DE19727261B4

DE19727261B4 - Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske

Info

Publication number: DE19727261B4
Application number: DE19727261A
Authority: DE
Inventors: Jun-Seok Lee
Original assignee: LG Semicon Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: US5900337A; KR980003796A; JP3002961B2; DE19727261A1; JPH1069060A; KR0166837B1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske mit folgenden Schritten:
– Herstellen einer Ätzstoppschicht (41), einer Lichtabschirmungsschicht (42) und einer Oxidationsverhinderungsschicht (43) in dieser Reihenfolge auf einem lichtdurchlässigen Substrat (40);
– selektives Entfernen der Oxidationsverhinderungsschicht (43) und der Lichtabschirmungsschicht (42) zum Erzeugen mehrerer erster Öffnungsbereiche (45);
– teilweises Oxidieren der an den Seiten jedes der ersten Öffnungsbereiche (45) freiliegenden Lichtabschirmungsschicht (42) zum Erzeugen erster Phasenschiebeschichten (47), die jeweils zusammen mit dem ersten Öffnungsbereich erste Lichttransmissionsmuster bilden;
– selektives Entfernen der Oxidationsverhinderungsschicht (43) und der Lichtabschirmungsschicht (42) zwischen den ersten Lichttransmissionsmustern zum Erzeugen von Lichttransmissionslöchern (49) deren Rand jeweils als zweiter Öffnungsbereich (53) verwendet wird; und
– Herstellen einer zweiten Phasenschiebeschicht (52) im zentralen Teil jedes der Lichttransmissionslöcher (49), um zweite Lichttransmissionsmuster auszubilden, von denen jedes den zweiten Öffnungsbereich (53) und die zweite Phasenschiebeschicht (52) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, mit der die Lichtintensität bei einem dichten Muster erhöht werden kann.

Beim Photolithographieverfahren, das bei den meisten Herstellprozessen für Halbleiter-Bauteile verwendet wird, wird am häufigsten eine Photomaske verwendet, die einen Teil zum Durchlassen von Licht in Form eines herzustellenden Halbleiterbauteils und einen anderen Teil zum Ausblenden von Licht aufweist. Jedoch besteht bei einer üblichen Photomaske mit einem Lichttransmissionsmuster und einem Lichtausblendmuster für selektive Belichtung eine Beschränkung hinsichtlich ei ner Verbesserung der Auflösung, da es bei einer Erhöhung der Musterdichte zu Beugungseffekten kommt. Daher wurden auf vielen Gebieten Untersuchungen zum Verbessern der Auflösung von Phasenschiebemasken ausgeführt.

Eine Phasenschiebemaske kombiniert einen Lichttransmissionsbereich, der Licht unverändert durchlässt, und einen Lichtverschiebe-Transmissionsbereich, der Licht unter einer Phasenverschiebung von 180° durchlässt, um zu verhindern, dass sich die Auflösung durch Interferenzeffekte gebeugter Lichtstrahlen verschlechtert. Derartige Phasenschiebemasken weisen aufgrund ihrer Entwicklung immer weiter verbesserte Auflösung auf.

Nachfolgend wird eine herkömmliche Phasenschiebemaske unter Bezugnahme auf die beigefügten 1A – 1D beschrieben, die Querschnitte durch eine Phasenschiebemaske zeigen, um ein herkömmliches Verfahren zu deren Herstellung zu veranschaulichen.

Gemäß 1A werden eine Lichtabschirmungsschicht 2 und ein Photoresist 3 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 1 hergestellt. Der Photoresist 3 wird belichtet und entwickelt, um Bereiche auszubilden, in denen erste und zweite Lichttransmissionsbereiche auszubilden sind, und um den Photoresist 3 so zu strukturieren, dass in ihm erste und zweite Photoresistlöcher H1 und H2 ausgebildet werden. Die Photoresistlöcher H1 werden hergestellt, um die ersten Lichttransmissionsbereiche auszubilden, und das zweite Photoresistloch H2 wird hergestellt, um die zweiten Lichttransmissionsbereiche auszubilden.

Gemäß 1B wird der strukturierte Photoresist 3 als Maske beim Ätzen der Lichtabschirmungsschicht 2 und des lichtdurchlässigen Substrats 1 auf vorbestimmte Tiefe verwendet, um einen ersten Lichttransmissionsbereich 4 und zweite Lichttransmissionsbereiche 5 auszubilden. Dann wird der Photoresist 3 entfernt. Dabei wird die Ätztiefe für das Substrat 1 so bestimmt, dass die Phase von durch es hindurchlaufendem Licht um 160 – 200° unter Bezugnahme auf die Phase von Licht verschoben wird, das durch das lichtdurchlässige Substrat 1 läuft, wobei dessen Phase mit 0° angenommen wird. Auch ist der erste Lichttransmissionsbereich 4 ein Lichttransmissionsbereich, der tatsächlich einen Photoresist strukturiert, und die zweiten Lichttransmissionsbereiche 5 sind solche Lichttransmissionsbereiche, die den Photoresist nicht strukturieren. In jedem Fall sind durch die zwei Arten von Bereichen laufende Lichtstrahlen hinsichtlich ihrer Phasen jeweils um 160 – 200° verschoben.

