DE10322988A1

DE10322988A1 - Elektronenstrahlmasken-Substrat, Elektronenstrahlmasken-Rohling, Elektronenstrahlmaske und Herstellungsverfahren davon

Info

Publication number: DE10322988A1
Application number: DE10322988A
Authority: DE
Inventors: Isao Amemiya
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2003-12-24
Also published as: US20040023509A1; KR100560110B1; TWI228756B; JP4204805B2; JP2003338449A; TW200405423A; KR20030091731A

Abstract

Elektronenstrahlmasken-Substrat mit einer Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, einer auf der Substratschicht ausgebildeten Ätzstopperschicht und eienr auf der Ätzstopperschicht ausgebildeten Membranschicht. Wenn die Zugspannung der Membranschicht mit der Verringerung der Dicke der Schicht verringert wird und wenn der Membranteil mit der Membranschicht und der Ätzstopperschicht bei der Rückseitenbearbeitung infolge des Einflusses der Spannung der Ätzstopperschicht darauf deformiert wird und/oder wenn die Membranschicht während der Entfernung der Ätzstopperschicht innerhalb eines Bereichs deformiert wird, der nicht der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters genügt, dann sind die Membranspannung der Membranschicht und die Membranspannung der Ätzstopperschicht so korreliert, daß der Membranteil während der Rückseitenbearbeitung nicht deformiert wird und/oder so korreliert, daß die Membranschicht während der Entfernung der Ätzstopperschicht nicht über den Bereich hinaus deformiert wird, welcher der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters genügt. Dies erlaubt die Herstellung einer robusten Elektronenstrahlmaske, für die die Membranspannung des Ätzstoppfers im einzelnen so korreliert ist, daß die Deformation der Schichtstruktur verringert wird, sowie die Bereitstellung eines Elektronenstrahlmasken-Substrats und eines Elektronenstrahlmasken-Rohling, die zur Herstellung der Elektronenstrahlmaske dienen.

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Strukturen einer Transfermaske und eines Maskenrohlings, die in der Elektronenstrahllithographie zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen und anderen Vorrichtungen unter Verwendung von Strahlen geladener Partikel, insbesondere Elektronenstrahlen, verwendet werden, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Strukturen.

