DE102009027150A1

DE102009027150A1 - Phasenverschiebungsmaskenrohling, Phasenverschiebungsmaske und Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings

Info

Publication number: DE102009027150A1
Application number: DE102009027150A
Authority: DE
Inventors: Osamu Nozawa; Masahiro Hashimoto
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2010-04-22
Also published as: US20120251929A1; KR101630874B1; TWI540378B; JP5702920B2; US7935461B2; TWI461830B; US20110171567A1; KR20160069513A; KR20100002162A; US20100092874A1; KR101688774B1; JP2010009038A; US8216747B2; TW201506528A; JP2014130360A; US8614035B2; TW201024912A; JP5711830B2

Abstract

Problem: Es besteht ein Bedürfnis nach einer Phasenverschiebungsmaske, die es ermöglicht, die Filmdicke des Phasenverschiebungsfilms zu verringern, die Anforderungen betreffend die Strukturierungsgenauigkeit zu erfüllen, ohne Zersetzung der OPC-Struktur, und eine Steuerung der optischen Charakteristika und eine Strukturfehlstellenprüfung ermöglicht, und auch nach einem Phasenverschiebungsmaskenrohling als eine Ursprungsplatte für eine solche Phasenverschiebungsmaske. Mittel zum Lösen der Probleme: Ein Phasenverschiebungsmaskenrohling der vorliegenden Erfindung weist auf einem transparenten Substrat einen Phasenverschiebungsfilm, der als Hauptkomponenten ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, der optische Charakteristika eines Transmissionsgrads von gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30% bezüglich einer Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls und einer Phasendifferenz von gleich oder größer als 150° und kleiner als 180° aufweist, und einen Lichtabschirmungsfilm auf, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist. Eine Dicke des Phasenverschiebungsfilms ist gleich oder kleiner als 80 nm, und ein Brechungsindex (n) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls ist gleich oder größer als 2,3, und ein Extinktionskoeffizient (k) ist gleich oder größer als 0,28.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Phasenverschiebungsmaskenrohling, eine Phasenverschiebungsmaske und ein Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Die Vorteile hinsichtlich einer Erhöhung des Integrationsgrads von Halbleitereinrichtungen und dergleichen umfassen eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Funktionen (Hochgeschwindigkeitsbetrieb oder verringerter Energieverbrauch usw.) und eine Kostensenkung, und eine Miniaturisierung von Schaltkreisstrukturen von Halbleitereinrichtungen hat sich beschleunigt. Lithographie ist eine Technik, die für eine Miniaturisierung der Schaltkreisstrukturen von Halbleitereinrichtungen hilfreich ist, und Übertragungsmasken, die zum Übertragen von Schaltkreisstrukturen verwendet werden, haben gemeinsam mit Belichtungseinrichtungen und Resistmaterialien eine sehr wichtige Stellung eingenommen.
Die Entwicklung von Halbleitereinrichtungen einer Halbleitereinrichtungsentwurfsregel 31-nm-node und 22-nm-node wurde in jüngster Zeit vorangetrieben. Eine minimale Leitungsbreite, die in solchen Halbleitereinrichtungen ausgebildet ist, entspricht 1/9 bis 1/6 der Wellenlänge (λ: 193,4 nm) des Belichtungslichts eines ArF-Excimerlasers.
Im Besonderen sind Halbleitereinrichtungen einer 32-nm-node Generation und darüber hinaus unter Verwendung herkömmlicher Phasenverschiebungsverfahren schwer herzustellen, eine Technologie zur Verbesserung der Auflösung (RET), wie beispielsweise das Schrägbeleuchtungsverfahren und Pupillenfilterverfahren, und eine Technologie zur optischen Nahkorrektur (OPC) usw., und eine Hyper-NA-Technologie (Immersionslithographie und Immersionsbelichtung) oder ein Doppelbelichtungsverfahren (Doppelstrukturierung) usw. wurden notwendig.
Das Phasenverschiebungsverfahren ist eine Technik, welche die Auflösung einer Übertragungsstruktur durch Erzeugen einer vorbestimmten Phasendifferenz (beispielsweise von 160° bis 200°) mit Belichtungslicht erhöht, das durch einen Phasenverschiebungsabschnitt übermittelt wird und die Lichtinterferenz ausnutzt.
In dem Phasenverschiebungsverfahren hat eine Halbtonphasenverschiebungsmaske, die eine Phasenverschiebungsmaske enthält, die eine extrem hohe Auflösung und einen Transmissionsgrad gleich oder größer als 9%, vorzugsweise einen Transmissionsgrad gleich oder größer als 10% und bis zu 30%, bezüglich des Belichtungslichts aufweist, in jüngster Zeit als eine Phasenverschiebungsmaske Aufmerksamkeit auf sich gezogen, die für Halbleitereinrichtungen einer 32-nm-node Generation und darüber hinaus angewendet werden kann.
Zwei Arten solcher Halbtonphasenverschiebungsmasken wurden vorgeschlagen.
Eine davon ist eine Phasenverschiebungsmaske, die in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2006-78953 beschrieben ist. Das ist die so genannte „geprägte Phasenverschiebungsmaske”, die hergestellt wird durch Ausbilden eines Phasenverschiebungsfilms mit einem Transmissionsgrad von 9 bis 15% und einer Phasendifferenz von 110 bis 135° auf einem transparenten Substrat, anschließend Strukturieren des Phasenverschiebungsfilms, Ätzen des transparenten Substrats unter Verwendung des strukturierten Phasenverschiebungsfilms als eine Maske und Prägen des Substrats, bis das transparente Substrat und der Phasenverschiebungsfilm eine Phasendifferenz bezüglich des übermittelten Belichtungslichts von 180° aufweist.
Eine andere Phasenverschiebungsmaske ist in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2003-280168 offenbart. Das ist die so genannte „Zweischichtphasenverschiebungsmaske”, in der darin ein Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, der durch sukzessives Schichten einer Übermittlungssteuerungsschicht und einer Phasendifferenzsteuerungsschicht auf einem transparenten Substrat hergestellt wird, wobei der Transmissionsgrad des Lichts, das durch den Phasenverschiebungsfilm übermittelt wird, 20 bis 40% beträgt und die Phasendifferenz 180° beträgt.
VERWANDTE LITERATUR AUS DEM STAND DER TECHNIK
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2006-78953
Patentliteratur 2: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2003-280168

