DE19725830A1

DE19725830A1 - Photomaske mit Halbton-Phasenverschiebungsmaterial und einem Chrommuster auf einem transparenten Substrat

Info

Publication number: DE19725830A1
Application number: DE19725830A
Authority: DE
Inventors: Woo Yung Jung; Tae Gook Lee
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1996-06-29
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: GB2314942A; GB9713759D0; DE19725830B4; JPH1073914A; JP3164779B2; GB2314942B; KR980003804A; US5879839A; KR100219079B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenverschiebungsmaske, und insbesondere eine Halbton- Phasenverschiebungsmaske, welche verhindern kann, daß Licht in ungewünschte Bereiche durchgelassen wird, und so erreichen kann, daß gewünschte feine Muster erzielt werden.

Bei der Entwicklung hochintegrierter Schaltungen, beispielsweise hochintegrierter Speichervorrichtungen mit wahlfreiem Zugriff nimmt der Bedarf nach feinen Mustern zu. Im Versuch, die Musterabmessungen zu verringern, wurde eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske entwickelt.

Im allgemeinen weist eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske ein Quartzsubstrat und Maskenmuster auf, die zwei Schichten umfassen, nämlich eine Lichtabschirmungsmaterialschicht und eine Phasenverschiebungsmaterialschicht. In der Halbton-Phasenverschiebungsmaske besteht die Lichtabschirmungsmaterialschicht aus einer Chromschicht, welche einfallendes Licht mit vorbestimmtem Transmissionsvermögen durchläßt. Die auf der Lichtabschirmungsmaterialschicht vorgesehene Phasenverschiebungsmaterialschicht dient dazu, die Phase des Lichtes um einen Winkel von 180° zu verschieben. Eine derartige Phasenverschiebungsmaske ist so ausgelegt, daß sie die Amplitude des Lichts konstant hält, mit welchem ein Wafer beim Lichtbelichtungsvorgang beleuchtet wird, und die Lichtintensität minimalisiert, die durch die Interferenz hervorgerufen wird, die zwischen dem durch die Phasenverschiebungsmaterialschicht und dem durch das benachbarte Quartzsubstrat hindurchgehenden Licht erzeugt wird, wodurch die Auflösung der Muster des lichtempfindlichen Films verbessert wird.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht von Mustern aus einem lichtempfindlichen Film bei einer konventionellen Halbton-Phasenverschiebungsmaske. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weisen positive Muster 15 aus einem lichtempfindlichen Film, die auf einem Halbleitersubstrat 14 vorgesehen sind, eine konventionelle Halbton-Phasenverschiebungsmaske auf, und weiterhin ist der Pfad 16 des einfallenden Lichts dargestellt. Ein transparentes Substrat 11 ist mit Maskenmustern versehen, die aus zwei Material schichten bestehen, einer Chromschicht 12 und einer Phasenverschiebungsmaterialschicht 13. Die Chromschicht 12 weist eine derartige Dicke auf, daß sie ein vorbestimmtes Transmissionsvermögen zur Verfügung stellt.

Der Bereich, der nicht belichtet werden soll, kann durch das Belichtungslicht beleuchtet werden, welches die Maskenmuster durchquert, die auf dem Maskensubstrat vorgesehen sind. Dies führt zur Ausbildung einer unebenen Oberfläche oben auf den Mustern 15 aus lichtempfindlichem Film. Die Abmessungen der unebenen Oberfläche auf den Mustern aus dem lichtempfindlichem Film nehmen proportional zu den Abmessungen der Maskenmuster zu, und nehmen proportional zur Entfernung zwischen den Mustern ab.

Derartige Muster aus lichtempfindlichem Film mit unebener Oberfläche verringern die Verläßlichkeit der Halbleitergeräte und deren Ausbeute. Wenn beispielsweise ein lichtempfindlicher Film, der durch eine konventionelle Halbton-Phasenverschiebungsmaske gebildet wird, als Ätzmaske oder als Ionenimplantierungsinaske verwendet wird, kann eine Schicht unter der Maske beschädigt werden, oder können Ionen in ungewünschte Bereiche implantiert werden.

Insbesondere beim Vorgang der Belichtung des positiven lichtempfindlichen Films, der auf ein Halbleitersubstrat aufgeschichtet ist, unter Verwendung einer derartigen konventionellen Halbton-Phasenverschiebungsmaske kann der Bereich, der nicht belichtet werden soll, deswegen beleuchtet werden, da Licht durch die Maskenmuster hindurchgeht. Das einfallende Licht geht durch die Maskenmuster in die unerwünschten Bereiche hinein hindurch, und die Intensität des hindurchgehenden Lichtes ist über den unerwünschten Bereichen nicht konstant. Dies führt dazu, daß Muster aus lichtempfindlichem Film mit unebenen Oberflächen erzeugt werden. Diese Muster aus lichtempfindlichem Film weisen nur an ihrem Rand die gewünschte Höhe auf. Jedoch wird das Zentrum des lichtempfindlichen Films in dem Bereich, der nicht belichtet werden soll, durch das hindurchgehende Licht beleuchtet, welches eine geringe Intensität und darüber hinaus eine wechselnde Intensität aufweist. Beim Entwicklungsvorgang kann daher der zentrale Abschnitt des lichtempfindlichen Films in dem unerwünschten Bereich in unterschiedlicher Dicke entfernt werden, abhängig von den dort vorliegenden Abmessungen.

