DE19709246B4

DE19709246B4 - Phasenverschiebungsmaske und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE19709246B4
Application number: DE19709246A
Authority: DE
Inventors: Jun-Seok Lee
Original assignee: LG Semicon Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: US5824439A; DE19709246A1; KR100195333B1; JP2987699B2; JPH1090875A; KR19980019607A

Abstract

Phasenverschiebungsmaske mit folgenden Merkmalen:
einem transparenten Substrat (31);
einer Rille (37), die in einer vorbestimmten Tiefe in dem transparenten Substrat (31) gebildet ist;
einer Lichtabschattungsschicht (39), die in der Rille (37) gebildet ist, um ein einfallendes Licht abzuschatten; und
einer Phasenverschiebungsschicht (41),
die sich über die Rille (37) hinaus erstreckt,
die einen vorbestimmten Teil und einen anderen Teil aufweist,
wobei sich der vorbestimmte Teil über die Rille erstreckt und in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht (39) ist,
wobei sich der andere Teil über die Rille (37) hinaus erstreckt und in Kontakt mit dem transparenten Substrat (31) ist, um eine Phasenverschiebungsregion zu definieren,
wobei sich neben der Phasenverschiebungsschicht (41) eine Lichttransmissionsregion befindet, in der die Phasenverschiebungsschicht nicht ausgebildet ist, und
wobei die Phasenverschiebungsschicht (41) eine Dicke aufweist, die so gewählt ist, daß Licht, das durch die Phasenverschiebungsregion läuft, eine Phasenverschiebung von...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Phasenverschiebungsmaske und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben und insbesondere auf eine Phasenverschiebungsmaske und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben, bei der ein Lichtabschattungsteil eine gleichmäßige Dicke hat, und bei der das Haften zwischen dem Lichtabschattungsteil und einem Phasenverschiebungsteil verbessert ist.

In jüngster Zeit wird mit der zunehmenden Integration eines Halbleiterelements und mit zunehmend höher werdender Packungsdichte desselben die Größe eines Einheitselements verringert, wodurch die Linienbreite einer Metalleitung schmäler wird. Daher existiert eine Grenze, um ein feines Muster zu bilden, bei der Verwendung des Photolithographieprozesses, der Belichtungsverfahren, wie z. B. ein Kontaktdruckverfahren, ein Nähedruckverfahren und ein Projektionsdruckverfahren, verwendet. Demgemäß kann während eines Belichtungsprozesses ein Elektronenstrahl und ein Ionenstrahl oder eine Phasenverschiebungsmaske verwendet werden, um ein feines Muster zu bilden.

Die Phasenverschiebungsmaske umfaßt eine Phasenverschiebungsregion und eine Lichttransmissionsregion. Die Phase von Licht, das durch die Phasenverschiebungsregion läuft, wird um 180° verschoben, wobei das verschobene Licht eine destruktive Interferenz mit Licht bewirkt, das durch die Lichttransmissionsregion läuft. Somit werden die Auflösung und die Fokustiefe verbessert, um ein günstiges Muster zu erhalten. Als Phasenverschiebungsmasken existieren ein abgewechselter Typ, ein Randtyp, ein gedämpfter Typ und ein Auslegertyp einer Phasenverschiebungsmaske.

Eine herkömmliche Phasenverschiebungsmaske vom Randtyp wurde von Nitayama u.a. ("New Phase Shifting Mask Self-aligned Phase Shifters for a Quarter Micron Photolithography", IEDM, S. 57–60 (1989)) offenbart. Eine weitere Phasenverschiebungsmaske vom herkömmlichen Randtyp wurde in dem U.S. Patent Nr. 5,300,378 von Minami u.a. ("Method of producing a Phase Shifting Mask") offenbart.

Die 1A bis 1D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß dem herkömmlichen Verfahren von Nitayama u.a..

Bezugnehmend auf 1A wird ein undurchsichtiges Material, z. B. Chrom, auf einem transparenten Substrat 11 durch ein Sputter-Verfahren aufgebracht, wodurch eine Lichtabschattungsschicht 13 gebildet wird. Anschließend, nach einer Beschichtung eines Photolackfilms 15 auf dem transparenten Substrat 11 und der Lichtabschattungsschicht 13, wird derselbe belichtet und entwickelt, um einen vorbestimmten Teil der Lichtabschattungsschicht 13 bloßzulegen.

Bezugnehmend auf 1B wird der Photolackfilm 15 auf der Lichtabschattungsschicht 13 entfernt. Anschließend wird ein transparentes Photolackmaterial, z. B. ein Poly-Methyl-Methacrylat (PMMA) auf dem transparenten Substrat 11 und der Lichtabschattungsschicht 13 mittels eines Aufschleuderverfahrens schichtmäßig aufgebracht, wodurch eine Phasenverschiebungsschicht 17 gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Phasenverschiebungsschicht 17 bis zu einer Dicke von λ/{2(n – 1)} gebildet. λ ist die Wellenlänge von Licht, das aufgrund des Durchlaufens durch die Phasenverschiebungsschicht 17 phasenverschoben ist, während n der Brechungsindex der Phasenverschiebungsschicht 17 ist.

