DE102022109612A1 - Lithographische maske und verfahren - Google Patents

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Chien-Cheng Chen
Huan-Ling Lee
Ta-Cheng Lien
Chia-Jen Chen
Hsin-Chang Lee
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Abstract

Es wird eine lithografische Maske bereitgestellt, die ein Substrat, eine Phasenverschiebungsschicht auf dem Substrat und eine Ätzstoppschicht aufweist. Die Phasenverschiebungsschicht wird strukturiert, und das Substrat wird durch die Ätzstoppschicht gegen Ätzung geschützt. Die Ätzstoppschicht kann ein Material sein, das für Licht, das in Fotolithografieprozessen verwendet wird, halbdurchlässig ist, oder sie kann für Licht durchlässig sein, das in Fotolithografieprozessen verwendet wird.

Description

  • Prioritätsanspruch und Querverweis
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 7. Juni 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 63/197.651 , die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
  • Hintergrund
  • Die Halbleiterindustrie hat ein exponentielles Wachstum erfahren. Technologische Fortschritte bei IC-Materialien und -Entwürfen haben Generationen von ICs (IC: integrierter Schaltkreis) hervorgebracht, wobei jede Generation kleinere und komplexere Schaltkreise als die vorhergehende Generation hat. Im Laufe der IC-Evolution hat die Funktionsdichte (d. h., die Anzahl von miteinander verbundenen Vorrichtungen je Chipfläche) im Allgemeinen zugenommen, während die Strukturgröße (d. h., die kleinste Komponente oder Leitung, die mit einem Herstellungsverfahren erzeugt werden kann) abgenommen hat. Dieser Prozess der Verkleinerung bietet im Allgemeinen Vorteile durch die Erhöhung der Produktionsleistung und die Senkung der zugehörigen Kosten.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • Die 1A und 1B sind Schnittansichten zweier Ausführungsformen einer lithografischen Maske gemäß zwei Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • Die 2A bis 2E sind Schnittansichten einer lithografischen Maske auf verschiedenen Stufen des Herstellungsprozess von 4 gemäß einigen Ausführungsformen.
    • Die 3A bis 3E sind Schnittansichten einer lithografischen Maske auf verschiedenen Stufen des Herstellungsprozess von 5 gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen der lithografischen Maske von 1A gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen der lithografischen Maske von 1B gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verwenden einer lithografischen Maske gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verwenden einer lithografischen Maske gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die nachstehende Offenbarung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element hergestellt werden können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Offenbarung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
  • Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen der in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet werden (um 90° gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können entsprechend interpretiert werden.
  • Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) werden Strukturen, die unterschiedliche Schichten der ICs darstellen, mit einer Reihe von wiederverwendbaren Fotomasken (die hier auch als fotolithografische Masken oder Masken bezeichnet werden) erzeugt. Die Fotomasken werden zum Übertragen des Entwurfs jeder Schicht der ICs auf ein Halbleitersubstrat während der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet.
  • In Anbetracht der Verringerung der IC-Größe werden verschiedene Arten dieser lithografischen Verfahren verwendet, wie etwa Immersionslithografie unter Verwendung von Wellenlängen in der Größenordnung von 193 nm von einem ArF-Laser oder EUV-Licht (EUV: extremes Ultraviolett) mit einer Wellenlänge von 13,5 nm, um zum Beispiel eine Übertragung sehr kleiner Strukturen (z. B. in der Größenordnung von Nanometern) von einer Maske auf einen Halbleiterwafer zu ermöglichen.
  • Ein anhaltender Wunsch nach dichter gepackten integrierten Vorrichtungen hat zu Änderungen des Fotolithografieprozesses geführt, um kleinere individuelle Strukturgrößen zu erzeugen. Die kleinste Strukturbreite oder „kritische Abmessung“ (CD), die mit einem Verfahren erhalten werden kann, wird näherungsweise mit der Formel CD = k1 · λ/NA, bestimmt, wobei k1 ein prozessspezifischer Koeffizient ist, λ die Wellenlänge des verwendeten Lichts/Energie ist und NA die numerische Apertur der optischen Linse, von dem Substrat oder dem Wafer betrachtet, ist.
  • Für die Herstellung von dichten Strukturelementen mit einem gegebenen Wert k1\ wird das Vermögen, ein brauchbares Bild eines kleinen Strukturelements auf einen Wafer zu projizieren, von der Wellenlänge λ und dem Vermögen der Projektionsoptik begrenzt, genügend Beugungsordnungen von einer belichteten Maske aufzunehmen. Wenn entweder dichte Strukturelemente oder vereinzelte Strukturelemente von einer Fotomaske oder einem Retikel einer bestimmten Größe und/oder Form hergestellt werden, können die Übergänge zwischen Hell und Dunkel an den Rändern des projizierten Bilds möglicherweise nicht scharf genug abgebildet werden, um Target-Fotoresiststrukturen korrekt zu erzeugen. Dies kann unter anderem zu einer Reduzierung des Kontrasts von virtuellen Bildern sowie zu einer Verringerung der Qualität der resultierenden Fotoresistprofile führen. Daher kann es erforderlich sein, für Strukturelemente mit einer Größe von bis zu 150 nm Phasenverschiebungsmasken (PSMs) oder Methoden zum Erhöhen der Bildqualität auf dem Wafer zu nutzen, z. B. Ränder von Strukturelementen scharf einzustellen, um Resistprofile zu verbessern.
  • Eine Phasenverschiebung umfasst im Allgemeinen ein selektives Ändern von Phasen eines Teils der Energie, die durch eine Fotomaske/Retikel hindurchgeht, sodass die phasenverschobene Energie zu der Energie, die an der Oberfläche des Materials auf dem zu belichtenden und zu strukturierenden Wafer nicht phasenverschoben wird, hinzukommt oder von dieser abgezogen wird. Durch sorgfältiges Kontrollieren der Form, der Position und des Phasenverschiebungswinkels von Maskenelementen können die resultierenden Fotoresiststrukturen präziser definierte Ränder haben. Wenn die Strukturgröße abnimmt, kann ein Ungleichgewicht einer Durchlassenergie zwischen o°- und 180°-Phasenteilen und einer Phasenverschiebung, die von 180° abweicht, zu einer signifikanten CD-Schwankung (CD: kritische Abmessung) und Platzierungsfehlern für die Fotoresiststruktur führen.
  • Phasenverschiebungen können auf unterschiedliche Weise erhalten werden. Zum Beispiel wird bei einer Methode, die als abgeschwächte Phasenverschiebung (AttPS) bekannt ist, eine Maske verwendet, die eine Schicht aus einem nicht-opaken Material aufweist, die bewirkt, dass Licht, das durch das nicht-opake Material hindurchgeht, die Phase im Vergleich zu Licht ändert, das durch transparente Teile der Maske hindurchgeht. Außerdem kann das nicht-opake Material die Menge (Intensität/Umfang) von Licht, das durch das nicht-opake Material hindurchgeht, im Vergleich zu der Menge von Licht anpassen, das durch transparente Teile der Maske hindurchgeht.
  • Eine andere Methode ist als veränderliche Phasenverschiebung bekannt, bei der ein transparentes Maskenmaterial (z. B. ein Quarz- oder SiO2-Substrat) so dimensioniert (z. B. geätzt) wird, dass es Bereiche mit unterschiedlichen Tiefen oder Dicken hat. Die Tiefen werden so gewählt, dass eine gewünschte relative Phasendifferenz bei Licht bewirkt wird, das durch die Bereiche mit unterschiedlichen Tiefen/Dicken hindurchgeht. Die resultierende Maske wird als „Maske mit veränderlicher Phasenverschiebung“ (AltPSM) bezeichnet. AttPSM und AltPSM werden hier als „APSM“ bezeichnet. Der Teil der AltPSM, der die größere Tiefe hat, wird als 0°-Phasenteil bezeichnet, während der Teil der AltPSM, der die kleinere Tiefe hat, als 180°-Phasenteil bezeichnet wird. Durch die Phasendifferenz kann sich das Licht die Hälfte der Wellenlänge in dem transparenten Material ausbreiten, sodass eine Phasendifferenz von 180° zwischen dem o°- und dem 180°-Teil entsteht. Bei einigen Implementierungen ist ein strukturiertes Phasenverschiebungsmaterial über den Teilen des transparenten Maskensubstrats angeordnet, die nicht auf unterschiedliche Tiefen geätzt worden sind. Das Phasenverschiebungsmaterial ist ein Material, das die Phase des Lichts beeinflusst, das durch das Phasenverschiebungsmaterial hindurchgeht, sodass die Phase des Lichts, das durch das Phasenverschiebungsmaterial hindurchgeht, in Bezug auf die Phase des Lichts, das nicht die das Phasenverschiebungsmaterial hindurchgeht, z. B. nur durch das transparente Maskensubstratmaterial und nicht durch das Phasenverschiebungsmaterial hindurchgeht, verschoben wird. Das Phasenverschiebungsmaterial kann außerdem die Menge von Licht, das durch das Phasenverschiebungsmaterial durchgelassen wird, gegenüber der Menge von einfallendem Licht reduzieren, das durch Teile der Maske hindurchgeht, die nicht von dem Phasenverschiebungsmaterial bedeckt sind.
  • Während der Herstellung des strukturierten Phasenverschiebungsmaterials kann das transparente Maskensubstrat, auf dem die Phasenverschiebungsschicht hergestellt wird, Materialien ausgesetzt werden, die das Substrat ätzen können. Durch unerwünschte Ätzung des Substrats können die relativen Tiefen/Dicken von Teilen des Maskensubstrats geändert werden, was die Fähigkeit der APSM, die gewünschte Phasenverschiebung zu erzeugen, negativ beeinflussen kann. Diese unerwünschte Ätzung kann zu Fotomasken-induzierten Abbildungsfehlern des bilderzeugenden Systems führen, was wiederum zu Strukturgrößenabhängigen Fokus- und Strukturplatzierungsänderungen führt.
  • Bei Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden APSM-Strukturen und Verfahren zum Erzeugen dieser APSM-Strukturen beschrieben. APSM-Strukturen gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen weisen eine Ätzstoppschicht auf, die das lichtdurchlässige Substrat gegen Materialien schützt, die bei der Herstellung der APSM verwendet werden und das Substrat ätzen können. Bei den beschriebenen Verfahren wird die Ätzstoppschicht zum Minimieren oder Verhindern der Ätzung des darunter befindlichen Substrats verwendet, was die Phasenverschiebung in unerwünschter Weise beeinträchtigen könnte. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ätzstoppschicht im Wesentlichen durchlässig für einfallendes Licht, z. B. Licht, das bei Immersionslithografieverfahren mit einer Wellenlänge von etwa 194 nm verwendet wird, und bei anderen Ausführungsformen ist die Ätzstoppschicht weniger durchlässig für das einfallende Licht.
  • 1A ist eine Schnittansicht einer lithografischen Maske 200, z. B. einer APSM, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 1A weist die APSM 200 ein Substrat 202 und eine Phasenverschiebungsschicht 204 über einer Vorderseite des Substrats 202 auf. Zwischen der Phasenverschiebungsschicht 204 und dem Substrat 202 befindet sich eine Ätzstoppschicht 206. Bei der in 1A gezeigten Ausführungsform werden Teile der Phasenverschiebungsschicht 204 und der Ätzstoppschicht 206 entfernt, um Öffnungen 208a, 208b und 208c bereitzustellen, durch die die Oberseite des Substrats 202 freigelegt wird. Bei der Ausführungsform von 1A hat die Ätzstoppschicht 206 eine begrenzte Durchlässigkeit für Licht, das während eines lithografischen Prozesses auf die Maske 200 auftrifft. Die APSM 200 weist Bildrandelemente 220P um eine Peripherie eines Bildbereichs 222 der APSM 200 auf. Bei einigen Ausführungsformen werden die Phasenverschiebungsschicht 204 und die halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206 so geätzt, dass Teile der Phasenverschiebungsschicht 204 und der halbdurchlässigen Ätzstoppschicht 206 unter den Bildrandelementen 220P von dem Rest der Phasenverschiebungsschicht 204 und der Ätzstoppschicht 206 getrennt werden. Bei diesen Ausführungsformen werden die Teile der Phasenverschiebungsschicht 204 und der halbdurchlässigen Ätzstoppschicht 206 unter den Bildrandelementen 220P von dem Rest der Phasenverschiebungsschicht 204 und der Ätzstoppschicht 206 durch einen Graben (nicht dargestellt) getrennt.