Gemäß 1C wird auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche ein Photoresist 6 aufgetragen und strukturiert, um ihn zu beiden Seiten des ersten Lichttransmissionsbereichs 4 selektiv zu entfernen. Auf derselben Seite wird auch der Photoresist 6 zwischen den zweiten Lichttransmissionsbereichen 5 entfernt. Jede der Breiten, in denen der Photoresist 6 auf beiden Seiten des ersten Lichttransmissionsbereichs 4 entfernt wurde, stimmt mit der Breite des zweiten Lichttransmissionsbereichs 5 überein.

Gemäß 1D wird der Photoresist 6 als Maske beim selektiven Ätzen der Lichtabschirmungsschicht 2 verwendet, um einen dritten Lichttransmissionsbereich 6 und vierte Lichttransmissionsbereiche 7 auszubilden. Dabei ist der dritte Lichttransmissionsbereich 6 ein solcher Lichttransmissionsbereich, der tatsächlich die Strukturierung eines Photoresists ausführt, während die vierten Lichttransmissionsbereiche 7 solche Lichttransmissionsbereiche sind, die den Photoresist nicht strukturieren.

D. h., dass dieses Beispiel einer herkömmlichen Phasenschiebemaske ein erstes Lichttransmissionsmuster mit einem ersten Lichttransmissionsbereich 4 aufweist, der ein Haupt-Lichttransmissionsbereich ist, mit vierten Lichttransmissionsbereichen 7, die Zusatz-Lichttransmissionsbereiche sind. Das Verschieben der Phase von Licht, das durch die vierten Lichttransmissionsbereiche 7 der Zusatzbereiche gelaufen ist, auf den Wert entgegengesetzt zur Phase von Licht, das durch den ersten Lichttransmissionsbereich 4 des Haupt-Lichttransmissionsbereich gelaufen ist, verhindert, dass die Intensität des Lichts, das durch diesen Haupt-Lichttransmissionsbereich gelaufen ist, durch eine Seitenkeule an der Grenze allmählich verläuft, was zu einem steilen Verlauf der Lichtintensität führt, wodurch ein gewünschtes Muster genau ausgebildet werden kann.

Ein zweites Lichttransmissionsmuster benachbart zum ersten Lichttransmissionsmuster umfasst den dritten Lichttransmissionsbereich 6, der ein Haupt-Lichttransmissionsbereich ist, und die zweiten Lichttransmissionsbereiche 5, die Zusatz-Lichttransmissionsbereiche sind. Die Funktion des zweiten Lichttransmissionsmusters ist mit derjenigen des ersten Lichttransmissionsmusters identisch. Jedoch werden, da die Hauptphasen des zweiten Lichttransmissionsmusters und des ersten Lichttransmissionsmusters zueinander entgegengesetzt sind, ihre Seitenkeulen im Überlappungsabschnitt gegeneinander aufgehoben, wodurch die Ausbildung eines anomalen Musters verhindert ist.

Die 2A – 2F zeigen Schnittansichten einer Phasenschiebemaske zum Veranschaulichen von Schritten eines zweiten Beispiels eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen einer solchen Maske.

Gemäß 2A werden eine Lichtabschirmungsschicht 11 und ein erster Photoresist 12 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 10 mit Lichttransmissionsmuster-Bereichen P₁ und P₂ und Lichtabschirmungsmuster-Bereichen P₃, die darin festgelegt sind, hergestellt. Der Bereich P₁ ist ein solcher, in dem ein erstes Lichttransmissionsmuster auszubilden ist, der Bereich P₂ ist ein solcher, in den ein zweites Lichttransmissionsmuster auszubilden ist, und der Bereich P₃ ist ein Bereich, in dem ein Lichtabschirmungsmuster auszubilden ist.

Gemäß 2B wird der erste Photoresist 12 an den Rändern des ersten und des zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereichs P₁ und P₂ selektiv strukturiert, und dieser strukturierte erste Photoresist 12 wird als Maske beim Ätzen der Lichtabschirmungsschicht 11 und des lichtdurchlässigen Substrats 10 auf vorbestimmte Tiefe verwendet, um mehrere Lichttransmissionslöcher H₁₀ herzustellen.

Gemäß 2C wird der erste Photoresist 12 entfernt. Dann wird auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche ein zweiter Photoresist 13 abgeschieden, der im ersten und zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₁ und P₂ selektiv durch Belichtung und Entwicklung so strukturiert wird, dass er die Lichtabschirmungsschicht 11 im Lichtabschirmungsmuster-Bereich P₃ vollständig bedeckt, um nur die Lichtabschirmungsschicht 11 in den Lichttransmissionsmuster-Bereichen P1 und P₂ freizulegen.

Gemäß 2D wird der zweite Photoresist 13 als Maske beim Entfernen der belichteten Lichtabschirmungsschicht 11 durch Ätzen verwendet. Dann wird auch der zweite Photoresist entfernt. Dadurch werden erste Lichttransmissionsbereiche 14, die Haupt-Lichttransmissionsbereiche sind, und zweite Lichttransmissionsbereiche 15, die an den Rändern der ersten Lichttransmissionsbereiche 14 ausgebildet sind, wiederholt auf dem lichtdurchlässigen Substrat 10 ausgebildet, auf dem der erste und zweite Lichttransmissionsmuster-Bereich P₁ und P₂ festgelegt sind.

Gemäß 2E wird auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche ein dritter Photoresist 16 abgeschieden, der nur im ersten oder zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₁ oder P₂, z. B. im zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₂, selektiv strukturiert wird.

