DE10393095T5

DE10393095T5 - Lithografiemaskenrohling

Info

Publication number: DE10393095T5
Application number: DE10393095T
Authority: DE
Inventors: Masao Ushida; Megumi Takeuchi; Osamu Suzuki; Minoru Sakamoto
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: TWI227810B; JP4319989B2; US20050250018A1; TW200422772A; JPWO2004059384A1; US7781125B2; WO2004059384A1; DE10393095B4

Abstract

Lithografiemaskenrohling zur Verwendung als Material zum Herstellen einer Lithografiemaske mit mindestens einer Lage aus einer Dünnschicht, die eine gewünschte Funktion hat und auf einem Substrat ausgebildet ist, mit:
einer stickstoffhaltigen Dünnschicht als die Dünnschicht; und
einer Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen, die auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet ist und nach der Herstellung der Lithografiemaske auf der Oberfläche der Lithografiemaske freiliegt.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lithografiemaskenrohling, der bei der Herstellung von Halbleiterbausteinen und ähnlichen Bauteilen als Material für Lithografiemasken dient, wie beispielsweise Fotomasken, Elektronenstrahlmasken oder Röntgenmasken, und eine Lithografiemaske, und insbesondere einen Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling, der als Material für Halbton-Phase-Shift-Masken dient, die ein Beispiel von Fotomasken darstellen, und eine Halbton-Phase-Shift-Maske.
Hintergrundtechnik
Bei der Herstellung eines Halbleiterbausteins wird z.B. durch Aufstrahlen von Belichtungslicht durch eine Fotomaske (Retikel) ein Übertragungsmuster ausgebildet.
Als eine derartige Fotomaske ist herkömmlich eine Fotomaske mit einem transparenten Substrat und einem darauf ausgebildeten Muster aus einer lichtabschirmenden Schicht verwendet worden. Als Material der lichtabschirmenden Schicht ist im allgemeinen ein Material auf Chrombasis (nur Chrom, ein Material, das Chrom und Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff oder ähnliche Elemente enthält, oder eine lagenförmige Schichtstruktur, die aus Schichten aus diesen Materialien besteht) verwendet worden.
Außerdem sind in den vergangenen Jahren Phase-Shift-Masken in die Praxis umgesetzt worden, um die Auflösung von Übertragungsmustern zu verbessern. Es sind verschiedene Typen von Phase-Shift-Masken bekannt (Levenson-Masken, Masken mit Hilfs- oder Zusatzmuster, selbstausrichtende Masken, usw.). Darunter ist eine Halbton-Phase-Shift-Maske bekannt, die für hochauflösende Musterübertragungen von Löchern und Punkten geeignet ist.
Bei der Halbton-Phase-Shift-Maske ist auf einem transparenten Substrat ein Muster aus einer halblichtdurchlässigen Schicht mit einer Phasenverschiebung von etwa 180° ausgebildet, wobei die halb-lichtdurchlässige Schicht aus einer einzelnen Lage oder aus mehreren Lagen besteht. Beispielsweise ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2966369 ein Muster aus einer halb-lichtdurchlässigen Schicht dargestellt, die aus einer Dünnschicht besteht, die aus einer Substanz hergestellt ist, die ein Metall, wie beispielsweise Molybdän, Silizium und Stickstoff als Hauptkomponenten, enthält.
Durch die aus einem derartigen Material hergestellte halb-lichtdurchlässige Schicht können ein vorgegebenes Phasenverschiebungsmaß und ein Lichtdurchlaßgrad durch eine einzelne Lage gesteuert werden, und das Schichtmaterial hat darüber hinaus eine ausgezeichnete Säurebeständigkeit, Lichtbeständigkeit usw.
Wie vorstehend beschrieben wurde, sind als in Fotomasken verwendbare Schichtmaterialien aus verschiedenen Gründen nicht wenige stickstoffhaltige Materialien entwickelt worden.
Wenn dagegen eine Musterübertragung unter Verwendung einer Fotomaske (Retikel) ausgeführt wird, wird hochenergetisches Laserlicht auf die Fotomaske aufgestrahlt. Durch die Laserbestrahlung werden chemische Reaktionen auf der Fotomaske beschleunigt. Dadurch wird die Erzeugung von Ablagerungen beschleunigt, wobei die Ablagerungen als Fremdsubstanzen erzeugt werden und an der Fotomaske anhaften. Als eine von derartigen Ablagerungen ist Ammoniumsulfat bestätigt worden.
Die Fotomaske wird in einer Endverarbeitung im allgemeinen unter Verwendung eines Reinigungsmittels auf Schwefelsäurebasis gereinigt. Es wird angenommen, daß Schwefelsäure oder Schwefelsäureionen, die von dem im Reinigungsprozeß verwendeten Reinigungsmittel auf Schwefelsäurebasis erhalten werden, nach dem Reinigungsprozeß häufig auf der Fotomaske verbleiben. Daher wird angenommen, daß Reaktionen zwischen den Schwefelsäureionen und aus verschiedenen Gründen erzeugten Ammoniumionen durch die Laserbestrahlung beschleunigt werden, wodurch die Ablagerungen entstehen.
