DE19740948B4

DE19740948B4 - Phasenschiebemaske und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE19740948B4
Application number: DE19740948A
Authority: DE
Inventors: Jun-Seok Jangwel Lee
Original assignee: LG Semicon Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1996-11-04
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: DE19740948A1; KR19980033963A; US5914204A; KR100244285B1; JPH10142768A

Abstract

Phasenschiebemaske mit:
– einem optisch transparenten Träger (20, 30) und
– einer Phasenschiebeschicht (25, 31) auf dem Träger (20), die Phasenschiebeschicht-Löcher (21, 33) und Phasenschiebeschicht-Muster (22, 31a) mit einer Lichttransmission von 80% bis 100% sowie einen offenen Bereich (24, 35) aufweist, der den Träger freilegt;
– wobei der offene Bereich (24, 35) eine erste Linienbreite über der Auflösungsgrenze hinsichtlich des Belichtungslichts aufweist;
– die Phasenschiebeschicht-Löcher (21, 33) und die Phasenschiebeschicht-Muster (22, 31a) eine zweite Linienbreite unter dieser Auflösungsgrenze aufweisen; und
– die Phasenschiebeschicht-Löcher (21, 33) und die Phasenschiebeschicht-Muster (22, 31a) schachbrettförmig angeordnet sind.

Description

Priorität: 4. November 1996, Korea, Nr. 51814/1996(P)
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 Halbleiterbauteilen in weitem Umfang verwendet wird, eine Photomaske mit einem Abschnitt zum Durchlassen von Licht und einem Abschnitt zum Sperren von Licht, um ein Halbleiterbauteil zu schaffen, das nach Wunsch geformt ist.

D. h., dass eine übliche Photomaske aus einem Abschirmungsmuster 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 Erhöhen 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-Transmissionsbereich, 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 wurden modifizierte Masken vorgeschlagen, die die Phasendifferenz von Licht ausnutzen, um die Grenze der optischen Auflösung auszuweiten.

Ausgehend von einer Phasenschiebemaske vom Levensontyp mit Abwechslungsmuster wurde eine Phasenschiebemaske mit Randmuster von Nitayama et al. vorgeschlagen, um die Auflösungsgrenze von Kontaktlöchern zu verbessern.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1A bis 1D, die Schnittansichten durch eine herkömmliche Phasenschiebemaske mit Abwechslungsmuster sind, ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen derselben beschrieben.

Kurz gesagt, ist eine Phasenschiebemaske mit Abwechslungs muster dergestalt ausgebildet, dass dann, wenn zwei Transmissionsmuster, zwischen die ein Abschirmungsmuster eingefügt ist, vorhanden sind, Licht, das durch diese zwei Transmissionsmuster gelaufen ist, jeweils entgegengesetzte Amplituden aufweist.

Als erstes werden, wie es in 1A dargestellt ist, eine Ätzstoppschicht 2 und eine Abschirmungsschicht 3 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen" Träger 1 hergestellt. Dabei wird die Abschirmungsschicht 3 im allgemeinen aus Chrom mit einer Dicke hergestellt, die über dem erforderlichen Maß zum Erzielen eines perfekten Abschirmungseffekts liegt.

Gemäß 1B wird auf der Abschirmungsschicht 3 ein Resist 4 abgeschieden, und dieser wird mittels Elektronenstrahlung und Entwicklung strukturiert. Dann wird die Abschirmungsschicht 3 selektiv mittels eines Ätzprozesses unter Verwendung des strukturierten Resists 4 als Maske geätzt, um dadurch ein Abschirmungsschichtmuster 3a mit mehreren Öffnungsbereichen 5 auszubilden.

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

Gemäß 1D wird diese Phasenschiebeschicht selektiv so entfernt, dass sie abwechselnd auf Öffnungsbereichen 5 vorhanden ist.

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

Gemäß 2A werden eine Ätzstoppschicht 2, eine Phasenschiebeschicht 6 und eine Abschirmungsschicht 3 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Träger 1 hergestellt.

Wie es in 2B dargestellt ist, wird ein Resist 4 auf der Abschirmungsschicht 3 hergestellt, und er wird durch Elektronenstrahlung und Entwicklung strukturiert. Dann wird die Abschirmungsschicht 3 durch einen Ätzprozess unter Verwendung des strukturierten Resists 4 als Maske geätzt, um dadurch ein Abschirmungsschichtmuster 3a mit mehreren Öffnungsbereichen 5 auszubilden.

Gemäß 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.