Bezugnehmend auf 1C wird unter Verwendung der Lichtabschattungsschicht 13 als Maske die Phasenverschiebungsschicht durch die Rückseite belichtet und entwickelt. Da die Phasenverschiebungsschicht 17 eine photoempfindliche Eigen schaft besitzt, wird hier nur die Region, welche in Kontakt mit dem transparenten Substrat 11 ist, also nicht die Region mit der Lichtabschattungsschicht 13 belichtet und entwickelt.

Daher bleibt die Phasenverschiebungsschicht 17 nur auf der Lichtabschattungsschicht 13 zurück.

Bezugnehmend auf 1D wird die Lichtabschattungsschicht 13 unter Verwendung eines Ätzmittels geätzt. Somit wird die Lichtabschattungsschicht 13 seitlich geätzt, derart, daß der untere Teil der Phasenverschiebungsschicht 17 unterschnitten ist. Hier ist der unterschnittene Teil der Phasenverschiebungsschicht eine Phasenverschiebungsregion, während der Teil, der in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht 13 ist, eine Lichtabschattungsregion ist. Der Teil, auf dem die Phasenverschiebungsschicht 17 nicht gebildet ist, ist eine Lichttransmissionsregion.

Die 2A bis 2D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß dem herkömmlichen Verfahren von Minami u.a..

Bezugnehmend auf 2A wird ein undurchsichtiges Material, z. B. Zink (Zn) oder polykristallines Silizium, auf einem transparenten Substrat 21 aufgebracht, um eine Lichtabschattungsschicht 23 zu bilden. Anschließend nach der Beschichtung eines Photolackfilms 25 auf der Phasenverschiebungsschicht wird derselbe belichtet und entwickelt, um eine vorbestimmte Region der Lichtabschattungsschicht bloßzulegen.

Bezugnehmend auf 2B wird die Lichtabschattungsschicht 23 unter Verwendung des Photolackfilms 25 als Maske übergeätzt. Die Lichtabschattungsschicht 23 wird dabei seitlich unter den Photolackfilm 25 hineingeätzt, weshalb sie unterschnitten ist. Der Teil, auf dem die Lichtabschattungsschicht 23 zurückbleibt, ist eine Lichtabschattungsregion.

Bezugnehmend auf 2C wird unter Verwendung des Photolackfilms 25 als Maske ein transparentes Material, z. B. ZnO, auf dem transparenten Substrat 21 durch ein Sputter-Verfahren aufgebracht, wodurch eine Phasenverschiebungsschicht 27 gebildet wird. Dabei wird die Phasenverschiebungsschicht 27 bis zu einer Dicke von λ/{2(n – 1)} gebildet, welche von der Lichtabschattungsschicht 23 um einen vorbestimmten Abstand entfernt ist. Hier ist λ die Wellenlänge des phasenverschobenen Lichts, das phasenverschoben wird, da es durch die Phasenverschiebungsschicht 27 läuft, während n der Brechungsindex der Phasenverschiebungsschicht 27 ist. Wenn die Phasenverschiebungsschicht 27 gebildet wird, wird das Material zum Bilden der Phasenverschiebungsschicht 27 ebenfalls auf den Photolackfilm 25 aufgebracht. Der Teil, auf dem die Phasenverschiebungsschicht 27 gebildet ist, ist eine Phasenverschiebungsregion.

Bezugnehmend auf 2D werden der Photolackfilm 25 und das Material zum Bilden der Phasenverschiebungsschicht 27, das auf dem Photolackfilm 25 aufgebracht ist, durch ein Abhebeverfahren entfernt. Der Teil, der das transparente Substrat 21 zwischen der Lichtabschattungsschicht 23 und der Phasenverschiebungsschicht 27 freilegt, ist eine Lichttransmissionsregion.

Bei den vorher erwähnten herkömmlichen Verfahren wird die Phasenverschiebungsschicht oder der Photolackfilm auf der Lichtabschattungsschicht gebildet und naßgeätzt, um die Breite der Lichtabschattungsschicht zu begrenzen. Anschließend wird die Phasenverschiebungsregion durch die begrenzte Breite der Lichtabschattungsschicht gemäß dem Verfahren von Nitayama definiert, wonach die Phasenverschiebungsschicht zwischen den Lichtabschattungsschichten gemäß dem Verfahren von Nitayama gebildet ist.

Bei den herkömmlichen Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske wird jedoch die Phasenverschiebungsschicht durch das Sputter-Verfahren oder das Aufschleuder- Beschichtungsverfahren gebildet, was in der Verschlechterung der Planarität der Oberfläche resultiert. Da ferner die Lichtabschattungsschicht seitlich geätzt wird, wird der Phasenverschiebungseffekt aufgrund der schrägen Seiten der Lichtabschattungsschicht verschlechtert. Da die Lichtabschattungsschicht seitlich geätzt wird, wird zusätzlich der Kontaktbereich mit der Phasenverschiebungsschicht kleiner. Daher verschlechtert sich die Haftung zwischen denselben, derart, daß die zwei Schichten mechanisch voneinander getrennt werden können.