Insbesondere ist in Verbindung mit der immer feineren Ausbildung von LSI-Mustern in den letzten Jahren die Wellenlänge der Belichtungslichtquellen (Belichtungslichtwellenlänge) zu immer kürzeren Wellenlängen hin geändert worden, d.h. von einem herkömmlichen KrF-Excimer-Laser (248 nm) zu einem ArF-Excimer-Laser (193 nm). Unter diesen Umständen wird, wenn eine Belichtungslichtquelle mit kurzer Wellenlänge, z.B. ein ArF-Excimer-Laser, verwendet wird, die Laserausgangsleistung höher. Dadurch wird die Erzeugung von Ablagerungen nachteilig tendenziell beschleunigt, so daß die Erzeugung von Fremdsubstanzen ein immer größeres Problem darstellt.
Es wird angenommen, daß eine Quelle für die Erzeugung von Ammoniumionen eine Substanz oder eine anhaftende Substanz ist, die in der Atmosphäre vorhanden ist oder von einem Pellikel erhalten wird. Durch Untersuchungen von Dünnschichten unter Verwendung von stickstoffhaltigen Materialien, die, wie vorstehend beschrieben, in Fotomasken verwendet werden, hat sich gezeigt, daß mehr Ammoniumionen (NH₄ ⁺) auf den Oberflächen der stickstoffhaltigen Dünnschichten vorhanden sind als auf den Oberflächen von Dünnschichten, die keinen Stickstoff enthalten. Daher wird angenommen, daß eine stickstoffhaltige Dünnschicht zur Ablagerung von Ammoniumsulfat beitragen kann, was zu einem Partikeldefekt führen kann.
Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der vorstehend beschriebenen Probleme des Stands der Technik entwickelt worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lithografiemaske bereitzustellen, durch die die durch eine Komponente einer Dünnschicht verursachte Erzeugung von Ammoniumionen reduziert wird, und einen Lithografiemaskenrohling, aus dem eine derartige Lithografiemaske herstellbar ist.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbton-Phase-Shift-Maske bereitzustellen, durch die die durch eine Komponente einer Dünnschicht verursachte Erzeugung von Ammoniumionen reduziert wird, und einen Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling, aus dem eine derartige Halbton-Phase-Shift-Maske herstellbar ist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat folgende Aspekte.
(Erster Aspekt)
Ein als ein Material zum Herstellen einer Lithografiemaske verwendeter Lithografiemaskenrohling mit mindestens einer auf einem Substrat ausgebildeten Lage in der Form einer Dünnschicht mit einer gewünschten Funktion weist mindestens eine stickstoffhaltige Dünnschicht als die vorstehend erwähnte Dünnschicht und eine Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen auf, die auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet ist und nach der Herstellung der Lithografiemaske auf der Oberfläche der Lithografiemaske freiliegt.
(Zweiter Aspekt)
Im Lithografiemaskenrohling gemäß dem ersten Aspekt ist die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen eine Dünnschicht, die weniger Stickstoff enthält als die stickstoffhaltige Schicht.
(Dritter Aspekt)
Im Lithografiemaskenrohling gemäß dem ersten Aspekt wird die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen durch eine Wärmebehandlung der stickstoffhaltigen Schicht erzeugt.
(Vierter Aspekt)
Eine Fotomaske wird unter Verwendung des Lithografiemaskenrohlings nach einem der ersten bis dritten Aspekte hergestellt.
(Fünfter Aspekt)
Ein Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling, der als Material zum Herstellen einer Halbton-Phase-Shift-Maske verwendet wird und mindestens eine aus einer Lage oder mehreren Lagen bestehende halb-lichtdurchlässige Schicht mit einem gewünschten Lichtdurchlaßgrad und einem gewünschten Phasenverschiebungsmaß aufweist und auf einem Substrat ausgebildet ist, weist mindestens eine stickstoffhaltige Dünnschicht als eine Dünnschicht zum Ausbilden der halb-lichtdurchlässigen Schicht und eine Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen auf, die auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet ist und auf der Oberfläche der Maske freiliegt, nachdem die Maske hergestellt wurde.
(Sechster Aspekt)
Im Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling gemäß dem fünften Aspekt ist die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen eine Dünnschicht, die weniger Stickstoff enthält als die stickstoffhaltige Schicht.
(Siebenter Aspekt)
Im Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling gemäß dem fünften Aspekt enthält die stickstoffhaltige Dünnschicht mindestens Silizium und Stickstoff, und die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen enthält mindestens Silizium und Sauerstoff.
(Achter Aspekt)
Im Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling gemäß dem fünften Aspekt wird die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Am moniumionen durch eine Wärmebehandlung der stickstoffhaltigen Schicht erzeugt.
