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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske
und spezieller betrifft die Erfindung ein derartiges Verfahren,
mit dem Fehler in Phasenschiebemasken bei der Herstellung beseitigt
werden können.
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Im
allgemeinen wird bei Photolithographieverfahren, wie sie bei den
meisten Herstellprozessen bei Halbleiterbauteilen verwendet werden,
eine Photomaske benutzt, die einen Teil zum Durchlassen von Licht
in Form eines herzustellenden Halbleiterbauteils sowie einen anderen
Teil zum Abschirmen von Licht aufweist. Jedoch besteht bei einer üblichen Photomaske
mit einem derartigen Lichttransmissionsmuster und einem Lichtabschirmungsmuster
für selektive
Belichtung eine Beschränkung
hinsichtlich der Auflösungsverbesserung,
da Beugung auftritt, wenn die Musterpackungsdichte erhöht wird.
Daher wurde auf vielen Gebieten nach Auflösungsverbesserungen durch Phasenschiebemasken
geforscht.
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Bei
einer Phasenschiebemaske sind ein Lichttransmissionsbereich, der
Licht unverändert durchlässt, und
ein Phasenschiebe-Lichttransmissionsbereich, der Licht mit einer
Phasenverschiebung von 180° durchlässt, kombiniert,
um zu verhindern, dass sich die Auflösung aufgrund der Interferenz
gebeugter Lichtstrahlen verschlechtert. Derartige Phasenschiebemasken
weisen eine immer größere Auflösungsspanne
auf, je stärker
neue Techniken für derartige
Masken entwickelt werden.
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Um
eine genaue Phasenschiebemaske herzustellen, werden eine Fehleruntersuchung
und eine Fehlerkorrektur bei derartigen Masken ausgeführt. Die
Fehler können
während
eines Maskenmuster-Herstellprozesses oder während eines Photolithographieprozesses
für ein
Substrat oder eine Phasenschiebeschicht auftreten. Die Fehler beeinflussen die
Ausbeute bei der Maskenherstellung stark.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügte 1 wird ein erstes herkömmliches Verfahren zum Korrigieren
von Fehlern in einer Phasenschiebemaske erläutert. Die 1a bis 1d zeigen
Schnitte, die ein Beispiel für
die Schritte des herkömmlichen
Korrekturverfahrens veranschaulichen.
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Gemäß 1a wird eine Vielzahl von
Lichtabschirmungsmustern 2 in vorbestimmten Intervallen auf
einem lichtdurchlässigen
Substrat 1 ausgebildet, und Resist 3 wird auf
der gesamten Oberfläche
der Lichtabschirmungsmuster 2 abgeschieden. Wie es in 1b dargestellt ist, wird
auf dem Resist 3 ein Grabenbereich durch Belichtung und
Entwicklung des Resists 3 ausgebildet. Dann wird das lichtdurchlässige Sub strat 1 unter
Verwendung des gemusterten Resists 3 als Maske bis auf
vorbestimmte Tiefe geätzt,
um einen Graben 4 herzustellen, der ein Phasenschiebebereich
ist. Die Gräben 4 werden
so im lichtdurchlässigen
Substrat 1 ausgebildet, dass sie abwechselnd zwischen den
Lichtabschirmungsmustern 2 liegen. Beim Herstellen des
Grabens 4 kann aufgrund eines Rückstands bei der Reaktion zwischen
einem Ätzgas
und dem lichtdurchlässigen Substrat 1 ein
fehlerhafter Bereich 5 auftreten. Wie es in 1c dargestellt ist, wird
ein FIB (fokussierter Ionenstrahl) 6 zum selektiven Entfernen
des Fehlers im fehlerhaften Bereich 5 verwendet. Wie es
in 1d dargestellt ist,
wird der Resist 3 entfernt, um die Herstellung einer Phasenschiebemaske
abzuschließen,
bei der benachbarte durchlaufende Lichtstrahlen entgegengesetzte
Phasen aufweisen.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 2 ein weiteres
Beispiel für
ein herkömmliches
Verfahren zum Korrigieren von Fehlern in einer Phasenschiebemaske
erläutert.
Die 2a bis 2e zeigen Schnitte, die ein
anderes Beispiel für
Schritte bei diesem herkömmlichen
Korrekturverfahren veranschaulichen.