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Die Probleme, die mit der geprägten Phasenverschiebungsmaske verbunden sind, welche die erstere der oben beschriebenen zwei Masken ist, bestehen darin, dass es schwierig ist, das transparente Substrat exakt zu steuern, um eine Phasendifferenz von 180° zu erhalten, und dass Defekte bzw. Fehlstellen der geprägten Abschnitte des Substrats schwierig zu reparieren sind.
In der Zweischichtphasenverschiebungsmaske, welche die letztere der zwei Masken ist, wird ein Material, das bezüglich des transparenten Substrats eine Ätzselektivität und eine Phasendifferenzsteuerungsschicht für die Übermittlungssteuerungsschicht gewöhnlich verwendet, um die Phasendifferenz genau bzw. akkurat zu steuern. Folglich, wenn die Phasenverschiebungsmaske hergestellt wird, erhöht sich die Anzahl der Ätzzyklen, und die Filmdicke, die notwendig ist, um eine Phasendifferenz von 180° bereitzustellen, ist gleich oder größer als 100 nm. Das daraus folgende Problem besteht darin, dass die Forderungen betreffend den Strukturzerfall und die Strukturgenauigkeit in Halbleitereinrichtungen einer 32-nm-node Generation und darüber hinaus schwer zu erfüllen sind, für die eine OPC-Struktur mit einer minimalen Strukturbreite gleich oder kleiner als 50 nm unerlässlich ist.
Folglich besteht ein Bedürfnis für eine Phasenverschiebungsmaske, welche es ermöglicht, die Filmdicke des Phasenverschiebungsfilms zu verringern, die Forderung betreffend die Strukturgenauigkeit erfüllen kann, ohne dass die OPC-Struktur zerfällt, und eine Steuerung der optischen Charakteristika und eine Strukturfehlstellenprüfung ermöglicht, und auch für einen Phasenverschiebungsmaskenrohling als eine Ursprungsplatte für eine solche Phasenverschiebungsmaske.
Ferner war es gewöhnlich notwendig, die Phasendifferenz der herkömmlichen Phasenverschiebungsmasken auf 180° festzulegen, um eine maximale Phasenverschiebungswirkung darzustellen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Die Erfinder haben herausgefunden, dass unter Belichtungsbedingungen der Immersionslithographie, die für Halbleitereinrichtungen einer 32-nm-node Generation und darüber hinaus notwendig sind, die Phasendifferenz von 180° nicht notwendig ist, und haben herausgefunden, dass eine Verringerung der Dicke des Phasenverschiebungsfilms durch Festlegen der Phasendifferenz auf weniger als 180° einen erheblichen Vorteil hinsichtlich der Verbesserung der Querschnittsgestalt einer Struktur, wie beispielsweise einer OPC-Struktur oder einer Schaltkreisstruktur, aufweist.
Folglich haben die Erfinder die Dicke des Phasenverschiebungsfilms durch Festlegen der Phasendifferenz auf einen Wert gleich oder größer als 150° und kleiner als 180° verringert, wodurch es ermöglicht wird, die Auflösung, die durch die Phasenverschiebungswirkung bereitgestellt wird, ausreichend zu erhöhen und eine gute Übertragungssstrukturcharakteristik zu erhalten, selbst ohne Prägung des Substrats.
Die Erfinder untersuchten Ferner die Verringerung der Dicke des Phasenverschiebungsfilms und verringerten den Molybdän(Mo)-Inhalt zum Gesamtinhalt aus Molybdän + Silizium (Mo + Si) bis zu einer Grenze, bei der ein Molybdän-Silizid-(MoSi)-Ziel einer guten Qualität mit einer guten Stabilität hergestellt werden kann. Ferner, um den Brechungsindex zu erhöhen, das für eine Verringerung der Dicke effektiv ist, wurde die Durchflussrate eines Gases, darunter enthalten ist Stickstoff (N), während der Ausbildung erhöht, und der Inhalt von N in dem Phasenverschiebungsfilm wurde auf ein maximal mögliches Niveau angehoben. Ferner, in einem Fall, in dem der Transmissionsgrad bezüglich des Belichtungslichts unzureichend war, wurde ein Sauerstoff enthaltendes Gas verwendet, durch Begrenzen der Durchflussrate des Sauerstoff enthaltenden Gases während der Filmausbildung auf ein minimal notwendiges Niveau, wodurch der Inhalt von Sauerstoff (O) in dem Phasenverschiebungsfilm so weit wie möglich verringert wird.
A. Erster Aspekt der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt den unten beschriebenen Phasenverschiebungsmaskenrohling usw. als ein Phasenverschiebungsmaskenrohling usw. eines ersten Aspekts bereit.
[A1]
Ein Phasenverschiebungsmaskenrohling, der eine Ursprungsplatte für eine Phasenverschiebungsmaske ist, die mit einer Halbleiterentwurfsregel von 32-nm-node und darüber hinaus verwendet wird und mittels eines ArF-Excimerlaserstrahls belichtet ist, enthält auf einem transparenten Substrat: einen Phasenverschiebungsfilm, der als Hauptkomponenten ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, der optische Charakteristika eines Transmissionsgrades gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30% bezüglich einer Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls und einer Phasendifferenz gleich oder größer als 150° und kleiner als 180° aufweist; und einen Lichtabschirmungsfilm, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, wobei eine Dicke des Phasenverschiebungsfilms gleich oder kleiner als 80 nm ist und ein Brechungsindex (n) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 2,3 ist und ein Extinktionskoeffizient (k) gleich oder größer als 0,28 ist.
[A2]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [A1] beschrieben, wobei der Phasenverschiebungsfilm das Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, und ein Wert von (atomare Konzentration des Metalls)/(atomare Konzentration des Metalls + atomare Konzentration von Si) 0,06 bis 0,13 beträgt und der Inhalt von N gleich oder größer als 35 Atom-% und gleich oder kleiner als 55 Atom-% ist.
In einem Fall, in dem Sauerstoff (O) in dem Phasenverschiebungsfilm des Phasenverschiebungsmaskenrohlings enthalten ist, ist es vorzuziehen, dass der Inhalt von O gleich oder kleiner als 20 Atom-% ist.
[A3]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [A1] beschrieben, wobei der Lichtabschirmungsfilm eine Schichtstruktur aufweist, die eine Lichtabschirmungsschicht und eine Oberflächenantireflexionsschicht in dieser Reihenfolge von der Seite des Phasenverschiebungsfilms aufweist und eine solche Filmdicke aufweist, dass eine optische Dichte bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls, die von dem Phasenverschiebungsfilm und dem Lichtabschirmungsfilm erzeugt wird, gleich oder größer als 2,8 ist.
[A4]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [A3] beschrieben, wobei eine Dicke des Lichtabschirmungsfilms gleich oder kleiner als 60 nm ist.
[A5]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [A4] beschrieben, wobei ein Ätzmaskenfilm einer anderen Ätzselektivität auf den Lichtabschirmungsfilm oder der Lichtabschirmungsschicht ausgebildet ist.
Wie es hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „Hauptkomponenten”, dass die Komponenten mit einem Inhalt von wenigstens gleich oder größer als 70 Atom-% enthalten sind.
Sofern nicht ausdrücklich anders gesagt, basiert, wie es hierin verwendet wird, der Inhalt von jedem Element, das in dem Phasenverschiebungsfilm und dergleichen enthalten ist, auf Messresultaten, die durch Auger-Elektronenspektroskopie erhalten werden.
Unter Berücksichtigung aller Faktoren, enthaltend die Phasendifferenz, den Transmissionsgrad und die Dicke des oben beschriebenen Phasenverschiebungsfilms, weist der am meisten bevorzugte Phasenverschiebungsmaskenrohling nach [A1] auf einem transparenten Substrat einen Phasenverschiebungsfilm, der als Hauptkomponenten ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, der optische Charakteristika eines Transmissionsgrads gleich oder größer als 10% und gleich oder kleiner als 20% bezüglich einer Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls und einer Phasendifferenz gleich oder größer als 150° und gleich oder kleiner als 170° aufweist, und einen Lichtabschirmungsfilm auf, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, wobei eine Dicke des Phasenverschiebungsfilms gleich oder kleiner als 65 nm ist; und ein Brechungsindex (n) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 2,3 und gleich oder kleiner als 2,6 ist, und ein Extinktionskoeffizient (k) gleich oder größer als 0,28 und gleich oder kleiner als 0,48 ist.
In dem Phasenverschiebungsmaskenrohling nach [A3] und dem unten beschriebenen [B3] weist der Lichtabschirmungsfilm, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, eine Schichtstruktur, die eine Lichtabschirmungsschicht und eine Oberflächenantireflexionsschicht in dieser Reihenfolge von der Seite des Phasenverschiebungsfilms enthält, und eine solche Filmdicke auf, dass eine optische Dichte bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls, die durch den Phasenverschiebungsfilm und den Lichtabschirmungsfilm erzeugt wird, gleich oder größer als 2,8 ist. Folglich ist es unter Verwendung des Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach [A3] oder [B3] möglich, beispielsweise eine Phasenverschiebungsmaske (Tri-Tone-Maske) herzustellen, in der eine Lichtabschirmungsfilmstruktur 10 ferner auf einer Phasenverschiebungsfilmstruktur 20 ausgebildet ist, wie es in (2) von 1 gezeigt ist, und Strukturdefekte bzw. Strukturfehlstellen eines übertragenen Substrats zu vermeiden, welche durch die Phasenverschiebungsfilmstruktur verursacht werden, die auf dem Übertragungsbereich der Grundlage des Lichts, das durch den Phasenverschiebungsfilm übermittelt wurde, ausgebildet wird.
In dem Phasenverschiebungsmaskenrohling nach [A4] und dem unten beschriebenen [B4] ist eine Dicke des Lichtabschirmungsfilms gleich oder kleiner als 60 nm. Folglich ist die Querschnittsgestalt der Lichtabschirmungsfilmstruktur nahezu eine orthogonale Gestalt, und eine Strukturgenauigkeit, die für die 32-nm-node erforderlich ist, kann erhalten werden. Folglich kann auch die Phasenverschiebungsfilmstruktur, die durch Strukturierung, welche die Lichtabschirmungsfilmstruktur als eine Maske verwendet, erhalten wird, auch die Strukturgenauigkeit aufweisen, die für die 32-nm-node erforderlich ist.
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling nach [A5] und dem unten beschriebenen [B5] weist eine Struktur auf, in der ein Film für eine Ätzmaske, die aus einem anorganischen Material zusammengesetzt ist, das einen Widerstand bezüglich Trockenätzen aufweist, des Lichtabschirmungsfilms, auf den Lichtabschirmungsfilm geschichtet ist, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, und die Dicke des Resistfilms, der auf dem Film für eine Ätzmaske auszubilden ist, verringert werden kann. Folglich wird ein Phasenverschiebungsmaskenrohling erhalten, der zum Ausbilden einer feinen Struktur nützlich ist und in dem eine Belastungswirkung unterbunden wird. Der Film für eine Ätzmaske kann auch eine Antireflexionsfunktion aufweisen. Ferner kann der Film für eine Ätzmaske aus einem Material sein, das abgelöst werden kann, wenn der Phasenverschiebungsfilm geätzt ist.
In dem Phasenverschiebungsmaskenrohling einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Phasenverschiebungsfilm aus einem auf Molybdän-Silizid (MoSi) basierenden Material, und das Material des Lichtabschirmungsfilms wird vorzugsweise von Chrom oder einer Chromverbindung gebildet, bei der ein Element, wie beispielsweise Sauerstoff (O), Stickstoff (N) und Kohlenstoff (C), zum Chrom hinzugefügt ist, die eine Ätzselektivität (Ätzwiderstand) bezüglich des Ätzens des Phasenverschiebungsfilms aufweist. Der Film für eine Ätzmaske wird vorzugsweise aus einem Material gebildet, das Silizium (Si) enthält, das eine Ätzselektivität (Ätzwiderstand) bezüglich des Ätzens des Lichtabschirmungsfilms aufweist.
Bezüglich des Phasenverschiebungsmaskenrohlings, in dem ein Film für eine Ätzmaske auf dem Lichtabschirmungsfilm nach [A5] und dem unten beschriebenen [B5] ausgebildet ist, wenn der Film für eine Ätzmaske, welche Silizium (Si) enthält, durch Trockenätzung unter Verwendung eines Fluor enthaltenden Gases und einer Resiststruktur als eine Maske strukturiert wird, ist der Schaden der Resiststruktur gering. Folglich kann die Dicke des Resistfilms, der auf dem Film für eine Ätzmaske ausgebildet wird, weiter auf einen Wert gleich oder kleiner als 200 nm verringert werden, und eine Dicke gleich oder kleiner als 150 nm kann verwendet werden. In diesem Fall kann eine weitere Miniaturisierung der Resiststruktur realisiert werden.
B. Zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung
Es ist im Allgemeinen schwierig zu bestimmen, ob ein Phasenverschiebungsfilm eines hohen Transmissionsgrads auf einem transparenten Substrat ausgebildet ist. In einem Prozess der Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings, wo visuelle Beobachtungen oder eine automatische Detektionseinrichtung bestimmen, dass kein Phasenverschiebungsfilm auf dem transparenten Substrat ausgebildet wurde, kann ein Fehler des zweifachen Ausbildens des Phasenverschiebungsfilms einfach gemacht werden.
Ferner kann die Verringerung des Molybdän-(Mo)-inhalts bezüglich eines Gesamtinhalts von Molybdän + Silizium (Mo + Si) auf eine Grenze, bei der ein Molybdän-Silizid-Ziel stabil produziert werden kann, ein instabiler Faktor während der Filmausbildung werden, Fehlstellen in dem Phasenverschiebungsfilm verursachen und die Produktionsausbeute verringern.
Folglich werden ein Phasenverschiebungsmaskenrohling und ein Herstellungsverfahren davon benötigt, die eine stabile Produktion mit hoher Ausbeute ermöglichen und ohne menschliche Fehler hergestellt werden können, selbst wenn die Dicke des Phasenverschiebungsfilms des hohen Transmissionsgrads verringert ist.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung den unten beschriebenen Phasenverschiebungsmaskenrohling usw. als einen Phasenverschiebungsmaskenrohling usw. des zweiten Aspekts bereit.
[B1]
Ein Phasenverschiebungsmaskenrohling, der eine Ursprungsplatte für eine Phasenverschiebungsmaske ist, die mit einer Halbleiterentwurfsregel von 32-nm-node und darüber hinaus verwendet wird und von einem ArF-Excimerlaserstrahl belichtet wird, enthält auf einem transparenten Substrat: einen Phasenverschiebungsfilm, der als Hauptkomponenten ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, der optische Charakteristika eines Transmissionsgrads gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30% bezüglich einer Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls und einer Phasendifferenz gleich oder größer als 150° und kleiner als 180° aufweist; und einen Lichtabschirmungsfilm, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, wobei eine Dicke des Phasenverschiebungsfilms gleich oder kleiner als 80 nm ist und ein Extinktionskoeffizient (k) des Phasenverschiebungsfilms bezüglich des Lichts mit einer Wellenlänge von 400 nm größer als 0,03 ist.
[B2]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [B1] beschrieben, wobei der Phasenverschiebungsfilm ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, und ein Wert von (atomare Konzentration des Metalls)/(atomare Konzentration des Metalls + atomare Konzentration von Si) 0,06 bis 0,13 beträgt und der Inhalt von N gleich oder größer als 35 Atom-% und gleich oder kleiner als 55 Atom-% ist.
In einem Fall, in dem der Phasenverschiebungsfilm des Phasenverschiebungsmaskenrohlings Sauerstoff (O) enthält, ist der Inhalt von O vorzugsweise gleich oder kleiner als 20 Atom-%.
[B3]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [B1] beschrieben, wobei der Lichtabschirmungsfilm eine Schichtstruktur aufweist, die eine Lichtabschirmungsschicht und eine Oberflächenantireflexionsschicht in dieser Reihenfolge von der Seite des Phasenverschiebungsfilms enthält und eine solche Filmdicke aufweist, dass eine optische Dichte bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls, die von dem Phasenverschiebungsfilm und dem Lichtabschirmungsfilm erzeugt wird, gleich oder größer als 2,8 ist.
[B4]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [B3] beschrieben, wobei die Dicke des Lichtabschirmungsfilms gleich oder kleiner als 60 nm ist.
[B5]
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling wie in [B4] beschrieben, wobei ein Ätzmaskenfilm einer anderen Ätzselektivität auf dem Lichtabschirmungsfilm oder der Lichtabschirmungsschicht ausgebildet ist.
In dem Phasenverschiebungsmaskenrohling nach [B1] ist der Extinktionskoeffizient (k) größer als 0,03 bezüglich des Lichts mit einer Wellenlänge von 400 nm, das visuell oder mittels einer automatischen Detektionseinrichtung wahrgenommen werden kann, zum Zweck des Erkennens der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Films, selbst in einem Fall eines dünnen Films mit einer Dicke gleich oder kleiner als 80 nm, der einen Transmissionsgrad des Phasenverschiebungsfilms gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30% aufweist. Folglich kann die Anwesenheit oder Abwesenheit des Films von einer Endoberfläche erkannt werden, die sich in einer orthogonalen Beziehung mit der Hauptoberfläche des transparenten Substrats befindet, wo der Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem die Anwesenheit oder Abwesenheit des Films visuell erkannt wird, wo der Phasenverschiebungsfilm ausgebildet wurde, die Erkennbarkeit von der Endoberfläche des transparenten Substrats durch Färbung mit einer hellbraunen Farbe, einer hellgelbenbraunen Farbe oder einer hellgelben Farbe ausgeführt werden. In einem Fall, in dem der Phasenverschiebungsfilm nicht ausgebildet wurde, weist die Endoberfläche des transparenten Substrats eine transparente Farbe auf. Folglich kann die Anwesenheit oder Abwesenheit des Films zuverlässig erkannt werden.
In einem Phasenverschiebungsfilm, der ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) als die Hauptkomponenten aufweist, verringert sich der Wert des Extinktionskoeffizienten (k) im Allgemeinen mit einer Erhöhung der Wellenlänge. Folglich nimmt der Extinktionskoeffizient (k) einen Maximalwert bei einer Wellenlänge von 400 nm an, was eine untere Grenze eines Wellenlängenbereichs des sichtbaren Lichtbereichs ist. Folglich wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Wert eines Extinktionskoeffizienten (k) bei einer Wellenlänge von 400 nm als ein Indikator der Möglichkeit zur Unterscheidung der Färbung des Phasenverschiebungsfilms verwendet.
Es ist bevorzugt, dass der Extinktionskoeffizient (k) des Phasenverschiebungsfilms bei einer Wellenlänge von 400 nm gleich oder größer als 0,04 ist.
C. Dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt das unten beschriebene Verfahren usw. zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings als Phasenverschiebungsmaskenrohling usw. des dritten Aspekts bereit.
[C1]
Ein Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings, der eine Ursprungsplatte für eine Phasenverschiebungsmaske ist, die mit einer Halbleiterentwurfsregel von 32-nm-node und darüber hinaus verwendet wird und mittels eines ArF-Excimerlaserstrahls belichtet wird, wobei das Verfahren ein Ausbilden eines Phasenverschiebungsfilms enthält, der Molybdän (Mo), Silizium (Si) und Stickstoff (N) als Hauptkomponenten auf einem transparenten Substrat aufweist, durch reaktives Sprühen unter Verwendung eines Molybdän-Silizid-Ziels, das Mo und Si in einer Atmosphäre enthält, die ein Stickstoffgas enthält, wobei ein Inhalt von Molybdän relativ zum Gesamtinhalt von Mo und Si, die in dem Molybdän-Silizid-Ziel enthalten sind, gleich oder größer als 2% und kleiner als 5% ist und eine relative Dichte gleich oder größer als 98% ist.
[C2]
Das Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach [C1], wobei das Molybdän-Silizid-Ziel Bor (B) enthält, mit gleich oder größer als 10²⁰ atm/cm³ ist.
Mit dem Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach [C1] ist ein Inhalt von Molybdän (Mo) relativ zu einem Gesamtinhalt von Molybdän (Mo) und Silizium (Si), die in dem Molybdän-Silizid-Ziel enthalten sind, das in dem Herstellungsverfahren verwendet wird, gleich oder größer als 2% und kleiner als 5%. Als ein Resultat kann der Inhalt von Sauerstoff (O), der notwendig ist, um einen Transmissionsgrad des Phasenverschiebungsfilms gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30% zu erhalten, kleiner als 20% gemacht werden, und eine Filmdicke, die notwendig ist, um eine Phasendifferenz des Phasenverschiebungsfilms gleich oder größer als 150° und kleiner als 180° zu erhalten, kann gleich oder kleiner als 80 nm gemacht werden. Folglich kann vermieden werden, dass die OPC-Struktur, die für die 32-nm-node und darüber hinaus unerlässlich ist, zerfällt.
Da die relative Dichte des Molybdän-Silizid-Ziels gleich oder größer als 98% ist, kann ein Phasenverschiebungsfilm mit guter Stabilität selbst während des reaktiven Sprühens in einer Atmosphäre, die ein Stickstoffgas enthält, ausgebildet werden.
Die relative Dichte des Molybdän-Silizid-Ziels kann auf die folgendes Weise berechnet werden. Relative Dichte = (Zieldichte)/(theoretische Dichte) Zieldichte = (Zielgewicht)/(Zielvolumen) (g/cm3) Theoretische Dichte = (Am × Mm + As × Ms) × Dm × Ds/(Am × Mm × Ds + As × Ms × Dm)