(Neunter Aspekt)
Eine Halbton-Phase-Shift-Maske wird unter Verwendung des Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlings nach einem der fünften bis achten Aspekte hergestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlings;
2 zeigt eine Querschnittansicht zum Erläutern von Verfahren zum Herstellen eines dritten und eines vierten Beispiels eines erfindungsgemäßen Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlings;
3 zeigt eine Diagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen und einer Ammoniumionenkonzentration auf der Schichtoberfläche des ersten Beispiels;
4 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen einer Wärmebehandlungszeit und einer Ammoniumionenkonzentration auf der Schichtoberfläche des dritten Beispiels; und
5 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen einer Wärmebehandlungszeit und einer Ammoniumionenkonzentration auf der Schichtoberfläche des vierten Beispiels.
Beste Technik zum Realisieren der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Basierend auf der Tatsache, daß in einem Lithografiemaskenrohling, z.B. in einem Fotomaskenrohling, Ammoniumionen auf einer stickstoffhaltigen Dünnschicht extrahiert werden, deren Oberfläche nach Herstellung einer Maske außen freiliegt, haben die vorliegenden Erfinder vermutet, daß die Erzeugung von Ammoniumionen durch Stickstoff in der Schicht verursacht wird. Weil bestätigt worden ist, daß die stickstoffhaltige Dünnschicht kaum Ammoniumionen enthält, wird angenommen, daß die Stickstoffkomponente in der Dünnschicht eine gewisse Qualitätsänderung an der Oberfläche der Schicht verursacht, wodurch Ammoniumionen erzeugt werden.
In der vorliegenden Erfindung wird auf einer stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt einer stickstoffhaltigen Dünnschicht eine Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen ausgebildet, um zu verhindern, daß auf der Schichtoberfläche Ammoniumionen erzeugt werden, die vermutlich durch Stickstoff in der Schicht entstehen. Auf diese Weise wird die Erzeugung von Ammoniumionen, die vermutlich durch Stickstoff in der Schicht erzeugt werden, in der Schicht reduziert, deren Oberfläche nach Herstellung der Maske außen freiliegt.
Dadurch wird die Ammoniumionenkonzentration auf der Schichtoberfläche derart reduziert, so daß, auch wenn nach dem Reinigen eines Maskenrohlings mit einem schwefelsäurehaltigen Reinigungsmittel oder beim Reinigen einer unter Verwendung eines Maskenrohlings hergestellten Fotomaske unter Verwendung eines schwefelsäurehaltigen Reinigungsmittels Schwefelsäure, Schwefelsäureionen oder ähnliche Substanzen verbleiben, die Erzeugung von Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Ammoniumsulfat, die aufgrund einer Laserbestrahlung während eines Belichtungsprozesses erzeugt werden, unterdrückt wird.
In der vorliegenden Erfindung ist die Ammoniumionen(NH₄ ⁺)konzentration auf der Oberfläche, nachdem die Oberfläche behandelt wurde, um die Erzeugung von Fremdsubstanzen zu verhindern, die durch Ammoniumionen von Ammoniumsulfat oder ähnlichen Komponenten erzeugt werden, im Vergleich zur Ammoniumionenkonzentration vor der Behandlung reduziert, wie nachweisbar ist, wenn die Ammoniumionen(NH₄ ⁺)konzentration z.B. durch ein Ionenchromatografieverfahren unter Verwendung einer Reinwasserextraktion oder ein ähnliches Verfahren ge messen wird. Beispielsweise erfolgt die Behandlung derart, daß die durch das Ionenchromatografieverfahren gemessene NH₄ ⁺-Konzentration 20 ng/cm² oder weniger beträgt, vorzugsweise 10 ng/cm² oder weniger und noch bevorzugter 5 ng/cm² oder weniger.
In der vorliegenden Erfindung wird die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen derart ausgebildet, daß die primäre Funktion der Dünnschicht nicht beeinträchtigt wird. Alternativ wird sie so eingestellt, daß die primäre Funktion erhalten wird, wenn die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen ausgebildet wird.
In der vorliegenden Erfindung kann die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen ausgebildet werden, während ein Maskenrohling hergestellt wird oder nachdem ein Maskenrohling hergestellt wurde, oder während eine Maske hergestellt wird oder nachdem eine Maske hergestellt wurde.
Die folgenden beiden Verfahren werden typischerweise als Verfahren zum Herstellen einer Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen in Betracht gezogen.

(1) Bereitstellen einer Schicht auf der äußersten Fläche, wobei die Schicht eine kleine Menge einer Substanz enthält, die veranlaßt, daß Ammoniumionen erzeugt werden.
(2) Ausbilden mindestens einer äußersten Fläche als Schicht, die eine Substanz kaum herauslöst, die die Erzeugung von Ammoniumionen verursacht, oder als Schicht, die die Erzeugung von Ammoniumionen auch dann unterdrückt, wenn eine derartige Substanz vorhanden ist.