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Gemäß 2a wird eine Vielzahl von
Lichtabschirmungsmustern 11 in vorbestimmten Intervallen
auf einem lichtdurchlässigen
Substrat 10 mit einem Blindbereich 18 und einem
Hauptbereich 19 ausgebildet, wobei diese Ausbildung nur
im Hauptbereich 19 erfolgt. Dann werden im belichteten,
lichtdurchlässigen
Substrat 10 Gräben 12 hergestellt,
die sich mit den Lichtabschirmungsmustern 11 abwechseln.
Dabei kann in einem der Gräben 12 ein
fehlerhafter Bereich 13 in Form eines nicht abgeätzten Teils
auftreten.
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Gemäß 2b werden eine Polymerschicht 14,
eine Chromschicht 15 und eine Resistschicht 16 aufeinanderfolgend
auf der gesamten Fläche
hergestellt, und die Resistschicht 16 wird mit einer Breite gemustert,
die größer als
die des fehlerhaften Bereichs 13 im Graben 12 im
Hauptbereich 19 ist. Die Resistschicht 16 im Blindbereich 18 wird
an der Position eines Grabens auf dieselbe Weise gemustert. In diesem
Fall wird ein Polymer 14 gewählt, das dieselbe Ätzselektivität wie das
lichtdurchlässige
Substrat 10 aufweist.
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Gemäß 2c werden die Chromschicht 15 und
die Polymerschicht 14 im Hauptbereich 19 und im
Blindbereich 18 unter Verwendung der gemusterten Resistschicht 16 geätzt, bis
der fehlerhafte Bereich 13 freigelegt ist. Dann wird die
Resistschicht 1G entfernt.
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Gemäß 2d wird der fehlerhafte
Bereich 13 im Hauptbereich 19 geätzt. Da
die Ätzgeschwindigkeiten
dieselben sind, werden die Polymerschicht 14 im Blindbereich 18 und
der fehlerhafte Bereich 13 mit derselben Geschwindigkeit
geätzt.
D. h., dass sowohl die Polymerschicht 14 im Blindbereich 18 als auch
der fehlerhafte Bereich 13 im Graben 12 gleichzeitig
geätzt
werden, bis das lichtdurchlässige
Substrat 1 unter der Polymerschicht 14 im Blindbereich 18 freigelegt
ist. Dann wird, wie es in 2e dargestellt ist,
die Polymerschicht 14 entfernt. In diesem Fall wird die
Chromschicht 15 automatisch entfernt, wenn das beim Entfernen
der Polymerschicht verwendete Ätzverfahren
ein Nassätzverfahren
ist.
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Jedoch
bestehen bei den vorstehend angegebenen und weiteren Beispielen
für herkömmliche Verfahren
zum Korrigieren von Fehlern in Phasenschiebemasken die folgenden
Probleme.
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Als
erstes kann unter Verwendung von FIB beim Entfernen eines fehlerhaften
Bereichs nicht nur der fehlerhafte Bereich wirkungsvoll entfernt
werden, was zu Fehlern bei der Phasenverschiebung aufgrund von Beschädigungen
führt,
die vom FIB herrühren.
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Zweitens
erfordert die Verwendung des Blindbereichs beim Korrigieren eines
Fehlers die zusätzliche
Herstellung einer Polymerschicht, einer Chromschicht und einer Resistschicht,
wie auch Prozesse zum Ausrichten, Belichten und Entwickeln, was
den Prozess verkompliziert und zum Problem verringerter Bauteile-Packungsdichte
führt.
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Drittens
besteht beim Ätzen
des Substrats unter der Polymerschicht im Blindbereich das Problem,
dass eine Rückbearbeitung
kaum erfolgen kann, wenn das Substrat einmal beschädigt ist.
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Die
EP 583 942 A2 beschreibt
ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, bei dem zunächst auf
einem Substrat eine erste Phasenschiebeschicht, eine zweite Phasenschiebeschicht und
eine lichtabschirmende Chromschicht in dieser Reihenfolge gebildet
werden. Die erste und die zweite Phasenschiebeschicht bestehen dabei
aus unterschiedlichen Materialien.
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Zum
Entfernen von Defekten die beim Mustern der Lichtabschirmschicht
und der oberen Phasenschiebeschicht auftreten können, wird ein fokussierter
Galliumionenstrahl eingesetzt, der nach dem Beseitigen der Defekte
Flecken hinterläßt, die
gegebenenfalls störend
sein können.