3 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht zeigt, das durch die Öffnungsbereiche der in 2C dargestellten Phasenschiebemaske gelaufen ist. Hierbei ist das Intensitätsprofil von Licht, das durch einen Öffnungsbereich 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 Belichtung 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 4A bis 4D sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Prozesses zum Herstellen noch eines anderen Beispiels 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 ausgebildet, 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 gelaufen ist, tatsächlich unabhängig von der Auflösung zu einer Versatzinterferenz mit Licht, das durch den Transmissionsbereich gelaufen ist, betreffend die tatsächliche Auflösung, so dass ein durch eine Seitenkeule hervorgerufenes anomales Muster verhindert ist und ein genaues Photoresistloch realisiert werden kann.

Zunächst werden, wie es durch 4A veranschaulicht ist, eine Abschirmungsschicht 11 und ein Resist 12 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Träger 10 abgeschieden. Dann wird ein das Abschirmungsschichtmuster bildender Bereich über Elektronenstrahlung und Entwicklung des Resistmusters 12 festgelegt. Die Abschirmungsschicht 11 wird selektiv mittels eines Ätzprozesses unter Verwendung des strukturierten Resists 12 als Maske entfernt, um ein Abschirmungsschichtmuster 11 mit mehreren Öffnungsbereichen 13 auszubilden. Dabei wird das Abschirmungsschichtmuster 11 aus Chrom hergestellt.

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

Gemäß 4C wird die als Phasenschiebeschicht 14 zu verwendende PMMA-Schicht entwickelt. Da PMMA vom Positivtyp ist, wird nur der durch Ultraviolettstrahlung bestrahlte Bereich entwickelt, wodurch das PMMA auf dem Abschirmungsschichtmuster 11 verbleibt. D. h., dass nur das auf dem Öffnungsbereich 13 ausgebildete PMMA entwickelt wird.

Gemäß 4D wird das Abschirmungsschichtmuster 11 im Randabschnitt 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 Beziehung zur tatsächlichen Auflösung, wie sie sich bei Lichttransmission ergibt, jedoch wird dadurch verhindert, dass das Profil von Licht, das durch den Öffnungsbereich 13 gelaufen ist, allmählich, während das Licht hindurchgestrahlt wird, mit einer Phasenverschiebung von bis zu 180 ± 10° versehen wird, was entgegengesetzt zur Phase des durch den Öffnungsbereich 13 laufenden Lichts ist, um dadurch die Auflösung der Phasenschiebemaske zu erhöhen.

5 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in 4D gelaufene Phasenschiebemaske vom Typ mit Randmuster gelaufen ist, wobei das durch den Öffnungsbereich 13 gelaufene Licht gegenüber Licht versetzt ist, das durch den Randabschnitt der Phasenschiebeschicht 14 in Kontakt mit dem Öffnungsbereich 13 gelaufen 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 ausgeführt werden, wenn das Photoresistmuster ausgebildet wird.

Bei den herkömmlichen Phasenschiebemasken vom Typ mit Abwechslungsmuster und vom Typ mit Randmuster kann eine Seitenkeule verhindert werden, und es kann ein steiles Photoresistmuster erzeugt werden, was für übliche Photomasken nicht gilt, wie sie als Photoplatten zur Lichtentwicklung verwendet 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 Phasenschiebeschicht das Muster der Phasenschiebeschicht verformen.

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

Drittens erzeugt der Nassätzprozess für das Abschirmungsschichtmuster bei einer Phasenschiebemaske vom Typ mit Randmuster eine Hinterschneidung, so dass es schwierig ist, den Randabschnitt genau auszubilden, wodurch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit begrenzt ist.

Viertens umfasst der Herstellprozess für die Phasenschiebemaske mehrere komplizierte Stufen, was zur Folge hat, dass es stark wahrscheinlich ist, dass Bruchstücke erzeugt werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Phasenschiebemaske verringert wird.

Aus der DE 195 10 564 A1 ist eine Phasenschiebemaske vom Dämpfungstyp bekannt, bei der auf einem transparenten Substrat eine gemusterte Phasenschiebeschicht mit einer Lichttransmission im Bereich von etwa 5 bis 20% aufgebracht ist. In der Phasenschiebeschicht sind lichtdurchlassende Bereiche vorgesehen, die von Lichtabschirmbereichen der Phasenschiebeschicht umgeben sind. In den Lichtabschirmbereichen sind zwischen lichtdurchlassenden Abschnitten Hilfsmuster angeordnet, um parasitäre Muster zu verhindern, die hinter der Maske durch Beugung von Licht an den Rändern der lichtdurchlassenden Bereiche erzeugt werden könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Phasenschiebemaske zu schaffen, die eine zuverlässige und genaue selektive Belichtung mit gutem Kontrast bei Photolithographie-Prozessen insbesondere in der Halbleiterherstellung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein einfaches Verfahren zum Herstellen einer derartigen Phasenschiebemaske bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Phasenschiebemasken gemäß Anspruch 1, 3 und 9 bzw. durch die Verfahren gemäß Anspruch 10 und 15 gelöst.