US 5,480,747 A zeigt eine Phasenverschiebungsmaske mit einem Quarz-Substrat, in das Rillen geätzt worden sind, wobei in den Rillen ein Absorber-Material eingebracht ist. Ganzflächig über das Substrat und die Rillen ist eine dielektrische Schicht aufgebracht, die hinsichtlich ihrer Funktion einem Material mit einer Dicke d entspricht, das über dem Absorber angeordnet werden kann. Das Material mit der Dicke d auf den Absorbern dient der Einbettung der Absorber. Die Absorber bewirken eine 180°-Phasenverschiebung. Die über den Absorbern liegende dielektrische Schicht erreicht keine Phasenverschiebung zwischen dem Licht, das durch eine Abschattungsregion läuft, die durch die Absorber definiert ist, und dem Licht, das durch die Lichttransmissionsregion läuft, die zwischen zwei Absorbern ausgebildet ist.

US 5,437,947 A offenbart eine Phasenverschiebungsmaske und ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske. Die Phasenverschiebungsmaske umfasst eine zurückgesetzte undurchsichtige Schicht, die an ihrem Randabschnitt einen optimalen Phasenverschiebungseffekt zeigt. Die Maske umfasst ein transparentes Substrat mit voneinander beabstandeten Gräben und einer undurchsichtige Schicht, die einen Abschnitt des Grabens auffüllt. Ferner ist zwischen den Gräben eine Phasenverschiebungsschicht ausgebildet. Alternativ ist eine Phasenverschiebungsschicht über eine Rille, in der eine undurchsichtige Schicht ausgebildet ist, angeordnet, wobei sich die Phasenverschiebungsschicht über die mit der undurchsichtigen Schicht gefüllte Rille erstreckt. Die undurchsichtige Schicht, die als Lichtabschattungsschicht dient, besteht aus Chrom oder aus Aluminium, während die Phasenverschiebungsschicht aus PMMA, SOG oder Quarz besteht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zuverlässige und qualitativ hochwertige Phasenverschiebungsmaske und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 8 oder 18 gelöst.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Phasenverschiebungsmaske und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben ausgerichtet, welche eines oder mehrere Probleme aufgrund von Begrenzungen und Nachteilen im Stand der Technik überwindet.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Phasenverschiebungsmaske schafft, bei der die Haftung zwischen einer Lichtabschattungsschicht und einer Phasenverschiebungsschicht erhöht ist, um die mechanische Trennung der zwei Schichten zu verhindern.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske schafft, bei der eine Lichtabschattungsschicht in einer gleichmäßigen Dicke gebildet ist, wobei die Oberflächenplanarität der Phasenverschiebungsschicht erhöht ist, wodurch der Phasenverschiebungseffekt verbessert wird.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden aus derselben offensichtlich.

Um diese und weitere Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird eine Phasenverschiebungsmaske geschaffen, die ein transparentes Substrat, eine Rille, die in einer vorbestimmten Tiefe in dem transparenten Substrat gebildet ist, eine Lichtabschattungsschicht, die innerhalb der Rille gebildet ist, um ein einfallendes Licht abzuschatten, und eine Phasenverschiebungsschicht aufweist, die derart gebildet ist, daß ein vorbestimmter Teil in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht ist, während der andere Teil in Kontakt mit dem transparenten Substrat ist, wodurch die Phase des einfallenden Lichts verschoben wird.

Um einen weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske geschaffen, das die Schritte des Bildens einer Opferschicht auf einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats und des Bildens von Seitenwänden auf den Seiten der Opferschicht, des anisotropen Ätzens des transparenten Substrats durch Verwendung der Opferschicht und der Seitenwände als Maske, um dadurch eine Rille zu bilden, des Entfernens der Seitenwände, des Aufbringens eines undurchsichtigen Materials, welches transparent wird, wenn es oxidiert wird, um die Rille in der freiliegenden Region des transparenten Substrats zu füllen, und des Oxidierens des undurchsichtigen Materials, um eine Phasenverschiebungsschicht zu bilden und um gleichzeitig eine Lichtabschattungsschicht innerhalb der Rille zu definieren, und des Entfernens der Opferschicht aufweist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

1A bis 1D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß dem herkömmlichen Verfahren;

2A bis 2D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem weiteren herkömmlichen Verfahren;

3 eine Querschnittsansicht einer Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung;

