DE60102717T2

DE60102717T2 - Rohling für Phasenschiebermaske, Phasenschiebermaske, und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60102717T2
Application number: DE60102717T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kubiki-mura Inazuki; Hideo Kubiki-mura Kaneko; Tamotsu Kubiki-mura Maruyama; Satoshi Kubiki-mura Okazaki
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: KR20010088312A; TW486605B; EP1117000A2; KR100526737B1; US20010007731A1; ATE257251T1; EP1117000A3; EP1117000B1; DE60102717D1; US6503668B2

Description

Die Erfindung betrifft Phasenverschiebungsmasken-Rohlingsmasken, d.h. Phasenverschiebungsmasken-Rohlinge, und Phasenverschiebungsmasken zur Verwendung bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen, genauer gesagt Phasenverschiebungsmasken-Rohlinge und Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp, worin die Wellenlänge des Beleuchtungslichts durch den Phasenverschiebungsfilm verringert wird. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung solcher Phasenverschiebungsmasken-Rohlinge und Phasenverschiebungsmasken.
HINTERGRUND
Photomasken werden für viele Anwendungen eingesetzt, einschließlich der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen, wie beispielsweise ICs, LSIs und VLSIs. Im Grunde wird die Photomaske aus einem Photomaskenrohling mit einem auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Film auf einem durchsichtigen Substrat hergestellt, wobei auf dem lichtabschirmenden Film durch Photolithographie unter Verwendung von UV- oder Elektronenstrahlen eine vorgegebene Struktur ausgebildet wird. Die derzeitige Nachfrage auf dem Markt für integrierte Schaltungen nach einem höheren Integrationsgrad treibt die Entwicklung in Richtung eines kleineren Maßstabs der Strukturen. Der herkömmliche Lösungsansatz basiert auf der Verringerung der Wellenlänge des Bestrahlungslichts.
Durch die Verringerung der Wellenlänge von Bestrahlungslicht wird die Auflösung jedoch zum Nachteil der Brennweite verbessert. Das verringert die Prozessstabilität und wirkt sich nachteilig auf die Herstellungsausbeute an Produkten aus.
Ein zur Lösung dieses Problems wirksames Strukturübertragungsverfahren ist ein Phasenverschiebungsverfahren. Eine Phasenverschiebungsmaske wird als Maske zur Übertragung einer Mikrostruktur verwendet.
In 9A und 9B ist eine Phasenverschiebungsmaske, genauer gesagt eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske dargestellt, die ein Substrat 32 und einen Phasenverschieber 34 umfasst, der eine Struktur auf dem Substrat bildet, wobei das Substrat 32 dort, wo kein Phasenverschieber 34 vorhanden ist, bloßliegt. Zwischen dem Licht, das vom bloßliegenden Bereich des Substrats 32 durchgelassen wird, und dem Licht, das vom Phasenverschieber durchgelassen wird, wird ein Phasenunterschied von etwa 180° eingestellt. Aufgrund der Lichtinterferenz an der Strukturgrenze sinkt die Lichtintensität an der Interferenzgrenze auf null, wodurch der Kontrast eines übertragenen Bildes verbessert wird. Das Phasenverschiebungsverfahren ermöglicht eine Erhöhung der Brennweite, um die gewünschte Auflösung zu erreichen. So werden die Auflösung und der Bestrahlungsprozessspielraum im Vergleich zu herkömmlichen Masken mit herkömmlichen lichtabschirmenden Strukturen in Form eines Chromfilms verbessert.
Je nach Lichtdurchlässigkeit des Phasenverschiebers werden die Phasenverschiebungsmasken in der Praxis im Allgemeinen in Phasenverschiebungsmasken vom Volldurchlässigkeitstyp und in Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp unterteilt. Die Phasenverschiebungsmasken vom Volldurchlässigkeitstyp sind für die Wellenlänge des Bestrahlungslichts durchlässig, weil die Lichtdurchlässigkeit des Phasenverschieberabschnitts der Lichtdurchlässigkeit der bloßliegenden Substratbereiche entspricht. In den Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp beträgt die Lichtdurchlässigkeit des Phasenverschiebungsabschnitts einige Prozent bis einige zehntel Prozent der Lichtdurchlässigkeit von bloßliegenden Substratbereichen.
