DE19740948A1 - Phasenschiebemaske und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasenschiebemaske, die durch eine Überdeckungsstufe aufgrund eines Abschirmungsmusters kaum beeinflußt ist, und sie betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Maske.

Im allgemeinen verwendet ein Photolithographieprozeß, wie er während des Prozesses zum Herstellen von Halbleiterbau­ teilen in weitem Umfang verwendet wird, eine Photomaske mit einem Abschnitt zum Durchlassen von Licht und einem Ab­ schnitt zum Sperren von Licht, um ein Halbleiterbauteil zu schaffen, das nach Wunsch geformt ist.

D. h., daß eine übliche Photomaske aus einem Abschirmungs­ muster und einem Transmissionsmuster besteht, um selektives Belichten zu ermöglichen.

Jedoch beschränkt der Beugungseffekt von Licht bei Erhöhung der Musterdichte Verbesserungen der Auflösung.

Daher wurde auf verschiedenen Gebieten ein Prozeß zum Erhö­ hen der Auflösung unter Verwendung einer Phasenschiebemaske untersucht.

Eine Technik zum Verwenden einer Phasenschiebemaske besteht in einer Kombination eines Transmissionsbereichs, der Licht unverändert durchläßt, mit einem Phasenschiebe-Transmis­ sionsbereich, der die Phase bei der Transmission um 180° verschiebt, um dadurch eine Beeinträchtigung der Auflösung zwischen dem Abschirmungsmuster und dem Transmissionsbereich zu verhindern.

In Zusammenhang mit einer derartigen Phasenschiebemaske wur­ den modifizierte Masken vorgeschlagen, die die Phasendiffe­ renz von Licht ausnutzen, um die Grenze der optischen Auflö­ sung auszuweiten.

Ausgehend von einer Phasenschiebemaske vom Levensontyp mit Abwechslungsmuster wurde eine Phasenschiebemaske mit Rand­ muster von Nitayama et al. vorgeschlagen, um die Auflösungs­ grenze von Kontaktlöchern zu verbessern.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1D, die Schnittansichten durch eine herkömmliche Phasenschiebe­ maske mit Abwechslungsmuster sind, ein herkömmliches Verfah­ ren zum Herstellen derselben beschrieben.

Kurz gesagt, ist eine Phasenschiebemaske mit Abwechslungs­ muster dergestalt ausgebildet, daß dann, wenn zwei Trans­ missionsmuster, zwischen die ein Abschirmungsmuster einge­ fügt ist, vorhanden sind, Licht, das durch diese zwei Trans­ missionsmuster gelaufen ist, jeweils entgegengesetzte Ampli­ tuden aufweist.

Als erstes werden, wie es in Fig. 1A dargestellt ist, eine Ätzstoppschicht 2 und eine Abschirmungsschicht 3 aufeinan­ derfolgend auf einem lichtdurchlässigen Träger 1 herge­ stellt. Dabei wird die Abschirmungsschicht 3 im allgemeinen aus Chrom mit einer Dicke hergestellt, die über dem erfor­ derlichen Maß zum Erzielen eines perfekten Abschirmungsef­ fekts liegt.

Gemäß Fig. 1B wird auf der Abschirmungsschicht 3 ein Resist 4 abgeschieden, und dieser wird mittels Elektronenstrahlung und Entwicklung strukturiert. Dann wird die Abschirmungs­ schicht 3 selektiv mittels eines Ätzprozesses unter Verwen­ dung des strukturierten Resists 4 als Maske geätzt, um da­ durch ein Abschirmungsschichtmuster 3a mit mehreren Öff­ nungsbereichen 5 auszubilden.

Wie es in Fig. 1C dargestellt ist, wird auf der gesamten Oberfläche der sich ergebenden Struktur einschließlich dem Abschirmungsschichtmuster 3a eine Phasenschiebeschicht 6 hergestellt.

Gemäß Fig. 1D wird diese Phasenschiebeschicht selektiv so entfernt, daß sie abwechselnd auf Öffnungsbereichen 5 vor­ handen ist.

Die Fig. 2A bis 2C sind Schnittansichten zum Veranschauli­ chen eines Prozesses zur Herstellung eines anderen Beispiels einer herkömmlichen Phasenschiebemaske, die ebenfalls vom Typ mit Abwechslungsmuster ist.

Gemäß Fig. 2A werden eine Ätzstoppschicht 2, eine Phasen­ schiebeschicht 6 und eine Abschirmungsschicht 3 aufeinander­ folgend auf einem lichtdurchlässigen Träger 1 hergestellt.