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Zum
Beseitigen derartiger Flecke, wird beispielsweise durch einen Naß- oder
Trockenätzprozeß, der die
erste oder untere Phasenschiebeschicht praktisch nicht angreift,
das Substrat und die obere Phasenschiebeschicht gleichzeitig bis
zu einer Tiefe H0 geätzt, sodaß darin Einschnitte gebildet
werden, die alle die gleiche Tiefe aufweisen. Als nächstes wird die
Tiefe H1 für
einen Einschnitt in der ersten oder unteren Phasenschiebeschicht
berechnet, um anschließend
durch Ausbilden des Einschnitts in der ersten oder unteren Phasenschiebeschicht
den störenden
Fleck zu beseitigen.
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Es
werden also zumindest zwei Ätzprozesse benötigt, um
die beim Entfernen der Defekte entstehenden Flecken zu beseitigen,
falls diese störend sein
sollten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zum
Herstellen einer Phasenschiebemaske bereit zu stellen, dass es insbesondere
er möglicht,
Fehler in einer Phasenschiebemaske während des Herstellens auf einfache
Weise zu korrigieren.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den nachfolgenden
Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die für
ein weiteres Verständnis
der Erfindung sorgen sollen und die einen Teil der Be schreibung
bilden, veranschaulichen Ausführungsbeispiele
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien
der Zeichnungen zu erläutern.
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1a – 1d zeigen
Schnitte, die ein Beispiel für
die Schritte eines herkömmlichen
Verfahrens zum Korrigieren eines Fehlers in einer Phasenschiebemaske
veranschaulichen;
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2a – 2e zeigen
Schnitte, die ein anderes Beispiel für die Schritte eines herkömmlichen Verfahrens
zum Korrigieren eines Fehlers in einer Phasenschiebemaske veranschaulichen;
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3a – 3f zeigen
Schnitte, die Schritte eines Verfahrens zum Korrigieren eines Fehlers
mit einer Phasenschiebemaske gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulichen; und
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4a – 4g zeigen
Schnitte, die Schritte eines Verfahrens zum Korrigieren eines Fehlers mit
einer Phasenschiebemaske gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulichen.
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Nun
wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Bezug genommen, zu denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
sind.
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3a – 3f zeigen
Schnitte, die Schritte eines Verfahrens zum Korrigieren eines Fehlers
in einer Phasenschiebemaske gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulichen.
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Gemäß 3a werden
eine Ätzstoppschicht 21,
eine Phasenschiebeschicht 22 und eine Lichtabschirmungsschicht 23 aufeinanderfolgend
auf einem lichtdurchlässigen
Substrat 20 hergestellt.
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In
diesem Fall wird die Phasenschiebeschicht 22 so hergestellt,
dass sie eine Dicke von 1,5 – 3,0
d aufweist, wobei "d" die Dicke repräsentiert,
die erforderlich ist, damit eine Phasenverschiebung auftritt. "d" kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: d = λ/2(n-1),wobei λ die Wellenlänge der
Lichtquelle ist und n der Brechungsindex eines Phasenschiebematerials
ist.
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Für die Lichtabschirmungsschicht 23 wird Chrom
verwendet.
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Gemäß 3b wird
ein erster Resist 24 für einen
Elektronenstrahl auf der gesamten sich ergebenden Fläche hergestellt,
und dann wird ein Elektronenstrahl selektiv auf Bereiche gerichtet,
die geöffnet werden
sollen. Wie es in 3c dargestellt ist, wird der
erste Resist 24 entwickelt, um ein erstes Resistmuster 24 zu
erzeugen. Dann wird das erste Resistmuster 24 als Maske
bei einem Ätzvorgang
zum Herstellen eines Lichtabschirmungsmusters 23 mit lichtdurchlässigen Bereichen 25 verwendet.
Die lichtdurchlässigen
Bereiche 25 sind offene Bereiche.
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Gemäß 3d wird
das erste Resistmuster 24 entfernt. Dann wird ein zweiter
Resist 26 hergestellt, und ein Bereich desselben wird selektiv
entfernt, um ein zweites Resistmuster 26 auszubilden. Das
zweite Resistmuster 26 wird so hergestellt, dass es das
Lichtabschirmungsmuster 23 abwechselnd mit dem offenen
Bereich, der der Lichttransmissionsbereich 25 ist, enthält. Das
zweite Resistmuster 26 wird als Maske beim Ätzen der
freigelegten Phasenschiebeschicht 22 auf einer Seite derselben
mit der Phasenschiebedicke "d" verwendet. D. h.,
dass, wie es in 3d dargestellt ist, die Phasenschiebeschicht 22 mit
der Dicke d = λ/2(n-1)
geätzt
wird. Die geätzte
Phasenschiebeschicht 22 ist ein Phasenver schiebungs-Lichttransmissionsbereich 27,
der Licht unter einer Phasenverschiebung von 180° gegenüber der Phase des Lichts durchlässt, das
unverändert durch
den Lichttransmissionsbereich läuft.