1 und 2 zeigen die Grundstruktur eines Phasenverschiebungsmasken-Rohlings vom Halbtontyp bzw. einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbtontyp. Der in 1 dargestellte Phasenverschiebungsmasken-Rohling vom Halbtontyp weist einen Phasenverschiebungsfilm vom Halbtontyp 2 auf, der über im Wesentlichen die gesamte Oberfläche eines durchsichtigen Substrats 1 ausgebildet ist. Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms 2 führt zur Phasenverschiebungsmaske vom Halb tontyp, die in 2 dargestellt ist und Phasenverschiebungsabschnitte 2a umfasst, welche die Struktur auf dem Substrat 1 und den bloßliegenden Bereichen 1a des Substrats, wo kein Phasenverschieber vorhanden ist, bilden. Licht, das durch den Phasenverschiebungsabschnitt 2a tritt, wird in Bezug auf das Licht, das durch den bloßliegenden Substratbereich 1a tritt, phasenverschoben. Die Durchlässigkeit des Phasenverschiebungsabschnitts 2a wird auf eine geringe Intensität eingestellt, die den Resist auf dem übertragenen Substrat nicht aktiviert. Demgemäß besitzt der Phasenverschiebungsabschnitt 2a eine lichtabschirmende Funktion, d.h. er schirmt Bestrahlungslicht im Wesentlichen ab.
Die Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp umfassen einschichtige Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp, die eine einfache Struktur aufweisen und leicht hergestellt werden können. Manche auf dem Gebiet der Erfindung bekannten einphasigen Phasenverschiebungsmasken vom Halbtontyp weisen einen Phasenverschieber aus auf MoSi basierenden Materialien, wie z.B. MoSiO und MoSiON, auf, wie sie in der JP-A 7-140635 beschrieben werden.
Was bei solchen Phasenverschiebungsmasken und Phasenverschiebungsmasken-Rohlingen von Bedeutung ist, ist die Steuerung von optischen Eigenschaften bei der Bestrahlungswellenlänge, einschließlich der Durchlässigkeit, des Reflexionsvermögens und des Brechungsindex. Vor allem optische Eigenschaften hängen stark von der Filmzusammensetzung ab.
Die Phasenverschiebungsmasken und Phasenverschiebungsmasken-Rohlinge mit dem auf Molybdänsilicid (MoSi) basierenden Phasenverschieber werden im Allgemeinen durch eine Sputter-Technik hergestellt. Das bei der Herstellung verwendete Reaktivgas enthält häufig Sauerstoffgas oder Stickstoffmonoxidgas als Sauerstoffquelle. Wenn MoSiO oder MoSiON unter Verwendung solch eines Reaktivgases als auf MoSi basierender Phasenverschiebungsfilm aufgetragen wird, tritt das Problem auf, dass optische Eigenschaften, einschließlich der Durchlässigkeit, des Reflexions vermögens und des Brechungsindex, häufig über die Substratebene uneinheitlich sind. Der Grund dafür ist, dass das Oxidationsgas, wie beispielsweise Sauerstoffgas oder Stickstoffmoxidgas, so reaktiv ist, dass nahe der Gaseinlassöffnung mehr Reaktionen stattfinden und die Menge an verfügbarem Gas abnimmt, wenn es von der Gaseinlassöffnung wegströmt. Ebenfalls aufgrund der hohen Reaktivität tendieren die optischen Eigenschaften dazu, empfindlich auf Veränderungen der Gasströmungsgeschwindigkeit zu reagieren, was für eine einheitliche Massenfertigung nicht erwünscht ist.
Verbindungen, die für Phasenverschieber geeignet sind, sind in der US-A-5.605.776 in Form einer ersten Liste von 12 verschiedenen möglichen Metallkomponenten (darunter MoSi) offenbart, die als solches oder in einer von fünf verschiedenen Verbindungsarten (darunter Oxidnitridcarbid) verwendet werden können.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Phasenverschiebungsmasken-Rohlings und einer Phasenverschiebungsmaske hoher Qualität, die gleichmäßigere optische Eigenschaften über die Fläche des Substrats aufweist. Andere Aspekte der Erfindung sind die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung solcher Phasenverschiebungsmasken-Rohlinge und Phasenverschiebungsmasken sowie Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltern, worin solch eine Phasenverschiebungsmaske zur Strukturierung eines Resistfilms auf einer integrierten Halbleiterschalter-Substratschicht verwendet wird.
Die Erfindung betrifft einen Phasenverschiebungsmasken-Rohling, der ein Substrat, das für die Wellenlänge des Bestrahlungslichts durchlässig ist, und zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat umfasst. Es wurde herausgefunden, dass, wenn der Phasenverschiebungsfilm durch eine Sputter-Technik aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid hergestellt wird, wobei ein Target aus Molybdänsilicid und ein Sputter-Gas, das Kohlendioxid als Sauerstoffquelle sowie gegebenenfalls ein Stickstoffgas als Stickstoffquelle enthält, verwendet wird, der Phasenverschiebungsfilm auf der gesamten Substratebene vollkommen gleiche optische Eigenschaften aufweist. Der Phasenverschiebungsmasken-Rohling sowie eine aus dem Rohling erhaltene Phasenverschiebungsmaske weisen hohe Qualität auf. Das Verfahren kann während des Auftragens des Phasenverschiebungsfilms leicht kontrolliert werden und ermöglicht eine gleichmäßige Massenfertigung.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung einen Phasenverschiebungsmasken-Rohling bereit, der ein durchsichtiges Substrat und zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat umfasst. Der Phasenverschiebungsfilm wird aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid gebildet.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung einen Phasenverschiebungsmasken-Rohling bereit, der eine durchsichtiges Substrat, zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat, wobei der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid besteht, und einen lichtabschirmenden Film, einen Antireflexionsfilm oder eine mehrlagige Kombination von beiden auf dem Phasenverschiebungsfilm umfasst. Solch ein lichtabschirmende Film oder Antireflexionsfilm basiert vorzugsweise auf Chrom, beispielsweise Chromoxycarbid oder Chromoxynitridcarbid.