Hinsichtlich des Verfahrens (1) ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Dünnschicht (Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen) bekannt, die weniger Stickstoff enthält als die stickstoffhaltige Dünnschicht. Eine derartige Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen wird zusätzlich auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet. Durch Abdecken der stickstoffhaltigen Dünnschicht mit der Dünnschicht, die weniger Stickstoff enthält als die stickstoffhaltige Dünnschicht, wird die Stickstoffmenge auf der Oberfläche vermindert, die nach der Herstellung der Maske nach außen freiliegt. Dadurch kann die durch Stickstoff in der Dünnschicht veranlaßte Erzeugung von Ammoniumionen auf der Dünnschichtoberfläche verhindert werden. Die Dünnschicht, die weniger Stickstoff enthält als die stickstoffhaltige Dünnschicht kann eine Dünnschicht sein, die im wesentlichen kein Stickstoff enthält.
Hinsichtlich des Verfahrens (2) kommt beispielweise eine Wärmebehandlung der stickstoffhaltigen Dünnschicht in Frage. Durch Ausführen einer Wärmebehandlung in der Atmosphäre, in einer Atmosphäre, die Sauerstoff in der Form von O₂, CO₂ oder ähnlichen Molekülen enthält, einer Atmosphäre aus einem Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff oder Ar, einem Vakuum oder einer ähnlichen Umgebung werden die stickstoffhaltige Dünnschicht des Maskenrohlings und sein Oberflächenlagenabschnitt einer thermischen Störung ausgesetzt.
Dadurch wird die Umordnung der Schichtstruktur beschleunigt, so daß beispielsweise freie Bindungen von Silizium und Stickstoff, die schichtbildende Elemente sind, am Schichtoberflächenlagenabschnitt effizient kombiniert werden, wodurch ein stabiler Zustand herbeigeführt wird.
Andererseits wird in Abhängigkeit von der Atmosphäre, in der die Wärmebehandlung ausgeführt wird, durch Reaktionen zwischen der Schichtoberfläche, die ähnlicherweise der thermischen Störung und der Atmosphäre ausgesetzt ist, z.B. eine extrem dünne, dichte Oxidschicht gebildet, wodurch ebenfalls das vorstehend erwähnte Verfahren (1) erfüllt wird.
D.h., durch geeignete Zufuhr thermischer Energie wird die Qualität der Fotomaskenoberfläche in einen chemisch stabileren Zustand geändert. Dadurch kann die Erzeugung von Ammoniumionen auf der Dünnschichtoberfläche unterdrückt werden.
Um eine derartige bevorzugte Wirkung zu erzielen, beträgt die Wärmebehandlungstemperatur vorzugsweise mindestens 180°C und bevorzugter mindestens 250°C.
Außerdem beträgt die Wärmebehandlungszeit in Abhängigkeit von der Wärmebehandlungstemperatur und der Wärmebehand lungsatmosphäre hinsichtlich einer gleichmäßigen Zufuhr der thermischen Störung zum Fotomaskenrohling und einer stabilen Steuerung der Qualitätsänderung im Inneren der Dünnschicht mindestens 5 Minuten und vorzugsweise mindestens 10 Minuten.
Wenn die Wärmebehandlungstemperatur 400°C überschreitet, kann beispielsweise in einer sauerstoffhaltigen aktiven Atmosphäre eine Reaktion mit der Dünnschichtoberfläche drastisch fortschreiten, wodurch die Funktion der Dünnschicht beeinträchtigt wird, was berücksichtigt werden sollte.
Im Fall einer Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen ist es bevorzugt, daß die Wärmebehandlung in einer Atmosphäre ausgeführt wird, die keinen Sauerstoff enthält, oder in der die Sauerstoffkonzentration vollständig gesteuert wird.
Als von der vorstehenden Wärmebehandlung verschiedenes Verfahren kommt auch ein Verfahren in Betracht, in dem eine Substanz zum Unterdrücken der durch Stickstoff verursachten Erzeugung von Ammoniumionen zusammen mit Stickstoff in der Schicht vorhanden ist. Beispielsweise kommt Sauerstoff als eine derartige Substanz in Betracht, die die Erzeugung von Ammoniumionen unterdrückt, während als ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen ein Verfahren zum Implantieren von Sauerstoffionen oder ähnlichen in die Oberfläche der stickstoffhaltigen Schicht oder ein Verfahren zum Ausführen einer Oberflächenbehandlung, z.B. einer Oberflächenoxidationsbehandlung, unter Verwendung von Wärme, eines Plasmas oder einer ähnlichen Quelle bekannt ist.
In der vorliegenden Erfindung sind durch Ammoniumionen erzeugte Fremdsubstanzen beispielsweise Ammoniumsulfat, Ammoniumsalz, das Ammoniumsulfat als eine Hauptkomponente enthält, andere Ammoniumsalze, usw.
