DE10165081B4

DE10165081B4 - Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske

Info

Publication number: DE10165081B4
Application number: DE10165081.7A
Authority: DE
Inventors: Osamu Nozawa; Masaru Mitsui; Hideaki Mitsui
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: DE10144894B4; TW522286B; DE10144894A1; US6723477B2; JP3722029B2; JP2002162726A; US20020058186A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit einem auf einem transparenten Substrat (100) erzeugten Muster aus einem transluzenten Film (300a), wobei der transluzente Film (300a) Silicium und mindestens eines von Stickstoff und Sauerstoff enthält, wobei das Verfahren die thermische Behandlung des Musters aus dem transluzenten Film (300a) umfasst, durchgeführt unter einer Inertgasatmosphäre bei mehr als 150°C nach der Erzeugung des Musters aus dem transluzenten Film (300a), so dass die Druckspannung des transluzenten Films (300a) verringert wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske, die die Auflösung eines Transkriptionsmusters durch Erzielen eines Phasenunterschiedes zwischen den Belichtungslichtstrahlen, die eine Maske durchdringen, verbessern kann. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine hohe Auflösung und eine Tiefenschärfe, die für die Photolithographie erforderliche, wichtige Eigenschaften sind, stehen in einer gegensätzlichen Beziehung, und es ist bekannt, daß die tatsächliche Auflösung nicht nur durch eine hohe numerische Apertur (NA) einer Linse einer Bestrahlungsvorrichtung und eine Verkürzung der Wellenlänge verbessert werden kann (Semiconductor World, Dez. 1990, S. 98–102 und Applied physics, Band 60, Nov. 1991, the Japan Society of Applied Physics, S. 1076–1086).
Unter diesen Umständen wird die Phasenverschiebungs-Lithographie als eine Photolithographietechnik der nächsten Generation erachtet. Die Phasenverschiebungs-Lithographie ist ein Verfahren zur Verbesserung der Lichtlithographie durch Veränderung nur einer Maske ohne Änderung des optischen Systems, wobei die Auflösung durch Ausnutzung der Interferenz von gegenseitig durchdringendem Licht durch den Phasenunterschied des Bestrahlungslichtes, das die Photomaske durchdringt, stark verbessert wird.
Die Phasenverschiebungsmaske ist eine Maske mit sowohl Lichtstärkeinformation als auch Phaseninformation, und verschiedene Arten, wie z. B. vom Levenson-Typ, vom Hilfsmuster-Typ, vom Selbstausrichtungs-Typ (Randverstärkung) usw., sind bekannt. Diese Phasenverschiebungsmasken sind in der Struktur komplex und erfordern eine Hochtechnologie zur Herstellung im Vergleich mit den herkömmlichen Photomasken mit lediglich Lichtstärkeinformation.
Als eine der Phasenverschiebungsmasken ist vor kurzem eine Phasenverschiebungsmaske, die sogenannte Halbton-Phasenverschiebungsmaske, entwickelt worden. Da die Phasenverschiebungsmaske zwei Funktionen aufweist – eine Abschirmfunktion, wobei ein transluzenter Teil praktisch das Bestrahlungslicht abschirmt, und eine Phasenverschiebungsfunktion, wobei der transluzente Teil die Phase des Lichtes verschiebt (normalerweise umdreht) – ist es nicht erforderlich, ein Abschirmfilmmuster und ein Phasenverschiebungs-Filmmuster einzeln zu bilden, so daß die Konstruktion und die Herstellung einfach sind.
Wie in 1 gezeigt, ist die Halbton-Phasenverschiebungsmaske aufgebaut durch einen lichttransparenten Teil (Bestrahlungsbereich des transparenten Substrates) 200, der starkes Licht, das im wesentlichen zur Bestrahlung beiträgt, durchläßt, und einen transluzenten Bereich (ein Lichtabschirmbereich und Phasenverschiebungsbereich) 300, der schwaches Licht, das eigentlich nicht zur Bestrahlung beiträgt, durchläßt (siehe 1(a)). Die Phase des Lichtes, das den lichttransluzenten Bereich durchdringt, wird verschoben, so daß die Phase des Lichtes, das den transluzenten Bereich durchdrungen hat, gegenüber der Phase des Lichtes, das den transluzenten Bereich durchdringt, umgedreht wird (siehe 1(b). Licht, das durch den nahen Grenzbereich des lichttransluzenten Bereiches und des lichttransparenten Bereiches geht und in den jeweils anderen Bereich durch Beugung hinübergeht, löscht sich gegenseitig aus, so daß die Lichtstärke an der Grenze fast Null ist und der Kontrast, d. h. die Auflösung der Grenze, verbessert wird (siehe 1(c)).
Der lichttransluzente Bereich der oben erwähnten Halbton-Phasenverschiebungsmaske benötigt die geeignetesten Werte für sowohl den Lichttransmissionsfaktor als auch den Grund der Phasenverschiebung.
Der Anmelder der Anmeldung hat zuvor eine Phasenverschiebungsmaske angemeldet, um die geeignetesten Werte zu realisieren, die für einen einschichtigen lichttransparenten Bereich erforderlich sind ( JP 06-332152 A ).
Der lichttransluzente Bereich der Phasenverschiebungsmaske wird durch einen dünnen Film, enthaltend ein Material bestehend aus Metall, wie z. B. Molybdän und dgl., Silicium und Sauerstoff als Hauptkomponenten aufgebaut. Im konkreten sind diese Materialien z. B. ein Material enthaltend Sauerstoff, Molybdän und Silicium (Material der MoSiO-Familie) und ein Material enthaltend Sauerstoff, Stickstoff, Molybdän und Silicium (Material der MoSiON-Familie).
Gemäß dem Aufbau kann die Durchlässigkeit kontrolliert werden durch Auswählen des Sauerstoff-Gehaltes oder Gehaltes an Sauerstoff und Stickstoff, und der Phasenverschiebungsgrad kann durch die Dicke des Filmes kontrolliert werden. Durch Aufbau des lichttransluzenten Bereiches mit einem solchen Material wird der lichttransluzente Bereich mit einem einschichtigen Film, bestehend aus einer Art von Material, aufgebaut, und der Filmbildungsprozeß wird vereinfacht und ein Ätzmedium kann verwendet werden im Vergleich mit dem Aufbau von mehreren Schichten, bestehend aus verschiedenen Materialien, so daß das Herstellungsverfahren vereinfacht wird.
Der Anmelder der Anmeldung hat früher eine Phasenverschiebungsmaske angemeldet mit einem lichttransluzenten Bereich mit Verbesserungen der Eigenschaften der Säurebeständigkeit, Lichtbeständigkeit, Leitfähigkeit usw. ( JP 2966369 B2 ).
Der lichttransluzente Bereich der Phasenverschiebungsmaske wird durch einen dünnen Film, enthaltend ein Material, bestehend aus Metall, wie z. B. Molybdän und dgl., Silicium und Stickstoff als Hauptkomponenten, aufgebaut. Konkret ist dieses Material ein Material, enthaltend Stickstoff, Molybdän und Silicium (Material der MoSiN-Familie).
