DE19725830A1 - Photomaske mit Halbton-Phasenverschiebungsmaterial und einem Chrommuster auf einem transparenten Substrat - Google Patents
Photomaske mit Halbton-Phasenverschiebungsmaterial und einem Chrommuster auf einem transparenten SubstratInfo
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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 (8)
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.
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.
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.
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