1. Beschreibung der verwandten Technik

Wie gewöhnliche Belichtungstechnologie für Step-and-Repeat- Systeme unter Verwendung eines Photoretikels des verwandten Standes der Technik und eines gewöhnlichen Steppers und wie diejenige für 1 : 1-Belichtungssysteme unter Verwendung einer Photomaske des verwandten Standes der Technik, wurde vor kurzem die Technologie der Elektronenstrahlbelichtung für Step-and-Repeat-Systeme unter Verwendung eines Elektronenstrahlretikels und einer EB-Steppers und diejenige für 1 : 1-Lithographie für Systeme mit niederenergetischen Elektronenstrahlen unter Verwendung einer LEEPL-Maske vorgeschlagen und sie werden nunmehr schnell realisiert zur Lösung unterschiedlicher Probleme in der Technik.
EPL (Elektronenprojektionslithographie)-Masken (des Schablonentyps und Membrantyps) und LEEPL (low-energy electron beam projection lithography, Projektionslithographie mit niederenergetischen Elektronenstrahlen)-Masken (vom Schablonentyp) für diese müssen mindestens bis auf eine Größe von 8 inch vergrößert werden, um ihre praktische Anwendbarkeit zu steigern. Im einzelnen, kann, wenn ein EPL- Retikel mit einer Größe von 8 inch verwendet wird, ein Maskenmuster für eine Schicht auf einem EPL-Retikel dieser Größe montiert sein, und wenn eine LEEPL-Maske mit einer Größe von 8 inch verwendet wird, kann ein Maskenmuster für alle Chips gleichzeitig auf einen 8 inch großen Siliciumwafer übertragen werden.
In diesen EPL-Masken und LEEPL-Masken ist die Standarddicke der Membranschicht zur Ausbildung des Maskenmusters höchstens etwa 2 µm und die Schicht ist extrem dünn (genaugenommen ist sie 2 µm in den erstgenannten und 0,5 µm in den letztgenannten). Im Vergleich mit der Membranschicht mit einer Dicke von etwa 10 µm in Schablonenmasken für Elektronenstrahlbelichtung des Standes der Technik (cell projection delineation method, Zellprojektions- Skizzenverfahren) ist die Membranschicht in diesen Masken extrem dünn und folglich sind diese Masken schwierig herzustellen.
Zusätzlich muß die Qualität dieser EPL-Masken und LEEPL- Masken auf einem Niveau mit dem von Photoretikeln und Photomasken des Standes der Technik sein. Dies ist deswegen so, weil im Vergleich mit dem Verkleinerungsfaktor von 1/26 bis 1/60 bei Elektronenstrahlmasken für das Zellprojektions- Skizzenverfahren, der Verkleinerungsfaktor bei EPL-Masken 1/4 und bei LEEPL-Masken 1/1 ist. Zusätzlich ist beispielsweise die Größe des Maskenmusters in 8 inch-EPL-Masken 0,2 bis 0,3 µm (50 bis 70 nm auf dem Wafer). Insbesondere, um die Positioniergenauigkeit des Maskenmusters sicherzustellen, muß die Spannung, die in der Membranschicht zur Ausbildung eines Maskenmusters auftreten kann, gut kontrolliert werden, die Positionskontrolle des Maskenmusters ist jedoch schwierig hinsichtlich der Verteilungseigenschaften des zu bildenden Maskenmusters innerhalb der Ebene, wenn die Membranschicht eine Dicke von höchstens 2 µm oder dgl. hat und extrem dünn ist, und wenn die Maskengröße auf beispielsweise 8 inch oder dgl. vergrößert wird.
Bei der Herstellung dieser EPL-Masken (insbesondere des Schablonentyps) und LEEPL-Masken umfaßt gegenwärtig ein allgemeines und realistisches Verfahren die Herstellung und Verwendung von SOI (Silicon-on-insulator, Silicium-auf- Isolator)-Wafern mit Si/SiO₂/Si-Aufbau. Wenn ein solcher SOI- Wafer jedoch als Maskensubstrat verwendet wird, wird die Druckspannung der Siliciumdioxid (SiO₂)-Schicht, welche auf ihm als Ätzstopper ausgebildet wird, extrem groß und dies verursacht folglich eine Änderung der Spannung in der Si- Membranschicht. Dies wird genauer unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.
Wie in Fig. 4(1) gezeigt, schließt eine Standardspezifizierung, die für die Schichtdicke von SOI- Substraten für 8 inch große Schablonen-EPL-Masken vorgeschlagen wird, ein: 2 µm für die Si-Membranschicht, 1 µm für die SiO₂-Ätzstopperschicht und 725 bis 750 µm (für die Größe von 8 inch) für die Trägerschicht (Fig. 4(1)).
Es wurde festgestellt, daß, weil die SiO₂-Ätzstopperschicht eine starke Druckspannung hat, die gebildete Membranschicht während der Rückseitenbearbeitung infolge des Einflusses der Schicht mit Druckspannung darauf stark deformiert (verformt) wird, wie in Fig. 4(2) und folglich kommt es dazu, daß sie leicht und ernsthaft beschädigt wird oder bricht (nachfolgend wird dies als Problem 1-1 bezeichnet).
Zusätzlich wurde festgestellt, daß, nachdem die SiO₂-Schicht, die durch die Fenster auf der Rückseite nach außen offen ist, entfernt wurde, die Si-Membranschicht ebenso deformiert (verformt) wird, wie in Fig. 4(3), wenn ihre Zugspannung nicht ausreichend groß ist. Dies ist deswegen der Fall, weil die Biegespannung in Druckrichtung der SiO₂-Schicht auf die Si-Membranschicht wirkt, wie in Fig. 5 (nachfolgend wird dies als Problem 1-2 bezeichnet).
Ein Verfahren das bisher zur Lösung dieser Probleme vorgeschlagen wurde, umfaßt die Dotierung der Si- Membranschicht mit einer Verunreinigung, wie Bor (B) bis zu einer extrem hohen Konzentration des Dotierungsmittels, um so die Zugspannung der erhaltenen Si-Membranschicht zu erhöhen. Dies wird getan, um die Si-Membranschicht selbsttragend zu machen.
Dieses Verfahren ist jedoch problematisch darin, daß für die Dotierung in hoher Konzentration eine lange Zeit benötigt wird und ein Konzentrationsprofil des Dotierungsmittels in Tiefenrichtung der Si-Schicht erzeugt wird. Ein weiteres Problem mit dem Verfahren ist, daß es äußerst schwierig ist, die Membranspannung der Si-Membranschicht nach der Ausbildung der Maske zur Erfüllung der Positioniergenauigkeit des Musters auf höchstens 10 MPa zu kontrollieren. Dies ist deswegen so, weil die dicke SiO₂-Schicht mit einer Dicke von 1 µm und großer Druckspannung selektiv entfernt wird, wie zuvor erwähnt, nachdem sie im Verfahren der Maskenherstellung für die Ätzstopperschicht nutzlos geworden ist. Um die Prozeßbedingungen zu erfüllen und sicherzustellen, daß die Si-Schicht schließlich eine Membranspannung von höchstens 10 MPa hat, sind die reproduzierbare Kontrolle der Konzentration des Dotierungsmittels in der Si-Membranschicht und die reproduzierbare Kontrolle der Dicke der SiO₂-Schicht unverzichtbare Erfordernisse, welche jedoch wirklich äußerst schwierig sind unter praktischen Gesichtspunkten.
Ein weiteres Verfahren, das zur Lösung der Probleme mit dem SOI-Wafersubstrat in Betracht gezogen werden kann, wird wie folgt beschrieben. Wenn sie dotiert wird, um eine gewöhnliche Konzentration des Dotierungsmittels von 10¹⁴ bis 10¹⁵ Atm/cm³ zu haben, kann sie Si-Schicht selbst Spannung in Zugrichtung (Zugspannung) haben. Folglich ist ein Verfahren zur Verringerung der Biegespannung der SiO₂-Schicht an den Fensterkanten nach der Rückseitenbearbeitung wirksam. Zur Verringerung der Biegespannung der SiO₂-Schicht wird die innere Spannung der SiO₂-Schicht verringert oder die SiO₂- Schicht dünner gemacht. Es ist schwierig, in der gegenwärtigen Technologie der SOI-Waferherstellung die innere Spannung der Schicht selbst zu verringern. Folglich ist das Verfahren der Verringerung der Druckbiegespannung der SiO₂- Schicht auf die Verringerung der Dicke der SiO₂-Schicht beschränkt.
Fig. 6 zeigt die Änderung der Spannung in einer Si- Membranschicht, die tatsächlich mit einem Aufwölbungs- Verfahren gemessen wurde, bei dem die Dicke der SiO₂-Schicht verändert wurde. Die Si-Membranschicht wurde mit Bor (B) dotiert und die Konzentration des Dotierungsmittels betrug 8 × 10¹⁵ Atm/cm². Wie Fig. 6 zeigt, variierte die Spannung der Si-Membranschicht abhängig von der Dicke der SiO₂-Schicht. Wenn der Bereich der Spannung der Si-Membranschicht so festgelegt ist, daß er zwischen 1 und 10 MPa fällt, dann ist die geeignete SiO₂-Dicke etwa 0,3 µm (300 nm).