In jeder Ausführungsform verschiebt der Phasenverschiebungsfilm die Phase von Bestrahlungslicht, das durch ihn hindurchgeht, um 180 ± 5 Grad. Vorzugsweise weist er eine Durchlässigkeit von 3 bis 40 % für das Bestrahlungslicht auf.
In einem dritten Aspekt stellt die Erfindung eine Phasenverschiebungsmaske bereit, die durch Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms auf dem Phasenverschiebungsmasken-Rohling hergestellt wurde.
In einem vierten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmasken-Rohlings bereit, der ein durchsichtiges Substrat und zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat umfasst, wobei das Verfahren den Schritt des Ausbildens des Phasenverschiebungsfilms durch eine Sputter-Technik unter Verwendung eines Targets aus Molybdänsilicid und eines Sputter-Gases, das Kohlendioxid als Sauerstoffquelle sowie gegebenenfalls Stickstoffgas als Stickstoffquelle enthält, umfasst. Der Phasenverschiebungsfilm verschiebt die Phase von Bestrahlungslicht, das durch ihn hindurchgeht, vorzugsweise um 180 ± 5 Grad und weist vorzugsweise eine Durchlässigkeit von 3 bis 40 % auf.
Das Verfahren kann außerdem den Schritt des Ausbildens eines auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Films, eines auf Chrom basierenden Antireflexionsfilms oder einer mehrlagigen Kombination von beiden auf dem Phasenverschiebungsfilm durch eine Sputter-Technik unter Verwendung eines Targets aus Chrom alleine oder im Gemisch mit zumindest einem von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff umfassen.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske bereit, das die Schritte des lithographischen Ausbildens eines strukturierten Resistfilms auf dem Phasenverschiebungsfilm des Phasenverschiebungsmasken-Rohlings, der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 4 erhalten wurde; des Entfernens von Bereichen des Phasenverschiebungsfilms, die nicht mit dem Resistfilm bedeckt sind, durch eine Ätztechnik; und des Entfernens des Resistfilms umfasst.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske bereit, das die Schritte des Wegätzens von Bereichen des auf Chrom basierenden lichtabschirmenden oder Antireflexionsfilms oder einer mehrlagigen Kombination davon, die durch das oben genannte Verfahren erhalten wurden, wozu Bestrahlung mit Licht notwendig ist, um entsprechende Bereiche des Phasenverschiebungsfilms, die belichtet wurden, auf der Oberfläche zu hinterlassen; des lithographischen Ausbildens eines strukturierten Resistfilms auf dem Phasenverschiebungsfilm; des Entfernens von Bereichen des Phasenverschiebungsfilms, die nicht mit dem Resistfilm bedeckt sind, durch eine Ätztechnik; und des Entfernens des Resistfilms umfasst.
Wenn ein oxidierter Film aus Molybdänsilicid durch eine Sputter-Technik auf einem Substrat aufgetragen wird, wird bei der vorliegenden Erfindung Kohlendioxidgas als Oxidationsgas verwendet, weil es weniger reaktiv ist als Sauerstoff- und Stickstoffmonoxidgas. Aufgrund der geringen Reaktivität kann sich das Kohlendioxid gleichmäßig auf einer größeren Fläche verteilen, so dass der aufgetragene, auf MoSi basierende Phasenverschiebungsfilm auf der Substratebene gleichmäßige optische Eigenschaften aufweist.
Ebenfalls aufgrund der geringen Reaktivität ermöglicht das Kohlendioxidgas einen größeren Spielraum gegenüber unerwarteten Variationen verschiedener Parameter in Zusammenhang mit dem Auftragungsverfahren. So kann der auf MoSi basierende Phasenverschiebungsfilm auf stabile und kontrollierbare Weise aufgetragen werden.
In der Ausführungsform, worin ein Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid und einem auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Film gebildet wird, wird auf dem Phasenverschiebungsfilm ein auf Chrom basierender Antireflexionsfilm oder eine mehrlagige Kombination von beiden ausgebildet, wobei diese zusammenwirken, so dass eine genauere Strukturierung in kleinerem Maßstab ermöglicht wird. Die Phasenverschiebungsmaske eignet sich zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen mit geringerer Strukturgröße und höherer Integration. Diese Herstellung stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung dar.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Die oben beschriebenen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung können aus der folgenden detaillierten Beschreibung entnommen werden, in der auf die beiliegenden Abbildungen Bezug genommen wird.
