DE60104765T2

DE60104765T2 - Photomaskenrohling und Photomaske

Info

Publication number: DE60104765T2
Application number: DE60104765T
Authority: DE
Inventors: Hideo Kubiki-mura Kaneko; Yukio Kubiki-mura Inazuki; Satoshi Kubiki-mura Okazaki
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: JP2001305713A; EP1152291A2; KR100596110B1; EP1152291B1; EP1152291A3; US20010044054A1; US6589699B2; DE60104765D1; KR20010098810A; TW509819B

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Photomaskenrohling und eine Photomaske zur Verwendung im Bereich der Photolithographie. Spezifischer betrifft sie einen Photomaskenrohling und eine Photomaske, die für die Verwendung bei der Mikrobearbeitung von hochintegrierten Halbleiterschaltungen wie von Chips mit hohem Integrationsgrad (LSI) und Höchstintegration (VLSI), ladungsgekoppelte Elementen, Farbfiltern für Flüssigkristallanzeigen und Magnetköpfen gut geeignet ist. Diese Verwendungsbereiche sind Aspekte der Erfindung.
Photolithographische Verfahren, die den Einsatz von Photomasken umfassen, werden in der Herstellung von LSI- und VLSI-Chips, ladungsgekoppelten Elementen, Farbfiltern für Flüssigkristallanzeigen und Magnetköpfen eingesetzt. Photomasken, die zu diesem Zweck eingesetzt werden, werden ausgehend von einem Photomaskenrohling produziert, der aus einem transparenten Substrat wie Quarzglas oder Alumosilicatglas, auf das ein im Allgemeinen Chrom-basierter, lichtabschirmender Film durch Sputter- oder Vakuumverdampfungsverfahren aufgetragen wurde, zusammengesetzt ist. Die Photomaske wird durch Bilden eines bestimmten Musters am lichtabschirmenden Film des Photomaskenrohlings gebildet.
Das Strukturieren wird durch Anbringen eines Photoresists oder eines Elektronenstrahlresists auf den Photomaskenrohling durchgeführt, der aus einem Chrom-basierten, lichtabschirmenden Film auf einem Substrat zusammengesetzt ist, wobei der Resist selektiv einem bestimmten Lichtmuster ausgesetzt und entwickelt, gespült und getrocknet wird, um eine Resist-Struktur auszubilden. Unter Einsatz des resultierenden Resist-Struktur als Maske werden die unmaskierten Bereiche des Chrom-basierten Films entfernt, entweder durch Nassätzen mit einem Ätzmittel, das aus einer wässrigen Lösung aus Cerammoniumnitrat und Perchlorsäure zusammengesetzt ist, oder durch Trockenätzen mit einem chlorhältigen Gas. Der Resist wird anschließend entfernt, um eine Photomaske zu ergeben, die eine spezifische Struktur aus lichtabschirmenden Bereichen und lichtdurchlässigen Bereichen aufweist.
Der Chrom-basierte, lichtabschirmende Film weist eine hohe Lichtreflexion auf. Um zu verhindern, dass Licht, das vom Halbleiter-Substrat, das diesem Licht ausgesetzt wird, reflektiert wird und die Projektionslinse passiert, wieder durch die Photomaske reflektiert wird und zum Halbleiter-Substrat zurückkehrt, wird im Allgemeinen eine Antireflex-Beschichtung an der Oberflächenseite, oder sowohl an der Oberfläche als auch an der Rückseite, des lichtabschirmenden Films gebildet.
Photomasken und Photomaskenrohlinge mit solch einer Antireflex-Beschichtung werden im Stand der Technik beschrieben. Die JP-B 62–37.385 beispielsweise offenbart einen Photomaskenrohling, der ein transparentes Substrat umfasst, auf dem nacheinander ein Chromcarbidnitridfilm, der Chromcarbid und Chromnitrid enthält, als reflexmindernde Rückseitenbeschichtung, ein Chromfilm als lichtabschirmender Film und ein Chromoxidnitridfilm, der Chromoxid und Chromnitrid enthält, als reflexmindernde Oberflächenbeschichtung gebildet wurden. Der Stand der Technik lehrt ebenfalls die Verwendung von CrON (JP-B 61–46.821 und JP-B 62–32.782) als reflexmindernde Beschichtung und die Verwendung von Chrom (JP-B 61–46.821), CrC (JP-B 62–27.387) oder CrN (JP-B 62–27.386 und JP-B 62–27.387) als lichtabschirmenden Film.