Gemäß 2F wird der dritte Photoresist 16 als Maske beim gleichzeitigen Ätzen des ersten Lichttransmissionsbereichs 14 und des zweiten Lichttransmissionsbereichs 15 im zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₂ auf vorbestimmte Tiefe zu einem dritten Lichttransmissionsbereich 17, der ein Haupt-Lichttransmissionsbereich ist, und vierten Lichttransmissionsbereichen 18, die Zusatzbereiche sind, verwendet.

Die Ätztiefen des dritten Lichttransmissionsbereichs 17 und der vierten Lichttransmissionsbereiche 18 werden so bestimmt, dass die Phasen der durch sie hindurchgestrahlten Lichtstrahlen um 160 – 200° bzw. 360° verschoben werden, wenn die Phasenverschiebungen der Lichtstrahlen durch den ersten Lichttransmissionsbereich 14 und die zweiten Lichttransmissionsbereiche 15 mit 0° bzw. 180° angenommen sind. D. h., dass, da die Lichtphasen für den ersten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₁ und den zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₂ zueinander entgegengesetzt sind, ihre Seitenkeulen, wie sie am Ort des Musters der Lichtabschirmungsschicht 11 im Überlappungsabschnitt dieser zwei Lichttransmissionsmuster-Bereiche P₁ und P₂ entstehen können, einander aufheben, wodurch die Ausbildung eines anomalen Musters verhindert werden kann.

3 zeigt einen Schnitt für ein drittes Beispiel einer Phasenschiebemaske, wobei dargestellt ist, dass eine Lichtabschirmungsschicht 22 mit mehreren ersten Lichttransmissionsbereichen 21 in ihr auf einem lichtdurchlässigen Substrat 20 ausgebildet ist und Lichtabschirmungsschichten 24 zu beiden Seiten des zweiten Lichttransmissionsbereichs 22 auf der Lichtabschirmungsschicht 22 ausgebildet sind. D. h., dass der erste Lichttransmissionsbereich 21, die Lichtabschirmungsschicht 24, der zweite Lichttransmissionsbereich 23 und die Lichtabschirmungsschicht 24 erneut wiederholt vorhanden sind. In diesem Fall lässt, wenn die Phase des durch den ersten Lichttransmissionsbereich 21 hindurchgelaufenen Lichts mit 0° angenommen wird, der zweite Lichttransmissionsbereich 23 Licht unter einer Phasenverschiebung von 180° durch. Daher kann unter Verwendung einer Phasenschiebemaske, bei der der erste Lichttransmissionsbereich 21 und der zweite Lichttransmissionsbereich 23 abwechselnd ausgebildet sind, die Entstehung von Seitenkeulen, wie sie durch Lichtbeugung hervorgerufen werden, verhindert werden.

Wie erläutert, wird, da die in den 1A – 3 dargestellten herkömmlichen Phasenschiebemasken konstruktive Interferenzen zurückhalten, die Ausbildung anomaler Muster durch Seitenkeulen vermieden, wobei jedoch die durch die 1A – 1D und 2A – 2F veranschaulichten Verfahren zwar Vorteile hinsichtlich der Ausbildung jeder der Lichttransmissionsmuster unter Verwendung von Selbstausrichtung haben, sie aber die folgenden Probleme aufweisen.

Erstens können die Ätzprozesse, wie sie zum Ätzen der lichtdurchlässigen Substrate bei der Herstellung der Haupt-Lichttransmissionsmuster und der Zusatzmuster erforderlich sind, die Substrate beschädigen, und es bestehen Schwierigkeiten beim Kontrollieren der Ätzstopppunkte.

Zweitens führt das Ätzen eines Phaseneinstellelements des lichtdurchlässigen Substrats auf maximale Ätztiefe, also für bis zu 360°, zu einer Änderung in der Lichtintensität, was die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.

Drittens ruft der Prozess, bei dem eine Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats teilweise freigelegt wird, Schäden am Substrat hervor, die zu Phasenfehlern führen können.

Die EP 0 493 963 A1 beschreibt Verfahren zur Herstellung von Phasenschiebemasken, bei denen eine Ätzstoppschicht zum Schutz des Substrats verwendet wird. Eine erste Phasenschiebemaske umfaßt ein Substrat, auf dem eine Ätzstoppschicht ausgebildet ist. Auf der Ätzstoppschicht ist eine Lichtabschirmungsschicht abgeschieden und gemustert, um Lichtdurchlaßbereiche festzulegen. Auf die gemusterte Lichtabschirmungsschicht ist dann eine Phasenschiebeschicht aufgebracht, die so gemustert ist, daß von zwei benachbarten Lichtdurchlaßbereichen jeweils einer frei und der andere mit einer Phasenschiebeschicht versehen ist.

Bei einer zweiten bekannten Phasenschiebemaske, wie sie in der EP 0 493 963 A1 gezeigt ist, wird auf die auf dem Substrat befindliche Ätzstoppschicht zunächst eine Phasenschiebeschicht und anschlißend eine Lichtabschirmungsschicht aufgebracht. Die Lichtdurchlaßbereiche, in denen entweder nur die Lichtabschirmungsschicht oder sowohl die Lichtabschirmungsschicht als auch die Phasenschiebeschicht entfernt sind, werden dann in zwei aufeinanderfolgenden lithographischen Musterungsprozessen hergestellt.