Es bestehen jedoch die folgenden Probleme bezüglich der Halbton-Phasenverschiebungsmasken der herkömmlichen MoSiN-Familie und des Verfahrens zur Herstellung derselben.
Wie oben beschrieben, wird bei der Gestaltung des Filmmaterials des transluzenten Bereiches der Phasenverschiebungsmaske die Kontrolle des Phasenwinkels und der Durchlässigkeit durch Auswahl der Mengen der Komponenten durchgeführt, und die Durchlässigkeit wird durch Einstellungen der Mengen von Sauerstoff und/oder Stickstoff eingestellt. Weil jedoch die Durchlässigkeit nur durch Stickstoff bei Verwenden eines Materials der MoSiN-Familie eingestellt werden muß, ist eine Feineinstellung der Durchlässigkeit, um die gewünschte Durchlässigkeit zu erreichen, schwierig. Obwohl ein Verfahren zur weiteren Zugabe von Sauerstoff in Betracht kommt, wird die Veränderungsgeschwindigkeit der Durchlässigkeit durch die Zugabe von Sauerstoff groß, die Feineinstellung wird schwierig, und die weitere chemische Beständigkeit und Lichtbeständigkeit gegen Bestrahlungslicht sind schlechter als bei nur Stickstoff.
Die Anforderung an die chemische Beständigkeit (Säurebeständigkeit und Alkalibeständigkeit) gegenüber Waschflüssigkeit der Maske ist hoch bei Verkürzung der Wellenlänge, der Bestrahlungswellenlänge, so daß eine höhere chemische Beständigkeit erfordert wird.
Weiterhin, da die Feinbearbeitung von Mustern in letzter Zeit fortgeschritten ist, wird die innere Spannung des transluzenten Filmes erhöht. Es besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß ein Film einer geringen inneren Spannung absolut nicht immer erhalten wird, wenn die Zusammensetzung eingestellt wird, um die bezeichnete Durchlässigkeit und den Phasenwinkel zu erhalten.
Die US 5 721 075 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit einem auf einem transparenten Substrat erzeugten Muster aus einem transluzenten Film. Hierbei kann der transluzente Film auch eine Verbindung von Silizium und anderen Elementen enthalten. Das Verfahren umfasst eine thermische Behandlung des Musters aus dem transluzenten Film unter einer Atmosphäre bei nicht weniger als 150°C nach der Erzeugung des Musters aus dem transluzenten Film.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wird im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme durchgeführt, und eine Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit dem bezeichneten Phasenwinkel und der Durchlässigkeit und mit einem transluzenten Film oder einem lichttransluzenten Bereich, der bezüglich der chemischen Beständigkeit, Lichtbeständigkeit und der Filmeigenschaften wie z. B. die innere Spannung verbessert ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit einem Muster eines transluzenten Filmes, das auf einem transparenten Substrat gemustert ist, wobei eine thermische Behandlung des Musters des transluzenten Filmes bei mehr als 150°C nach dem Bilden des transluzenten Filmes durchgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht das Transferprinzip einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske.
2 ist ein Teilquerschnitt, der eine Halbton-Phasenverschiebungsmaskenvorform zeigt.
3 zeigt die Ergebnisse der ESCA-Analyse eines lichttransluzenten Filmes (MoSiN) in Ausführungsform 1.
4 zeigt die Ergebnisse einer ESCA-Analyse eines lichttransluzenten Filmes (MoSiON).
5 zeigt einen vertikalen Ofen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Phasenverschiebungsmaske kann eine Verbesserung der chemischen Beständigkeit des lichttransluzenten bzw. transluzenten Filmes, eine Verbesserung der Lichtbeständigkeit gegenüber Bestrahlungslicht, eine Feineinstellung der Durchlässigkeit und eine Verminderung der inneren Spannung durch Durchführung der thermischen Behandlung des lichttransluzenten Filmes nach dem Bilden des lichttransluzenten Filmes, enthaltend einen dünnen Film, bestehend aus Stickstoff, Metall und Silicium als Hauptkomponenten, auf dem transparenten Substrat erzielen.
Die Erfindung wird im Detail beschrieben werden.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird ein lichttransluzenter Film oder ein lichttransparenter Bereich einer Halbton-Phasenverschiebungsmaskenvorform oder -maske aufgebaut durch einen dünnen Film, enthaltend mindestens eine Schicht eines dünnen Filmes, bestehend aus Metall, Silicium und Stickstoff als Hauptkomponenten.
Obwohl durch Aufbau des lichttransluzenten Bereiches mit dem dünnen Film, der keinen Sauerstoff enthält, die Säurebeständigkeit verbessert wird und die Entladung im Vergleich mit dem Fall, in dem Sauerstoff enthalten ist, stabil ist, ist dies nicht ausreichend.
Nach dem Bilden des oben erwähnten lichttransluzenten Filmes oder des lichttransluzenten Bereiches wird eine thermische Behandlung bei nicht weniger als 150°C durchgeführt. Eine Temperatur der thermischen Behandlung von weniger als 150°C ist nicht wirksam für die Verbesserung der chemischen Beständigkeit und der Verminderung der inneren Spannung. Die Temperatur der thermischen Behandlung beträgt wünschenswerterweise mehr als 200°C, besonders erwünscht mehr als 250°C, noch erwünschter mehr als 300°C, noch erwünschter mehr als 350°C, noch erwünschter mehr als 380°C. Je höher die Temperatur ist, desto mehr wird die chemische Beständigkeit verbessert und die innere Spannung vermindert, jedoch steigt die Veränderungsmenge der Durchlässigkeit. Daher ist es erwünscht, die Temperatur der thermischen Behandlung im Hinblick auf die Veränderung der Durchlässigkeit gemäß des Zweckes einzustellen. Bei einer gegebenen Verbesserung der chemischen Beständigkeit und einer Reduktionswirkung der inneren Spannung wird ein Filmdesign zuvor durchgeführt, um die Veränderungsmenge der Durchlässigkeit, die durch die thermische Behandlung bewirkt wird, abzuschätzen, und die erwünschte Durchlässigkeit, die erwünschte chemische Beständigkeit und die innere Spannung können durch die thermische Behandlung erhalten werden. Z. B. wird die Flachheitsveränderungsmenge mindestens 0,3 μm oder mehr im Vergleich zu vor der thermischen Behandlung bei 380°C oder höher verbessert. Und bei 500°C oder mehr wird die Flachheitsveränderungsmenge mehr als 0,6 μm im Vergleich zu vor der thermischen Behandlung zur Verbesserung der inneren Spannung verbessert. Wenn die Temperatur zu hoch ist, besteht das Problem, daß die Produktivität sich verschlechtert, weil die Spülzeit und die Abkühlzeit lang sind. Deshalb beträgt die Temperatur der thermischen Behandlung wünschenswerterweise 700°C oder weniger. Die Zeit der thermischen Behandlung ist die Zeit, bei der die Wärme den gesamten transluzenten Film erreicht, z. B. ist mehr als eine Minute genug.
Es ist erwünscht, daß die Atmosphäre der thermischen Behandlung keine reaktive Atmosphäre wie z. B. Sauerstoff umfaßt. Der Grund hierfür ist, daß die Zusammensetzung in Richtung der Filmdicke sich durch eine reaktive Atmosphäre verändert. Daher ist eine erwünschte Atmosphäre ein Inertgas wie z. B. Stickstoff, Argon und dgl.