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Wenn
in der geätzten
Phasenschiebeschicht 22 keine Fehler aufgetreten sind,
wird das zweite Resistmuster 26 zur Verwendung als Phasenschiebemaske
für Licht
verwendet, dessen Phase nach dem Durchlauf entgegengesetzt zur Phase
von Licht ist, das durch ein benachbartes Muster gelaufen ist.
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Jedoch
sei, wie es in 3d dargestellt ist, angenommen,
dass ein fehlerhafter Bereich 28 aufgetreten ist, wie ein Ätzrückstand
auf der Phasenschiebeschicht 22 innerhalb des Phasenschiebe-Lichttransmissionsbereichs 27,
oder eine Beschädigung
innerhalb der Phasenschiebeschicht 22.
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Gemäß 3e wird
das zweite Resistmuster 26 entfernt, und die Phasenschiebeschicht 22 und der
Lichttransmissionsbereich 25 sowie die Phasenschiebeschicht 22 im
Phasenschiebe-Lichttransmissionsbereich 27 werden
gleichzeitig auf trockene Weise geätzt. Dabei wird die Ätzstoppschicht 21 als Ätzstopper
verwendet.
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Gemäß 3f ist
der fehlerhafte Bereich 28, der in der Phasenschiebeschicht 22 innerhalb
der Phasenschiebe-Lichttransmissionsschicht 27 vorlag, entfernt,
und es ist eine Phasenschiebemaske erzeugt, die in unveränderter
Weise in einem benachbarten Muster die erforderliche Phasenschiebedicke "d" aufweist. Selbst wenn in der Phasenschiebeschicht 22 im
Lichttransmissionsbereich 25 ein Fehler auftreten sollte,
kann der Fehler unter Verwendung eines identischen Verfahrens beim
gleichzeitigen Ätzen
der Phasenschiebeschichten 22, die zwischen den Lichtabschirmungsmustern 23 freigelegt wurden,
beseitigt werden.
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Nun
wird ein Verfahren zum Korrigieren eines Fehlers in einer Phasenschiebemaske
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert.
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Die 4a – 4g zeigen
Schnitte, die Schritte eines Verfahrens zum Korrigieren eines Fehlers
in einer Phasenschiebemaske gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulichen.
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Gemäß 4a werden
eine Ätzstoppschicht 31,
eine Phasenschiebeschicht 32 und ein erster Resist 33 aufeinanderfolgend
auf einem lichtdurchlässigen
Substrat 30 hergestellt.
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In
diesem Fall wird die Phasenschiebeschicht 32 mit einer
Dicke von 1,5 – 3,0
d hergestellt, wobei "d" die Dicke repräsentiert,
die erforderlich ist, damit Phasenverschiebung auftritt. "d" kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: d = λ/2(n-1),wobei λ die Wellenlänge einer
Lichtquelle ist und n der Brechungsindex des Phasenschiebematerials
ist.
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Der
erste Resist wird aus anorganischem Material hergestellt.
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Gemäß 4b wird
auf der gesamten Oberfläche
des ersten Resists 33 eine Fremdstoff-dotierte Schicht 34 hergestellt.
In diesem Fall enthält
die Fremdstoff-dotierte Schicht 34 Silber (Ag). Ein Elektronenstrahl
wird unter Verwendung eines Elektronenstrahl-Direktaufstrahlverfahrens
selektiv nur auf einen Bereich zum Herstellen eines Lichtabschirmungsmusters
gerichtet. Demgemäß wird,
wie es in 4c dargestellt ist, das Silber
in der Fremdstoff-dotierten Schicht 34 selektiv in den
ersten Resist 33 in denjenigen Bereichen eindiffundiert,
auf die der Elektronenstrahl selektiv gerichtet wurde, um Lichtabschirmungsmuster 35 herzustellen.
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Gemäß 4d werden
die Fremdstoff-dotierte Schicht 34 und der erste Resist 33 durch
eine saure und anschließend
eine alkalische Lösung
entfernt, um Lichttransmissionsbereiche 36 herzustellen.
Die Lichttransmissionsbereiche sind offene Bereiche.