Die JP 3-252 659 A beschreibt eine Phasenschiebemaske mit einer Lichtabschirmschicht, die Lichtdurchlaßbereiche festlegt. Jeder dieser Lichtdurchlaßbereiche weist einen Zentralbereich auf, der jeweils von einem Randbereich umgeben ist.

Dabei ist entweder im Randbereich oder im Zentralbereich des ersten bzw. zweiten Lichtdurchlaßbereichs eine Phasenschiebeschicht vorgesehen, so daß das durch die Phasenschiebeschicht im Randbereich bzw. im Zentralbereich hindurchgehendes Licht gegenüber dem durch den Zentralbereich bzw. den Randbereich hindurchgehenden Lichts eine Phasenverschiebung von λ/2 erfährt.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske bereitzustellen, das bei einfacher Ausführung die Herstellung einer genauen und einwandfreien Phasenschiebemaske ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird also nach dem Ausbilden erster Öffnungsbereiche in der Oxidationsverhinderungsschicht und der Lichtabschirmungsschicht durch eine thermische Oxidation der Lichtabschirmungsschicht im Bereich ihrer freiliegenden Seiten eine den Öffnungsbereich umgebende Phasenschiebeschicht in selbstausrichtender Weise hergestellt. Dies hat den Vorteil, daß die Breite der selbstausrichtend ausgebildeten Phasenschiebeschicht entlang des Umfangs des Öffnungsbereichs nicht variiert.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene selbstausrichtende Ausbildung der Phasenschiebeschicht im Randbereich eines Lichtdurchlaßbereiches läßt sich also die sehr feine Struktur dieser Phasenschiebeschicht mit hoher Genauigkeit herstellen. Insbesondere läßt sich dabei die Breite der Phasenschiebeschicht entlang des gesamten Umfangs des Lichtdurchlaßbereiches äußerst gleichmäßig ausbilden, so daß die Wirkung der Phasenschiebeschicht entlang des Umfangs konstant bleibt und mit der erfindungsgemäßen Maske im erhaltenen Muster keine unsymmetrische Belichtung erfolgt.

Somit lassen sich die sehr feinen Strukturen für die Phasenschiebeschicht im Randbereich eines Lichtdurchlaßbereiches auf einfache Weise mit hoher Genauigkeit herstellen.

Die beigefügten Zeichnungen, die beigefügt sind, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

1A – 1D sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines beispielhaften herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen einer Phasenschiebemaske;

2A – 2F sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines zweiten beispielhaften herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen einer Phasenschiebemaske;

3 zeigt einen Schnitt zu einem dritten Beispiel einer Phasenschiebemaske;

4 zeigt einen Schnitt durch eine Phasenschiebemaske, die gemäß einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt ist;

5A – 5G sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines ersten Ausführungsbeispiels zum Herstellen einer Phasenschiebemaske; und

6A – 6J sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines zweiten Ausführungsbeispiels zum Herstellen einer Phasenschiebemaske.

Es wird nun im einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.

