DE60307017T2

DE60307017T2 - Rohling für Halbton-Phasenschiebermaske, sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE60307017T2
Application number: DE60307017T
Authority: DE
Inventors: Satoshi c/o new Functional Mat. Res. Okazaki; Toshinobu c/o Shin-Etsu Chemical Co. Ishihara
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: TW200415436A; KR100917090B1; DE60307017D1; EP1418466A2; US20040072016A1; EP1418466A3; JP2004133029A; US7622228B2; KR20040032065A; US7179545B2; TWI261725B; EP1418466B1; US20070099092A1; JP3988041B2

Description

HINTERGRUND
Diese Erfindung betrifft Rohlinge für Halbtonphasenschiebermasken, die es zu Halbtonphasenschiebermasken zu verarbeiten gilt, die zur Verwendung bei der Mikroherstellung von integrierten Halbleiterschaltungen, Farbfiltern für ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD) und Flüssigkristallanzeigen (LCD), Magnetköpfen und dergleichen geeignet sind.
Typische Photomasken, die auf dem Gebiet der Erfindung zur Verwendung auf dem Gebiet der Halbleiter-Mikroherstellung bekannt sind, umfassen Binärmasken mit einem auf einem Quarzsubstrat als ein lichtabschirmender Film ausgebildeten Chromfilm und Halbtonphasenschiebermasken mit einem Phasenschieberfilm aus MoSi-Oxid, -Nitrid oder -Oxynitrid, der auf einem Quarzsubstrat ausgebildet ist (siehe die JP-A 7-140635).
Rohlinge für Halbtonphasenschiebermasken, die MoSi-Oxid oder -Nitrid als Phasenschieberfilm verwenden, weisen jedoch im Allgemeinen das Problem auf, dass MoSi-basierte Phasenschieberfilme weniger resistent gegenüber Chemikalien, insbesondere gegenüber alkalischen Chemikalien wie z.B. einem Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Wasser zur Reinigung, sind. Somit können Phasendifferenz und Durchlässigkeit des Phasenschieberfilms während der Herstellung von Phasenschiebermasken aus Rohlingen und bei der Reinigung der Maske während der Verwendung verändert werden.
Ebenfalls auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind Rohlinge für Halbtonphasenschiebermasken, die Metallsilicidverbindungen, die nicht Mo sind, beispielsweise ZrSi-Oxid oder -Nitrid, als Phasenschieberfilm verwenden. Diese Phasenschieberfilme sind gegenüber Chemikalien, insbesondere gegenüber alkalischen Chemikalien wie Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Wasser zur Reinigung, vollständig resistent, es fehlt ihnen jedoch an Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene, und sie zeigen bei der Verarbeitung durch Ätzen, insbesondere durch Trockenätzen, zur Musterbildung inef fiziente Resultate. Keine der Rohlinge für Halbtonphasenschiebermasken nach dem Stand der Technik sind wirksam zu bearbeiten und resistent gegenüber Chemikalien.
In Mitsubishi Denki Giho, Bd. 69(3) (1995), beschreiben Yoshioka et al. das Abschwächen von Phasenschiebermasken mit MoSiO-, MoSiON-, CrO- und CrON-Filmen, die durch Sputtern gebildet werden.
Die Verwendung von zwei Chrom-Targets im Sputterverfahren wird in der WO 9411786 dargestellt, die daraufhin in zwei verschiedenen Atmosphären verwendet werden. E. Kim et al. berichten in "Attenuated phase-shifting masks of chromium aluminium oxide", Applied Optics, Bd. 37, Nr. 19, 4254–4259, vom Sputtern von zwei Metallen in einem festgelegten Verhältnis auf ein Target.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen von neuen Rohlingen für Halbtonphasenschiebermasken, die wirksam zu verarbeiten und resistent gegenüber Chemikalien, insbesondere gegenüber alkalischen Chemikalien, sind, sowie von Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben.