Wie es in Fig. 2B dargestellt ist, wird ein Resist 4 auf der Abschirmungsschicht 3 hergestellt, und er wird durch Elek­ tronenstrahlung und Entwicklung strukturiert. Dann wird die Abschirmungsschicht 3 durch einen Ätzprozeß unter Verwen­ dung des strukturierten Resists 4 als Maske geätzt, um da­ durch ein Abschirmungsschichtmuster 3a mit mehreren Öff­ nungsbereichen 5 auszubilden.

Gemäß Fig. 2C werden Phasenschiebebereiche abwechselnd auf mehreren Öffnungsbereichen 5 ausgebildet. Danach wird die Phasenschiebeschicht 6 in Öffnungsbereichen 5, die keine Öffnungsbereiche mit Phasenschiebebereichen sind, selektiv entfernt. Dadurch ist eine Phasenschiebemaske erzeugt, bei der das Licht, das durch benachbarte Öffnungsbereiche 5 läuft, entgegengesetzte Phasen aufweist.

Fig. 3 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht zeigt, das durch die Öffnungsbereiche der in Fig. 2C dargestellten Phasenschiebemaske gelaufen ist. Hierbei ist das Intensitätsprofil von Licht, das durch einen Öffnungsbe­ reich mit Phasenschiebeschicht sowie einen Öffnungsbereich ohne Phasenschiebeschicht gelaufen ist, steil.

Anders gesagt, wird mittels der Amplituden von Licht, das durch benachbarte Öffnungsbereiche gelaufen ist, eine Be­ lichtung bei entgegengesetzten Zuständen ausgeführt, um das Auftreten eines anomalen Musters durch eine Seitenkeule im Bereich mit Abschirmungsschichtmuster zu verhindern, wo zwei Öffnungsbereiche einander überlappen.

Die Fig. 4A bis 4D sind Schnittansichten zum Veranschauli­ chen eines Prozesses zum Herstellen noch eines anderen Bei­ spiels einer herkömmlichen Phasenschiebemaske, die vom durch Nitayama et al. vorgeschlagenen Typ mit Randmuster ist, um die Auflösungsgrenze für ein Photoresistloch zu verbessern.

Gemäß einer kurzen Beschreibung einer Phasenschiebemaske vom Typ mit Randmuster wird der Phasenschiebebereich so ausge­ bildet, daß er eine Phase zeigt, die entgegengesetzt zur Phase von Licht ist, das durch den Transmissionsbereich auf einen Randabschnitt des transparenten Bereichs gelaufen ist, der der Öffnungsbereich zwischen Abschirmungsbereichen ist. Hierbei führt Licht, das durch den Phasenschiebebereich ge­ laufen ist, tatsächlich unabhängig von der Auflösung zu einer Versatzinterferenz mit Licht, das durch den Transmis­ sionsbereich gelaufen ist, betreffend die tatsächliche Auf­ lösung, so daß ein durch eine Seitenkeule hervorgerufenes anomales Muster verhindert ist und ein genaues Photoresist­ loch realisiert werden kann.

Zunächst werden, wie es durch Fig. 4A veranschaulicht ist, eine Abschirmungsschicht 11 und ein Resist 12 aufeinander­ folgend auf einem lichtdurchlässigen Träger 10 abgeschieden. Dann wird ein das Abschirmungsschichtmuster bildender Be­ reich über Elektronenstrahlung und Entwicklung des Resist­ musters 12 festgelegt. Die Abschirmungsschicht 11 wird se­ lektiv mittels eines Ätzprozesses unter Verwendung des strukturierten Resists 12 als Maske entfernt, um ein Ab­ schirmungsschichtmuster 11 mit mehreren Öffnungsbereichen 13 auszubilden. Dabei wird das Abschirmungsschichtmuster 11 aus Chrom hergestellt.

Gemäß Fig. 4B wird, nachdem der Resist 12 entfernt wurde, eine Schicht aus Polymethylmethacrylat (PMMA), die als Pha­ senschiebeschicht 14 zu verwenden ist, auf der gesamten Oberfläche der sich ergebenden Struktur einschließlich dem Abschirmungsschichtmuster 11 abgeschieden, und ihre Rücksei­ te wird durch Ultraviolettstrahlung belichtet.

Gemäß Fig. 4C wird die als Phasenschiebeschicht 14 zu ver­ wendende PMMA-Schicht entwickelt. Da PMMA vom Positivtyp ist, wird nur der durch Ultraviolettstrahlung bestrahlte Be­ reich entwickelt, wodurch das PMMA auf dem Abschirmungs­ schichtmuster 11 verbleibt. D. h., daß nur das auf dem Öff­ nungsbereich 13 ausgebildete PMMA entwickelt wird.