1 ist eine Schnittansicht eines Phasenverschiebungsmasken-Rohlings gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht einer Phasenverschiebungsmaske, die aus demselben Rohling hergestellt wurde.
3 ist eine Schnittansicht eines Phasenverschiebungsmasken-Rohlings, der mit einem auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Film gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist.
4 ist eine Schnittansicht eines Phasenverschiebungsmasken-Rohlings, der mit einem auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Film und einem auf Chrom basierenden Antireflexionsfilm gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist.
5 ist eine Schnittansicht eines Phasenverschiebungsmasken-Rohlings gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt eine Schnittansicht des Verfahren zur Herstellung von Phasenverschiebungsmasken gemäß vorliegender Erfindung. 6A zeigt einen Maskenrohling, auf dem ein Resistfilm ausgebildet wurde. 6B zeigt die Struktur, nachdem der Resistfilm strukturiert wurde, 6C zeigt die Struktur nach dem Ätzen und 6D zeigt die Struktur, nachdem der Resistfilm entfernt wurde.
7 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Phasenverschiebungsmaske gemäß vorliegender Erfindung.
8 ist eine schematische Ansicht des in den Beispielen verwendeten DC- (Gleichstrom-) Sputtersystems.
9A und 9B zeigen das Arbeitsprinzip einer Phasenverschiebungsmaske vom Halbtontyp. 9B ist eine vergrößerte Ansicht der Bereich X in 9A.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in 1 dargestellt umfasst ein Phasenverschiebungsmasken-Rohling ein Substrat 1, das aus einem Material wie Quarz oder CaF₂ besteht und für das Bestrahlungslicht durchlässig ist, und einem Phasenverschiebungsfilm 2 aus Molybdänsilicidoxycarbid (MoSiOC) oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid (MoSiONC), der auf dem Substrat ausgebildet ist. Eine Phasenverschiebungsmaske wird durch Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms 2 auf dem Phasenverschiebungsmasken-Rohling hergestellt. Wie in 2 dargestellt ist, weist die Phasenverschiebungsmaske einen ersten lichtdurchlässigen Bereich (oder bloßliegenden Substratbereich) 1A zwischen zwei strukturierten Phasenverschiebungsabschnitten auf, wobei jeder Phasenverschiebungsabschnitt einen zweiten lichtdurchlässigen Bereich 2a bildet.
Genauer gesagt weist der Phasenverschiebungsmasken-Rohling auf einem durchsichtigen Substrat zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms aus auf MoSi basierendem Material, typischerweise Molybdänsilicidoxycarbid (MoSiOC) oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid (MoSiONC), auf, die durch eine reaktive Sputter-Technik unter Verwendung eines Sputter-Gases, das Kohlendioxid als Sauerstoffquelle enthält, aufgetragen wird, so dass der Phasenverschiebungsfilm eine Durchlässigkeit von mehreren Prozent bis mehrere zehntel Prozent, insbesondere 3 bis 40 %, des Bestrahlungslichts aufweist und eine Phasenverschiebung von 180 ± 5 Grad zwischen Licht, das durch den Phasenverschiebungsabschnitt, und Licht, das nur durch das durchsichtige Substrat hindurchgeht, bereitstellt.
Das bevorzugte Verfahren zur Ausbildung des Phasenverschiebungsfilms ist eine reaktive Sputter-Technik. Das hierin zum Sputtern verwendete Target ist Molybdänsilicid. Molybdänsilicid, zu dem zumindest Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff oder Gemische davon zugesetzt wurden, können verwendet werden, wenn es notwendig oder angemessen ist, die Zusammensetzung des Films unverändert zu lassen.
Die Sputter-Technik kann entweder mit einer Gleichstromquelle (DC-Sputtern) oder Hochfrequenzstromquelle (RF-Sputtern) durchgeführt werden. Der Einsatz von Magnetron-Sputtern oder herkömmlichem Sputtern ist ebenfalls möglich. Das Auftragungssystem kann entweder ein kontinuierliches Reihensystem oder ein Einzelstück-Bearbeitungssystem sein.
Das Sputter-Gas weist eine Zusammensetzung auf, die ein Inertgas, wie beispielsweise Argon oder Xenon, und Kohlendioxidgas umfasst. Stickstoff, Sauerstoff, Stickstoffoxide, Kohlenstoffoxide und andere nützliche Verbindungen können zum Sputter-Gas zugesetzt werden, so dass der aufgetragene Phasenverschiebungsfilm die gewünschte Zusammensetzung aufweist.