Es wurde erkannt, dass ein Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske, der einen Phasenschieberfilm umfasst, der aus einer Molybdän enthaltenden Metallsilicidverbindung besteht, wobei zumindest ein Metall aus Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram ausgewählt ist und zumindest ein Element aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff ausgewählt ist, den Vorteil hat, dass der Phasenschieberfilm hohe Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene aufweist, durch Ätzen, insbesondere Trockenätzen, wirksam zu verarbeiten ist und chemische Widerstandsfähigkeit zeigt, sodass er seine Durchlässigkeit oder Phasendifferenz beibehält, wenn er mit Chemikalien, insbesondere alkalischen Chemikalien, gereinigt wird. Dieser Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske kann unter Verwendung von Molybdänsilicid als erstes Target und zumindest einem Metallsilicid, ausgewählt aus Tantalsilicid, Zirconiumsilicid, Chromsilicid und Wolframsilicid, als zweites Target und mittels Durchführung von reaktivem Sputtern in Gegenwart zumindest eines reaktiven Gases, das zumindest ein aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff ausgewähltes Element ent hält, und gleichzeitigem Zuführen von elektrischem Strom zum ersten und zweiten Target hergestellt werden, wodurch ein Phasenschieberfilm aus einer Metallsilicidverbindung an einem transparenten Substrat ausgebildet wird.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske bereit, der ein transparentes Substrat und auf diesem Substrat einen Phasenschieberfilm umfasst, wobei der Phasenschieberfilm aus einer Molybdän enthaltenden Metallsilicidverbindung besteht und jener Film weiters zumindest eines aus Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram und zumindest einen aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff enthält.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske bereit, das die Schritte der Verwendung von Molybdänsilicid als erstes Target und zumindest einem von Tantalsilicid, Zirconiumsilicid, Chromsilicid und Wolframsilicid als zweites Target sowie der Durchführung von reaktivem Sputtern in Gegenwart zumindest eines reaktiven Gases, das zumindest einen von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff enthält, und des gleichzeitigen Zuführens von elektrischem Strom zum ersten und zweiten Target umfasst, wodurch ein Phasenschieberfilm aus einer Metallsilicidverbindung an einem transparenten Substrat ausgebildet wird.
Vorzugsweise sind während des Sputter-Schritts die Oberflächen des ersten und zweiten Targets, die dem transparenten Substrat zugewandt sind, relativ zur Oberfläche des transparenten Substrats, auf der der Phasenschieberfilm ausgebildet werden soll, um einen Winkel von 30 bis 60 Grad geneigt, und das transparente Substrat wird um seine Achse gedreht. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Molybdänsilicid als erstes Target ein Molverhältnis zwischen Silicium und Molybdän von bis zu 4 und das Metallsilicid als zweites Target ein Molverhältnis zwischen Silicium und Metall von zumindest 18 auf. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird eine Gleichstrom-, Impulsgleichstrom- oder HF-Energiequelle verwendet, um den Targets elektrischen Strom zuzuführen.
Die bevorzugte Metallsilicidverbindung ist ein Silicidoxid, Silicidnitrid, Silicidoxynitrid, Silicidoxycarbid, Silicidnitridcarbid oder Silicidoxidnitridcarbid, die Molybdän und zumindest ein aus der aus Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram bestehenden Gruppe ausgewähltes Metall enthält.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht schematisch eine Sputtervorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung eines Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
WEITERE ERKLÄRUNGEN, MÖGLICHKEITEN UND PRÄFERENZEN
Der Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske der Erfindung weist einen Phasenschieberfilm an einem transparenten Substrat auf. Der Phasenschieberfilm besteht aus einer Metallsilicidverbindung, die Molybdän als erste Metallkomponente, zumindest ein aus Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram ausgewähltes Metall als zweite Metallkomponente und zumindest ein aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff ausgewähltes Element enthält.
Bevorzugte Beispiele für die Metallsilicidverbindung umfassen Silicidoxid, Silicidnitrid, Silicidoxynitrid, Silicidoxycarbid, Silicidnitridcarbid und Silicidoxidnitridcarbid, das Molybdän als erste Metallkomponente und zumindest ein aus Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram ausgewähltes Metall als zweite Metallkomponente enthält, dargestellt durch MoMSiO, MoMSiN, MoMSiON, MoMSiOC, MoMSiNC und MoMSiONC, worin M für die zweite Metallkomponente steht, die zumindest ein aus Ta, Zr, Cr und W ausgewähltes Metall ist. Noch bevorzugter sind Molybdäntantalsilicidoxynitrid (MoTaSiON), Molybdänzirconiumsilicidoxynitrid (MoZrSiON), Molybdänchromsilicidoxynitrid (MoCrSiON), Molybdänwolframsilicidoxynitrid (MoWSiON), Molybdäntantalsilicidoxidnitridcarbid (MoTaSiONC), Molybdänzirconiumsilicidoxidnitridcarbid (MoZrSiONC), Molybdänchromsilicidoxidnitridcarbid (MoCrSiONC) und Molybdänwolframsilicidoxidnitridcarbid (MoWSiONC).