Die thermische Behandlung kann nach dem Bilden des lichttransluzenten Filmes auf dem transparenten Substrat (Zustand der Vorform) durchgeführt werden, und sie kann nach dem Mustern des lichtdurchlässigen Filmes auf dem transparenten Substrat durchgeführt werden (Zustand der Maske). Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß sich die Musterform durch die Hochtemperaturbehandlung des feinen Musters verschlechtert. Durch Durchführen in dem Zustand der Vorform wird die Veränderung der Filmqualität beim anschließenden Backprozeß niedergehalten (weniger als 200°C, z. B. ungefähr 180°C). Um eine solche Wirkung zu erhalten, ist eine thermische Behandlung bei einer hohen Temperatur erwünschter als die Backtemperatur eines Resists.
Der transluzente Film schließt einen einschichtigen Aufbau und einen mehrschichtigen Aufbau ein, der so gestaltet ist, daß der Phasenwinkel und die Durchlässigkeit durch Laminieren von zwei oder mehreren Schichten einer geringen Durchlässigkeit und Schichten höher Durchlässigkeit auf einen gewünschten Wert gebracht werden. In dem mehrschichtigen Aufbau wird die erfindungsgemäße Verminderungswirkung der inneren Spannung erhalten, wenn mindestens eine Schicht des mehrschichtigen Aufbaus ein dünner Film, enthaltend Sauerstoff und/oder Stickstoff, und Silicium, oder ein dünner Film mit komprimierter Spannung ist.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren erzielt das Verfahren insbesondere eine Verbesserung der inneren Spannung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaskenvorform mit einem lichttransluzenten bzw. transluzenten Film, umfassend mindestens eine Schicht eines dünnen Filmes, enthaltend Sauerstoff und/oder Stickstoff und Silicium, oder einer Photomasken-Vorform zum Bilden eines Musters.
Der dünne Film, umfassend Sauerstoff und/oder Stickstoff und Silicium, insbesondere ein dünner Film, der praktisch aus Sauerstoff und/oder Stickstoff, Metall und Silicium besteht, d. h. ein Film mit SiN, SiON und SiO als Matrix, weist eine Druckspannung auf, die als klar abhängig von der Bedingung der Filmbildung erscheint. Deswegen wird die Verbesserung der inneren Spannung durch Durchführung der thermischen Behandlung bei mehr als 380°C erreicht, welches ein Niveau zur Bewirkung einer Spannungsverbesserung ist.
Der transluzente Film schließt einen einschichtigen Aufbau und einen mehrschichtigen Aufbau ein, der so gestaltet ist, daß der Phasenwinkel und die Durchlässigkeit durch Laminieren von zwei oder mehreren Schichten einer geringen Durchlässigkeit und Schichten hoher Durchlässigkeit auf einen gewünschten Wert gebracht werden. In dem mehrschichtigen Aufbau wird die erfindungsgemäße Verminderungswirkung der inneren Spannung erhalten, wenn mindestens eine Schicht des mehrschichtigen Aufbaus ein dünner Film, enthaltend Sauerstoff und/oder Stickstoff, und Silicium, oder ein dünner Film mit komprimierter Spannung ist.
Ein dünner Film zur Musterbildung umfaßt einen lichttransluzenten Film usw. in einer Photomaske, z. B. einen Schutzfilm (Chrom, Chrom-Verbindung, enthaltend Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, usw. in Chrom, eine andere Chrom-Verbindung und dgl.) und einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske (Material umfassend Sauerstoff und/oder Stickstoff in Metall und Silicium, Chromoxid, Chromfluorid, usw.). In einer solchen Photomaske kann eine für die Feinmusterherstellung geeignete Photomaske durch eine Flachheitsveränderungsmenge von weniger als 0,5 μm, wünschenswerterweise weniger als 0,3 μm unter Verwendung der thermischen Behandlung nach dem Filmbildungsprozeß erhalten werden. Bei feineren Halbleitern kommt es zu einer Verkürzung der Wellenlänge der für die Lithographie verwendeten Lichtquelle und einer hohen numerischen Apertur der Linse einer Bestrahlungsvorrichtung. Eine hohe Flachheit der Photomaske ist erforderlich, um eine Tiefenschärfe zu erhalten, weil die hohe numerische Apertur einer Linse einer Bestrahlungsvorrichtung und der Erhalt einer Tiefenschärfe in entgegengesetzter Beziehung stehen, und die erfindungsgemäße Photomaske genügt dieser Anforderung. Hierbei ist die Flachheitsveränderungsmenge die Flachheitsveränderungsmenge eines transparenten Substrats nach dem Bilden des dünnen Filmes auf einem transparenten Substrat, auf dem kein dünner Film gebildet wird, und ist definiert als Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt und dem niedrigsten Punkt einer Durchschnittsfläche des Substrates in einem Bereich, der den Endbereich des Substrates (z. B. ein Bereich von 3 mm) ausschließt. In diesem Fall, wenn der dünne Film eine Druckspannung durch Auswahl des Materials oder des Filmbildungsverfahrens aufweist, kann die Wirkung der Verminderung der inneren Spannung durch thermische Behandlung erhalten werden.
Bezüglich der Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit dem lichttransluzenten Film, umfassend mindestens eine Schicht eines dünnen Filmes, umfassend Sauerstoff und/oder Stickstoff, und Silicium, kann durch Durchführen der thermischen Behandlung des lichttransluzenten Films bei mehr als 380°C die Flachheitsveränderungsmenge mehr als 0,3 μm im Vergleich zu vor der thermischen Behandlung verbessert werden.
Erfindungsgemäß können bezüglich des Metalls, das den lichttransluzenten Film oder den lichttransluzenten Bereich aufbaut, Molybdän, Zirkonium, Titan, Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram, Nickel und Palladium erwähnt werden.
Obwohl das normalerweise verwendete Metall Molybdän ist, ist Molybdän von den oben erwähnten Metallen besonders überlegen im Hinblick auf die Kontrollierbarkeit der Durchlässigkeit und im Hinblick darauf, daß es eine große Targetdichte bei Verwendung von Sputter-Targets, umfassend Metall und Silicium, aufweist und Partikel in dem Film verringern kann. Titan, Vanadium und Niob sind ein wenig schlechter als Molybdän in der Targetdichte, aber besser bezüglich der Haltbarkeit gegenüber alkalischer Lösung. Tantal ist ein wenig schlechter als Molybdän bezüglich der Kontrollierbarkeit der Durchlässigkeit, aber besser bezüglich der Haltbarkeit gegenüber alkalischer Lösung und der Targetdichte. Wolfram ist ein wenig schlechter als Molybdän im Hinblick auf die Entladeeigenschaften beim Sputtern, aber weist ähnliche Eigenschaften wie Molybdän auf. Mit Nickel und Palladium ist ein Trockenätzen kaum durchzuführen, obwohl diese bezüglich der optischen Eigenschaften und der Haltbarkeit gegenüber alkalischer Lösung überlegen sind. Zirkonium ist bezüglich der Targetdichte schlechter als Molybdän, und ein Trockenätzen ist kaum durchzuführen hiermit, obwohl es bezüglich der Haltbarkeit gegenüber alkalischer Lösung überlegen ist.