Wenn beispielsweise die Durchlässigkeit des aufgetragenen Phasenverschiebungsfilms erhöht werden soll, kann die dem Sputter-Gas zuzusetzende Menge an sauerstoff- oder stickstoffhältigem Gas erhöht werden, so dass mehr Sauerstoff oder Stickstoff in den Film aufgenommen wird. Alternativ dazu kann Molybdänsilicid, dem zuvor mehr Sauerstoff oder Stickstoff zugesetzt wurde, als Sputter-Target verwendet werden.
Genauer gesagt wird, wenn Molybdänsilicidoxycarbid (MoSiOC) aufgetragen wird, reaktives Sputtern vorzugsweise unter Einsatz von Molybdänsilicid als Target und eines Gemischs aus Argongas und Kohlendioxidgas als Sputter-Gas durchgeführt. Wenn Molybdänsilicidoxynitridcarbid (MoSiONC) aufgetragen werden soll, wird bei einer bevorzugten Reaktiv-Sputter-Technik Molybdänsilicid als Target und ein Gemisch aus Argongas, Kohlendioxidgas und Stickstoffgas als Sputter-Gas verwendet.
Der aufgetragene MoSiOC-Film weist vorzugsweise eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen aus 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% O und 3 bis 20 Atom-% C besteht. Der aufgetragene MoSiONC-Film weist vorzugsweise eine Zusammensetzung auf, die im Wesentlichen aus 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% O, 5 bis 35 Atom-% N und 3 bis 20 Atom-% C besteht.
Die Erfinder sind der Meinung, dass durch die Verwendung von Kohlendioxid als Sauerstoffquelle der Phasenverschiebungsmasken-Rohling gleichförmige optische Eigenschaften erhalten kann, so dass, wenn das Reflexionsvermögen bei 450 nm gemessen wird, die Standardabweichung des Reflexionsvermögens in der Substratebene bis zu 0,5 %, vorzugsweise bis zu 0,1 %, beträgt.
Beim Phasenverschiebungsmasken-Rohling kann der Phasenverschiebungsfilm in Form von zwei oder mehr Schichten ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in 3 dargestellt ist, umfasst der Phasenverschiebungsmasken-Rohling außerdem einen auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Film 3 auf dem Phasenverschiebungsfilm 2 aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid. In einer weiteren Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, umfasst der Phasenverschiebungsmasken-Rohling außerdem einen auf Chrom basierenden Antireflexionsfilm 4, der auf dem auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Film 3 ausgebildet ist, um die Reflexion am lichtabschirmenden Film 3 zu verringern. In einer weiteren Ausführungsform, die in 5 dargestellt ist, umfasst der Phasenverschiebungsmasken-Rohling einen Phasenverschiebungsfilm 2, einen ersten auf Chrom basierenden Antireflexionsfilm 4, einen auf Chrom basierenden lichtabschirmenden Film 3 und einen zweiten auf Chrom basierenden Antireflexionsfilm 4', die in der angegebenen Reihenfolge auf einem Substrat 1 ausgebildet sind.
Der auf Chrom basierende lichtabschirmende Film oder auf Chrom basierende Antireflexionsfilm besteht vorzugsweise aus Chromoxycarbid (CrOC), Chromoxynitridcarbid (CrONC) oder einer mehrschichtigen Kombination aus beiden.
Der auf Chrom basierende lichtabschirmende Film oder auf Chrom basierende Antireflexionsfilm kann durch reaktives Sputtern ausgebildet werden, wobei als Target Chrom alleine oder Chrom mit zugesetztem Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff oder einer Kombination davon, und als Sputter-Gas ein Inertgas, wie z.B. Argon oder Krypton, dem Kohlendioxidgas als Kohlenstoffquelle zugesetzt wurde, verwendet wird.
Sputter-Gase, die zur Ausbildung eines CrONC-Films verwendet werden können, umfassen beispielsweise ein Mischgas aus zumindest einem kohlenstoffhältigen Gas (z.B. CH₄, CO₂, CO), einem stickstoffhältigem Gas (z.B. NO, NO₂, N₂) und einem sauerstoffhältigen Gas (z.B. CO₂, NO, O₂), oder ein Gasgemisch daraus in Kombination mit einem Inertgas, wie z.B. Argon, Neon oder Krypton. Die Verwendung von CO₂-Gas als sowohl Kohlenstoffquelle als auch Sauerstoffquelle ist besonders vorteilhaft für die Gleichmäßigkeit auf der Substratebene und die Kontrollierbarkeit während der Herstellung. Jedes der Sputter-Gase kann separat in die Sputter-Kammer eingeleitet werden, oder es können einige oder alle der Gase zuerst vermischt und dann in die Kammer eingeleitet werden.