4A bis 4D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

5A bis 5D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

6A bis 6D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

3 ist eine Querschnittsansicht einer Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei der Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rille 37 mit einer Tiefe von etwa 500 bis 4000 Å in einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats 31 gebildet, das aus einem transparenten Material, wie z. B. Natriumkarbonat-Kalziumkarbonat-Glas oder Quarz, besteht. Eine Lichtabschattungsschicht 39 ist innerhalb der Rille 37 gebildet, während eine Phasenverschiebungsschicht 41 derart gebildet ist, um das transparente Substrat 31 auf der Lichtabschattungsschicht 39 zu überlappen. Die Lichtabschattungsschicht 39 dient dazu, ein einfallendes Licht abzuschatten, und sie ist nur innerhalb der Rille 37 gebildet. Die Phasenverschiebungsschicht 41 dient zum Verschieben der Wellenlänge des einfallenden Lichts um 180°, wobei sie gebildet ist, um in Kontakt mit dem transparenten Substrat 31 außerhalb der Rille 37 zu sein. Bei einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å ist die Lichtabschattungsschicht 39 aus Zink (Zn), aus polykristallinem Silizium oder aus einem anorganischen Resist der Ge-Se-Gruppe gebildet, dessen Licht-Transmissivität kleiner als 30% ist und vorzugsweise etwa 0 bis 5% beträgt. Die Phasenverschiebungsschicht 41 ist aus ZnO oder SiO₂ gebildet, welche eine hohe Lichttransmissivität haben. Die Phasenverschiebungsschicht 41 ist zu einer Dicke von λ/{2(n – 1)} gebildet, um die Phase der Wellenlänge des einfallenden Lichts um 180° zu verschieben. λ ist die Wellenlänge des einfallenden Lichts, während n der Brechungsindex der Phasenverschiebungsschicht 41 ist. Die Brechungsindizes von Zn oder SiO₂, welche die Phasenverschiebungsschicht 41 bildet, betragen etwa 1,4 bis 1,5 bzw. 1,42 bis 1,44. Um somit die Phase eines Lichts der i-Linie zu verschieben, dessen Wellenlänge 365 nm beträgt, sollte die Phasenverschiebungsschicht 41 in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet sein.
Die Lichtabschattungsschicht 39 und die Phasenverschiebungsschicht 41 können einen Körper bilden, oder sie können die jeweiligen unterschiedlichen Körper bilden. Im ersteren Fall ist die Lichtabschattungsschicht 39 aus Zn oder aus polykristallinem Silizium gebildet, während die Phasenverschiebungsschicht 41 aus ZnO oder SiO₂ gebildet ist, welche durch Oxidieren von Zn oder von polykristallinem Silizium zum Bilden der Lichtabschattungsschicht 39 erhalten werden. Zum Auffüllen der Rille 37, welche anisotrop geätzt ist, um eine gleichmäßige Dicke zu haben, wird somit Zn oder polykristallines Silizium aufgebracht, um eine vorbestimmte Dicke auf dem transparenten Substrat 31 zu haben, wonach eine Oxidation in der Region stattfindet, welche in Kontakt mit dem transparenten Substrat 31 ist. Nun ist die nichtoxidierte Region die Lichtabschattungsschicht 39, während die oxidierte Region die Phasenverschiebungsschicht 41 ist.
Im letzteren Fall ist die Lichtabschattungsschicht 39 aus einem anorganischen Resist der Ge-Se-Gruppe gebildet, während die Phasenverschiebungsschicht 41 aus einem Flüssigphasen-gewachsenen SiO₂ besteht. Die Lichtabschattungsschicht 39 ist in einer gleichmäßigen Dicke innerhalb der Rille 37 mit gleichmäßiger Tiefe gebildet, wodurch der Phasenverschiebungseffekt verbessert ist. Selbst wenn die Lichtabschattungsschicht 39 und die Phasenverschiebungsschicht 41 einen Körper oder die jeweiligen unterschiedlichen Körper bilden, ist die Phasenverschiebungsschicht 41 in Kontakt mit einem vorbestimmten Teil des transparenten Substrats 21 sowie mit der Lichtabschattungsschicht 39, wodurch die Haftung erhöht ist.
Um ferner die Ansammlung von Ladungen während der Belichtung durch einen Elektronenstrahl zu verhindern, und um zu verhindern, daß der transparente Teil während des Herstellungsverfahrens beschädigt wird, umfaßt die Phasenverschiebungsschicht der vorliegenden Erfindung ferner eine Ätzstoppschicht, die aus einem transparenten leitfähigen Material, wie z. B. Indium-Zinn-Oxid (ITO; ITO Indium-Tin-Oxide), besteht, welches zu einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å auf dem transparenten Substrat gebildet ist.
Die 4A bis 4D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 4A wird auf einem transparenten Substrat 31, das aus einem transparenten Material, wie z. B. Natriumkarbonat-Kalziumkarbonat-Glas oder Quarz besteht, ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å durch ein chemisches Dampfabscheidungs(nachfolgend als CVD bezeichnet (CVD = Chemical Vapor Deposition)) Verfahren aufgebracht, wodurch eine Opferschicht 33 gebildet wird. Anschließend wird durch ein Photolithographieverfahren, das eine Elektronenstrahlbelichtung umfaßt, die Opferschicht 33 strukturiert, um eine vorbestimmte Region des transparenten Substrats 31 freizulegen.
Bezugnehmend auf 4B werden Seitenwände 35 in einer Dicke von etwa 1000 bis 4000 Å auf den Seiten der Opferschicht 33 gebildet. Nach einer Beschichtung der Opferschicht 33 und der freiliegenden Region des transparenten Substrats 31 mit einem Polymer wird das Polymer durch ein reaktives Ionenätzverfahren (nachfolgend als RIE-Verfahren bezeichnet) zurückgeätzt, um die Seitenwände 35 zu bilden. Anschließend wird die freiliegende Region des transparenten Substrats 31 unter Verwendung der Opferschicht 33 und der Seitenwände 35 als Maske durch das RIE-Verfahren anisotrop geätzt, wodurch eine Rille 37 in einer Tiefe von etwa 500 bis 4000 Å gebildet wird.