Wenn Licht eine derartige Halbton-Phasenverschiebungsmaske beleuchtet, wird die Intensität des Lichts im zentralen Abschnitt eines Durchlaßbereiches maximiert, der kein Maskenmuster aufweist, und wird die Lichtintensität auf Null am Rand des Durchlaßbereiches verringert. Wie voranstehend erwähnt kann man einen Spitzenwert der Lichtintensität in den Lichtabschirmungsbereichen beobachten, welche mit Maskenmustern versehen sind, obwohl er sehr schwach sein kann. Der Spitzenwert der Lichtintensität, der in dem Lichtabschirmungsbereich festgestellt wird, wird als Seitenkeulenspitzenwert bezeichnet.

Die vorliegende Erfindung wurde daher angesichts der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Photomaske, welche Halbton-Phasenver schiebungsmuster in einem Zellenbereich und Lichblockierungsmuster in einem peripheren Schaltungsbereich aufweist, wodurch der Seitenkeulenintensitätsspitzenwert des Belichtungslichtes minimalisiert wird.

Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Photomaske zur Ausbildung von Photolackmustern in einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die Photomaske aufweist: ein transparentes Substrat; auf dem Substrat vorgesehene Halbton-Phasenverschiebungsmuster, welche zwei Schichten aufweisen, eine Transmissionsschicht, die ein vorbestimmtes Transmissionsvermögen für einfallendes Licht aufweist, und eine Phasenverschiebungsmaterialschicht, die auf der Transmissionsschicht vorgesehen ist; sowie Lichtabschirmmuster, die auf dem Substrat angeordnet sind, und das einfallende Licht blockieren, welches bei einem Lichtbelichtungsvorgang verwendet wird.

Bei einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Photomaske zur gleichzeitigen Ausbildung von Photolackmustern auf einem ersten Bereich zur Verfügung gestellt, in welchem feine Muster ausgebildet werden sollen, und in einem zweiten Bereich, in welchem relativ große Photolackmuster ausgebildet werden sollen, bei einer Halbleitervorrichtung, wobei die Photomaske aufweist: ein transparentes Substrat; Halbton-Phasenverschiebungsmuster, die auf dem ersten Bereich des Substrats vorgesehen sind, wobei die Halbton-Phasenverschiebungsmuster zwei Schichten aufweisen, eine Transmissionsschicht mit einem vorbestimmten Transmissionsvermögen für einfallendes Licht und eine Phasenverschiebungsmaterialschicht, die auf der Transmissionsschicht vorgesehen ist; Lichtabschirmmuster, die auf dem zweiten Bereich des Substrats angeordnet sind, und das bei dem Lichtbelichtungsvorgang einfallende Licht blockieren, wobei die Lichtabschirmungsmuster größer als die Halbton-Phasenverschiebungsmuster sind; und ein Dummy-Muster in einem Grenzbereich zwischen dem ersten Bereich, in welchem die Halbton-Phasenverschiebungsmuster vorgesehen sind, und dem zweiten Bereich, in welchem die Lichtabschirmmuster vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 3 eine Querschnittsansicht von Mustern aus lichtempfindlichem Film mit einer konventionellen Halbton-Phasenverschiebungsmaske;

Fig. 2A bis 2C Querschnittsansichten mit einer Darstellung eines Verfahrens zur Ausbildung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 1 eine Querschnittsansicht von Mustern aus lichtempfindlichem Film mit einer Halbton-Phasenver schiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 1.

Ein Verfahren zur Ausbildung einer Halbton-Phasenver schiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 2A bis 2C dargestellt.

Zuerst werden, wie in Fig. 2A gezeigt, Chrommuster 22, welche vollständig einfallendes Licht blockieren, auf einem transparenten Substrat 21 ausgebildet, beispielsweise einem Quartzsubstrat. Die Chrommuster 22 stellen die Maskenmuster dar, die zum Abschirmen von Licht in dem Umfangs schaltungsbereich von Halbleitergeräten verwendet werden. In dem Umfangs- oder Peripherie-Schaltungsbereich werden relativ große Muster integriert, und sind die Abmessungen von Zwischenräumen zwischen den Mustern klein. Die Chrommuster 22 weisen ein Transmissionsvermögen von 0% auf, so daß die großen Muster, die in der Peripherieschaltung ausgebildet werden, keine unebene Oberfläche aufweisen.