Die erfindungsgemäße Phasenschiebemaske umfasst einen optisch transparenten Träger auf dem ein Abschirmungsschichtmuster gebildet ist, das aus einer schachbrettförmigen Anordnung von Phasenschiebeschicht-Löchern und Phasenschiebeschicht-Mustern mit einer Lichttransmission von 80% bis 100% besteht. Lichtdurchlässige Bereiche der Phasenschiebemaske bestehen dabei entweder aus offenen Bereichen, die den Träger freilegen, und aus Bereichen, die gleichförmig von der Phasenschiebeschicht mit der Lichttransmission von 80% bis 100% bedeckt sind oder nur aus offenen Bereichen, wobei im letzteren Fall an den Rändern der offenen Bereiche eine Phasenschiebeschicht ausgebildet ist, die das Abschirmungsschichtmuster umgibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert.

1A bis 1D sind Schnittansichten, die einen Prozess zum Herstellen eines Beispiels einer herkömmlichen Phasenschiebemaske veranschaulichen;

2A bis 2C sind Schnittansichten, die einen Prozess zum Herstellen eines anderen Beispiels einer herkömmlichen Phasenschiebemaske veranschaulichen;

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

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

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

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

7A bis 7C sind Schnittansichten entlang der Linie A-A' in 6, die einen Prozess zum Herstellen der dort dargestellten Phasenschiebemaske veranschaulichen;

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

9 ist eine Draufsicht, die eine Phasenschiebemaske gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

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

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

Nun wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, die teilweise in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