Darüber hinaus wurden Photomaskenrohlinge zur gewerblichen Verwendung entwickelt, in denen ein Chrom-basierter Film über einem Rasterfilm gebildet wird, um die Auflösung zu erhöhen.
Ein wichtiges Erfordernis der Photomaske ist, dass das Substrat flach ist, um eine genaue Übertragung der Struktur sicherzustellen. Ganz abgesehen von der Flachheit des eingesetzten Substrats erhöht das Bilden von zwei, drei oder mehr Chrom-basierten Filmen am Substrat die Filmbeanspruchung innerhalb der vielzähligen Schichten, was dazu führt, dass das Substrat die folgende Filmausbildung verzieht und somit die Oberflächenebenheit herabsetzt. Auch wenn ein Substrat, in dem sich die Oberflächenebenheit aufgrund von Beanspruchungen innerhalb der aufgetrage nen Filme verändert hat, nach der Filmbildung flach bleibt, verändert dennoch darauf folgendes Strukturieren und selektives Entfernen der Chrom-basierten Filme die Ebenheit des Substrats und verursacht so Verziehen dieses Substrats. Wird also eine spezifische Maskenstruktur auf solch einer Photomaske auf ein Werkstück wie ein Siliciumsubstrat übertragen, so entstehen folglich Strukturverformungen.
Da in letzter Zeit der Integrations- und Miniaturisierungsgrad integrierter Halbleiterschaltungen weiterhin gestiegen und die Geometrie von Schaltungsstrukturen, die an Halbleitersubstraten gebildet wurden, noch kleiner geworden ist, werden nun ebenfalls rasche Fortschritte in der Umsetzung kleinerer Merkmalgrößen in Photomaskenstrukturen gemacht. Eine ernste und nicht erwünschte Folge daraus ist, dass sich das Substrat aufgrund der Filmbeanspruchung nach der Filmbildung verzieht und so zu einer Strukturbildung am Werkstück an einer anderen Stelle als beabsichtigt führen kann. Das Vorkommen solch einer Abweichung der Position, die auf das Verziehen des Photomaskensubstrats zurückzuführen ist, steigt bei sinkender Minimal-Merkmalgröße der Struktur und ist ein besonders schwerwiegendes Problem bei sehr feinen Strukturen.
Das Ziel hierin ist es, neue und zewckdienliche Photomaskenrohlinge (und entsprechende Photomasken) bereitzustellen, die lichtabschirmende und reflexmindernde Schichten aufweisen und bei denen Verziehen oder Verformen aufgrund von Filmbeanspruchungen reduziert oder vermieden werden können. Entsprechende Verfahren zur Herstellung von Photomasken aus den Rohlingen und die Verwendung der Photomasken in der Mikrobearbeitung werden anschließend ebenfalls bereitgestellt.
Die Erfinder fanden heraus, dass bei Photomasken oder Photomaskenrohlingen, die ein transparentes Substrat, das zumindest einen lichtabschirmenden Film und zumindest einen Antireflexfilm aufweist, umfassen, durch Bilden jedes Films aus einer CrCO-Schicht, einer CrCON-Schicht oder einer Kombination aus CrCO- und CrCON-Schichten diese CrCON-Schichten und CrCO-Schichten geringere Filmbeanspruchungen als herkömmliche Chromfilme aufweisen und somit, im Vergleich zum Zu stand vor der Filmbildung, zu minimalen Veränderungen in der Substratsverziehung nach Ausbilden des lichtabschirmenden Films und des Antireflexfilms führen. Somit können Photomaskenrohlinge und Photomasken mit einem hohen Grad an Oberflächenebenheit erhalten werden.