Die Phasenschiebemaske von 4, gemäß einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt, umfasst ein lichtdurchlässiges Substrat 30, eine auf der gesamten Oberfläche desselben ausgebildete Ätzstoppschicht 31, auf dieser ausgebildete Lichtabschirmungsschichten 33 mit mehreren Öffnungsbereichen 32, eine Oxidationsverhinderungsschicht 34, die auf jeder der Lichtabschirmungsschichten 33 ausgebildet ist, ein erstes Lichttransmissionsmuster 36 mit einem Öffnungsbereich 32 und einer ersten Phasenschiebeschicht 35, die am Rand des einen Öffnungsbereichs 32 ausgebildet ist, und ein zweites Lichttransmissionsmuster 38 mit einem anderen Öffnungsbereich 32 angrenzend an das erste Lichttransmissionsmuster 36, wobei eine zweite Phasenschiebeschicht 37 im zentralen Teil des anderen Öffnungsbereichs 32 ausgebildet ist. Das erste und das zweite Lichttransmissionsmuster 36 und 38 sind abwechselnd ausgebildet. Das lichtdurchlässige Substrat 30 besteht aus Glas oder Quarz, und die Ätzstoppschicht 31 besteht aus SnO₂. Die Lichtabschirmungsschicht 33 besteht aus Polysilizium als thermisch oxidierbares Material. Die Oxidationsverhinderungsschicht 34 besteht aus einem durchsichtigen Oxid. Die Breite der zweiten Phasenschiebeschicht 37 wird so ausgebildet, dass sie mit der Breite des Öffnungsbereichs 32 zwischen den ersten Phasenschiebeschichten 35 übereinstimmt. Die erste und die zweite Phasenschiebeschicht 35 und 37 werden auf einem Oxid mit derselben Dicke hergestellt. Die erste Phasenschiebeschicht 35 verfügt an einer Seite der Lichtabschirmungsschicht 33 über ein Oxid, das durch Oxidation dieser Lichtabschirmungsschicht 33 hergestellt wurde, und einen Abschnitt der Oxidationsverhinderungsschicht 34 in Kontakt mit dem Oxid.
Die Dicke der Phasenschiebeschichten 35 und 37 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: d = λ/[2(n – 1)],wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Lichtwellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasenschiebeschichten 35 und 37 ist.
Die erste Phasenschiebeschicht 35 bildet einen vierten Lichttransmissionsbereich, die zweite Phasenschiebeschicht 37 bildet einen dritten Lichttransmissionsbereich, der Öff nungsbereich zwischen den ersten Phasenschiebeschichten 35 bildet einen ersten Lichttransmissionsbereich 32a und der Öffnungsbereich zwischen der zweiten Phasenschiebeschicht 37 und der Lichtabschirmungsschicht 33 bildet einen zweiten Lichttransmissionsbereich 32b.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske erläutert.
Gemäß 5A werden eine Ätzstoppschicht 41, eine Lichtabschirmungsschicht 42, eine Oxidationsverhinderungsschicht 43 und ein erster Photoresist 44 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 40 hergestellt. Es wird ein Bereich festgelegt, in dem ein erster Öffnungsbereich auszubilden ist, und der erste Photoresist 34 wird für diesen Bereich strukturiert. Das lichtdurchlässige Substrat 40 besteht aus Glas oder Quarz, und die Ätzstoppschicht 41 wird aus SnO₂ hergestellt. Die Lichtabschirmungsschicht 42 wird aus einem thermisch oxidierbaren Material hergestellt, das Si enthält, vorzugsweise aus Polysilizium. Die Oxidationsverhinderungsschicht 43 wird aus einem durchsichtigen Oxid hergestellt.
Gemäß 5B wird der strukturierte erste Photoresist 44 als Maske beim selektiven Ätzen der Oxidationsverhinderungsschicht 43 und der Lichtabschirmungsschicht 42 zum Ausbilden eines ersten Öffnungsbereichs 45 verwendet. Wie es in 5C dargestellt ist, wird der erste Photoresist 44 entfernt, und die an den Seiten des ersten Öffnungsbereichs 45 freigelegte Lichtabschirmungsschicht 42 wird in Sauerstoffumgebung thermisch oxidiert. Dann wird eine erste Phasenschiebeschicht 47 mit dem Oxid 46 der oxidierten Lichtabschirmungsschicht 42 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 auf und in Kontakt mit dem Oxid 46 in Selbstausrichtung hergestellt.
Der erste Öffnungsbereich 45 wird in Kombination mit der ersten Phasenschiebeschicht 47 als erstes Lichttransmissionsmuster verwendet.
Gemäß 5D wird ein zweiter Photoresist 48 auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche einschließlich des ersten Öffnungsbereichs 45 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 abgeschieden. Zwischen den ersten Öffnungsbereichen 45 wird ein Bereich festgelegt, in dem ein Lichttransmissionsloch auszubilden ist, und der zweite Photoresist 48 wird in diesem Bereich strukturiert. Der strukturierte zweite Photoresist 48 wird als Maske beim aufeinanderfolgenden Ätzen der Oxidationsverhinderungsschicht 43 und der Lichtabschirmungsschicht 42 zum Herstellen eines Lichttransmissionslochs 49 verwendet. Das Lichttransmissionsloch 49 wird mit solcher Größe hergestellt, dass Übereinstimmung mit der Größe der ersten Phasenschiebeschicht 47 mit dem ersten Öffnungsbereich 45 besteht. Der Rand des Lichttransmissionslochs 49 ist der als zweiter Öffnungsbereich zu verwendende Teil.