In der Metallsilicidverbindung sind die erste Metallkomponente (Mo) und die zweite Metallkomponente (Ta, Zr, Cr oder W) vorzugsweise in einem Atomverhältnis zwischen 100:1 und 2:1, insbesondere zwischen 20:1 und 4:1, vorhanden, vorausgesetzt, die Menge der zweiten Metallkomponente ist die Gesamtmenge, wenn zwei oder mehr Metallelemente eingebunden sind. Ein zu hoher Anteil der ersten Metallkomponente kann zu einem Phasenschieberfilm mit unzureichender chemischer Widerstandsfähigkeit führen, während ein zu geringer Anteil der ersten Metallkomponente zu einem Phasenschieberfilm mit schlechter Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene und zu Schwierigkeiten bei der Verarbeitung durch Ätzen führen kann.
In der Metallsilicidverbindung beläuft sich der Gesamtgehalt von erster und zweiter Metallkomponente vorzugsweise auf 1 bis 20 Atom-%, insbesondere 3 bis 15 Atom-%, und der Gehalt von Silicium beträgt vorzugsweise 20 bis 70 Atom-%, insbesondere 30 bis 60 Atom-%.
Der Gehalt von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff in der Metallsilicidverbindung ist nicht entscheidend. Sind Sauerstoff und Stickstoff enthalten, d.h. im Fall von Metallsilicidoxynitrid, so wird bevorzugt, dass der Sauerstoffgehalt 3 bis 30 Atom-%, insbesondere 5 bis 15 Atom-%, und der Stickstoffgehalt 10 bis 60 Atom-%, insbesondere 20 bis 50 Atom-%, beträgt. Sind Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff enthalten, d.h. im Fall von Metallsilicidoxidnitridcarbid, so wird bevorzugt, dass der Sauerstoffgehalt 3 bis 30 Atom-%, insbesondere 5 bis 15 Atom-%, der Stickstoffgehalt 10 bis 60 Atom-%, insbesondere 20 bis 60 Atom-%, und der Kohlenstoffgehalt 1 bis 10 Atom-%, insbesondere 1 bis 5 Atom-%, beträgt.
Die Dicke des Phasenschieberfilms variiert mit der Bestrahlungswellenlänge während der Verwendung des Halbtonphasenschieberfilms, der Durchlässigkeit des Phasenschieberfilms, dem Ausmaß der Phasenverschiebung oder dergleichen. Vorzugsweise weist der Phasenschieberfilm eine Dicke von 500 bis 1.700 Å (50 bis 170 nm), insbesondere von 600 bis 1.300 Å (60 bis 130 nm), und eine Durchlässigkeit von 3 bis 30 %, insbesondere 5 bis 20 %, auf.
Im Anschluss wird nun die Herstellung eines solchen Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske beschrieben.
Kurz zusammengefasst wird der Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske durch Bereitstellen eines Substrats, das gegenüber Bestrahlungslicht durchlässig ist, wie beispielsweise eines transparenten Substrats aus Quarz oder CaF₂, eines ersten Targets aus Molybdänsilicid und eines zweiten Targets aus zumindest einem aus Tantalsilicid, Zirconiumsilicid, Chromsilicid und Wolframsilicid ausgewählten Metallsilicid und Durchführen von reaktivem Sputtern in Gegenwart zumindest eines reaktiven Gases, das zumindest ein aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff ausgewähltes Element enthält, bei gleichzeitigem Zuführen von elektrischem Strom zum ersten und zweiten Target, wodurch ein Phasenschieberfilm aus einer Metallsilicidverbindung am Substrat ausgebildet wird, hergestellt.