Demgemäß stellt die Erfindung einen Photomaskenrohling bereit, der ein transparentes Substrat und auf dem Substrat zumindest einen lichtabschirmenden Film und zumindest einen Antireflexfilm aufweist; worin jeder Film aus einer CrCO-Schicht, einer CrCON-Schicht oder einer Kombination aus CrCO- und CrCON-Schichten zusammengesetzt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Photomaskenrohling, von der Substratseite ausgehend, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als Antireflexfilm auf.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Photomaskenrohling, von der Substratseite ausgehend, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als Antireflexfilm auf.
Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Photomaskenrohling, von der Substratseite ausgehend, eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm auf.
Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Photomaskenrohling, von der Substratseite ausgehend, eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm auf.
Vorzugsweise weisen der lichtabschirmende Film und der Antireflexfilm eine kombinierte Filmbeanspruchung von nicht mehr als 0,2 GPa auf. Vorzugsweise erfährt das Substrat am Photomaskenrohling der Erfindung im Vergleich mit der Verziehung vor Anbringen der Filmschichten eine Änderung der Verziehung nach Anbringen des lichtabschirmenden Films und des Antirefiexfilms von nicht mehr als 0,2 μm.
Die Erfindung stellt ebenfalls eine Photomaske bereit, die durch lithographisches Strukturieren eines solchen Photomaskenrohlings hergestellt wird.
Der erfindungsgemäße Photomaskenrohling und die Photomaske, die auf einem transparenten Substrat zumindest einen lichtabschirmenden Film und zumindest einen Antireflexfilm umfassen, wobei jeder dieser Filme aus eine CrCO-Schicht, einer CrCON-Schicht oder einer Kombination aus CrCO- und CrCON-Schichten zusammengesetzt ist, können geringe Filmbeanspruchungen aufweisen. Somit verzieht sich das Substrat nach der Bildung des lichtabschirmenden Films und des Antireflexfilms nicht, was das genaue Ausbilden einer erwünschten Struktur mit kleiner Merkmalgröße ohne Verformung ermöglicht. Folglich sollten hierin bereitgestellte Photomaskenrohlinge und Photomasken fähig sein, den technischen Erfordernissen von hohem Integrations- und Miniaturisierungsgrad in integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtungen gerecht zu werden.
Die CrCO- und CrCON-Schichten der Erfindung können unter Einsatz von CO₂, das sicherer als CO ist, als Sputtergas aufgebracht werden. Da CO₂-Gas eine geringere Reaktivität als andere Gase wie Sauerstoffgas aufweist, kann es sich gleichförmig im Großteil einer Kammer ausbreiten und so das Erlangen einer gleichförmigen Qualität der CrCO- und CrCON-Schichten erleichtern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ziele, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibungen, die gemeinsam mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden sollen, leichter verständlich sein.
1 ist ein Querschnitt eines Photomaskenrohlings gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Querschnitt einer Photomaske, die von dem in 1 dargestellten Photomaskenrohling erhalten wurde.
3 ist ein Querschnitt eines Photomaskenrohlings gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein Querschnitt einer Photomaske, die von dem in 3 dargestellten Photomaskenrohling erhalten wurde.
5 ist eine Serie schematischer Querschnitte, die ein Herstellungsverfahren für Photomasken veranschaulicht, die in Verbindung mit der Erfindung eingesetzt werden können. 5A zeigt einen Photomaskenrohling, auf dem ein Resistfilm gebildet wurde, 5B zeigt das Photomasken-Werkstück, nachdem der Resistfilm strukturiert wurde, 5C zeigt ein Werkstück nach Trockenätzung oder Nassätzung, und 5D zeigt die fertiggestellte Photomaske, nachdem der Resistfilm wieder entfernt wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In den 1 und 3 umfasst die veranschaulichte Photomaske zumindest einen lichtabschirmenden Film 3 und zumindest einen Antireflexfilm 2 auf einem Substrat 1. Das Substrat 1 ist aus einem Material wie Quarz oder CaF₂ hergestellt, das gegenüber dem Bestrahlungslicht transparent ist. Jeder lichtabschirmende Film 3 und Antireflexfilm 2 ist aus einer CrCO-Schicht, einer CrCON Schicht oder einer Kombination aus CrCO- und CrCON-Schichten zusammengesetzt.