Das unverzichtbare Erfordernis für die SiO₂-Schicht ist jedoch, daß sie sowohl beim Rückseitenätzen als auch dem Oberflächenätzen als Ätzstopper dienen soll. Folglich muß die SiO₂-Schicht jederzeit, wenn sie so eine definierte Dicke hat, eine gute Ätzungsselektivität haben. Ein Test, um das tatsächliche selektive Ätzverhältnis zu bestätigen, wurde durchgeführt. Bei der Masken-Musterbildung (Oberflächenmusterbildung) war das selektive Verhältnis zu Silicium (Si) etwa 10; hingegen stieg bei der Rückseitenbearbeitung das selektive Ätzverhältnis mit der Zunahme des Kammerdrucks beim Ätzen, wie in Fig. 7, an, die Eigenschaft war jedoch nicht zufriedenstellend. Ferner wurde wie in der Zeichnung festgestellt, daß sich die Einheitlichkeit der Verteilung der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene verringerte, im Widerspruch zu der Erhöhung des selektiven Ätzverhältnisses. Diese Eigenschaft wird deutlicher mit Zunahme der Substratgröße. Beispielsweise war bei einem Substrat mit der Größe von 4 inch die Einheitlichkeit der Verteilung der Ätzungsgeschwindigkeit in der Ebene mindestens 95%, wenn das selektive Verhältnis 100 war; jedoch verringerte sich bei einem Substrat mit einer Größe von 8 inch die Einheitlichkeit der Verteilung der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene auf höchstens 60%, wenn das selektive Verhältnis 100 war. Der Grund liegt in der Uneinheitlichkeit des Teils innerhalb der Fläche des Substrats, der geätzt werden soll (d. h. die Ätzungsgeschwindigkeit am Teil des äußeren Umfangs des Substrats ist hoch, jedoch ist die Ätzungsgeschwindigkeit in ihrem Zentrum niedrig). Es ist folglich selbst in den modernsten Ätzungsvorrichtungen mit hoher Leistung, die nun auf dem Markt erhältlich sind, die Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit höchstens 80%, wenn die Ätzungsbedingung so kontrolliert wird, daß das selektive Si/SiO₂-Ätzverhältnis mindestens 300 ist.
Aus den zuvor erwähnten Resultaten ergibt sich, daß die zwei Erfordernisse der dünnen Ausführung der SiO₂-Membranschicht und der Verbesserung ihrer Eigenschaft als Ätzstopper gleichzeitig schwierig zu erfüllen sind und folglich konnten Schablonenmasken mit einer Größe von 8 inch nicht hergestellt werden (dies wird nachfolgend als Problem 2 bezeichnet).
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in Berücksichtigung der vorgenannten Probleme gemacht und es ist ihr Ziel, eine widerstandsfähige Elektronenstrahlmaske bereitzustellen, für welche die Membranspannung des Ätzstoppers speziell so kontrolliert ist, daß die Deformation der Schichtstruktur verringert wird, sowie ein Elektronenstrahlmasken-Substrat und einen Elektronenstrahlmasken-Rohling, welche zur Herstellung der Elektronenstrahlmaske dienen, zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Elektronenstrahlmasken-Substrat und einen Elektronenstrahlmasken-Rohling bereitzustellen, für welche der Ätzstopper im einzelnen so verbessert ist, daß er gute Eigenschaften bei der Rückseitenbearbeitung zeigt, und eine aus ihnen hergestellte Elektronenstrahlmaske bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Elektronenstrahlmasken-Substrat und einen Elektronenstrahlmasken-Rohling bereitzustellen, der große Elektronenstrahlmasken ergeben kann, bei denen das Substrat groß ist (z. B. eine Größe von 8 inch), sowie eine aus diesen hergestellte Elektronenstrahlmaske zur Verfügung zu stellen.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat eine Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht, wobei,
wenn eine Zugspannung der Membranschicht mit einer Verringerung einer Dicke der Membranschicht so verringert wird, daß ein Membranteil, der die Membranschicht und die Ätzstopperschicht umfaßt, durch die Bearbeitung beim Rückseitenätzen deformiert wird und/oder die Membranschicht durch Entfernung der Ätzstopperschicht, infolge des Einflusses einer Spannung der Ätzstopperschicht darauf, innerhalb eines Bereichs deformiert wird, der die Positioniergenauigkeit eines Maskenmusters nicht erfüllt,
die Membranspannung der Membranschicht und die Membranspannung der Ätzstopperschicht so korreliert sind, daß der Membranteil während der Rückseitenbearbeitung nicht deformiert wird und/oder so korreliert sind, daß die Membranschicht während der Entfernung der Ätzstopperschicht nicht über den Bereich hinaus deformiert wird, der die Positioniergenauigkeit des Maskenmusters erfüllt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat eine Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht, wobei
ein selektives Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht ausreichend vergrößert ist zum Zweck der Sicherstellung eines gute Spielraums der Trockenätzungsbedingungen beim Rückseiten-Trockenätzen.
In einer dritten Ausführungsform umfaßt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials, wobei
die Ätzstopperschicht ausgebildet ist aus einem Material mit niedriger Spannung, das eine Membranspannung ergibt, die in einen Bereich von etwa ± 30 MPa nach dem Rückseitenätzen fällt, oder aus einem Material mit niedriger Spannung ausgebildet ist, das die Membranspannung nach dem Rückseitenätzen so kontrollieren kann, daß sie in einen Bereich von etwa ± 30 MPa fällt. Alternativ ist das Material mit niedriger Spannung einstellbar, beide Merkmale zu haben.
In einer vierten Ausführungsform umfaßt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials,
wobei die Ätzstopperschicht aus einem Material gebildet ist, dessen selektives Ätzverhältnis zur siliciumhaltigen Substratschicht mindestens etwa 700 ist.
Ferner umfaßt in einer fünften Ausführungsform ein Elektronenstrahlmasken-Substrat eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials, wobei
die Ätzstopperschicht gebildet ist aus einem beliebigen Stoff, ausgewählt aus einem Metallmaterial, einer Metallverbindung, Kohlenstoff und einer Kohlenstoffverbindung oder einer beliebigen Kombination von diesen.
In einer sechsten Ausführungsform ist die Metallverbindung des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Ausführungsform 5 eine Chromverbindung.
In einer siebten Ausführungsform ist die Metallverbindung des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Ausführungsform 5 eine beliebige, ausgewählt aus beliebigen Verbindungen mit Titan (Ti), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Aluminium (A1), Molybdän (Mo) und Wolfram (W) oder einer beliebigen Kombination von diesen.
Eine achte Ausführungsform schließt einen Elektronenstrahlmasken-Rohling ein, der durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats einer der Ausführungsformen 1 bis 7 unter Bildung eines Trägers hergestellt ist.
Eine neunte Ausführungsform schließt eine Elektronenstrahlmaske ein, die durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats eines der Ausführungsformen 1 bis 7, verbunden mit seiner Oberflächenätzung zur Ausbildung eines Maskenmusters hergestellt ist.
Eine zehnte Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung einer Elektronenstrahl-Belichtungsmaske, welches die Bearbeitung eines Elektronenstrahlmasken-Substrats mit dem Material der Ausführungsformen 6 oder 7 zur Herstellung der Maske umfaßt, und wobei das essentielle Trockenätzungsgas für die Maskenmusterbildung der Membranschicht ein beliebiges ist von Schwefelhexafluorid (SF₆) oder Kohlenstofftetrafluorid (CF₄), wenn ein Photolack für die Ätzmaske verwendet wird, jedoch ein beliebiges von Siliciumtetrachlorid (SiCl₄), Chlorwasserstoff (HCl), Bromwasserstoff (HBr) oder Iodwasserstoff (HI) ist, wenn Siliciumdioxid (SiO₂) für die Ätzmaske verwendet wird, und eines oder mehrere fluorhaltige Gase, ausgewählt aus SF₆, C₄F₈, C₃F₈, C₄F₆, C₂F₆ und C₅F₈ werden beim Rückseiten-Trockenätzen verwendet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Vorspannungsleistung und dem selektiven Ätzverhältnis zur Demonstration des erfindungsgemäßen Effekts zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens der Herstellung einer Maske als eine Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ist eine teilweise aufgeschnittene Perspektivansicht zur Erläuterung einer Verstrebungsstruktur des Maskensubstrats der Erfindung;
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Deformationsproblems im Stand der Technik;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Biegespannungsproblems einer Ätzstopperschicht im Stand der Technik;
Fig. 6 ist eine Ansicht, welche das Verhältnis zwischen der Dicke einer SiO₂-Ätzstopperschicht und der Membranspannung einer Si-Membranschicht zeigt zur Erläuterung des Problems im Stand der Technik; und
Fig. 7 ist ein Schaubild, welches das Verhältnis zwischen dem Kammerdruck und dem selektiven Si/SiO₂-Ätzverhältnis zur Erläuterung des Problems im Stand der Technik zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Der erste Aspekt der Erfindung wurde zur Lösung der vorgenannten Probleme 1-1 und 1-2 erreicht und schließt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat ein, das eine Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Membranschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht umfaßt, wobei,