Der Phasenschieberfilm aus einer Silicidverbindung, die zwei oder mehr Metallelemente enthält, kann unter Verwendung eines Silicidtargets, das sowohl ein erstes als auch ein zweites Metallelement enthält, ausgebildet werden. Um einen Phasenschieberfilm mit guter Verarbeitbarkeit oder hoher Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene zu bilden, muss das verwendete Silicidtarget homogen sein. Es ist jedoch schwierig, ein vollständig homogenes Target herzustellen, das zwei oder mehr Metallelemente enthält. Dahingegen ist das bevorzugte Verfahren hierin durch die Verwendung von zwei oder mehr Silicidtargets, die jeweils ein einzelnes Metallelement enthalten, und nicht von einem Silicidtarget, das zwei oder mehr Metallelemente enthält, bei der Ausbildung eines Phasenschieberfilms aus einer Silicidverbindung, die zwei oder mehr Metallelemente enthält, mit guter Verarbeitbarkeit oder hoher Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene erfolgreich.
In diesem Verfahren wird Molybdänsilicid als erstes Target und zumindest ein aus Tantalsilicid, Zirconiumsilicid, Chromsilicid und Wolframsilicid ausgewähltes Metallsilicid als zweites Target verwendet.
Im Molybdänsilicid als erstes Target beträgt das Molverhältnis zwischen Silicium und Molybdän vorzugsweise bis zu 4, noch bevorzugter bis zu 3, am meisten bevorzugt etwa 2. Im Metallsilicid, das das zweite Target darstellt, beträgt das Molverhältnis zwischen Silicium und Metall, d.h. Tantal, Zirconium, Chrom oder Wolfram, vorzugsweise zumindest 18, noch bevorzugter zumindest 19, am meisten bevorzugt zumindest 20. Werden die Verhältnisse zwischen Silicium und Molybdän im Molybdänsilicid als erstes Target und zwischen Silicium und Metall im Metallsilicid als zweites Target so gesteuert, dass sie in die oben genannten Bereiche fallen, so wird ermöglicht, dass die resultierende Metallsilicidverbindung viel Molybdän im Verhältnis zu Tantal, Zirconium, Chrom oder Wolfram enthält, was zur Optimierung von Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene und von chemischer Widerstandsfähigkeit des Phasenschieberfilms wirksam ist.
Zumindest ein reaktives Gas, das zumindest ein aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff ausgewähltes Element enthält, wird verwendet. Das verwendete reaktive Gas kann jedes beliebige Gas, ausgewählt aus beispielsweise Sauerstoffgas, Stickstoffgas, Stickstoffmonoxidgas, Stickstoffdioxidgas, Distickoxid, Kohlenmonoxidgas und Kohlendioxidgas, sein. Unter Verwendung eines oder mehrerer dieser Gase kann ein Silicidoxid, Silicidnitrid, Silicidoxynitrid, Silicidoxycarbid, Silicidnitridcarbid oder Silicidoxidnitridcarbid, das zwei Metallteile enthält, gebildet werden. Das reaktive Gas kann alleine oder in Kombination mit einem Inertgas wie z.B. Helium oder Argon verwendet werden.
Die Energiequelle für die Zufuhr von elektrischem Strom zum Target im Verfahren der Erfindung ist nicht entscheidend. Jegliche für Sputtern bekannte Stromquelle kann verwendet werden. Vorzugsweise wird eine Gleichstromquelle, Impulsgleichstromquelle oder HF-Energiequelle verwendet, um elektrischen Strom zum Target zuzuführen. Die Energiequellen für das erste und zweite Target können die gleichen oder unterschiedliche sein. Es wird bevorzugt, eine Gleichstromquelle für das erste Target und eine Impulsgleichstromquelle für das zweite Target zu verwenden, da so der Einfluss von Aufladung und das Auftreten von Defekten im Film vermieden werden kann, auch wenn das zweite Target einen hohen Siliciumgehalt aufweist.