Gemäß 6 umfasst die Phasenschiebemaske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen optisch transparenten Träger 20 und ein Abschirmungsschichtmuster 23 aus Phasenschiebeschicht-Löchern 21 und Phasenschiebeschicht-Mustern 22, die auf dem Träger 20 eine Schachbrettanordnung bilden. Auch ist ein Öffnungsbereich 24, der ein erster Transmissionsbereich ist, auf einer Seite des Abschirmungsschichtmusters 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 photoempfindlichen Polymer (z. B. PMMA) bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Wenn angenommen wird, dass eine Seite des schachbrettförmigen 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 erhalten wird, kleiner als 0,6 μm sein. Dabei sind die Phasenschiebeschicht-Löcher 21 und die Phasenschiebeschicht-Muster 22 jeweils punktsymmetrisch ausgebildet. Jeweilige Phasenschiebeschicht-Löcher 21 und Phasenschiebeschicht-Muster 22 sind liniensymmetrisch angeordnet. Hierbei ist das schachbrettförmige Abschirmungsschichtmuster 23 so ausgebildet, dass es eine Dimension aus der Auflösungsgrenze aufweist, wobei für die Länge L einer Seite des Abschirmungsschichtmusters 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 Bezugszeichen 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 Phasenschiebeschicht 25 aus SiO₂, SOG oder einem Polymer, wobei dieses Material identisch mit demjenigen ist, das das für das Abschirmungsschichtmuster 23 verwendete Phasenschiebeschicht-Muster 22 bildet.
Nachfolgend wird ein Prozess zum Herstellen der Phasenschiebemaske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die 7A, 7B und 7C beschrieben.
Als erstes werden eine Phasenschiebeschicht 31 und ein Resist 32 aufeinanderfolgend auf einem optisch transparenten Träger 30 hergestellt.
Wie es in 7B dargestellt ist, wird ein Elektronenstrahl selektiv auf den Resist 32 gestrahlt, um diesen zu entwickeln, 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 erzeugen, das aus Phasenschiebeschicht-Löchern 33 und Phasenschiebeschicht-Mustern 31a besteht, und es wird ein Öffnungsbereich 35, der als erster Transmissionsbereich verwendet wird, auf einer Seite des Abschirmungsschichtmusters 34 ausgebildet. Außerdem wird die unstrukturierte Phasenschiebeschicht 31 innerhalb dieser Phasenschiebeschicht auf der anderen Seite des Abschirmungsschichtmusters 34 als zweiter Transmissionsbereich verwendet.
Gemäß 7C wird der strukturierte Resist 32 entfernt. Dabei wird das Abschirmungsschichtmuster 33 durch die Phasenschiebeschicht-Löcher 33 und die Phasenschiebeschicht-Muster 31a gebildet, während der freigelegte, transparente Träger 30 als Lichtabschirmungsschicht wirkt, so dass, da das Phasenschiebeschicht-Loch 33 so ausgebildet ist, dass es den transparenten Träger 30 mit 100% Lichttransmission und der Phase 0° in bezug auf das hindurchgestrahlte Licht freilegt, und das Phasenschiebeschicht-Muster 31a mit einer Lichttransmission von 80–100% und einer Phasenverschiebung 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 jeweiligen 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 Abschirmungsschichtmusters durchgestrahlt würde, ausgebildet. Darüber hinaus kann, wenn als Material, das das Abschirmungsschichtmuster bildet, und als Material, das die Phasenschiebeschicht bildet, PMMA verwendet wird, eine Phasenschiebemaske mit demselben Effekt dadurch hergestellt werden, dass lediglich der Belichtungs- und Entwicklungsprozess ein Mal mit Elektronenstrahlung ausgeführt wird, ohne dass ein Ätzprozess erforderlich ist.
8 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in 7C dargestellte Phasenschiebemaske hindurchgestrahlt wurde, wobei eine Auswertung durch ein als FAIM bezeichnetes Simulationswerkzeug erfolgte.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemäßen Phasenschiebemaske der Effekt besteht, dass das Lichtintensitätsprofil identisch mit dem für Licht ist, das durch eine herkömmliche Phasenschiebemaske mit Abwechslungsmuster gelaufen ist.
Nun werden eine Phasenschiebemaske und das zugehörige Herstellungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben.