Bezugnehmend auf 4C werden die Seitenwände 35 entfernt. Anschließend wird auf der Opferschicht 33 und auf der freiliegenden Region des transparenten Substrats 31 Zn oder polykristallines Silizium, deren Lichttransmissivität kleiner als 30% und vorzugsweise etwa 0 bis 5% beträgt, durch ein CVD-Verfahren aufgebracht, um die Rille 37 zu füllen. Durch ein chemisch-mechanisches Schleifverfahren (nachfolgend als CMP-Verfahren bezeichnet (CMP = Chemical Mechanical Polishing)) werden das Zink oder das polykristalline Silizium auf der Opferschicht 33 und auf dem transparenten Substrat 31 geschliffen, um die Opferschicht 33 freizulegen, und planarisiert. Anschließend wird ein Sauerstoffion in das Zink oder das polykristalline Silizium implantiert und wärmebehandelt, oder es wird Wärme angelegt, um das Zink oder das polykristalline Silizium zu oxidieren, wodurch eine Phasenverschiebungsschicht 41 gebildet wird. Nun ist der Teil, in dem das Zink oder das polykristalline Silizium nicht oxi diert ist, als Lichtabschattungsschicht 39 definiert. Die Phasenverschiebungsschicht 41 wird so gebildet, um in Kontakt mit dem transparenten Substrat 31 außerhalb der Rille 37 zu sein, wodurch die Lichtabschattungsschicht 39 auf die Rille 37 begrenzt wird. Somit wird die Lichtabschattungsschicht 39 zu einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å gebildet, während die Phasenverschiebungsschicht 41 in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet wird.
Bezugnehmend auf 4D wird die Opferschicht 33 unter Verwendung eines Ätzmittels, z. B. H₃PO₄, selektiv entfernt, wobei das Ätzmittel eine hohe Ätzselektivität für die Phasenverschiebungsschicht 41 besitzt, wodurch das transparente Substrat 31 freigelegt wird. Der freiliegende Teil des transparenten Substrats 31 ist eine Lichttransmissionsregion.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es oben beschrieben wurde, ist die Rille in dem transparenten Substrat gebildet, wobei das Zink oder das polykristalline Silizium aufgebracht und durch das CMP-Verfahren geschliffen werden. Das Zink oder das polykristalline Silizium außerhalb der Rille wird oxidiert, um die Phasenverschiebungsschicht und die Lichtabschattungsschicht gleichzeitig zu bilden. Daher hat die Lichtabschattungsschicht eine gleichmäßige Dicke, um somit den Phasenverschiebungseffekt zu verbessern. Die Phasenverschiebungsschicht und die Lichtabschattungsschicht bilden einen Körper, um die Haftung zu erhöhen. Ferner wird die Oberflächenplanarität der Phasenverschiebungsschicht durch des CMP-Verfahren verbessert.
Die 5A bis 5D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 5A wird auf einem transparenten Sub strat 31, das aus einem transparenten Material, wie z. B. Natriumkarbonat-Kaliziumkarbonat-Glas oder Quarz, besteht, ein transparentes leitfähiges Material, z. B. ITO, in einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å durch ein CVD-Verfahren aufgebracht, wodurch eine Ätzstoppschicht 32 gebildet wird. Anschließend wird ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å auf der Ätzstoppschicht 32 durch ein CVD-Verfahren aufgebracht, wodurch eine Opferschicht 33 gebildet wird. Durch ein Photolithographieverfahren einschließlich einer Strahlenbelichtung wird die Opferschicht 33 strukturiert, um einen vorbestimmten Teil der Ätzstoppschicht 32 freizulegen. Hier verhindert die Ätzstoppschicht 32, das daß transparente Substrat 31 beschädigt wird, wenn die Opferschicht 33 strukturiert wird.
Bezugnehmend auf 5B werden Seitenwände 35 in einer Dicke von etwa 1000 bis 4000 Å an den Seiten der Opferschicht 33 gebildet. Nach dem Beschichten der Opferschicht 33 und des freiliegenden Teils der Ätzstoppschicht 32 mit einem Polymer wird das Polymer durch ein RIE-Verfahren zurückgeätzt, um die Seitenwände 35 zu bilden. Unter Verwendung der Opferschicht 33 und der Seitenwände 35 als Maske wird nun der freiliegende Teil der Ätzstoppschicht 32 anisotrop geätzt, um das transparente Substrat 31 freizulegen, und zwar durch das RIE-Verfahren. Nun kann das transparente Substrat 31 bis zu einer vorbestimmten Tiefe geätzt werden.
Bezugnehmend auf 5C werden die Seitenwände 35 entfernt. Auf der Opferschicht 33 und auf dem freiliegenden Teil der Ätzstoppschicht 32 wird nun Zink oder ein polykristallines Silizium, dessen Lichttransmissivität kleiner als 30% und vorzugsweise etwa 0 bis 5% betragen, durch das CVD-Verfahren aufgebracht. Anschließend wird das Zink oder das polykristalline Silizium auf der Opferschicht 33 und der Ätzstoppschicht 32 geschliffen, um die Opferschicht 33 freizulegen, und planarisiert. Nun wird ein Sauerstoffion in das Zink oder das polykristalline Silizium implantiert und wärmebehandelt, oder es wird Wärme angelegt, um das Zink oder das polykristalline Silizium zu oxidieren, wodurch eine Phasenverschiebungsschicht 41 gebildet ist. Nun wird der Teil, in dem das Zink oder das polykristalline Silizium nicht oxidiert ist, als eine Lichtabschattungsschicht 39 definiert. Hier ist die Lichtabschattungsschicht 39 in einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å gebildet, während die Phasenverschiebungsschicht 41 in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet ist.