In der vorliegenden Erfindung wird als Dünnschicht mit einer gewünschten Funktion in einem Fotomaskenrohling beispielsweise eine lichtabschirmende Schicht, eine Antireflexionsschicht, eine halb-lichtdurchlässige Schicht für eine Halbton-Phase-Shift-Maske, oder eine ähnliche Schicht verwendet. Eine derartige Dünnschicht entspricht häufig einer Dünnschicht, deren Oberfläche nach der Herstellung einer Fotomaske nach außen freiliegt.
Eine erfindungsgemäße Halbton-Phase-Shift-Maske weist mindestens eine stickstoffhaltige Dünnschicht als eine eine halb-lichtdurchlässige Schicht bildende Dünnschicht und eine Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen auf, die auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet ist und deren Oberfläche nach der Herstellung der Maske nach außen freiliegt.
Wenn die stickstoffhaltige Dünnschicht im vorstehend beschriebenen Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling die halblichtdurchlässige Schicht ist, die einen gewünschten Lichtdurchlaßgrad und ein gewünschtes Phasenverschiebungsmaß aufweist, stellt die stickstoffhaltige Dünnschicht eine halblichtdurchlässige Schicht mit einer einlagigen Struktur dar, die aus der stickstoffhaltigen Dünnschicht besteht, oder eine stickstoffhaltige Dünnschicht mit einer halblichtdurchlässigen Schicht mit einer mehrlagigen Struktur, die unmittelbar unter der Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen ausgebildet ist.
Hierin wird als ein Material der halblichtdurchlässigen Schicht mit der einlagigen Struktur beispielsweise ein Material verwendet, das Silizium und Sauerstoff enthält, ein Material, das Metall, Silizium und Stickstoff enthält, oder ein Material, das zusätzlich dazu mindestens ein aus Sauerstoff, Fluor, Kohlenstoff und Wasserstoff ausgewähltes Element enthält. Als Metall wird mindestens ein aus Molybdän, Tantal, Wolfram, Chrom, Titan, Nickel, Palladium, Hafnium und Zirkon ausgewähltes Metall verwendet.
Eine derartige Materialschicht kann durch Ausführen eines reaktiven Sputterverfahrens in einer Atmosphäre aus einem reaktionsfähigen Gas, wie beispielsweise Stickstoff, unter Verwendung eines Targets aus Silizium oder Metall und Silizium hergestellt werden, oder unter Verwendung eines stickstoffhaltigen oder eines ähnlichen Targets.
Für die halb-lichtdurchlässige Schicht mit einer mehrlagigen Struktur wird eine Schicht verwendet, in der die Materialschichten, die jeweils eine halb-lichtdurchlässige Schicht mit einer einlagigen Struktur bilden, in zwei oder mehr Lagen stapelförmig angeordnet werden, oder eine Schicht, die eine Lichtdurchlaßgradeinstellschicht aufweist, z.B. eine Metallschicht, die mindestens ein aus Chrom, Tantal, Hafnium, Magnesium, Aluminium, Titan, Vanadium, Yttrium, Zirkon, Niobium, Molybdän, Zinn, Lanthan, Wolfram und Silizium ausgewähltes Element enthält, und das vorstehend erwähnte Material der einlagigen Schicht (Halbtonschicht), die als Lagen stapelförmig angeordnet werden. Um eine Wirkung als Halbton-Phase-Shift-Schicht zu erreichen, weist die halb-lichtdurchlässige Schicht eine auf 180° eingestellte Phasendifferenz und einen auf einen Wert im Bereich von 3 bis 40% eingestellten Lichtdurchlaßgrad auf.
Insbesondere kann, wenn die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen auf der ein Metall, Silizium und Stickstoff enthaltenden Materialschicht ausgebildet ist, oder auf der Materialschicht, die zusätzlich dazu mindestens ein aus Sauerstoff, Fluor, Kohlenstoff und Wasserstoff ausgewähltes Element enthält, als Material der Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen ein Material verwendet werden, das Silizium und Sauerstoff enthält, oder ein Material, das zusätzlich dazu ein aus einem Metall, Stickstoff (d.h. weniger Stickstoff als die stickstoffhaltige Schicht) und Kohlenstoff ausgewähltes Element enthält.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.
(Beispiel 1)
Es wurden drei Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge vorbereitet, in denen durch reaktives Sputtern (DC-Sputtern) in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) (Ar : N₂ = 10% : 90%, Druck: 0,2 Pa) unter Verwendung eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silizium (Si)(Mo : Si = 20 : 80 Mol-%) jeweils eine halb-lichtdurchlässige Schicht 2 (Schichtdicke etwa 935 Å) aus nitriertem Molybdän und Silizium (MoSiN) auf einem transparenten Substrat 1 ausgebildet wurde (vgl. (1) in 1). Jeder Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling hatte einen Lichtdurchlaßgrad von 5,5% und eine Phasenverschiebung von etwa 180° bezüglich eines KrF-Excimer-Lasers (Wellenlänge 248 nm).