Atomarer Betrag von Molybdän (Mo): Am
Atomarer Betrag von Silizium (Si): As
Dichte von Molybdän (Mo): Dm (g/cm³)
Dichte von Silizium (Si): Ds (g/cm³)
Verhältnis von Molybdän (Mo): Mm (Atom-%)
Verhältnis von Silizium (Si): Sm (Atom-%)

Mit dem Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach [C2], da der Inhalt von Bor (B) gleich oder größer als 10²⁰ atm/cm³ ist, selbst wenn das Verhältnis von Molybdän (Mo) in dem Molybdän-Silizid-Ziel so gering wie gleich oder größer als 2% und kleiner als 5% ist, kann eine anormale Entladung vermieden werden, und Fehlstellen in dem Phasenverschiebungsfilm können unterbunden werden, selbst wenn ein reaktives Sprühen in einer Atmosphäre ausgeführt wird, die ein Stickstoffgas enthält.
Die Zusammensetzung von Molybdän (Mo) und Silizium (Si) in dem Molybdän-Silizid-Ziel werden basierend auf den Inhalten berechnet, die mittels eines Fluoreszenz-Röntgenstrahlanalyseverfahren gemessen werden.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den bevorzugten Aspekten der vorliegenden Erfindung, kann selbst in der OPC-Struktur, die für Halbleitereinrichtungen der 32-nm-node Generation und darüber hinaus unerlässlich ist, vermieden werden, dass sich die Struktur zersetzt, und das Strukturgenauigkeitserfordernis kann erfüllt werden.
Gemäß den bevorzugten Aspekte der vorliegenden Erfindung ist der Transmissionsgrad bei einer Wellenlänge (257 nm) einer Fehlstellenprüfvorrichtung gleich oder weniger als 60%, ist der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge (678 nm) eines Lichts, das für eine Ätzendpunktdetektion verwendet wird, wenn der Phasenverschiebungsfilm durch Ätzen strukturiert wird, gleich oder größer als 20% und wird die Steuerbarkeit der Phasendifferenz verbessert. Als ein Resultat ist es möglich, eine Phasenverschiebungsmaske und einen Phasenverschiebungsmaskenrohling bereitzustellen, die hinsichtlich Fehlstellen untersucht werden können und in Halbleitereinrichtungen der 32-nm-node Generation und darüber hinaus verwendet werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Prinzipdarstellung, welche einen Phasenverschiebungsmaskenrohling und eine Phasenverschiebungsmaske darstellt;
2 ist ein Graph, der die Transmissionsgrad- und Reflexionsgradkurven eines Phasenverschiebungsfilms eines Beispiels 1 darstellt;
3 ist ein Graph, der die Resultate einer Auger-Elektronenspektroskopie des Phasenverschiebungsfilms des Beispiels 1 darstellt;
4 ist ein Graph, der die Transmissionsgrad- und Reflexionsgradkurven eines Phasenverschiebungsfilms eines Beispiels 2 darstellt; und
5 ist ein Graph, der die Resultate einer Auger-Elektronenspektroskopie des Phasenverschiebungsfilms des Beispiels 2 darstellt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
1. Phasenverschiebungsmaskenrohling
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Phasenverschiebungsfilm und einen Lichtabschirmungsfilm auf einem transparenten Substrat auf. Es ist vorzuziehen, dass, wie es in (1) der 1 gezeigt ist, ein Phasenverschiebungsfilm 2 auf einem transparenten Substrat 3 vorgesehen ist und ein Lichtabschirmungsfilm 1 auf dem Phasenverschiebungsfilm vorgesehen ist. Der Fotomaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Fotomaskenrohling, der einen darauf ausgebildeten Resistfilm aufweist, oder ein Fotomaskenrohling sein, auf dem keinen Resistfilm ausgebildet ist.
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Besonderen wirkungsvoll, wenn dieser in einer Immersionslithographie verwendet wird.
1.1 Transparentes Substrat
Das transparente Substrat ist nicht im Besonderen beschränkt, vorausgesetzt, dass dieses ein eine Transparenz aufweisendes Substrat ist. Beispielsweise kann in synthetisches Quarzsubstrat, ein Alumosilikatglassubstrat, ein Calciumfluoridsubstrat und ein Magnesiumfluoridsubstrat verwendet werden. Unter diesen ist ein synthetisches Quarzsubstrat bevorzugt, da dieses eine hohe Ebenheit und Glattheit aufweist und eine Strukturübertragung mit hoher Genauigkeit ermöglicht, ohne die Übertragungsstruktur zu verschlechtern, in einem Fall, in dem eine Strukturübertragung auf ein Halbleitersubstrat unter Verwendung der Fotomaske ausgeführt wird.
1.2 Phasenverschiebungsfilm
Der Phasenverschiebungsfilm weist eine Funktion des Verschiebens einer Phase von Belichtungslicht und eine Funktion des wesentlichen Abschirmens des Belichtungslichts auf.
Die Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms ist nicht im Besonderen beschränkt, sondern es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung wenigstens ein Element enthält, das aus Übertragungsmetallen, wie beispielsweise Molybdän (Mo), Tantal (Ta), Zirkonium (Zr), und Wolfram (W); und Silizium (Si) ausgewählt ist. Unter Berücksichtigung der Ätzcharakteristik des Phasenverschiebungsfilms, der Sprühzielqualität und der Filmausbildungsstabilität ist es vorzuziehen, dass das Übertragungsmetall, das in dem Phasenverschiebungsfilm enthalten ist, Molybdän ist. Beispiele von Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms, der Molybdän und Silizium enthält, umfassen MoSi, MoSiO, MoSiN, MoSiON, MoSiCO, MoSiCN und MoSiCON.
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling, der die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist, kann durch Festlegen, in der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms, eines Werts von (atomare Konzentration des Metalls)/(atomare Konzentration des Metalls + atomare Konzentration von Silizium (Si)), der aus Messresultaten basierend auf einer Auger-Elektronenspektroskopie innerhalb eines Bereichs von 0,06 bis 0,13 berechnet wird, und Festlegen des Inhalts von Stickstoff (N) auf einen Wert erhalten werden, der gleich oder größer als 35 Atom und gleich oder kleiner als 55 Atom-% ist. Ferner ist es in einem Fall, in dem Sauerstoff (O) in dem Phasenverschiebungsfilm enthalten ist, bevorzugt, dass der Inhalt von O, der aus den Messresultaten basierend auf einer Auger-Elektronenseektroskopie berechnet wird, gleich oder kleiner als 20 Atom-% ist.
In der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms des Phasenverschiebungsmaskenrohlings, der die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist, ist ein Wert (R) von (atomare Konzentration des Metalls)/(atomare Konzentration des Metalls + atomare Konzentration von Silizium (Si)), der aus Messresultaten basierend auf einer Rutherford-Streuspektrometrie berechnet wird, vorzugsweise 0,01 bis 0,08, und der Inhalt von Stickstoff (N) ist vorzugsweise gleich oder größer als 45 Atom-% und gleich oder kleiner als 65 Atom-%.
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling des bevorzugten Aspekts, bei dem der Phasenverschiebungsfilm die Filmzusammensetzung aufweist, welche die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt, weist solche optischen Charakteristika auf, dass der Transmissionsgrad bei einer Wellenlängen (287 nm) einer Fehlstellenprüfvorrichtung gleich oder kleiner als 60% und der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge (678 nm) eines Lichts, das für eine Ätzendpunktdetektion verwendet wird, wenn der Phasenverschiebungsfilm durch Ätzen strukturiert wird, gleich oder größer als 20% sind. Folglich wird die Steuerbarkeit der Phasendifferenz verbessert und es ist möglich, eine Phasenverschiebungsmaske herzustellen, die hinsichtlich Fehlstellen geprüft werden kann und in Halbleitereinrichtungen der 32-nm-node Generation und darüber hinaus verwendet werden kann.
Ferner ist die Wellenlänge der Fehlstellenprüfvorrichtung nicht auf 257 nm beschränkt. Folglich kann die Wellenlänge der Fehlstellenprüfvorrichtung in der Nähe der des ArF- Excimerlaserstrahls sein, beispielsweise 193 nm oder 199 nm, oder kann 364 nm sein.
In dem Phasenverschiebungsmaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Phasendifferenz des Phasenverschiebungsfilms auf eine Phasendifferenz von gleich oder größer als 150° und kleiner als 180° festgelegt, wodurch ermöglicht wird, die Auflösung durch die Phasenverschiebungswirkung ausreichend zu erhöhen und eine gute Übertragungsstrukturcharakteristik zu erhalten, ohne das Substrat zu prägen. Ferner ist es für den Phasenverschiebungsfilm vorzuziehen, dass der Brechungsindex (n) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 2,3 und der Extinktionskoeffizient (k) gleich oder größer als 0,28 ist. Wo solche Merkmale verwendet werden, kann ein dünner Film mit einer Dicke von gleich oder kleiner als 80 nm erhalten werden, und eine Strukturgenauigkeit, die für die 32-nm-node erforderlich ist, kann ohne Zersetzung der OPC-Struktur erhalten werden, obwohl der Transmissionsgrad des Phasenverschiebungsfilms des Phasenverschiebungsmaskenrohlings gemäß der vorliegenden Erfindung gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30% ist.
Für den Brechungsindex (n) und den Extinktionskoeffizienten (k) des Phasenverschiebungsfilms des Phasenverschiebungsmaskenrohlings gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der Brechungsindex (n) gleich oder größer als 2,3 und gleich oder kleiner als 2,6 ist und der Extinktionskoeffizient (k) gleich oder größer als 0,28 und gleich oder kleiner als 0,48 bei der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls ist.
Unter Berücksichtigung einer Auflösungs- und Übertragungscharakteristik usw. der Übertragungsstruktur ist es vorzuziehen, dass der Transmissionsgrad des Phasenverschiebungsfilms des Phasenverschiebungsmaskenrohlings gemäß der vorliegenden Erfindung gleich oder größer als 10% und gleich oder kleiner als 20% ist.
Ferner ist es hinsichtlich der Reduktion der Dicke des Phasenverschiebungsfilms vorzuziehen, dass die Phasendifferenz des Phasenverschiebungsfilms des Phasenverschiebungsmaskenrohlings gemäß der vorliegenden Erfindung gleich oder größer als 150° und gleich oder kleiner als 175°, noch bevorzugter gleich oder größer als 150° und gleich oder kleiner als 170° ist. Unter Berücksichtigung einer Übertragungscharakteristik ist es am meisten vorzuziehen, dass die Phasendifferenz des Phasenverschiebungsfilms gleich oder größer als 155° und gleich oder kleiner als 165° ist.