Bezugnehmend auf 5D wird die Opferschicht 33 unter Verwendung eines Ätzmittels, z. B. H₃PO₄, selektiv entfernt, welches eine hohe Ätzselektivität für die Phasenverschiebungsschicht 41 bildet, wodurch die Ätzstoppschicht 32 freigelegt wird. Hier ist der freiliegende Teil der Ätzstoppschicht 32 eine Lichttransmissionsregion.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es oben beschrieben wurde, werden die Lichtabschattungsschicht innerhalb der Rille, die in der Ätzstoppschicht gebildet ist, und die Phasenverschiebungsschicht außerhalb der Rille als ein Körper gebildet, wobei die Oberfläche der Phasenverschiebungsschicht durch das CMP-Verfahren geschliffen wird. Somit wird die Haftung erhöht und die Planarität verbessert. Ferner wird die Ätzstoppschicht auf dem transparenten Substrat aufgebracht, wodurch verhindert wird, daß das transparente Substrat beschädigt wird, wenn die Opferschicht geätzt wird.
Die 6A bis 6D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 6A wird auf einem transparenten Substrat 31, das aus einem transparenten Material, z. B. Natriumkarbonat-Kalziumkarbonat-Glas oder Quarz, besteht, ein anorganischer Resist, den die Ge-Se-Gruppe umfaßt, aufschleudermäßig in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å be schichtet, wodurch eine Resistschicht 43 gebildet wird. Anschließend wird eine Degenerationsschicht 45, die Silber (Ag) enthält, in einer Dicke von etwa 100 bis 200 Å auf der Resistschicht 43 aufgebracht. Anschließend wird ein Elektronenstrahl (E-Strahl) auf einen vorbestimmten Teil der Degenerationsschicht 45 gestrahlt, um eine Opferschicht 33 zu bilden. Das Silber der Degenerationsschicht 45 wird in die Resistschicht 43 diffundiert, damit der E-Strahl-bestrahlte Teil der Opferschicht 33 die Opferschicht 33 der Ag-Gs-Se-Gruppe mit einem Ätzwiderstand ist.
Bezugnehmend auf 6B werden die Resistschicht 43 und die restliche Degenerationsschicht 45 mit Ausnahme der Opferschicht 33 entfernt, um das transparente Substrat 31 freizulegen. Anschließend werden die Seitenwände 35 in einer Dicke von etwa 3000 bis 4000 Å an den Seiten der Opferschicht 33 gebildet. Nach dem Beschichten der Opferschicht 33 und des freiliegenden Teils des transparenten Substrats 31 mit einem Polymer wird das Polymer durch ein RIE-Verfahren zurückgeätzt, um die Seitenwände 35 zu bilden. Unter Verwendung der Opferschicht 33 und der Seitenwände 35 als Maske wird nun der freiliegende Teil des transparenten Substrats 31 anisotrop geätzt, um eine Rille 37 mit einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å zu bilden.
Bezugnehmend auf 6C werden die Seitenwände 35 entfernt. Auf die Opferschicht 33 und den freiliegenden Teil des transparenten Substrats 31 wird ein anorganischer Resist, der die Ge-Se-Gruppe umfaßt, in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å aufschleudermäßig beschichtet, um die Rille 37 zu bilden. Nun wird der anorganische Resist auf der Opferschicht 33 und dem transparenten Substrat 31 durch ein CMP-Verfahren planarisiert, um die Opferschicht 33 freizulegen, und dann durch ein RIE-Verfahren zurückgeätzt, bis das transparente Substrat 31 freigelegt ist, wodurch eine Lichtabschattungsschicht 39 gebildet ist. Nun ist die Lichtabschattungsschicht 39 innerhalb der Rille 37 begrenzt und in einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å gebildet.
Bezugnehmend auf 6D wird unter Verwendung der Opferschicht 33 als Maske ein Siliziumoxid Flüssigphasen-aufgewachsen, und zwar in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å, auf der Lichtabschattungsschicht 39 und dem freiliegenden Teil des transparenten Substrats 31, wodurch eine Phasenverschiebungsschicht 41 gebildet ist. Das Flüssigphasenwachstum wird durch Eintauchen des Wafers in eine SiO₂-Lösung durchgeführt, welche übersättigt ist, und zwar bei einer Temperatur von etwa 30°C. Nun wird die Opferschicht 33 selektiv unter Verwendung von H₂SO₄ entfernt, wodurch das transparente Substrat 31 freigelegt wird. Der freiliegende Teil des transparenten Substrats 31 ist eine Lichttransmissionsregion.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es oben beschrieben worden ist, wird das Silber in den anorganischen Resist der Ge-Se-Gruppe, der auf dem transparenten Substrat gebildet ist, diffundiert, wodurch die Opferschicht gebildet wird. Anschließend wird die Rille mit einem anorganischen Resist gefüllt, um die Lichtabschattungsschicht zu bilden. Die Phasenverschiebungsschicht wird durch das Flüssigphasenwachstum bei einer niedrigen Temperatur gebildet, wodurch die Oberflächenplanarität derselben verbessert ist. Selbst wenn ferner die Phasenverschiebungsschicht auf einem unterschiedlichen Körper bezüglich der Lichtabschattungsschicht gebildet ist, ist sie in Kontakt mit dem transparenten Substrat, was in einer Zunahme der Haftung resultiert.
Demgemäß bildet die vorliegende Erfindung die Lichtabschattungsschicht in einer gleichmäßigen Dicke innerhalb der Rille, wodurch der Phasenverschiebungseffekt verbessert wird. Die Haftung zwischen der Lichtabschattungsschicht und der Phasenverschiebungsschicht wird erhöht, um zu verhindern, daß die zwei Schichten voneinander mechanisch getrennt werden. Da ferner die Phasenverschiebungsschicht durch das Flüssigphasenwachstumsverfahren bei niedriger Temperatur ge bildet wird, ist ein Niedertemperaturprozeß möglich. Zusätzlich kann die Oberflächenplanarität der Phasenverschiebungsschicht erhöht werden.
Es ist offensichtlich, daß verschiedene Modifikationen und Variationen bezüglich der Struktur einer Phasenverschiebungsmaske und bezüglich eines Verfahrens zum Herstellen derselben im Bereich der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