In 1 wird eine Sputtervorrichtung veranschaulicht. Die Vorrichtung umfasst ein transparentes Substrat 1 mit einer oberen Oberfläche, an der ein Phasenschieberfilm 2 auszubilden ist, ein erstes Target 3 aus Molybdänsilicid und ein zweites Target 4 aus Tantalsilicid, Zirconiumsilicid, Chromsilicid oder Wolframsilicid, die in einer Kammer 7 angeordnet sind. Diese Vorrichtung umfasst ebenfalls Kathodenelektroden 5 in engem Kontakt zu den Targets 3 und 4, eine Anodenelektrode 6, die als eine das Substrat tragende, rotierende Plattform dient, und Stromquellen 8, die mit den Kathodenelektroden 5 verbunden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Oberflächen 31 und 41 des ersten und zweiten Targets 3 und 4, die dem Substrat 1 zugewandt sind, relativ zur oberen Oberfläche des Substrats um einen Winkel von 30 bis 60 Grad geneigt, und das Substrat 1 wird um seine Achse senkrecht zur oberen Oberfläche gedreht. Durch das Sputtern bei geneigten Targets (für indirekte Abscheidung) und durch das Rotieren des Substrats um seine Achse wird der Phasenschieberfilm aus der Metallsilicidverbindung, der abgeschieden wird, bezüglich seiner Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene, insbesondere der Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene der Filmzusammensetzung, verbessert. Folglich wird ein Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske erhalten, der bezüglich seiner Verarbeitbarkeit signifikant verbessert ist.
In der veranschaulichten Vorrichtung aus 1 ist das verwendete erste und zweite Target jeweils einmalig vorhanden. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt. Werden zwei oder mehr Metallsilicide als zweites Target verwendet, so wird eine entsprechende Vielzahl an zweiten Targets in der Kammer angeordnet. Auch ist es akzeptabel, eine Vielzahl an Targets derselben Zusammensetzung zu verwenden. Es wird bevorzugt, dass die Targets in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung des rotierenden Substrats angeordnet werden.
Es gilt anzumerken, dass ein lichtabschirmender Film am Phasenschieberfilm ausgebildet werden kann und ein Antireflexfilm am lichtabschirmenden Film zur Reduktion von Reflexion am lichtabschirmenden Film ausgebildet werden kann.
Der hierin verwendete lichtabschirmende Film oder Antireflexfilm kann ein Film auf Chrombasis wie z.B. Chromoxynitrid (CrON), Chromoxycarbid (CrOC) oder Chromoxidnitridcarbid (CrONC) oder ein Laminat solcher Filme sein.
Der lichtabschirmende Film oder Antireflexfilm auf Chrombasis kann durch reaktives Sputtern abgeschieden werden. Das verwendete Target ist insbesondere Chrom alleine oder eine Chromverbindung aus Chrom in Kombination mit Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff oder ein Gemisch davon. Das verwendete Sputtergas ist ein Inertgas wie z.B. Argon oder Krypton, gegebenenfalls in Beimischung mit einem Gas, das als eine Sauerstoff-, Kohlenstoff- und/oder Stickstoffquelle dient, beispielsweise Sauerstoffgas, Stickstoffgas, Stickstoffmonoxidgas, Stickstoffdioxidgas, Distickoxidgas, Kohlenmonoxidgas, Kohlendioxidgas oder ein Kohlenwasserstoffgas (z.B. Methan).
Der Rohling kann dann zu einer gemusterten Phasenschiebermaske, z.B. gemäß bekannten Vorgehensweisen und Prinzipien, verarbeitet werden.
BEISPIEL
Nachstehend werden Beispiele und Vergleichsbeispiele als Veranschaulichung der Erfindung bereitgestellt.
Beispiel 1
In einer Doppelkathoden-Sputtervorrichtung mit schrägem Einfall, wie in 1 gezeigt, wurden ein quadratisches Quarzsubstrat mit 6'' Seitenlänge, das bei 120 °C in einer Vorwärmekammer vorgewärmt worden war, ein erstes Target aus MoSi (Mo:Si = 1:2, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) und ein zweites Target aus ZrSi (Zr:Si = 1:20, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) angeordnet. Mittels Durchfließenlassen von 50 sccm Ar, 10 sccm N₂ und 2 sccm O₂ als Sputtergas durch die Kammer, gleichzeitiges Anlegen einer Gleichstromquelle von 250 W an das erste Target und einer Impulsgleichstromquelle von 200 W an das zweite Target und Rotieren des Substrats um seine Achse bei 20 U/min wurde 6 min lang Plasma-Sputtern durchgeführt. Ein MoZrSiON-Film mit einer Dicke von 780 Å wurde am Substrat abgeschieden, was einen Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske ergab. Die Filmzusammensetzung des Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske wurde mittels Photoelektronenspektroskopie (ESCA) analysiert, und die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Eigenschaften (Durchlässigkeit, Phasendifferenz, Brechungsindex und Dicke) des Films wurden bestimmt, und die Resultate sind in Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus wurde der Phasenschieberfilm auf chemische Widerstandsfähigkeit und Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene bewertet.