  • 1B ist eine Schnittansicht einer APSM 211 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 1B weist die APSM 211 ein Substrat 212 und eine Phasenverschiebungsschicht 214 über einer Vorderseite des Substrats 212 auf. Unter der Phasenverschiebungsschicht 214 und über dem Substrat 212 befindet sich eine Ätzstoppschicht 216. Bei der in 1B gezeigten Ausführungsform werden Teile der Phasenverschiebungsschicht 214 entfernt, um Öffnungen 218a, 218b und 218c bereitzustellen, durch die die Oberseite der Ätzstoppschicht 216 freigelegt wird. Bei der Ausführungsform von 1B ist die Ätzstoppschicht 216 fast 100% ig durchlässig für einfallendes Licht, das während eines lithografischen Prozesses, in dem die Maske verwendet wird, auf die Maske auftrifft. Die APSM 211 weist Bildrandelemente 250P um eine Peripherie eines Bildbereichs 252 der APSM 211 auf. Das Bildrandelement 250P ist dem Bildrandelement 220P ähnlich, das vorstehend unter Bezugnahme auf 1A beschrieben worden ist.
  • Die Bildrandelemente 220P und 250P entsprechen einem nicht-strukturierten Bereich der Masken 200 und 211 in den 1A und 1B. Die Bildrandelemente 220P und 250P werden nicht in einem Belichtungsprozess während der IC-Herstellung verwendet. Bei einigen Ausführungsformen befinden sich die Bildbereiche 222 und 252 der Maske 200 bzw. 211 in 1A bzw. 1B in einem mittleren Bereich des Substrats 202, und die Bildrandelemente 220P und 250P befinden sich an einem Randteil des Substrats 202 bzw. 212.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Herstellen einer lithografischen Maske, zum Beispiel der immersionslithografischen APSM 200 von 1A gemäß einigen Ausführungsformen. Die 2A bis 2E sind Schnittansichten der Maske 200 auf verschiedenen Stufen des Herstellungsprozesses gemäß einigen Ausführungsformen. Das Verfahren 400 wird nachstehend anhand der Maske 200 und unter Bezugnahme auf die 2A bis 2E näher erörtert. Bei einigen Ausführungsformen werden weitere Schritte vor, während und/oder nach dem Verfahren 400 durchgeführt, oder einige der beschriebenen Schritte werden ersetzt und/oder weggelassen. Bei einigen Ausführungsformen werden einige der nachstehend beschriebenen Elemente ersetzt oder weggelassen. Einige Ausführungsformen werden zwar mit Schritten erörtert, die in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, aber ein Durchschnittsfachmann dürfte erkennen, dass diese Schritte auch in einer anderen logischen Reihenfolge durchgeführt werden können.
  • In den 4 und 2A umfasst gemäß einigen Ausführungsformen das Verfahren 400 Schritte 402, 404, 406, 408 und 410, in denen eine halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206, eine Phasenverschiebungsschicht 204, eine Strukturierungsschicht 220, eine Hartmaskenschicht 208 und eine Fotoresistschicht 210 über einem Substrat 202 hergestellt werden. 2A ist eine Schnittansicht einer Zwischenstruktur einer Maske 200 nach Beendigung der Schritte 402, 404, 406, 408 und 410 zum Herstellen der halbdurchlässigen Ätzstoppschicht 206, der Phasenverschiebungsschicht 204, der Strukturierungsschicht 220, der Hartmaskenschicht 208 und der Fotoresistschicht 210 jeweils über dem Substrat 202.
  • In 2A weist die Maske 200 ein Substrat 202 auf, das aus Glas, Silizium, Quarz oder einem anderen Material mit geringer Wärmeausdehnung hergestellt ist. Das Material mit geringer Wärmeausdehnung trägt dazu bei, die Bildverzerrung aufgrund der Maskenerwärmung während der Verwendung der Maske 200 zu minimieren. Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 202 Kieselglas, Quarzglas, Calciumfluorid, Siliziumcarbid, schwarzen Diamant oder mit Siliziumoxid dotiertes Titanoxid (Si02/Ti02) auf. Bei einigen Ausführungsformen hat das Substrat 202 eine Dicke von etwa 1 mm bis etwa 7 mm. Wenn die Dicke des Substrats 202 zu klein ist, steigt in einigen Fällen die Gefahr eines Bruchs oder einer Durchbiegung der Maske 200. Wenn hingegen die Dicke des Substrats 202 zu groß ist, steigen in einigen Fällen Masse und Kosten der Maske 200 unnötig.
  • In einem Schritt 402 von 4 wird eine halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206 über einer Vorderseite des Substrats 202 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ätzstoppschicht 206 in direktem Kontakt mit der Vorderseite des Substrats 202. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ätzstoppschicht 206 halbdurchlässig für Lichtenergie, die in Fotolithografieprozessen verwendet wird. Zum Beispiel ist bei einigen Ausführungsformen die Ätzstoppschicht 206 halbdurchlässig für tiefes UV, nahes UV oder Lichtenergie, die bei der Immersionslithografie verwendet wird, d. h., Licht von einem ArF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von etwa 193 nm. „Halbdurchlässig“ für Licht oder Strahlung bedeutet, dass ein Material weniger als 70 % des Lichts durchlässt, das auf eine Oberfläche des Materials auftrifft. Zum Beispiel lässt bei einigen Ausführungsformen eine halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206 bis zu 70 % der Strahlung durch, die auf die Ätzstoppschicht 206 auftrifft. Bei anderen Ausführungsformen lässt die Ätzstoppschicht 206 bis zu 60 % der auf sie auftreffenden Strahlung durch. Bei einigen Ausführungsformen lässt die Ätzstoppschicht 206 bis zu 50 % der auf sie auftreffenden Strahlung durch. Bei anderen Ausführungsformen lässt die Ätzstoppschicht 206 bis zu 40 % der auf sie auftreffenden Strahlung durch. Bei einigen Ausführungsformen lässt die Ätzstoppschicht 206 bis zu 30 % der auf sie auftreffenden Strahlung durch.
  • Beispiele für Materialien, die als die Ätzstoppschicht 206 verwendet werden können, sind Materialien, die gegen eine Ätzung durch Materialien beständig sind, die zum Ätzen des Materials der nachstehend beschriebenen Phasenverschiebungsschicht 204 verwendet werden. Bei Ausführungsformen, bei denen die Phasenverschiebungsschicht 204 aus einer MoSi-Verbindung hergestellt wird, werden fluorhaltige Ätzmittel zum Ätzen der Phasenverschiebungsschicht verwendet. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das Material der Ätzstoppschicht 206 gegen eine Ätzung mit fluorhaltigen Ätzmitteln beständig. Beispiele für fluorhaltige Ätzmittel, die beim Entfernen von Teilen der Phasenverschiebungsschicht 204 verwendet werden können, sind fluorhaltige Gase wie CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 oder Kombinationen davon. Materialien, die gegen die Ätzung mit fluorhaltigen Ätzmitteln beständig sind und als eine Ätzstoppschicht 206 verwendet werden können, sind CrON, Ru und Gemische mit Ru, wie etwa Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B, Ru-P und dergleichen. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf Ätzstoppschichten aus diesen speziellen Materialien beschränkt. Es können auch andere Materialien, die für das einfallende Licht halbdurchlässig sind und gegen die Ätzung mit den vorgenannten fluorhaltigen Ätzmitteln beständig sind, als eine Ätzstoppschicht gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen können auch Materialien zum Einsatz kommen, die für das einfallende Licht halbdurchlässig sind und gegen die Ätzung mit anderen Ätzmitteln als fluorhaltigen Ätzmitteln beständig sind, die zum Ätzen der Phasenverschiebungsschicht 204 verwendet werden können.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Ätzstoppschicht 206 mit chlorhaltigen Ätzmitteln geätzt werden. Ein Vorteil der Verwendung einer Ätzstoppschicht 206, die mit chlorhaltigen Ätzmitteln geätzt werden kann, besteht darin, dass Materialien, die als das Substrat 202 verwendet werden, wie etwa Quarz, nicht von den chlorhaltigen Ätzmitteln geätzt werden. Beispiele für chlorhaltige Ätzmittel sind chlorhaltige Gase (wie etwa Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, andere chlorhaltige Gase oder Kombinationen davon) und sauerstoffhaltige Gase (wie etwa O2, andere sauerstoffhaltige Gase oder Kombinationen davon).
  • Bei einigen Ausführungsformen hat die Ätzstoppschicht 206 eine Dicke von etwa 1 nm bis 20 nm. Bei anderen Ausführungsformen hat die Ätzstoppschicht 206 eine Dicke von etwa 1 nm bis etwa 10 nm. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf Ätzstoppschichten mit einer Dicke von 1 nm bis 20 nm oder von 1 nm bis 10 nm beschränkt. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsformen die Ätzstoppschicht 206 dünner als 1 nm oder dicker als 20 nm sein.
  • Die Ätzstoppschicht 206 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (PVD: physikalische Aufdampfung; zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (CVD: chemische Aufdampfung; zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung (MOD), anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 404 wird eine Phasenverschiebungsschicht 204 über einer Vorderseite des Substrats 202 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Phasenverschiebungsschicht 204 in direktem Kontakt mit der Vorderseite der Ätzstoppschicht 206 auf dem Substrat 202. Die Phasenverschiebungsschicht 204 erzeugt eine Phasenverschiebung bei Licht, das auf die Phasenverschiebungsschicht 204 auftrifft und durch diese durchgelassen wird. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Umfang der Phasenverschiebung, die in dem Licht erzeugt wird, das in das Phasenverschiebungsmaterial 204 eintritt und durch dieses und die strukturierte Ätzstoppschicht 206 hindurchgeht, im Vergleich zu der Phase des einfallenden Lichts, das nicht durch die Phasenverschiebungsschicht 204 oder die Ätzstoppschicht 206 hindurchgeht, durch Ändern der Brechzahl und der Dicke der Phasenverschiebungsschicht 204 und/oder der Brechzahl und der Dicke der Ätzstoppschicht 206 angepasst werden. Bei einigen Ausführungsformen werden die Brechzahl und die Dicke der Phasenverschiebungsschicht 204 und der Ätzstoppschicht 206 so gewählt, dass die Phasenverschiebung, die in dem Licht erzeugt wird, das in die Phasenverschiebungsschicht 204 eintritt und durch diese und die strukturierte Ätzstoppschicht 206 hindurchgeht, etwa 180° beträgt. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf die Erzeugung einer Phasenverschiebung von 180° beschränkt. Zum Beispiel kann bei anderen Ausführungsformen die gewünschte Phasenverschiebung größer oder kleiner als 180° sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Durchlässigkeit des einfallenden Lichts, das in das Phasenverschiebungsmaterial 204 eintritt und durch das Phasenverschiebungsmaterial 204 und die strukturierte Ätzstoppschicht 206 hindurchgeht, im Vergleich zu der Durchlässigkeit des einfallenden Lichts, das nicht durch die Phasenverschiebungsschicht 204 oder die Ätzstoppschicht 206 hindurchgeht, durch Ändern des Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 204 und/oder der Ätzstoppschicht 206 angepasst werden.