Auf den halb-lichtdurchlässigen Schichten 2 der beiden Phase-Shift-Maskenrohlinge wurden durch reaktives Sputtern (DC-Sputtern) in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Sauerstoff (O₂)(Ar : O₂ = 60% : 40%, Druck: 0,2 Pa) unter Verwendung des gleichen Targets wie vorstehend beschrieben Schichten 3 zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen (Schichtdicke etwa 30 Å bzw. 100 Å) jeweils in der Form einer Dünnschicht aus oxidiertem Molybdän und Silizium (MoSiO) ausgebildet, wodurch Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge hergestellt wurden (vgl. (2) in 1).
Jeder dieser Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge kann eine halb-lichtdurchlässige Schicht in der Form einer MoSiN-Schicht und einer MoSiO-Schicht aufweisen.
3 zeigt durch ein Ionenchromatographieverfahren erhaltene Meßergebnisse der Ammoniumionenkonzentrationen auf den Schichtoberflächen einer Probe, auf die die Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Ammoniumsulfat, die durch Ammoniumionen verursacht werden, nicht angewendet wurde (in der Figur durch "Keine Verarbeitung" bezeichnet), und von Proben, auf die die Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Ammoniumsulfat, die durch Ammoniumionen verursacht werden, angewendet wurden (in der Figur bezüglich der Dicke bezeichnet). Wie anhand dieser Figur deutlich ist, ist die Ammoniumionenkonzentration auf der Schichtoberfläche in den Proben erheblich reduziert, auf die die Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumsulfat angewendet wurde.
Dann wurde, nachdem eine lichtabschirmende Schicht auf Chrombasis auf der Dünnschicht in der Form der MoSiO-Schicht ausgebildet wurde, eine Resistschicht ausgebildet, und durch einen Musterbelichtungs- und -entwicklungsprozeß wurde ein Resistmuster ausgebildet. Dann wurden die MoSiO-Schicht und die MoSiN-Schicht durch Trockenätzen unter Verwendung von CF₄ + O₂-Gas geätzt, und nachdem das Resistmaterial entfernt worden ist wurde jede Probe mit einer 98%-igen Schwefelsäure (H₂SO₄) bei 100°C gereinigt und mit Reinwasser gespült. Dadurch wurden Phase-Shift-Masken erhalten.
Hinsichtlich jeder dieser Phase-Shift-Masken kann, weil die Probe, auf die die Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Ammoniumsulfat, die durch Ammoniumionen verursacht werden, weniger Ammoniumionen auf der Schichtoberfläche aufweist, die Erzeugung von Fremdsubstanzendefekten reduziert werden, die durch Ammoniumsulfat verursacht werden, wenn eine Musterübertragung durch Laserbestrahlung unter Verwendung eines KrF-Excimer-Lasers oder einer ähnlichen Lichtquelle ausgeführt wird.
(Beispiel 2)
Es wurden drei Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge vorbereitet, in denen durch reaktives Sputtern (DC-Sputtern) in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar) und Stickstoff (N₂) (Ar:N₂ = 10% : 90%, Druck: 0,2 Pa) unter Verwendung eines Mischtargets aus Molybdän (Mo) und Silizium (Si)(Mo : Si = 8 : 92 Mol-%) jeweils eine halb-lichtdurchlässige Schicht 2 (Schichtdicke etwa 800 Å) aus nitriertem Molybdän und Silizium (MoSiN) auf einem transparenten Substrat 1 ausgebildet wurde (vgl. (1) in 1). Jeder Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling hatte einen Lichtdurchlaßgrad von 5,5% und eine Phasenverschiebung von etwa 180° bezüglich eines ArF-Excimer-Lasers (Wellenlänge 193 nm).
Es wurden zwei Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge vorbereitet, in denen die halb-lichtdurchlässige Schicht 2 (Schichtdicke etwa 800 Å) aus nitriertem Molybdän und Silizium (MoSiN) auf dem transparenten Substrat 1 ausgebildet wurde, das das gleiche war wie in Beispiel 1.
Auf den halb-lichtdurchlässigen Schichten 2 der Phase-Shift-Maskenrohlinge wurden durch reaktives Sputtern (DC-Sputtern) in einer Mischgasatmosphäre aus Argon (Ar), Stickstoff (N₂) und Sauerstoff (O₂)(Ar : N₂ : O₂ = 20% : 60% : 20%, Druck: 0,1 Pa) unter Verwendung eines Siliziumtargets jeweils Schichten 3 zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen (Schichtdicke etwa 30 Å bzw. etwa 100 Å) in der Form einer Dünnschicht aus SiON ausgebildet. Dadurch wurden Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge hergestellt. Die Zusammensetzung der MoSiN-Schicht ist gegeben durch Mo : Si : N = 5 : 45 : 50 Atom-%, während die Zusammensetzung der SiON-Schicht gegeben ist durch Si : O : N = 42 : 43 : 15 Atom-%). Daher ist der Stickstoffanteil in der "Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen" kleiner als in der "stickstoffhaltigen Schicht".