Bei einem Photomaskenrohling mit einer zweischichtigen Filmstruktur, die aus einem lichtabschirmenden Film und einem Antireflexfilm zusammengesetzt ist, werden die Filme vorzugsweise in der in 1 gezeigten Abfolge gebildet, wobei mit dem lichtabschirmenden Film 3 auf dem Substrat 1 begonnen und mit dem Antireflexfilm 2 auf dem lichtabschirmenden Film 3 fortgesetzt wird.
Solch eine zweischichtige Filmstruktur kann vier mögliche Kombinationen aufweisen:

(1) eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film mit einer CrCON-Schicht als Antireflexfilm;
(2) eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film mit einer CrCO-Schicht als Antireflexfilm;
(3) eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film mit einer CrCO-Schicht als Antireflexfilm; und
(4) eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film mit einer CrCON-Schicht als Antireflexfilm.

Von diesen sind bevorzugte Strukturen (1) eine Struktur, die, von der Substratseite ausgehend, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als Antireflexfilm aufweist; und (2) eine Struktur, die, ausgehend von der Substratseite, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als Antireflexfilm aufweist.
Bei einem Photomaskenrohling mit einer dreischichtigen Filmstruktur, die aus einem lichtabschirmenden Film und zwei Antireflexfilmen zusammengesetzt ist, werden die Filme vorzugsweise in der in 3 gezeigten Abfolge ausgebildet, wobei mit der ersten Antireflexschicht 2 auf dem Substrat 1 begonnen und mit der lichtabschirmenden Schicht 3 auf dem ersten Antireflexfilm 2 und anschließend der zweiten Antireflexschicht 2' auf dem lichtabschirmenden Film 3 fortgesetzt wird.
Solch eine dreischichtige Filmstruktur weist acht mögliche Kombinationen auf:

(1) eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm;
(2) eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm;
(3) eine CrCO-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCO-Schicht als zweiten Antireflexfilm;
(4) eine CrCO-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCO-Schicht als zweiten Antireflexfilm;
(5) eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCO-Schicht als zweiten Antireflexfilm;
(6) eine CrCO-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm;
(7) eine CrCO-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm;
(8) eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCO-Schicht als zweiten Antireflexfilm;

Von diesen sind bevorzugte Strukturen (1) eine Struktur, die, ausgehend von der Substratseite, eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm aufweist; und (2) eine Struktur, die, ausgehend von der Substratseite, eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm aufweist.
Jeder CrCO-Film weist vorzugsweise eine Zusammensetzung auf, die aus im Wesentlichen 1 bis 20 Atom-% Kohlenstoff und 5 bis 60 Atom-% Sauerstoff besteht, wobei der Rest Chrom ist.
Jeder CrCON-Film weist vorzugsweise eine Zusammensetzung auf, die aus im Wesentlichen 1 bis 20 Atom-% Kohlenstoff und 5 bis 60 Atom-% Sauerstoff und 1 bis 60 Atom-% Stickstoff besteht, wobei der Rest Chrom ist.
Der Antireflexfilm weist typischerweise eine Dicke von etwa λ/4n auf, wobei λ die Wellenlänge des in der Bestrahlungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Schrittschaltwerk, eingesetzten Lichts und n der Brechungsindex des Films ist. Der lichtabschirmende Film sollte eine Dicke aufweisen, die Licht ausreichend maskieren kann. Die Dicke der lichtabschirmenden Schicht liegt typischerweise im Bereich von etwa 30 bis 150 nm.