In Anbetracht dessen ist zu diesem Zeitpunkt Molybdän am bevorzugtesten.
Der Bindungszustand des Materials, das den lichttransluzenten Film oder den lichttransluzenten Bereich aufbaut, ist komplex, so daß er nicht verallgemeinernd beschrieben werden kann. Da z. B. SiN, MoSiN, MoN und dgl. komplex bezüglich Molybdän und Siliciumnitrid in Beziehung stehen, ist es nicht geeignet, diese durch eine einfache chemische Formel zu zeigen. Da das Verhältnis der Komponenten in Tiefenrichtung variiert, ist der Zustand komplex und kann nicht beschrieben werden.
Der lichttransluzente Film oder der lichttransluzente Bereich können eine sehr geringe Menge oder eine geeignete Menge an Kohlenstoff, Wasserstoff, Fluor, Helium und dgl. als eine Mischung innerhalb eines Bereiches umfassen, in dem die Funktion als lichttransluzenter Bereich nicht beeinträchtigt ist.
Erfindungsgemäß umfaßt das Material, das den lichttransluzenten Film oder den lichttransluzenten Bereich aufbaut, z. B. Molybdänsilicidnitrid, Tantalsilicidnitrid, Wolframsilicidnitrid, Titansilicidnitrid oder ein Material aus einem oder mehreren dieser Materialien und Siliciumnitrid und/oder Metallnitrid.
Erfindungsgemäß ist z. B. ein Material wie z. B. Molybdänsilicidnitrid (MoSiN), Tantalsilicidnitrid (TaSinN), Wolframsilicidnitrid (WSiN) oder Titansilicidnitrid (TiSiN) als den lichttransluzenten Bereich aufbauendes Material umfaßt.
Der lichttransluzente Bereich weist zwei Funktionen auf: eine Schutzfunktion vor Bestrahlungslicht und eine Phasenverschiebungsfunktion, die die Phase des Lichtes verschiebt.
Da sich die Werte dieser Funktionen in Abhängigkeit von der Bestrahlungslichtquelle bei Verwendung einer Maske und einer entsprechenden Wellenlänge unterscheiden, bedarf es des Entwurfs und der Auswahl der Werte. Eine Bestrahlungslichtquellenmaske und eine Wellenlänge hiervon sind z. B. die i-Linie der Quecksilberlampe (Wellenlänge λ = 365 nm), die g-Linie der Quecksilberlampe (Wellenlänge λ = 436 nm), ein KrF-Excimer-Laser (Wellenlänge λ = 248 nm), ein ArF-Excimer-Laser (Wellenlänge λ = 193 nm) und ein F₂-Excimer-Laser (Wellenlänge λ = 157 nm).
Der Grad der Phasenverschiebung des lichttransluzenten Teils wird durch den Brechungsindex (umfassend den Abschwächungskoeffizienten, der in Abhängigkeit von der Filmzusammensetzung, die den lichttransluzenten Bereich aufbaut, bestimmt ist (Stickstoff-Gehalt in Prozent (Atomprozent), Silicium-Gehalt in Prozent (Atomprozent) und Metallgehalt in Prozent (Atomprozent)) und durch Einstellen der Filmdicke kontrolliert.
Wenn ϕ der Grad der Phasenverschiebung ist, λ die Wellenlänge des Bestrahlungslichtes und n der Brechungsindex, wird die Filmdicke d des lichttransluzenten Bereichs durch die folgende Gleichung bestimmt. D = (ϕ/360) × [λ/(n – 1)] (1)
Obwohl der Grad der Phasenverschiebung ϕ in der Gleichung (1) am bevorzugtesten 180 Grad im Hinblick auf die Verbesserung der Auflösung ist, kann er praktisch ungefähr 160 Grad bis 200 Grad betragen.
Die Lichtdurchlässigkeit (Schutzleistung) gegenüber Bestrahlungslicht des lichttransluzenten Bereichs beträgt im allgemeinen wünschenswerterweise 2 bis 20 obwohl Empfindlichkeit eines bei der Musterbildung eines Halbleiters und dgl. verwendeten Resists. Da eine höhere Durchlässigkeit eine höhere Phasenwirkung in diesem Bereich aufweist, ist eine höhere Lichtdurchlässigkeit erwünscht. Bei einem Linien- und Freiraumsystem ist jedoch eine geringere Durchlässigkeit erwünscht, bei Mustern eines Lochsystems ist eine höhere Durchlässigkeit erwünscht.
Die Lichtdurchlässigkeit des lichttransluzenten Teils wird durch Einstellen von hauptsächlich dem Stickstoff-Gehalt in Prozent (Atomprozent), dem Silicium-Gehalt in Prozent (Atomprozent) und dem Metallgehalt in Prozent (Atomprozent) bei dem Filmaufbau des lichttransluzenten Bereiches kontrolliert.
Derzeit, obwohl es eine absolute Bedingung ist, die von dem lichttransluzenten Bereich erfordert ist, die geeignetesten Werte sowohl der Lichtdurchlässigkeit wie auch des Grades der Phasenverschiebung ϕ gleichzeitig in einem Film einer einzelnen Schicht zu genügen, ist dies nicht immer angebracht. Die Zusammensetzung des dünnen Filmes, der den lichttransluzenten Bereich aufbaut, muß unter Berücksichtigung des Herstellungsverfahrens und dgl. bestimmt werden.
Z. B. wird eine Filmverbindung benötigt, die gegenüber Säure wie z. B. Schwefelsäure und dgl., die zum Waschen beim Maskenherstellungsverfahren und Vorverfahren des Waschens unter Verwendung einer Maske oder Klar-Lösungsmittel verwendet wird, die keine Unterschiede zwischen der beabsichtigten Durchlässigkeit und dem Phasenunterschied durch Waschen mit Säure generiert.
Um ein Aufladen bei der Maskenherstellung zu verhindern und für eine Stabilität bei der Filmbildung ist eine Filmkomponente mit verbesserter Leitfähigkeit erforderlich. Bei der Bildung des Filmes einer Phasenverschiebungsmaskenvorform werden die Durchlässigkeit und die Kontrollierbarkeit der Filmdicke schlechter, was leicht zu Fehlern und dgl. in der Vorform führt, wenn eine Verbindung (Oxid) sich auf der Targetoberfläche (insbesondere in dem Nicht-Erosionsbereich) ansammelt und die Entladung instabil wird. Wenn die Leitfähigkeit der Maskenvorform schlechter ist, ist ein Zeichnen unmöglich oder die Zeichengenauigkeit vermindert und es entstehen leicht Fehler in der Maske.
Weiterhin ist eine Filmzusammensetzung für die Umkehrung der Phase erforderlich, die einen relativ hohen Brechungsindex aufweist und eine dünne Filmdicke aufweist. Der Grund ist der, daß natürlich die Produktivität durch eine dünnere Filmdicke verbessert wird und die Musterzerstörung beim Waschen durch mechanische Reibung und dgl. (Schrubbwaschen usw.) vermieden werden kann, wenn die gestufte Höhendifferenz eines Maskenmusters klein wird.