  • Die Brechzahl und die Dicke der Phasenverschiebungsschicht 204 können allein oder in Kombination mit der Brechzahl und der Dicke der Ätzstoppschicht 206 angepasst werden, um die gewünschte Phasenverschiebung bereitzustellen. Die Brechzahl der Phasenverschiebungsschicht 204 kann durch Ändern der Zusammensetzung ihres Materials angepasst werden. Zum Beispiel kann das Verhältnis von Mo zu Si in MoSi-Verbindungen geändert werden, um die Brechzahl der Phasenverschiebungsschicht 204 anzupassen. Die Brechzahl der Phasenverschiebungsschicht 204 kann auch durch Dotieren mit Elementen wie B, C, O, N, Al und dergleichen angepasst werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Durchlässigkeit der Phasenverschiebungsschicht 204 für einfallendes Licht durch Einstellen des Absorptionskoeffizienten dieses einfallenden Lichts angepasst werden. Zum Beispiel wird durch Erhöhen des EUV-Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 204 die Durchlässigkeit der Phasenverschiebungsschicht 204 für einfallendes Licht verringert. Durch Verringern des Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 204 wird die Durchlässigkeit der Phasenverschiebungsschicht 204 für einfallendes Licht erhöht. Der Absorptionskoeffizient der Phasenverschiebungsschicht 204 kann durch Ändern der Zusammensetzung ihres Materials angepasst werden. Zum Beispiel kann das Verhältnis von Mo zu Si in MoSi-Verbindungen geändert werden, um den Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 204 anzupassen. Der Absorptionskoeffizient der Phasenverschiebungsschicht 204 wird auch durch Dotieren mit Elementen wie B, C, O, N, Al, Ge, Sn, Ta und dergleichen angepasst.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Dicke der Phasenverschiebungsschicht 204 in Abhängigkeit von dem Umfang der gewünschten Phasenverschiebung geändert werden. Zum Beispiel kann durch Erhöhen der Dicke der Phasenverschiebungsschicht 204 die Phasenverschiebung vergrößert oder verringert werden. In anderen Beispielen kann durch Reduzieren der Dicke der Phasenverschiebungsschicht 204 die Phasenverschiebung vergrößert oder verringert werden. Bei einigen Ausführungsformen hat die Phasenverschiebungsschicht 204 eine Dicke von etwa 30 nm bis 100 nm. Es versteht sich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf eine Dicke der Phasenverschiebungsschicht 204 von etwa 30 nm bis 100 nm beschränkt sind. Bei anderen Ausführungsformen hat die Phasenverschiebungsschicht 204 eine Dicke von weniger als 30 nm oder mehr als 100 nm.
  • Materialien, die als die Phasenverschiebungsschicht 204 verwendet werden können, sind MoSi-Verbindungen und dergleichen. Zum Beispiel weist die Phasenverschiebungsschicht 204 MoSi-Verbindungen wie MoSi, MoSiCON, MoSION, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC und MoSiN auf. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf die Verwendung der vorgenannten MoSi-Verbindungen für Phasenverschiebungsschichten beschränkt. Bei anderen Ausführungsformen weist die Phasenverschiebungsschicht 204 andere Verbindungen als MoSi-Verbindungen auf, die in der Lage sind, die Phase des auf die Phasenverschiebungsschicht auftreffenden Lichts zu verschieben, z. B. um 180°.
  • Die Phasenverschiebungsschicht 204 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung (MOD), anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 406 wird eine Strukturierungsschicht 220 über der Phasenverschiebungsschicht 204 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird die Strukturierungsschicht 220 strukturiert und dann als eine Maske zum Strukturieren der Phasenverschiebungsschicht 204 verwendet. Wie vorstehend dargelegt worden ist, werden außerdem periphere Teile der Strukturierungsschicht 220 strukturiert, um Bildrandelemente 220P um eine Peripherie des Bildbereichs 222 der APSM 200 zu erzeugen.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die Strukturierungsschicht 220 Metalle, Metalloxide oder andere geeignete Materialien auf. Zum Beispiel kann die Strukturierungsschicht 220 ein tantalhaltiges Material (zum Beispiel Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, ein anderes tantalhaltiges Material oder Kombinationen davon), ein chromhaltiges Material (zum Beispiel Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, ein anderes chromhaltiges Material oder Kombinationen davon), ein titanhaltiges Material (zum Beispiel Ti, TiN, ein anderes titanhaltiges Material oder Kombinationen davon), ein anderes geeignetes Material oder Kombinationen davon aufweisen. Das Material für die Strukturierungsschicht 220 ist hier jedoch nicht beschränkt und kann andere Materialien umfassen, die in der Lage sind, einfallendes Licht zu blockieren (um Bildrandelemente 220P mit Lichtblockierungseigenschaften bereitzustellen), und die selektive Ätz- oder Entfernungseigenschaften in Bezug auf die Phasenverschiebungsschicht 204 und eine später beschriebene Hartmaskenschicht 208 zeigen.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die Strukturierungsschicht 220 eine Dicke von 5 nm bis 50 nm. Die Strukturierungsschicht 220 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung, anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 408 wird eine Hartmaskenschicht 208 über der Strukturierungsschicht 220 hergestellt. Wie später näher dargelegt wird, wird die Hartmaskenschicht 208 strukturiert, und die Struktur der Hartmaskenschicht 208 wird dann auf die Strukturierungsschicht 220 übertragen. Bei einigen Ausführungsformen weist die Hartmaskenschicht 208 ein Material auf, das die Strukturierungsschicht 220 der Maske 200 schützt. Bei einigen Ausführungsformen haben die Materialien der Hartmaskenschicht 208 und der Strukturierungsschicht 220 ähnliche Eigenschaften wie Materialien, die zum Entfernen einer später beschriebenen Fotoresistschicht 210 verwendet werden, und andere Eigenschaften als Materialien, die zum Ätzen der Hartmaskenschicht 208 verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen weist die Hartmaskenschicht 208 ein chromhaltiges Material, wie etwa Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, ein anderes chromhaltiges Material oder Kombinationen davon auf. Wenn die Hartmaskenschicht 208 aus diesen chromhaltigen Materialien gewählt wird, so wird für die Strukturierungsschicht 220 ein Material gewählt, das in Bezug auf das Material der Hartmaskenschicht 208 selektiv geätzt werden kann. Wenn die Hartmaskenschicht 208 zum Beispiel ein chromhaltiges Material ist, so ist die Strukturierungsschicht 220 kein chromhaltiges Material. Bei einigen alternativen Ausführungsformen weist die Hartmaskenschicht 208 ein tantalhaltiges Material, wie etwa Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, ein anderes tantalhaltiges Material oder Kombinationen davon auf, die mit einem fluorhaltigen Ätzmittel geätzt werden können.
  • Bei einigen Ausführungsformen hat die Hartmaskenschicht 208 eine Dicke von etwa 3,5 nm bis etwa 5 nm. Die Hartmaskenschicht 208 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung, anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 410 wird eine Fotoresistschicht 210 über der Hartmaskenschicht 208 abgeschieden. Die Fotoresistschicht 210 wird strukturiert, wie später näher dargelegt wird, und das strukturierte Fotoresist wird als eine Maske zum Strukturieren der darunter befindlichen Hartmaskenschicht 208 verwendet. Bei einigen Ausführungsformen wird die Struktur der Fotoresistschicht 210 in späteren Prozessen auf die Phasenverschiebungsschicht 204 übertragen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Fotoresistschicht 210 ein chemisch aktiviertes Resist sein, für das eine Säurekatalyse verwendet wird. Zum Beispiel kann das Fotoresist der Fotoresistschicht 210 durch Lösen eines säurelabilen Polymers in einer Gießlösung hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Fotoresist der Fotoresistschicht 210 ein Positivton-Fotoresist sein, das den später erzeugten Strukturen dieselbe Kontur wie denen der Strukturen auf einer Maske (nicht dargestellt) verleiht. Bei einigen alternativen Ausführungsformen kann das Fotoresist der Fotoresistschicht 210 ein Negativton-Fotoresist sein, mit dem in den später hergestellten Strukturen Öffnungen erzeugt werden, die denen der Strukturen auf der Maske (nicht dargestellt) entsprechen. Die Fotoresistschicht 210 kann durch Schleuderbeschichtung oder mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
  • In 2B ist eine Zwischenstruktur der Maske 200 nach dem Strukturieren der Fotoresistschicht 210 und der Hartmaske 208 gezeigt. Außerdem wird in 4 in einem Schritt 412 die Fotoresistschicht 210 durch Durchführen eines Belichtungsprozesses an der Fotoresistschicht 210 strukturiert. Der Belichtungsprozess kann mit einem lithografischen Verfahren unter Verwendung einer Maske (zum Beispiel einem Fotolithografieprozess) oder mit einem maskenlosen Verfahren (zum Beispiel einem Elektronenstrahl- oder einem Ionenstrahl-Belichtungsprozess) durchgeführt werden. Nach dem Belichtungsprozess kann ein Nachhärtungsprozess durchgeführt werden, um zumindest einen Teil der Fotoresistschicht 210 zu härten. In Abhängigkeit von dem einen oder den mehreren Materialien oder Arten der Fotoresistschicht 210 können Polymere der Fotoresistschicht 210 bei Bestrahlung mit dem Lichtstrahl und Härtung unterschiedliche Reaktionen (Kettenspaltung oder Vernetzung von Polymeren) durchlaufen. Anschließend wird ein Entwicklungsprozess durchgeführt, um zumindest einen Teil der Fotoresistschicht 210 zu entfernen. Bei einigen Ausführungsformen können Teile des positiven Resistmaterials, das mit dem Lichtstrahl belichtet wird, eine Kettenspaltungsreaktion durchlaufen, was dazu führt, dass sich die belichteten Teile mittels eines Entwicklers leichter als andere Teile entfernen lassen, die nicht mit dem Lichtstrahl belichtet werden. Hingegen können Teile des negativen Resistmaterials, das mit dem Lichtstrahl belichtet wird, eine Vernetzungsreaktion durchlaufen, was dazu führt, dass sich die belichteten Teile mittels eines Entwicklers schwerer als andere Teile entfernen lassen, die nicht mit dem Lichtstrahl belichtet werden. Bei einigen Ausführungsformen liegen nach der Entwicklung der Fotoresistschicht 210 Teile der darunter befindlichen Hartmaskenschicht 208 frei.
  • Bleiben wir bei 2B, wo nach Beendigung der Entwicklung der Fotoresistschicht 210 in einem Schritt 414 die Hartmaskenschicht 208 durch die Öffnungen in der entwickelten Fotoresistschicht 210 geätzt wird. Die Hartmaskenschicht 208 wird durch Ätzen der freiliegenden Teile der Hartmaskenschicht 208 durch die Öffnungen in der entwickelten Fotoresistschicht 210 strukturiert. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess oder eine Kombination davon sein. Der Trocken- und der Nassätzprozess haben Ätzparameter, die angepasst werden können, wie etwa verwendete Ätzmittel, Ätztemperatur, Konzentration der Ätzlösung, Ätzdruck, Versorgungsspannung, HF-Vorspannung, HF-Vorspannungsleistung, Ätzmitteldurchsatz und andere geeignete Parameter, sodass der Prozess für das Material der Hartmaskenschicht 208 in Bezug auf andere Materialien selektiv ist, die während der Ätzung der Hartmaskenschicht 208 dem Ätzmittel ausgesetzt sind. Bei einigen Ausführungsformen werden fluorhaltige Ätzmittel beim Entfernen von Teilen der Hartmaskenschicht 208 verwendet. Beispiele für fluorhaltige Ätzmittel sind fluorhaltige Gase wie CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 416 wird die strukturierte Fotoresistschicht 210 entfernt, um Teile der Hartmaskenschicht 208 freizulegen, die bestehen bleiben. Die strukturierte Fotoresistschicht 210 kann durch Nass-Strippen oder Plasma-Ablösung entfernt werden. In einem Schritt 418 wird die Struktur in der Hartmaskenschicht 208 durch Ätzen der Strukturierungsschicht 220 durch die Öffnungen in der Hartmaskenschicht 208 auf die Strukturierungsschicht 220 übertragen. Das Ätzen der Strukturierungsschicht 220 erfolgt durch Behandeln der Strukturierungsschicht 220 mit Ätzmitteln, die für die Materialien der Strukturierungsschicht 220 in Bezug auf andere Materialien selektiv sind, die während des Ätzens der Strukturierungsschicht 220 dem Ätzmittel ausgesetzt sind. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess oder eine Kombination davon sein. Der Trocken- und der Nassätzprozess haben Ätzparameter, die angepasst werden können, wie etwa verwendete Ätzmittel, Ätztemperatur, Konzentration der Ätzlösung, Ätzdruck, Versorgungsspannung, HF-Vorspannung, HF-Vorspannungsleistung, Ätzmitteldurchsatz und andere geeignete Parameter, sodass der Prozess für das Material der Strukturierungsschicht 220 in Bezug auf andere Materialien selektiv ist, die während der Ätzung der Strukturierungsschicht 220 dem Ätzmittel ausgesetzt sind, wie etwa die strukturierte Hartmaskenschicht 208. Bei einigen Ausführungsformen werden für den Ätzprozess für die Strukturierungsschicht 220 ein chlorhaltiges Gas (wie etwa Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, ein anderes chlorhaltiges Gas oder Kombinationen davon) und ein sauerstoffhaltiges Gas (wie etwa O2, ein anderes sauerstoffhaltiges Gas oder Kombinationen davon) verwendet. Nach Beendigung der Strukturierung der Strukturierungsschicht 220 wird die strukturierte Hartmaskenschicht 208 in einem Schritt 420 zum Beispiel unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder einer Nassätzung entfernt.