Ferner ist die Reduzierung der Dicke des Phasenverschiebungsfilms des Phasenverschiebungsmaskenrohlings gemäß der vorliegenden Erfindung bei Auswahl des Transmissionsgrads und der Phasendifferenz unter Berücksichtigung der Auflösung der Übertragungsstrukturen und der Übertragungscharakteristik usw. seht vorteilhaft, hinsichtlich einer Strukturquerschnittscharakteristik der OPC-Struktur und Schaltkreisstruktur. Demnach ist die Dicke des Phasenverschiebungsfilms vorzugsweise gleich oder kleiner als 75 nm, noch bevorzugter gleich oder kleiner als 70 nm, noch bevorzugter gleich oder kleiner als 65 nm und am bevorzugtesten gleich oder kleiner 60 nm.
In dem Fotomaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Phasenverschiebungsfilm direkt auf dem transparenten Substrat vorgesehen sein oder kann indirekt beispielsweise mit einer zwischen dem transparenten Substrat und dem Phasenverschiebungsfilm angeordneten Seed-Schicht (seed layer) vorgesehen sein. Die Dicke des Phasenverschiebungsfilms ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 80 nm, noch bevorzugter gleich oder kleiner als 65 nm.
1.3 Lichtabschirmungsfilm
Der Lichtabschirmungsfilm des Fotomaskenrohlings gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Multischichtstruktur, die aus einer Mehrzahl von Schichten aufgebaut ist, oder eine Monoschichtstruktur aufweisen, die aus einer Schicht aufgebaut ist. Ein Lichtabschirmungsfilm, der aus einer oberen Schicht, einer Zwischenschicht und einer unteren Schicht aufgebaut ist, ist ein Beispiel des Lichtabschirmungsfilms, der eine Multischichtstruktur aufweist.
Die Zusammensetzung des Lichtabschirmungsfilms ist nicht im Besonderen beschränkt. Eine beispielhafte Zusammensetzung enthält ein Metall und wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) besteht. Genauer gesagt, enthält in einem Fall, in dem der Lichtabschirmungsfilm Chrom (Cr) enthält, die bevorzugte Zusammensetzung CrO (Chromoxid), CrON (Chromoxidnitrid), CrOC (Chromoxidcarbid), CrN (Chromnitrid), CrC (Chromcarbid) und CrOCN (Chromoxidnitridcarbid).
Wie es in (1) von 1 gezeigt ist, ist es vorzuziehen, dass der Lichtabschirmungsfilm in dem Phasenverschiebungsmaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung direkt auf dem Phasenverschiebungsfilm vorgesehen ist. Der Lichtabschirmungsfilm verbleibt typischerweise auf einer Phasenverschiebungsfilmstruktur, die auf einem Nicht-Übertragungsbereich ausgebildet wurde, oder einer Phasenverschiebungsfilmstruktur, die in dem Phasenverschiebungsmaskenherstellungsverfahren auf dem Übertragungsbereich ausgebildet wurde. Folglich wird die Dicke des Lichtabschirmungsfilms so eingestellt, dass die optische Dichte (OD) bei der Belichtungswellenlänge gleich oder größer als 2,5 in dem geschichteten Film des Phasenverschiebungsfilms und des Lichtabschirmungsfilms ist. Ferner wird die Phasenverschiebungsfilmstruktur durch Strukturierung mit der Lichtabschirmungsfilmstruktur, die als eine Maske dient, ausgebildet, und bei der Ausbildung der Phasenverschiebungsfilmstruktur ist es wünschenswert, dass die Dicke des Lichtabschirmungsfilms so klein wie möglich ist. Folglich ist es vorzuziehen, dass die Dicke des Lichtabschirmungsfilms gleich oder kleiner als 60 nm, noch bevorzugter gleich oder kleiner als 55 nm ist.
2. Verfahren zur Herstellung des Phasenverschiebungsmaskenrohlings
Der Phasenverschiebungsmaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise durch Ausbilden des Phasenverschiebungsfilms und Lichtabschirmungsfilms usw. auf dem transparenten Substrat durch reaktives Sprühen erhalten werden.
Ein Verfahren, das eine Gleichstrom-(DC)-Spannungsquelle verwendet, oder ein Verfahren, das eine Hochfrequenz-(RF)-Spannungsquelle verwendet, kann für das Sprühverfahren verwendet werden. Ferner kann ein Magnetronsprühsystem oder ein herkömmliches System verwendet werden.
In einem Fall, in dem die Schicht, die durch Sprühen ausgebildet wird, Chrom (Cr) enthält, kann Chrom als das Ziel verwendet werden. Ferner kann die Sprühgaszusammensetzung vorbereitet werden, um Komponenten zu enthalten, die zusammen mit Cr die Schicht, die durch Sprühen erhalten wird, bilden werden. Gleichmaßen werden in einem Fall, in dem der Phasenverschiebungsfilm beispielsweise Molybdän (Mo) und Silizium (Si) enthält, ein MoSi-Ziel, das Mo und Si enthält, oder zwei Ziele, d. h. ein MoSi-Ziel und ein Si-Ziel, als das Ziel zum Sprühen verwendet. Die Sprühgaszusammensetzung kann vorbereitet werden, um Komponenten zu enthalten, die gemeinsam mit Mo und Si die Schicht, die durch Sprühen erhalten wird, bilden werden.
Genauer gesagt, in einem Fall, in dem eine CrOC-Schicht durch reaktives Sprühen ausgebildet wird, werden ein Gas, das Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) enthält, wie beispielsweise CO₂ und CO, oder ein oder mehrere Arten von Gasen, die C eines Kohlenwasserstoffsystems enthalten, wie beispielsweise CH₄ und C₃H₈, und Gase, die O enthalten, wie beispielsweise CO₂ und O₂, entsprechend als das Sprühgas eingebracht. Ein Edelgas, wie beispielsweise Argon (Ar) und Helium (He), kann hinzugefügt werden. Diese Gase können unabhängig in die Kammer eingebracht werden oder können im Voraus gemischt werden und anschließend in die Kammer eingebracht werden.
In einem Fall, in dem eine CrOCN-Schicht durch reaktives Sprühen ausgebildet wird, werden ein oder mehrere Arten von Gasen, die Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) enthalten, wie beispielsweise CO₂ und CO, und Gase, die Stickstoff (N) enthalten, wie beispielsweise N₂, NO und N₂O, entsprechend als Sprühgase eingebracht, oder ein oder mehrere Arten von Gasen, die C eines Kohlenwasserstoffsystems enthalten, wie beispielsweise CH₄ und C₃H₈, Gase, die O enthalten, wie beispielsweise CO₂ und O₂, und Gase, die N enthalten, wie beispielsweise N₂, NO und N₂O, werden entsprechend als Sprühgase eingebracht. Ein Edelgas, wie beispielsweise Argon (Ar) und Helium (He), kann hinzugefügt werden. Diese Gase können unabhängig in die Kammer eingebracht werden oder können im Voraus gemischt und anschließend in die Kammer eingebracht werden.
In einem Fall, in dem eine CrN-Schicht durch reaktives Sprühen ausgebildet wird, wird ein Gas, das Stickstoff (N) enthält, wie beispielsweise N₂, als ein Sprühgas eingebracht. Ein Edelgas, wie beispielsweise Argon (Ar) und Helium (He) kann hinzugefügt werden. Diese Gase können unabhängig in die Kammer eingebracht werden oder können im Voraus gemischt und anschließend in die Kammer eingebracht werden.
In einem Fall, in dem eine CrON-Schicht durch reaktives Sprühen ausgebildet wird, werden ein Gas, das Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) enthält, wie beispielsweise NO und N₂O, oder ein oder mehrere Arten von Gasen, die O enthalten, wie beispielsweise NO und O₂, und Gase, die N enthalten, wie beispielsweise N₂, NO und N₂O, entsprechend als die Sprühgase eingebracht. Ein Edelgas, wie beispielsweise Argon (Ar) und Helium (He), kann hinzugefügt werden. Diese Gase können unabhängig in die Kammer eingebracht werden oder können im Voraus gemischt und anschließend in die Kammer eingebracht werden.
Ein einem Fall, in dem eine CrOC-Schicht durch reaktives Sprühen ausgebildet wird, werden ein Gas, das Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) enthält, wie beispielsweise CO₂ und CO, oder ein oder mehrere Arten von Gasen, die C eines Kohlenwasserstoffsystems enthalten, wie beispielsweise CH₄ und C₃H₈, und Gase, die Oenthalten, wie beispielsweise CO₂ und O₂, entsprechend als Sprühgase eingebracht. Ein Edelgas, wie beispielsweise Argon (Ar) und Helium (He), kann hinzugefügt werden. Diese Gase können unabhängig in die Kammer eingebracht werden oder können im Voraus gemischt und anschließend in die Kammer eingebracht werden.
In einem Fall, in dem eine CrO-Schicht durch reaktives Sprühen ausgebildet wird, wird ein Gas, das Sauerstoff (O) enthält, wie beispielsweise O₂, als ein Sprühgas eingebracht. Ein Edelgas, wie beispielsweise Argon (Ar) und Helium (He), kann hinzugefügt werden. Diese Gase können unabhängig in die Kammer eingebracht werden, oder können im Voraus gemischt und anschließend in die Kammer eingebracht werden.
In einem Fall, in dem die Schicht, die durch Sprühen ausgebildet wird, Molybdän (Mo) und Silizium (Si) enthält, kann ein MoSi-Ziel, das Mo und Si enthält, verwendet werden, oder sowohl das MoSi-Ziel als auch das Si-Ziel können verwendet werden. Das Zusammensetzungsverhältnis von Mo und Si in der Lichtabschirmungsschicht wird durch Einstellen des Inhaltsbetragsverhältnisses von Mo und Si, die in dem Ziel enthalten sind, des Sprühoberflächebereichs und der Spannung, die an das Ziel angelegt wird, eingestellt. In einem Fall, in dem Kohlenstoff (C) zusätzlich zu Mo und Si in der Lichtabschirmungsschicht enthalten ist, können CH₄, C₃H₈, CO₂ und CO als ein Sprühgas verwendet werden, das C enthält, wobei Stickstoff (N) als das zusätzliche Element enthalten ist, können N₂, NO und N₂O als ein Sprühgas verwendet werden, das N enthält, und wo Sauerstoff (O) als das zusätzliche Element enthalten ist, können CO₂ und O₂ als das Sprühgas, das O enthält, verwendet werden.
In einem Fall, in dem die Schicht, die durch Sprühen ausgebildet wird, eine Lichtabschirmungsschicht ist, die Tantal (Ta) enthält, wird ein Ziel, das Ta enthält, auf dieselbe Weise verwendet, wie das Ziel, das zum Ausbilden der Lichtabschirmungsschicht verwendet wird, die Molybdän (Mo) und Silizium (Si) enthält. Sprühgase, die in einem Fall verwendet werden können, in dem Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) usw. zusätzlich zu Ta in der Lichtabschirmungsschicht verwendet wird, sind denen ähnlich, die verwendet werden, um eine Lichtabschirmungsschicht auszubilden, die Mo und Si enthält.