Eine Filmzusammensetzung ist erforderlich, bei der die Ätzselektivität mit einem Quarzsubstrat und dgl. gut ist. Der Grund hierfür ist der, daß die Ätzmenge des Quarzsubstrates und dgl. minimal gehalten wird und eine Veränderung im Grad der Phasenverschiebung ϕ vermieden wird. Erfindungsgemäß ist der Gehalt (Atom-%) und das Verhältnis der Komponenten in dem dünnen Film, der den lichttransluzenten Bereich aufbaut, aus den oben erwähnten Gesichtspunkten so.
Derzeit ist eine Filmzusammensetzung bei einer Domäne (Oberflächenschicht) einer bestimmten Tiefe von der Oberfläche des lichttransparenten Bereiches wichtig wegen des Waschens und der Leitfähigkeit. Erfindungsgemäß beträgt die Siliciummenge in Prozent in dem dünnen Film, umfassend ein Material, umfassend Stickstoff, Metall und Silicium als Hauptkomponenten, der den lichttransluzenten Film oder den lichttransluzenten Bereich aufbaut, 30 bis 60 Atom-%.
Der Silicium-Gehalt in Prozent hat einen Einfluß hauptsächlich auf die Durchlässigkeit.
Wenn der Silicium-Gehalt in Prozent weniger als 30 Atom-% beträgt, wird kaum eine hohe Durchlässigkeit erhalten, und bei über 60 Atom-% ist die Ätzselektivität mit einem Quarzsubstrat und dgl. vermindert. Unter diesem Gesichtspunkt ist der Silicium-Gehalt in Prozent wünschenswerterweise 40 bis 50 Atom-%.
Erfindungsgemäß ist das Atomprozent-Verhältnis von Metall und Silicium in dem dünnen Film, umfassend ein Material, umfassend Stickstoff, Metall und Silicium als Hauptkomponenten, das den lichttransluzenten Film oder den lichttransluzenten Bereich aufbaut, wünschenswerterweise:
Metall:Silicum = 1:1,5 bis 19,0.
Das Verhältnis von Metall und Silicum hat einen Einfluß auf die Säurebeständigkeit und die Lichtbeständigkeit.
Wenn das Verhältnis von Metall und Silicium weniger als 1,5 beträgt, wird die Säurebeständigkeit schlechter, und bei über 19,0 wird der elektrische Widerstand hoch. Unter diesem Gesichtspunkt ist das Verhältnis von Metall und Silicium noch erwünschter:
Metall:Silicium = 1:2,0 bis 12,0.
Erfindungsgemäß beträgt der Stickstoff-Gehalt in Prozent in dem dünnen Film, umfassend ein Material, umfassend Stickstoff, Metall und Silicium als Hauptkomponenten, das den lichttransluzenten Film oder den lichttransluzenten Bereich aufbaut, wünschenswerterweise 30 bis 60 Atom-%.
Der Stickstoff-Gehalt in Prozent hat hauptsächlich einen Einfluß auf die Durchlässigkeit und die Ätzeigenschaften, ähnlich wie Silicium. Wenn der Stickstoff-Gehalt in Prozent weniger als 30 Atom-% beträgt, wird kaum eine hohe Durchlässigkeit erhalten, und bei über 60 Atom-% wird die CD-Kontrolle schwierig, weil die Ätzrate sehr schnell wird.
Um einen dünnen Film der oben erwähnten Zusammensetzung zu erhalten, während die Entladestabilität bei der Filmbildung sichergestellt ist, ist es erwünscht, eine Phasenverschiebungsvorform unter Bildung einer Phasenverschiebungsschicht, umfassend Stickstoff, Metall und Silicium, durch Sputtern in einer Atmosphäre enthaltend Stickstoff herzustellen.
Der Grund hierfür ist, daß, wenn der Silicium-Gehalt in dem Target mehr als 95 mol-% beträgt, die Sputterspannung nicht sehr stark (schwierig Elektrizität durchzulassen) auf der Oberfläche des Targets beim Gleichstromsputtern erhöht werden kann, so daß die Entladung instabil wird, und bei weniger als 70 mol-% wird ein Film, der den lichttransluzenten Bereich hoher Durchlässigkeit aufbaut, nicht erhalten.
Die Entladestabilität bei der Filmbildung beeinträchtigt die Filmqualität, und ein lichttransluzenter Bereich mit einer guten Filmqualität wird durch verbesserte Entladestabilität erhalten.
Der Silicium-Gehalt im Sputtertarget ist wünschenswerterweise 88 bis 95 mol-% für ArF-Excimer-Laser. Z. B. Si:Mo = 88:12 bis 95:5 ist wünschenswert, und etwa Si:Mo = 88:12 ist noch erwünschter.
Wenn Metall, Silicium, Stickstoff und Sauerstoff in dem lichttransluzenten Film enthalten sind, ist die Gesamtmenge an Stickstoff und Sauerstoff wünschenswerterweise 50 bis 70 Atom-%. Wenn die Gesamtmenge weniger als 50 Atom-% beträgt, wird kaum eine hohe Lichtdurchlässigkeit erhalten, und eine chemisch korrekte Mischung mit mehr als 70 Atom-% wird als schwierig erachtet.
Erfindungsgemäß, wie in 2 gezeigt, weist eine Phasenverschiebungsmaskenvorform, die den lichttransluzenten Film 300a bildet, die oben erwähnte spezifische Zusammensetzung auf einem transparenten Substrat 100 auf.
Die Erfindung umfaßt z. B. einen lichttransluzenten Film einer mehrschichtigen Struktur, bei der zwei oder mehrere Schichten einer Schicht geringer Durchlässigkeit und einer Schicht hoher Durchlässigkeit laminiert sind, der von dem lichttransluzenten Film einer einzelnen Schicht, umfassend Stickstoff, Metall und Silicium als Hauptkomponenten, und nicht Sauerstoff, wie in dem ersten Aspekt, und dem lichttransluzenten Film einer einzelnen Schicht enthaltend Sauerstoff und/oder Stickstoff und Silicium, wie in dem zweiten Aspekt, verschieden ist.
In diesem Fall kann für die Schicht hoher Durchlässigkeit ein Material, umfassend Stickstoff, Metall und Silicium als Hauptkomponenten, das nicht Sauerstoff enthält, ein Material, umfassend Sauerstoff und/oder Stickstoff, Metall und Silicium, und ein Material, umfassend Sauerstoff und/oder Stickstoff und Silicium, erwähnt werden. Für die Schicht geringer Durchlässigkeit können ein Metallfilm, umfassend eine Art oder eine Legierung von zwei oder mehreren Arten, wie z. B. Chrom, Molybdän, Tantal, Titan, Wolfram und dgl., Nickel und Palladium, oder Oxide, Nitride, Oxide und Nitride, Silicide und dgl. dieser Metalle erwähnt werden.