  • In 2C ist eine Zwischenstruktur der Maske 200 nach dem Strukturieren der Phasenverschiebungsschicht 204 durch die strukturierte Strukturierungsschicht 220 gezeigt. In 2C sind die strukturierte Fotoresistschicht 210 und die strukturierte Hartmaskenschicht 208 entfernt worden, die vorstehend beschrieben worden sind. In 4 wird in einem Schritt 422 die Struktur der strukturierten Strukturierungsschicht 220 durch Ätzen der Phasenverschiebungsschicht 204 durch Öffnungen 230 in der Strukturierungsschicht 220 auf die Phasenverschiebungsschicht 204 übertragen. Durch das Strukturieren der Phasenverschiebungsschicht 204 werden Teile der Ätzstoppschicht 206 durch Öffnungen 240 in der Phasenverschiebungsschicht 204 freigelegt. Die Ätzung der Phasenverschiebungsschicht 204 wird dadurch realisiert, dass Teile der Phasenverschiebungsschicht 204, die durch die Öffnungen 230 in der Strukturierungsschicht 220 freigelegt worden sind, mit einem Ätzmittel behandelt werden, das für das Material der Phasenverschiebungsschicht 204 in Bezug auf das Material der Strukturierungsschicht 220 und das Material der Ätzstoppschicht 206 selektiv ist. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess oder eine Kombination davon sein. Der Trocken- und der Nassätzprozess haben Ätzparameter, die angepasst werden können, wie etwa verwendete Ätzmittel, Ätztemperatur, Konzentration der Ätzlösung, Ätzdruck, Versorgungsspannung, HF-Vorspannung, HF-Vorspannungsleistung, Ätzmitteldurchsatz und andere geeignete Parameter, sodass der Prozess für das Material der Phasenverschiebungsschicht 204 in Bezug auf andere Materialien selektiv ist, die während der Ätzung der Phasenverschiebungsschicht 204 dem Ätzmittel ausgesetzt sind, wie etwa die strukturierte Strukturierungsschicht 220 und die Ätzstoppschicht 206. Bei einigen Ausführungsformen werden bei dem Entfernen von Teilen der Phasenverschiebungsschicht 204 fluorhaltige Ätzmittel verwendet. Beispiele für fluorhaltige Ätzmittel sind fluorhaltige Gase wie CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 oder Kombinationen davon. Nach Beendigung der Übertragung der Struktur der Strukturierungsschicht 220 auf die Phasenverschiebungsschicht 204 wird die strukturierte Strukturierungsschicht 220 in einem Schritt 424 entfernt. Bei anderen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, erfolgt das Entfernen der strukturierten Strukturierungsschicht 220 in einem Schritt 426 gleichzeitig mit dem Strukturieren der Ätzstoppschicht 206 durch Ätzung.
  • In dem Schritt 426 wird die Struktur der Phasenverschiebungsschicht 204 auf die Ätzstoppschicht 206 übertragen. Die Übertragung der Struktur der Phasenverschiebungsschicht 204 erfolgt durch Ätzen der Ätzstoppschicht 206 durch die Öffnungen 240 in der Phasenverschiebungsschicht 204. Bei einigen Ausführungsformen wird für die Ätzung der Ätzstoppschicht 206 ein chlorhaltiges Gas (wie etwa Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, ein anderes chlorhaltiges Gas oder Kombinationen davon) und ein sauerstoffhaltiges Gas (wie etwa O2, ein anderes sauerstoffhaltiges Gas oder Kombinationen davon) verwendet. Bei anderen Ausführungsformen kann die Ätzstoppschicht 206 unter Verwendung eines anderen Ätzmittels als eines chlorhaltigen Gases und eines sauerstoffhaltigen Gases geätzt werden. Zum Beispiel kann die Ätzstoppschicht 206 unter Verwendung eines Ätzmittels geätzt werden, das für das Material der Ätzstoppschicht 206 in Bezug auf das Material der Phasenverschiebungsschicht 204 selektiv ist und für das Material der Ätzstoppschicht 206 in Bezug auf das Material des Substrats 202 selektiv ist. Gemäß einigen Ausführungsformen kann, wenn die Strukturierungsschicht 220 und die Ätzstoppschicht 206 eine ähnliche Selektivität für Ätzmittel haben, die strukturierte Strukturierungsschicht 220 in demselben Schritt entfernt werden, in dem die Ätzstoppschicht 206 strukturiert wird. Wenn zum Beispiel die Ätzstoppschicht unter Verwendung eines chlorhaltigen Ätzmittels strukturiert wird, kann die strukturierte Strukturierungsschicht 220 durch Behandeln mit dem chlorhaltigen Ätzmittel entfernt werden. 2D zeigt eine Maske 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nach Beendigung der Ätzung der Ätzstoppschicht 206 und optional nach dem Entfernen der strukturierten Strukturierungsschicht 220 in dem Schritt 426. Die Maske 200 weist Öffnungen 290 in der Ätzstoppschicht 206 auf, durch die Teile des Substrats 202 freigelegt werden. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erfolgt die Ätzung des Substrats 202 nicht in dem Schritt 426, da das Ätzmittel, das zum Strukturieren der Ätzstoppschicht 206 verwendet wird, für die Ätzstoppschicht 206 selektiv ist und nicht das Substrats 202 ätzt. Die Ätzung des Substrats 202 ist unerwünscht, da durch diese Ätzung die Tiefe oder Dicke des Substrats 202 geändert werden kann, was potentiell zu einer unerwünschten oder unvorhersehbaren Phasenverschiebung des einfallenden Lichts führt.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird in den 4 und 2E das Substrat 202 geätzt, ohne Teile der strukturierten Ätzstoppschicht 206 oder der strukturierten Phasenverschiebungsschicht 204 zu ätzen oder zu entfernen, nachdem die Ätzstoppschicht 206 in dem Schritt 426 geätzt worden ist. Bei diesen Ausführungsformen werden durch das Ätzen des Substrats 202 Teile 292 des Substrats 202 dadurch entfernt, dass sie durch die Öffnungen 290 in der Ätzstoppschicht 206 mit einem Ätzmittel behandelt werden. Das Substrat 202 wird mit einem Ätzmittel geätzt, das für das Substrat 202 selektiv ist und die Ätzstoppschicht oder die strukturierte Phasenverschiebungsschicht 204 nicht entfernt. Das Ätzen des Substrats 202 nach Beendigung der Ätzung der Ätzstoppschicht 206 bietet die Möglichkeit, die Ätzung des Substrats 202 sorgfältiger zu kontrollieren, sodass unerwünschte Phasenverschiebungen oder Änderungen der Durchstrahlungsintensität aufgrund einer Über- oder Unterätzung des Substrats 202 vermieden oder reduziert werden.
  • Nach der Beendigung der Ätzung der Ätzstoppschicht 206 oder nach der Ätzung des Substrats 202 gemäß einigen Ausführungsformen wird die lithografische Maske 200 gereinigt, um Verunreinigungen von ihr zu entfernen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Maske 200 durch Eintauchen in eine Ammoniakhydratlösung (NH4OH-Lösung) gereinigt.
  • Anschließend wird die Maske 200 zum Beispiel mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm zur Kontrolle auf Defekte in dem strukturierten Bereich 222 bestrahlt. Fremdstoffe können durch diffus reflektiertes Licht detektiert werden. Wenn Defekte detektiert werden, wird die Maske 200 weiter mit geeigneten Reinigungsprozessen gereinigt.
  • Dadurch wird eine Maske 200 hergestellt, die in einem Halbleiter-Lithografieprozess verwendbar ist. Die Maske 200 weist ein Substrat 202, eine strukturierte halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206 über dem Substrat 202 und eine strukturierte Phasenverschiebungsschicht 204 über der halbdurchlässigen Ätzstoppschicht 206 auf. Bei dieser Ausführungsform hat die Ätzstoppschicht 206 das darunter befindliche Substrat 202 gegen Ätzmittel geschützt, die während des Maskenherstellungsprozesses verwendet werden und andernfalls das Substrat ätzen würden. Wie vorstehend dargelegt worden ist, werden die Dicke, die Brechzahl und die Lichtabsorptionseigenschaften der Phasenverschiebungsschicht 204 sowie die Dicke, die Brechzahl und die Lichtabsorptionseigenschaften der Ätzstoppschicht 206 so gewählt, dass sie eine gewünschte Phasenverschiebung des auf die Maske 200 auffallenden Lichts, z. B. von 180°, und eine gewünschte Menge von einfallendem Licht ermöglichen, das durch die Phasenverschiebungsschicht 204 und die halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206 durchgelassen wird. Außerdem kann auch der Umfang der Phasenverschiebung, die das durch die Maske 200 hindurchgehende Licht erfährt, durch Einstellen des auf die Maske 200 auftreffenden Lichts angepasst werden. Dadurch kann eine Struktur auf der Maske 200 exakt auf einen Siliziumwafer projiziert werden, um präzise und reproduzierbare Strukturen zu erzeugen. Bei Ausführungsformen, bei denen das Substrat 202 so geätzt worden ist, wie es in 2E gezeigt ist, werden der Einfluss auf die Phasenverschiebung des Lichts, das durch die strukturierten Teile des Substrats 202 hindurchgeht, und der Einfluss auf die Menge des Lichts, das durch die strukturierten Teile des Substrats 202 durchgelassen wird, beim Optimieren der Dicke, der Brechzahl und der Lichtabsorptionseigenschaften der Phasenverschiebungsschicht 204 sowie der Dicke, der Brechzahl und der Lichtabsorptionseigenschaften der Ätzstoppschicht 206 berücksichtigt.