Wie aus Fig. 2B hervorgeht, werden eine Chromschicht 23, die eine derartige Dicke aufweist, daß sie den Durchgang einer vorbestimmten Rate an einfallendem Licht gestattet, und eine Phasenverschiebungsmaterialschicht 24 in dieser Reihenfolge auf der sich ergebenden Anordnung ausgebildet. Daraufhin werden Muster 25 aus lichtempfindlichem Film zur Ausbildung von Halbton-Phasenverschiebungsmustern auf einem vorbestimmten Bereich des transparenten Substrates 21 hergestellt. Die Muster 25 aus lichtempfindlichem Film werden als Ätzmaske zur Ausbildung von Halbton-Phasenverschiebungs mustern verwendet. Die Phasenverschiebungsmuster sind Maskenmuster zur Ausbildung der Muster in den Zellenbereichen von Halbleitergeräten.

Wie aus Fig. 2C hervorgeht, werden die Chromschicht 23 und die Phasenverschiebungsmaterialschicht 24 unter Verwendung der Muster aus lichtempfindlichem Film als Ätzmaske geätzt, so daß Halbton-Phasenverschiebungsmuster ausgebildet werden. Bei den voranstehend geschilderten Vorgängen zur Herstellung der Halbton-Phasenverschiebungsmaske werden Dummy-Muster, die eine Stapelanordnung aus dem Chrommuster 22 und dem Halbton-Phasenverschiebungsmuster darstellen, auf den Grenzbereichen zwischen der Zelle und der Peripherieschaltung ausgebildet. Da die Dummy-Muster unter Verwendung der Herstellungstoleranzen ausgebildet werden, können sie bei der Halbton-Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung weggelassen werden.

In Fig. 1 sind positive Muster 27 aus lichtempfindlichem Film, die auf einem Halbleitersubstrat 26 vorgesehen sind, zusammen mit der Halbton-Phasenverschiebungsmaske gezeigt, gemäß der vorliegenden Erfindung, und mit dem angenommenen Pfad des einfallenden Lichtes 28. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird eine unebene Oberfläche bei großen Mustern, die mit Chrommustern 22 versehen sind, besonders verringert, verglichen mit der Oberfläche, die bei einem Photolithographievorgang unter Verwendung einer konventionellen Halbton-Phasenverschiebungsmaske erzeugt wird.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Zwecke der Erläuterung beschrieben wurden, wird Fachleuten auf diesem Gebiet deutlich werden, daß sich verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Substitutionen vornehmen lassen, ohne vom Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein sollen.

Claims

1. Photomaske zur Ausbildung von Photolackmustern in einem Halbleitergerät, wobei die Photomaske aufweist:
ein transparentes Substrat;
Halbton-Phasenverschiebungsmuster, die auf dem Substrat vorgesehen sind, wobei die Halbton-Phasenverschiebungs muster zwei Schichten aufweisen, eine Transmissionsschicht mit einem vorbestimmten Transmissionsvermögen für einfallendes Licht, und ein Phasenverschiebungsmaterialschicht, die auf der Transmissionsschicht vorgesehen ist; und
Lichtabschirmungsmuster, die auf dem Substrat angeordnet sind, und das einfallende Licht blockieren, welches bei einem Lichtbelichtungsvorgang verwendet wird.

2. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmmuster Maskenmuster zur Ausbildung von Mustern in einem Peripherieschaltungsbereich des Halbleitergeräts sind, und daß die Halbton-Phasenverschiebungs muster Maskenmuster zur Ausbildung von Mustern in einem Zellenbereich des Halbleitergerätes sind.

3. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmissionsschicht eine Chromschicht ist.

4. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmmuster aus einer Chromschicht bestehen, welche ein Transmissionsvermögen von 0% für das einfallende Licht aufweist.

5. Photomaske zur gleichzeitigen Ausbildung von Photolackmustern auf einem ersten Bereich, in welchem feine Muster ausgebildet werden sollen, und auf einem zweiten Bereich, in welchem relativ große Photolackmuster ausgebildet werden sollen, bei einem Halbleitergerät, wobei die Photomaske aufweist:
ein transparentes Substrat;
Halbton-Phasenverschiebungsmuster, die auf dem ersten Bereich des Substrats vorgesehen sind, wobei die Halbton-Phasenverschiebungsmuster aus zwei Schichten bestehen, einer Transmissionsschicht mit einem vorbestimmten Transmissionsvermögen für einfallendes Licht, und einer Phasenverschiebungsmaterialschicht, die auf der Transmissionsschicht vorgesehen ist;
Lichtabschirmmuster, die auf dem zweiten Bereich des Substrats vorgesehen sind, und das bei dem Lichtbelichtungsvorgang einfallende Licht blockieren, wobei die Lichtabschirmmuster größer als die Halbton-Phasenverschiebungsmuster sind; und
ein Dummy-Muster in einem Grenzbereich zwischen dem ersten Bereich, in welchem die Halbton-Phasenverschiebungs muster vorgesehen sind, und dem zweiten Bereich, in welchem die Lichtabschirmmuster vorgesehen sind.

6. Photomaske nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich ein Zellenbereich des Halbleitergeräts ist, und der zweite Bereich der übrige Bereich des Halbleitergeräts ist.

7. Photomaske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmissionsschicht eine Chromschicht ist.

8. Photomaske nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmmuster aus einer Chromschicht bestehen, die ein Transmissionsvermögen von 0% für das einfallende Licht aufweist.