3. Phasenverschiebungsmaske und Herstellungsverfahren dafür
Eine Phasenverschiebungsmaske, die aus dem Phasenverschiebungsmaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, und ein Verfahren zur Herstellung der Phasenverschiebungsmaske werden unten erläutert.
Ein Resistfilm wird durch Beschichten eines Resists auf einem Phasenverschiebungsmaskenrohling, auf dem der Phasenverschiebungsfilm und der Lichtabschirmungsfilm ausgebildet wurden und Trocknen ausgebildet. Ein geeigneter Resist bzw. Resist muss entsprechend der Lithographieeinrichtung, die verwendet werden wird, ausgewählt werden. Ein positiver oder negativer Resist, der ein Aromatskelett in einem Polymer aufweist, kann für die Elektronenstrahllithographie (EB), die gewöhnlich angewendet wird, verwendet werden, und es ist vorzuziehen, dass ein Resist einer chemischen Verstärkerart für die Herstellung einer Fotomaske für eine sehr feine Struktur verwendet wird, für das die vorliegende Erfindung besonders wirkungsvoll angewendet werden kann.
Die Resistdicke muss in einem Bereich, in dem eine gute Strukturgestalt erhalten werden kann, und in einem Bereich liegen, in dem Funktionen des Resists als eine Ätzmaske dargestellt werden können. Im Besonderen, in einem Fall, in dem eine feine Struktur für eine Maske für eine ArF-Belichtung auszubilden ist, ist die Dicke vorzugsweise gleich oder kleiner als 200 nm, noch bevorzugter gleich oder kleiner als 150 nm und noch bevorzugter gleich oder kleiner als 100 nm. In einem Fall, in dem ein Zweischichtresistverfahren, das eine Kombination aus einem Resist, der ein Silikonharz (silicon resin) enthält, und einer unteren Schicht verwendet, die ein aromatisches Harz enthält, oder ein Oberflächenabbildungsverfahren, das eine Kombination aus einem chemisch verstärkten aromatischen Resist und einem Siliziumoberflächenbehandlungsmittel (silicon surface treatment agent) verwendet, angewendet wird, kann die Filmdicke weiter verringert werden. Beschichtungszustände und das Trocknungsverfahren werden geeignet entsprechend dem verwendeten Resist ausgewählt.
Um das Auftreten von Problemen, die mit einem Ablösen oder einer Zersetzung der feinen Resiststruktur verbunden sind, zu verringern, kann eine Harzschicht auf der Oberfläche des Phasenverschiebungsmaskenrohlings ausgebildet werden, bevor der Resist geschichtet wird. Ferner kann anstelle des Ausbildens der Resistschicht eine Oberflächenbehandlung ausgeführt werden, um die Oberflächenenergie der Substrat(Fotomaskenrohling)-Oberfläche vor dem Beschichten des Resists zu verringern. Beispielsweise kann Alkylsillylation der Oberfläche mit HMDS (Hexamethyldisilazan), das gewöhnlich in dem Halbleiterherstellungsprozess verwendet wird, oder ein anderes Silikon (silicon) enthaltendes organisches Oberflächenbehandlungsmittel für das Oberflächenbehandlungsverfahren verwendet werden.
Lithographie des Resists in dem Phasenverschiebungsmaskenrohling, auf dem der Resistfilm ausgebildet ist, wird durch EB-Bestrahlung oder Lichtbestrahlung ausgeführt. Das Verfahren basierend auf EB-Bestrahlung wird im Allgemeinen zum Ausbilden einer feinen Struktur bevorzugt. In einem Fall, in dem ein chemisch verstärkter Resist verwendet wird, wird die Lithographie gewöhnlich mit einer Energie in einem Bereich von 3 bis 40 μC/cm² ausgeführt, wird eine Wärmebehandlung nach der Lithographie ausgeführt und wird anschließend der Resistfilm entwickelt, um die Resiststruktur zu erhalten.
Der Phasenverschiebungsfilm oder dergleichen wird einem Ätzen unterzogen, indem die Resiststruktur, die auf die oben beschrieben Weise erhalten wird, als eine Ätzmaske verwendet wird. Trockenätzen mit dem bekannten Chlorsystem oder Fluorsystem kann entsprechend der Zusammensetzung des zu ätzenden Films als das Ätzverfahren verwendet werden.
Wo der Resist mit einer vorbestimmten Ablösungsflüssigkeit abgezogen wird, nachdem die Lichtabschirmungsstruktur durch Ätzen erhalten wurde, wird eine Fotomaske mit der darauf ausgebildeten Lichtabschirmungsfilmstruktur erhalten.
4. Strukturübertragung
Die Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Besonderen als eine Maske nützlich, die in einem Strukturübertragungsverfahren verwendet wird, in dem eine feine Struktur mit einem DRAM Halb-Abstand (hp) von 45 nm oder weniger in einer Halbleiterentwurfsregel ausgebildet wird, unter Verwendung eines Belichtungsverfahrens mit einer numerischen Apertur NA > 1 und einer Belichtungslichtwellenlänge von gleich oder kleiner als 200 nm.
Der Fotomaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Besonderen in einem Fall wirkungsvoll, in dem dieser zum Ausbilden einer Resiststruktur mit einer Linienbreite von weniger als 100 nm auf einem Fotomaskenrohling verwendet wird. Eine Maske, die eine OPC-Struktur aufweist, ist ein Beispiel eines solchen Fotomaskenrohlings. In der OPC-Maske ist die Breite einer Hilfsstruktur, die um die Hauptstruktur vorgesehen ist, mit der Aufgabe des Erhöhens der Auflösung der Hauptstruktur am kleinsten. Folglich ist der Fotomaskenrohling gemäß der vorliegenden Erfindung im Besonderen für eine Strukturübertragung wirkungsvoll, die eine Fotomaske verwendet, die diese Strukturen aufweist.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird unten detaillierter unter Ausnutzung von Beispielen detaillierter beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die unten beschriebenen Beispiele beschränkt.
<Beispiel 1>
Ein Phasenverschiebungsmaskenrohling des Beispiels 1 war ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling, in dem ein Phasenverschiebungsfilm, der aus MoSiNO zusammengesetzt ist, und ein Lichtabschirmungsfilm auf einem 6025 (Größe: 6 inch × 6 inch, Dicke 0,25 inch) transparenten Substrat, das aus synthetischem Quarz aufgebaut war, vorgesehen wurden, wobei der Lichtabschirmungsfilm aus einem Cr enthaltenden Material zusammengesetzt war und auf dessen Oberfläche eine ausgebildete Oberflächenantireflexionsschicht aufwies, die eine Antireflexionsfunktion aufwies, welche die Unterdrückung einer Reflexion des Lichts ermöglicht, das von der Seite des übertragenen Substrats zurückkehrt, bezüglich der Wellenlänge eines ArF-Excimerlaserstrahls.
Der Phasenverschiebungsfilm und der Lichtabschirmungsfilm in dem Phasenverschiebungsmaskenrohling des Beispiels 1 wurden mit einer DC-Magnetronsprühvorrichtung ausgebildet.
Der Phasenverschiebungsfilm, der aus MoSiNO zusammengesetzt war, wurde auf dem transparenten Substrat durch reaktives Sprühen unter Verwendung eines gemischten Ziels, das Mo und Si (ein Mo-Inhalt bezüglich des Gesamtinhalts von Mo und Si betrug 4%; relative Dichte war gleich oder größer als 98%) als ein Sprühziel enthielt, und unter Verwendung einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar-Gas, N₂-Gas, O₂-Gas und He-Gas (Ar: 11,5 sccm, N₂: 50 sccm, O₂; 8,1 sccm und He: 100 sccm) als ein Sprühgas ausgebildet. Nachdem der Phasenverschiebungsfilm ausgebildet war, wurde ein Erhitzen für 2 Stunden bei einer Temperatur von 400°C in einer Atmosphäre, die Stickstoffgas enthielt, ausgeführt.
Ein erhaltener Phasenverschiebungsfilm wies einen Transmissionsgrad bei einem ArF-Excimerlaser (Wellenlänge 193,4 nm) von 20,0% und eine Phasendifferenz von 177,4° auf (Messungen wurden mit einer Phasenverschiebungsbetragsmesseinrichtung MPM193 hergestellt von Lasertec Corporation ausgeführt).
Der Brechungsindex (n) des Phasenverschiebungsfilms betrug 2,32, der Extinktionskoeffizient (k) betrug 0,30 und die Filmdicke betrug 74 nm.
Der Transmissionsgrad und die Reflexioncharakteristika des Phasenverschiebungsfilms sind in 2 gezeigt. Der Transmissionsgrad bei 257 nm, die eine Prüflichtwellenlänge einer Maskenfehlstellenprüfvorrichtung ist, wies einen guten Wert von gleich oder kleiner als 60% auf, der eine ausreichende Prüfung in einer Maskenfehlstellenprüfvorrichtung ermöglicht. Ferner war der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge von 678 nm einer Lichtquelle, die für die Ätzendpunktdetektion verwendet wird, gleich oder größer als 20%, eine ausreichende Differenz wurde mit dem Reflexionsgrad des transparenten Substrats bereitgestellt, und der Phasenverschiebungsfilm zeigte eine gute Charakteristik für die Ätzendpunktdetektion.
Die Analyse der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms wurde mittels Auger-Elektronenspektroskopie ausgeführt. Die Resultate sind in 3 gezeigt. Der durchschnittliche Inhalt von jedem Element in dem Phasenverschiebungsfilm war wie folgt: Mo: 4,6 Atom-%, Si: 40,0 Atom-%, N: 38,4 Atom-%, O: 16,9 Atom-% und C: 0,1 Atom-%. Ein Mo/Mo + Si Wert, der aus dem durchschnittlichen Inhalt von jedem Element gefunden wurde, betrug 0,10. Die Messbedingungen bei der Auger-Elektronenspektroskopie waren wie folgt: Beschleunigungsspannung 5 kV, Probenstrom 15 nA, Strahldurchmesser 100 nm ϕ, Probenneigungswinkel 72°, Vakuumgrad während der Messungen (Spektralmessungen) 1 × 10^–7 Pa und Vakuumgrad während der Messungen (Analyse in der Dickenrichtung) 1 × 10^–5 Pa. Ionenätzbedingungen: Ionenspezien Ar⁺, Beschleunigungsspannung 2 kV, Probenneigungswinkel 72° und Ätzrate (berechnet als SiO₂) 2,4 nm/min.
Die Analyse der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms wurde ferner mittels einer Rutherfordrückstreuspektroskopie ausgeführt. Als ein Resultat wurde der folgende durchschnittliche Inhalt von jedem Element in dem Phasenverschiebungsfilm erhalten: Mo: 1,8 Atom-%, Si: 37,2 Atom-%, N: 48,1 Atom-%, O: 12,7 Atom-% und Ar: 0,2 Atom-%.
Ein Lichtabschirmungsfilm, der eine dreischichtige Struktur aufwies, die aus einer unteren Schicht, einer Zwischenschicht und einer oberen Schicht zusammengesetzt war, wurde auf dem Phasenverschiebungsfilm unter Verwendung einer Sprühvorrichtung, ähnlich der DC-Magnetronsprühvorrichtung, die zum Ausbilden des Phasenverschiebungsfilms verwendet wurde, ausgebildet.