Beim CrOC-Film beträgt der Cr-Gehalt vorzugsweise 20 bis 95 Atom-%, insbesondere 30 bis 85 Atom-%, der C-Gehalt beträgt vorzugsweise 1 bis 30 Atom-%, insbesondere 5 bis 20 Atom-%, und der O-Gehalt vorzugsweise 1 bis 60 Atom-%, insbesondere 5 bis 50 Atom-%. Beim CrONC-Film beträgt der Cr-Gehalt vorzugsweise 20 bis 95 Atom-%, insbesondere 30 bis 80 Atom-%, der C-Gehalt beträgt vorzugsweise 1 bis 20 Atom-%, insbesondere 2 bis 15 Atom-%, der O-Gehalt vorzugsweise 1 bis 60 Atom-%, insbesondere 5 bis 50 Atom-%, und der N-Gehalt vorzugsweise 1 bis 30 Atom-%, insbesondere 3 bis 20 Atom-%.
Die Phasenverschiebungsmaske gemäß vorliegender Erfindung wird durch Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms auf dem wie oben beschrieben hergestellten Phasenverschiebungsmasken-Rohling hergestellt.
Genauer gesagt kann die Phasenverschiebungsmaske der in 2 dargestellten Struktur durch ein Verfahren hergestellt werden, wie es in 6 dargestellt ist. Nachdem eine Molybdänsilicidoxycarbid- oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid-Schicht 12 auf einem Substrat 11 ausgebildet wurde, wird ein Resistfilm 13 auf der Schicht 12 ausgebildet (6B). Der Resistfilm 13 wird lithographisch strukturiert (6B), wonach die Molybdänsilicidoxycarbid- oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid-Schicht 12 abgeätzt (6C) und der Resistfilm 13 abgezogen wird (6D). Bei diesem Verfahren können das Auftragen des Resistfilms, das Strukturieren (Bestrahlung und Entwicklung), das Ätzen und das Entfernen des Resistfilms mittels bekannter Verfahren durchgeführt werden.
In Fällen, in denen ein auf Cr basierender Film (beispielsweise ein auf Chrom basierender lichtabschirmender Film und/oder ein auf Chrom basierender Antireflexionsfilm) auf dem MoSi-basierenden Phasenverschiebungsfilm ausgebildet wird, kann eine Phasenverschiebungsmaske, auf der der Cr-basierende Film 3 an den Umfangsrändern des Substrats 1 erhalten bleibt (siehe 7), hergestellt werden, indem der auf Cr basierende Film 3 in den Bereichen weggeätzt wird, die mit Licht bestrahlt werden müssen, wodurch die Oberfläche des Phasenverschiebungsfilms 2 bloßliegt, wonach der Phasenverschiebungsfilm 2 wie oben beschrieben in Abschnitte 2a strukturiert wird. Alternativ dazu kann eine Phasenverschiebungsmaske auch durch Auftragen eines Resists auf den Cr-basierenden Film 3 und Strukturieren des Resists und dann Wegätzen des Cr-basierenden Films 3 und des Phasenverschiebungsfilms 2 zum Strukturieren hergestellt werden. Nur die Bereiche des auf Cr basierenden Films 3, die mit Licht bestrahlt werden müssen, werden dann durch selektives Wegätzen entfernt, so dass die Phasenverschiebungsstruktur auf der Oberfläche bloßgelegt wird.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung.
Beispiel 1
Ein Molybdänsilicidoxycarbid- (MoSiOC-) Film wurde in dem in 8 dargestellten Gleichstrom-Sputtersystem auf einem Quarz-Substrat ausgebildet. Das System umfasste eine Gleichstrom-Sputterkammer 20, die ein Quarz-Substrat 21 und ein Target 22 enthielt. Unter Verwendung von Molybdänsilicid als Target und eines Gemischs aus Argongas und Kohlendioxidgas mit einem Strömungsverhältnis von etwa 7:8 als Sputter-Gas wurde reaktives Sputtern durchgeführt. Das Gasgemisch wurde durch auf die in 8 dargestellt Weise durch die Kammer geleitet. Während des Sputterns wurde der Gasdruck auf 0,3 Pa eingestellt.
Als typische optische Eigenschaften der Probe wurde mithilfe eines NANOSPEC von NANOMETRICS Co. das Reflexionsvermögen bei einer Wellenlänge von 450 nm gemessen, was ein mittleres Reflexionsvermögen innerhalb der Substratebene von 9,4 % mit einer Standardabweichung von 0,01 % ergab. Die Filmzusammensetzung dieser Probe wurde einer Röntgenstrahlen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) unterzogen, was ergab, dass er 11,4 Atom-% Molybdän, 25,3 Atom-% Silicium, 51,6 Atom-% Sauerstoff und 11,6 Atom-% Kohlenstoff enthielt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Beispiel 2
Unter Verwendung desselben Sputter-Systems wie in Beispiel 1 und durch Sputtern unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass ein Gemisch aus Argongas, Kohlendioxidgas und Stickstoffgas mit einem Strömungsverhältnis von 5:3:3 als Sputter-Gas verwendet wurde, wurde ein Molybdänsilicidoxynitridcarbid- (MoSiONC-) Film mit einer Dicke von 140 nm auf einem Quarz-Substrat ausgebildet.
