DE19545163A1 - Phasenschiebermaske zur Bildung von Kontaktlöchern mit Mikroabmessung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kontaktmasken, und insbe­ sondere eine Phasenschiebermaske mit Mehrschichtenstruktur, die durch Bilden einer Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Phasenschieberschichten auf einem Quarzsubstrat hergestellt wird und dazu in der Lage ist, Kontaktlöcher mit Mikroabmes­ sung zu bilden, die kleiner ist als die beim Belichtungsvor­ gang verwendete Wellenlänge.

Typischerweise werden Kontaktlöcher unter Verwendung einer Chrommaske oder einer Phasenschiebermaske gebildet. Im Falle von die Chrommaske zu verwendendem Verfahren zur Bildung ei­ ner Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Kontaktlöchern mit Mikroabmessung ist die kritische Abmessung der Kontaktlöcher größer als die Wellenlänge des Belichtungslichts. In manchen Fällen haben unter Verwendung der Chrommaske gebildete Kon­ taktlöcher eine Abmessung, die doppelt so groß ist wie die Wellenlänge des Belichtungslichts. Neueste Entwicklungen von hoch integrierten Halbleiterelementen führten zu der Erfor­ dernis, daß Kontaktlöcher eine Größe haben, die kleiner ist als die Wellenlänge der beim Belichtungsvorgang verwendeten Lichtquelle. Es ist jedoch schwierig derartige Kontaktlöcher zu bilden, weil die herkömmliche Chrommaske keine Abmessung kleiner als die Wellenlänge der Lichtquelle haben kann.

Um das mit der Chrommaske verbundene Problem zu lösen, ist in jüngster Zeit eine Phasenschiebermaske vorgeschlagen worden. Obwohl diese Phasenschiebermaske Kontaktlöcher mit einer Ab­ messung bilden kann, die kleiner als die Wellenlänge des Be­ lichtungslichts ist, vermag sie keine Kontaktlöcher zu bil­ den, die mit kleinen Zwischenräumen beabstandet sind. Außer­ dem hat diese Phasenschiebermaske das Problem, daß ihr Maskenmuster nicht leicht bzw. problemlos ausgelegt und her­ gestellt werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die vorstehend angesprochenen Probleme beim Stand der Technik zu lösen und eine Phasenschiebermaske zu schaffen, die in der Lage ist, Kontaktlöcher im Mikroabmessungsbereich kleiner als die Wellenlänge des Belichtungslichts zu bilden, während die Kontaktlöcher unter kleinen Zwischenräumen beab­ standet sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. durch die Merkmale des Anspruchs 3. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege­ ben.

Demnach schafft die Erfindung gemäß einem Aspekt eine Kon­ taktmaske umfassend: ein Quarzsubstrat, ein Chrommuster, das auf dem Quarzsubstrat entlang einer Umfangskante des Quarz­ substrats gebildet ist, und eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Phasenschieberschichtmustern, die auf einem Abschnitt des Quarzsubstrats gebildet ist, das nicht mit dem Chrommuster abgedeckt ist, wobei jedes der Phasenschieber­ schichtmuster eine gewünschte Größe hat.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende eine Kon­ taktmaske umfassend: ein Quarzsubstrat, ein Chrommuster, das auf dem Quarzsubstrat gebildet und mit einer Mehrzahl von horizontal verlaufenden und vertikal gleichmäßig beabstande­ ten Schlitzen versehen ist, von denen jeder eine gewünschte Breite hat, und eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Phasenschieberschichtmustern, die auf einem Abschnitt des Quarzsubstrats gebildet ist, der durch jeden der Schlitze freiliegt, wobei jedes der Phasenschieberschichtmuster eine gewünschte Größe hat.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung bei spiel­ haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht einer Phasenschiebermaske gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Aufsicht einer Phasenschiebermaske gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Aufsicht einer Phasenschiebermaske gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4A eine Aufsicht der Auslegung der Phasenschiebermaske mit dem Muster gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4B eine schematische Ansicht des Profils der Lichtinten­ sität, die erzeugt wird, wenn der Belichtungsvorgang unter Verwendung des in Fig. 4A gezeigten Maskenmu­ ster durchgeführt wird, und