Gemäß 5E wird der Photoresist 48 entfernt. Dann wird auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche ein dritter Photoresist 50 abgeschieden, der im zentralen Teil des Lichttransmissionslochs 49 strukturiert wird, um ein Photoresistloch 51 auszubilden. Das Photoresistloch 51 wird im zentralen Teil des Lichttransmissionslochs 49 mit solcher Größe hergestellt, dass Übereinstimmung mit der Größe des ersten Öffnungsbereichs 45 besteht. Wie bereits erläutert, wird derjenige Teil des Lichttransmissionslochs 49, in dem das Photoresistloch 51 nicht ausgebildet ist, als zweiter Öffnungsbereich verwendet.
Gemäß 5F wird eine zweite Phasenschiebeschicht 52 im Photoresistloch 51 mit einer Dicke hergestellt, die mit der Dicke der ersten Phasenschiebeschicht 47 übereinstimmt.
Nun werden Verfahren zum Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht 52 erläutert.
Ein erstes Verfahren beginnt mit dem Auflösen eines Oxidpulvers in einer wässrigen Lösung von Hydro-Fluorokieselsäure und dem Eintauchen des erhaltenen Erzeugnisses, in dem das Photoresistloch 51 ausgebildet ist, in die wässrige Lösung, um ein Oxid mit vorbestimmter Dicke als zweite Phasenschiebeschicht 52 auf die Ätzstoppschicht 41 aufzuwachsen.
Ein zweites Verfahren beginnt mit dem Aufsputtern eines Oxids in das Photoresistloch 51, und es wird ein chemisch-mechanisches Polieren des Oxids zum Herstellen des Oxids auf der Ätzstoppschicht 41 zur Verwendung als zweite Phasenschiebeschicht 52 ausgeführt.
Die Dicke jeder der Phasenschiebeschichten 35 und 37 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: d = λ/[2(n – 1)],wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Lichtwellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasenschiebeschichten 35 und 37 ist.
Gemäß 5G wird der dritte Photoresist 50 entfernt. Dabei wird derjenige Teil des Lichttransmissionslochs 49, aus dem der dritte Photoresist 50 entfernt ist, als zweiter Öffnungsbereich 53 verwendet. D. h., dass der zweite Öffnungsbereich 53 in Selbstausrichtung hergestellt wurde. Außerdem bildet dieser zweite Lichtöffnungsbereich 53 in Kombination mit der zweiten Phasenschiebeschicht 52 ein zweites Lichttransmissionsmuster.
Die obengenannte erfindungsgemäße Phasenschiebemaske verwendet die erste Phasenschiebeschicht 47 als vierten Lichttransmissionsbereich, den ersten Öffnungsbereich 45 als ersten Lichttransmissionsbereich und die zweite Phasenschiebeschicht 52 als dritten Lichttransmissionsbereich. Außerdem ist der zweite Öffnungsbereich 53 als zweiter Lichttransmissionsbereich verwendet. D. h., dass die obengenannte erfindungsgemäße Phasenschiebemaske eine solche ist, die erste und zweite Lichttransmissionsbereiche, die Licht mit jeweils 0° Phasenverschiebung hindurchlassen, und dritte und vierte Lichttransmissionsbereiche umfasst, die Licht so durchlassen, dass ihre Phasen um jeweils 180° verschoben sind. Die Hauptphase des durch das erste Lichttransmissionsmuster mit dem ersten Lichttransmissionsbereich und dem vierten Lichttransmissionsbereich hindurchgelaufenen Lichts beträgt 0°, wobei der Bereich, durch den die tatsächliche Strukturierung eines Photoresists ausgeführt wird, der Öffnungsbereich 45 ist, der der erste Lichttransmissionsbereich ist.
Der vierte Lichttransmissionsbereich der ersten Phasenschiebeschicht, der ein Zusatz-Lichttransmissionsbereich mit einer Phase entgegengesetzt zur Phase des ersten Lichttransmissionsbereichs für dasselbe Licht ist, dient nicht zur tatsächlichen Strukturierung eines Photoresists. Jedoch dient dieser vierte Lichttransmissionsbereich dazu, dass sich die Seitenkeulen, wie sie durch Beugungslicht im ersten Lichttransmissionsbereich ausgebildet werden, einander aufheben, wodurch er es ermöglicht, ein genaues Maskenmuster zu erzielen.
Die Hauptphase des Lichts durch das zweite Lichttransmissionsmuster mit dem dritten Lichttransmissionsbereich und dem zweiten Lichttransmissionsbereich beträgt 180°, wobei der Bereich, durch den tatsächlich ein Strukturieren eines Photoresists erfolgt, der dritte Lichttransmissionsbereich ist, in dem die zweite Phasenschiebeschicht 52 ausgebildet ist.
Der zweite Lichttransmissionsbereich des zweiten Öffnungsbereichs 53, der ein Zusatz-Lichttransmissionsbereich mit einer Phase entgegengesetzt zur Phase des zweiten Lichttransmissionsbereichs für dasselbe Licht ist, dient nicht zur tatsächlichen Strukturierung eines Photoresists. Jedoch dient der zweite Lichttransmissionsbereich dazu, dass sich die Seitenkeulen, die durch Beugungslicht im dritten Lichttransmissionsbereich ausgebildet wurden, einander aufheben, wodurch er es ermöglicht, ein genaues Maskenmuster zu erzielen.
Da die Hauptphasen der durch die ersten und zweiten Lichttransmissionsmuster hindurchgelaufenen Lichtstrahlen zueinander entgegengesetzt sind, kann die Ausbildung eines anomalen Musters aufgrund von Seitenkeulen, wie sie an einer Position ausgebildet werden, in der die zwei Lichttransmissionsmuster überlappen, verhindert werden.
Nun wird anhand der 6A – 6J das zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Phasenschiebemaske beschrieben.