Als typische optische Eigenschaften der Probe wurde das Reflexionsvermögen bei einer Wellenlänge von 450 nm gemessen, was ein mittleres Reflexionsvermögen innerhalb der Substratebene von 7,8 % mit einer Standardabweichung von 0,02 % ergab. Die Probe wies einen Phasenunterschied von 182 °C und eine Durchlässigkeit von 8,3 % bei einer Wellenlänge von 248 nm auf. Die Filmzusammensetzung dieser Probe wurde XPS unterzogen, was ergab, dass er 14,0 Atom-% Molybdän, 23,0 Atom-% Silicium, 46,0 Atom-% Sauerstoff, 9,0 Atom-% Stickstoff und 8,0 Atom-% Kohlenstoff enthielt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Beispiel 3
Ein CrOCH-Film wurde auf dem in Beispiel 2 erhaltenen Phasenverschiebungsfilm in einer Dicke von 100 nm ausgebildet, wobei dasselbe Sputter-System wie in Beispiel 1 verwendet wurde und ein Target aus Chrom mit einem Sputter-Gas in Form eines Gemischs aus Argongas, Kohlendioxidgas und Stickstoffgas in einem Strömungsverhältnis von 7:4:3 gesputtert wurde.
Der CrOCH-Film wies ein Reflexionsvermögen von 30 % bei 450 nm mit einer Streuung D von 0,019 % in der Ebene auf. Die Streuung D wird mithilfe der folgenden Gleichung berechnet: D = (max – min) / (max + min)worin "max" das maximale Reflexionsvermögen in der Ebene ist und "min" das minimale Reflexionsvermögen in der Ebene ist.
Der CrOCH-Film weist eine Zusammensetzung auf, die aus 51 Atom-% Chrom, 6 Atom-% Kohlenstoff, 20 Atom-% Sauerstoff und 23 Atom-% Stickstoff besteht.
Vergleichsbeispiel 1
Mithilfe desselben Verfahrens wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Sauerstoffgas anstelle von Kohlendioxidgas verwendet wurde, wurde ein MoSiO-Film ausgebildet. Auf ähnliche Weise wie oben wurde das Reflexionsvermögen bei einer Wellenlänge von 450 nm gemessen, was ein mittleres Reflexionsvermögen innerhalb der Substratfläche von 27,0 % mit einer Standardabweichung von 0,95 % ergab. Die Filmzusammensetzung dieser Probe wurde auf ähnliche Weise wie oben analysiert, was ergab, dass er 25,2 % Atom-% Molybdän, 38,0 Atom-% Silicium und 36,8 Atom-% Sauerstoff enthielt. Der Kohlenstoffgehalt lag unter der Messgrenze. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1
Ein Vergleich der Beispiele 1 und 2 mit dem Vergleichsbeispiel 1 in Tabelle 1 zeigt, dass, wenn Kohlendioxidgas als Sauerstoffquelle verwendet wird, die Standardabweichung des Reflexionsvermögens innerhalb der Substratfläche des Molybdänsilicidoxycarbid-Films oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid-Films um etwa zwei Größenordnungen verbessert wurde. Die Verwendung von Kohlendioxidgas als Sauerstoffquelle führte ebenfalls zu einem Rückgang des Reflexionsvermögens, weil Sauerstoff effektiv in den Film aufgenommen wurde, so dass die Durchlässigkeit erhöht wurde, wodurch wiederum das Reflexionsvermögen verringert wurde.
In Bezug auf die Filmzusammensetzung wurde, da Kohlendioxidgas im Sputter-Gas enthalten war, ein Molybdänsilicidoxycarbid- oder Molybdänsilcidoxynitridcarbid-Film ausgebildet, der neben Molybdän, Silicium, Sauerstoff und Stickstoff etwa 10 Atom-% Kohlenstoff enthielt.
In Bezug auf die Stabilität des Auftragungsvorgangs stellt die Verwendung von Kohlendioxid im Vergleichsbeispiel mit der Verwendung von Sauerstoffgas für viele Parameter des Auftragungsverfahrens einen größeren Spielraum gegenüber Schwankungen bereit. Die Filme konnten auf reproduzierbare Weise aufgetragen werden.