Phasenverschiebungsmaske mit folgenden Merkmalen: einem transparenten Substrat (31); einer Rille (37), die in einer vorbestimmten Tiefe in dem transparenten Substrat (31) gebildet ist; einer Lichtabschattungsschicht (39), die in der Rille (37) gebildet ist, um ein einfallendes Licht abzuschatten; und einer Phasenverschiebungsschicht (41), die sich über die Rille (37) hinaus erstreckt, die einen vorbestimmten Teil und einen anderen Teil aufweist, wobei sich der vorbestimmte Teil über die Rille erstreckt und in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht (39) ist, wobei sich der andere Teil über die Rille (37) hinaus erstreckt und in Kontakt mit dem transparenten Substrat (31) ist, um eine Phasenverschiebungsregion zu definieren, wobei sich neben der Phasenverschiebungsschicht (41) eine Lichttransmissionsregion befindet, in der die Phasenverschiebungsschicht nicht ausgebildet ist, und wobei die Phasenverschiebungsschicht (41) eine Dicke aufweist, die so gewählt ist, daß Licht, das durch die Phasenverschiebungsregion läuft, eine Phasenverschiebung von 180° im Vergleich zu Licht hat, das durch die Lichttransmissionsregion läuft, wobei die Phasenverschiebungsschicht aus ZnO gebildet ist und die Lichtabschattungsschicht aus Zink (Zn) gebildet ist, oder wobei die Phasenverschiebungsschicht aus Siliziumoxid gebildet ist und die Lichtabschattungsschicht aus polykristallinem Silizium gebildet ist, oder wobei die Phasenverschiebungsschicht aus Siliziumoxid gebildet ist, das Flüssigphasen-gewachsen ist, und die Lichtabschattungsschicht aus einem anorganischen Resist der Ge-Se-Gruppe gebildet ist.
Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 1, bei der die Rille (37) zu einer Tiefe von 500 bis 4000 Å gebildet ist.
Phasenverschiebungsschicht gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Lichtabschattungsschicht (39) nur in der Rille (37) gebildet ist.
Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; bei der die Phasenverschiebungsschicht (41) in einer Dicke von 3500 bis 5000 Å gebildet ist.
Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner eine Ätzstoppschicht (32) aufweist, die auf dem transparenten Substrat (31) gebildet ist.
Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 5, bei der die Ätzstoppschicht (32) aus einem Indium-Zinn-Oxid eines transparenten Materials gebildet ist.
Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 6, bei der die Ätzstoppschicht (32) in einer Dicke von 500 bis 4000 Å gebildet ist.
verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske, mit folgenden Schritten: Bilden einer Opferschicht (33) in einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats (31) und Bilden von Seitenwänden an den Seiten der Opferschicht (33); anisotropes Ätzen des transparenten Substrats (31) unter Verwendung der Opferschicht (33) und der Seitenwände (35) als Maske, um eine Rille (37) zu bilden; Entfernen der Seitenwände (35); Aufbringen eines undurchsichtigen Materials, welches transparent wird, wenn es oxidiert wird, um die Rille (37) in der Opferschicht (33) und die freiliegende Region des transparenten Substrats (31) zu bilden, und Oxidieren des undurchsichtigen Materials, um eine Phasenverschiebungsschicht (41) zu bilden, und um gleichzeitig eine Lichtabschattungsschicht (39) innerhalb der Rille (37) zu definieren; und Entfernen der Opferschicht (33), wodurch sich die Phasenverschiebungsschicht über die Rille (37) hinaus erstreckt, und einen vorbestimmten Teil und einen anderen Teil aufweist, wobei sich der vorbestimmte Teil über die Rille erstreckt und in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht (39) ist, wobei sich der andere Teil über die Rille (37) hinaus erstreckt und in Kontakt mit dem transparenten Substrat (31) ist, um eine Phasenverschiebungsregion zu definieren, wobei sich neben der Phasenverschiebungsschicht (41) eine Lichttransmissionsregion befindet, in der die Phasenverschiebungsschicht nicht ausgebildet ist, und wobei die Phasenverschiebungsschicht (41) eine Dicke aufweist, die so gewählt ist, daß Licht, das durch die Phasenverschiebungsregion läuft, eine Phasenverschiebung von 180° im Vergleich zu Licht hat, das durch die Lichttransmissionsregion läuft.