Gemäß 6A werden eine Ätzstoppschicht 41, eine Lichtabschirmungsschicht 42, eine Oxidationsverhinderungsschicht 43 und ein erster Photoresist 44 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 40 ausgebildet. Es wird ein Bereich festgelegt, in dem ein erster Öffnungsbereich auszubilden ist, und es wird der erste Photoresist 44 in diesem Bereich strukturiert. Das lichtdurchlässige Substrat 40 besteht aus Glas oder Quarz, und die Ätzstoppschicht 41 wird aus SnO₂ hergestellt. Die Lichtabschirmungsschicht 42 wird aus einem thermisch oxidierbaren Material hergestellt, das Si enthält, vorzugsweise aus Polysilizium. Die Oxidationsverhinderungsschicht 43 wird aus einem durchsichtigen Oxid hergestellt.
Gemäß 6B wird der strukturierte erste Photoresist 44 als Maske beim selektiven Ätzen der Oxidationsverhinderungsschicht 43 und der Lichtabschirmungsschicht 42 zum Ausbilden eines ersten Öffnungsbereichs 45 verwendet. Dabei wird der erste Öffnungsbereich 45 als erster Lichttransmissionsbereich verwendet.
Gemäß 6C wird der erste Photoresist entfernt, und die Lichtabschirmungsschicht 42, die an den Seiten des ersten Öffnungsbereichs 45 freiliegt, wird in Sauerstoffumgebung thermisch oxidiert. Dann wird eine erste Phasenschiebeschicht 47 mit dem Oxid 46 der oxidierten Lichtabschirmungsschicht 42 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 auf und in Kontakt mit dem Oxid 46 in Selbstausrichtung hergestellt. Dabei wird die erste Phasenschiebeschicht 47 als vierter Lichttransmissionsbereich verwendet. Der erste Öffnungsbereich 45 wird in Kombination mit der ersten Phasenschiebeschicht 47 als erstes Lichttransmissionsmuster verwendet.
Gemäß 6D wird ein zweiter Photoresist 48 auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche einschließlich dem ersten Öffnungsbereich 45 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 abgeschieden. Dann wird zwischen den ersten Öffnungsbereichen 45 ein Bereich festgelegt, in dem ein Lichttransmissionsloch auszubilden ist, und es wird der zweite Photoresist 48 in diesem Bereich strukturiert. Der strukturierte zweite Photoresist 48 wird beim aufeinanderfolgenden Ätzen der Oxidationsverhinderungsschicht 43 und der Lichtabschirmungsschicht 42 zum Herstellen eines Lichttransmissionslochs 49 als Maske verwendet. Das Lichttransmissionsloch 49 wird mit derselben Größe der ersten Phasenschiebeschicht 47, ein schließlich dem ersten Öffnungsbereich 45, hergestellt. Der Rand des Lichttransmissionslochs 49 ist derjenige Teil, der als zweiter Öffnungsbereich zu verwenden ist.
Gemäß 6E wird ein Polymer 54 auf der gesamten sich ergebenden Fläche abgeschieden. Das dabei verwendete Polymer 54 ist PMMA (Polymethylmethacrylat). Wie es in 6F dargestellt ist, wird das Polymer 54 zurückgeätzt, um am Rand des Lichttransmissionslochs 47 Seitenwände 55 auszubilden. Dabei werden die Seitenwände so ausgebildet, dass das durch sie belegte Gebiet mit dem Gebiet der ersten Phasenschiebeschicht 47 übereinstimmt.
Gemäß 6G wird auf der gesamten sich ergebenden Fläche ein dritter Photoresist 50 hergestellt, und von der Seite des lichtdurchlässigen Substrats 40, d. h. von der Rückseite her, belichtet. Beim Entwickeln des dritten Photoresists 50 wird zwischen den Seitenwänden ein Photoresistloch 51 ausgebildet, wie in 6H dargestellt.
Gemäß 6I wird im Photoresistloch 51 eine zweite Phasenschiebeschicht 52 ausgebildet. Dabei ist die zweite Phasenschiebeschicht 52 mit derselben Dicke wie die erste Phasenschiebeschicht 47 ausgebildet. Diese zweite Phasenschiebeschicht 52 wird als dritter Lichttransmissionsbereich verwendet.
Nun werden Verfahren zum Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht 52 erläutert.
Ein erstes Verfahren beginnt mit dem Auflösen eines Oxidpulvers in einer wässrigen Lösung von Hydro-Fluorokieselsäure, wobei ein erhaltenes Erzeugnis mit dem darin ausgebildeten Photoresistloch 51 in die wässrige Lösung eingetaucht wird, um ein Oxid mit vorbestimmter Dicke auf der Ätzstoppschicht 41 aufzuwachsen, um dieses als zweite Phasenschiebeschicht 52 zu verwenden.
Ein zweites Verfahren beginnt mit dem Aufsputtern eines Oxids in das Photoresistloch 51, und es wird ein chemisch-mechanisches Polieren des Oxids ausgeführt, um das Oxid auf der Ätzstoppschicht 41 zur Verwendung als zweite Phasenschiebeschicht 52 auszubilden.
Die erste und die zweite Phasenschiebeschicht 47 und 52 werden mit einer Dicke hergestellt, die durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist: d = λ/[2(n – 1)],wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Lichtwellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasenschiebeschichten 47 und 52 ist.
Gemäß 6J werden die Photoresists 48 und 50 und die Seitenwände 55 entfernt, um den zweiten Öffnungsbereich 53 freizulegen, auf dem sich die Seitenwände 55 befanden. D. h., dass der zweite Öffnungsbereich 53 in Selbstausrichtung ausgebildet wird. Dieser zweite Öffnungsbereich 53 bildet in Kombination mit der zweiten Phasenschiebeschicht 52 ein zweites Lichttransmissionsmuster. Dieser Öffnungsbereich 53 wird auch als vierter Lichttransmissionsbereich verwendet.
Die Funktion dieser Phasenschiebemaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung stimmt mit derjenigen der Phasenschiebemaske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel überein.
Wie erläutert, bestehen bei Phasenschiebemasken gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung die folgenden Vorteile:

– Erstens sorgt das Ausführen aller Herstellprozesse für Lichttransmissionsmuster an einer Ätzstoppschicht für einfache Kontrolle des Ätzstopppunkts, wobei das lichtdurchlässige Substrat nicht beschädigt wird, wodurch die Zuverlässigkeit des erhaltenen Bauteils verbessert ist.
– Zweitens vermeiden die Ausbildung der ersten Phasenschie beschicht, die ein Zusatz-Lichttransmissionsmuster bildet, und des zweiten Öffnungsbereichs in Selbstausrichtung die Entstehung von Defekten, wie sie aufgrund einer Fehlausrichtung während eines Ätzprozesses entstehen könnten, wodurch eine symmetrische Phasenschiebemaske geschaffen ist, die eine einfache und genaue Kontrolle von Linienbreiten ermöglicht.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske mit folgenden Schritten: – Herstellen einer Ätzstoppschicht (41), einer Lichtabschirmungsschicht (42) und einer Oxidationsverhinderungsschicht (43) in dieser Reihenfolge auf einem lichtdurchlässigen Substrat (40); – selektives Entfernen der Oxidationsverhinderungsschicht (43) und der Lichtabschirmungsschicht (42) zum Erzeugen mehrerer erster Öffnungsbereiche (45); – teilweises Oxidieren der an den Seiten jedes der ersten Öffnungsbereiche (45) freiliegenden Lichtabschirmungsschicht (42) zum Erzeugen erster Phasenschiebeschichten (47), die jeweils zusammen mit dem ersten Öffnungsbereich erste Lichttransmissionsmuster bilden; – selektives Entfernen der Oxidationsverhinderungsschicht (43) und der Lichtabschirmungsschicht (42) zwischen den ersten Lichttransmissionsmustern zum Erzeugen von Lichttransmissionslöchern (49) deren Rand jeweils als zweiter Öffnungsbereich (53) verwendet wird; und – Herstellen einer zweiten Phasenschiebeschicht (52) im zentralen Teil jedes der Lichttransmissionslöcher (49), um zweite Lichttransmissionsmuster auszubilden, von denen jedes den zweiten Öffnungsbereich (53) und die zweite Phasenschiebeschicht (52) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein lichtdurchlässiges Substrat (40) aus Quarz oder Glas verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzstoppschicht (41) aus SnO₂ hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtabschirmungsschicht (42) aus einem thermisch oxidierbaren Material, das Si enthält, hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtabschirmungsschicht (42) aus Polysilizium hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsverhinderungsschicht (43) aus einem transparenten Material hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsverhinderungsschicht (43) aus einem Oxid hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Phasenschiebeschicht (47) so hergestellt wird, dass sie einen Teil der Oxidationsverhinderungsschicht (43) und ein Oxid der Lichtabschirmungsschicht (42) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebiet jedes der Lichttransmissionslöcher (49) so ausgebildet wird, dass es mit dem Gebiet jedes der ersten Lichttransmissionsmuster übereinstimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phasenschiebeschicht (52) aus einem Oxid hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Oxidieren der Lichtabschirmungsschicht (42) ein thermischer Oxidationsprozess verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Oxidationsprozess in Sauerstoffumgebung ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebiet jeder zweiten Phasenschiebeschicht (52) so ausgebildet wird, dass es mit dem Gebiet jedes ersten Öffnungsbereichs (45) übereinstimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebiet jedes zweiten Öffnungsbereichs (53) so ausgebildet wird, dass es mit dem Gebiet jeder ersten Phasenschiebeschicht (47) übereinstimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (47) und die zweite (52) Phasenschiebeschicht so hergestellt werden, dass sie jeweils dieselbe Dicke aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (47) und die zweite (52) Phasenschiebeschicht mit einer Dicke hergestellt werden, die durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist: d = λ/[2(n – 1)],wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Lichtwellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasenschiebeschichten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) die folgenden Schritte umfasst: – Abscheiden eines Photoresists (50) auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Lichttransmissionslöcher (49); – selektives Entfernen des Photoresists (50), im zentralen Teil jedes der Lichttransmissionslöcher zum Ausbilden von Photoresistlöchern (51); – Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) mit vorbestimmter Tiefe in jedem der Photoresistlöcher (51), und – Entfernen des Photoresists (50), um die zweiten Lichttransmissionsmuster auszubilden, von denen jedes den am Rand des Lichttransmissionslochs ausgebildeten zweiten Öffnungsbereich (53) und die zweite Phasenschiebeschicht (52) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) mit vorbestimmter Tiefe in jedem der Photoresistlöcher (51) die folgenden Schritte umfasst: – Auflösen eines Oxidpulvers in einer wässrigen Lösung von Hydro-Fluorokieselsäure; – Eintauchen des Substrats mit den darin ausgebildeten Photoresistlöchern (51) in die wässrige Lösung; und – Aufwachsen eines Oxids auf die Ätzstoppschicht (41) mit vorbestimmter Dicke, damit dieses die zweite Phasenschiebeschicht (52) bildet.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) mit vorbestimmter Tiefe in jedem der Photoresistlöcher (51) die folgenden Schritte umfasst: – Aufsputtern eines Oxids in die Photoresistlöcher (51) und – Ausführen eines chemisch-mechanischen Poliervorgangs am Oxid, um die zweite Phasenschiebeschicht auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) die folgenden Schritte umfasst: – Herstellen von Seitenwänden (55) an Seiten des Photoresists (48), der Oxidationsverhinderungsschicht (4) und der Lichtabschirmungsschicht (42) in jedem der Lichttransmissionslöcher (49); – Abscheiden eines Photoresists (50) auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Seitenwände (55); – Belichten des lichtdurchlässigen Substrats (40) von dessen Rückseite her, und Entwickeln des Substrats zum Erzeugen von Photoresistlöchern (51); – Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) mit vorbestimmter Tiefe in jedem der Photoresistlöcher (51) und – Entfernen der Seitenwände, um dadurch die zweiten Lichttransmissionsmuster auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Seitenwände (55) aus einem Polymer hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymer Polymethylmethacrylat verwendet wird.