wenn eine Zugspannung der Membranschicht mit einer Verringerung der Dicke der Membranschicht so verringert wird, daß ein Membranteil, der die Membranschicht und die Ätzstopperschicht umfaßt, durch die Bearbeitung beim Rückseitenätzen deformiert wird und/oder die Membranschicht durch Entfernung der Ätzstopperschicht (entsprechend bei der Vervollständigung der Maske) infolge des Einflusses der Druckspannung und der Biegespannung der Ätzstopperschicht darauf innerhalb eines Bereichs deformiert wird, welcher der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters nicht genügt,
die Membranspannung der Membranschicht und die Membranspannung der Ätzstopperschicht so korreliert sind, daß bei der Rückseitenbearbeitung der Membranteil nicht deformiert wird und/oder so korreliert sind, daß die Membranschicht während der Entfernung der Ätzstopperschicht nicht über den Bereich hinaus deformiert wird, welcher der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters genügt (Ausführungsform 1).
Dies erfordert keine komplizierten Operationen der Kontrolle und Anpassung der Filmbildungsbedingungen und der Filmdicke zum Zweck der Vermeidung der vorgenannten Probleme 1-1 und 1-2.
Im ersten erfindungsgemäßen Aspekt ist es wünschenswert, daß die Membranspannung der Membranschicht und die Membranspannung der Ätzstopperschicht so korreliert sind, daß der Membranteil während der Rückseitenbearbeitung nicht deformiert wird und so korreliert sind, daß die Membranschicht während der Entfernung der Ätzstopperschicht nicht über den Bereich hinaus deformiert wird, welcher der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters genügt.
Im ersten erfindungsgemäßen Aspekt ist es wünschenswert, daß die anfängliche Membranspannungs-Korrelation bei der Herstellung des Elektronenstrahlmasken-Substrats das vorgenannte Erfordernis erfüllt. Dies erleichtert die Maskenherstellung enorm. Im ersten erfindungsgemäßen Aspekt kann die Spannungskorrelation direkt vor der Rückseitenbearbeitung und/oder direkt vor der Entfernung der Ätzstopperschicht im Verfahren der Bearbeitung des Elektronenstrahlmasken-Substrats so kontrolliert werden, daß sie das vorgenannte Erfordernis erfüllt.
Der erste Aspekt der Erfindung ist insbesondere wirksam, wenn die Dicke der Membranschicht nicht größer als 2 µm ist. Dies ist deswegen so, weil der Grad der Membrandeformation durch das Produkt der inneren Spannung der Membran und der Membrandicke definiert ist. Folglich ist dann, wenn die Membranschicht extrem dünn ist, ihre Zugspannung klein und im Ergebnis ist die Druckspannung der Ätzstopperschicht (SiO₂- Schicht) größer als die Biegespannung der Membranschicht und die Membranschicht neigt hierbei dazu, extrem deformiert zu werden.
Es ist ebenso wünschenswert, daß die Ätzstopperschicht aus einem Material mit niedriger Spannung gebildet wird oder einem Material, das die Membranspannung der Schicht verringern kann. Entsprechend kann das Auftreten der vorgenannten Probleme 1-1 und 1-2 in hohem Maße verringert werden und der Spielraum bei der Maskenherstellung kann signifikant verbreitert werden.
Im Fall, daß das auf der Rückseite bearbeitete Substrat weiter in eine Schablonenmaske verarbeitet wird, und wenn die Membranspannung der Ätzstopperschicht im Substrat niedrig ist, kann die Ätzstopperschicht so wie sie ist im anschließenden Oberflächenbearbeitungsschritt (zur Ausbildung von Fenstern) verwendet werden. Wenn jedoch die Spannung der Ätzstopperschicht groß ist, wird der Membranteil deformiert und er wird beschädigt oder zerbricht und im Ergebnis kann die Ätzstopperschicht nicht mehr so wie sie ist als Ätzstopper bei der Oberflächenbearbeitung verwendet werden. Entsprechend muß die Ätzstopperschicht vor der Oberflächenbearbeitung möglicherweise entfernt werden. Wenn jedoch kein Ätzstopper bei der Bearbeitung der Oberfläche existiert, gelangt das Arbeitsgas (wie beispielsweise ein Trockenätzungsgas) zur Rückseite, wenn die Musterbildung der Maske unter Bildung von Fenstern mit durchgehenden Löchern beendet ist, und verursacht ein Korrosionsproblem. Abgesehen davon kann nach der Entfernung des Rückseiten-Ätzstoppers ein anderer Ätzstopper für die Oberflächenbearbeitung gebildet werden. Dies ist jedoch immer noch problematisch darin, daß es für den Stopper infolge der Stufendifferenz auf der Rückseite schwierig ist, einen einheitlichen Film auszubilden. Entsprechend ist es wünschenswert, daß der Ätzstopper für die Rückseitenbearbeitung auch für die Oberflächenbearbeitung wirkt.
Im ersten Aspekt der Erfindung kann die Ätzstopperschicht aus einem Material mit niedriger Spannung oder einem Material gebildet werden, das die Membranspannung der Schicht verringern kann, zum Zweck der Vermeidung von Beschädigungen des Unterfelds (Membranteil); oder die Ätzstopperschicht kann so kontrolliert werden, daß sie eine niedrige Spannung hat, ebenso zum Zweck, Beschädigungen des Unterfelds zu vermeiden. Hierfür wird auf Fig. 3 verwiesen.
Grundsätzlich ist der erste erfindungsgemäße Aspekt in allen Fällen anwendbar, unabhängig von der Substratgröße. Dies ist deswegen der Fall, weil beispielsweise selbst ein Substrat mit einer Größe von 4 inch eine Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Unterfeldes darin (wenn auch die Wahrscheinlichkeit gering sein mag) besitzt, und die Erfindung ist wirksam, um zu vermeiden, daß das Unterfeld möglicherweise beschädigt wird. Die Wahrscheinlichkeit, daß das Unterfeld beschädigt wird, ist in Substraten mit ausgedehnter Größe hoch (beispielsweise hat ein Substrat mit einer Größe von 8 inch 8000 Unterfelder und sogar wenn eines von ihnen beschädigt wird oder zerbricht, ist das Substrat im wesentlichen nutzlos; und die Beschädigung von Unterfeldern wird bei Substraten mit einer Größe von 8 inch beträchtlich und Masken konnten aus solchen beschädigten Substraten nicht hergestellt werden). Entsprechend ist der erste erfindungsgemäße Aspekt besonders wirksam für Substrate mit ausgedehnter Größe (z. B. für Substrate größer als 4 inch, insbesondere Substrate nicht kleiner als 8 inch). Selbstverständlich schließen diese gewünschten beschriebenen Größen die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf andere Substratgrößen als im beschriebenen Bereich nicht aus.
Der erste Aspekt der Erfindung ist äußerst wirksam bei der Fertigung von Schablonentyp-EPL-Masken, Membrantyp-EPL-Masken und LEEPL-Masken. Bei Schablonentyp-EPL-Masken und LEEPL- Masken sind Durchgangslöcher in der Membranschicht zur Ausbildung des Maskenmusters ausgebildet. In Membrantyp-EPL- Masken ist eine Elektronenstrahl-Streuschicht auf dem Membranschicht ausgebildet und diese wird zur Ausbildung des Maskenmusters mit einem Muster versehen.
Im ersten erfindungsgemäßen Aspekt ist es wünschenswert, daß das Material der Ätzstopperschicht Trockenätzungsbeständigkeit besitzt. Im einzelnen ist es wünschenswert, daß das Material Trockenätzungsbeständigkeit gegenüber dem Rückseiten-Trockenätzen und gegebenenfalls Oberflächen- Trockenätzen in solchem Grade besitzt, daß mindestens die Hälfte (1/2) der Dicke der Ätzstopperschicht nach dem Trockenätzen verbleiben kann. Ebenso hat das Material der Ätzstopperschicht vorzugsweise chemische Beständigkeit im Hinblick auf die Beständigkeit der Schicht gegenüber dem Waschen der Maske. Ferner ist es bevorzugt, daß das Material der Ätzstopperschicht thermische Stabilität zur Sicherstellung ihrer Stabilität beim Heizen mit Elektronenstrahlen und damit zur Vermeidung der Spannungsveränderung unter Wärme besitzt. Zusätzlich ist es bevorzugt, daß das Material der Ätzstopperschicht eine gute Filmbildungseigenschaft hat und dauerhaft Filme mit hoher Qualität ausbilden kann.
Im ersten Aspekt der Erfindung ist die Membranschicht vorzugsweise aus Silicium oder einem siliciumhaltigen Material ausgebildet. Hochqualitäts-Membranschichten werden aus Silicium oder einem siliciumhaltigen Material dauerhaft gebildet und die Schichten lassen sich leicht mit großer Genauigkeit bearbeiten.
Im ersten erfindungsgemäßen Aspekt ist die Substratschicht zur Ausbildung des Trägers vorzugsweise aus Silicium oder einem siliciumhaltigen Material ausgebildet. Substrate mit hoher Glattheit der Oberfläche und hoher Qualität sind gemäß dieser Ausführungsform dauerhaft verfügbar und lassen sich leicht mit großer Genauigkeit bearbeiten.
Der erste Aspekt der Erfindung ist beispielsweise auf eine Fertigung unter Verwendung von Rückseiten-Trockenätzen oder Naßätzen anwendbar.
Der zweite Aspekt der Erfindung wurde erreicht zur Lösung des vorgenannten Problems 2 und schließt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat ein, das eine Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht umfaßt, wobei