Fig. 4C eine Kurvendarstellung des Profils der Lichtintensi­ tät, die entlang der Linie a-a von Fig. 4B erzeugt ist.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht einer Phasenschiebermaske gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Phasenschiebermaske ein Quarzsubstrat 11 und ein Chrommuster 13, das mit einer ge­ wünschten Weite bzw. Breite auf dem Quarzsubstrat 11 entlang der Umfangskante des Quarzsubstrats 11 gebildet ist. Auf dem Abschnitt des Quarzsubstrats 11, der nicht mit dem Chrommu­ ster 13 abgedeckt ist, ist eine Mehrzahl von quadratischen Phasenschieberschichtmustern 15 gebildet. Die Phasenschieber­ schichtmuster 15 sind in Matrixart angeordnet, während sie voneinander in jeder Zeile und Spalte gleichmäßig beabstandet sind. Jedes Phasenschieberschichtmuster 15 steht im Ecken- Ecken-Kontakt mit denjenigen Mustern, die um es herum ange­ ordnet sind. Zwischen benachbarten Phasenschieberschichtmu­ stern in jeder Zeile und Spalte befindet sich kein Phasen­ schieberschichtmuster. Mit anderen Worten liegt das Quarz­ substrat 11 zwischen benachbarten Phasenschieberschichtmu­ stern in jeder Zeile und Spalte frei. Wenn Licht auf einen (nicht gezeigten) Wafer projiziert wird, verschieben die Pha­ senschieberschichtmuster 15 die Phase des einfallenden Lichts um 180°. Andererseits verschiebt das Quarzsubstrat 11 die Phase des einfallenden Lichts um 0°.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht einer Phasenschiebermaske gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die Phasenschiebermaske ein Quarzsubstrat 21 und ein Chrommuster 23, das auf dem Quarz­ substrat 21 gebildet ist. Das Chrommuster 23 hat eine Mehr­ zahl von horizontal verlaufenden und vertikal gleichmäßig beabstandeten Schlitzen von jeweils gewünschter Breite. Auf dem Abschnitt des Quarzsubstrats 21, das durch jeden Schlitz des Chrommusters 23 freiliegt, ist eine Mehrzahl von gleich­ mäßig beabstandeten quadratischen Phasenschieberschichtmu­ stern 25 gebildet, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Phasenschieber­ schichtmuster 25, die an bzw. in jedem Schlitz des Chrommu­ sters 23 gebildet sind, sind vertikal mit denjenigen ausge­ richtet, die an bzw. in anderen Schlitzen des Chrommusters 23 gebildet sind.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht einer Phasenschiebermaske gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Phasenschiebermaske ein Quarzsubstrat 31 und ein Chrommuster 33, das auf dem Quarz­ substrat 31 gebildet ist. Das Chrommuster 33 hat eine Mehr­ zahl von horizontal verlaufenden und vertikal gleichmäßig beabstandeten Schlitzen von jeweils gewünschter Breite. Auf dem Abschnitt des Quarzsubstrats 31, der durch jeden Schlitz des Chrommusters 33 freiliegt, ist eine Mehrzahl von gleich­ mäßig beabstandeten quadratischen Phasenschieberschichtmu­ stern 35 gebildet, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Phasenschieber­ schichtmuster 35, die an bzw. in jedem Schlitz des Chrommu­ sters 33 gebildet sind, sind vertikal mit denjenigen ausge­ richtet, die an bzw. in jedem zweiten Schlitz des Chrommu­ sters 33 gebildet sind. Mit anderen Worten sind die Phasen­ schieberschichtmuster 35 und die freiliegenden Abschnitte des Chrommusters 33 abwechselnd sowohl in der horizontalen wie in der vertikalen Richtung angeordnet.

Fig. 4A zeigt die Auslegung bzw. den Aufbau der Phasenschie­ bermaske mit dem Muster gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Andererseits zeigt Fig. 4B das Licht­ intensitätsprofil, das erzeugt wird, wenn ein Belichtungsvor­ gang unter Verwendung des in Fig. 4A gezeigten Maskenmusters ausgeführt wird.

Wie in Fig. 4A gezeigt, haben die Phasenschieberschichtmuster 25, die auf dem Abschnitt des Substrats gebildet sind, der nicht mit dem Chrommuster abgedeckt ist, eine Größe von 0,5 µm × 0,5 µm und sind von benachbarten Mustern um 0,5 µm beabstandet.

Wie in Fig. 4B gezeigt, wird gefunden, daß durch die Phasen­ schiebermaske hindurchtretendes Licht eine starke Intensität an den zentralen Abschnitten jedes Phasenschieberschichtmu­ sters 25 und jedes freiliegenden Abschnitts des Quarz­ substrats 21 erzeugt. Die Lichtintensität nimmt zu der Grenze zwischen jedem Phasenschieberschichtmuster 25 und jedem frei­ liegenden Abschnitt des Quarzsubstrats 21, die benachbart zueinander angeordnet sind, allmählich ab. Diese Grenze ver­ hindert, daß Licht dort hindurchtritt. Demnach können Kon­ taktlöcher mit Mikroabmessung in dem (nicht gezeigten) Wafer an Bereichen nicht gebildet werden, wo das Licht nicht hin­ durchtreten kann.