Der lichttransluzente Film mit einer zweischichtigen Struktur wird im Detail beschrieben werden. Beim Aufbau des lichttransluzenten Bereiches mit einem Film mit zwei oder mehreren Schichten wird die Durchlässigkeit durch die Kombination eines Materials mit Transparenz (Permeabilität) bezüglich der Bestrahlungswellenlänge (Schicht hoher Durchlässigkeit) und einem Material mit Schutzwirkung gegenüber der Bestrahlungswellenlänge (Schicht niederer Durchlässigkeit) kontrolliert.
Als optische Eigenschaften des Materials mit Transparenz, das für die Schicht hoher Durchlässigkeit verwendet wird, wird z. B. die folgende Bedingung 1 benötigt. Die Bedingung 1 stellt dar, daß der lichttransluzente Bereich eine Durchlässigkeit von mindestens 3% oder mehr bei der Bestrahlungswellenlänge aufweist. T × (1 – R) × exp(–4πk₁d/λ) > 0,03 (Bedingung 1)
Die Bedeutung jeder Variablen in der Bedingung 1 sind wie folgt.

T:: Durchlässigkeit eines transparenten Substrates bei der Bestrahlungswellenlänge,
R:: Reflexionsvermögen eines lichttransluzenten Bereiches bei der Bestrahlungswellenlänge,
k₁:: Extinktionskoeffizient des Materials mit Transparenz bei der Bestrahlungswellenlänge,
d:: Filmdicke, wenn der Phasenwinkel bei der Bestrahlungswellenlänge 180 Grad beträgt, d = λ/2/(n – 1),
λ:: Bestrahlungswellenlänge,
n:: Brechungsindex des lichttransluzenten Bereiches bei der Bestrahlungswellenlänge.

Weiterhin müssen die optischen Eigenschaften des Materials mit Transparenz, das für die Schicht geringer Durchlässigkeit verwendet wird, die folgende Bedingung 2 erfüllen. k₂ > k₁ (Bedingung 2)
Die Bedeutungen jeder Variablen in Gleichung 2 sind wie folgt:

k₁:: Extinktionskoeffizient des Materials mit Transparenz bei der Bestrahlungswellenlänge,
k₂:: Extinktionskoeffizient des Material mit Schutz gegenüber der Bestrahlungswellenlänge.

In der oben erwähnten Phasenverschiebungsmaske und in dem Herstellungsverfahren hierfür ist das transparente Substrat nicht auf ein spezifisches Material beschränkt, sofern es ein transparentes Substrat bei der Bestrahlungswellenlänge ist.
Als transparentes Substrat kann z. B. Quarz, Fluorid und andere verschiedene Arten von Glassubstraten (z. B. Natronkalkglas, Aluminosilicatglas, Aluminoborsilicatglas usw.) erwähnt werden.
Das Verfahren zur Musterbildung (Musterung und Maskenarbeitsverfahren) wird durch eine Serie von bekannten Lithographie(Photo- und Elektronenstrahl)-Verfahren (Auftragen des Resists, Belichtung, Entwicklung, Ätzen, Abblättern des Resists, Reinigen usw.) durchgeführt und ist nicht auf spezielle Verfahren beschränkt.
Die Erfindung wird nun im Detail in Bezug auf die Ausführungsformen unten beschrieben werden.
Die Phasenverschiebungsmaskenvorform für ArF-Excimerlaser (Wellenlänge 193 nm) wird durch Bilden eines dünnen Filmes (Filmdicke ungefähr 670 Angström) von nitridiertem Molybdän und Silicium (MoSiN) auf dem transparenten Substrat durch reaktives Sputtern (Gleichstrom-Sputtern) unter Verwendung eines Mischtargets (Mo:Si = 8:92 mol-%) aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) mit einer Mischgasatmosphäre (Ar:N₂ = 10%:90%, Druck: 0,2 Pa) aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) erhalten (Ausführungsformen 1, 2 und 3).
Die Phasenverschiebungsmaskenvorform für einen KrF-Excimerlaser (Wellenlänge 248 nm) wird durch Bilden eines dünnen Filmes (Filmdicke ungefähr 935 Angström) aus nitridiertem Molybdän und Silicium (MoSiN) auf dem transparenten Substrat durch reaktives Sputtern (Gleichstromsputtern) unter Verwendung eines gemischten Targets (Mo:S = 20:80 mol-%) aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) mit einer Mischgasatmosphäre (Ar:N₂ = 10%:90%, Druck: 0,2 Pa) aus Argon (Ar) und Stickstoff N₂ erhalten (Ausführungsformen 4, 5 und 6).
Die ESCA-Analysenergebnisse des in dem oben erwähnten Beispiel 1 erhaltenen lichttransluzenten Filmes ist in 3 gezeigt.
Gemäß 3 ist die Filmzusammensetzung des lichttransluzenten Filmes (Durchschnittswert über den gesamten Film) 5,7 Atom-% für Mo, 37,3 Atom-% für Si und 57,0 Atom-% für N. In dem ESCA-Analysenergebnis wird O an der Quarzsubstratseite und der Oberfläche des lichttransluzenten Filmes detektiert. Die Oberflächenseite des lichttransluzenten Filmes wird nach dem Bilden des Filmes oxidiert, und an der Substratseite wird O von SiO₂ an der Grenzfläche detektiert. Bei einer solchen Oxidation sinkt der Stickstoff-Gehalt an dem oxidierten Teil relativ. Der Wert jeder Zusammensetzung, der durch die Erfindung gekennzeichnet ist, wird als Hauptteil des Filmes erachtet, mit Ausnahme der Oberflächenseite und Substratseite in Filmrichtung.
Zur Referenz wird das ESCA-Analysenergebnis des lichttransluzenten Filmes, umfassend oxidiertes und nitridiertes Molybdän und Silicium (MoSiON), in 4 gezeigt.
Die Filmzusammensetzung des lichttransluzenten Filmes (Durchschnittswert über den gesamten Film), die Filmdicke und der Brechungsindex, erhalten in den oben erwähnten Ausführungsformen, sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bestrahlungswellenlänge und das Target-Zusammensetzungsverhältnis sind auch in Tabelle 1 gezeigt.
Die Filmdicke wird so eingestellt, daß der Phasenwinkel bei der Bestrahlungswellenlänge ungefähr 180 Grad wird.
Für die Filmdickenmessung des lichttransluzenten Filmes wird ein Stufenunterschied hergestellt durch ein Verfahren, das zuvor eine Maskierung auf dem Substrat vor der Filmbildung verwirklicht, hiernach Entfernung der Maske, und die Filmdicke des lichttransluzenten Filmes in Tabelle 1 wird unter Verwendung eines Stufenunterschiedmeßgerätes vom Profiltyp gemessen (hergestellt von Rank Tailor Hobson Inc.: Talystep).
In Tabelle 1 wird der Brechungsindex aus dem gemessenen Phasenwinkel und der Filmdicke unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) erhalten. N = [(ϕ × λ)/360 × d] + 1 (2)
In der Gleichung (2) ist n der durchschnittliche Brechungsindex des lichttransluzenten Bereiches, ϕ ist der Phasenwinkel des lichttransluzenten Bereiches, λ ist die Wellenlänge des zu verwendenden Bestrahlungslichtes und d ist die Filmdicke des lichttransluzenten Bereiches.