Beim Photomaskenrohling der Erfindung liegt die gesamte Filmbeanspruchung für alle lichtabschirmenden Filme und Antireflexfilme zusammen vorzugsweise nicht über 0,2 GPa und am meisten bevorzugt im Bereich von 0 bis 0,1 GPa. Eine Filmbeanspruchung über 0,2 GPa kann bedingen, dass sich das Substrat nach der Filmbildung verzieht, was eine genaue Übertragung der Struktur unmöglich macht. Wenn ein Photomaskenrohling solch eine geringe Filmbeanspruchung aufweist, liegen die Veränderungen der Verformung des Substrats nach der Bildung des lichtabschirmenden Films und des Antireflexfilms auf beispielsweise einem 6-Zoll-Quadrat des Substrats im Vergleich mit dem Zustand vor der Filmbildung typischerweise nicht über 0,2 μm und vorzugsweise im Bereich von 0 bis 0,1 μm.
In der praktischen Umsetzung der Erfindung können Chromoxidcarbid- (CrCO-) und/oder Chromoxidnitridcarbid- (CrCON-) Filme nacheinander, ausgehend von der Substratseite, durch ein reaktives Sputterverfahren unter Einsatz von Chrom als Ziel abgeschieden werden.
Das Sputterverfahren kann eines sein, bei dem eine Gleichstrom-Energiequelle (GS-Sputtern) oder eine Hochfrequenz-Energiequelle (HF-Sputtern) zum Einsatz kommen. Es können entweder ein Magnetron-Sputtersystem oder ein herkömmliches Sputtersystem eingesetzt werden. GS-Sputtern ist von Vorteil, da der eingebundene Mechanismus einfach ist, und es wird ein Sputtersystem bevorzugt, das ein Magnetron-Sputterziel verwendet, da so die Filmbildung rascher vonstatten geht, was die Produktivität erhöht. Das filmbildende System kann entweder ein kontinuierliches Reihensystem oder ein Einzelstück-Verarbeitungssystem sein.
Die während der Abscheidung eines CrCON-Films in die Sputterkammer eingeführten Sputtergase können eines jeweils von einem kohlenstoffhältigen (z.B. CH₄, CO₂ und CO), einem stickstoffhältigen (z.B. NO, NO₂ und N₂) und einem sauerstoffhältigen Gas (z.B. CO₂, NO und O₂) sein. Alternativ dazu kann ein Gasgemisch, das durch Vermischen dieser Gase mit einem Inertgas (z.B. Argon, Neon und Krypton) erhalten wird, eingesetzt werden. Der Einsatz von CO₂-Gas sowohl als Kohlenstoff- als auch als Sauerstoffquelle ist besonders vorteilhaft für die Gleichförmigkeit innerhalb der Ebene des Substrats und für die Steuerbarkeit im Laufe der Produktion. Jedes der Sputtergase kann getrennt in die Sputterkammer eingeführt werden, oder es können einige oder alle der Gase zuerst miteinander vermischt und dann in die Kammer eingeführt werden.
Die Sputtergase, die während der Abscheidung eines CrCO-Films in die Sputterkammer eingeführt werden, können eines jeweils von einem kohlenstoffhältigen (z.B. CH₄, CO₂ und CO) und einem sauerstoffhältigen Gas (z.B. CO₂ und O₂) sein. Alternativ dazu kann ein Gasgemisch, das durch Vermischen dieser Gase mit einem Inertgas (z.B. Argon, Neon und Krypton) erhalten wird, eingesetzt werden. Der Einsatz von CO₂ oder einem Gemisch von CO₂ mit einem Inertgas als Sputtergas ist besonders vorteilhaft, da es sicher ist und da CO₂-Gas eine geringere Reaktivität als andere geeignete Gase, beispielsweise Sauerstoff, aufweist, was ermöglicht, dass das Gas gleichförmig in einem Großteil der Kammer verteilt wird und so der CrCO-Film, der sich bildet, eine gleichförmige Qualität aufweist. Jedes der Sputtergase kann getrennt in die Sputterkammer eingeführt werden, oder einige oder alle der Gase können zuerst miteinander vermischt und anschließend in die Kammer eingeführt werden.
Das Sputterziel muss nicht zur Gänze aus Chrom zusammengesetzt sein, solange Chrom einen Hauptbestandteil darstellt. Beispiele für geeignete Ziele umfassen Chromziele, die Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff enthalten, und Ziele, die aus Chrom zusammengesetzt sind, denen eine Kombination aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff zugegeben wurde.
Veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele für das zur Filmbildung eingesetzte Substrat umfassen transparenten Quarz, transparentes Alumosilicatglas, Calciumfluorid und Magnesiumfluorid.
Die Filmstruktur des Photomaskenrohlings der Erfindung ist nicht ausschließlich auf eine Chrom-basierte, zweischichtige oder dreischichtige Filmstruktur beschränkt. Der Photomaskenrohling kann beispielsweise auch eine vierschichtige Filmstruktur aufweisen. Die Filmstruktur kann weiters eine Phasenreglerschicht umfassen, der die Lichtphase bei der Bestrahlungswellenlänge des Lichts verändert. Der Photomaskenrohling der Erfindung kann für die Produktion von Masken, die nicht nur vom Übertragungs-Typ, sondern auch vom Reflexions-Typ sind, angepasst werden.
Der erfindungsgemäße Photomaskenrohling, der wie zuvor beschrieben erhalten wird, wird anschließend durch ein lithographisches Verfahren strukturiert, um eine Photomaske mit einer zweischichtigen oder dreischichtigen Struktur zu ergeben, die aus CrCO- und CrCON-Schichten, wie jene in den 2 und 4 gezeigten, zusammengesetzt ist. Da sich die Änderung der Verziehung des Substrats nach der Bildung des lichtabschirmenden Films und des Antireflexfilms, im Vergleich zu seinem Zustand vor der Filmbildung, oder nach der Filmentfernung während des Strukturierens, im Vergleich zu seinem Zustand vor dem Entfernen der Filme, vorzugsweise auf weniger als 0,2 μm, und am meisten bevorzugt von 0 [...], beläuft, [...].
Spezifischer kann unter Einsatz einer hierin vorgeschlagenen Photomaske eine Photomaske nach einem wie in 5 gezeigten Verfahren hergestellt werden. Eine CrCON-Schicht (oder eine CrCO-Schicht) wird als erster Antireflexfilm 12 auf einem Substrat 11 gebildet, eine CrCO-Schicht (oder eine CrCON-Schicht) wird als lichtabschirmender Film 13 auf dem ersten Antireflexfilm 12 gebildet, eine CrCON-Schicht (oder eine CrCO-Schicht) wird als zweiter Antireflexfilm 12 auf dem lichtabschirmen den Film 13 gebildet, und ein Resistfilm 14 wird auf dem zweiten Antireflexfilm 12 gebildet (5A). Danach wird der Resistfilm 14 strukturiert (5B). Dann werden der erste Antireflexfilm 12, der zweite Antireflexfilm 12' und der lichtabschirmende Film 13 trockengeätzt oder nassgeätzt (5C). Der Resistfilm 14 wird anschließend gestrippt. In diesem Verfahren können das Auftragen des Resistfilms, das Strukturieren (Lichtaussetzung und Entwicklung), das Trocken- oder Nassätzen und das Entfernen des Resistfilms mittels bekannter Verfahren durchgeführt werden.
Da die hierin offenbarte Photomaske im Wesentlichen frei von Substratverziehung nach der Filmabscheidung sein kann, können erwünschte Strukturen einer sehr geringen Liniendichte exakt gebildet werden. Somit ist die erfindungsgemäße Photomaske fähig, den technischen Erfordernissen eines noch höheren Integrations- und Miniaturisierungsgrads in integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtungen gerecht zu werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele der Erfindung und Vergleichsbeispiele sind als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung bereitgestellt.
Beispiel 1
Ein CrCO-Film wurde mit einer Dicke von 70 nm auf einem 6-Zoll-Quarzsubstrat durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³) und CO₂ (0,4 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCO-Films, wie sie durch Photoelektronenspektroskopie (ESCA) bestimmt wurde, betrug 69 Atom-% Chrom, 13 Atom-% Kohlenstoff und 18 Atom-% Sauerstoff.