  • 1B ist eine Schnittansicht einer APSM 211 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die APSM 211 weist ein Substrat 212 und eine Phasenverschiebungsschicht 214 über einer Vorderseite des Substrats 212 auf. Unter der Phasenverschiebungsschicht 214 und über dem Substrat 212 befindet sich eine Ätzstoppschicht 216. Bei der in 1B gezeigten Ausführungsform werden Teile der Phasenverschiebungsschicht 214 entfernt, um Öffnungen 218a, 218b und 218c bereitzustellen, durch die Teile der Oberseite der Ätzstoppschicht 216 freigelegt werden. Bei der Ausführungsform von 1B ist die Ätzstoppschicht 216 fast 100% ig durchlässig für einfallendes Licht, z. B. tiefes Ultraviolett (DUV), nahes Ultraviolett (NUV) oder Licht, das bei der Immersionslithografie verwendet wird, wie etwa Licht von einem ArF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von etwa 193 nm. Im Gegensatz zu der Ätzstoppschicht 206 der vorstehend unter Bezugnahme auf 1A beschriebenen Ausführungsform weist die Ätzstoppschicht 216 der Ausführungsform von 1B nicht die Struktur der darüber befindlichen Phasenverschiebungsschicht 214 auf. Ähnlich wie die APSM 200 weist die APSM 211 von 1B Bildrandelemente 250P um eine Peripherie eines Bildbereichs 252 der APSM 211 auf. Wie in 1B gezeigt ist, entsprechen die Bildrandelemente 250P einem nicht-strukturierten Bereich der Maske 211 von 1B. Die Bildrandelemente 250P werden nicht in einem Belichtungsprozess während der IC-Herstellung verwendet. Bei einigen Ausführungsformen befindet sich der Bildbereich 252 der Maske 211 in 1B in einem mittleren Bereich des Substrats 212, und die Bildrandelemente 250P befinden sich an einem Randteil des Substrats 212. Bei einigen Ausführungsformen werden die Phasenverschiebungsschicht 214 und das durchlässige Ätzstoppschicht 216 so geätzt, dass Teile der Phasenverschiebungsschicht 214 und der durchlässigen Ätzstoppschicht 216 unter den Bildrandelementen 250P von dem Rest der Phasenverschiebungsschicht 214 und der Ätzstoppschicht 206 getrennt werden. Bei diesen Ausführungsformen werden die Teile der Phasenverschiebungsschicht 214 und der halbdurchlässigen Ätzstoppschicht 206 unter den Bildrandelementen 220P durch einen Graben (nicht dargestellt) von dem Rest der Phasenverschiebungsschicht 214 und der Ätzstoppschicht 216 getrennt.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Herstellen eine Maske, zum Beispiel der APSM 211, gemäß einigen Ausführungsformen. Die 3A bis 3E sind Schnittansichten der Maske 211 auf verschiedenen Stufen des Herstellungsprozess gemäß einigen Ausführungsformen. Das Verfahren 500 wird anhand der Maske 211 und unter Bezugnahme auf die 3A bis 3E nachstehend näher erläutert. Bei einigen Ausführungsformen werden weitere Schritte vor, während und/oder nach dem Verfahren 500 durchgeführt, oder einige der beschriebenen Schritte werden ersetzt und/oder weggelassen. Bei einigen Ausführungsformen werden einige der nachstehend beschriebenen Elemente ersetzt oder weggelassen. Einige Ausführungsformen werden zwar mit Schritten erörtert, die in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, aber ein Durchschnittsfachmann dürfte erkennen, dass diese Schritte auch in einer anderen logischen Reihenfolge durchgeführt werden können.
  • In den 5 und 3A umfasst gemäß einigen Ausführungsformen das Verfahren 500 Schritte 502, 504, 506, 508 und 510, in denen eine durchlässige Ätzstoppschicht 216, eine Phasenverschiebungsschicht 214, eine Strukturierungsschicht 250, eine Hartmaskenschicht 218 und eine Fotoresistschicht 260 über einem Substrat 212 hergestellt werden. 3A ist eine Schnittansicht einer Zwischenstruktur einer Maske 211 nach Beendigung der Schritte 502, 504, 506, 508 und 510 zum Herstellen der durchlässigen Ätzstoppschicht 216, der Phasenverschiebungsschicht 214, der Strukturierungsschicht 250, der Hartmaskenschicht 218 und der Fotoresistschicht 260 jeweils über dem Substrat 212 gemäß einigen Ausführungsformen.
  • In 3A weist die Maske 211 ein Substrat 212 auf, das aus Glas, Silizium, Quarz oder einem anderen Material mit geringer Wärmeausdehnung hergestellt ist. Das Material mit geringer Wärmeausdehnung trägt dazu bei, die Bildverzerrung aufgrund der Maskenerwärmung während der Verwendung der Maske 211 zu minimieren. Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 212 Kieselglas, Quarzglas, Calciumfluorid, Siliziumcarbid, schwarzen Diamant oder mit Siliziumoxid dotiertes Titanoxid (Si02/Ti02) auf. Bei einigen Ausführungsformen hat das Substrat 212 eine Dicke von etwa 1 mm bis etwa 7 mm. Wenn die Dicke des Substrats 212 zu klein ist, steigt in einigen Fällen die Gefahr eines Bruchs oder einer Durchbiegung der Maske 211. Wenn hingegen die Dicke des Substrats 212 zu groß ist, steigen in einigen Fällen Masse und Kosten der Maske 211 unnötig.
  • In einem Schritt 502 von 5 wird eine durchlässige Ätzstoppschicht 216 über einer Vorderseite des Substrats 212 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ätzstoppschicht 216 in direktem Kontakt mit der Vorderseite des Substrats 212. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ätzstoppschicht 216 durchlässig für Lichtenergie, die in Fotolithografieprozessen verwendet wird. Der hier verwendete Begriff „durchlässige Ätzstoppschicht“ bedeutet eine Ätzstoppschicht, die aus Materialien hergestellt ist, die mehr als 70 % des Lichts durchlassen, das auf das Material auftrifft. Zum Beispiel ist bei einigen Ausführungsformen die Ätzstoppschicht für Strahlung durchlässig, die in Immersionslithografieprozessen verwendet wird. Zum Beispiel lässt bei einigen Ausführungsformen die durchlässige Ätzstoppschicht 216 mehr als 90 % der auf sie auftreffenden Strahlung durch. Bei anderen Ausführungsformen lässt die durchlässige Ätzstoppschicht 216 mehr als 95 % der auf sie auftreffenden Strahlung durch. Bei anderen Ausführungsformen lässt die durchlässige Ätzstoppschicht 216 mehr als 99 % der auf sie auftreffenden Strahlung durch, z. B. lässt die durchlässige Ätzstoppschicht 216 etwa 99,5 % oder mehr der auf sie auftreffenden Strahlung durch.
  • Beispiele für Materialien, die als die durchlässige Ätzstoppschicht 216 verwendet werden können, sind Materialien, die das darunter befindliche Substrat 212 gegen Ätzmittel schützen, die zum Ätzen von Strukturelementen zum Einsatz kommen, die durch die Ätzstoppschicht 216 von dem Substrat 212 getrennt sind. Zum Beispiel werden bei Ausführungsformen, bei denen die Phasenverschiebungsschicht 214 aus einer MoSi-Verbindung hergestellt wird, fluorhaltige Ätzmittel zum Ätzen der Phasenverschiebungsschicht 214 verwendet. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das Material der Ätzstoppschicht 216 gegen eine Ätzung mit fluorhaltigen Ätzmitteln beständig und ist für die einfallende Strahlung durchlässig. Beispiele für fluorhaltige Ätzmittel, die beim Entfernen von Teilen der Phasenverschiebungsschicht 214 verwendet werden können, sind fluorhaltige Gase wie CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 oder Kombinationen davon. Ein Material, das gegen die Ätzung mit fluorhaltigen Ätzmitteln beständig ist und für einfallende Strahlung durchlässig ist, ist AlxSiyOz (x + y + z = 1). Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf Ätzstoppschichten nur aus AlxSiyOz (x + y + z = 1) beschränkt. Es können auch andere Materialien, die für einfallende Strahlung durchlässig sind und gegen die Ätzung mit fluorhaltigen Ätzmitteln beständig sind, oder andere Ätzmittel, die zum Ätzen der Phasenverschiebungsschicht 214 zum Einsatz kommen, als eine Ätzstoppschicht 216 gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen sind die Materialien der Ätzstoppschicht 216 gegen eine Ätzung mit chlorhaltigen Ätzmitteln beständig und sind für EUV-Strahlung durchlässig. Beispiele für chlorhaltige Ätzmittel sind ein chlorhaltiges Gas (wie etwa Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, ein anderes chlorhaltiges Gas oder Kombinationen davon) und ein sauerstoffhaltiges Gas (wie etwa O2, ein anderes sauerstoffhaltiges Gas oder Kombinationen davon). Ein Material, das gegen eine Ätzung mit chlorhaltigen Ätzmitteln beständig ist und für einfallende Strahlung durchlässig ist, ist AlxSiyOz (x + y + z = 1).
  • Bei einigen Ausführungsformen hat die Ätzstoppschicht 216 eine Dicke von etwa 1 nm bis 20 nm. Bei anderen Ausführungsformen hat die Ätzstoppschicht 216 eine Dicke von etwa 1 nm bis etwa 10 nm. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf Ätzstoppschichten mit einer Dicke von 1 nm bis 20 nm oder von 1 nm bis 10 nm beschränkt. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsformen die Ätzstoppschicht 216 dünner als 1 nm oder dicker als 20 nm sein.
  • Die Ätzstoppschicht 216 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung, anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 504 wird eine Phasenverschiebungsschicht 214 über einer Vorderseite des Substrats 212 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Phasenverschiebungsschicht 214 in direktem Kontakt mit der Vorderseite der Ätzstoppschicht 216 auf dem Substrat 212. Die Phasenverschiebungsschicht 214 erzeugt eine Phasenverschiebung bei Licht, das auf die Phasenverschiebungsschicht 214 auftrifft und durch diese durchgelassen wird. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Umfang der Phasenverschiebung, die in dem Licht erzeugt wird, das in das Phasenverschiebungsmaterial 214 eintritt und durch dieses hindurchgeht, im Vergleich zu der Phase des einfallenden Lichts, das nicht durch die Phasenverschiebungsschicht 214 hindurchgeht, durch Ändern der Brechzahl und der Dicke der Phasenverschiebungsschicht 214 angepasst werden. Bei einigen Ausführungsformen werden die Brechzahl und die Dicke der Phasenverschiebungsschicht 214 so gewählt, dass die Phasenverschiebung, die in dem Licht erzeugt wird, das in die Phasenverschiebungsschicht 214 eintritt und durch diese hindurchgeht, etwa 1800 beträgt. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf die Erzeugung einer Phasenverschiebung von 180° beschränkt. Zum Beispiel kann bei anderen Ausführungsformen die gewünschte Phasenverschiebung größer oder kleiner als 180° sein. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von 1A, bei der die Ätzstoppschicht nur halbdurchlässig für einfallendes Licht war, ist die Ätzstoppschicht 216 bei der Ausführungsform von 1B im Wesentlichen vollständig durchlässig für einfallendes Licht. Dementsprechend ist die Phase eines Lichts, das auf die Ätzstoppschicht 216 auftrifft und durch diese durchgelassen wird, virtuell unverändert. Mit anderen Worten, die Phasenverschiebung, die in dem einfallenden Licht erzeugt wird, das durch die Phasenverschiebungsschicht 214 hindurchgeht, bleibt in Bezug auf auf die Ätzstoppschicht 216 auftreffendes Licht, das nicht durch die Phasenverschiebungsschicht 214 hindurchgegangen ist, aufrechterhalten, nachdem beide Arten von Licht durch die Ätzstoppschicht 216 hindurchgegangen sind.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Durchlässigkeit von einfallendem Licht, das in die Phasenverschiebungsschicht 214 eintritt und durch diese hindurchgeht, im Gegensatz zu der Durchlässigkeit von einfallendem Licht, das nicht durch die Phasenverschiebungsschicht 214 hindurchgeht, durch Ändern des Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 214 angepasst werden. Außerdem kann die Durchlässigkeit eines Lichts, das auf die Ätzstoppschicht 216 auftrifft, durch Ändern des Absorptionskoeffizienten des Materials der Ätzstoppschicht 216 angepasst werden.
  • Die Brechzahl der Phasenverschiebungsschicht 214 kann mit derselben Methode angepasst werden, die vorstehend für die Anpassung der Brechzahl der Phasenverschiebungsschicht 204 beschrieben worden ist.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Durchlässigkeit der Phasenverschiebungsschicht 214 für einfallendes Licht durch Einstellen des Absorptionskoeffizienten des auf die Phasenverschiebungsschicht 214 auftreffenden Lichts angepasst werden. Zum Beispiel wird durch Erhöhen des Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 214 die Durchlässigkeit der Phasenverschiebungsschicht 214 für einfallendes Lichts verringert. Durch Verringern des Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 214 wird die Durchlässigkeit der Phasenverschiebungsschicht 214 für einfallendes Lichts erhöht. Der Absorptionskoeffizient der Phasenverschiebungsschicht 214 kann so angepasst werden, wie es vorstehend für die Anpassung des Absorptionskoeffizienten der Phasenverschiebungsschicht 204 dargelegt worden ist.
  • Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Durchlässigkeit der Ätzstoppschicht 216 für einfallendes Licht durch Einstellen des Absorptionskoeffizienten der Ätzstoppschicht 216 angepasst werden. Zum Beispiel wird durch Erhöhen des Absorptionskoeffizienten der Ätzstoppschicht 216 die ihre Durchlässigkeit 216 für einfallendes Licht verringert. Durch Verringern des Absorptionskoeffizienten der Ätzstoppschicht 216 wird ihre Durchlässigkeit für einfallendes Licht erhöht. Der Absorptionskoeffizient der Ätzstoppschicht 216 kann so eingestellt werden, wie es vorstehend für Ätzstoppschicht 206 dargelegt worden ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die Phasenverschiebungsschicht 214 eine Dicke von 30 nm bis 100 nm. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf eine Phasenverschiebungsschicht 214 mit einer Dicke in dem vorgenannten Bereich beschränkt. Zum Beispiel kann bei anderen Ausführungsformen die Phasenverschiebungsschicht 214 eine Dicke haben, die kleiner oder größer als der vorgenannte Bereich ist.
  • Materialien, die als die Phasenverschiebungsschicht 214 verwendet werden können, sind MoSi-Verbindungen und dergleichen. Zum Beispiel weist die Phasenverschiebungsschicht 214 MoSi-Verbindungen wie MoSi, MoSiCON, MoSION, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC und MoSiN auf. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf die Verwendung der vorgenannten MoSi-Verbindungen für Phasenverschiebungsschichten beschränkt. Bei anderen Ausführungsformen weist die Phasenverschiebungsschicht 214 andere Verbindungen als MoSi-Verbindungen auf, die in der Lage sind, die Phase des auf die Phasenverschiebungsschicht auftreffenden Lichts zu verschieben, z. B. um 180°.
  • Die Phasenverschiebungsschicht 214 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung (MOD), anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 506 wird eine Strukturierungsschicht 250 über der Phasenverschiebungsschicht 214 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird die Strukturierungsschicht 250 strukturiert und wird dann als eine Maske zum Strukturieren der Phasenverschiebungsschicht 214 verwendet. Wie vorstehend dargelegt worden ist, werden außerdem periphere Teile der Strukturierungsschicht 250 strukturiert, um Bildrandelemente 250P um eine Peripherie eines Bildbereichs 252 der APSM 211 zu erzeugen.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die Strukturierungsschicht 250 Metalle, Metalloxide oder andere geeignete Materialien auf. Zum Beispiel kann die Strukturierungsschicht 250 ein tantalhaltiges Material (zum Beispiel Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB, SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, ein anderes tantalhaltiges Material oder Kombinationen davon), ein chromhaltiges Material (zum Beispiel Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, ein anderes chromhaltiges Material oder Kombinationen davon), ein titanhaltiges Material (zum Beispiel Ti, TiN, ein anderes titanhaltiges Material oder Kombinationen davon), ein anderes geeignetes Material oder Kombinationen davon aufweisen. Das Material für die Strukturierungsschicht 250 ist hier jedoch nicht beschränkt und kann andere Materialien umfassen, die in der Lage sind, einfallendes Licht zu blockieren, und die selektive Ätz- oder Entfernungseigenschaften in Bezug auf die Phasenverschiebungsschicht 214 und die Hartmaskenschicht 218 zeigen.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die Strukturierungsschicht 250 eine Dicke von 5 nm bis 50 nm. Die Strukturierungsschicht 250 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung, anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 508 wird die Hartmaskenschicht 218 über der Strukturierungsschicht 250 hergestellt. Wie später näher dargelegt wird, wird die Hartmaskenschicht 218 strukturiert, und die Struktur der Hartmaskenschicht 218 wird dann auf die Strukturierungsschicht 250 übertragen. Bei einigen Ausführungsformen weist die Hartmaskenschicht 218 ein Material auf, das die Strukturierungsschicht 250 der Maske 211 schützt. Bei einigen Ausführungsformen haben die Materialien der Hartmaskenschicht 218 und der Strukturierungsschicht 250 ähnliche Eigenschaften wie Materialien, die zum Entfernen der Passivierungsschicht und der Fotoresistschicht 210, die später beschrieben werden, verwendet werden, und andere Eigenschaften als Materialien, die zum Ätzen der Hartmaskenschicht 218 verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen weist die Hartmaskenschicht 218 ein chromhaltiges Material, wie etwa Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, ein anderes chromhaltiges Material oder Kombinationen davon auf. Wenn die Hartmaskenschicht 218 aus diesen chromhaltigen Materialien gewählt wird, so wird für die Strukturierungsschicht 250 ein Material gewählt, das in Bezug auf das Material der Hartmaskenschicht 218 selektiv geätzt werden kann. Wenn die Hartmaskenschicht 218 zum Beispiel ein chromhaltiges Material ist, so ist die Strukturierungsschicht 250 kein chromhaltiges Material. Bei einigen alternativen Ausführungsformen weist die Hartmaskenschicht 218 ein tantalhaltiges, wie etwa Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, ein anderes tantalhaltiges Material oder Kombinationen davon auf, die mit einem fluorhaltigen Ätzmittel geätzt werden können.
  • Bei einigen Ausführungsformen hat die Hartmaskenschicht 218 eine Dicke von etwa 3,5 nm bis etwa 5 nm. Die Hartmaskenschicht 218 kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie etwa PVD-Verfahren (zum Beispiel Aufdampfung und Gleichstrom-Magnetron-Sputtern), Plattierungsverfahren (zum Beispiel stromlose Plattierung oder Elektroplattierung), CVD-Verfahren (zum Beispiel Normaldruck-CVD, Tiefdruck-CVD, plasmaunterstützte CVD oder CVD mit einem Plasma hoher Dichte), Ionenstrahlabscheidung, Schleuderbeschichtung, Beschichtung aus metallorganischer Lösung, anderen geeigneten Verfahren oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 510 wird eine Fotoresistschicht 260 über der Hartmaskenschicht 201 abgeschieden. Die Fotoresistschicht 260 wird so strukturiert, wie es später näher beschrieben wird, und das strukturierte Fotoresist wird als eine Maske zum Strukturieren der darunter befindlichen Hartmaskenschicht 218 verwendet. Bei einigen Ausführungsformen wird das Fotoresist so strukturiert, wie es später näher beschrieben wird, und diese Struktur wird in späteren Prozessen auf die Phasenverschiebungsschicht 214 übertragen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Fotoresistschicht 260 ein chemisch aktiviertes Resist sein, für das eine Säurekatalyse verwendet wird. Zum Beispiel kann das Fotoresist der Fotoresistschicht 260 durch Lösen eines säurelabilen Polymers in einer Gießlösung hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Fotoresist der Fotoresistschicht 260 ein Positivton-Fotoresist sein, das den später erzeugten Strukturen dieselbe Kontur wie denen der Strukturen auf einer Maske (nicht dargestellt) verleiht. Bei einigen alternativen Ausführungsformen kann das Fotoresist der Fotoresistschicht 260 ein Negativton-Fotoresist sein, mit dem in den später hergestellten Strukturen Öffnungen erzeugt werden, die denen der Strukturen auf der Maske (nicht dargestellt) entsprechen. Die Fotoresistschicht 260 kann durch Schleuderbeschichtung oder mit anderen ähnlichen Verfahren hergestellt werden.
  • In 3B ist eine Zwischenstruktur der Maske 211 nach dem Strukturieren der Fotoresistschicht 260 und der Hartmaske 218 gezeigt. Außerdem wird in 5 in einem Schritt 512 die Fotoresistschicht 260 durch Durchführen eines Belichtungsprozesses an der Fotoresistschicht 260 strukturiert. Der Belichtungsprozess kann mit einem lithografischen Verfahren unter Verwendung einer Maske (zum Beispiel einem Fotolithografieprozess) oder mit einem maskenlosen Verfahren (zum Beispiel einem Elektronenstrahl- oder einem Ionenstrahl-Belichtungsprozess) durchgeführt werden. Nach dem Belichtungsprozess kann ein Nachhärtungsprozess durchgeführt werden, um zumindest einen Teil der Maskenschicht zu härten. In Abhängigkeit von dem einen oder den mehreren Materialien oder Arten der Fotoresistschicht 260 können Polymere der Fotoresistschicht 260 bei Bestrahlung mit dem Lichtstrahl und Härtung unterschiedliche Reaktionen (Kettenspaltung oder Vernetzung von Polymeren) durchlaufen. Anschließend wird ein Entwicklungsprozess durchgeführt, um zumindest einen Teil der Fotoresistschicht 260 zu entfernen. Bei einigen Ausführungsformen können Teile des positiven Resistmaterials, das mit dem Lichtstrahl belichtet wird, eine Kettenspaltungsreaktion durchlaufen, was dazu führt, dass die belichteten Teile mittels eines Entwicklers leichter als andere Teile entfernt werden können, die nicht mit dem Lichtstrahl belichtet werden. Hingegen können Teile des negativen Resistmaterials, das mit dem Lichtstrahl belichtet wird, eine Vernetzungsreaktion durchlaufen, was dazu führt, dass die belichteten Teile mittels eines Entwicklers schwerer als andere Teile zu entfernen sind, die nicht mit dem Lichtstrahl belichtet werden. Bei einigen Ausführungsformen liegen nach der Entwicklung der Fotoresistschicht 260 Teile der darunter befindlichen Hartmaskenschicht 218 frei.
  • Bleiben wir bei 3B, wo nach Beendigung der Entwicklung der Fotoresistschicht 260 in einem Schritt 514 die Hartmaskenschicht 218 durch die Öffnungen in der entwickelten Fotoresistschicht 260 geätzt wird. Die Hartmaskenschicht 218 wird durch Ätzen der freiliegenden Teile der Hartmaskenschicht 218 durch die Öffnungen in der entwickelten Fotoresistschicht 260 strukturiert. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess oder eine Kombination davon sein. Der Trocken- und der Nassätzprozess haben Ätzparameter, die angepasst werden können, wie etwa verwendete Ätzmittel, Ätztemperatur, Konzentration der Ätzlösung, Ätzdruck, Versorgungsspannung, HF-Vorspannung, HF-Vorspannungsleistung, Ätzmitteldurchsatz und andere geeignete Parameter, sodass der Prozess für das Material der Hartmaskenschicht 218 in Bezug auf andere Materialien selektiv ist, die während der Ätzung der Hartmaskenschicht 218 dem Ätzmittel ausgesetzt sind. Bei einigen Ausführungsformen werden fluorhaltige Ätzmittel beim Entfernen von Teilen der Phasenverschiebungsschicht 214 verwendet. Beispiele für fluorhaltige Ätzmittel sind fluorhaltige Gase wie CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 oder Kombinationen davon.