Jeder dieser Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge kann eine halb-lichtdurchlässige Schicht in der Form einer MoSiN-Schicht + einer SiON-Schicht aufweisen.
Die durch ein Ionenchromatographieverfahren gemessenen Ammoniumionenkonzentrationen auf den Schichtoberflächen dieser Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlinge betrugen 3,5 ng/cm² für die Probe mit der Schichtdicke von 30 Å und 2,8 ng/cm² für die Probe mit der Schichtdicke 100 Å.
Dann wurde, nachdem eine lichtabschirmende Schicht auf Chrombasis auf der Dünnschicht in der Form der SiON-Schicht ausgebildet wurde, eine Resistschicht ausgebildet, und durch einen Musterbelichtungs- und -entwicklungsprozeß wurde ein Resistmuster ausgebildet. Dann wurden die SiON-Schicht und die MoSiN-Schicht durch Trockenätzen unter Verwendung von CF₄ + O₂-Gas geätzt, und nachdem das Resistmaterial entfernt worden ist, wurde jede Probe mit einer 98%-igen Schwefelsäure (H₂SO₄) bei 100°C gereinigt und mit Reinwasser gespült. Dadurch wurden Phase-Shift-Masken erhalten.
Hinsichtlich jeder dieser Phase-Shift-Masken kann, weil die Probe, auf die die Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Ammoniumsulfat, die durch Ammoniumionen verursacht werden, weniger Am moniumionen auf der Schichtoberfläche aufweist, die Erzeugung von Fremdsubstanzendefekten reduziert werden, die durch Ammoniumsulfat verursacht werden, wenn eine Musterübertragung durch Laserbestrahlung unter Verwendung eines ArF-Excimer-Lasers oder einer ähnlichen Lichtquelle ausgeführt wird.
Erfindungsgemäß beträgt, um Ammoniumionen auf der Schichtoberfläche wesentlich zu reduzieren, die Dicke der Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen vorzugsweise mindestens 10 Å und bevorzugter mindestens 30 Å.
(Beispiel 3)
Wie in Beispiel 1 wurde eine halb-lichtdurchlässige Schicht (Schichtdicke etwa 935 Å) 2 aus nitriertem Molybdän und Silizium (MoSiN) auf einem transparenten Substrat 1 ausgebildet (vgl. (1) in 2).
Dann wurde eine Wärmebehandlung 4 bei 280°C in der Atmosphäre ausgeführt (vgl. (2) in 2). 4 zeigt als Ergebnis einer Messung durch ein Ionenchromatographieverfahren eine Beziehung zwischen einer Wärmebehandlungszeit und einer Ammoniumionenkonzentration auf der Schichtoberfläche.
Wie anhand von 4 deutlich ist, werden Ammoniumionen durch die Wärmebehandlung vermindert, und die Ammoniumionen werden insbesondere dann erheblich vermindert, wenn die Wärmebehandlungszeit etwa 15 Minuten überschreitet. Dies ist der Fall, weil in diesem Beispiel vermutlich die auf den Maskenrohling einwirkende thermische Störung nach etwa 15 Minuten seit Beginn der Wärmebehandlung über die gesamte Oberfläche der Dünnschicht gleichmäßig und effektiv ausgeübt wird.
Dann wurde eine ähnliche Maskenverarbeitung ausgeführt wie in Beispiel 1, um eine Phase-Shift-Maske zu erhalten. Hinsichtlich dieser Phase-Shift-Maske konnte, weil die Probe, auf die die Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumsulfat weniger Ammoniumionen auf der Schichtoberfläche aufweist, die Erzeugung von Fremdsubstanzendefekten reduziert werden, die durch Ammoniumsulfat verursacht werden, wenn eine Musterübertragung durch Laserbestrahlung unter Verwendung eines KrF-Excimer-Lasers oder einer ähnlichen Lichtquelle ausgeführt wird.
(Beispiel 4)
Wie in Beispiel 1 wurde eine halb-lichtdurchlässige Schicht (Schichtdicke etwa 935 Å) 2 aus nitriertem Molybdän und Silizium (MoSiN) auf einem transparenten Substrat 1 ausgebildet (vgl. (1) in 2).
Dann wurde eine Wärmebehandlung 4 bei 400°C in einer Stickstoffatmosphäre ausgeführt (vgl. (2) in 2). 5 zeigt das Ergebnis einer Messung der Wärmebehandlungszeit und der Ammoniumionenkonzentration auf der Schichtoberfläche durch ein Ionenchromatographieverfahren.