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Gemäß 4d wird
auf der gesamten sich ergebenden Fläche ein zweiter Resist hergestellt,
der in einem Phasenschiebebereich selektiv entfernt wird, um ein
zweites Resistmuster 37 auszubilden. Dieses zweite Resistmuster 37 ist
so ausgebildet, dass es das Lichtabschirmungsmuster 35 abwechselnd
mit dem offenen Bereich enthält,
der der Lichttransmissionsbereich 3G ist. Dieses zweite
Resistmuster 37 wird als Maske beim Ätzen der freigelegten Phasenschiebeschicht 32 an
einer Seite derselben mit der Phasenschiebedicke "d" verwendet. D. h., dass, wie es in 4a dargestellt
ist, die Phasenschiebeschicht 32 mit der Dicke d = λ/2(n-1) geätzt wird.
Die geätzte
Phasenschiebeschicht 32 ist ein Phasenschiebe-Lichttransmissionsbereich 38,
der Licht unter einer Phasenverschiebung von 180° gegenüber der Phase desjenigen Lichts
durchlässt,
das unverändert
durch die Lichttransmissionsbereiche läuft.
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Wenn
in der geätzten
Phasenschiebeschicht 32 keine Fehler vorliegen, wird das
zweite Resistmuster 37 entfernt, damit Verwendung als Phasenschiebemaske
vorliegt, bei der durch den Phasenschiebebereich Licht hindurchläuft, dessen
Phase entgegengesetzt zu der des Lichts ist, das durch ein benachbartes
Muster läuft.
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Jedoch
sei angenommen, wie es in 4e dargestellt
ist, dass ein fehlerhafter Bereich 39 aufgetreten ist,
wie ein Ätzrückstand
auf der Phasenschiebeschicht 32 im Phasenschiebe-Lichttransmissionsbereich 38,
oder eine Beschädigung
der Phasenschiebeschicht 32.
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Gemäß 4f wird
das zweite Resistmuster 37 entfernt, und die Phasenschiebeschicht 32 und der
Lichttransmissionsbereich 36 sowie die Phasenschiebeschicht 32 im
Phasenschiebe-Lichttransmissionsbereich 38 werden
gleichzeitig auf trockene Weise geätzt. Dabei wird die Ätzstoppschicht 31 als Ätzstopper
verwendet.
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Gemäß 4g ist
der fehlerhafte Bereich 39, der in der Phasenschiebeschicht 32 in
der Phasenschiebe-Lichttransmissionsschicht 39 vorlag,
beseitigt, und es ist eine Phasenschiebemaske erhalten, in der die
erforderliche Phasenschiebedicke "d" gegenüber einem
benachbarten Muster aufrechterhalten ist. Selbst wenn in der Phasenschiebeschicht 32 im
Lichttransmissionsbereich 36 ein Fehler auftritt, kann
dieser dadurch beseitigt werden, dass ein identisches Verfahren
mit gleichzeitigem Ätzen
der Phasenschiebeschichten 32 verwendet wird, die zwischen
den Lichtabschirmungsmustern 35 freigelegt sind.
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Wie
erläutert,
bestehen beim erfindungsgemäßen Verfahren
zum Korrigieren eines Fehlers in einer Phasenschiebemaske die folgenden
Vorteile:
- – Erstens
ermöglicht
die Herstellung einer Phasenschiebeschicht, die dicker ist als die
zur Phasenverschiebung erforderliche Dicke eine einfache Fehlerkorrektur.
- – Zweitens
ist selbst dann, wenn ein Fehler auf der Fläche des Lichttransmissionsbereichs,
der Licht unverändert
durchlässt
oder auf der Fläche des
Phasenschiebe-Lichttransmissionsbereichs, der mit einer Dicke geätzt ist,
die für
eine Phasenverschiebung hindurchlaufenden Lichts von 180° erfor derlich
ist, ein Fehler auftreten sollte, die Fehlerkorrektur einfach.
- – Drittens
kann für
stabile Zuverlässigkeit
gesorgt werden, da ein Fehler korrigiert werden kann, während die
Phasendifferenz zwischen benachbarten Mustern unverändert aufrechterhalten bleibt.
- – Viertens
ist durch die Verwendung eines anorganischen Resists, der Silber
als Lichtabschirmungsmuster enthält,
wobei höhere
Selektivität als
bei einer Phasenschiebeschicht vorliegt, eine einfache Fehlerkorrektur
möglich.
- – Fünftens ermöglicht die
auf dem Substrat hergestellte Ätz
stoppschicht einen Fehler korrigierenden Ätzprozess, der stabil gegen
Beschädigungen
ist.