Der Lichtabschirmungsfilm, der eine dreischichtige Struktur aufweist, wurde mittels des folgenden Verfahrens ausgebildet.
Zunächst wurde eine untere Schicht 3, die aus CrOCN zusammengesetzt war und eine Dicke von 22 nm aufwies, auf dem Phasenverschiebungsfilm mittels reaktiven Sprühens unter Verwendung von Cr als Sprühziel und einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar-Gas, N₂-Gas, CO₂-Gas und He-Gas (Ar: 18 sccm, N₂: 10 sccm, CO₂: 18,8 sccm und He: 32 sccm) als ein Sprühgas ausgebildet.
Anschließend wurde eine Zwischenschicht 2, die aus CrON aufgebaut war und eine Dicke von 20 nm aufwies, auf der unteren Schicht 3 mittels reaktiven Sprühens unter Verwendung von Cr als ein Sprühziel und einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar-Gas, NO-Gas und He-Gas (Ar: 13 sccm, NO: 11,1 sccm und He: 32 sccm) ausgebildet.
Anschließend wurde eine obere Schicht 1, die aus CrOCN zusammengesetzt war und eine Dicke von 13 nm aufwies auf der Zwischenschicht 2 mittels reaktiven Sprühens unter Verwendung von Cr als ein Sprühziel und einer gemischten Gasatmosphäre aus Ar-Gas, N₂-Gas, CO₂-Gas und He-Gas (Ar: 18 sccm, N₂: 10 sccm, CO₂: 26,3 sccm und He: 32 sccm) ausgebildet. Es wurde ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling eines Beispiels 1 erhalten.
Die Dicke des Lichtabschirmungsfilms betrug 55 nm, sodass die optische Dichte (OD) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 3 für die Gesamtheit aus dem Phasenverschiebungsfilm und dem Lichtabschirmungsfilm war. Die CrOCN-Schicht, die als eine Oberflächenschicht des Lichtabschirmungsfilms ausgebildet war, wies einen Reflexionsgrad von 19,8% bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls auf und wies eine Antireflexionsfunktion auf, die es ermöglichte, die Reflexion von Licht, das von der Seite des übertragenen Substrats zurückkehrt, zu unterdrücken.
Ein chemisch verstärkter Resistfilm mit einer Dicke von 150 nm (PRL009, hergestellt von Fuji Film Electronics Materials Co., Ltd.) wurde mittels Spinnbeschichtung auf dem Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling, der somit erhalten wurde, ausgebildet, und eine gewünschte Struktur wurde an dem Resistfilm unter Verwendung einer Elektronenstrahllithographieeinrichtung erhalten. Anschließend wurde eine Entwicklung mit einer vorbestimmten Entwicklerlösung ausgeführt und eine Resiststruktur, die eine OPC-Struktur mit einer minimalen Breite von 50 nm aufweist, wurde ausgebildet.
Der Lichtabschirmungsfilm wurde unter Verwendung eines gemischten Gases aus Cl₂ und O₂ trocken geätzt, wobei die Resiststruktur als eine Maske dient, und eine Lichtabschirmungsfilmstruktur wurde ausgebildet. Die Lichtabschirmungsfilmstruktur wurde als eine Maske anschließend unter Verwendung eines gemischten Gases aus SF₆ + He trocken geätzt, und eine Phasenverschiebungsfilmstruktur wurde ausgebildet. Anschließend wurde eine Phasenverschiebungsmaske erhalten, in der eine Lichtabschirmungsfilmstruktur 10 auf einer Phasenverschiebungsfilmstruktur 20 ausgebildet wurde, die in einem Übertragungsbereich, wie es beispielsweise in (2) in 1 gezeigt ist, ausgebildet wurde. Die Phasenverschiebungsmaske war eine Halbtonphasenverschiebungsmaske, die keine Strukturfehlstellen aufwies, selbst in der OPC-Struktur.
<Beispiel 2>
Ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling und eine Halbtonphasenverschiebungsmaske mit einem Transmissionsgrad bezüglich des ArF-Excimerlaserstrahls von 14,8% wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme darin, dass eine gemischte Gasatmosphäre aus Ar-Gas, N₂-Gas, CO₂-Gas und He-Gas (Ar: 11 sccm, N₂: 50 sccm, CO₂: 4,2 sccm und He: 100 sccm) als Sprühgas zum Ausbilden des Phasenverschiebungsfilms in dem Prozess des oben beschriebenen Beispiels 1 verwendet wurde.
Der Phasenverschiebungsfilm wies einen Transmissionsgrad bei dem ArF-Excimerlaser (Wellenlänge 163 nm) von 14,8% und eine Phasendifferenz von 176,8° auf (Messungen wurden mit einer Phasenverschiebungsbetragsmesseinrichtung MPM193 hergestellt von Lasertec Corporation durchgeführt).
Der Brechungsindex (n) des Phasenverschiebungsfilms betrug 2,44, der Extinktionskoeffizient (k) betrug 0,38 und die Filmdicke betrug 68 nm.
Transmissionsgrad- und Reflexionsgradeigenschaften des Phasenverschiebungsfilms sind in 4 gezeigt. Der Transmissionsgrad bei 275 nm, was eine Prüflichtwellenlänge der Maskenfehlstellenprüfvorrichtung ist, wies einen guten Wert von gleich oder kleiner als 60% auf, wodurch eine ausreichende Prüfung in einer Maskenfehlstellenprüfvorrichtung ermöglicht wurde. Ferner war der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge von 678 nm einer Lichtquelle, die für die Ätzendpunktdetektion verwendet wurde, gleich oder größer als 20%, eine ausreichende Differenz wurde bereitgestellt, mit dem Reflexionsgrad des transparenten Substrats, und der Phasenverschiebungsfilm zeigte eine gute Charakteristik für die Ätzendpunktdetektion.
Die Analyse der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms wurde mittels Auger-Elektronenspektroskopie ausgeführt. Die Resultate sind in 5 gezeigt. Der durchschnittliche Inhalt von jedem Element in dem Phasenverschiebungsfilm war wie folgt: Mo: 4,9 Atom-%, Si: 42,7 Atom-%, N: 44,4 Atom-%, O: 7,9 Atom-% und C: 0,1 Atom-%. Ein Mo/Mo + Si Wert, der aus dem durchschnittlichen Inhalt von jedem Element gefunden wurde, betrug 0,10.
Die Analyse der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms wurde auch unter Verwendung einer Rutherfordrückstreuspektroskopie ausgeführt. Als ein Resultat wurden der folgende durchschnittliche Inhalt von jedem Element in dem Phasenverschiebungsfilm erhalten: Mo: 1,8 Atom-%, Si: 38,0 Atom-%, N: 52,5 Atom-%, O: 7,5 Atom-% und Ar: 0,2 Atom-%.
Die Dicke des Lichtabschirmungsfilms, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet wurde, wurde so festgelegt (52 nm), dass die optische Dichte (OD) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 3 für die Gesamtheit aus dem Phasenverschiebungsfilm und dem Lichtabschirmungsfilm war, auf die gleich Weise wie in Beispiel 1, mit Ausnahme darin, dass die Dicke der Zwischenschicht 2 17 nm betrug. Die Halbtonphasenverschiebungsmaske des Beispiels 2 war auch eine Halbtonphasenverschiebungsmaske, die keine Strukturfehlstellen in der OPC-Struktur aufwies.
<Beispiel 3>
Ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling und eine Halbtonphasenverschiebungsmaske mit einem Transmissionsgrad bezüglich des ArF-Excmierlaserstrahls von 13,4% wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit Ausnahme darin, dass das Sprühgas, das zum Ausbilden des Phasenverschiebungsfilms in dem oben beschriebenen Beispiel 1 verwendet wurde, in eine gemischte Gasatmosphäre aus Ar-Gas, N₂-Gas und He-Gas (Ar: 10,5 sccm, N₂: 55 sccm und He: 100 sccm) abgeändert wurde und ein Film für eine Ätzmaske, die aus MoSiN zusammengesetzt ist und eine Dicke von 15 nm aufwies, auf dem Lichtabschirmungsfilm ausgebildet wurde.
Der Phasenverschiebungsfilm wies einen Transmissionsgrad in dem ArF-Excimerlaser (Wellenlänge 193 nm) von 13,4% und eine Phasendifferenz von 160,0° auf (Messungen wurden mit einer Phasenverschiebungsbetragsmesseinrichtung MPM193 hergestellt von Lasertec Corporation ausgeführt).
Der Brechungsindex (n) des Phasenverschiebungsfilms betrug 2,53, der Extinktionskoeffizient (k) betrug 0,45 und die Filmdicke betrug 58,0 nm.
Die Analyse der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms wurde mittels Auger-Elektronenspektroskopie ausgeführt. Die Resultate sind in 3 gezeigt. Der durchschnittliche Inhalt von jedem Element in dem Phasenverschiebungsfilm war wie folgt: Mo: 5,2 Atom-%, Si: 44,2 Atom-%, N: 49,5 Atom-%, O: 1,0 Atom-% und C: 0,1 Atom-% (Sauerstoff (O) der in dem Phasenverschiebungsfilm des Beispiels 3 enthalten ist, wurde vermutlich aufgrund der Wirkung des Sauerstofffilms oder dergleichen, der auf der Oberflächenschicht des Phasenverschiebungsfilms ausgebildet ist, detektiert). Ein Mo/Mo + Si Wert, der aus dem durchschnittlichen Inhalt von jedem Element gefunden wurde, betrug 0,10.
Die Analyse der Zusammensetzung des Phasenverschiebungsfilms wurde ferner mittels Rutherfordrückstreuspektroskopie ausgeführt. Als ein Resultat wurde der folgende durchschnittliche Inhalt der Elemente in dem Phasenverschiebungsfilm erhalten: Mo: 1,8 Atom-%, Si: 39,7 Atom-%, N: 58,3 Atom-% und Ar: 0,2 Atom-%.
Die Dicke des Lichtabschirmungsfilms, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet wurde, wurde so festgelegt (52 nm), dass die optische Dichte (CD) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 3 für die Gesamtheit aus dem Phasenverschiebungsfilm und dem Lichtabschirmungsfilm war, auf die gleich Weise wie in Beispiel 1. Die Halbtonphasenverschiebungsmaske des Beispiels 3 war auch eine Halbtonphasenverschiebungsmaske, die keine Strukturfehlstellen in der CPC-Struktur aufwies.
<Beispiel 4>
Ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling und eine Halbtonphasenverschiebungsmaske wurden so hergestellt, dass die untere Schicht 3 eine Dicke von 28 nm aufwies, die Zwischenschicht 2 eine Dicke von 7 nm aufwies und die obere Schicht eine Dicke von 14 nm aufwies, und die Dicke des Lichtabschirmungsfilms, der auf dem Phasenverschiebungsfilm im Prozess des Beispiels 3 ausgebildet wurde, wurde so festgelegt (49 nm), dass die optische dichte (CD) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 2,8 für die Gesamtheit aus dem Phasenverschiebungsfilm und dem Lichtabschirmungsfilm war. Die Halbtonphasenverschiebungsmaske des Beispiels 4 war auch eine Halbtonphasenverschiebungsmaske, die keine Strukturfehlstellen in der CPC-Struktur aufwies.
<Beispiele 5 bis 8>

Ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling und eine Halbtonphasenverschiebungsmaske wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme darin, dass der Mo-Inhalt in dem Sprühziel, die Sauerstoffdurchflussrate während der Filmausbildung und die Filmdicke so wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, abgeändert wurden, so dass die Phasendifferenz basierend auf dem Phasenverschiebungsfilm in dem oben beschriebenen Prozess des Beispiels 1 bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls 177° betrug. Die Dicke des Lichtabschirmungsfilms, der auf dem Phasenverschiebungsfilm positioniert war, wurde so festgelegt, dass die optische Dichte (CD) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 3 für die Gesamtheit aus dem Phasenverschiebungsfilm und dem Lichtabschirmungsfilm war. Tabelle 1

	Transmissionsgrad (193,4 nm)	Ziel (Mo/Mo + Si) (%)	Sauerstoffdurchflussrate während der Filmausbildung (sccm)	Transmissionsgrad (257 nm)	Filmdicke (nm)	Extinktionskoeffizient (k)	Kann der Film erkannt werden ^*)
Beispiel 5	10%	4,8	0	Gleich oder kleiner als 60%	65	0,08	Gelb-braun. Kann erkannt werden.
Beispiel 6	12%	3,8	0	Gleich oder kleiner als 60%	64	0,06	Hellbraun. Kann erkannt werden.
Beispiel 7	15%	4,0	8	Gleich oder kleiner als 60%	59	0,06	Hellgelb. Kann erkannt werden.
Beispiel 8	20%	4,0	16	Gleich oder kleiner als 60%	73	0,04	Hellgelb. Kann erkannt werden.
Vergleichendes Beispiel 1	15%	1,9	0	Größer als 60%	62	0,03	Sehr helle gelbe Farbe. Kann erkannt werden.
Vergleichendes Beispiel 2	20%	1,4	8	Größer als 60%	66	0,02	Nahezu transparent. Kann nicht erkannt werden.