In den Ausführungsformen 1, 2 und 3 wird der Phasenwinkel unter Verwendung eines Phasendifferenzmeters (hergestellt von Laser Tec inc.: MPM-193) gemessen, weil die Bestrahlungswellenlänge 193 nm ist.
In den Ausführungsformen 4, 5 und 6 wird der Phasenwinkel unter Verwendung eines Phasendifferenzmeters (hergestellt von Laser Tec inc.: MPM-248) gemessen, weil die Bestrahlungswellenlänge 248 nm ist.
Anschließend wird die thermische Behandlung wie unten beschrieben durchgeführt.
Bezüglich des Bildens des oben erwähnten lichttransluzenten Filmes auf dem transparenten Substrat wird die thermische Behandlung mit verschiedenen thermischen Behandlungstemperaturen ausgeführt, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Die thermische Behandlung wird ausgeführt unter Verwendung eines vertikalen Ofens, wie in 5 gezeigt.
Der vertikale Ofen weist ein Quarzrohr 1 auf, eine Quarzwanne 2 wird an dem inneren Teil des Quarzrohrs 1 gebildet, und die transparenten Substrate 3 mit den hierauf gebildeten lichttransluzenten Filmen als zu behandelndes Material werden an der Quarzwanne 2 angeordnet. Das Quarzrohr 1 wird durch einen Heizer 4 erhitzt, der an dem äußeren Umfang hiervon angeordnet ist. Die transparenten Substrate 3 mit den hierauf gebildeten lichttransluzenten Filmen werden durch Bestrahlen der Hitze aus dem Quarzrohr 1 erhitzt. Die Leistung des Heizers 4 wird durch die Temperatur eines Thermoelementes 5, das in dem Quarzrohr 1 angeordnet ist, kontrolliert.
In das Quarzrohr 1 wird ein Inertgas, wie z. B. Stickstoff und dgl., durch einen Gaseinlaß 6 eingeleitet, und das Gas wird aus dem Quarzrohr durch einen Ausgang 7 abgelassen. Durch Einführen eines Inertgases wie z. B. Stickstoff wird verhindert, daß die Oberfläche des lichttransluzenten Filmes oxidiert wird. Insbesondere, wenn die thermische Behandlung bei mehr als 400°C ausgeführt wird und in dem Fall, in dem Gasaustausch in dem Quarzrohr nicht vorgenommen wird (thermische Behandlung in Luft), wird die Oberfläche des lichttransluzenten Filmes oxidiert, und der Phasenwinkel sinkt im Vergleich zu vor der Behandlung.
Durch Zirkulierenlassen des Gases in dem Quarzrohr wird die Wärme des Quarzrohres 1 wirksam zu dem transparenten Substrat 3, das den lichttransluzenten Film bildet, geleitet, und eine Wirkung des Temperaturausgleichs in dem Rohr wird erhalten.
Die Durchlässigkeit, die chemische Beständigkeit und die innere Spannung vor und nach der thermischen Behandlung sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Durchlässigkeit des lichttransluzenten Filmes wird unter Verwendung eines Spektrophotometers (hergestellt von Hitachi Inc.: U-4000) mit Luft 100% als Standard gemessen.
Die Säurebeständigkeit des lichttransluzenten Filmes wird durch die Phasenveränderung vor und nach dem Eintauchen über 120 Minuten in heiße konzentrierte Schwefelsäure (H₂SO₄: 96%, Temperatur: 100°C) bewertet. Negativwerte zeigen, daß der Phasenwinkel sank.
Die Alkalibeständigkeit des lichttransluzenten Filmes wird durch die Phasenveränderung vor und nach dem Eintauchen über 120 min in Ammoniak-Wasser (29% NH₃:30% H₂O₂:H₂O = 1:2:10 (Volumenverhältnis), Temperatur: 25°C) bewertet. Negative Werte zeigen, daß der Phasenwinkel sank.
Die Größe der inneren Spannung des lichttransluzenten Filmes wird durch die Flachheitsveränderung des transparenten Substrates vor und nach dem Bilden des lichttransluzenten Filmes bewertet. Als transparentes Substrat wird synthetischer Quarz in Form eines Quadrates, Seitenlänge 152 mm, Dicke 6,35 mm, verwendet. Die Flachheit des Substrates wird in einem quadratischen Bereich von 146 mm unter Ausschluß der 3 mm am Rande des Substrates gemessen und ist definiert durch den Unterschied der Höhe zwischen dem höchsten Punkt und dem niedrigsten Punkt auf der durchschnittlichen Seite des Substrates. Die Flachheit des Substrates wird unter Verwendung eines Interferometers gemessen (TROPEL Inc.: Flat Master 200). Da der lichttransluzente Film erfindungsgemäß häufig eine Druckspannung aufweist, wird die Seite, auf der der lichttransluzente Film gebildet wird, zur konvexen Seite deformiert. Um die innere Spannung des Filmes in einem solchen Fall genau zu messen, ist es erwünscht, die Flachheit vor und nach dem Bilden des lichttransluzenten Filmes unter Verwendung des transparenten Substrates, bei dem die Seite des lichttransluzenten Filmes eine konvexe Form aufweist, zu messen. Positive Werte der Veränderung der Flachheit zeigen eine Kompression der inneren Spannung des Filmes. [Tabelle 1]
[Tabelle 2]
Wie aus Tabelle 1 und Tabelle 2 ersichtlich, sind in dem Fall, in dem die thermische Behandlung erfindungsgemäß ausgeführt wird (nach der thermischen Behandlung), die Säurebeständigkeit und Alkalibeständigkeit verbessert und die innere Spannung sinkt im Vergleich mit dem herkömmlichen Fall, in dem die thermische Behandlung nicht ausgeführt wird (vor der thermischen Behandlung). Es ist bekannt, daß diese Tendenz stärker wird bei höheren Temperaturen der thermischen Behandlung.
Die Maskenherstellung wird erklärt werden.
Ein Resistfilm wird auf dem dünnen Film, umfassend nitridiertes Molybdän und Silicium (MoSiN), der oben erwähnten Verschiebungsmaskenvorform gebildet, und ein Resistmuster wird durch gemusterte Bestrahlung und Entwicklung gebildet. Anschließend wird der belichtete Bereich des dünnen Filmes, umfassend nitridiertes Molybdän und Silicium, entfernt, und ein Muster (Löcher, Punkte usw.) des dünnen Filmes umfassend nitridiertes Molybdän und Silicium wird erhalten. Nach Abblättern des Resistes werden eine Phasenverschiebungsmaske für einen ArF-Excimerlaser und eine Phasenverschiebungsmaske für einen KrF-Excimerlaser durch Eintauchen in 98%ige Schwefelsäure (H₂SO₄) bei 100°C über 15 Minuten (zylindrischer Kristall), Waschen mit Schwefelsäure und Spülen mit reinem Wasser und dgl. erhalten.
Als Ergebnis wird eine gute Musterabschnittsform erhalten, und die Seitenwände des Musters sind glatt.
Die Ausführungsformen 7 und 8 und das Vergleichsbeispiel werden erklärt werden.