das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht ausreichend vergrößert ist zu dem Zweck, einen guten Spielraum bei den Trockenätzungsbedingungen beim Rückseiten-Trockenätzen sicherzustellen (Ausführungsform 2).
Dies erfordert keine komplizierten Arbeitsgänge, die Trockenätzungsbedingungen beim Rückseiten-Trockenätzen zu kontrollieren, zu dem Zweck, das selektive Ätzverhältnis zu erhöhen. Zusätzlich verbessert dies die Stabilität des Verfahrens gegen Schwankungen der Trockenätzungsbedingungen signifikant. Ferner ist es, weil das selektive Ätzverhältnis in diesem Aspekt ausreichend vergrößert ist, ebenso möglich das selektive Ätzverhältnis beim Oberflächenätzen im anschließenden Oberflächenätzungsschritt zu erhöhen.
Im zweiten Aspekt der Erfindung kann das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht ausreichend erhöht sein, zu dem Zweck, einen guten Spielraum bei der Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene sicherzustellen, wenn die Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene beim Rückseiten- Trockenätzen sich mit der Zunahme der Größe der Membranschicht (Substratschicht) verschlechtert. Entsprechend kann das Problem der apparativen Grenzen bei der Rückseitenbearbeitung gelöst werden, was nicht streng die Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene in einer Vorrichtung für die Rückseiten-Trockenätzung erfordert. Die Substratfertigung wird folglich vereinfacht und die Kosten dafür verringert. Entsprechend können sogar Masken mit ausgedehnter Größe (beispielsweise diejenigen mit einer Größe über 4 inch, insbesondere diejenigen mit einer Größe von 8 inch oder mehr), für welche die Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene niedriger als üblich ist (z. B. etwa 90%) nach dem zweiten Aspekt der Erfindung gefertigt werden.
Im zweiten Aspekt der Erfindung kann das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht ausreichend vergrößert sein, zu dem Zweck, die Verlängerung der Überätzungszeit beim Rückseiten-Trockenätzen zu vermeiden, wobei sich die Überätzungszeit mit der Zunahme der Größe der Membranschicht (Substratschicht) und mit der Vergrößerung der Dicke der Substratschicht verlängern kann. Wenn das selektive Ätzverhältnis nicht ausreichend groß ist, wird die Ätzstopperschicht weggeätzt und wenn dies geschieht, wird auch die Oberflächen-Si-Schicht leicht weggeätzt.
Im zweiten erfindungsgemäßen Aspekt kann das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht ausreichend vergrößert sein, um die Fertigung von Elektronenstrahlmasken zu erleichtern, selbst wenn die Bedingungen bei der SiO₂-Bearbeitung auf einem SOI-Substrat zur Fertigung von Elektronenstrahlmasken mit Zunahme der Größe der Membranschicht (Substratschicht) strenger werden (z. B. wenn die zwei Erfordernisse, die Beschädigung der Membranschicht infolge der Verringerung der Membranspannung der Ätzstopperschicht zu verhindern und die Eigenschaften der Ätzstopperschicht beizubehalten, gleichzeitig schwierig zu erfüllen sind).
Im zweiten erfindungsgemäßen Aspekt ist es wünschenswert, daß die Ätzstopperschicht aus einem Material ausgebildet ist, dessen selektives Ätzverhältnis zur Substratschicht ausreichend groß ist.
Im zweiten Aspekt der Erfindung ist es ebenso wünschenswert, daß die Ätzstopperschicht aus einem Material gebildet ist, das selektiv entfernbar ist. Mehr bevorzugt ist die Ätzstopperschicht aus einem Material ausgebildet, dessen selektive Entfernung leicht ist. Ebenso bevorzugt besitzt das Material für die Ätzstopperschicht eine hohe Ätzungsgeschwindigkeit und eine gute Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit. Dies ist deswegen so, weil, während die Ätzstopperschicht, die aus dem Material des bevorzugten Typs gebildet ist, selektiv entfernt wird, verhindert wird, daß diese überätzt wird und folglich kann die Beschädigung der Membranschicht verringert werden.
Im zweiten Aspekt der Erfindung ist es ferner wünschenswert, daß das Material der Ätzstopperschicht Trockenätzungsbeständigkeit besitzt. Ebenso besitzt das Material der Ätzstopperschicht im Hinblick auf die Beständigkeit der Schicht gegenüber dem Waschen der Maske vorzugsweise chemische Beständigkeit. Zusätzlich kann das Material der Ätzstopperschicht thermische Stabilität besitzen, um ihre Stabilität beim Erwärmen mit Elektronenstrahlen sicherzustellen und um damit die Spannungsveränderung unter Wärme zu vermeiden. Weiterhin ist es wünschenswert, daß das Material der Ätzstopperschicht gute Flimbildungseigenschaften besitzt und dauerhaft Filme hoher Qualität ausbilden kann.
Der zweite Aspekt der Erfindung ist äußerst wirksam zur Fertigung von Schablonentyp-EPL-Masken, Membrantyp-EPL-Masken und LEEPL-Masken.
Der dritte Aspekt der Erfindung wurde erreicht zur Lösung der vorgenannten Probleme 1-1 und 1-2 und schließt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat ein, das eine Substratschicht eine siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials umfaßt, wobei
die Ätzstopperschicht ausgebildet ist aus einem Material mit niedriger Spannung, das eine Membranspannung ergibt, die nach dem Rückseitenätzen in einen Bereich von etwa ± 30 MPa fällt, oder aus einem Material mit niedriger Spannung ausgebildet ist, das die Membranspannung nach dem Rückseitenätzen so kontrollieren kann, daß sie in einem Bereich von etwa ± 30 MPa fällt (Ausführungsform 3).
Der dritte Aspekt der Erfindung löst die vorgenannten Probleme 1-1 und 1-2 effektiver.
Im dritten Aspekt der Erfindung kann die Ätzstopperschicht ausgebildet sein aus einem Material mit niedriger Spannung, das eine Membranspannung ergibt, die in einen Bereich von etwa ± 30 MPa fällt, oder sie kann aus einem Material mit niedriger Spannung ausgebildet sein, das die Membranspannung so kontrollieren kann, daß sie in einen Bereich von etwa ± 30 MPa fällt, zu dem Zweck, die Beschädigung des Unterfeldes (Membranteil) wie in Fig. 3 gezeigt, zu vermeiden. Alternativ ist das Material mit niedriger Spannung so einstellbar, daß es diese Merkmale beide besitzt.
Mehr bevorzugt fällt die Membranspannung in einen Bereich von etwa ± 20 MPa.
Die anderen Merkmale dieser Ausführungsform sind denen der ersten Ausführungsform der Erfindung ähnlich und werden als solche nicht beschrieben.
Der vierte Aspekt der Erfindung wurde erzielt zur Lösung des vorgenannten Problems 2 und schließt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat ein, das eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Bildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials umfaßt, wobei
die Ätzstopperschicht aus einem Material ausgebildet ist, dessen selektives Ätzverhältnis zur siliciumhaltigen Substratschicht mindestens etwa 700 ist (Ausführungsform 4).
Der vierte Aspekt der Erfindung löst das vorgenannte Problem 2 effizienter.
Im vierten Aspekt der Erfindung kann das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht mindestens etwa 700 sein, zu dem Zweck, einen guten Spielraum bei der Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene sicherzustellen, wenn sich die Einheitlichkeit der Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene beim Rückseiten- Trockenätzen mit der Zunahme der Größe der Membranschicht (Substratschicht) verschlechtert.
Im vierten Aspekt der Erfindung kann das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht mindestens etwa 700 sein, zu dem Zweck, zu verhindern, daß die Überätzungszeit beim Rückseiten-Trockenätzen verlängert wird, wobei sich die Überätzungszeit mit der Zunahme der Größe der Membranschicht (Substratschicht) und mit der Erhöhung der Dicke der Substratschicht verlängern kann.
Im vierten Aspekt der Erfindung kann das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht mindestens etwa 700 sein, um die Fertigung von Elektronenstrahlmasken zu erleichtern, selbst wenn die Bedingungen bei der Bearbeitung von SiO₂ auf einem SOI- Substrat zur Fertigung von Elektronenstrahlmasken mit der Zunahme der Größe der Membranschicht (Substratschicht) strenger werden.
Mehr bevorzugt ist das selektive Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht mindestens etwa 1000.
Die anderen Merkmale dieser Ausführungsform sind denen der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich und werden als solche nicht beschrieben.
Der fünfte Aspekt der Erfindung wurde erzielt zur Lösung aller vorgenannten Probleme 1-1, 1-2 und 2 und schließt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat ein, das eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials umfaßt, wobei die Ätzstopperschicht aus einem Metallmaterial oder einer Metallverbindung, wie beispielsweise Metallnitrid (Ausführungsform 5) gebildet ist.