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 8, bei dem die Seitenwand (35) aus einem Polymer in einer Dicke von 1000 bis 4000 Å gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Rille (37) in einer Dicke von 500 bis 4000 Å gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Lichtabschattungsschicht (39) aus Zink oder polykristallinem Silizium gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 11, bei dem der Schritt des Bildens der Phasenverschiebungsschicht (41) und des gleichzeitigen Definierens der Lichtabschattungsschicht (39) folgende Schritte aufweist: Aufbringen von Zink oder von polykristallinem Silizium, um die Rille (37) in der Opferschicht (33) und die freiliegende Region des transparenten Substrats (31) zu füllen, durch ein CVD-Verfahren; Schleifen des Zink oder des polykristallinen Siliziums auf der Opferschicht (33) und auf dem transparenten Substrat (31) durch ein chemisch-mechanisches Schleifverfahren, um dasselbe zu planarisieren; und Oxidieren des Zink oder des polykristallinen Siliziums, um außerhalb der Rille (37) in Kontakt mit dem transparenten Substrat (31) zu sein, um die Phasenverschiebungsschicht (41) zu bilden, wodurch die Lichtabschattungsschicht (39) innerhalb der Rille (37) begrenzt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsschicht gemäß Anspruch 12, bei dem die Phasenverschiebungsschicht (41) durch Implantieren von Sauerstoffionen in das Zink oder das polykristalline Silizium und durch Wärmebehandeln oder durch Anlegen von Wärme, um eine Oxidation herbeizuführen, gebildet wird.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 13, bei dem die Phasenverschiebungsschicht (41) in einer Dicke von 3500 bis 5000 Å gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, welches ferner den Schritt des Bildens einer Ätzstoppschicht (32) auf dem transparenten Substrat (31) vor dem Bilden der Opferschicht (33) aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 15, bei dem die Ätzstoppschicht (32) aus Indium-Zinn-Oxid gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 16, bei dem die Ätzstoppschicht (32) in einer Dicke von 500 bis 4000 Å durch ein CVD-Verfahren gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske, mit folgenden Schritten: Bilden einer Opferschicht (33) in einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats (31), Bilden von Seitenwänden (35) an den Seiten der Opferschicht (33) und anisotropes Ätzen des transparenten Substrats (31) unter Verwendung der Opferschicht (33) und der Seitenwände (35) als Maske, um eine Rille (37) zu bilden; Entfernen der Seitenwände (35) und Bilden einer Lichtabschattungsschicht (39) innerhalb der Rille (37); Bilden einer Phasenverschiebungsschicht (41) auf der Lichtabschattungsschicht (39) und in der freiliegenden Region des transparenten Substrats (31) durch ein Flüssigphasenwachstumsverfahren unter Verwendung der Opferschicht (33) als Maske; und Entfernen der Opferschicht (33), wodurch sich die Phasenverschiebungsschicht über die Rille (37) hinaus erstreckt, und einen vorbestimmten Teil und einen anderen Teil aufweist, wobei sich der vorbestimmte Teil über die Rille erstreckt und in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht (39) ist, wobei sich der andere Teil über die Rille (37) hinaus erstreckt und in Kontakt mit dem transparenten Substrat (31) ist, um eine Phasenverschiebungsregion zu definieren, wobei sich neben der Phasenverschiebungsschicht (41) eine Lichttransmissionsregion befindet, in der die Phasenverschiebungsschicht nicht ausgebildet ist, und wobei die Phasenverschiebungsschicht (41) eine Dicke aufweist, die so gewählt ist, daß Licht, das durch die Phasenverschiebungsregion läuft, eine Phasenverschiebung von 180° im Vergleich zu Licht hat, das durch die Lichttransmissionsregion läuft.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 18, bei dem der Schritt des Bildens der Opferschicht (33) folgende Schritte aufweist: sequentielles Aufbringen einer Resistschicht (43) und einer Degenerationsschicht (45), die Silber enthält, auf dem transparenten Substrat (31); Freilegen eines vorbestimmten Teils der Degenerationsschicht (45), um das Silber in die Resistschicht (43) zu diffundieren, wodurch die Opferschicht (33) mit einem Ätzwiderstand gebildet ist; und Entfernen der Resistschicht (43) und der verbleibenden Degenerationsschicht (45) mit Ausnahme der Opferschicht (33).
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 19, bei dem die Resistschicht (43) durch Aufschleuderbeschichten eines anorganischen Resists, den die Ge-Se-Gruppe aufweist, gebildet wird.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 20, bei dem die Resistschicht (43) in einer Dicke von 3500 bis 5000 Å gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 19, bei dem die Degenerationsschicht (45) in einer Dicke von 100 bis 200 Å gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 18, bei dem die Lichtabschattungsschicht (39) aus einem anorganischen Resist, den die Ge-Se-Gruppe aufweist, gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 18, bei dem die Phasenverschiebungsschicht (41) aus SiO₂ gebildet ist.