Gemäß Fig. 4D wird das Abschirmungsschichtmuster 11 im Rand­ abschnitt der Phasenschiebeschicht 14 unter Verwendung eines Naßätzverfahrens teilweise entfernt. Dabei hat die Breite W der Phasenschiebeschicht 14, entsprechend dem Bereich, in dem das Abschirmungsschichtmuster 11 entfernt ist, keine Be­ ziehung zur tatsächlichen Auflösung, wie sie sich bei Licht­ transmission ergibt, jedoch wird dadurch verhindert, daß das Profil von Licht, das durch den Öffnungsbereich 13 ge­ laufen ist, allmählich, während das Licht hindurchgestrahlt wird, mit einer Phasenverschiebung von bis zu 180 ± 100 ver­ sehen wird, was entgegengesetzt zur Phase des durch den Öff­ nungsbereich 13 laufenden Lichts ist, um dadurch die Auflö­ sung der Phasenschiebemaske zu erhöhen.

Fig. 5 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in Fig. 4D gelaufene Pha­ senschiebemaske vom Typ mit Randmuster gelaufen ist, wobei das durch den Öffnungsbereich 13 gelaufene Licht gegenüber Licht versetzt ist, das durch den Randabschnitt der Phasen­ schiebeschicht 14 in Kontakt mit dem Öffnungsbereich 13 ge­ laufen ist, so daß die Intensität des Lichts, das durch den Öffnungsbereich 13 gelaufen ist, steil ist. Anders gesagt, kann eine Strukturierung in senkrechter Richtung genau aus­ geführt werden, wenn das Photoresistmuster ausgebildet wird.

Bei den herkömmlichen Phasenschiebemasken vom Typ mit Ab­ wechslungsmuster und vom Typ mit Randmuster kann eine Sei­ tenkeule verhindert werden, und es kann ein steiles Photore­ sistmuster erzeugt werden, was für übliche Photomasken nicht gilt, wie sie als Photoplatten zur Lichtentwicklung verwen­ det werden. Jedoch existieren die folgenden Probleme.

Erstens können, da das Abschirmungsschichtmuster zusätzlich zur Phasenschiebeschicht auf dem Träger hergestellt wird, Verbindungsspannungen und dergleichen im Kontaktabschnitt zwischen dem Abschirmungsschichtmuster und der Phasenschie­ beschicht das Muster der Phasenschiebeschicht verformen.

Zweitens wird das Abschirmungsschichtmuster unter Verwendung eines Lichtabschirmungsmaterials wie Chrom hergestellt, wo­ durch aufgrund der Dicke dieses Musters eine Überdeckungs­ stufe entsteht. So besteht die Tendenz, daß es zu einem Phasenschiebefehler kommt, der durch die Überdeckungsstufe verursacht ist, wenn die Phasenschiebemaske zum Entwickeln eines Wafers verwendet wird.

Drittens erzeugt der Naßätzprozeß für das Abschirmungs­ schichtmuster bei einer Phasenschiebemaske vom Typ mit Rand­ muster eine Hinterschneidung, so daß es schwierig ist, den Randabschnitt genau auszubilden, wodurch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit begrenzt ist.

Viertens umfaßt der Herstellprozeß für die Phasenschiebe­ maske mehrere komplizierte Stufen, was zur Folge hat, daß es stark wahrscheinlich ist, daß Bruchstücke erzeugt wer­ den, wodurch die Zuverlässigkeit der Phasenschiebemaske ver­ ringert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Phasenschie­ bemaske und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaf­ fen, bei denen eine verbesserte Überdeckungsstufe vorliegt.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich der Phasenschiebemaske durch die Lehren der beigefügten Ansprüche 1, 3 und 9 gelöst, wäh­ rend sie hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche 10 und 15 gelöst ist.

Eine erfindungsgemäße Phasenschiebemaske umfaßt einen op­ tisch transparenten Träger und ein Abschirmungsschichtmus­ ter, das durch Phasenschiebeschicht-Löcher und Phasenschie­ beschicht-Muster gebildet ist, die auf dem transparenten Träger ein Schachbrettmuster ausbilden. Auch ist ein Öff­ nungsbereich auf einer Seite des Abschirmungsschichtmusters ausgebildet, und eine Phasenschiebeschicht ist auf der ande­ ren Seite des Abschirmungsschichtmusters ausgebildet.

Zusätzliche Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und gehen teilweise aus dieser hervor, ergeben sich aber andererseits auch beim Aus­ üben der Erfindung. Die Aufgaben und andere Vorteile der Er­ findung werden durch die Konstruktion erzielt, wie sie spe­ ziell in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefüg­ ten Zeichnungen dargelegt ist.

Es ist zu beachten, daß sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die beanspruchte Erfindung sind.