Fig. 4C zeigt eine Kurvendarstellung des Lichtintensitätspro­ fils, das entlang der Linie a-a von Fig. 4B erzeugt wird.

Wie in Fig. 4C gezeigt, wird gefunden, daß Licht von der i-Linie mit einer Wellenlänge von 0,365 µm, das durch Phasen­ schiebermaske tritt, einen ausreichenden Lichtkontrast hat, um Kontaktlöcher mit Zwischenräumen von 0,5 µm zu bilden. Das Licht erreicht seine höchste Intensität im zentralen Ab­ schnitt jedes Phasenschiebermusters 25 und im zentralen Ab­ schnitt jedes freiliegenden Abschnitts des Quarzsubstrats 21. Die niedrigste Lichtintensität wird an der Grenze zwischen jedem Phasenschieberschichtmuster 25 und jedem freiliegenden Abschnitt des Quarzsubstrats 21 erzeugt, die benachbart zu­ einander angeordnet sind. Diese Grenze dient als Muster zum Unterscheiden benachbarter Kontaktlöcher voneinander. Vier unterschiedliche Linien in Fig. 4C zeigen Lichtintensitäts­ verteilungen, die jeweils am Defokus bzw. mit einer Defokus­ sierung von 0, 0,3, 0,6 und 0,9 µm erzeugt werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, schafft die vorliegende Erfindung eine Kontaktmaske mit einer Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten quadratischen Phasenschieber­ schichtmustern, die auf einem Quarzsubstrat derart gebildet sind, daß Abschnitte des Quarzsubstrats mit derselben Größe wie die Phasenschieberschichtmuster freiliegen, während sie gleichmäßig beabstandet sind. Mit dieser Struktur kann die Kontaktmaske ein Photoresistfilmmuster bilden, das in der Lage ist, Kontaktlöcher im Mikroabmessungsbereich zu bilden. Demnach erbringt die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß hoch integrierte Halbleiterelemente hergestellt werden kön­ nen.

Obwohl vorstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft erläutert wurden, erschließen sich dem Fachmann vielfältige Modifikationen, Zusätze und Ersätze ohne vom Um­ fang und Geist der Erfindung abzuweichen, die in den beilie­ genden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims (7)

1. Kontaktmaske umfassend:
ein Quarzsubstrat,
ein Chrommuster, das auf dem Quarzsubstrat entlang ei­ ner Umfangskante des Quarzsubstrats gebildet ist, und
eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Phasen­ schieberschichtmustern, die auf einem Abschnitt des Quarzsubstrats gebildet ist, das nicht mit dem Chrommu­ ster abgedeckt ist, wobei jedes der Phasenschieber­ schichtmuster eine gewünschte Größe hat.

2. Kontaktmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Phasenschieberschichtmuster eine Linien­ breite hat, die größer ist als die Wellenlänge der bei einem Belichtungsvorgang verwendeten Lichtquelle.

3. Kontaktmaske umfassend:
ein Quarzsubstrat,
ein Chrommuster, das auf dem Quarzsubstrat gebildet und mit einer Mehrzahl von horizontal verlaufenden und ver­ tikal gleichmäßig beabstandeten Schlitzen versehen ist, von denen jeder eine gewünschte Breite hat, und
eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Phasen­ schieberschichtmustern, die auf einem Abschnitt des Quarzsubstrats gebildet ist, der durch jeden der Schlitze freiliegt, wobei jedes der Phasenschieber­ schichtmuster eine gewünschte Größe hat.

4. Kontaktmaske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschichtmuster und die freiliegen­ den Abschnitte des Quarzsubstrats, die jeweils zwischen benachbarten Phasenschieberschichtmustern freiliegen, Quadratform aufweisen.

5. Kontaktmaske nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschichtmuster und die freiliegen­ den Abschnitte des Quarzsubstrats jeweils eine Linien­ breite haben, die größer ist als die Wellenlänge einer bei einem Belichtungsvorgang verwendeten Wellenlänge.

6. Kontaktmaske nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschichtmuster, die in jedem Schlitz des Chrommusters gebildet sind, vertikal mit denjenigen ausgerichtet sind, die in anderen Schlitzen des Chrommusters gebildet sind.

7. Kontaktmaske nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberschichtmuster, die in jedem Schlitz des Chrommusters gebildet sind, vertikal mit denjenigen ausgerichtet sind, die in jedem zweiten Schlitz des Chrommusters gebildet sind.