Der fünfte Aspekt der Erfindung löst alle vorgenannten Probleme 1-1, 1-2 und 2.
Das Metallmaterial schließt beispielsweise solche mit einem oder mehreren Metallen von Cr, Ti, Ta, Zr, Al, Mo und W ein. Die Metallverbindung schließt z. B. Nitride, Oxide, Carbide, Oxinitride, Carboxide und Carbonitride des Metallmaterials, wie beispielsweise CrCx, CrNxCy, CrOxCy, CrOx, usw. und ihre Mischungen ein. Die Kohlenstoffverbindung schließt Kohlenstoffnitrid usw. ein.
Die sechsten und siebenten Aspekte der Erfindung wurden erzielt zur Lösung aller vorgenannten Probleme 1-1, 1-2 und 2, sowie zur Erzielung zusätzlicher Vorteile.
In den sechsten und siebenten Aspekten der Erfindung ist die Ätzstopperschicht ausgebildet aus einer Chromverbindung oder einer vorgegebenen Metallverbindung (insbesondere ist die Ätzstopperschicht eines von Chromnitrid (CrN), Titannitrid (TiNx), Tantalnitrid (TaNx), Zirkonnitrid (ZrNx), Molybdännitrid (MoNx) und Wolframnitrid (WNx)) und eine Siliciumschicht wird durch Vakuumaufdampfung ausgebildet und so das Substrat gefertigt. In diesen Aspekten wird die Ätzungsselektivität beim Rückseiten- und Oberflächen- Trockenätzen des Substrats beträchtlich verbessert und dies ermöglicht die leichte Fertigung von Elektronenstrahlmasken ausgedehnter Größe, die nicht mit Leichtigkeit aus SOI- Substraten des verwandten Standes der Technik gefertigt werden konnten. Die Membranspannung dieser Metallnitridfilme kann auf nahezu Null (0) kontrolliert werden, indem die Filme durch Sputtern in einem Modus unter Mitwirkung von Stickstoffgas ausgebildet werden. So gebildet sind die Filme zusätzlich frei von einem Problem der Druckspannungsänderung (z. B. -50 bis -100 MPa), die durch Oberflächenoxidation oder dgl. nach der Filmbildung verursacht sein kann. Insbesondere kann die Membranspannung des Chromnitrid (CrN)-Films (der Stickstoff und Chrom als wesentliche Bestandteile enthält) leicht auf nahezu Null (0) kontrolliert werden, indem der Film durch Sputtern in einem Modus unter Mitwirkung von Stickstoffgas ausgebildet wird, und die Änderung der Membranspannung relativ zur Änderung der Sputterbedingungen, wie beispielsweise des Kammerdrucks, kann stark verringert werden. Ferner ist der so gebildete Chromnitridfilm frei vom Problem der Druckspannungsänderung, der durch Oberflächenoxidation oder dgl. nach der Filmbildung verursacht wird.
Darüber hinaus kann das Material des Ätzstoppermaterials ein Material mit niedriger Spannung sein, welches eine Membranspannung ergibt, die in einen Bereich von etwa ± 30 MPa fällt, oder ein Material mit niedriger Spannung, das die Membranspannung so kontrollieren kann, daß diese in einen Bereich von etwa ± 30 MPa fällt, und zusätzlich ist sein selektives Ätzverhältnis zum siliciumhaltigen Substratmaterial mindestens etwa 1000. Entsprechend lösen alle diese Aspekte der Erfindung das Problem mit der Membranspannung der Ätzstopperschicht, das Problem mit dem selektiven Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht und das Problem der apparativen Beschränkung bei der Rückseitenbearbeitung, und ermöglichen so die Fertigung von Masken ausgedehnter Größe (z. B. Masken größer als 4 inch, insbesondere solche Masken, die nicht kleiner als 8 inch sind). Ferner ist die selektive Entfernung der Ätzstopperschicht, die aus dem Material dieses Typs gebildet ist, leicht und zusätzlich ist die Ätzungsgeschwindigkeit der Schicht hoch und die Einheitlichkeit ihrer Ätzungsgeschwindigkeit innerhalb der Ebene gut. Andere Vorteile zusätzlich zu den gerade beschriebenen sind, daß die aus dem Material dieses Typs ausgebildete Ätzstopperschicht eine gute Trockenätzungsbeständigkeit, sowohl beim Rückseiten- als auch beim Oberflächenätzen, sowie chemische Beständigkeit und thermische Stabilität besitzt und daß das Material dauerhaft Filme hoher Qualität bilden kann. Entsprechend können Masken ausgedehnter Größe von hoher Qualität hergestellt werden.
Zur Herstellung einer Elektronenstrahl-Belichtungsmaske aus dem Substrat mit der Ausführungsform des Materials wie in den vorgenannten sechsten und siebten Aspekten der Erfindung ist es wünschenswert, daß das essentielle Trockenätzungsgas für die Maskenmusterbildung der Membranschicht eines von Schwefelhexafluorid (SF₆) oder Kohlenstofftetrafluorid (CF₄) ist, wenn ein Photolack für die Ätzmaske verwendet wird, jedoch eines von Siliciumtetrachlorid (SiCl₄), Chlorwasserstoff (HCl), Bromwasserstoff (HBr) oder Iodwasserstoff (HI) ist, wenn Siliciumdioxid (SiO₂) für die Ätzmaske verwendet wird, und daß eines oder mehrere fluorhaltige Gase (vorzugsweise mindestens zwei vermischte Gase oder mindestens zwei Gase, die abwechselnd in die Kammer eingelassen werden), ausgewählt aus SF₆, C₄F₈, C₃F₈, C₄F₆, C₂F₆ und C₅F₈ werden beim Rückseiten-Trockenätzen verwendet. Dieses Verfahren ermöglicht eine hohe Auflösung bei der Maskenherstellung (Ausführungsform 10).
In den zuvor erwähnten ersten bis siebten Aspekten der Erfindung ist die Membranspannung der Ätzstopperschicht vorzugsweise in einem Bereich von etwa ± 20 MPa (+ gibt Zugspannung an und - gibt Zugspannung an). In dieser Ausführungsform kann die Positioniergenauigkeit des Musters nach der Bearbeitung der Maske innerhalb des geforderten Bereichs sein (Fehljustierung: höchstens 20 nm). Mehr bevorzugt ist die Membranspannung der Ätzstopperschicht innerhalb eines Bereichs von etwa ± 5 MPa (+ gibt Zugspannung an und - gibt Zugspannung an).
In den vorgenannten ersten bis siebten Aspekten der Erfindung ist die Spannung der Membranschicht oder der Membranschicht zur Maskenmusterbildung vorzugsweise etwa +0,2 bis etwa +20 MPa (+ gibt Zugspannung an). In dieser Ausführungsform kann die Positioniergenauigkeit des Musters nach der Bearbeitung der Maske innerhalb des geforderten Bereichs liegen. Mehr bevorzugt ist die Membranspannung der Membranschicht oder der Membranschicht etwa +0,2 bis etwa +10 MPa (+ gibt Zugspannung an).
In den vorgenannten ersten bis siebten Aspekten der Erfindung ist die Ätzstopperschicht vorzugsweise aus einem polykristallinen Material oder einem amorphen Material oder einem Mischkristall eines polykristallinen Materials und eines amorphen Materials gebildet, zur Verringerung der Membranspannung der Schicht.
Ebenso ist in den vorgenannten ersten bis siebten Aspekten der Erfindung die Membranschicht vorzugsweise aus einem polykristallinen Material oder einem amorphen Material oder einem Mischkristall eines polykristallinen Materials und eines amorphen Materials ausgebildet, zur Verringerung der Membranspannung der Schicht.
Der achte Aspekt der Erfindung schließt einen Elektronenstrahlmasken-Rohling ein, der durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats eines der vorgenannten ersten bis siebten Aspekte der Erfindung hergestellt ist (Ausführungsform 8).
In der Erfindung hat die Membranschicht eine Dicke von 2 µm oder dgl. und ist dünn, und folglich ist es wünschenswert, daß die Membranschicht vor dem Rückseitenätzen durch Ausbildung von Verstrebungen in vorgegebenen Abständen auf ihrer Rückseite verstärkt wird (siehe Fig. 3). Z. B. müssen bei einer 8 inch-Maske Verstrebungen in Abständen von 1 mm auf der Rückseite der dünnen und ausgedehnten Membranschicht mit einer Dicke von etwa 2 µm ausgebildet werden, um die Schicht zu verstärken.
In der Erfindung kann das Rückseitenätzen in einem Trockenätzungsmodus bewerkstelligt werden und es ist wünschenswert, zur Vergrößerung des Bereichs für die Maskenmusterbildung nicht-konische vertikale Verstrebungen auf der Rückseite der Membranschicht auszubilden.
Der neunte Aspekt der Erfindung schließt eine Elektronenstrahlmaske ein, die durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmaskensubstrats eines der vorgenannten ersten bis siebten Aspekte der Erfindung, verbunden mit seiner Oberflächenätzung zur Ausbildung eines Maskenmusters hergestellt ist (Ausführungsform 9).
In Schablonentyp-EPL-Masken und LEEPL-Masken, sind Durchgangslöcher in der Membranschicht zur Ausbildung des Maskenmusters ausgebildet. In Membrantyp-EPL-Masken ist eine Elektronenstrahl-Streuschicht auf der Membranschicht ausgebildet, und auf dieser wird zur Ausbildung des Maskenmusters ein Muster ausgebildet.
In den Masken können Ausrichtungsmarkierungen und andere ausgebildet sein.
Beispiele von erfindungsgemäßen Ausführungsformen unter Verwendung der vorgenannten Lehren sind unten beschrieben.