Chemische Widerstandsfähigkeit
Der Rohling für die Halbtonphasenschiebermaske wurde bei Raumtemperatur (25 °C) eine Stunde lang in eine chemische Lösung (SC1-Reagens, wässriges Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Gemisch, erhalten durch Vermischen von wässrigem Ammoniak, wässrigem Wasserstoffperoxid und reinem Wasser in einem Volumenverhältnis von 1:1:40) getaucht. Veränderungen von Durchlässigkeit und Phasendifferenz des Phasenschieberfilms vor und nach dem Eintauchen wurden bestimmt. Die Resultate sind in Tabelle 3 gezeigt.
Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene
Auf den Phasenschieberfilm des Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske wurde ein EB-Resist ZEP-7000 (Nippon Zeon Co., Ltd.) mit einer Dicke von 3.500 Å beschichtet und bei 200 °C schonend gebrannt. De Resistfilm wurde dann mittels eines EB-Litographiesystems ELS-3700 (Elionix Co., Ltd.) einem Elektronenstrahlmuster ausgesetzt und mit einem Entwickler AD10 (Tama Chemicals Co., Ltd.) entwickelt, um ein 0,50 μm breites Linien/Zwischenraum-(line-and-space, L&S) Abdeckungsmuster auszubilden. Unter Verwendung des Resistmusters als Maske wurde Trockenätzen mit CF₄/O₂-Gas mittels eines Trockenätzers RIE-10NR (SAMCO Inter national Inc.) zur Ausbildung eines L&S-Musters im Phasenschieberfilm durchgeführt. Das Resistmuster wurde entfernt und hinterließ eine gemusterte Probe. Ein Quadrat mit 120 mm Seitenlänge in der Mitte des Substrats der gemusterten Probe wurde in 10-mm-Intervallen unerteilt, um 12 × 12 Bereiche (insgesamt 144) zu definieren. In den Bereichen wurde die kritische Länge (CD) des L&S-Musters im Phasenschieberfilm gemessen, von dem ausgehend ein mittlerer Wert und ein Bereich (Differenz zwischen Linienbreitenmaximum und -minimum) zur Bewertung von Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene bestimmt wurden. Die Resultate sind in Tabelle 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
In einer Doppelkathoden-Sputtervorrichtung mit schrägem Einfall, wie in 1 gezeigt, wurden ein quadratisches Quarzsubstrat mit 6'' Seitenlänge, das bei 120 °C in einer Vorwärmekammer vorgewärmt worden war, und ein erstes und zweites Target aus MoSi (Mo:Si = 1:8, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) angeordnet. Mittels Durchfließenlassen von 50 sccm Ar, 10 sccm N₂ und 2 sccm O₂ als Sputtergas durch die Kammer, gleichzeitiges Anlegen einer Gleichstromquelle von 200 W an das erste und zweite Target und Rotieren des Substrats um seine Achse bei 20 U/min wurde 7 min lang Plasma-Sputtern durchgeführt. Ein MoSiON-Film mit einer Dicke von 730 Å wurde am Substrat abgeschieden, was einen Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske ergab. Die Filmzusammensetzung des Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske, wie sie mittels ESCA analysiert wurde, ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Eigenschaften des Films sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Phasenschieberfilm wurde auf gleiche Weise bezüglich chemischer Widerstandsfähigkeit und Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene bewertet, und die Resultate hierzu sind in den Tabellen 3 bzw. 4 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
In einer Doppelkathoden-Sputtervorrichtung mit schrägem Einfall, wie in 1 gezeigt, wurden ein quadratisches Quarzsubstrat mit 6'' Seitenlänge, das bei 120 °C in einer Vorwärmekammer vorgewärmt worden war, und ein erstes und zweites Target aus ZrSi (Zr:Si = 1:8, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) angeordnet. Mittels Durchfließenlassen von 50 sccm Ar, 10 sccm N₂ und 3 sccm O₂ als Sputtergas durch die Kammer, gleichzeitiges Anlegen einer Gleichstromquelle von 220 W an das erste und zweite Target und Rotieren des Substrats um seine Achse bei 20 U/min wurde 8 min lang Plasma-Sputtern durchgeführt. Ein ZrSiON-Film mit einer Dicke von 830 Å wurde am Substrat abgeschieden, was einen Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske ergab. Die Filmzusammensetzung des Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske, wie sie mittels ESCA analysiert wurde, ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Eigenschaften des Films sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Phasenschieberfilm wurde auf gleiche Weise bezüglich chemischer Widerstandsfähigkeit und Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene bewertet, und die Resultate hierzu sind in den Tabellen 3 bzw. 4 gezeigt.