Wie es in 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 Abschirmungsschichtmustern 23 ausgebildet, und eine Phasenschiebeschicht 25 unter Umlauf des Abschirmungsschichtmusters 23 ausgebildet. Das Abschirmungsschichtmuster 23 ist so vorhanden, dass Phasenschiebeschicht-Löcher 21 und Phasenschiebeschicht-Muster 22 jeweils mit Quadratform vorhanden sind. Dabei sind die Phasenschiebeschicht-Löcher 21 so ausgebildet, dass sie punktsymmetrisch liegen, was auch für die Phasenschiebeschicht-Muster 22 gilt. Jeweilige Phasenschiebeschicht-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 Abschirmungsschichtmuster 23 verwendete Phasenschiebeschicht-Muster 22 verwendet wird.
Hierbei unterscheidet sich diese Phasenschiebemaske von der des in 6 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass die Phasenschiebeschicht 25 nicht abwechselnd 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 Öffnungsbereichs 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 10A, 10B und 10C beschrieben.
Zunächst werden, wie es in 10A dargestellt ist, eine Phasenschiebeschicht 31 und ein Resist 32 aufeinanderfolgend auf einem optisch transparenten Träger 30 hergestellt.
Gemäß 10B wird ein Elektronenstrahl selektiv aufgestrahlt, um den Resist 32 zu entwickeln, und ein das Abschirmungsschichtmuster bildender Bereich und ein den Transmissionsbereich bildender Bereich zum Freilegen des transparenten 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 Abschirmungsschichtmuster 34 auszubilden, das aus Phasenschiebeschicht-Löchern 33 und Phasenschiebeschicht-Mustern 31a besteht. Gleichzeitig wird die Phasenschiebeschicht 31 im Transmissionsbereich, also nicht die Phasenschiebeschicht 31, die das Abschirmungsschichtmuster 34 umschließt, mit vorbestimmter Breite im Transmissionsbereich zwischen Abschirmungsschichtmustern 34 selektiv entfernt, um einen als ersten Transmissionsbereich 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 entgegengesetzt zu der von Licht, das durch den als erster Transmissionsbereich verwendeten Öffnungsbereich 35 gelaufen ist, wobei tatsächlich der Photoresist nicht strukturiert ist.
Danach wird der Resist 32 entfernt, wie es in 10C dargestellt ist.
Genauer gesagt, wird bei der Phasenschiebemaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie oben beschrieben, das Abschirmungsschichtmuster 34 dadurch herge stellt, dass Phasenschiebeschicht-Löcher 33 und Phasenschiebeschicht-Muster 31a mit jeweils quadratischer Form abwechselnd ausgebildet werden. Hierbei werden die Phasenschiebeschicht-Löcher 33 und die Phasenschiebeschicht-Muster 31a jeweils mit Punktsymmetrie ausgebildet. Jeweilige Phasenschiebeschicht-Löcher 33 und Phasenschiebeschicht-Muster 31a zeigen Liniensymmetrie. Außerdem werden die Phasenschiebeschicht-Löcher 33 und die Phasenschiebeschicht-Muster 31a beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils mit Abmessungen von 0,05 μm hergestellt. Die Phasenschiebeschicht 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 Photoresists 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 aufweist, und die Steigung der Lichtintensität wird steil, um ein gewünschtes Muster genau auszubilden. Ferner kann, wenn das Abschirmungsschichtmuster 34 und die Phasenschiebeschicht aus PMMA hergestellt werden, eine Phasenschiebemaske mit demselben Effekt dadurch erhalten werden, dass ein Belichtungs- und Entwicklungsprozess mittels Elektronenstrahlung nur einmal ausgeführt werden, ohne dass ein Ätzprozess erforderlich ist.
11 zeigt ein Profildiagramm, das die Intensität von Licht repräsentiert, das durch die in 10C dargestellte Phasenschiebemaske gelaufen ist, wie durch das genannte Simulationswerkzeug FAIM getestet.
Hieraus ist erkennbar, dass die Lichtintensität dieselbe wie die in 5 dargestellte ist, die das Profildiagramm von Licht ist, das durch die in 4D dargestellte herkömmliche Phasenschiebemaske vom Typ mit Randmuster gelaufen ist.
Die erfindungsgemäße Phasenschiebemaske, wie oben beschrieben, weist die folgenden Effekte auf.
Erstens werden die Phasenschiebeschicht und die Abschirmungsschicht beim Herstellen der Phasenschiebemaske nur durch die einstufige Phasenschiebeschicht auf dem transparenten Träger ausgebildet, was die Musterausrichtung erleichtert und Bedenken aufgrund von Verbindungsspannungen zwischen dem Abschirmungsschichtmuster und der Phasenschiebeschicht verhindert, wodurch die Zuverlässigkeit eines Halbleiterbauteils verbessert werden kann.
Zweitens treten nur minimale Stufen auf, was die Phasengleichmäßigkeit 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 Phasenschiebeschicht 31, wenn diese konstant ist, W = 0,2 λ/NA, wobei λ die Wellenlänge einer Lichtquelle ist und NA die numerische Linsenapertur ist.