Weiters wurde ein CrCON-Film mit einer Dicke von 25 nm auf dem CrCO-Film durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Die Änderung der Substratsverziehung nach der Abscheidung der zwei Filme wurde im Vergleich zu seinem Zustand vor der Filmabscheidung mit einem FT-900-Ebenheitstester (hergestellt von Nidek Co., Ltd.) gemessen. Der Wert lag bei 0,04 μm, was ein sehr geringer Wert ist. Die gesamte Filmbeanspruchung der zwei Filme, wie sie ausgehend von der Änderung der Verziehung berechnet wurde, lag bei 0,03 GPa.
Beispiel 2
Ein erster CrCON-Film wurde mit einer Dicke von 25 nm auf ein 6-Zoll-Quarzsubstrat durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Ein CrCO-Film mit einer Dicke von 70 nm wurde auf dem CrCON-Film durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³) und CO₂ (0,4 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCO-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 69 Atom-% Chrom, 13 Atom-% Kohlenstoff und 18 Atom-% Sauerstoff.
Weiters wurde ein zweiter CrCON-Film mit einer Dicke von 25 nm auf dem CrCO-Film durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Die Änderung der Substratsverziehung nach der Abscheidung der drei Filme im Vergleich zu seinem Zustand vor der Filmabscheidung lag bei 0,03 μm, was ein sehr geringer Wert ist. Die gesamte Filmbeanspruchung der drei Filme, wie sie ausgehend von der Änderung der Verziehung berechnet wurde, lag bei 0,02 GPa.
Beispiel 3
Ein erster CrCON-Film wurde mit einer Dicke von 25 nm auf ein 6-Zoll-Quarzsubstrat durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Ein zweiter CrCON-Film mit einer Dicke von 70 nm wurde auf dem ersten CrCON-Film durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (0,4 Ncm³) und N₂ (0,4 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des zweiten CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 63 Atom-% Chrom, 8 Atom-% Kohlenstoff, 20 Atom-% Sauerstoff und 9 Atom-% Stickstoff.
Weiters wurde ein dritter CrCON-Film mit einer Dicke von 25 nm auf dem zweiten CrCON-Film durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des dritten CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Die Änderung der Substratsverziehung nach der Abscheidung der drei Filme im Vergleich zu seinem Zustand vor der Filmabscheidung lag bei 0,05 μm, was ein sehr geringer Wert ist. Die gesamte Filmbeanspruchung der drei Filme, wie sie ausgehend von der Änderung der Verziehung berechnet wurde, lag bei 0,04 GPa.
Beispiel 4
Ein erster CrCON-Film wurde mit einer Dicke von 70 nm auf ein 6-Zoll-Quarzsubstrat durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (0,4 Ncm³) und N₂ (0,4 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCON-Films, wie sie durch Photoelektronenspektroskopie (ESCA) bestimmt wurde, betrug 63 Atom-% Chrom, 8 Atom-% Kohlenstoff, 20 Atom-% Sauerstoff und 9 Atom-% Stickstoff.
Dann wurde ein zweiter CrCON-Film mit einer Dicke von 25 nm auf dem ersten CrCON-Film durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des zweiten CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Die Änderung der Substratsverziehung nach der Abscheidung der zwei Filme im Vergleich zu seinem Zustand vor der Filmabscheidung lag bei 0,04 μm, was ein sehr geringer Wert ist. Die gesamte Filmbeanspruchung der zwei Filme, wie sie ausgehend von der Änderung der Verziehung berechnet wurde, lag bei 0,03 GPa.
Vergleichsbeispiel 1
Ein erster CrCON-Film wurde mit einer Dicke von 25 nm auf ein 6-Zoll-Quarzsubstrat durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Ein Chromfilm wurde mit einer Dicke von 70 nm auf dem ersten CrCON-Film durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und das einzige das System durchströmende Gas war Argon (5 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W.
Weiters wurde ein zweiter CrCON-Film mit einer Dicke von 25 nm auf dem Chromfilm durch GS-Sputtern abgeschieden. Chrom wurde als Ziel eingesetzt, und die das System durchströmenden Gase waren Argon (5 Ncm³), CO₂ (1,2 Ncm³) und N₂ (1,6 Ncm³). Andere Sputterbedingungen umfassten einen Gasdruck während der Entladung von 0,3 Pa und eine Leistung von 130 W. Die Zusammensetzung des zweiten CrCON-Films, wie sie durch ESCA bestimmt wurde, betrug 42 Atom-% Chrom, 5 Atom-% Kohlenstoff, 43 Atom-% Sauerstoff und 10 Atom-% Stickstoff.