Beispiel 2
In einer Doppelkathoden-Sputtervorrichtung mit schrägem Einfall, wie in 1 gezeigt, wurden ein quadratisches Quarzsubstrat mit 6'' Seitenlänge, das bei 100 °C in einer Vorwärmekammer vorgewärmt worden war, ein erstes Target aus MoSi (Mo:Si = 1:2, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) und ein zweites Target aus TaSi (Ta:Si = 1:22, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) angeordnet. Mittels Durchfließenlassen von 50 sccm Ar, 10 sccm N₂ und 1,5 sccm O₂ als Sputtergas durch die Kammer, gleichzeitiges Anlegen einer Gleichstromquelle von 250 W an das erste Target und einer Impulsgleichstromquelle von 220 W an das zweite Target und Rotieren des Substrats um seine Achse bei 20 U/min wurde 7 min lang Plasma-Sputtern durchgeführt. Ein MoTaSiON-Film mit einer Dicke von 750 Å wurde am Substrat abgeschieden, was einen Rohling für eine Halbtonphasenschie bermaske ergab. Die Filmzusammensetzung des Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske, wie sie mittels ESCA analysiert wurde, ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Eigenschaften des Films sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Phasenschieberfilm wurde auf gleiche Weise bezüglich chemischer Widerstandsfähigkeit und Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene bewertet, und die Resultate hierzu sind in den Tabellen 3 bzw. 4 gezeigt.
Beispiel 3
In einer Doppelkathoden-Sputtervorrichtung mit schrägem Einfall, wie in 1 gezeigt, wurden ein quadratisches Quarzsubstrat mit 6'' Seitenlänge, das bei 100 °C in einer Vorwärmekammer vorgewärmt worden war, ein erstes Target aus MoSi (Mo:Si = 1:2, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) und ein zweites Target aus CrSi (Cr:Si = 1:19, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) angeordnet. Mittels Durchfließenlassen von 50 sccm Ar, 10 sccm N₂ und 3 sccm O₂ als Sputtergas durch die Kammer, gleichzeitiges Anlegen einer Gleichstromquelle von 250 W an das erste Target und einer Impulsgleichstromquelle von 220 W an das zweite Target und Rotieren des Substrats um seine Achse bei 20 U/min wurde 7 min lang Plasma-Sputtern durchgeführt. Ein MoCrSiON-Film mit einer Dicke von 880 Å wurde am Substrat abgeschieden, was einen Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske ergab. Die Filmzusammensetzung des Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske, wie sie mittels ESCA analysiert wurde, ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Eigenschaften des Films sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Phasenschieberfilm wurde auf gleiche Weise bezüglich chemischer Widerstandsfähigkeit und Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene bewertet, und die Resultate hierzu sind in den Tabellen 3 bzw. 4 gezeigt.
Beispiel 4
In einer Doppelkathoden-Sputtervorrichtung mit schrägem Einfall, wie in 1 gezeigt, wurden ein quadratisches Quarzsubstrat mit 6'' Seitenlänge, das bei 100 °C in einer Vorwärmekammer vorgewärmt worden war, ein erstes Target aus MoSi (Mo:Si = 1:2, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) und ein zweites Target aus WSi (W:Si = 1:20, 8,5'' Durchmesser × 5 mm, Neigungswinkel 40 Grad) angeordnet. Mittels Durchfließenlassen von 50 sccm Ar, 10 sccm N₂ und 2 sccm O₂ als Sputtergas durch die Kammer, gleichzeitiges Anlegen einer Gleichstromquelle von 250 W an das erste Target und einer Impulsgleichstromquelle von 220 W an das zweite Target und Rotieren des Substrats um seine Achse bei 20 U/min wurde 6 min lang Plasma-Sputtern durchgeführt. Ein MoWSiON-Film mit einer Dicke von 810 Å wurde am Substrat abgeschieden, was einen Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske ergab. Die Filmzusammensetzung des Rohlings für eine Halbtonphasenschiebermaske, wie sie mittels ESCA analysiert wurde, ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Eigenschaften des Films sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Phasenschieberfilm wurde auf gleiche Weise bezüglich chemischer Widerstandsfähigkeit und Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene bewertet, und die Resultate hierzu sind in den Tabellen 3 bzw. 4 gezeigt. Tabelle 1
Tabelle 2

*Mess-Wellenlänge 193 nm

*Mess-Wellenlänge 193 nm

Tabelle 4
Die oben angeführten Ergebnisse zeigen, dass die Rohlinge für Halbtonphasenschiebermasken aus den Beispielen verbesserte chemische Widerstandsfähigkeit, hohe Gleichförmigkeit in der gleichen Ebene und ausgezeichnete Verarbeitbarkeit aufweisen, während die Phasenschieberfilme aus den Vergleichsbeispielen entweder mangelhafte chemische Widerstandsfähigkeit oder nicht zufrieden stellende Verarbeitbarkeit zeigen.