Beispiel 1

Ein Si-Wafer wurde für das Basissubstrat verwendet (Fig. 2 <1>), und eine CrN-Schicht und eine Si-Schicht wurden der Reihe nach durch Vakuumaufdampfung (PVD, CVD) zum Aufbau eines Maskensubstrats ausgebildet (Fig. 2 <2>, <3>). Zuerst wurde das Maskensubstrat (mit den Verstrebungen wie in Fig. 3) auf seiner Rückseite geätzt (Fig. 2 <4>). Für die Ätzmaske ist in diesem Schritt ein Photolack, SiO₂, unterschiedliche Metalle, wie Cr, Ti, Ta, Zr, Mo, W, sowie auch das vorgenannte Chromnitrid (CrN), Titannitrid (TiNx), Tantalnitrid (TaNx), Zirkonnitrid (ZrNx), Molybdännitrid (MoNx), Wolframnitrid (WNx) usw. verwendbar. Für das Rückseitenätzen wurde SF₆ als essentielles Ätzungsgas verwendet und dieses wurde zur Kontrolle des Ätzungsprofils mit CxFy-Gas vereinigt. Als Gaszuführungsmodus wurde der Kammer ein gemischtes Gas der beiden zugeführt oder SF₆ und CxFy wurden abwechselnd eingelassen.
Fig. 1 zeigt die Ätzungsselektivität in diesem Beispiel, in dem CrN als Stopper verwendet wurde und SF₆ und CxFy abwechselnd in die Kammer eingelassen wurden. In Fig. 1 ist die an das Substrat angelegte Vorspannung der Parameter. Abgesehen davon haben die Erfinder gefunden, daß die Ätzungsbeständigkeit von CrN unter jeder Bedingung viel höher ist als die von SiO₂. Das selektive Si/CrN-Ätzverhältnis war mindestens 1000, wenn die Vorspannungsleistung mindestens 60 W war. Die Membranspannung des Stopperfilms eines Metallnitrids, wie CrN kann so kontrolliert werden, daß sie in einen Bereich von ± 10 MPa fällt, indem die Filmbildungsbedingungen, wie der Stickstoffpartialdruck bei der Filmbildung, optimiert werden und folglich wird die Kontrolle der Spannung der Metallnitrid-Stopperschicht während der Maskenfertigung erleichtert.
Nach der Rückseitenbearbeitung des Substrats wurde ein Photolackmaterial auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet und dieses wurde dann unter Kontrolle der Ausrichtung im Bereich der auf der Rückseite geätzten Membran zur Ausbildung eines Maskenmusters in ein Muster gebracht (Fig. 2 <5>). Für diese Musterbildung wurde die Elektronenstrahl-Schreibtechnologie verwandt. Durch die Ätzmaske des Photolacks wurde die Si-Membranschicht unter Bildung eines Maskenmusters geätzt, wobei SF₆ als essentielles Ätzgas verwendet wurde (Fig. 2 <5>, <6>). In dieser Stufe betrug das selektive Si/Cr-Ätzverhältnis 240.
Als nächstes wurden die Ätzmaskenschicht und die Stopper-CrN- Schicht selektiv entfernt. Das Verfahren war effizient und ergab leicht eine Schablonentyp-EPL-Maske mit ausgedehnter Größe (8-inch) (Fig. 2 <6>). Die Mustergröße auf der Maske war mindestens 200 nm und dies entspricht 50 nm auf einem Wafer.

Beispiel 2

Ein Si-Wafer wurde als Basissubstrat verwendet, und eine TiN- Schicht und eine Si-Schicht wurden der Reihe nach durch Vakuumaufdampfung (PVD, CVD) ausgebildet. Auf der Si-Schicht wurde durch CVD eine SiO₂-Schicht ausgebildet und so ein Maskensubstrat aufgebaut. Zuerst wurde das Maskensubstrat auf seiner Rückseite geätzt. Für das Rückseitenätzen wurde SF₆ als essentielles Ätzgas verwendet und dies wurde zur Kontrolle des Ätzungsprofils mit einem CxFy-Gas kombiniert. SF₆- und CxFy-Gase wurden abwechselnd in die Kammer eingeführt. Das selektive Si/TiN-Ätzverhältnis betrug 2600. Die Spannung der TiN-Stopperschicht selbst betrugt +4 MPa.
Nach Rückseitenbearbeitung des Substrats wurde ein Photolackmaterial auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet und dieses unter Kontrolle der Ausrichtung im Bereich der auf der Rückseite geätzten Membran in ein Muster gebracht zur Ausbildung eines Maskenmusters. Für diese Musterbildung wurde die Elektronenstrahl-Schreibtechnologie verwendet. Über die Ätzmaske des Photolacks wurde die SiO₂- Schicht unter Ausbildung eines Maskenmusters geätzt, wobei CF₄ als essentielles Ätzgas verwendet wurde, und dann wurde die Si-Membranschicht zur Bildung eines Maskenmusters trocken geätzt, wobei HI als essentielles Ätzungsgas verwendet wurde. In dieser Stufe betrug das selektive Si/TiN-Ätzverhältnis 120.
Als nächstes wurden die Ätzmaskenschicht und die Stopper-TiN- Schicht selektiv entfernt. Das Verfahren war effizient und ergab leicht eine Maske mit ausgedehnter Größe (8 inch).

Referenzbeispiel 1

In Beispiel 1 wurde Chlor (Cl₂) als Maskenmuster-Ätzgas verwendet. Jedoch betrug das selektive Si/CrN-Ätzverhältnis nur 3 und das Verfahren ergab keine 8 inch-Maske.
Obwohl die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die speziellen zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Z. B. ist in den vorgenannten Beispielen die Reihenfolge der Arbeitsschritte nicht im einzelnen festgelegt, insoweit, um andere dem Durchschnittsfachmann bekannte Verfahren, die letztendlich die gewünschte Maskenstruktur guter Qualität ergeben können, abzugrenzen.
Ebenso liegen vor dem Bearbeiten Substrate eines beliebigen Typs mit einer Ätzmaskenschicht und andere Schichten für die Ätzung alle innerhalb des Bereichs des Maskensubstrats der Erfindung. Das Maskensubstrat dieses Typs ist im allgemeinen in das Konzept von Maskenrohlingen eingeschlossen. Zusätzlich liegen die Maskensubstrate, die sich im Arbeitsgang der Rückseitenbearbeitung befinden, alle im Bereich des Maskenrohlings der Erfindung.
Die Erfindung stellt eine robuste Elektronenstrahlmaske zur Verfügung, für welche die Membranspannung des Ätzstoppers im einzelnen so kontrolliert ist, daß die Deformation der Schichtstruktur verringert wird, und sie stellt ein Elektronenstrahlmasken-Substrat und einen Elektronenstrahlmasken-Rohling zur Verfügung, die zur Herstellung der Elektronenstrahlmaske dienen.
Die Erfindung stellt ebenso ein Elektronenstrahlmasken- Substrat und einen Elektronenstrahlmasken-Rohling zur Verfügung, für die der Ätzstopper im einzelnen so verbessert ist, daß er gute Eigenschaften bei der Rückseitenbearbeitung aufweist, und sie stellt eine aus diesen hergestellte Elektronenmaske zur Verfügung.
Die Erfindung stellt ferner ein Elektronenstrahlmasken- Substrat und einen Elektronenstrahlmasken-Rohling zur Verfügung, die Elektronenstrahlmasken mit großer Ausdehnung ergeben können, bei denen die Ausdehnung des Substrats groß ist (z. B. eine Größe von 8 inch), und sie stellt eine aus diesen hergestellte Elektronenstrahlmaske zur Verfügung.

