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    Die Erfindung betrifft einen Photomaskenrohling, eine Photomaske, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Photomaskenrohlings im Allgemeinen und zur Herstellung eines Photomaskenrohlings durch Sputtern mit einem Teilchenstrahl im Besonderen. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenrohlings mit hoher Qualität und hoher Stabilität zur Verfügung zu stellen, das zur Erzeugung einer Photomaske mit kleinen Strukturen geeignet ist. DOLLAR A Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines Photomaskenrohlings vor, bei welchem ein Substrat und ein Target in einer Vakuumkammer bereitgestellt werden. Das Target wird durch Bestrahlung mit einem ersten Teilchen- oder Ionenstrahl zerstäubt, und durch dieses Sputtern des Targets wird zumindest eine erste Schicht aus einem ersten Material auf dem Substrat abgeschieden.
    公开号:DE102004006586A1
    申请号:DE102004006586
    申请日:2004-02-10
    公开日:2004-11-11
    发明作者:Lutz Dr. Aschke；Hans Dr. Becker；Ute Buttgereit；Oliver Dr. Goetzenberger；Günter Dr. Hess；Frank Lenzen；Markus Renno；Mario Schiffler；Frank Dr. Schmidt；Frank Dr. Sobel
    申请人:Schott Glaswerke AG；
    IPC主号:C23C14-46
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Photomaskenrohling, eine Photomaske, einVerfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Photomaskenrohlingsim Allgemeinen und zur Herstellung eines Photomaskenrohlings durchSputtern mit einem Teilchenstrahl im Besonderen.
    [0002] ZurHerstellung von integrierten Schaltungen werden typischerweise aufeinem Siliziumwafer mittels eines Elektronenstrahls oder durch PhotolithographieStrukturen unter Verwendung einer Photomaske als Überdeckungfür dieStrukturen der integrierten Schaltung erzeugt.
    [0003] Darüber hinauswird die Photomaske selbst ebenfalls durch einen Lithographieprozessaus einem nicht strukturierten Photomaskenrohling hergestellt.
    [0004] EinPhotomaskenrohling umfasst typischerweise ein transparentes Substrat,auf welchem eine Schichtstruktur aus einer oder mehreren Schichtenaus abschattenden, Licht absorbierenden oder reflektierenden Dünnschichtenabgeschieden ist.
    [0005] AufGrund der ständigsteigenden Nachfrage nach kleineren Strukturen und einer höheren Strukturdichtein der Halbleiterproduktion nimmt die auf dem Wafer tolerierbareDefektdichte und Defektgröße ab. Dahersteigen auch die Qualitätsanforderungenfür Photomaskenund folglich fürPhotomaskenrohlinge, insbesondere was die Anzahl und Größe von Defektenbetrifft.
    [0006] Photomaskenund die jeweiligen Photomaskenrohlinge können in drei Gruppen unterteiltwerden, nämlichbinäre,Phasenschieber- und EUV(extremes Ultraviolett)-Photomasken bzw.-Photomaskenrohlinge.
    [0007] Dieeinfachste Art einer Photomaske ist die binäre Photomaske, welche im Folgendenexemplarisch diskutiert wird.
    [0008] EinebinärePhotomaske ist zur Verwendung im transparenten Projektionsmodusangepasst. Typischerweise umfassen eine binäre Photomaske bzw. ein binärer Photomaskenrohlingeine erste (Dünn-)Schicht auseinem opaken oder lichtundurchlässigenMaterial, z. B. Chrom oder eine Chromverbindung, die auf einem transparentenSubstrat vorgesehen ist. Ein binärerPhotomaskenrohling umfasst ferner eine zweite oder Deckschicht auseinem Antireflexionsmaterial, z. B. Chromoxid, über der opaken Schicht.
    [0009] Einekompliziertere Art von Photomaske ist die so genannte Phaseshift-oder Phasenschieber-Photomaske. Bei einer Phasenschieber-Photomaskewird eine auslöschendeInterferenz an Strukturkanten genutzt, um eine höhere Auflösung zu erzielen, um eine Erhöhung derStrukturdichte der integrierten Schaltung zu ermöglichen. Mit einer Phasenschieber-Photomaskesind sogar Strukturen unterhalb der Projektionswellenlänge erzielbar.
    [0010] Phasenschieber-Photomaskenkönnenwiederum in altPSM-Masken (alternierende Phasenschiebermasken) undin EAPSM-Masken (embedded attenuated phase shift masks) unterteiltwerden. Eine altPSM-Maske wird typischerweise für regelmäßige Strukturen wie Linienund Zwischenräumeverwendet, wogegen eine EAPSM-Maske typischerweise zur Erzeugungeinzelner Löcheroder Punkte oder anderer singulärer Strukturenauf dem Wafer verwendet wird.
    [0011] EineEAPSM-Maske umfasst ein transparentes Substrat und eine strukturiertePhasenschieberschicht auf der Oberseite des Substrats. Die strukturiertePhasenschieberschicht umfasst transparente und halbtransparenteAbschnitte. Durch die transparenten Abschnitte kann Licht mit einerIntensitätdurchtreten, die ausreicht, um lichtempfindlichen Photolack, auchals Resist bezeichnet, auf dem Wafer zu belichten. Der Transmissionsgradder halbtransparenten Abschnitte liegt typischerweise zwischen 5%und 20%, sodass das durch diese Abschnitte durchtretende Licht denphotoempfindlichen Resist nicht zu belichten vermag. Die Phase des durchdie halbtransparenten Abschnitte tretenden Lichts wird jedoch inBezug auf das durch die transparenten Abschnitte tretende Lichtum etwa 180° verschoben.An den Kanten der Strukturen wird eine auslöschende Interferenz erzeugt.Dadurch wird der Kontrast des Bildes auf dem Wafer verstärkt. DiePhasenschieberschichten sind entweder als einzelne Schichten oderals Mehrschichtstrukturen ausgebildet. Einzelne Schichten umfassentypischerweise Chromverbindungen oder Metallsilizidschichten. Mehrschichtstrukturenumfassen typischerweise abwechselnd Schichten aus optisch transparentemund optisch absorbierendem Material.
    [0012] Einbekanntes Verfahren zur Herstellung dieser Phasenschieberschichtenist das reaktive Sputtern. Beim reaktiven Sputtern wird in einerVakuumkammer im Beisein reaktiver Gase ein Target zerstäubt unddas Targetmaterial wird auf einem transparenten Substrat abgeschieden.
    [0013] Dasreaktive Sputtern bietet auf Grund einer hohen Abscheiderate derSchichten eine hohe Produktivität.Ein Nachteil der hohen Abscheiderate ist eine vermehrte Bildungvon Verunreinigungen, z. B. Teilchen-, Flüssigkeits- oder Gaseinschlüsse, wodurchnachteiligerweise die Ausbeute sinkt. Andererseits kann die Reduzierungder Abscheiderate zur Bildung von Kristallen mit großer Korngröße führen, waszu starker Schichtspannung führt,wodurch sich der Photomaskenrohling und die Photomaske verbiegen.Eine Schichtspannung ist nachteilig, da die Positionierungsgenauigkeitder Strukturen darunter leidet, was sogar zur vollständigen Unbrauchbarkeiteiner aus einem solchen Photomaskenrohling erzeugten Photomaskeführenkann, insbesondere bei kritischen Strukturen wie etwa dem Verdrahtungsentwurffür eineintegrierte Schaltung.
    [0014] Aus EP-A-1 022 614 istbekannt, dass die Kristallkorngröße einerCrC-Schicht auf 3 nm bis 7 nm reduziert werden kann, indem ein Sputtergasbereitgestellt wird, das Helium enthält.
    [0015] Dasreaktive Sputtern liefert jedoch immer noch eine relativ hohe Ausbeutean defekten Photomaskenrohlingen und ist daher immer noch nachteilig,insbesondere fürAnforderungen mit hohem Präzisionsgrad.
    [0016] Demzufolgebesteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahrenzur Herstellung eines Photomaskenrohlings mit hoher Qualität und hoherStabilitätzur Verfügungzu stellen, das zur Herstellung einer Photomaske mit kleinen Strukturengeeignet ist.
    [0017] Eineweitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellungvon Photomaskenrohlingen mit hoher Reproduzierbarkeit und hoherAusbeute bereitzustellen.
    [0018] Eineweitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein variables Verfahrenzur Herstellung von Photomaskenrohlingen zur Verfügung zustellen.
    [0019] DesWeiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellungvon Photomaskenrohlingen mit hoher Präzision zur Verfügung zustellen, welche Schichten mit geringerer Defektdichte und/oder mithoher Haftung auf dem Substrat oder aneinander aufweisen.
    [0020] Weiterhinist es Aufgabe der Erfindung, Photomaskenrohlinge und Photomaskenmit hoher Qualität zurVerfügungzu stellen, insbesondere was den Reflexionsgrad, die optische Dichte,die Ätzzeitfür dieopake Schicht, die Homogenitätder Schichtdicken und das Vorhandensein einer geringen Schichtspannungbetrifft.
    [0021] Eineweitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, qualitativ hochwertigePhotomaskenrohlinge zur Verfügungzu stellen, die zur Herstellung von binären, Phasenschieber- sowie EUV-Photomaskengeeignet sind.
    [0022] Eineweitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zurAusführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensbereitzustellen.
    [0023] DieAufgabe der Erfindung wird in überraschendeinfacher Weise durch die in den Ansprüchen angeführten Merkmale der Erfindunggelöst.
    [0024] Eineleistungsstarke Alternative zum reaktiven Sputtern, insbesondereim Hinblick auf die ständigsteigenden Qualitäts-und Präzisionsanforderungen,stellt das Sputtern mit einem ersten Teilchenstrahl dar. Vorzugsweiseumfasst dieser erste Teilchenstrahl einen ersten Ionenstrahl oderist ein solcher. In diesem bevorzugten Fall wird zumindest eineerste Schicht durch Ionenstrahlsputtern (IBS) abgeschieden. DasIonenstrahlsputtern oder die Ionenstrahlabscheidung (IBD) machenes möglich,alle Arten von Photomaskenrohlingen in hoher Qualität zu erhalten.
    [0025] Erfindungsgemäß wird einPhotomaskenrohling, insbesondere ein binärer Photomaskenrohling, ein Phasenschieber-Photomaskenrohlingoder ein EUV-Photomaskenrohlinghergestellt, indem ein Substrat und ein Target in einer Vakuumkammerbereitgestellt werden, ein erster Teilchenstrahl in der Vakuumkammerbereitgestellt wird, welcher aus einer ersten Teilchenquelle oderAbscheidequelle emittiert wird, das Target durch Bestrahlung mitdem ersten Teilchenstrahl zerstäubtwird und durch das Zerstäubendes Targets zumindest eine erste Schicht aus einem ersten Materialauf dem Substrat abgeschieden wird.
    [0026] BeimIonenstrahlsputtern wird ein erster Ionenstrahl auf das Target gerichtet.Dadurch tritt Material oder treten Partikel, z. B. Atome oder Moleküle, dievon dem Target abgesputtert werden, aus dem Target in Richtung aufdas Substrat aus, und dadurch wächsteine (Dünn-)Schichtauf dem Substrat oder auf einer anderen, bereits auf dem Substratvorhanden (Dünn-)Schichtauf.
    [0027] Dünnschichten,die durch Ionenstrahlsputtern oder Ionenstrahlabscheidung (IBD)hergestellt werden, sind hochgradig stabil auf Grund der hohen Abscheidungsenergie,die durch Impulsübertragungim Sputterprozess erhalten wird. Die Abscheidungsenergie ist vorzugsweise > 1 eV, > 10 eV, > 100 eV oder > 500 eV. Darüber hinausbietet die Ionenstrahlabscheidung eine hohe Reproduzierbarkeit.
    [0028] AufGrund der ständigsteigenden Nachfrage nach immer kleinerer Strukturen auf einer Photomaske tendierendie fürdie Mikrolithographie genutzten Belichtungswellenlängen hinzu kürzerenUV-Laserwellenlängen,und damit erhöhensich die Qualitätsanforderungenfür Photomaskenrohlingenoch einmal beträchtlich.
    [0029] Indieser Hinsicht stellt eine geringe Defektdichte einen wichtigenParameter eines Photomaskenrohlings dar. Defekte können durchden Herstellungsprozess des Photomaskenrohlings verursacht werden,insbesondere durch Teilchen, Flüssigkeitenoder Gase. Solche Defekte könnennachteiligerweise einen Haftungsverlust der Schichten bewirken,entweder lokal oder überden gesamten Photomaskenrohling hin. Da ein Photomaskenrohling belichtet,entwickelt, geätzt,der Photolack entfernt und er mehreren Reinigungsschritten unterzogenwird, kann eine Stelle mit geringer Haftung einen Defekt der Photomaskebewirken.
    [0030] Injedem Fall gibt es weitere wesentliche Parameter für einenPhotomaskenrohling, insbesondere was die optische Qualität betrifft.Dies sind beispielsweise der Reflexionsgrad, die optische Dichte,die Ätzzeitfür dieopake Schicht, die Homogenitätder Schichtdicken sowie eine geringe Schichtspannung.
    [0031] Vorzugsweisewird der Photomaskenrohling direkt mit einem zweiten Teilchenstahlbestrahlt, der von einer zweiten Teilchenquelle oder Hilfsquelleemittiert wird, welche sich von der Abscheidequelle unterscheidet.Insbesondere wird der zweite Teilchenstrahl auf den Photomaskenrohlinggerichtet, d. h. direkt auf das Substrat oder direkt auf eine derauf dem Substrat abgeschiedenen Schichten. Der zweite Teilchenstrahlist vorzugsweise ebenfalls ein Ionenstrahl. Für einige Anwendungen könnte erjedoch auch ein Elektronenstrahl sein.
    [0032] Vorzugsweiseumfasst das Bestrahlen des Photomaskenrohlings das Bestrahlen desSubstrats und/oder der ersten Schicht und/oder weiterer abgeschiedenerSchichten vor und/oder nach dem Schritt des Abscheidens der Schichtoder Schichten. Vorteilhafterweise bietet das Bestrahlen des Photomaskenrohlings mittelsdes zweiten Teilchenstrahls vielfältige Behandlungsmöglichkeiten,um die Qualitätund Leistungsfähigkeitdes Photomaskenrohlings zu verbessern. Erfindungsgemäß wird insbesondereein Photomaskenrohling mit geringer Partikelverunreinigung zur Verfügung gestellt,der füralle Arten von Photomaskenrohlingen vorteilhaft ist.
    [0033] Dievorliegende Erfindung ist besonders gut zur Herstellung von binären Photomaskenrohlingen,Phasenschieber-Photomaskenrohlingenund EUV-Photomaskenrohlingen geeignet.
    [0034] Vorzugsweisewerden eine zweite, eine dritte und sogar weitere (Dünn-)Schichtenauf dem Photomaskenrohling abgeschieden, insbesondere übereinander.Für einebinärePhotomaske umfassen die erste und die zweite Schicht vorzugsweiseeine Chromverbindung oder bestehen aus dieser, insbesondere umfasstdie erste Schicht CrN und die zweite Schicht CrC. Ferner ist diedritte oder letzte Schicht vorzugsweise eine Antireflexionsschicht,die z. B. CrON umfasst.
    [0035] Dievorliegende Erfindung stellt vorteilhafterweise eine oder mehrereausdrücklichunterschiedliche (Dünn-)Schichten mithoher Massendichte zur Verfügung,die bei relativ dünnenSchichten eine hohe optische Dichte bieten. Dadurch wird der CD-Wert(Wert fürdie kleinste aufgelösteStrukturgröße) deraus dem Photomaskenrohling produzierten Photomaske verbessert. Vorzugsweisesind das Target und/oder das Substrat drehbar oder schwenkbar montiert.Dadurch ist das System derart einstellbar, dass das Target von demersten Teilchenstrahl unter einem Winkel > 0°,insbesondere > 10°, in Bezugauf die Targetnormale getroffen wird. Ferner wird durch das Substrateine Substratnormale definiert, und die zerstäubten Partikel von dem Sputtertargetund/oder der zweite Teilchenstrahl treffen auf den Photomaskenrohling,d. h. auf das Substrat oder eine weitere Schicht, vorzugsweise ineinem Winkel > 0°, insbesondere > 10° zu der Substratnormalen auf.
    [0036] Vorteilhafterweiseliefert die Erfindung einen Photomaskenrohling mit einem sehr niedrigenWert für dieSchichtspannung von etwa 0,2 MPa oder sogar weniger.
    [0037] Einweiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dassPhotomaskenrohlinge mit einer exzellenten Haftung der ersten Dünnschichtauf dem Substrat und/oder der Dünnschichtenaneinander bereitgestellt werden.
    [0038] Darüber hinausist das erfindungsgemäße Verfahrenvorteilhafterweise sehr gut reproduzierbar, sodass eine hohe Stabilität der optischenSpezifikationen sowohl der Platten untereinander als auch innerhalb derPlatte erzielt wird.
    [0039] DieErfindung ermöglichteine getrennte Regulierung von vorzugsweise allen an dem Abscheidungsprozessbeteiligten Parametern. Es wird vorzugsweise ein Gas verwendet,um die Ionen des ersten Ionenstrahls zu erzeugen. Die Ionen desersten Ionenstrahls sind oder umfassen vorzugsweise Edelgasionen,z. B. Argon oder Xenon, und zwar wegen deren unterschiedlicher Impulsübertragungsfunktion.
    [0040] Vorzugsweiseist der erste Ionenstrahl ein Xenon-Ionenstrahl, da die optischen Eigenschaften,insbesondere die EUV optischen Eigenschaften der Photomasken beiVerwendung von Xenon als Sputtergas noch weiter verbessert werdenkönnen.
    [0041] Entsprechendeiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung ermöglichtein dreigittriges Ionenextraktionsgitter zusammen mit einer steuerbarenHochfrequenzplasmaheizung eine separate Anpassung der Energie undder Stromstärkeder extrahierten Ionen innerhalb der Gestaltungsgrenzen. Ein optischesExtraktionssystem ermöglichteine Beschleunigung, Lenkung und/oder Fokussierung des ersten Teilchen-oder Ionenstrahls auf seinem Weg zu dem Target.
    [0042] Vorzugsweiseist die Verteilung der gesputterten Targetatome anpassbar, indemParameter des ersten Teilchenstrahls reguliert werden, z. B. derEinfallswinkel, die Energie, die Stromstärke und/oder die Masse der Partikeloder Ionen. Durch Anpassung oder Steuerung dieser Parameter desersten Teilchenstrahls sind die Reinheit, die chemische Zusammensetzung,der Oberflächenzustandund/oder die Mikrokorngröße des Targetmaterialsanpassbar oder regulierbar.
    [0043] Darüber hinauskann die geometrische Ausrichtung des Substrats in Bezug auf dasTarget, insbesondere der Einfallswinkel der gesputterten Targetatome,angepasst werden. Durch Anpassung dieser Parameter kann das fundamentaleWachstum der Schicht beeinflusst werden, sodass diese im Hinblickauf Spannungen, Homogenitätund optische Parameter optimiert wird.
    [0044] DieHilfsquelle und die Abscheidequelle stellen vorzugsweise unterschiedlicheQuellen dar, diese sind aber äquivalentund/oder unabhängigvoneinander anpassbar. Dadurch könnender erste und der zweite Teilchenstrahl einzeln gesteuert werdenund/oder könnenunterschiedliche Teilchen umfassen und/oder unterschiedliche Teilchenenergienaufweisen.
    [0045] Vorzugsweisewird eine Abscheiderate von > 0,01nm/s oder > 0,05 nm/sund/oder < 5 nm/s, < 2 nm/s, < 0,5 nm/s oder < 0,3 nm/s, am bevorzugtestenim Bereich von etwa 0,1 nm/s ± 50%,bereitgestellt. Auf den ersten Blick mag dies unwirtschaftlich erscheinen,aber andererseits ermöglichtdie geringe Abscheiderate eine sehr präzise Kontrolle der Schichtdicke,sowohl durch zeitliche als auch in-situ-Kontrolle. Insbesondere für Phasenschieber-und EUV-Photomaskenrohlinge ist dies vorteilhaft, da eine sehr genaueRegulierung der Schicht- oder Periodendicke möglich ist, sodass der gefordertePhasenwinkel und ein hohes Reflexionsvermögen erzielt werden. Darüber hinauswird eine Homogenitätder Spitzenreflexion besser ± 1%sowie eine Homogenitätder Mittenwellenlängebesser ± 0,1nm überdie gesamte Flächedes Photomaskenrohlings erzielt.
    [0046] Entsprechendeiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung wird das Substrat durch Bestrahlung mit dem zweitenTeilchenstrahl konditioniert, bevor die erste Schicht abgeschiedenwird. In diesem Fall wird ein Ionenstrahl mit niedriger Energie,z. B. < 100 eVoder < 30 eV; alszweiter Teilchenstrahl verwendet. Die Energie des zweiten Ionenstrahlswird auf einen Wert eingestellt, bei welchem die Substratoberfläche nicht durchSputtern beschädigtwird, aber organische Verunreinigungen, die an der Oberfläche vorhandensind, abgelöstwerden. Insbesondere ist die Energie der Ionen des zweiten Teilchenstrahlshöher alsdie chemischen Bindungsenergien der Verunreinigungen. Vorzugsweisewird diese physikalische Reinigungswirkung chemisch intensiviert,indem zumindest füreine gewisse Zeit währendder Behandlung ein oder mehrere Reaktivgase in der Vakuumkammerbereitgestellt werden, beispielsweise Sauerstoff. Vorteilhafterweisewird die Haftung der ersten Schicht auf dem Substrat und/oder derSchichten aneinander sowie die Defektdichte verbessert.
    [0047] Alternativoder zusätzlichzu der Konditionierung der Oberfläche werden eine oder mehrereder Schichten durch den zweiten Teilchenstrahl dotiert. Vorzugsweisewird ein Dotierungsmaterial verwendet, das in gasförmigem Zustandverfügbarist. Je nach Anforderung wird dieses Gas in seinem ursprünglichenZustand verwendet, durch das Plasma im Inneren der Quelle ionisiertoder sogar zu dem Photomaskenrohling hin beschleunigt. Insbesonderein diesem Fall sind die Geometrie und/oder der Einfallswinkel deszweiten Teilchenstrahls anpassbar und/oder steuerbar.
    [0048] Vorzugsweisewerden eine oder mehrere der Schichten unabhängig voneinander dotiert, waserfindungsgemäß möglich ist,selbst wenn diese von dem gleichen Target gesputtert werden. Sowerden beispielsweise zwei Schichten aus dem gleichen Targetmaterialabgeschieden und es wird entweder nur eine Schicht dotiert oderbeide Schichten werden unabhängigvoneinander dotiert, z. B. mit unterschiedlichen Dotierungsmaterialienoder Dotierungsparametern.
    [0049] Beieiner bevorzugten Ausführungsformwird die letzte oder Deckschicht einer binären Chrommaske im Hinblickauf die Reflexion durch Dotierung optimiert, während eine oder mehrere andereSchichten anders dotiert werden, z. B. um die optische Dichte, die Ätzzeit,die Haftung, den Reflexionsgrad und/oder andere Merkmale anzupassenund zu optimieren. Beispielsweise kann die Reflexion einer Antireflexionsbeschichtung vermindertwerden.
    [0050] Andererseitskann der Reflexionsgrad einer oder mehrerer reflektierender Schichteneines EUV-Photomaskenrohlings durch die Behandlung mit dem zweitenTeilchenstrahl erhöhtwerden und/oder homogenisiert werden.
    [0051] Beieiner weiteren bevorzugten Ausführungsformwird das Substrat und/oder eine, mehrere oder alle Schichten durchBestrahlung mit dem zweiten Teilchenstrahl eingeebnet oder geglättet. Vorzugsweiseerfolgt ein Schritt der Bestrahlung des Photomaskenrohlings durchden zweiten Teilchenstrahl, nachdem eine oder mehrere Schichtenabgeschieden sind. Die Einebnung oder Glättung einer oder mehrerer derSchichten ist besonders vorteilhaft für EUV-Photomaskenrohlinge,da der EUV-Reflexionsgrad wesentlich von der Grenzflächenrauhigkeitdes Multischichtstapels abhängt,welche insbesondere durch die Erfindung reduziert wird.
    [0052] DieErfindung wird nachfolgend detaillierter und im Hinblick auf bevorzugteAusführungsformenbeschrieben. Dabei wird Bezug auf die anhängenden Zeichnungen genommen,in welchen gleiche und analoge Elemente mit den gleichen Bezugszeichenbezeichnet sind.
    [0053] Eszeigen:
    [0054] 1 einen schematischen Aufbaueiner Vorrichtung entsprechend der Erfindung;
    [0055] 2 einen schematischen Querschnitteines EUV-Photomaskenrohlings(Beispiel 1);
    [0056] 3a bis 3c Ergebnisse von Reflexionsmessungendes Photomaskenrohlings entsprechend Beispiel 1;
    [0057] 4 ein Transmissionselektronenmikroskopbildeines Querschnitts des Photomaskenrohlings entsprechend Beispiel1;
    [0058] 5 Oberflächenbilder eines Stapels aus10 Bi-Schichten (linke Spalte) und aus 40 Bi-Schichten (rechte Spalte);
    [0059] 6 Ergebnisse der Reflexionsmessungenvon zwei EUV-Photomaskenrohlingenmit 30 bzw. 50 Bi-Schichten;
    [0060] 7 einen schematischen Querschnitteines binärenPhotomaskenrohlings (Beispiel 2);
    [0061] 8 Ergebnisse einer Messungder optischen Dichte in Abhängigkeitvon der Wellenlängean dem binärenPhotomaskenrohling entsprechend Beispiel 2;
    [0062] 9 Ergebnisse einer Messungder Reflexion in Abhängigkeitvon der Wellenlängean dem binären Photomaskenrohlingentsprechend Beispiel 2;
    [0063] 10 Ergebnisse einer Reflexionsmessungin einer zweidimensionalen graphischen Konturendarstellung des binären Photomaskenrohlingsentsprechend Beispiel 2;
    [0064] 11a einen schematischenQuerschnitt eines Komposit-Phasenschieber-Photomaskenrohlings (Beispiel3);
    [0065] 11b einen schematischenQuerschnitt eines Bi-Schicht-Phasenschieber-Photomaskenrohlings (Beispiel4);
    [0066] 11c einen schematischenQuerschnitt eines Multischicht-Phasenschieber-Photomaskenrohlings (Beispiel5);
    [0067] 12 Ergebnisse einer Berechnungder Phase und der Transmission in Abhängigkeit von der Schichtdickeeines Monoschicht-Phasenschieber-Photomaskenrohlings;
    [0068] 13 Ergebnisse einer Berechnungder Phase und der Transmission in Abhängigkeit von der Schichtdickeeines Bi-Schicht-Phasenschieber-Photomaskenrohlings;
    [0069] 14a Ergebnisse einer Messungder Wellenlängendispersionvon SiO2; 14b Ergebnisseeiner Messung der Wellenlängendispersionvon SiN. und
    [0070] 15 Ergebnisse der Reflexionsmessungzweier Photomaskenrohlinge mit Argon und Xenon als Sputter-Gas
    [0071] 1 zeigt schematisch denAufbau einer Abscheidungsvorrichtung 10 zur Herstellungvon Photomaskenrohlingen durch Ionenstrahlsputtern (IBS) oder Ionenstrahlabscheidung(IBD) entsprechend der Erfindung. Die Vorrichtung 10 umfassteine Vakuumkammer 12, die mittels eines Pumpsystems 14 evakuiertwird.
    [0072] EineAbscheide-Teilchenquelle oder spezieller eine Ionen-Abscheidequelle 20 erzeugteinen ersten Teilchen- oder Ionenstrahl 22. Die Abscheideionenquelle 20 stellteine Hochfrequenz(HF)-Ionenquelle dar, es können jedoch auch andere Artenvon Ionenquellen genutzt werden. Das Sputtergas 24 wirdan einem Einlass 26 in die Abscheideionenquelle 20 geführt undwird innerhalb der Abscheideionenquelle 20 durch atomareKollisionen mit Elektronen, die durch ein induktiv gekoppeltes elektromagnetischesFeld beschleunigt werden, ionisiert. Eine gebogene, dreigittrigeIonenextraktionsanordnung 28 wird verwendet, um die Primärionen,die in dem ersten Ionenstrahl 22 enthalten sind, zu beschleunigenund diese in Richtung auf das Target 40 zu fokussieren.
    [0073] DiePrimärionenwerden aus der Abscheideionenquelle 20 herausgezogen undtreffen auf ein Target oder Sputtertarget 40 auf, wodurchsie Kaskaden atomarer Kollisionen bewirken und Targetatome herausgeschlagenwerden. Dieser Vorgang des Zerstäubensoder Verdampfens des Targets wird als Sputterprozess bezeichnet.Das Sputtertarget 40 ist z. B. ein Molybdän-, einSilizium- oder ein Chromtarget, in Abhängigkeit von der abzuscheidendenSchicht. Vorzugsweise erfolgen der Sputterprozess und die Abscheidungder Schichten in einem geeigneten Vakuum und werden nicht durchein Reaktivgas unterstützt.
    [0074] Eskönnenmehrere Parameter angepasst werden, um die Impulsübertragungsfunktionzwischen den Primärionenund den Targetatomen zu beeinflussen, um die Ionenstrahlqualität zu optimieren.Diese Verfahrensparameter sind: – die Masseder Primärionen, – dieAnzahl der Primärionenpro Sekunde (d. h. die Ionenstromstärke), – dieEnergie des ersten Ionenstrahls 22, die durch die Beschleunigungsspannungbestimmt wird, – derEinfallswinkel des ersten Ionenstrahls in Bezug auf die Targetnormale 44, – dieDichte und Reinheit des Targets.
    [0075] DieImpulsübertragungauf die Targetatome ist am größten, wenndie Masse der Primärionen äquivalentder Masse der Targetatome ist. Da Edelgase einfach zu handhabensind, wird als Sputtergas 24 bevorzugt Argon oder Xenonverwendet.
    [0076] Diestatistische Verteilung der Geometrie und Energie der gesputtertenIonen 42, die infolge der Impulsübertragung in dem Sputterprozessdas Target verlassen, wird mit Hilfe zumindest eines der vorgenannten Verfahrensparameterangepasst oder reguliert.
    [0077] Insbesonderewird die mittlere Energie der gesputterten Atome, in diesem FallChromatome, durch die Energie und/oder den Einfallswinkel des erstenIonenstrahls 22 angepasst oder reguliert. Der Einfallswinkel desersten Ionenstrahls 22 in Bezug auf die Targetnormale 44 wirddurch Schwenken des Targets 40 angepasst.
    [0078] Zumindestein Teil der gesputterten Ionen 42 tritt aus dem Target 40 inRichtung auf das Substrat 50 hin aus. Die gesputtertenIonen 42 treffen auf das Substrat 50 mit einerEnergie auf, die viel höherals bei der herkömmlichenDampfabscheidung ist, wodurch hochstabile und dichte (Dünn-)Schichtenauf dem Substrat 50 abgeschieden werden oder aufwachsen.
    [0079] DasSubstrat 50 ist drehbar in einer dreiachsigen Drehvorrichtungmontiert. Der mittlere Einfallswinkel α der gesputterten Ionen in Bezugauf die Normale 54 des Substrats 50 wird durchSchwenken des Substrats 50 um eine erste Achse angepasst.Durch Anpassung des Einfallswinkels α können die Homogenität, die innereSchichtstruktur und mechanische Parameter, insbesondere die Schichtspannung,reguliert und folglich verbessert werden.
    [0080] Darüber hinauskann das Substrat 50 senkrecht zu der Normalen 54,die eine zweite Drehachse darstellt, gedreht werden, um die Homogenität der Abscheidungzu verbessern.
    [0081] DasSubstrat 50 ist zusätzlichum eine dritte Achse drehbar oder schwenkbar, wodurch es möglich ist, dasSubstrat 50 aus dem Strahl heraus zu bewegen, um beispielsweisedie Reinigung des Substrats 50 unmittelbar vor der Abscheidungzu ermöglichen.
    [0082] Fernerumfasst die Vorrichtung 10 eine Hilfsteilchenquelle oderHilfsionenquelle 60. Das Funktionsprinzip ist das Gleichewie bei der Abscheideionenquelle 20. Ein zweiter Teilchen-oder Ionenstrahl 62 wird auf das Substrat 50 gerichtet,z. B. zur Einebnung, Konditionierung, Dotierung und/oder weiterenBehandlung des Substrats 50 und/oder der auf dem Substrat 50 abgeschiedenenSchichten.
    [0083] Derzweite Ionenstrahl 62 wird durch ein gerades, dreigittrigesExtraktionssystem 68 beschleunigt.
    [0084] Derzweite Ionenstrahl 62 erfasst im Wesentlichen das gesamteSubstrat 50, um eine homogene Ionenverteilung oder -behandlung über diegesamte Substratflächehin zu erzielen. Der zweite Ionenstrahl 62 wird insbesonderegenutzt, um: – die Schichten mit Sauerstoff,Stickstoff, Kohlenstoff und/oder anderen Ionen zu dotieren, – dasSubstrat vor der Abscheidung einer Schicht zu reinigen, beispielsweisemit einem Sauerstoffplasma, – dieGrenzflächenqualität der Schichtendurch Einebnung der Schichten zu verbessern.
    [0085] InAbhängigkeitvon der speziellen Behandlung kann die Bestrahlung des Substrats 50 und/oderder auf dem Substrat 50 abgeschiedenen Schichten mit demzweiten Ionenstrahl 62 vor, gleichzeitig und/oder nachder Abscheidung von Schichten auf dem Substrat 50 erfolgen.Wie in 1 zu sehen ist,ist das Substrat 50 in einem Winkel β in Bezug auf die Achse 64 deszweiten Ionenstrahls 62 geneigt.
    [0086] 2 zeigt eine schematischeZeichnung eines exemplarischen (Dünn-)Schichtsystems eines EUV-Photomaskenrohlings 70.
    [0087] Aufdem Substrat 50 ist ein hochgradig reflektierender Multischichtstapel 71 abgeschieden,der 40 Bi-Schichten oder abwechselnde Schichten aus Molybdän 72 undSilizium 73 umfasst. Der Deutlichkeit halber ist in derZeichnung nur die erste Bi-Schicht, die direkt das Substrat 50 berührt, mitden Bezugszeichen 72 und 73 bezeichnet. Jedes(Dünn-)Schichtpaarweist eine Dicke von 6,8 nm auf und der Anteil an Molybdän beträgt 40%,was eine Gesamtdicke des Mo/Si-Multischichtstapels 71 von272 nm ergibt. Der Multischichtstapel 71 stellt einen EUV-Spiegeldar und ist durch eine 11 nm dicke Silizium-Abdeckschicht 74 geschützt, dieauf dem Multischichtstapel 71 abgeschieden ist.
    [0088] Aufder Silizium-Abdeckschicht 74 ist eine SiO2-Pufferschicht 75 miteiner Dicke von 60 nm abgeschieden. Ferner ist auf der Pufferschicht 75 einAbsorber-Schichtstapel 76 vorgesehen,der ein antireflektives Chrom-Bi-Schichtsystemmit einer Dicke von 70 nm umfasst. Der Absorber-Schichtstapel 76 bestehtaus zwei Chromschichten 77 und 78.
    [0089] ZurHerstellung einer strukturierten Photomaske aus dem EW-Photomaskenrohling 70 wirdder Absorber-Schichtstapel 76 mittels Photolithographiestrukturiert und teilweise entfernt. Die Pufferschicht 75 ermöglicht eineReparatur der strukturierten Absorberschicht ohne Beschädigung desdarunter liegenden Multischichtstapel-Spiegels 71.
    [0090] Diesehr geringe Abscheiderate des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht einesehr präziseKontrolle der Schichtdicke. Dies ist sehr vorteilhaft, da insbesonderedie Schichten 72, 73 des Multischichtstapel-Spiegels 71 nureinige nm dick sind. Die Schichten 72, 73 können miteiner sehr kontrollierten und reproduzierbaren und daher gleichenDicke der jeweiligen Bi-Schicht abgeschieden werden. Die Erfinderhaben festgestellt, dass bei reduzierten Abscheidungsparametern,wie sie im Folgenden beschrieben sind, die Genauigkeit weiter erhöht werdenkann.
    [0091] AlsSputtergas wird Argon mit 10 sccm (Standard-cm3/min)verwendet, und die Energie der primären Argonionen in dem erstenIonenstrahl 22 beträgt600 eV. Die Stromstärkedes ersten Ionenstrahls 22 ist auf etwa 150 mA eingestellt.Um einen reinen ersten Ionenstrahl zu erhalten, beträgt der Hintergrunddruckin der Abscheidequelle 2 × 10–8 Torr,und der Partialdruck von Argon wird auf 1 × 10–4 Torreingestellt.
    [0092] Molybdän-, Silizium-und Chromtargets 40 werden zur Abscheidung der Molybdänschichten 72,der Silizium- und SiO2-Schichten 73, 74, 75 bzw.der Chromschichten 77, 78 verwendet.
    [0093] DieSiO2-Pufferschicht 75 wird während und/odernach deren Abscheidung durch den zweiten Ionenstrahl 62,der Sauerstoffionen umfasst, mit Hilfe der Hilfsionenquelle 60 dotiert,wobei ein Sauerstoffdurchfluss von 15 sccm eingestellt wird.
    [0094] DieDeckschicht 78 der beiden Absorberschichten 77, 78 wirdmit Hilfe des zweiten Ionenstrahls 62 bei einem Sauerstoffdurchflussvon 8 sccm dotiert, um die Reflexion der oberen Chromschicht 78 zureduzieren.
    [0095] Die 3a bis 3c zeigen die Ergebnisse von Reflexionsmessungenbei senkrechtem Einfall unter Verwendung einer Synchrotronstrahlungan der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Berlin, Deutschland.Es erfolgten zwei Messungen: eine entlang der x-Achse und eine entlangder y-Achse des Photomaskenrohlings 70, der eine quadratische6-Zoll-Platte darstellt. Jede Messung besteht aus 10 Messpunkten.
    [0096] 3b zeigt die Homogenität der Reflexionin einer graphischen Darstellung der gemessenen Reflexion in Abhängigkeitvon dem Ort auf der 6-Zoll-Platte entlang der x-Achse und der y-Achse.
    [0097] 3c zeigt die Homogenität der Spitzenreflexionin einer graphischen Darstellung der gemessenen Mittenwellenlänge in Abhängigkeitvon dem Ort auf der 6-Zoll-Platteentlang der x-Achse und entlang der y-Achse.
    [0098] Wieaus 3b bzw. 3c zu ersehen ist, ist über diegesamte Flächedes Photomaskenrohlings 70 die Homogenität der Spitzenreflexionbesser als ± 0,2%und die Homogenitätder Mittenwellenlängebesser als ± 0,02nm.
    [0099] 3a zeigt die Ergebnisseder Reflexionsmessungen aller 20 Messpunkte der beiden Messungen entlangder x-Achse und der y-Achse zusammen in einer graphischen Darstellung.Die Reflexion ist in Abhängigkeitvon der Wellenlängein nm graphisch dargestellt und es ist zu sehen, dass die Homogenität derarthervorragend ist, dass die 20 Kurven in dieser graphischen Darstellungfast nicht unterscheidbar sind.
    [0100] 4 zeigt ein Transmissionselektronenmikroskopbildeines Querschnitts eines Teils des Photomaskenrohlings 70.Es sind das Substrat 50 und der Multischichtstapel 71 gezeigt.Alle Schichten weisen sehr glatte Oberflächen auf und es ist kein systematischerFehler erkennbar. Dies zeigt die hervorragende Homogenität und Reproduzierbarkeitder durch das erfindungsgemäße Verfahrenabgeschiedenen und behandelten (Dünn-)Schichten.
    [0101] 5 zeigt Oberflächenmessungen,die mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops für die beiden Mo/Si-Multischichtstapel 70, 70' erhalten wurden.Die linke Spalte zeigt die Ergebnisse für einen Mo/Si-Multischichtstapel 70' mit 10 Bi-Schichten,wogegen die rechte Spalte die Ergebnisse für den Mo/Si-Multischichtstapel 70 mit40 Bi-Schichten zeigt, wie sie in 2 und 4 jeweils gezeigt sind.
    [0102] Dieobere Reihe zeigt die Ergebnisse mit einer geringeren Vergrößerung,wobei eine Flächevon 10 μm × 10 μm dargestelltist, wogegen die untere Reihe die Ergebnisse mit einer höheren Vergrößerung zeigt, wobeieine Flächevon 1 μm × 1 μm dargestelltist.
    [0103] Ausden beiden Rastergrößen istzu ersehen, dass bei einer größeren Anzahlvon Bi-Schichten die Oberflächenrauhigkeitnicht größer ist.Daher nimmt die Oberflächenrauhigkeitwährendder Abscheidung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zu. Tatsächlich wirdmit Hilfe der Ionenstrahlabscheidung entsprechend der Erfindungdie Rauhigkeit des Substrats übermehrere Schichten hin reproduziert, zumindest über 5, über 10 oder sogar über 40 Schichten.Zumindest eine, am bevorzugtesten alle Schichten, weisen eine RMS-Oberflächenrauhigkeit(mittlere quadratische Rauhigkeit) von < 5 nm, vorzugsweise von < 2 nm auf.
    [0104] 6 zeigt, dass durch dieBehandlung des Photomaskenrohlings mit dem zweiten Ionenstrahl 62 mit derHilfsquelle 60 währenddes Abscheidungsvorgangs die Oberflächenqualität weiter verbessert werden kann.Die durchgezogene Kurve stellt die Reflexionskurve für einenStapel aus 50 Bi-Schichten ohne Grenzflächenbehandlung oder -bearbeitungdar. Bei der gestrichelten Kurve wurden nur 30 Bi-Schichten abgeschieden,und zwar mit Grenzflächenbehandlungoder -bearbeitung in Form einer Einebnung der Schichtgrenzflächen. Dieverbesserte Oberflächenqualität ermöglicht es,den gleichen Reflexionswert mit einer geringeren Anzahl von Schichtenzu erreichen, d. h. eine Reflexion von über 60% bei Verwendung vonnur 30 Bi-Schichten. Vorzugsweise weist der behandelte Photomaskenrohling 70 einenSpitzenreflexionsgrad auf, der zumindest 2%, 5%, 10%, 20% höher alsder Reflexionsgrad eines unbehandelten Photomaskenrohlings mit dergleichen Anzahl von Schichten ist.
    [0105] 7 zeigt einen schematischenQuerschnitt eines binärenPhotomaskenrohlings 80. Der binäre Photomaskenrohling 80 umfassteinen Absorber-Schichtstapel 86 aus mindestens zwei Schichten 87, 88,die auf dem Substrat 50 abgeschieden sind.
    [0106] Dieerste Schicht 87 ist beispielsweise eine Chromschicht underzielt die geforderte optische Dichte, während die zweite Schicht 88 beispielsweiseeine als Antireflexionsbeschichtung geeignete Chromoxidschicht ist.In diesem Beispiel hat die erste Schicht eine Dicke von 48 nm unddie zweite Schicht hat eine Dicke von 22 nm.
    [0107] DerbinärePhotomaskenrohling 80 enthält keine so dünnen Schichtenwie die Bi-Schichten 72, 73 des zuvor beschriebenenEUV-Photomaskenrohlings 70. Daher können die folgenden relativhohen Abscheidungsparameter verwendet werden: Primäratome:Argon, 10 sccm (Standard-cm3/min) Primärenergie:1300 eV Primärstromstärke: 350mA Hintergrunddruck: 2 × 10–8 Torr Abscheidungsdruck:1 × 10–4 Torr
    [0108] DasSputtertarget 40 fürbeide Schichten ist ein Chromtarget. Die zweite Schicht oder Deckschicht 88 desAbsorber-Schichtstapels 86 wird durch den zweiten Ionenstrahl 62,der Sauerstoffionen umfasst, bei einem Sauerstoff-Gasdurchfluss 66 von8 sccm dotiert, um die Reflexion zu verringern.
    [0109] 8 zeigt die gemessene optischeDichte in Abhängigkeitvon der Wellenlängefür denbinären Photomaskenrohling 80.Der Absorber-Schichtstapel 86 ist derart gestaltet, dasseine optische Dichte von mindestens 3 im Bereich der Designwellenlänge erzieltwird, welche in diesem Beispiel 365 nm beträgt.
    [0110] 9 zeigt eine Kurve für die gemesseneReflexion in Abhängigkeitvon der Wellenlänge.Der Absorber-Schichtstapel 86 ist derart gestaltet, dasses bei der Designwellenlängevon 365 nm eine Viertelwellenlängenbedingungerfüllt.Dicke und Sauerstoffgehalt der Antireflexionsschicht 88 sindderart angepasst, dass bei der Designwellenlänge eine minimale Reflexionvon ≤ 12%erreicht wird.
    [0111] 10 zeigt eine graphischeKonturendarstellung der Reflexion bei 365 nm, die in zwei Dimensionen aufder Oberflächedes Photomaskenrohlings 80 gemessen wurde. Vorteilhafterweisewird auf dem Photomaskenrohling 80 eine Homogenität der Reflexionvon besser als ± 0,2%erzielt.
    [0112] Die 11a bis 11c zeigen Querschnitte von drei Artenvon Phasenschieber-Photomaskenrohlingen 90, 100, 110.Die Photomaskenrohlinge 90, 100, 110 umfassenjeweils eine Phasenschieber-Schichtstruktur 91, 101, 111,die eine Phasenverschiebung von 180° bewirkt, und weisen einen Transmissionsgradvon etwa 6% auf. Die Phasenschieber-Schichtstruktur ist entweder eine einzelneSchicht 91, die aus einem homogenen oder Kompositmaterialhergestellt ist, eine Bi-Schicht 101 oder eine Multischicht 111.Letztere ermöglichteine verbesserte Steuerung auf Grund der höheren Anzahl freier Parameter.
    [0113] 11a zeigt einen Phasenschieber-Photomaskenrohling 90 miteiner Komposit-Phasenschieberschicht 91, die direkt aufeiner Oberseite des transparenten Substrats 50 abgeschiedenist.
    [0114] 11b zeigt einen Phasenschieber-Photomaskenrohling 100 miteiner Bi-Schicht-Phasenschieberstruktur 101, die in Kontaktzu einer Oberseite des Substrats 50 abgeschieden ist. DieBi-Schicht-Struktur umfasst eine erste und eine zweite Schicht 102, 103.
    [0115] 11c zeigt einen Phasenschieber-Photomaskenrohling 90 miteiner Multischicht-Phasenschieberstruktur 111, die aufdas Substrat 50 aufgewachsen ist. Die Multischichtstruktur 111 bestehtaus zehn Bi-Schichten 102, 103.
    [0116] DiePhasenschieberstruktur 91, 101, 111 allerPhasenschieber-Photomaskenrohlinge 90, 100, 110 weisteine Dicke von 140 nm auf. Ferner wurde auf die jeweilige Phasenschieber-Schichtstruktur 91, 101, 111 einantireflektives Chrom-Schichtpaar 96, 97; 106, 107; 116, 117 miteiner Dicke von 70 nm abgeschieden.
    [0117] 12 zeigt eine Berechnungeiner Monoschicht-Phasenverschiebungentsprechend dem in 11a gezeigtenBeispiel. In 12 istzu sehen, dass die gewünschtePhasenverschiebung von 180° dieSchichtdicke und damit die Transmission bestimmt. Die Transmissionkann nur durch Variation der optischen Konstanten des Materialsbeeinflusst werden. Daher ist kein weiterer Freiheitsgrad für den Strukturentwurfvorhanden.
    [0118] In 12 sind zwei Kurven 121, 122 für zwei Materialienmit unterschiedlichen optischen Konstanten durch die durchgezogenebzw. die gestrichelte Linie gezeigt. Wie aus den Kurven zu entnehmenist, beträgt dieresultierende Schichtdicke fürdiese Beispiele etwa 80 nm und etwa 100 nm und die resultierendeTransmission beträgtetwa 0,275 bzw. etwa 0,1.
    [0119] 13 zeigt eine Berechnungeiner Bi-Schicht-Phasenverschiebungentsprechend dem in 11b gezeigtenBeispiel. Hierbei stellt die Schichtdicke der zweiten Schicht 103 einenzusätzlichenfreien Parameter zu der Dicke der ersten Schicht 102 dar.
    [0120] Ausder linken graphischen Darstellung in 13 istzu ersehen, dass die Dicke der ersten Schicht 102, welcheeine hochgradig absorbierende Schicht ist, auf die gewünschte Transmissionangepasst werden kann, welche im vorliegenden Beispiel 0,1 beträgt und miteiner Dicke von etwa 70 nm erzielt wird.
    [0121] DieDicke der zweiten Schicht 103, die aus einem gering absorbierendenMaterial aufgebracht wird, wird dann derart angepasst, dass einePhasenverschiebung von 180° erzieltwird. Aus der rechten graphischen Darstellung in 13 ist zu ersehen, dass die Dicke derzweiten Schicht dann auf etwa 30 nm festzulegen ist.
    [0122] Eswerden zwei Materialien verwendet, d. h. ein Material mit einemhohen Absorptionskoeffizienten, um den Soll-Transmissionsgrad für die erste Schicht 102 einzustellen,und ein Material mit einem niedrigen Absorptionskoeffizienten für die zweiteSchicht 103, um die Phasenverschiebung auf 180° einzustellen.Im vorliegenden Beispiel ist SiN das Material für die absorbierende erste Schicht 102 undSiO2 fürdie phasenverschiebende zweite Schicht 103.
    [0123] Dadie Schichten relativ dick sind, können folgende hohe Abscheidungsparameterverwendet werden: Primäratome: Argon, 10 sccm (Standard-cm3/min) Primärenergie: 1300 eV Primärstromstärke: 350 mA Hintergrunddruck: 2 × 10–8 Torr Abscheidungsdruck: 1 × 10–4 Torr
    [0124] AlsSputtertarget 40 werden Silizium- und Chromtargets verwendet.
    [0125] DieSiN-Schicht 102 wird mit Stickstoff bei einer Durchflussratevon 22 sccm dotiert und die SiO2-Schicht 103 wirdmit Sauerstoff bei einer Durchflussrate von 15 sccm dotiert. DerStickstoff wird in der Hilfsquelle 60 ionisiert und mitHilfe einer Beschleunigungsspannung von 100 V zu dem Substrat 50 hinbeschleunigt. Die Chromschicht ist die gleiche wie in dem Beispieldes binärenPhotomaskenrohlings, welcher in 7 gezeigtist.
    [0126] Die 14a und 14b zeigen die gemessene Dispersion deroptischen Konstanten der SiN- und der SiO2-Schicht 102, 103.Für dieMessung wurde ein N&K-Photospektrometerverwendet.
    [0127] 14a zeigt eine graphischeDarstellung der Brechzahl 131 und des Extinktionskoeffizienten 132 für die SiO2-Schicht 103 und 14b zeigt eine graphische Darstellungder Brechzahl 133 und des Extinktionskoeffizienten 134 für die SiN-Schicht 102 inAbhängigkeitvon der Lichtwellenlänge.
    [0128] Dieoptischen Konstanten für193 nm wurden wie folgt festgestellt:
    [0129] UnterVerwendung dieser Dispersionsdaten wird eine exemplarische Ausführungsformfür den Bi-Schicht-Phasenschieber-Photomaskenrohling 100 mitfolgenden Parametern gestaltet: Dicke von SiN: 27 nm Dicke von SiO2: 92 nm Relative Transmission: 6,2% Phasenverschiebung: 180°
    [0130] DesWeiteren wurde ein Multischicht-Phasenschieber-Photomaskenrohling 110 mitden folgenden Parametern gestaltet: Dicke jeder SiN-Schicht: 1,6 nm Dicke jeder SiO2-Schicht: 12,7 nm Anzahl der Bi-Schichten: 10 Relative Transmission: 6,1% Phasenverschiebung: 180°
    [0131] Für beidePhasenschieber-Photomaskenrohlinge 100 und 110 wurdedie Phasenverschiebung nicht direkt gemessen, sondern wurde unterVerwendung der gemessenen Dispersionsdaten und der gemessenen Schichtdickeberechnet. Es wurde die Röntgenreflektometriemit streifendem Einfall genutzt, um die Schichtdicken mit hoherGenauigkeit zu bestimmen.
    [0132] Hintergrunddieser Beispiele ist es, den Unterschied zwischen der Verwendungvon Argon bzw. Xenon als Sputtergas hinsichtlich der optischen Eigenschaften,insbesondere der EUV optischen Eigenschaften von EUV Photomaskenrohlingenoder EUV Photomasken aufzuzeigen.
    [0133] UnterBeachtung der unterschiedlichen Atommassen von Argon und Xenon wares notwendig, stabile Prozessparameter festzulegen, die eine annähernd gleicheBeschichtung unter annäherndgleichen Prozessbedingungen fürbeide Beispiele ermöglicht.
    [0134] ImBeispiel 6 wird dazu Xenon als Sputtergas mit einem Gasfluss von4,5 sccm und einer Energie der primären Xenonionen im Ionenstrahlvon ungefähr900 eV verwendet. Die Stromstärkedes Ionenstrahls wird auf etwa 200 mA eingestellt. Um einen reinenersten Ionenstrahl zu erhalten, beträgt der Hintergrunddruck in derAbscheidequelle 2 × 10–8 Torr,und der Partialdruck von Xenon wird auf 1 × 10–4 Torreingestellt.
    [0135] Eineunter den oben beschriebenen Bedingungen beschichtete Probe im Beispiel6 besteht aus 51 Bi-Schichten oder alternierenden Schichten ausMolybden und Silizium. Jedes Schichtpaar hat eine Schichtdicke von6,99 nm. Ein solcher Schichtstapel ist ein EUV-Spiegel und wirdabgedeckt von einer 11 nm dicken Deckschicht aus Silizium.
    [0136] ImBeispiel 7 wird dazu Argon als Sputtergas mit einem Gasfluss von10 sccm und einer Energie der primären Argonionen im Ionenstrahlvon ungefähr900 eV verwendet. Die Stromstärkedes Ionenstrahls wird auf etwa 200 mA eingestellt. Der Hintergrunddruckin der Abscheidequelle beträgt2 × 10–8 Torr,und der Partialdruck von Argon wird auf 1 × 10–4 Torreingestellt.
    [0137] DieProbe im Beispiel 7 besteht aus 48 Bi-Schichten oder alternierendenSchichten aus Molybden und Silizium und stellt ebenfalls einen EUV-Spiegeldar. Jedes Schichtpaar hat eine Schichtdicke von 6,92 nm. Die Schichtenwerden ebenfalls abgedeckt von einer 11 nm dicken Deckschicht ausSilizium.
    [0138] In 15 ist der Unterschied derReflexion bei Verwendung von Xenon und Argon im Sputterprozess dargestellt.Die geschlossene Kurve stellt die Reflexionskurve des Beispiels7 (Argon als Sputtergas) dar und die gestrichelte Kurve die Reflexionskurvedes Beispiels 6 (Xenon als Sputtergas). Die Probe aus Beispiel 6, beiwelcher Xenon zum Sputtern verwendet wurde, zeigt eine deutlichhöhereReflexionsrate als die Probe aus Beispiel 7, bei welcher Argon zumSputtern verwendet wurde.
    [0139] DieErfinder haben herausgefunden, dass der Einsatz von Xenon als Sputtergasdie optischen, insbesondere die EUV-optischen Eigenschaften von Photomaskenrohlingenund Photomasken noch weiter verbessern kann.
    [0140] Fachleutenwird klar sein, dass alle Merkmale der Erfindung, der bevorzugtenAusführungsformenund die in den PatentansprüchenangeführtenMerkmalen miteinander kombiniert werden können und dass viele Detailsder beschriebenen Beispiele abgeändertwerden können,ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
    权利要求:
    Claims (41)
    [1] Verfahren zum Herstellen eines Photomaskenrohlings,insbesondere eines binärenPhotomaskenrohlings, eines Phasenschieber-Photomaskenrohlings odereines EUV(extremes Ultraviolett)-Photomaskenrohlings, mit folgendenSchritten: Bereitstellen eines Substrats und eines Targetsin einer Vakuumkammer; Bereitstellen eines ersten Teilchenstrahls; Sputterndes Targets durch Bestrahlung mit dem ersten Teilchenstrahl; Abscheidenzumindest einer ersten Schicht aus einem ersten Material auf demSubstrat durch das Sputtern des Targets.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der erste Teilchenstrahl auf das Target gerichtet wird undgesputterte Partikel aus dem Target in Richtung auf das Substrathin austreten.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens eine zweite Schicht aus einem zweiten Material aufdem Photomaskenrohling durch Sputtern des Targets abgeschieden wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Target eine Targetnormale definiert und dass der ersteTeilchenstrahl auf dem Target in einem Winkel zu der Targetnormalenauftrifft.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Substrat eine Substratnormale definiert und dass gesputtertePartikel von dem Target auf dem Photomaskenrohling in einem Winkelzu der Substratnormalen auftreffen.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Abscheiderate der ersten Schicht zwischen 0,01 und 5 nm/sbeträgt.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Photomaskenrohling von einem zweiten Teilchenstrahl bestrahltwird.
    [8] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass das Substrat eine Substratnormale definiert und dass der zweiteTeilchenstrahl auf dem Photomaskenrohling in einem Winkel zu derSubstratnormalen auftrifft.
    [9] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der erste und/oder der zweite Teilchenstrahl ein Ionenstrahlist.
    [10] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der erste und/oder der zweite Teilchenstrahl ein Ionenstrahlist, der durch ein elektromagnetisches Feld beschleunigt und fokussiertwird.
    [11] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der erste und der zweite Teilchenstrahl getrennt gesteuertwerden, um unabhängigvoneinander mit Hilfe des ersten Teilchenstrahls Schichten abzuscheidenund mit Hilfe des zweiten Teilchenstrahls das Substrat und/oderdie Schichten zu behandeln.
    [12] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der erste und der zweite Teilchenstrahl unterschiedliche Teilchenumfassen.
    [13] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Teilchenenergien des ersten und des zweiten Teilchenstrahlsunterschiedlich sind.
    [14] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Oberflächedes Substrats durch Bestrahlung mit dem zweiten Teilchenstrahl konditioniertwird.
    [15] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Oberflächedes Substrats vor der Abscheidung der ersten Schicht durch Bestrahlungmit dem zweiten Teilchenstrahl gereinigt wird.
    [16] Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,dass in der Vakuumkammer zumindest ein Reaktivgas unter einem vorgegebenenDruck bereitgestellt wird und dass die Reinigung durch das zumindest eineReaktivgas verstärktwird.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,dass das zumindest eine Reaktivgas Sauerstoff umfasst.
    [18] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eine der Schichten durch Bestrahlung mit dem zweitenTeilchenstrahl dotiert wird.
    [19] Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass auf dem Photomaskenrohling mehrere Schichten abgeschieden werdenund dass unterschiedliche Schichten unterschiedlich dotiert werden.
    [20] Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass durch die Dotierung zumindest einer der folgenden Parametervon zumindest einer der Schichten gesteuert wird: – optischeDichte, – Ätzzeit, – Haftungund – Reflexionsgrad.
    [21] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Oberflächezumindest einer der Schichten nach deren Abscheidung durch Bestrahlungmit dem zweiten Teilchenstrahl eingeebnet wird.
    [22] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass weitere Schichten auf dem Photomaskenrohling abgeschieden werdenund dass die Grenzflächenrauhigkeitzwischen den Schichten durch Bestrahlung mit dem zweiten Teilchenstrahlreduziert wird.
    [23] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Reflexionsgrad einer Oberfläche einer reflektierenden Schichtdurch Bestrahlung mit dem zweiten Teilchenstrahl erhöht wird.
    [24] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der erste Teilchenstrahl einen Ionenstrahl umfasst.
    [25] Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,dass der Ionenstrahl ein Xenon-Ionenstrahlist.
    [26] Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,dass die Reflexion einer Oberflächeeiner reflektierenden Schicht durch Sputtern des Targets mit einemXenon-Ionenstrahl erhöhtwird.
    [27] Verfahren zum Herstellen eines Photomaskenrohlings,insbesondere eines binärenPhotomaskenrohlings, eines Phasenschieber-Photomaskenrohlings odereines EUV-Photomaskenrohlings,mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats undeines Sputtertargets in einer Vakuumkammer; Bereitstellen einerAbscheideteilchenquelle und einer Hilfsteilchenquelle; Bereitstelleneines ersten und eines zweiten Teilchenstrahls mit Hilfe der Abscheideteilchenquellebzw. der Hilfsteilchenquelle; Sputtern des Targets durch Bestrahlungmit dem ersten Teilchenstrahl, wobei der erste Teilchenstrahl vonder Abscheideteilchenquelle auf das Target gerichtet wird und gesputtertePartikel aus dem Target in Richtung auf das Substrat hin austreten; Abscheiden(Aufwachsen lassen) zumindest einer ersten Schicht aus einem erstenMaterial auf dem Substrat durch das Sputtern des Targets; Abscheiden(Aufwachsen lassen) zumindest einer zweiten Schicht aus einem zweitenMaterial auf der ersten Schicht durch Sputtern des Targets; Bestrahlendes Photomaskenrohlings mit dem zweiten Teilchenstrahl, um das Substratoder zumindest eine der Schichten zu behandeln.
    [28] Verfahren zum Herstellen eines Photomaskenrohlings,insbesondere eines binärenPhotomaskenrohlings, eines Phasenschieber-Photomaskenrohlings odereines EUV-Photomaskenrohlings,mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats in einerVakuumkammer; Aufwachsen lassen einer Schicht aus einem ersten Materialauf dem Substrat; wobei der Schritt des Aufwachsens der Schichtdurch Ionenstrahlabscheidung (IBD) erfolgt.
    [29] Photomaskenrohling, der insbesondere ein binärer Photomaskenrohling,ein EUV-Photomaskenrohling oder ein Phasenschieber-Photomaskenrohlingist, welcher mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 1, 27 oder 28erhalten werden kann.
    [30] Maskenrohling, insbesondere ein binärer Photomaskenrohling,ein Phasenschieber-Photomaskenrohling oder ein EW-Photomaskenrohling,umfassend: ein Substrat; und eine oder mehrere Schichten,die durch Ionenstrahlabscheidung auf dem Substrat abgeschieden sind.
    [31] Maskenrohling nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,dass der Maskenrohling durch Bestrahlung mit einem zweiten Teilchenstrahlbehandelt wird.
    [32] Maskenrohling nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eine der Schichten eine Korngröße von 0 nm bis 10 nm aufweist.
    [33] Maskenrohling nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eine der Schichten eine RMS-Oberflächenrauhigkeit von wenigerals 5 nm aufweist.
    [34] Maskenrohling nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,dass dieser ferner eine Licht reduzierende (oder Absorber-) Schichtumfasst.
    [35] Maskenrohling nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,dass dieser ferner eine Antireflexionsschicht umfasst.
    [36] Photomaske, die (mit Hilfe eines lithographischenVerfahrens) aus dem Maskenrohling nach Anspruch 30 hergestellt ist.
    [37] Vorrichtung zur Herstellung eines Maskenrohlings,insbesondere eines binärenPhotomaskenrohlings, eines Phasenschieber-Photomaskenrohlings odereines EUV-Photomaskenrohlings,umfassend: eine Vakuumkammer, die zum Evakuieren geeignet istund in welcher ein Substrat und ein Target angeordnet werden können; eineAbscheideteilchenquelle zum Bereitstellen eines ersten Teilchenstrahls,der auf das Target gerichtet werden kann, um das Target zu zerstäuben undzumindest eine erste Schicht auf dem Substrat abzuscheiden; und eineHilfsteilchenquelle zum Bereitstellen eines zweiten Teilchenstrahls,der auf das Substrat gerichtet werden kann, um das Substrat zu behandeln.
    [38] Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eine der Teilchenstrahlquellen, die Abscheideteilchenquelleoder die Hilfsteilchenquelle, einen Ionenstrahl bereitstellt.
    [39] Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet,dass die Abscheideteilchenquelle einen ersten Ionenstrahl bereitstelltund dass die Vorrichtung Einrichtungen zum Bereitstellen eines elektromagnetischenFeldes zum Beschleunigen und Fokussieren des ersten Ionenstrahlsauf dessen Weg zu dem Target umfasst.
    [40] Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet,dass die Abscheideteilchenquelle und die Hilfsteilchenquelle getrenntsteuerbar sind.
    [41] Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet,dass die Abscheideteilchenquelle und die Hilfsteilchenquelle geeignetsind, um Strahlen mit zumindest einem der folgenden Merkmale bereitzustellen: – unterschiedlichenRichtungen – unterschiedlichenTeilchen oder – unterschiedlichenTeilchenenergien.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-11| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2004-12-16| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: SCHOTT AG, 55122 MAINZ, DE |
    2009-12-17| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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