Die beigefügten Zeichnungen, die beigefügt sind, um das Ver­ ständnis der Erfindung zu fördern, veranschaulichen Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Be­ schreibung dazu, deren Prinzipien zu erläutern.

Fig. 1A bis 1D sind Schnittansichten, die einen Prozeß zum Herstellen eines Beispiels einer herkömmlichen Phasenschie­ bemaske veranschaulichen;

Fig. 2A bis 2C sind Schnittansichten, die einen Prozeß zum Herstellen eines anderen Beispiels einer herkömmlichen Pha­ senschiebemaske veranschaulichen;

Fig. 3 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht veranschaulicht, das durch die in Fig. 2C dargestellte Phasenschiebemaske gelaufen ist;

Fig. 4A bis 4D sind Schnittansichten, die einen Prozeß zum Herstellen noch eines anderen Beispiels einer herkömmlichen Phasenschiebemaske veranschaulichen;

Fig. 5 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in Fig. 4D dargestellte Phasenschiebemaske gelaufen ist;

Fig. 6 ist eine Draufsicht einer Phasenschiebemaske gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7A bis 7C sind Schnittansichten entlang der Linie A-A' in Fig. 6, die einen Prozeß zum Herstellen der dort darge­ stellten Phasenschiebemaske veranschaulichen;

Fig. 8 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in Fig. 7C dargestellte Phasenschiebemaske gelaufen ist;

Fig. 9 ist eine Draufsicht, die eine Phasenschiebemaske ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 10A bis 10C sind Schnittansichten entlang der Linie A-A' in Fig. 9, die einen Prozeß zum Herstellen der dort dargestellten Phasenschiebemaske veranschaulichen; und

Fig. 11 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in Fig. 10C dargestellte Phasenschiebemaske gelaufen ist.

Nun wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsbeispie­ le der Erfindung Bezug genommen, die teilweise in den beige­ fügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

Gemäß Fig. 6 umfaßt die Phasenschiebemaske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen optisch transparen­ ten Träger 20 und ein Abschirmungsschichtmuster 23 aus Pha­ senschiebeschicht-Löchern 21 und Phasenschiebeschicht-Mus­ tern 22, die auf dem Träger 20 eine Schachbrettanordnung bilden. Auch ist ein Öffnungsbereich 24, der ein erster Transmissionsbereich ist, auf einer Seite des Abschirmungs­ schichtmusters 23 ausgebildet, und eine Phasenschiebeschicht 25, die ein zweiter Transmissionsbereich ist, ist auf der anderen Seite des Abschirmungsschichtmusters 23 ausgebildet.

Der transparente Träger 20 besteht aus Glas oder Quarz, und das als Quadrat ausgebildete Abschirmungsschichtmuster 23 besteht aus einem Material, das aus der aus einem Oxid (z. B. SiO₂), Aufschleuderglas (SOG) und einem photoempfind­ lichen Polymer (z. B. PMMA) bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Wenn angenommen wird, daß eine Seite des schachbrett­ förmigen Abschirmungsschichtmusters 23 als Linie bezeichnet wird und eine Seitenebene des Öffnungsbereichs 24 oder eine Seitenebene der Phasenschiebeschicht 25 entlang derselben Linie als Zwischenraum bezeichnet wird, muß die Dimension, die durch Addieren einer Linie zu einem Zwischenraum erhal­ ten wird, kleiner als 0,6 µm sein. Dabei sind die Phasen­ schiebeschicht-Löcher 21 und die Phasenschiebeschicht-Muster 22 jeweils punktsymmetrisch ausgebildet. Jeweilige Phasen­ schiebeschicht-Löcher 21 und Phasenschiebeschicht-Muster 22 sind liniensymmetrisch angeordnet. Hierbei ist das schach­ brettförmige Abschirmungsschichtmuster 23 so ausgebildet, daß es eine Dimension aus der Auflösungsgrenze aufweist, wobei für die Länge L einer Seite des Abschirmungsschicht­ musters 23 das Folgende gilt, wenn angenommen wird, daß die vertikale und horizontale Länge dieses schachbrettförmigen Musters, das mit einer Dimension unter der Auflösungsgrenze ausgebildet ist, übereinstimmen und daß die Länge einer Seite dieses Musters mit L bezeichnet ist:

L = 0,4 λ/NA bis 0,1 λ/NA,

wobei 0,4 bis 0,1 Belichtungskonstanten bezeichnen, das Be­ zugszeichen λ die Belichtungswellenlänge kennzeichnet und NA die numerische Linsenapertur ist. Dabei hat λ aufgrund eines Filters für die i-Linie die Wellenlänge von 365 nm, und NA hat den Wert 0,52. Die vertikale und die horizontale Abmessung des Abschirmungsschichtmusters 23 müssen jeweils unter 0,3 µm betragen. Dabei besteht die Phasenschiebe­ schicht 25 aus SiO₂, SOG oder einem Polymer, wobei dieses Material identisch mit demjenigen ist, das das für das Ab­ schirmungsschichtmuster 23 verwendete Phasenschiebeschicht- Muster 22 bildet.