Claims

1. Elektronenstrahlmasken-Substrat, das eine Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht, und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht umfaßt,
wobei, wenn eine Zugspannung der Membranschicht mit einer Verringerung der Dicke der Membranschicht so verringert wird, daß ein Membranteil, der die Membranschicht und die Ätzstopperschicht umfaßt, durch die Bearbeitung beim Rückseitenätzen deformiert wird und/oder die Membranschicht durch Entfernung der Ätzstopperschicht, infolge des Einflusses einer Spannung der Ätzstopperschicht darauf, innerhalb eines Bereichs deformiert wird, welcher der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters nicht genügt,
die Membranspannung der Membranschicht und die Membranspannung der Ätzstopperschicht so korreliert sind, daß der Membranteil während der Rückseitenbearbeitung nicht deformiert wird und/oder so korreliert sind, daß die Membranschicht während der Entfernung der Ätzstopperschicht nicht über den Bereich hinaus deformiert wird, welcher der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters genügt.

2. Elektronenstrahlmasken-Substrat, das eine Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht umfaßt, wobei
ein selektives Ätzverhältnis der Ätzstopperschicht zur Substratschicht vergrößert ist, um Spielraum in den Trockenätzungsbedingungen beim Rückseiten-Trockenätzen zu erlauben.

3. Elektronenstrahlmasken-Substrat, das eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials umfaßt, wobei
die Ätzstopperschicht aus einem Material ausgebildet ist, das einstellbar ist um zumindest eine Membranspannung in einem Bereich von etwa ± 30 MPa nach Rückseitenätzen zu ergeben, und Kontrollieren, daß die Membranspannung nach dem Rückseitenätzen in einen Bereich von etwa ± 30 MPa fällt.

4. Elektronenstrahlmasken-Substrat, das eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials umfaßt, wobei
die Ätzstopperschicht aus einem Material ausgebildet ist, dessen selektives Ätzverhältnis zur siliciumhaltigen Substratschicht mindestens etwa 700 ist.

5. Elektronenstrahlmasken-Substrat, das eine Substratschicht eines siliciumhaltigen Materials zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht eines siliciumhaltigen Materials umfaßt, wobei
die Ätzstopperschicht ausgebildet ist aus einem beliebigen Stoff, ausgewählt aus einem Metallmaterial, einer Metallverbindung, Kohlenstoff und einer Kohlenstoffverbindung oder einer Kombination davon.

6. Elektronenstrahlmasken-Substrat gemäß Anspruch 5, wobei die Metallverbindung eine Chromverbindung ist.

7. Elektronenstrahlmasken-Substrat gemäß Anspruch 5, wobei die Metallverbindung eine beliebige ist, ausgewählt aus Verbindungen mit Titan (Ti), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Aluminium (Al), Molybdän (Mo) und Wolfram (W) oder einer Kombination davon.

8. Elektronenstrahlmasken-Rohling, der durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 1 zur Ausbildung eines Trägers hergestellt ist.

9. Elektronenstrahlmasken-Rohling, der durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 2 zur Ausbildung eines Trägers hergestellt ist.

10. Elektronenstrahlmasken-Rohling, der durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 3 zur Ausbildung eines Trägers hergestellt ist.

11. Elektronenstrahlmasken-Rohling, der durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 4 zur Ausbildung eines Trägers hergestellt ist.

12. Elektronenstrahlmasken-Rohling, der durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 5 zur Ausbildung eines Trägers hergestellt ist.

13. Elektronenstrahlmaske, die durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 1, verbunden mit seiner Oberflächenätzung zur Ausbildung eines Maskenmusters hergestellt ist.

14. Elektronenstrahlmaske, die durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 2, verbunden mit seiner Oberflächenätzung zur Ausbildung eines Maskenmusters hergestellt ist.

15. Elektronenstrahlmaske, die durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 3, verbunden mit seiner Oberflächenätzung zur Ausbildung eines Maskenmusters hergestellt ist.

16. Elektronenstrahlmaske, die durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 4, verbunden mit seiner Oberflächenätzung zur Ausbildung eines Maskenmusters hergestellt ist.

17. Elektronenstrahlmaske, die durch Rückseitenätzen des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 5, verbunden mit seiner Oberflächenätzung zur Ausbildung eines Maskenmusters hergestellt ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer Elektronenstrahl- Belichtungsmaske, welches die Bearbeitung des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 6 zur Herstellung der Maske umfaßt, und wobei das essentielle Trockenätzungsgas für die Maskenmusterbildung der Membranschicht eines von Schwefelhexafluorid (SF₆) oder Kohlenstofftetrafluorid (CF₄) ist, wenn ein Photolack für die Ätzmaske verwendet wird, jedoch eines von Siliciumtetrachlorid (SiCl₄), Chlorwasserstoff (HCl), Bromwasserstoff (HBr) oder Iodwasserstoff (HI) ist, wenn Siliciumdioxid (SiO₂) für die Ätzmaske verwendet wird, und eines oder mehrere fluorhaltige Gase, ausgewählt aus SF₆, C₄F₈, C₃F₈, C₄F₆, C₂F₆ und C₅F₈ beim Rückseiten- Trockenätzen verwendet werden.

19. Verfahren zur Herstellung einer Elektronenstrahl- Belichtungsmaske, welches die Bearbeitung des Elektronenstrahlmasken-Substrats von Anspruch 7 zur Herstellung der Maske umfaßt, und wobei das essentielle Trockenätzungsgas für die Maskenmusterbildung der Membranschicht eines von Schwefelhexafluorid (SF₆) oder Kohlenstofftetrafluorid (CF₄) ist, wenn ein Photolack für die Ätzmaske verwendet wird, jedoch eines von Siliciumtetrachlorid (SiCl₄), Chlorwasserstoff (HCl), Bromwasserstoff (HBr) oder Iodwasserstoff (HI) ist, wenn Siliciumdioxid (SiO₂) für die Ätzmaske verwendet wird, und eines oder mehrere fluorhaltige Gase, ausgewählt aus SF₆, C₄F₈, C₃F₈, C₄F₆, C₂F₆ und C₅F₈ beim Rückseiten- Trockenätzen verwendet werden.

20. Elektronenstrahlmasken-Substrat, das eine Substratschicht zur Ausbildung eines Membranschichtträgers durch Rückseitenätzen, eine auf der Substratschicht ausgebildete Ätzstopperschicht und eine auf der Ätzstopperschicht ausgebildete Membranschicht umfaßt, wobei die Membranspannung der Membranschicht und die Membranspannung der Ätzstopperschicht so korreliert sind, daß ein Membranteil, der die Membranschicht und Ätzstopperschicht umfaßt, während der Rückseitenbearbeitung nicht deformiert wird und/oder so korreliert sind, daß die Membranschicht während der Entfernung der Ätzstopperschicht nicht über den Bereich hinaus deformiert wird, welcher der Positioniergenauigkeit des Maskenmusters genügt.