  • In einem Schritt 516 wird die strukturierte Fotoresistschicht 260 entfernt, um Teile der Hartmaskenschicht 218 freizulegen, die bestehen bleiben. Die strukturierte Fotoresistschicht 260 kann durch Nass-Strippen oder Plasma-Ablösung entfernt werden. In einem Schritt 518 wird die Struktur in der Hartmaskenschicht 218 durch Ätzen der Strukturierungsschicht 250 durch die Öffnungen in der Hartmaskenschicht 218 auf die Strukturierungsschicht 250 übertragen. Das Ätzen der Strukturierungsschicht 250 erfolgt durch Behandeln der Strukturierungsschicht 250 mit Ätzmitteln, die für die Materialien der Strukturierungsschicht 250 in Bezug auf andere Materialien selektiv sind, die während des Ätzens der Strukturierungsschicht 250 dem Ätzmittel ausgesetzt sind, wie etwa die Hartmaske 218. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess oder eine Kombination davon sein. Der Trocken- und der Nassätzprozess haben Ätzparameter, die angepasst werden können, wie etwa verwendete Ätzmittel, Ätztemperatur, Konzentration der Ätzlösung, Ätzdruck, Versorgungsspannung, HF-Vorspannung, HF-Vorspannungsleistung, Ätzmitteldurchsatz und andere geeignete Parameter, sodass der Prozess für das Material der Strukturierungsschicht 250 in Bezug auf andere Materialien selektiv ist, die während der Ätzung der Strukturierungsschicht 250 dem Ätzmittel ausgesetzt sind, wie etwa die strukturierte Hartmaskenschicht 218. Bei einigen Ausführungsformen werden für den Ätzprozess für die Strukturierungsschicht 250 ein chlorhaltiges Gas (wie etwa Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, ein anderes chlorhaltiges Gas oder Kombinationen davon) und ein sauerstoffhaltiges Gas (wie etwa O2, ein anderes sauerstoffhaltiges Gas oder Kombinationen davon) verwendet. Bei anderen Ausführungsformen wird für den Fall, dass die Strukturierungsschicht 250 für eine Ätzung mit fluorhaltigen Ätzmitteln anfällig ist und die Hartmaske 218 gegen eine Ätzung mit fluorhaltigen Ätzmitteln beständig ist, ein fluorhaltiges Ätzmittel für den Ätzprozess für die Strukturierungsschicht 250 verwendet.
  • In 3C ist eine Zwischenstruktur der Maske 211 nach dem Strukturieren der Phasenverschiebungsschicht 214 mit der Struktur der strukturierten Strukturierungsschicht 250 gezeigt. In 3C sind die strukturierte Fotoresistschicht 260 und die strukturierte Hartmaskenschicht 218 entfernt worden, die vorstehend beschrieben worden sind. In 5 wird in einem Schritt 522 die Struktur der strukturierten Strukturierungsschicht 250 durch Ätzen der Phasenverschiebungsschicht 214 durch Öffnungen 270 in der Strukturierungsschicht 250 auf die Phasenverschiebungsschicht 214 übertragen. Durch das Strukturieren der Phasenverschiebungsschicht 214 werden Teile der Ätzstoppschicht 216 durch Öffnungen 280 in der Phasenverschiebungsschicht 214 freigelegt. Die Ätzung der Phasenverschiebungsschicht 214 wird dadurch realisiert, dass Teile der Phasenverschiebungsschicht 214, die durch die Öffnungen 270 in der Strukturierungsschicht 250 freigelegt worden sind, mit einem Ätzmittel behandelt werden, das für das Material der Phasenverschiebungsschicht 214 in Bezug auf das Material der Strukturierungsschicht 250 und das Material der Ätzstoppschicht 216 selektiv ist. Der Ätzprozess kann ein Trockenätzprozess, ein Nassätzprozess oder eine Kombination davon sein. Der Trocken- und der Nassätzprozess haben Ätzparameter, die angepasst werden können, wie etwa verwendete Ätzmittel, Ätztemperatur, Konzentration der Ätzlösung, Ätzdruck, Versorgungsspannung, HF-Vorspannung, HF-Vorspannungsleistung, Ätzmitteldurchsatz und andere geeignete Parameter, sodass der Prozess für das Material der Phasenverschiebungsschicht 214 in Bezug auf andere Materialien selektiv ist, die während der Ätzung der Phasenverschiebungsschicht 214 dem Ätzmittel ausgesetzt sind, wie etwa die strukturierte Strukturierungsschicht 250 und die darunter befindliche Ätzstoppschicht 216. Bei einigen Ausführungsformen werden bei dem Entfernen von Teilen der Phasenverschiebungsschicht 214 fluorhaltige Ätzmittel verwendet. Beispiele für fluorhaltige Ätzmittel sind fluorhaltige Gase wie CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 oder Kombinationen davon. Nach Beendigung der Übertragung der Struktur der Strukturierungsschicht 250 auf die Phasenverschiebungsschicht 214 wird die strukturierte Strukturierungsschicht 250 in einem Schritt 524, z. B. mit einem Nassätz- oder einem Plasmaätzprozess, entfernt. 3D zeigt eine Maske 211 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nach dem Entfernen der Strukturierungsschicht 250 in dem Schritt 524.
  • Kommen wir nun zu Schritten 526 und 528 der 5 und 3E. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren 500 weiterhin einen Schritt 526 zum Entfernen von Teilen der Ätzstoppschicht 216. Durch das Entfernen von Teilen der Ätzstoppschicht 216 entstehen Öffnungen 294 in der Ätzstoppschicht 216, durch die Teile des Substrats 212 freigelegt werden. Das Ätzen der Ätzstoppschicht 216 in dem Schritt 526 erfolgt durch In-Kontakt-Bringen von Teilen der Ätzstoppschicht 216, die durch die Öffnungen 280 in der Phasenverschiebungsschicht 214 freigelegt worden sind, mit einem Ätzmittel, das für das Material der Ätzstoppschicht 216 selektiv ist, aber nicht für das Material der Phasenverschiebungsschicht 214 und des Substrats 212 selektiv ist. In dem Schritt 528 werden gemäß einigen Ausführungsformen bei dem Verfahren 500 Teile des Substrats 212 entfernt. Durch das Entfernen von Teilen des Substrats 212 entstehen Gräben 296 in dem Substrat 212. Das Entfernen von Teilen des Substrats 212 in dem Schritt 528 erfolgt durch In-Kontakt-Bringen des Substrats 212, das durch die Öffnungen 294 in der Ätzstoppschicht 216 freigelegt worden ist, mit einem Ätzmittel, das für das Substrats 212 selektiv ist, aber nicht für das Material der Ätzstoppschicht 216 und das Material der Phasenverschiebungsschicht 214 selektiv ist. 3E zeigt eine Maskenstruktur 211 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, bei der Teile der Ätzstoppschicht 216 und des Substrats 212 entfernt worden sind, wie vorstehend dargelegt worden ist. Das Ätzen des Substrats 212 nach Beendigung der Ätzung der Ätzstoppschicht 216 bietet die Möglichkeit, die Ätzung des Substrats 212 sorgfältiger zu kontrollieren, sodass unerwünschte Phasenverschiebungen oder Änderungen der Durchstrahlungsintensität aufgrund einer Über- oder Unterätzung des Substrats 212 vermieden oder reduziert werden.
  • Nach der Beendigung der Entfernung der Strukturierungsschicht 250 (oder bei alternativen Ausführungsformen nach dem Entfernen von Teilen der Ätzstoppschicht 216 oder von Teilen des Substrats 212) wird die Maske 211 gereinigt, um Verunreinigungen von ihr zu entfernen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Maske 211 durch Eintauchen in eine Ammoniakhydratlösung (NH4OH-Lösung) gereinigt.
  • Anschließend wird die Maske 211 zum Beispiel mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm zur Kontrolle auf Defekte in dem strukturierten Bereich 252 bestrahlt. Fremdstoffe können durch diffus reflektiertes Licht detektiert werden. Wenn Defekte detektiert werden, wird die Maske 211 weiter mit geeigneten Reinigungsprozessen gereinigt.
  • Dadurch wird eine Maske 211 hergestellt, die in einem Halbleiter-Lithografieprozess verwendbar ist. Die Maske 211 von 3D weist ein Substrat 212, eine durchlässige Ätzstoppschicht 216 über dem Substrat 212 und eine strukturierte Phasenverschiebungsschicht 214 über der durchlässigen Ätzstoppschicht 216 auf. Bei dieser Ausführungsform weist die Ätzstoppschicht 216 nicht die Struktur der strukturierten Phasenverschiebungsschicht 214 auf, und sie hat das darunter befindliche Substrat 212 gegen Ätzmittel geschützt, die während des Maskenherstellungsprozesses verwendet werden und andernfalls das Substrat 212 ätzen könnten. Die Ätzstoppschicht 216 ist durchlässig für einfallendes Licht, z. B. DUV, NUV oder Licht, das in Immersionslithografieprozessen verwendet wird, wie etwa Licht von einem ArF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von etwa 193 nm, und sie ist bei einigen Ausführungsformen zu mehr als 99 % durchlässig für dieses Licht. Wie vorstehend dargelegt worden ist, werden die Dicke, die Brechzahl und die Lichtabsorptionseigenschaften der Phasenverschiebungsschicht 214 so gewählt, dass sie eine gewünschte Phasenverschiebung des auf die Maske 211 auffallenden Lichts, z. B. von 180°, und einen gewünschten Grad der Lichtdurchlässigkeit durch die Phasenverschiebungsschicht 214 ermöglichen. Aufgrund der hohen Durchlässigkeit der Ätzstoppschicht 216 bei dieser Ausführungsform hat im Gegensatz zu der Ausführungsform von 1A, die die halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206 aufweist, die Ätzstoppschicht 216 nur einen sehr geringen Einfluss auf die Phasenverschiebung des auf die Maske 211 auffallenden Lichts oder auf die Absorption des auf die Ätzstoppschicht 216 auffallenden Lichts. Dementsprechend sind die Dicke, die Brechzahl und die Lichtabsorptionseigenschaften der Ätzstoppschicht 216 von geringerer Bedeutung als diese Parameter der Ätzstoppschicht 206. Wie bei der Maske 200 kann auch hier der Umfang der Phasenverschiebung, die das Licht erfährt, das durch die Maske 211 hindurchgeht, durch Einstellen des Winkels des auf die Maske 211 auffallenden Lichts angepasst werden. Dadurch kann eine Struktur auf der Maske 211 auf einen Siliziumwafer projiziert werden, um präzise und reproduzierbare Strukturen zu erzeugen.