Die Änderung der Substratsverziehung nach der Abscheidung der drei Filme im Vergleich zu seinem Zustand vor der Filmabscheidung wurde auf dieselbe Weise wie in den anderen Beispielen gemessen, wobei ein hoher Wert von 1,63 μm erhalten wurde. Die gesamte Filmbeanspruchung der drei Filme, wie sie ausgehend von der Änderung der Verziehung berechnet wurde, lag bei 1,5 GPa.
Tabelle 1
Die obigen Resultate zeigen deutlich, dass ein Photomaskenrohling, der zumindest einen lichtabschirmenden Film und zumindest einen Antireflexfilm auf einem transparenten Substrat aufweist, die Filmbeanspruchung minimiert und Substratsverziehung nach der Abscheidung des lichtabschirmenden Films und des Antireflexfilms im Wesentlichen unterbindet, da jeder Film aus einer CrCO-Schicht, einer CrCON-Schicht oder einer Kombination aus CrCO- und CrCON-Schichten zusammengesetzt ist. Dies ermöglicht exaktes Strukturieren ohne Verzerrungen.
Obwohl manche bevorzugte Ausführungsformen hierin beschrieben wurden, können viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren durchgeführt werden. Daher gilt es als selbstverständlich, dass die Erfindung auch anders als speziell in den Beispielen beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Photomaskenrohling, umfassend ein transparentes Substrat und auf dem Substrat zumindest einen lichtabschirmenden Film sowie zumindest einen Antireflexfilm, worin jeder der Filme aus einer CrCO-Schicht, einer CrCON-Schicht oder einer Kombination aus CrCO- und CrCON-Schichten besteht.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1, der, von der Substratseite ausgehend, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als Antireflexfilm aufweist.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1, der, von der Substratseite ausgehend, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als Antireflexfilm aufweist.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1, der, von der Substratseite ausgehend, eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCO-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm aufweist.
Photomaskenrohling nach Anspruch 1, der, von der Substratseite ausgehend, eine CrCON-Schicht als ersten Antireflexfilm, eine CrCON-Schicht als lichtabschirmenden Film und eine CrCON-Schicht als zweiten Antireflexfilm aufweist.
Photomaskenrohling nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, bei dem jeder CrCO-Film eine Zusammensetzung aufweist, die im Wesentlichen aus 1 bis 20 Atom-% Kohlenstoff und 5 bis 60 Atom-% Sauerstoff besteht, wobei der Rest Chrom ist.
Photomaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem jeder CrCON-Film eine Zusammensetzung aufweist, die im Wesentlichen aus 1 bis 20 Atom-% Kohlenstoff, 5 bis 60 Atom-% Sauerstoff und 1 bis 60 Atom-% Stickstoff besteht, wobei der Rest Chrom ist.
Photomaskenrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem jeder lichtabschirmende Film 30 bis 150 nm dick ist.
Photomaske, hergestellt durch lithographisches Strukturieren eines Photomaskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren, umfassend die Herstellung eines Photomaskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durch Abscheiden der oben erwähnten lichtabschirmenden und Antireflex-Filme auf dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 10, worin der lichtabschirmende Film und der Antireflexfilm eine kombinierte Filmbeanspruchung von nicht mehr als 0,2 GPa aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, worin das Substrat nach der Ausbildung des lichtabschirmenden Films und des Antireflexfilms in Bezug auf den Zustand vor der Filmausbildung eine Änderung der Verziehung von nicht mehr als 0,2 μm aufweist.
Verfahren, umfassend das Strukturieren der Filme eines Photomaskenrohlings nach einem der Ansprüche 1 bis 8, um eine Photomaske zu erzeugen.
Verwendung einer Photomaske nach Anspruch 9 als Photomaske in einem Mikrobearbeitungsprozess.