DE19740948A1 - Phasenschiebemaske und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents
Phasenschiebemaske und Verfahren zum Herstellen derselbenInfo
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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.
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.
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.
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