Nachfolgend wird ein Prozeß zum Herstellen der Phasenschie­ bemaske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 7A, 7B und 7C beschrieben.

Als erstes werden eine Phasenschiebeschicht 31 und ein Re­ sist 32 aufeinanderfolgend auf einem optisch transparenten Träger 30 hergestellt.

Wie es in Fig. 7B dargestellt ist, wird ein Elektronenstrahl selektiv auf dem Resist 32 gestrahlt, um diesen zu entwi­ ckeln, und ein einen ersten Transmissionsbereich bildender Bereich und ein Abschirmungsschichtmuster bildender Bereich zum Freilegen des transparenten Trägers 30 werden im Resist 32 festgelegt, um diesen zu strukturieren. Dann wird die Phasenschiebeschicht 31 selektiv mittels eines Ätzprozesses unter Verwendung des strukturierten Resists 32 als Maske entfernt, um dadurch ein Abschirmungsschichtmuster 34 zu er­ zeugen, das aus Phasenschiebeschicht-Löchern 33 und Phasen­ schiebeschicht-Mustern 31a besteht, und es wird ein Öff­ nungsbereich 35, der als erster Transmissionsbereich verwen­ det wird, auf einer Seite des Abschirmungsschichtmusters 34 ausgebildet. Außerdem wird die unstrukturierte Phasenschie­ beschicht 31 innerhalb dieser Phasenschiebeschicht auf der anderen Seite des Abschirmungsschichtmusters 34 als zweiter Transmissionsbereich verwendet.

Gemäß Fig. 7C wird der strukturierte Resist 32 entfernt. Da­ bei wird das Abschirmungsschichtmuster 33 durch die Phasen­ schiebeschicht-Löcher 33 und die Phasenschiebeschicht-Muster 31a gebildet, während der freigelegte, transparente Träger 30 als Lichtabschirmungsschicht wirkt, so daß, da das Pha­ senschiebeschicht-Loch 33 so ausgebildet ist, daß es den transparenten Träger 30 mit 100% Lichttransmission und der Phasen 0° in bezug auf das hindurchgestrahlte Licht frei­ legt, und das Phasenschiebeschicht-Muster 31a mit einer Lichttransmissions von 80-100% und einer Phasenverschie­ bung hinsichtlich des durchgelassenen Lichts von 180 ± 10° schachbrettförmig vorhanden sind, die Amplituden der zwei Lichtbündel auf dem Wafer so gegeneinander versetzt sind, daß sich ein im wesentlichen allmählich verlaufendes Profil ergibt.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die je­ weiligen Phasenschiebeschicht-Löcher 33 und das Phasenschie­ beschicht-Muster 31a so hergestellt, daß sie Abmessungen von ungefähr 0,05 µm aufweisen.

Wie oben beschrieben, sind bei der Phasenschiebemaske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung der erste Transmissionsbereich und der zweite Transmissionsbereich, die Licht mit einander entgegengesetzten Phasen durchlassen, nachdem Licht zu beiden Seiten des schachbrettförmigen Ab­ schirmungsschichtmusters durchgestrahlt wurde, ausgebildet. Darüber hinaus kann, wenn als Material, das das Abschir­ mungsschichtmuster bildet, und als Material, das die Phasen­ schiebeschicht bildet, PMMA verwendet wird, eine Phasen­ schiebemaske mit demselben Effekt dadurch hergestellt wer­ den, daß lediglich der Belichtungs- und Entwicklungsprozeß ein Mal mit Elektronenstrahlung ausgeführt wird, ohne daß ein Ätzprozeß erforderlich ist.

Fig. 8 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in Fig. 7C dargestellte Phasenschiebemaske hindurchgestrahlt wurde, wobei eine Aus­ wertung durch ein als FAIM bezeichnetes Simulationswerkzeug erfolgte.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei der erfindungsgemäßen Phasenschiebemaske der Effekt besteht, daß das Lichtinten­ sitätsprofil identisch mit dem für Licht ist, das durch eine herkömmliche Phasenschiebemaske mit Abwechslungsmuster ge­ laufen ist.

Nun werden eine Phasenschiebemaske und das zugehörige Her­ stellungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 11 be­ schrieben.

Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, umfaßt die Phasenschiebe­ maske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen optisch transparenten Träger 20 und ein Abschirmungsschichtmuster 23 aus mehreren Phasenschiebeschicht-Löchern 21 und mehreren Phasenschiebeschicht-Mustern 22, die schachbrettförmig mit regelmäßigem Intervall auf dem Träger 20 angeordnet sind. Auch ist ein Öffnungsbereich 24 zwischen jeweiligen Abschir­ mungsschichtmustern 23 ausgebildet, und eine Phasenschiebe­ schicht 25 unter Umlauf des Abschirmungsschichtmusters 23 ausgebildet. Das Abschirmungsschichtmuster 23 ist so vorhan­ den, daß Phasenschiebeschicht-Löcher 21 und Phasenschiebe­ schicht-Muster 22 jeweils mit Quadratform vorhanden sind. Dabei sind die Phasenschiebeschicht-Löcher 21 so ausgebil­ det, daß sie punktsymmetrisch liegen, was auch für die Pha­ senschiebeschicht-Muster 22 gilt. Jeweilige Phasenschiebe­ schicht-Löcher 21 und Phasenschiebeschicht-Muster 22 sind liniensymmetrisch. Das Material der Phasenschiebeschicht 25 ist SiO₂, SOG oder ein photoempfindliches Polymer, und es stimmt mit dem Material überein, das für das als Abschir­ mungsschichtmuster 23 verwendete Phasenschiebeschicht-Muster 22 verwendet wird.

Hierbei unterscheidet sich diese Phasenschiebemaske von der des in Fig. 6 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels da­ hingehend, daß die Phasenschiebeschicht 25 nicht abwech­ selnd mit dem Öffnungsbereich 24 ausgebildet ist, sondern sie im Randabschnitt des Öffnungsbereichs 24 so ausgebildet ist, daß sie das Abschirmungsschichtmuster 23 umgibt. D. h., daß die Phasenschiebeschicht 25 im Randabschnitt des als Transmissionsbereich verwendeten Randabschnitt des Öff­ nungsbereichs 24 ausgebildet ist, wobei die Struktur ähnlich derjenigen einer Phasenschiebemaske vom Typ mit Randmuster ist.

Nun wird ein Prozeß zum Herstellen einer Phasenschiebemaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 10A, 10B und 10C beschrieben.

Zunächst werden, wie es in Fig. 10A dargestellt ist, eine Phasenschiebeschicht 31 und ein Resist 32 aufeinanderfolgend auf einem optisch transparenten Träger 30 hergestellt.

Gemäß Fig. 10B wird ein Elektronenstrahl selektiv aufge­ strahlt, um den Resist 32 zu entwickeln, und ein das Ab­ schirmungsschichtmuster bildender Bereich und ein den Trans­ missionsbereich bildender Bereich zum Freilegen des transpa­ renten Trägers 30 werden durch Strukturieren des Resists 32 ausgebildet. Dann wird die Phasenschiebeschicht 31 durch einen Ätzprozeß unter Verwendung des strukturierten Resists 32 als Maske selektiv entfernt, um das Abschirmungsschicht­ muster 34 auszubilden, das aus Phasenschiebeschicht-Löchern 33 und Phasenschiebeschicht-Mustern 31a besteht. Gleichzei­ tig wird die Phasenschiebeschicht 31 im Transmissionsbe­ reich, also nicht die Phasenschiebeschicht 31, die das Ab­ schirmungsschichtmuster 34 umschließt, mit vorbestimmter Breite im Transmissionsbereich zwischen Abschirmungsschicht­ mustern 34 selektiv entfernt, um einen als ersten Transmis­ sionsbereich verwendeten Öffnungsbereich 35 auszubilden. Die Phasenschiebeschicht 31, die so ausgebildet ist, daß sie das Abschirmungsschichtmuster 34 umgibt, ist der zweite Transmissionsbereich mit einer Phase von Licht entgegenge­ setzt zu der von Licht, das durch den als erster Transmis­ sionsbereich verwendeten Öffnungsbereich 35 gelaufen ist, wobei tatsächlich der Photoresist nicht strukturiert ist.

Danach wird der Resist 32 entfernt, wie es in Fig. 10C dar­ gestellt ist.