Die Phasenverschiebungsmaskenvorform für einen ArF-Excimerlaser (Wellenlänge 193 m) der Filmzusammensetzung MO:Si:O:N = 5:30:39:26 wird durch Bilden eines dünnen Filmes (Filmdicke ungefähr 880 Angström) aus nitridiertem Molybdän und Silicium (MoSiON) auf dem transparenten Substrat durch reaktives Sputtern (Gleichstrom-Sputtern) unter Verwendung eines Mischtargets (Mo:Si = 8:92 mol-%) aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) mit einer Mischgasatmosphäre (Ar:N₂:O₂ = 20%:50%:30%, Druck: 0,1 Pa) aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) und Sauerstoff (O₂) erhalten.
Nach dem Bilden des lichttransluzenten Filmes auf dem transparenten Substrat, wie oben erwähnt, wird die thermische Behandlung mit verschiedenen thermischen Behandlungstemperaturen, wie in Tabelle 3 gezeigt, durch ein ähnliches Verfahren wie in Ausführungsformen 1 bis 6 durchgeführt.

Die Durchlässigkeit und der Grad der Flachheitsveränderung vor und nach der thermischen Behandlung sind in Tabelle 3 gezeigt. [Tabelle 3]

	Thermische Behandlungstemperatur (°C)	Durchlässigkeit (%)	Flachheitsveränderung vor der thermischen Behandlung (μm)	Flachheitsveränderung nach der thermischen Behandlung (μm)
Vergleichsbeispiel 1	200	14,5	+0,8	+0,6
Ausführungsform 7	400	16,5	+0,8	+0,4
Ausführungsform 8	600	20,1	+0,8	+0,1

Der lichttransluzente Film ist mit einem Film einer einzelnen Schicht in den oben erwähnten Ausführungsformen 1 bis 8 aufgebaut. Durch Anwendung der Erfindung selbst bei einem lichttransluzenten Film, der mit Film aus zwei oder mehreren Schichten, umfassend einen dünnen Film von mindestens einer Schicht umfassend Sauerstoff und/oder Stickstoff, und Silicium, als Hauptkomponenten aufgebaut ist, ist es möglich, eine Phasenverschiebungsmaskenvorform zu erhalten, die einen lichttransluzenten Film aufweist, der bezüglich der Filmeigenschaften wie z. B. chemischer Beständigkeit, Lichtbeständigkeit gegenüber Bestrahlungslicht und innere Spannung verbessert ist.
Ausführungsform 9 und Vergleichsbeispiel 2 werden erklärt werden.
Ein dünner Film (Filmdicke ungefähr 80 Angström) aus Molybdän und Silicium (MoSi) wird als eine erste Schicht auf dem transparenten Substrat durch reaktives Sputtern (Gleichstromsputtern) unter Verwendung eines gemischten Targets (Mo:Si = 8:92 mol-%) aus Molybdän (Mo) und Silicium (Si) mit einer Argon(Ar)-Gasatmosphäre (Druck: 0,1 Pa) gebildet. Anschließend wird ein dünner Film (Filmdicke ungefähr 860 Angström) von oxidiertem und nitridiertem Silicium (SiON) als eine zweite Schicht durch reaktives Sputtern (Gleichstrom-Sputtern) unter Verwendung eines Targets aus Silicium (Si) mit einer Mischgasatmosphäre (Ar:N₂:O₂ = 10%:60%:30%, Druck: 0,1 Pa) aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) und Sauerstoff (O₂) gebildet.
Die Filmzusammensetzung der zweiten Schicht in den Ausführungsformen 9 und 10 ist Si:O:N = 32:53:15, bezogen auf Atomprozent, bei Kombination mit dem MoSi-Dünnfilm der ersten Schicht, die Filmzusammensetzung wird so eingestellt, daß sie die geeignetesten optischen Eigenschaften als eine Phasenverschiebungsmaskenvorform für einen F₂-Excimerlaser (Wellenlänge 157 nm) aufweist.
Nach dem Bilden des transparenten Substrates mit dem lichttransluzenten Film, wie oben erwähnt, wird die thermische Behandlung mit unterschiedlichen thermischen Behandlungstemperaturen, wie in Tabelle 4 gezeigt, durch ein ähnliches Verfahren wie in den Ausführungsformen 1 bis 8 durchgeführt.

Der Brechungsindex und der Grad der Flachheitsveränderung vor und nach der thermischen Behandlung sind in Tabelle 4 gezeigt. [Tabelle 4]

	Thermische Behandlungstemperatur (°C)	Durchlässigkeit (%)	Flachheitsveränderung vor der thermischen Behandlung (μm)	Flachheitsveränderung nach der thermischen Behandlung (μm)
Vergleichsbeispiel 2	200	9,3	+0,9	+0,7
Ausführungsform 9	400	10,1	+0,9	+0,3
Ausführungsform 10	600	12,7	+0,9	–0,1

Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, ist die Erfindung auf die oben erwähnten Ausführungsformen nicht beschränkt.
Z. B. kann der lichttransluzente Film durch Hochfrequenz-Sputtern statt Gleichstrom-Sputtern gebildet werden. Beim Hochfrequenz-Sputtern vermischen sich Teilchen in dem lichttransluzenten Film aus der inneren Wand der benachbarten Teile des Targets und erhöhen so die Anzahl der Fehler im Vergleich mit dem Gleichstrom(DC)-Sputtern, weil der Plasmaraum in der Nähe des Targets im Vergleich mit dem Gleichstrom-Sputtern groß ist. Als Ergebnis ist das Gleichstrom-Sputtern erwünscht.
Der lichttransluzente Film kann durch Sputtern unter Verwendung eines Targets, umfassend Silicium und Stickstoff, anstelle von reaktiven Sputtern verwendet werden. Beim reaktiven Sputtern kann ein hochdichtes Target verwendet werden und die Entladung ist vergleichsweise stabil, so daß es wenige Teilchen gibt.
Andere Inertgase wie z. B. Helium, Neon, Xenon und dgl. können anstelle von Ar-Gas in den Ausführungsformen verwendet werden.
Weiterhin können Metalle wie z. B. Ta, W, Ti, Cr und dgl. anstelle von Mo in den Ausführungsformen verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske bereitgestellt, die einen bezeichneten Phasenwinkel und eine Durchlässigkeit aufweist und die einen lichttransluzenten Film oder einen lichttransluzenten Bereich aufweist, der bezüglich der Filmeigenschaften, wie chemischer Beständigkeit, Lichtbeständigkeit und innerer Spannung, verbessert ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit einem auf einem transparenten Substrat (100) erzeugten Muster aus einem transluzenten Film (300a), wobei der transluzente Film (300a) Silicium und mindestens eines von Stickstoff und Sauerstoff enthält, wobei das Verfahren die thermische Behandlung des Musters aus dem transluzenten Film (300a) umfasst, durchgeführt unter einer Inertgasatmosphäre bei mehr als 150°C nach der Erzeugung des Musters aus dem transluzenten Film (300a), so dass die Druckspannung des transluzenten Films (300a) verringert wird.
Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 1, wobei der transluzente Film (300a) ein Metall enthält, und das Atom-Verhältnis von Metall zu Silicium des transluzenten Films (300a) folgendes erfüllt: Metall:Silicium = 1:1,5 bis 1:19,0.