Es wurden hierin Qualitätsrohlinge für Halbtonphasenschiebermasken mit verbesserter Verarbeitbarkeit und hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien, insbesondere alkalischen Chemikalien, beschrieben.

Claims

Rohling für eine Halbton-Phasenschiebermaske, umfassend ein transparentes Substrat (1) und einen Phasenschieberfilm (2) darauf, wobei der Phasenschieberfilm aus einer Molybdän enthaltenden Metallsilicidverbindung besteht, worin die Verbindung weiters zumindest eines von Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram und zumindest einen von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff umfasst.
Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske nach Anspruch 1, worin die Metallsilicidverbindung ein Silicidoxid, Silicidnitrid, Silicidoxynitrid, Silicidoxycarbid, Silicidnitridcarbid oder Silicidoxidnitridcarbid ist, die Molybdän und zumindest eines von Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram enthält.
Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske nach Anspruch 1 oder 2, worin die Molybdänkomponente und die Komponente des zumindest einen von Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram in einem Atomverhältnis zwischen 100:1 und 2:1 in der Metallsilicidverbindung enthalten sind.
Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske nach Anspruch 3, worin das Atomverhältnis zwischen 20:1 und 4:1 liegt.
Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Gesamtgehalt an Molybdän und dem zumindest einen von Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram in der Metallsilicidverbindung 1 bis 20 Atom-% beträgt.
Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske nach Anspruch 5, worin der Siliciumgehalt in der Metallsilicidverbindung 20 bis 70 Atom-% beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Rohling für eine Halbtonphasenschiebermaske, folgende Schritte umfassend: Verwendung von Molybdänsilicid als erstes Target (3) und von zumindest einem von Tantalsilicid, Zirconiumsilicid, Chromsilicid und Wolframsilicid als zweites Target (4) und Durchführung von reaktivem Sputtern in Gegenwart zumindest eines reaktiven Gases, das zumindest eines von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff enthält, während gleichzeitig dem ersten und zweiten Target (3, 4) elektrischer Strom zugeführt wird, wodurch ein Phasenschieberfilm (2) aus einer Metallsilicidverbindung auf einem transparenten Substrat (1) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, worin jene Oberflächen (31, 41) des ersten und zweiten Targets (3, 4), die dem transparenten Substrat (1) zugewandt sind, während des Sputter-Schritts relativ zur Oberfläche des transparenten Substrats (1), auf der der Phasenschieberfilm (2) ausgebildet werden soll, um einen Winkel von 30 bis 60 Grad geneigt sind und das transparente Substrat (1) um seine Achse gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, worin das als erstes Target (3) verwendete Molybdänsilicid ein Molverhältnis zwischen Silicium und Molybdän von bis zu 4 aufweist und das als zweites Target (4) verwendete Metallsilicid ein Molverhältnis zwischen Silicium und Metall von zumindest 18 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin die Metallsilicidverbindung ein Silicidoxid, Silicidnitrid, Silicidoxynitrid, Silicidoxycarbid, Silicidnitridcarbid oder Silicidoxidnitridcarbid ist, das Molybdän und zumindest eines von Tantal, Zirconium, Chrom und Wolfram enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, worin eine Gleichstrom-, Impulsgleichstrom- oder HF-Energiequelle (8) verwendet wird, um den Targets (3, 4) elektrischen Strom zuzuführen.