Claims

Phasenschiebemaske mit: – einem optisch transparenten Träger (20, 30) und – einer Phasenschiebeschicht (25, 31) auf dem Träger (20), die Phasenschiebeschicht-Löcher (21, 33) und Phasenschiebeschicht-Muster (22, 31a) mit einer Lichttransmission von 80% bis 100% sowie einen offenen Bereich (24, 35) aufweist, der den Träger freilegt; – wobei der offene Bereich (24, 35) eine erste Linienbreite über der Auflösungsgrenze hinsichtlich des Belichtungslichts aufweist; – die Phasenschiebeschicht-Löcher (21, 33) und die Phasenschiebeschicht-Muster (22, 31a) eine zweite Linienbreite unter dieser Auflösungsgrenze aufweisen; und – die Phasenschiebeschicht-Löcher (21, 33) und die Phasenschiebeschicht-Muster (22, 31a) schachbrettförmig angeordnet sind.
Phasenschiebemaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der offene Bereich (24, 35) so ausgebildet ist, dass er gegenüber der schachbrettförmigen Anordnung von Phasenschiebeschicht-Löchern (21, 33) und die Phasenschiebeschicht-Mustern (22, 31a) ein vorbestimmtes Intervall einhält.
Phasenschiebemaske mit: – einem optisch transparenten Träger (20, 30); – einem Abschirmungsschichtmuster (23, 34) aus einer Vielzahl von Phasenschiebeschicht-Löchern (21, 33) und einer Vielzahl von Phasenschiebeschicht-Mustern (22, 31a) mit einer Lichttransmission von 80% bis 100%, die eine schachbrettförmige Anordnung auf dem Träger bilden; – einem offenen Bereich (24, 35), der auf einer Seite des Abschirmungsschichtmusters (23, 34) ausgebildet ist; und – einer Phasenschiebeschicht (25, 31), die auf der anderen Seite des Abschirmungsschichtmusters (23, 34) ausgebildet ist.
Phasenschiebemaske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Träger (20) aus Glas oder Quarz besteht.
Phasenschiebemaske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenschiebeschicht-Muster (22) und die Phasenschiebeschicht (25) aus demselben Material bestehen.
Phasenschiebemaske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenschiebeschicht-Muster (22) und die Phasenschiebeschicht (25) aus SiO₂, SOG oder einem photoempfindlichen Polymer bestehen.
Phasenschiebemaske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das photoempfindliche Polymer Polymethylmethacrylat ist.
Phasenschiebemaske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschiebeschicht-Löcher (21) und die Phasenschiebeschicht-Muster (22) des Abschirmungsschichtmusters (23) als Quadrate derselben Größe ausgebildet sind.
Phasenschiebemaske mit: – einem optisch transparenten Träger (20, 30); – einem Abschirmungsschichtmuster (23, 34) mit Phasenschiebeschicht-Löchern (21, 33) und mit Phasenschiebeschicht-Mustern (22, 31a) mit einer Lichttransmission von 80% bis 100%, die auf dem Träger schachbrettförmig mit regelmäßigem Interval angeordnet sind; – einem offenen Bereich (24, 35), der abwechselnd mit dem Abschirmungsschichtmuster (23, 34) ausgebildet ist; und – einer Phasenschiebeschicht (25, 31), die in einem Randabschnitt des offenen Bereichs (24, 35) ausgebildet ist, und das Abschirmungsschichtmuster (23, 34) umgibt.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, mit den folgenden Schritten: – Herstellen einer Phasenschiebeschicht (31) auf einem optisch transparenten Träger (30); – abwechselndes Aufteilen der Phasenschiebeschicht in einen Transmissionsbereich und einen Abschirmungsbereich; und – selektives Strukturieren der Phasenschiebeschicht (31) des Abschirmungsbereichs zum Ausbilden eines Abschirmungsschichtmusters (34) aus mehreren Phasenschiebeschicht-Löchern (33) und mehreren Phasenschiebe schicht-Mustern (31a) jeweils mit punktsymmetrischer Beziehung innerhalb einer Schachbrettanordnung, wobei die Phasenschiebeschichtmuster (31a) eine Lichttransmission von 80% bis 100% aufweisen und gleichzeitiges selektives Entfernen der Phasenschiebeschicht im Transmissionsbereich auf einer Seite desselben, um einen ersten Transmissionsbereich und einen zweiten Transmissionsbereich mit verschiedenen Phasen zu schaffen, wobei das Abschirmungsschichtmuster (34) eingefügt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschiebeschicht-Löcher (33) und die Phasenschiebeschicht-Muster (31a) so hergestellt werden, dass sie jeweils Abmessungen von 0,05 μm aufweisen.
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 numerische Linsenapertur NA ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Addieren einer Linie und eines Zwischenraums erhaltene Länge so ausgebildet wird, dass sie unter 0,6 μm beträgt, wobei eine Seite des Abschirmungsschichtmusters (34) als Linie bezeichnet wird und eine Seitenebene des Öffnungsbereichs (35) oder eine Seitenebene der Phasenschiebeschicht (31) entlang derselben Linie als Zwischenraum bezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite W der das Abschirmungsschichtmuster (34) umgebenden Phasenschiebeschicht (31), wobei diese konstant ist, wie folgt gegeben ist: W = 0,2 λ/NA,wobei λ die Wellenlänge einer Lichtquelle ist und NA die numerische Linsenapertur ist.
Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, mit den folgenden Schritten: – Herstellen einer Phasenschiebeschicht (31) auf einem optisch transparenten Träger (30) und – abwechselndes Aufteilen der Phasenschiebeschicht in einen Transmissionsbereich und einen Abschirmungsbereich; – selektives Strukturieren der Phasenschiebeschicht (31) des Abschirmungsbereichs zum Ausbilden eines Abschirmungsschichtmusters (34) aus mehreren Phasenschiebeschicht-Löchern (33) und mehreren Phasenschiebeschicht-Mustern (31a) jeweils mit punktsymmetrischer Beziehung innerhalb einer Schachbrettanordnung, wobei die Phasenschiebeschichtmuster (31a) eine Lichttransmission von 80% bis 100% aufweisen und gleichzeitiges selektives Entfernen der Phasenschiebeschicht im Transmissionsbereich, mit Ausnahme der Phasenschiebeschicht, die das Abschirmungsschichtmuster umgibt, im Transmissionsbereich zwischen den Abschirmungsschichtmustern mit einem vorbestimmten Intervall.