Hierin wurden ein Phasenverschiebungsmasken-Rohling und eine Phasenverschiebungsmaske beschrieben, worin ein MoSi-basierender Phasenverschiebungsfilm durch reaktives Sputtern unter Verwendung eines Gasgemischs, das Kohlendioxid als Sputter-Gas enthielt, ausgebildet wurde, wodurch ein Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid bereitgestellt wird. Der Phasenverschiebungsmasken-Rohling und die Phasenverschiebungsmaske weisen hohe Qualität auf, das sie die Vorteile hoher Gleichförmigkeit in der Ebene und guter Kontrollierbarkeit während des Herstellungsverfahrens besitzen.
Obwohl einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, können im Lichte der obigen Lehren eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden. Es versteht sich also, dass die Erfindung auch anders in die Praxis umgesetzt werden kann, als in den Beispielen speziell beschrieben wurde.

Claims

Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske, umfassend ein durchsichtiges Substrat und zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat, worin der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid gebildet ist und die Filmreflexion in der Substratebene, gemessen in % bei einer Wellenlänge von 450 nm, eine Standardabweichung von nicht mehr als 0,5 % aufweist.
Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske, umfassend ein durchsichtiges Substrat, zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat, wobei der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxycarbid oder Molybdänsilicidoxynitridcarbid gebildet ist, sowie einen Chrom-basierten lichtabschirmenden Film, einen Chrom-basierten Antireflexionsfilm oder eine mehrlagige Kombination von beiden auf dem Phasenverschiebungsfilm.
Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske nach Anspruch 2, worin der Chrom-basierte lichtabschirmende Film oder Antireflexionsfilm aus Chromoxycarbid oder Chromoxynitridcarbid gebildet ist.
Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske nach Anspruch 1, 2, oder 3, worin der Phasenverschiebungsfilm so beschaffen ist, dass er die Phase des Bestrahlungslichts, das durch den Film hindurchgeht, um 180 ± 5 Grad verschiebt und eine Durchlässigkeit von 3 bis 40 % aufweist.
Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin ein Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxycarbid im Wesentlichen aus 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% 0 und 3 bis 20 Atom-% C besteht.
Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin ein Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxynitridcarbid im Wesentlichen aus 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% 0, 5 bis 35 Atom-% N und 3 bis 20 Atom-% C besteht.
Phasenverschiebungsmaske, die durch Strukturieren eines Phasenverschiebungsfilms einer Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske nach einem der vorangehenden Ansprüche erhältlich ist.
Verfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske, umfassend ein durchsichtiges Substrat und zumindest eine Schicht eines Phasenverschiebungsfilms auf dem Substrat, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst: das Ausbilden des Phasenverschiebungsfilms durch eine Sputter-Technik unter Verwendung eines Targets aus Molybdänsilicid und eines Sputter-Gases, das Kohlendioxid als Sauerstoffquelle sowie gegebenenfalls Stickstoffgas als Stickstoffquelle enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, weiters umfassend den Schritt des Ausbildens eines Chrom-basierten lichtabschirmenden Films, eines Chrom-basierten Antireflexionsfilms oder einer mehrlagigen Kombination von beiden auf dem Phasenverschiebungsfilm durch eine Sputter-Technik unter Verwendung eines Targets aus Chrom alleine oder im Gemisch mit zumindest einem von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, worin der Phasenverschiebungsfilm so beschaffen ist, dass er die Phase des Bestrahlungslichts, das durch den Film hindurchgeht, um 180 ± 5 Grad verschiebt und eine Durchlässigkeit von 3 bis 40 % aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxycarbid besteht und im Wesentlichen aus 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% 0 und 3 bis 20 Atom-% C besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin der Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxynitridcarbid besteht und im Wesentlichen aus 5 bis 25 Atom-% Mo, 10 bis 35 Atom-% Si, 30 bis 60 Atom-% 0, 5 bis 35 Atom-% N und 3 bis 20 Atom-% C besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Phasenverschiebungsmaske, umfassend die folgenden Schritte: lithographisches Ausbilden eines strukturierten Resistfilms auf dem Phasenverschiebungsfilm einer Phasenverschiebungs-Rohlingsmaske, die durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 erhalten wurde; Entfernen von Bereichen des Phasenverschiebungsfilms, die nicht mit dem Resistfilm bedeckt sind, durch eine Ätztechnik; und Entfernens des Resistfilms.
Verfahren nach Anspruch 13, umfassend den folgenden Schritt: Wegätzen von Bereichen eines Chrom-basierten lichtabschirmenden oder Antireflexionsfilms oder einer mehrlagigen Kombination davon, die durch ein Verfahren nach Anspruch 9 erhalten wurden, wozu Bestrahlung mit Licht notwendig ist, um die entsprechenden Bereiche des Phasenverschiebungsfilms, die belichtet wurden, auf der Oberfläche zu hinterlassen, bevor der Resistfilm gebildet wird.
Herstellungsverfahren von integrierten Halbleiterschaltungen, wobei eine Maske nach Anspruch 7 zum Strukturieren einer Resistschicht auf einem Substrat für integrierte Halbleiterschaltungen verwendet wird.