Wie anhand von 5 deutlich ist, werden Ammoniumionen durch die Wärmebehandlung vermindert, und die Ammoniumionen werden insbesondere dann erheblich vermindert, wenn die Wärmebehandlungszeit etwa 20 Minuten überschreitet. Dies ist der Fall, weil in diesem Beispiel vermutlich die auf den Fotomaskenrohling einwirkende thermische Störung nach etwa 20 Minuten seit Beginn der Wärmebehandlung über die gesamte Oberfläche der Dünnschicht gleichmäßig und effektiv ausgeübt wird.
Dann wurde eine ähnliche Maskenverarbeitung ausgeführt wie in Beispiel 1, um eine Phase-Shift-Maske zu erhalten.
Hinsichtlich dieser Phase-Shift-Maske konnte, weil die Probe, auf die die Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen weniger Ammoniumionen auf der Schichtoberfläche aufweist, die Erzeugung von Fremdsubstanzendefekten reduziert werden, die durch Ammoniumsulfat verursacht werden, wenn eine Musterübertragung durch Laserbestrahlung unter Verwendung eines KrF-Excimer-Lasers oder einer ähnlichen Lichtquelle ausgeführt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Erfindungsgemäß ist eine Dünnschicht, deren Oberfläche nach der Herstellung einer Fotomaske nach außen freiliegt, eine Dünnschicht, die mindestens Stickstoff aufweist, und auf die Oberfläche der stickstoffhaltigen Dünnschicht wird eine Verarbeitung zum Verhindern der Erzeugung von Fremdsubstanzen angewendet, wie beispielsweise Ammoniumsulfat, die durch Ammoniumionen verursacht werden. Dadurch kann ein Fotomaskenrohling erhalten werden, durch den eine Fotomaske hergestellt werden kann, bei der sich bei einer Laserbestrahlung kein Ammoniumsulfat ablagert.
Zusammenfassung Lithografiemaskenrohling
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Lithografiemaskenrohling zur Verwendung als Material zum Herstellen einer Lithografiemaske bereitgestellt, wobei der Lithografiemaskenrohling mindestens eine Dünnschicht aufweist, die auf einem Substrat ausgebildet ist und eine gewünschte Funktion hat. Der Maskenrohling weist eine stickstoffhaltige Dünnschicht als die vorstehend erwähnte Dünnschicht und eine Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen auf, die auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet ist und nach der Herstellung der Lithografiemaske auf der Oberfläche der Lithografiemaske freiliegt.
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Claims

Lithografiemaskenrohling zur Verwendung als Material zum Herstellen einer Lithografiemaske mit mindestens einer Lage aus einer Dünnschicht, die eine gewünschte Funktion hat und auf einem Substrat ausgebildet ist, mit: einer stickstoffhaltigen Dünnschicht als die Dünnschicht; und einer Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen, die auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet ist und nach der Herstellung der Lithografiemaske auf der Oberfläche der Lithografiemaske freiliegt.
Lithografiemaskenrohling nach Anspruch 1, wobei die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen eine Dünnschicht ist, die weniger Stickstoff enthält als die stickstoffhaltige Dünnschicht.
Lithografiemaskenrohling nach Anspruch 1, wobei die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen durch eine Wärmebehandlung der stickstoffhaltigen Dünnschicht hergestellt wird.
Fotomaske, wobei die Fotomaske unter Verwendung eines Lithografiemaskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt wird.
Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling zur Verwendung als Material zum Herstellen einer Halbton-Phase-Shift-Maske und mit mindestens einer auf einem Substrat ausgebildeten halb-lichtdurchlässigen Schicht, die aus einer oder mehreren Lagen besteht, mit einem gewünschten Lichtdurchlaßgrad und einem gewünschten Phasenverschiebungsmaß, mit: einer stickstoffhaltigen Dünnschicht als die die halb-lichtdurchlässige Schicht bildende Dünnschicht; und einer Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen, die auf der stickstoffhaltigen Dünnschicht oder mindestens an einem Oberflächenabschnitt der stickstoffhaltigen Dünnschicht ausgebildet ist und nach der Herstellung der Maske auf der Oberfläche der Maske freiliegt.
Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling nach Anspruch 5, wobei die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen eine Dünnschicht ist, die weniger Stickstoff enthält als die stickstoffhaltige Dünnschicht.
Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling nach Anspruch 6, wobei: die stickstoffhaltige Dünnschicht mindestens Silizium und Stickstoff enthält; und die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen mindestens Silizium und Sauerstoff enthält.
Halbton-Phase-Shift-Maskenrohling nach Anspruch 5, wobei die Schicht zum Verhindern der Erzeugung von Ammoniumionen durch eine Wärmebehandlung der stickstoffhaltigen Dünnschicht gebildet wird.
Halbton-Phase-Shift-Maske, wobei die Halbton-Phase-Shift-Maske unter Verwendung eines Halbton-Phase-Shift-Maskenrohlings nach einem der Ansprüche 5 bis 8 hergestellt wird.