^*) Erkennung durch visuelle Betrachtung von der Endoberflächen des transparenten Substrats

Da der Extinktionskoeffizient (k) betreffend die Wellenlänge (400 nm) des sichtbaren Lichtbereichs größer als 0,03 ist, obwohl der Phasenverschiebungsfilm einen hohen Transmissionsgrad von gleich oder größer als 10% aufweist und die Filmdicke so gering wie gleich oder kleiner als 80 nm ist, wie in den oben beschriebenen Beispielen 5 bis 8, kann die Anwesenheit oder Abwesenheit des Phasenverschiebungsfilms von der Endoberfläche visuell bestätigt werden, die sich in einer orthogonale Beziehung zur Hauptoberfläche des transparenten Substrats befindet, wo der Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist. Folglich, obwohl die Dicke des Phasenverschiebungsfilms mit hohem Transmissionsgrad verringert ist, kann ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling ohne menschliche Fehler erzeugt werden.
Demgegenüber ist in den vergleichenden Beispielen 1 und 2 der Extinktionskoeffizient (k) bezüglich der Wellenlänge (400 nm) des sichtbaren Lichtbereichs gleich oder kleiner als 0,03. Folglich kann die Anwesenheit oder die Abwesenheit des Phasenverschiebungsfilms von der Endoberfläche visuell nicht bestätigt werden, die sich in einer orthogonalen Beziehung zur Hauptoberfläche des transparenten Substrats befindet, wo der Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, oder eine solche Bestätigung ist extrem schwierig.
Das Molybdän-Silizid-Sprühziel enthielt Mo aber kein Bor. Folglich wurde eine anomale elektrische Entladung, die ein instabiler Faktor während der Filmausbildung ist, unterdrückt und die Produktionsausbeute von 40% von Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohlingen mit Null Fehlstellen mit einer Konvexität gleich oder größer als 0,3 μm in einem Phasenverschiebungsfilm in einer Platte wurde erzielt.
<Beispiel 9>
Ein Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohling und eine Halbtonphasenverschiebungsmaske wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 5 bis 7 hergestellt, mit Ausnahme darin, dass der Inhalt von Bor in dem Sprühziel, das zum Ausbilden der Phasenverschiebungsfilme in den oben beschriebenen Beispielen 5 bis 7 verwendet wurde, auf 2 × 10²⁰ atm/cm³ festgelegt wurde.
Folglich wurde die Spannung während der elektrischen Entladung verringert, ohne die Resultate, welche die Erkennbarkeit der Anwesenheit oder Abwesenheit des Films von der Endoberfläche des transparenten Substrats betreffen, zu ändern. Als Folge davon wurde die Glattheit der Zieloberfläche in einem Abschnitt, der durch Sprühen erodiert wurde, vergrößert, und die Produktionsausbeute der Halbtonphasenverschiebungsmaskenrohlinge mit Null Fehlstellen mit einer Konvexität gleich oder größer als 0,3 μm in einem Phasenverschiebungsfilm in einer Platte wurde stark auf 80% erhöht.
<Beispiel 10>
Unter Verwendung der Phasenverschiebungsmasken, die in den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 8 erhalten wurden, und einer Immersionsbelichtungseinrichtung mit einem ArF-Excimerlaser wurde die Schaltkreisstruktur, die auf der Phasenverschiebungsmaske ausgebildet ist, auf einen Resist, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, übertragen, und ein Halbleiter, der eine Schaltkreisstruktur mit einem DRAM Halb-Abstand von 32 nm aufwies, wurde hergestellt. Als Folge war es möglich, einen fehlstellenfreien guten Halbleiter herzustellen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Mit der vorliegenden Erfindung kann der Phasenverschiebungsmaskenrohling und die Phasenverschiebungsmaske beispielsweise zur Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallelementen verwendet werden.

1: Lichtabschirmungsfilm
2: Phasenverschiebungsfilm
3: Transparentes Substrat
1: Lichtabschirmungsfilmstruktur
20: Phasenverschiebungsfilmstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-78953 [0008]
- JP 2003-280168 [0009]

Claims

Phasenverschiebungsmaskenrohling, der eine Ursprungsplatte für eine Phasenverschiebungsmaske ist, die mit einer Halbleiterentwurfsregel von 32-nm-node und darüber hinaus verwendet wird und mittels eines ArF-Excimerlaserstrahls belichtet ist, umfassend auf einem transparenten Substrat: einen Phasenverschiebungsfilm, der als Hauptkomponenten ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, der optische Charakteristika eines Transmissionsgrads von gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30% bezüglich einer Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls und einer Phasendifferenz von gleich oder größer als 150° und kleiner als 180° aufweist; und einen Lichtabschirmungsfilm, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, bei dem eine Dicke des Phasenverschiebungsfilms gleich oder kleiner als 80 nm ist, und ein Brechungsindex (n) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 2,3 ist und ein Extinktionskoeffizient (k) gleich oder größer als 0,28 ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling, der eine Ursprungsplatte für eine Phasenverschiebungsmaske ist, die mit einer Halbleiterentwurfsregel von 32-nm-node und darüber hinaus verwendet wird und mittels eines ArF-Excimerlaserstrahls belichtet ist, umfassend auf einem transparenten Substrat: einen Phasenverschiebungsfilm, der als Hauptkomponenten ein Metall, Silizium (Si) und Stickstoff (N) enthält, der optische Charakteristika eines Transmissionsgrads von gleich oder größer als 10% und gleich oder kleiner als 30% bezüglich einer Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls und einer Phasendifferenz von gleich oder größer als 150° und gleich oder kleiner als 170° aufweist; und einen Lichtabschirmungsfilm, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildet ist, bei dem eine Dicke des Phasenverschiebungsfilms gleich oder kleiner als 65 nm ist, und ein Brechungsindex (n) bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls gleich oder größer als 2,3 ist und gleich oder kleiner als 2,6 ist und ein Extinktionskoeffizient (k) gleich oder größer als 0,28 und gleich oder kleiner als 0,48 ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Phasenverschiebungsfilm solche optische Charakteristika aufweist, dass ein Transmissionsgrad bezüglich einer Wellenlänge von Licht einer Fehlstellenprüfvorrichtung gleich oder kleiner als 60% ist und ein Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge von Licht, das für eine Ätzendpunktdetektion während der Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms durch Ätzen verwendet wird, gleich oder größer als 20% ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Phasenverschiebungsfilm einen Extinktionskoeffizienten (k) von mehr als 0,03 bezüglich eines Lichts mit einer Wellenlänge von 400 nm aufweist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Phasenverschiebungsfilm ein Wert (A) von (atomare Konzentration des Metalls)/(atomare Konzentration des Metalls + atomare Konzentration von Silizium (Si)), der aus Messresultaten basierend auf einer Auger-Elektronenspektroskopie berechnet wird, 0,06 bis 0,13 beträgt und der Inhalt von N gleich oder größer als 35 Atom-% und gleich oder kleiner als 55 Atom-% ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Phasenverschiebungsfilm ein Wert (R) von (atomare Konzentration des Metalls)/(atomare Konzentration des Metalls + atomare Konzentration von Silizium (Si)), der aus Messresultaten basierend auf einer Auger-Elektronenspektroskopie berechnet wird, 0,01 bis 0,08 beträgt und der Inhalt von Stickstoff (N) gleich oder größer als 45 Atom-% und gleich oder kleiner als 65 Atom-% ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Lichtabschirmungsfilm eine Schichtstruktur aufweist, die eine Lichtabschirmungsschicht und eine Oberflächenantireflexionsschicht in dieser Reihenfolge von der Seite des Phasenverschiebungsfilms aufweist und eine solche Filmdicke aufweist, dass eine optische Dichte bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls, die durch den Phasenverschiebungsfilm und den Lichtabschirmungsfilm erzeugt wird, gleich oder größer als 2,8 ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 7, bei dem eine Dicke des Lichtabschirmungsfilms gleich oder kleiner als 60 nm ist.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 8, bei dem der Lichtabschirmungsfilm aus einer unteren Schicht, die Chrom (Cr), Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) enthält, einer Zwischenschicht, die Cr und N enthält, und einer oberen Schicht, die Cr, O, C und N enthält, in dieser Reihenfolge von der Seite des Phasenverschiebungsfilms gebildet wird.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 8, bei dem der Lichtabschirmungsfilm aus einer unteren Schicht, die im Wesentlichen aus Chrom (Cr), Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) zusammengesetzt ist, einer Zwischenschicht, die im Wesentlichen aus Cr, O und N zusammengesetzt ist, und einer oberen Schicht, die im Wesentlichen aus Cr, O, C und N zusammengesetzt ist, in dieser Reihenfolge von der Seite des Phasenverschiebungsfilms gebildet wird.
Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2, der eine Ursprungsplatte einer Phasenverschiebungsmaske zur Verwendung in ArF-Immersionslithographie ist.
Phasenverschiebungsmaske, bei der eine Phasenverschiebungsfilmstruktur durch Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms in dem Phasenverschiebungsmaskenrohling nach Anspruch 1 oder 2 ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung, umfassend: Übertragen einer Schaltkreisstruktur, die in der Phasenverschiebungsmaske nach Anspruch 12 ausgebildet wird, auf einen Resist, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet wird, unter Verwendung einer Fotolithographietechnologie, um eine Halbleitereinrichtung herzustellen.
Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings, der eine Ursprungsplatte für eine Phasenverschiebungsmaske ist, die mit einer Halbleiterentwurfsregel von 32-nm-node und darüber hinaus verwendet wird und mittels eines ArF-Excimerlaserstrahls belichtet wird, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines Phasenverschiebungsfilms, der Molybdän (Mo), Silizium (Si) und Stickstoff (N) als Hauptkomponenten auf einem transparenten Substrat aufweist, durch reaktives Sprühen unter Verwendung eines Molybdän-Silizid-Ziels, das Mo und Si enthält, in einer ein Stickstoffgas enthaltenden Atmosphäre, bei dem ein Inhalt von Mo relativ zu einem Gesamtbetrag von Mo und Si, die in dem Molybdän-Silizid-Ziel enthalten sind, gleich oder größer als 2% und kleiner als 5% ist und eine relative Dichte gleich oder größer als 98% ist.
Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach Anspruch 14, bei dem das Molybdän-Silizid-Ziel Bor (B) umfasst, gleich oder größer als 10²⁰ atm/cm³ ist.
Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach Anspruch 14, umfassend eine Wärmebehandlung in einer ein Stickstoffgas enthaltenden Atmosphäre, nachdem der Phasenverschiebungsfilm auf dem transparenten Substrat ausgebildet wurde, und Festlegen eines Transmissionsgrads des Phasenverschiebungsfilms bezüglich der Wellenlänge des ArF-Excimerlaserstrahls auf einen Wert gleich oder größer als 9% und gleich oder kleiner als 30%.
Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach Anspruch 14, umfassend eine Wärmebehandlung in einer ein Stickstoffgas enthaltenden Atmosphäre, nachdem der Phasenverschiebungsfilm auf dem transparenten Substrat ausgebildet wurde, und Festlegen eines Transmissionsgrads bezüglich einer Wellelängen von Licht von einer Fehlstellenprüfvorrichtung auf gleich oder kleiner als 60% und eines Reflexionsgrads bei einer Wellelänge von Licht, das für eine Ätzendpunktdetektion während der Strukturierung des Phasenverschiebungsfilms durch Ätzen verwendet wird, auf gleich oder kleiner als 20%.
Verfahren zur Herstellung eines Phasenverschiebungsmaskenrohlings nach Anspruch 14, umfassend eine Wärmebehandlung in einer ein Stickstoffgas enthaltenden Atmosphäre, nachdem der Phasenverschiebungsfilm auf dem transparenten Substrat ausgebildet wurde, und Festlegen eines Extinktionskoeffizienten (k) des Phasenverschiebungsfilms auf größer als 0,03 bezüglich Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm.