RU2206115C1 - Maskblank - Google Patents

Abstract

FIELD: electronic engineering. SUBSTANCE: maskblank has coating and resist film on glass base. Coating material is composition of general formula MbEn, where M is chromium, iron; E is nitrogen, oxygen; m and n are atomic proportions of M and E; m > 3 and n <4. Used as resist film is photoresist or electron-sensitive resist. Base- to-coating-to-resist-film thickness ratio is (1-3)•10³:1:(3-6). EFFECT: enhanced stability of lithographic characteristics due to mentioned preset thickness ratio. 2 cl, 1 tbl

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к фотошаблонным заготовкам, являющимся исходным материалом для получения шаблонов. The invention relates to microelectronics, and in particular to photomask blanks, which are the starting material for obtaining templates.

Известна фотошаблонная заготовка, содержащая на стеклянном основании пленку фоторезиста толщиной 0,8 мкм и покрытие на основе хрома толщиной

(0,1 мкм).Known photomask blank containing on a glass base a photoresist film with a thickness of 0.8 μm and a coating based on chromium thick

(0.1 μm).

Недостатком этой шаблонной заготовки является обратное размещение пленки и покрытия по отношению к стеклянному основанию (пат. РФ 2152911), т.е. пленка сформирована непосредственно на поверхности стекла с последующим формированием на ней покрытия из металла. Такое размещение не позволяет получить рисунок интегральной схемы с достаточной точностью и характеризуется появлением множественных дефектов. The disadvantage of this template blank is the reverse placement of the film and coating with respect to the glass base (US Pat. RF 2152911), i.e. the film is formed directly on the glass surface with the subsequent formation of a metal coating on it. This arrangement does not allow to obtain an integrated circuit drawing with sufficient accuracy and is characterized by the appearance of multiple defects.

Другим недостатком этой системы является низкая адгезия пленки резиста к стеклянной поверхности и нестабильность вследствие этого размеров критичных элементов. Another disadvantage of this system is the low adhesion of the resist film to the glass surface and the instability of the dimensions of critical elements as a result.

С развитием скоростного электронно-лучевого экспонирования при получении шаблонов этот метод так называемой "обратной литографии" утратил свою актуальность. With the development of high-speed electron-beam exposure upon receipt of templates, this method of so-called "reverse lithography" has lost its relevance.

Наиболее близким к предлагаемому является фотошаблонная заготовка (пат. РФ 1577555), содержащая на стеклянном основании покрытие на основе хрома толщиной 0,10-0,11 мкм с плотностью дефектов в виде "проколов" порядка 0,2 см^-2 и выходе годных 65-70% и пленку фоторезиста, сформированную на маскирующем покрытии. Толщина стеклянного основания и пленки фоторезиста не оговорены, однако из области техники известно, что используются стеклянные основания толщиной от 1,5 до 15 и более мм и пленка резистов толщиной от 0,2 до 4 мкм. Толщина покрытия тоже может колебаться в широких пределах.Closest to the proposed is a blank template (US Pat. RF 1577555), containing on a glass base a coating based on chromium with a thickness of 0.10-0.11 microns with a density of defects in the form of "punctures" of the order of 0.2 cm^-2 and 65 -70% and a photoresist film formed on the masking coating. The thickness of the glass base and the photoresist film are not specified, however, it is known from the technical field that glass bases with a thickness of 1.5 to 15 mm or more and a resist film of a thickness of 0.2 to 4 μm are used. The coating thickness can also vary widely.

Недостатком этой фотошаблонной заготовки является низкая стабильность литографических характеристик, а именно наблюдается повышенная дефектность в виде "проколов" и "невытравленных точек" вследствие неустановленности соотношений толщины не только основания: покрытия и резиста, но и соотношений компонентов маскирующего покрытия. Это часто приводит к образованию кристаллитов состава Сr₃N₄ или Ре₃O₄ и др., которые труднее растворяются по сравнению с основной массой покрытия и вследствие этого наблюдаются в массовом количестве дефекты в виде "невытравленных точек".The disadvantage of this photomask blank is the low stability of lithographic characteristics, namely, an increased defectiveness in the form of “punctures” and “non-etched dots” is observed due to the undetermined thickness ratios of not only the base: coating and resist, but also the ratio of masking coating components. This often leads to the formation of crystallites of the composition Cr₃ N₄ or Fe₃ O₄ and others, which are more difficult to dissolve in comparison with the bulk of the coating and, as a result, defects in the form of “non-etched dots” are observed in bulk.

Маскирующие покрытия хрома толщиной 0,10-0,11 мкм и окиси железа 0,08-0,09 мкм являются слишком тонкими. На этом уровне наблюдаются участки стеклянной поверхности, на которых маскирующий слой отсутствует. Даже в случае малых размеров этих участков ("прокол") этот дефект переносится на готовый шаблон, и он бракуется. Отсутствие соотношения толщин маскирующего покрытия и пленки резиста приводит в случае слишком тонкой пленки резиста к дефектам в виде "проколов", а в случае пленки увеличенных размеров зачастую образуются дефекты в виде "невытравленных точек" (см. табл.). Masking coatings of chromium with a thickness of 0.10-0.11 microns and iron oxide 0.08-0.09 microns are too thin. At this level, areas of the glass surface are observed on which there is no masking layer. Even in the case of small sizes of these areas ("puncture"), this defect is transferred to the finished template, and it is rejected. The absence of a ratio between the thicknesses of the masking coating and the resist film leads to defects in the form of "punctures" in the case of an excessively thin film of the resist, and in the case of an oversized film, defects often form in the form of "not etched dots" (see table).

Целью изобретения является фотошаблонная заготовка, содержащая на стеклянном основании маскирующее покрытие и слой резиста, лишенная недостатков прототипа, характеризующаяся количественным соотношением толщин основания, покрытия и пленки резиста, а также соотношением компонентов покрытия. The aim of the invention is a photomask blank containing a masking coating on a glass base and a resist layer, devoid of the disadvantages of the prototype, characterized by a quantitative ratio of the thicknesses of the base, coating and resist film, as well as the ratio of coating components.

Цель достигается тем, что в качестве покрытия использовано соединение общей формулы:
МmЭn,
где М - хром, железо;
Э - азот, кислород;
m и n - атомное соотношение М и Э;
m>3; n<4,
а в качестве материала пленки использованы фото- или электронорезисты, а общее соотношение толщин основание-покрытие-пленка составляет (1-3)•10³:1: (3-6).The goal is achieved in that the compound of the general formula is used as a coating:
MmEn,
where M is chromium, iron;
E - nitrogen, oxygen;
m and n are the atomic ratio of M and E;
m>3; n <4,
and photo- or electron-resistors were used as the material of the film, and the total ratio of the thicknesses of the base-coating-film is (1-3) • 10³ : 1: (3-6).

На маскирующем покрытии на основе хрома может быть дополнительно сформирован слой оксида хрома при соотношении толщин хрома, равном 1:(0,10-0,20), который обеспечивает снижение коэффициента отражения и стабилизирует условия проведения литографического процесса, устраняя такие нежелательные явления, как появление интерференции прямых и отраженных лучей и ухудшение в связи с этим условий воспроизведения критичных элементов интегральной схемы. On a chromium-based masking coating, a layer of chromium oxide can be additionally formed with a ratio of chromium thicknesses equal to 1: (0.10-0.20), which provides a decrease in the reflection coefficient and stabilizes the conditions of the lithographic process, eliminating such undesirable effects as the appearance of interference of direct and reflected rays and the deterioration in this regard, the conditions for the reproduction of critical elements of the integrated circuit.

Таким образом, наличие взаимосвязи толщин основания, покрытия и пленки в указанных пределах позволяет стабилизировать литографический процесс и оптимизировать толщины и состав маскирующего слоя так, чтобы они обеспечивали снижение дефектов в виде "проколов" и "невытравленных точек" до приемлемого уровня. Thus, the presence of a correlation between the thicknesses of the base, coating, and film within the indicated limits makes it possible to stabilize the lithographic process and to optimize the thickness and composition of the masking layer so that they reduce defects in the form of “punctures” and “non-etched points” to an acceptable level.

Пример 1. На стеклянную подложку размером 127х127 мм и толщиной 2,3 мм (2300 мкм) после операций механической обработки и подготовки поверхности перед нанесением покрытия формируется слой на основе хрома и его нитридов толщиной

(0,13 мкм) при соотношении толщины основания и покрытия, равном 1,77•10⁴: 1. Этот слой подвергается отмывке и наносится пленка фоторезиста толщиной 0,6 мкм при соотношении толщины покрытия и пленки резиста 1: 4,6. После сушки тройной системы при температуре 90^oС в течение 40 мин в атмосфере азота проводится контроль по тест-шаблону и определяется дефектность в виде "проколов" и "невытравленных точек". Количество проколов - 2 шт., количество точек - 2 шт. Общая дефектность в рабочей зоне диаметром 102 мм составляет 0,05 деф./см².Example 1. On a glass substrate with a size of 127x127 mm and a thickness of 2.3 mm (2300 μm) after machining and surface preparation before coating, a layer is formed based on chromium and its nitrides with a thickness

(0.13 μm) with a ratio of the base and coating thickness equal to 1.77 • 10⁴ : 1. This layer is washed and a photoresist film with a thickness of 0.6 μm is applied with a ratio of coating thickness and resist film of 1: 4.6. After drying the ternary system at a temperature of 90^o C for 40 min in a nitrogen atmosphere, control is carried out according to the test pattern and the defectiveness is determined in the form of "punctures" and "not etched points". The number of punctures - 2 pcs., The number of points - 2 pcs. The total defect in the working area with a diameter of 102 mm is 0.05 def. / Cm² .

Пример 2. На стеклянную подложку размером 127х127 мм толщиной 5,5 мм после проведения операций механической обработки и отмывки наносится покрытие на основе окиси железа толщиной 0,26 мкм. Покрытие далее отмывается в соответствующих растворах и наносится пленка резиста толщиной 0,87 мкм. После сушки тройной системы при температуре 90^oС в течение 50 мин в атмосфере азота проводится контроль по тест-шаблону. Наличие дефектов: проколы - 3 шт. ; точки - 5 шт., общая дефектность составляет 0,1 деф./см².Example 2. On a glass substrate with a size of 127x127 mm, 5.5 mm thick, after machining and washing operations, a coating based on iron oxide with a thickness of 0.26 μm is applied. The coating is then washed in the appropriate solutions and a resist film of 0.87 μm thickness is applied. After drying the ternary system at a temperature of 90^o C for 50 min in a nitrogen atmosphere control is carried out according to the test template. The presence of defects: punctures - 3 pcs. ; points - 5 pcs., the total defectiveness is 0.1 def. / cm² .

Пример 3. На кварцевую подложку размером 127х127 мм толщиной 2,3 мм после механической обработки и отмывки наносится покрытие на основе хрома толщиной

и дополнительно формируется слой оксида хрома толщиной

при соотношении толщин, равном 1:0,15. Далее осуществляется контроль дефектности: количество проколов - 2 шт.; точки отсутствуют. Дефектность 0,03 деф. /см², коэффициент отражения - 18%.Example 3. On a quartz substrate with a size of 127x127 mm, a thickness of 2.3 mm, after machining and washing, a coating based on chromium with a thickness of

and an additional layer of chromium oxide is formed thick

with a ratio of thicknesses equal to 1: 0.15. Next, defect control is carried out: the number of punctures - 2 pcs .; there are no points. Defectiveness 0.03 def. / cm² , the reflection coefficient is 18%.

Остальные варианты приведены в таблице. Там же приведены данные для прототипа. Other options are given in the table. The data for the prototype are also given there.

Claims (2)

Translated fromRussian

1. Фотошаблонная заготовка, содержащая на стеклянном основании покрытие и пленку резиста, отличающаяся тем, что в качестве материала покрытия использовано соединение общей формулы МmЭn, где М - хром, железо; Э - азот, кислород; m и n - атомное соотношение М и Э, m>3; n<4, а в качестве пленки резиста - фоторезист или электронорезист, при этом соотношение толщин основание : покрытие : пленка резиста составляет (1÷3)•10³:1:(3÷6).1. A template blank containing a coating and a resist film on a glass base, characterized in that a compound of the general formula MmEn is used as the coating material, where M is chromium, iron; E - nitrogen, oxygen; m and n is the atomic ratio of M and E, m>3; n <4, and as a resist film - a photoresist or an electron resist, the ratio of the thicknesses of the base: coating: the resist film is (1 ÷ 3) • 10³ : 1: (3 ÷ 6). 2. Фотошаблонная заготовка по п.1, отличающаяся тем, что на покрытии на основе хрома дополнительно сформирован слой оксида хрома при соотношении толщин, равном 1:(0,10÷0,20). 2. The photomask blank according to claim 1, characterized in that an additional layer of chromium oxide is formed on the chromium-based coating with a thickness ratio of 1: (0.10 ÷ 0.20).

Images