  • Lithografische Masken, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt werden, sind in Prozessen zum Strukturieren von Materialschichten auf einem Halbleitersubstrat geeignet. In 6 umfasst gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren 600 einen Schritt 602 zum Belichten einer Phasenverschiebungsmaske, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt worden ist, mit einfallendem Licht in einem Immersionslithografieprozess, z. B. mit Licht, das eine Wellenlänge in der Größenordnung von etwa 193 nm hat. Ausführungsformen von Masken gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf Masken beschränkt, die für Immersionslithografieprozesse oder für Licht mit einer Wellenlänge von etwa 193 nm geeignet sind. Zum Beispiel sind Masken gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für Lithografieprozesse geeignet, die Licht im DUV- oder NUV-Bereich des Spektrums nutzen. Ein Beispiel für eine Phasenverschiebungsmaske, die bei dem Verfahren 600 verwendet werden kann, ist die Maske 200 von 1A. In einem Schritt 604 wird ein Teil des Lichts, das auf das Phasenverschiebungsmaterial der APSM auftrifft, durch das Phasenverschiebungsmaterial durchgelassen, sodass das einfallende Licht, das zu dem Phasenverschiebungsmaterial durchgelassen wird, phasenverschoben wird. Ein Beispiel für ein Phasenverschiebungsmaterial, das in dem Verfahren 600 verwendbar ist, ist die Phasenverschiebungsschicht 204 von 1A. In einem Schritt 606 trifft ein Teil des Lichts, das durch das Phasenverschiebungsmaterial durchgelassen wird, auf eine halbdurchlässige Ätzstoppschicht der APSM auf. Ein Beispiel für die halbdurchlässige Ätzstoppschicht, die in dem Verfahren 600 verwendet werden kann, ist die halbdurchlässige Ätzstoppschicht 206 von 1A. In einem Schritt 608 wird ein Teil des einfallenden Lichts, das auf die halbdurchlässige Ätzstoppschicht auftrifft, durch diese durchgelassen. In einem Schritt 610 wird der Teil des Lichts, der durch die halbdurchlässige Ätzstoppschicht durchgelassen wird, durch ein Substrat der APSM durchgelassen. Ein Beispiel für ein Substrat, das in dem Verfahren 600 verwendet werden kann, ist das Substrat 202 von 1A. Das Licht ist dadurch, dass es durch das Phasenverschiebungsmaterial und die halbdurchlässige Ätzstoppschicht hindurchgegangen ist, phasenverschoben worden. Außerdem kann die Intensität des Lichts, das auf die Maske 200 auftrifft, dadurch abgeschwächt worden sein, dass es durch das Phasenverschiebungsmaterial und/oder die halbdurchlässige Ätzstoppschicht hindurchgegangen ist. Gleichzeitig mit dem Durchgang von einfallendem Licht durch das Phasenverschiebungsmaterial und die halbdurchlässige Ätzstoppschicht wird in einem Schritt 612 ein Teil des Lichts, das auf die APSM auftrifft, durch das Substrat der APSM durchgelassen, ohne dass es durch das Phasenverschiebungsmaterial oder die halbdurchlässige Ätzstoppschicht hindurchgeht. Die Phase des Lichts, das durch das Substrat der APSM durchgelassen wird, ohne dass es durch das Phasenverschiebungsmaterial oder die halbdurchlässige Ätzstoppschicht hindurchgeht, bleibt relativ unverändert. Außerdem kann die Menge des Lichts, das durch das Substrat der APSM durchgelassen wird, ohne dass es durch das Phasenverschiebungsmaterial oder die halbdurchlässige Ätzstoppschicht hindurchgeht, etwa 99 % oder mehr des Lichts betragen, das auf die Maske 200 auftrifft. Das Licht, das durch das Substrat der APSM durchgelassen worden ist, wird dann in einem Schritt 614 zum Strukturieren eines Materials auf einem Halbleitersubstrat verwendet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Maske, die gemäß den in 1B gezeigten Ausführungsformen hergestellt wird, in Prozessen zum Strukturieren von Materialschichten auf einem Halbleitersubstrat verwendbar. In 7 umfasst gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren 700 einen Schritt 702 zum Belichten einer Phasenverschiebungsmaske, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt worden ist, mit einfallendem Licht. Ein Beispiel für eine APSM, die in dem Verfahren 700 verwendet werden kann, ist die lithografische Maske 211 von 1B. In einem Schritt 704 wird ein Teil des Lichts, das auf das Phasenverschiebungsmaterial der APSM auftrifft, durch das Phasenverschiebungsmaterial durchgelassen, sodass das einfallende Licht, das zu dem Phasenverschiebungsmaterial durchgelassen wird, phasenverschoben wird. Ein Beispiel für ein Phasenverschiebungsmaterial, das in dem Verfahren 700 verwendbar ist, ist die Phasenverschiebungsschicht 214 von 1B. In einem Schritt 706 trifft ein Teil des Lichts, das durch das Phasenverschiebungsmaterial durchgelassen wird, auf eine durchlässige Ätzstoppschicht der APSM auf. Ein Beispiel für eine durchlässige Ätzstoppschicht, die in dem Verfahren 700 verwendet werden kann, ist die durchlässige Ätzstoppschicht 216 von 1B. In einem Schritt 708 wird ein Teil des einfallenden Lichts, das auf die durchlässige Ätzstoppschicht auftrifft, durch diese durchgelassen. In einem Schritt 710 wird der Teil des Lichts, der durch die durchlässige Ätzstoppschicht durchgelassen wird, durch ein Substrat der APSM durchgelassen. Ein Beispiel für ein Substrat, das in dem Verfahren 700 verwendet werden kann, ist das Substrat 212 von 1B. Dieses Licht, das durch das Phasenverschiebungsmaterial hindurchgegangen ist, ist dadurch phasenverschoben worden. Aufgrund der nahezu 100%igen Durchlässigkeit der Ätzstoppschicht für einfallendes Licht führt bei dieser Ausführungsform der Durchgang eines Lichts, das auf die durchlässige Ätzstoppschicht auftrifft, durch die durchlässige Ätzstoppschicht zu keiner signifikanten Änderung der Phase des durchgelassenen Lichts. Gleichzeitig mit dem Durchgang von einfallendem Licht durch das Phasenverschiebungsmaterial und die durchlässige Ätzstoppschicht wird in einem Schritt 712 ein Teil des Lichts, das auf die APSM auftrifft, durch die durchlässige Ätzstoppschicht der APSM durchgelassen, ohne dass es durch das Phasenverschiebungsmaterial hindurchgeht. Die Phase des Lichts, das durch die durchlässige Ätzstoppschicht durchgelassen wird, ohne dass es durch das Phasenverschiebungsmaterial hindurchgeht, bleibt relativ unverändert. Das Licht, das durch die durchlässige Ätzstoppschicht durchgelassen wird, wird durch das Substrat durchgelassen. Das Licht, das durch das Substrat der APSM durchgelassen wird, wird dann in einem Schritt 714 zum Strukturieren eines Materials auf einem Halbleitersubstrat verwendet.
  • Ein Aspekt dieser Beschreibung betrifft eine lithografische Maske, z. B. eine Maske mit veränderlicher Phasenverschiebung. Die Maske weist ein Substrat, eine Phasenverschiebungsschicht auf dem Substrat und eine halbdurchlässige Ätzstoppschicht zwischen dem Substrat und der Phasenverschiebungsschicht auf. Die Phasenverschiebungsschicht wird strukturiert, und die Struktur der Phasenverschiebungsschicht ist auch in der halbdurchlässigen Ätzstoppschicht vorhanden. Beispiele für Materialien der halbdurchlässigen Ätzstoppschicht sind CrON, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B und Ru-P.
  • Ein weiterer Aspekt dieser Beschreibung betrifft eine lithografische Maske, z. B. eine Maske mit veränderlicher Phasenverschiebung. Bei diesem Aspekt weist die Maske ein Substrat, eine strukturierte Phasenverschiebungsschicht auf dem Substrat und eine durchlässige Ätzstoppschicht zwischen dem Substrat und der strukturierten Phasenverschiebungsschicht auf. Bei diesem Aspekt weist die Ätzstoppschicht nicht die Struktur der strukturierten Phasenverschiebungsschicht auf. Ein Beispiel für eine durchlässige Ätzstoppschicht ist eine Ätzstoppschicht, die aus einem Material mit der chemischen Formel AlxSiyOz hergestellt ist, worin x + y + z = 1 ist.
  • Ein noch weiterer Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer lithografischen Maske. Das Verfahren umfasst ein Herstellen einer Ätzstoppschicht auf einem Substrat. Dann wird eine Phasenverschiebungsschicht auf der Ätzstoppschicht hergestellt. Anschließend wird eine Strukturierungsschicht auf der Phasenverschiebungsschicht hergestellt. Dann wird eine strukturierte Hartmaskenschicht auf der Strukturierungsschicht hergestellt. Die Strukturierungsschicht wird dann unter Verwendung der strukturierten Hartmaskenschicht als eine Ätzmaske geätzt, um eine Mehrzahl von Öffnungen in der Strukturierungsschicht zu erzeugen. Durch die Mehrzahl von Öffnungen in der Strukturierungsschicht wird eine Oberfläche der Phasenverschiebungsschicht freigelegt. Dann werden die freigelegten Teile der Phasenverschiebungsschicht geätzt, um eine Mehrzahl von Öffnungen in der Phasenverschiebungsschicht unter Verwendung der geätzten Strukturierungsschicht als eine Ätzmaske zu erzeugen. Durch die Mehrzahl von Öffnungen in der Phasenverschiebungsschicht wird eine Oberfläche der Ätzstoppschicht freigelegt. Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens wird die Ätzstoppschicht aus CrON, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B und Ru-P gewählt. Bei anderen Ausführungsformen wird die Ätzstoppschicht aus einem Material mit der chemischen Formel AlxSiyOz gewählt, worin x + y + z = 1 ist.
  • Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63/197651 [0001]

Claims (20)

  1. Lithografische Maske mit: einem Substrat; einer Phasenverschiebungsschicht auf dem Substrat; und einer halbdurchlässigen Ätzstoppschicht zwischen dem Substrat und der Phasenverschiebungsschicht.
  2. Lithografische Maske nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus Quarz hergestellt ist.
  3. Lithografische Maske nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phasenverschiebungsschicht aus einer MoSi-Verbindung gewählt ist.
  4. Lithografische Maske nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die halbdurchlässige Ätzstoppschicht bis zu 30 % eines Lichts durchlässt, das auf die halbdurchlässige Ätzstoppschicht auftrifft.
  5. Lithografische Maske nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ätzstoppschicht aus CrON, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B und Ru-P gewählt ist.
  6. Lithografische Maske nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat strukturiert ist.
  7. Lithografische Maske nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die halbdurchlässige Ätzstoppschicht strukturiert ist.
  8. Lithografische Maske mit: einem Quarzsubstrat; einer strukturierten Phasenverschiebungsschicht, die eine MoSi-Verbindung aufweist, auf dem Quarzsubstrat; und einer durchlässigen Ätzstoppschicht, die ein Material mit der chemischen Formel AlxSiyOz aufweist, worin x + y + z = 1 ist, zwischen dem Substrat und der strukturierten Phasenverschiebungsschicht.
  9. Lithografische Maske nach Anspruch 8, wobei die Phasenverschiebungsschicht aus MoSi, MoSiCON, MoSION, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC und MoSiN gewählt ist.
  10. Lithografische Maske nach Anspruch 8 oder 9, wobei die durchlässige Ätzstoppschicht mehr als 70 % eines Lichts durchlässt, das auf die durchlässige Ätzstoppschicht auftrifft.
  11. Lithografische Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Quarzsubstrat strukturiert ist.
  12. Lithografische Maske nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Ätzstoppschicht eine Dicke von 1 nm bis 20 nm hat.
  13. Verfahren zum Herstellen einer lithografischen Maske mit den folgenden Schritten: Herstellen einer Ätzstoppschicht auf einem Substrat; Herstellen einer Phasenverschiebungsschicht auf der Ätzstoppschicht; Herstellen einer Strukturierungsschicht auf der Phasenverschiebungsschicht; Herstellen einer strukturierten Hartmaskenschicht auf der Strukturierungsschicht; Ätzen der Strukturierungsschicht unter Verwendung der strukturierten Hartmaskenschicht als eine Ätzmaske, um eine Mehrzahl von Öffnungen in der Strukturierungsschicht zu erzeugen, wobei die Mehrzahl von Öffnungen eine Oberfläche der Phasenverschiebungsschicht freilegt; und Ätzen der Phasenverschiebungsschicht unter Verwendung der geätzten Strukturierungsschicht als eine Ätzmaske, um eine Mehrzahl von Öffnungen in der Phasenverschiebungsschicht zu erzeugen, wobei die Mehrzahl von Öffnungen in der Phasenverschiebungsschicht eine Oberfläche der Ätzstoppschicht freilegt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin ein Ätzen der Ätzstoppschicht durch die Mehrzahl von Öffnungen in der Phasenverschiebungsschicht umfasst, um eine Mehrzahl von Öffnungen in der Ätzstoppschicht zu erzeugen, wobei die Mehrzahl von Öffnungen in der Ätzstoppschicht eine Oberfläche des Substrats freilegt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, das weiterhin ein Ätzen des Substrats durch die Öffnungen in der Phasenverschiebungsschicht umfasst.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Ätzen der Strukturierungsschicht ein Ätzen der Strukturierungsschicht mit einem chlorhaltigen Ätzmittel umfasst.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Ätzen der Phasenverschiebungsschicht ein Ätzen der Phasenverschiebungsschicht mit einem fluorhaltigen Ätzmittel umfasst.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Ätzen der Ätzstoppschicht ein Ätzen der Ätzstoppschicht mit einem chorhaltigen Ätzmittel umfasst.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Ätzen der Phasenverschiebungsschicht ein Isolieren des Substrats gegen ein Ätzmittel umfasst, das zum Ätzen der Phasenverschiebungsschicht verwendet wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das Ätzen der Phasenverschiebungsschicht ein Entfernen von Teilen der strukturierten Hartmaskenschicht umfasst.
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