Genauer gesagt, wird bei der Phasenschiebemaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie oben be­ schrieben, das Abschirmungsschichtmuster 34 dadurch herge­ stellt, daß Phasenschiebeschicht-Löcher 33 und Phasenschie­ beschicht-Muster 31a mit jeweils quadratischer Form abwech­ selnd ausgebildet werden. Hierbei werden die Phasenschiebe­ schicht-Löcher 33 und die Phasenschiebeschicht-Muster 31a jeweils mit Punktsymmetrie ausgebildet. Jeweilige Phasen­ schiebeschicht-Löcher 33 und Phasenschiebeschicht-Muster 31a zeigen Liniensymmetrie. Außerdem werden die Phasenschiebe­ schicht-Löcher 33 und die Phasenschiebeschicht-Muster 31a beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils mit Abmessungen von 0,05 µm hergestellt. Die Phasenschiebe­ schicht 31, die im Randabschnitt des Öffnungsbereichs 35 so ausgebildet ist, daß sie das Abschirmungsschichtmuster 34 umgibt, dient zum Verhindern, daß das Licht, das durch den Öffnungsbereich 35 gelaufen ist, einen allmählichen Verlauf aufweist, wodurch eine genaue Strukturierung eines Photore­ sists möglich ist. Anders gesagt, ist verhindert, daß die Intensität von Licht, das durch den Öffnungsbereich 35 läuft, der der Haupttransmissionsbereich ist, aufgrund des Beugungseffekts von Licht einen allmählichen Verlauf auf­ weist, und die Steigung der Lichtintensität wird steil, um ein gewünschtes Muster genau auszubilden. Ferner kann, wenn das Abschirmungsschichtmuster 34 und die Phasenschiebe­ schicht aus PMMA hergestellt werden, eine Phasenschiebemaske mit demselben Effekt dadurch erhalten werden, daß ein Be­ lichtungs- und Entwicklungsprozeß mittels Elektronenstrah­ lung nur einmal ausgeführt werden, ohne daß ein Ätzprozeß erforderlich ist.

Fig. 11 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in Fig. 10C dargestellte Phasenschiebemaske gelaufen ist, wie durch das genannte Si­ mulationswerkzeug FAIM getestet.

Hieraus ist erkennbar, daß die Lichtintensität dieselbe wie die in Fig. 5 dargestellte ist, die das Profildiagramm von Licht ist, das durch die in Fig. 4D dargestellte herkömmli­ che Phasenschiebemaske vom Typ mit Randmuster gelaufen ist.

Die erfindungsgemäße Phasenschiebemaske, wie oben beschrie­ ben, weist die folgenden Effekte auf.

Erstens werden die Phasenschiebeschicht und die Abschir­ mungsschicht beim Herstellen der Phasenschiebemaske nur durch die einstufige Phasenschiebeschicht auf dem transpa­ renten Träger ausgebildet, was die Musterausrichtung er­ leichtert und Bedenken aufgrund von Verbindungsspannungen zwischen dem Abschirmungsschichtmuster und der Phasenschie­ beschicht verhindert, wodurch die Zuverlässigkeit eines Halbleiterbauteils verbessert werden kann.

Zweitens treten nur minimale Stufen auf, was die Phasen­ gleichmäßigkeit verbessert.

Drittens werden Belichtungs-, Entwicklungs- und Ätzvorgänge durch einen einmaligen Prozeß abgeschlossen, so daß der Prozeß vereinfacht ist, was die Ausbeute verbessert und das Auftreten von Teilchen minimiert.

Viertens ist beim Herstellen einer Phasenschiebemaske vom Typ mit Randmuster eine Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit des Bauteils durch Hinterschneidung verhindert.

Beim Herstellen der Phasenschiebemaske beträgt die Breite W der das Abschirmungsschichtmuster 34 umgebenden Phasenschie­ beschicht 31, wenn diese konstant ist, W = 0,2 λ/NA, wobei λ die Wellenlänge einer Lichtquelle ist und NA die numerische Linsenapertur ist.

Claims (15)

1. Phasenschiebemaske mit:

• - einem optisch transparenten Träger (20) und
• - einer Phasenschiebeschicht (25) mit einem Transmissions­ muster und einem Nicht-Transmissionsmuster auf dem Träger;
  dadurch gekennzeichnet, daß das Transmissionsmuster eine Linienbreite über der Auflösungsgrenze hinsichtlich des Be­ lichtungslichts aufweist und das Nicht-Transmissionsmuster eine Linienbreite unter dieser Grenze aufweist.

2. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Transmissionsmuster so ausgebildet ist, daß es ge­ genüber dem genannten Nicht-Transmissionsmuster ein vorbe­ stimmtes Intervall einhält.

3. Phasenschiebemaske mit einem optisch transparenten Trä­ ger (20), gekennzeichnet durch

• - ein Abschirmungsschichtmuster (23) aus mehreren Phasen­ schiebeschicht-Löchern (21) und mehreren Phasenschiebe­ schicht-Mustern (22), die auf dem Träger eine Schachbrettan­ ordnung bilden;
• - einen Öffnungsbereich (24), der auf einer Seite des Ab­ schirmungsschichtmusters ausgebildet ist; und
• - eine Phasenschiebeschicht (25), die auf der anderen Seite des Abschirmungsschichtmusters ausgebildet ist.

4. Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Träger (20) aus Glas oder Quarz besteht.

5. Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenschiebeschicht-Muster (22) und die Phasenschiebe­ schicht (25) aus demselben Material bestehen.

6. Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenschiebeschicht-Muster (22) und die Phasenschiebe­ schicht (25) aus SiO₂, SOG oder einem photoempfindlichen Po­ lymer bestehen.

7. Maske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Polymer PMMA ist.

8. Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebeschicht-Löcher (21) und das Phasenschiebe­ schicht-Muster (22) des Abschirmungsschichtmusters (23) als Quadrate derselben Größe ausgebildet sind.

9. Phasenschiebemaske mit einem optische transparenten Träger (20), gekennzeichnet durch

• - ein Abschirmungsschichtmuster (23) mit Phasenschiebe­ schicht-Löchern (21) und Phasenschiebeschicht-Mustern (22), die schachbrettförmig mit regelmäßigem Intervall auf dem transparenten Träger angeordnet sind;
• - einen Öffnungsbereich (24), der abwechselnd zum Abschir­ mungsschichtmuster (23) angeordnet ist; und
• - eine Phasenschiebeschicht (24), die in einem Randabschnitt des Öffnungsbereichs angeordnet ist und das Abschirmungs­ schichtmuster umgibt.

10. Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, mit den folgenden Schritten:

• - Herstellen einer Phasenschiebeschicht (31) auf einem op­ tisch transparenten Träger (30) und
• - abwechselndes Aufteilen der Phasenschiebeschicht in einen Transmissionsbereich und einen Abschirmungsbereich; gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
• - selektives Strukturieren der Phasenschiebeschicht des Ab­ schirmungsbereichs zum Ausbilden eines Abschirmungsschicht­ musters (34) aus mehreren Phasenschiebeschicht-Löchern (33) und mehreren Phasenschiebeschicht-Mustern (31a) jeweils mit punktsymmetrischer Beziehung innerhalb einer Schachbrettan­ ordnung, und gleichzeitiges selektives Entfernen der Phasen­ schiebeschicht im Transmissionsbereich auf einer Seite des­ selben, um einen ersten Transmissionsbereich und einen zwei­ ten Transmissionsbereich mit verschiedenen Phasen zu schaf­ fen, wobei das Abschirmungsschichtmuster eingefügt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebeschicht-Löcher (33) und die Phasen­ schiebeschicht-Muster (31a) so hergestellt werden, daß sie jeweils Abmessungen von 0,05 µm aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L einer Seite des Abschirmungsschichtmusters (34) den folgenden Wert hat:
L = 0,4 λ/NA bis 0,1 λ/NA,
wobei angenommen ist, daß die vertikale und die horizontale Länge der Abschirmungsschichtmuster (34) gleich sind, daß die Wellenlänge der Lichtquelle λ ist und daß die numeri­ sche Linsenapertur NA ist.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine Seite des Abschirmungsschichtmusters (34) als Linie bezeichnet wird und eine Seitenebene des Öff­ nungsbereichs (35) oder eine Seitenebene der Phasenschiebe­ schicht (31) entlang derselben Linie als Zwischenraum be­ zeichnet wird, die durch Addieren einer Linie und eines Zwi­ schenraums erhaltene Länge so ausgebildet wird, daß sie un­ ter 0,6 µm beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite W der das Abschirmungsschichtmuster (34) um­ gebenden Phasenschiebeschicht (31), wenn diese konstant ist, wie folgt gegeben ist:
W = 0,2 λ/NA,
wobei λ die Wellenlänge einer Lichtquelle ist und NA die nu­ merische Linsenapertur ist.

15. Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, mit den folgenden Schritten:

• - Herstellen einer Phasenschiebeschicht (31) auf einem op­ tisch transparenten Träger (30) und
• - abwechselndes Aufteilen der Phasenschiebeschicht in einen Transmissionsbereich und einen Abschirmungsbereich;
  gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
• - selektives Strukturieren der Phasenschiebeschicht des Ab­ schirmungsbereichs zum Ausbilden eines Abschirmungsschicht­ musters (34) aus mehreren Phasenschiebeschicht-Löchern (33) und mehreren Phasenschiebeschicht-Mustern (31a) jeweils mit punktsymmetrischer Beziehung innerhalb einer Schachbrettan­ ordnung, und gleichzeitiges selektives Entfernen der Phasen­ schiebeschicht im Transmissionsbereich, mit Ausnahme der Phasenschiebeschicht, die das Abschirmungsschichtmuster um­ gibt, im Transmissionsbereich zwischen den Abschirmungs­ schichtmustern mit einem vorbestimmten Intervall.