DE4031413A1

DE4031413A1 - Verfahren zur herstellung einer maske

Info

Publication number: DE4031413A1
Application number: DE4031413A
Authority: DE
Inventors: Yong-Hyeon Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1991-11-28
Also published as: JPH0431858A; IT9021589A0; FR2662518A1; IT9021589A1; KR910020802A; GB9021149D0; GB2244349A; KR920009369B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Maske und richtet sich im besonderen auf ein Herstellungsverfahren für eine Maske mit einem Phasenver schiebungsbereich, der die Musterauflösung verbessern kann.

Im allgemeinen wird bei der Herstellung einer Halblei tervorrichtung ein Muster einer integrierten Schaltung auf der Oberfläche einer Wafer unter Verwendung eines Photolitho graphieverfahrens ausgebildet. Das Photolithographieverfahren enthält einen Belichtungsprozeß, der durch Einstrahlung von Ultraviolettlicht (UV) ein gewünschtes Muster auf die mit Photoresist beschichtete Wafer kopiert, etc. Als Belich tungsverfahren gibt es das Kontaktverfahren, das Nahverfahren und das Projektionsverfahren. Entsprechend dem Trend zu ultrahöchstintegrierten Halbleitervorrichtungen wird jedoch die Leitungsbreite einer Schaltung feiner, so daß die Verwendung obiger Verfahren Grenzen hat. Andererseits gibt es ein weiteres Belichtungsverfahren, das als Waferabstufungs verfahren (Wafer Stepping Method) bezeichnet wird. Dieses Waferabstufungsverfahren ergibt eine feinere Leitungsbreite in einer solchen Weise, daß eine Maske, die 5- bis 10-mal so groß wie ein Chipmuster ist, verwendet und die Belichtung in einem Repetitionsverfahren durchgeführt wird.

Beim Waferabstufungsverfahren wird jedoch das einge strahlte UV beim Durchlaufen des Maskenmusters gebeugt, mit dem Ergebnis, daß die Auflösung des auf den lichtempfind lichen Film kopierten Musters verschlechtert ist. Es ist daher unmöglich, dieses Verfahren auf der Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit der Integrationsdichte eines 16M DRAM oder mehr anzuwenden.

Es wird daher ein weiteres Verfahren vorgeschlagen, bei welchem, wenn Licht auf die Maske eingestrahlt wird und das vorgegebene Muster durchläuft, die Phase des das Nachbar muster durchlaufenden Lichts um 180° phasenverschoben wird, um die Beugung des Lichts zu verhindern, was zu einer Verbesserung der Auflösung des Musters führt. Das heißt, bei einer Maske mit der Phasenverschiebungsschicht bzw. dem Phasenverschiebungsbereich wird die Phase des Lichts, das auf einen anderen Abschnitt als das bestimmte Muster eingestrahlt wird, um 180° phasenverschoben, so daß ein Punkt erzielt werden kann, wo die Lichtintensität null ist.

Die Fig. 1A bis 1D veranschaulichen einen herkömm lichen Herstellungsprozeß für eine Maske mit einer Phasenver schiebungsschicht.

Bezugnehmend auf Fig. 1A, werden eine Maskenplatte 3 und ein lichtempfindlicher Film 5 aufeinanderfolgend auf einem Glassubstrat 1 ausgebildet. Die Maskenplatte 3 ist mit Cr, Emulsion oder Eisen(III)-Oxid ausgebildet.

Bezugnehmend auf Fig. 1B wird der lichtempfindliche Film 5 unter Verwendung von UV mit dem Strichmuster belichtet. Danach wird der lichtempfindliche Film entwickelt, so daß der belichtete Teil des lichtempfindlichen Films 5 entfernt wird.

Der freiliegende Teil der Maskenplatte 3 wird dann unter Verwendung des sich ergebenden lichtempfindlichen Films 5 als Ätzmaske geätzt, womit das Muster ausgebildet ist.

Bezugnehmend auf Fig. 1C wird nach Freilegung der Maskenplatte 3 durch Entfernen des lichtempfindlichen Films 5 die auf dem Glassubstrat ausgebildete Maskenplatte 3 inspiziert, und Defekte werden ausgebessert. Als nächstes werden der freiliegende Teil des Glassubstrats 1 und die Oberfläche der Maskenplatte 3 mit einem lichtempfindlichen Film 7 beschichtet.

Bezugnehmend auf Fig. 1D wird ohne Verwendung eines Strichmusters UV durch die Unterseite des Glassubstrats 1 eingestrahlt. Da die Maskenplatte 3 lichtundurchlässig ist, wird dabei nur der auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildete lichtempfindliche Film 7 belichtet. Als nächstes wird der lichtempfindliche Film 7 entwickelt und der belichtete Teil dann entfernt. Danach wird die Maskenplatte 3 unter Verwendung des lichtempfindlichen Films 7 als Ätzmaske horizontal überätzt (seitgeätzt). Der lichtempfindliche Film 7 wird nicht entfernt, sondern als Phasenverschiebungsschicht der Maske verwendet.

Bei der nach obigem Verfahren hergestellten Maske ist die Dicke des als Phasenverschiebungsschicht verwendeten lichtempfindlichen Films sehr wichtig, wobei diese Dicke des lichtempfindlichen Films durch die Viskosität der licht empfindlichen Lösung und die Drehgeschwindigkeit der Sputter- Vorrichtung, wenn die lichtempfindliche Lösung nach dem Sputter-Verfahren aufgebracht wird, gesteuert wird. Beim Photomaskenprozeß des Halbleiterelements ist die Dicke des lichtempfindlichen Films, die die Phase des eingestrahlten Lichts um 180° verschiebt, gegeben durch

wobei d₁ die Dicke des lichtempfindlichen Films, λ die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts und n₁ der Brechungsin dex des lichtempfindlichen Films ist. Dementsprechend wird, wenn die Dicke des als Phasenverschiebungsschicht verwendeten lichtempfindlichen Films obige Gleichung erfüllt, die Phase des auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Films einge strahlten Lichts so verschoben, daß sich eine Null-Lichtin tensität ergibt, so daß die Auflösung des Musters verbessert ist.

Beim herkömmlichen Verfahren zur Herstellung einer Maske werden jedoch nach Inspektion und Ausbesserung die Photomas kierung und das Überätzen der Maskenplatte erneut ausgeführt, so daß der Prozeß sehr kompliziert ist. Hinzu kommt, daß die Dicke der Phasenverschiebungsschicht, die sich in Abhängig keit von der Viskosität der photoempfindlichen Lösung und der Drehgeschwindigkeit während der Aufschichtung der photoem pfindlichen Lösung ändert, nicht leicht gesteuert werden kann und eine Stufe zwischen dem Glassubstrat und der Maskenplatte vorliegt, so daß die Topographie des lichtempfindlichen Films schlechter wird und die Dicke der Phasenverschiebungsschicht nicht gleichförmig ist. Da ferner die Phasenverschiebungs schicht durch den lichtempfindlichen Film ausgebildet wird, kommt es leicht zu einer Beschädigung der Maske, und wenn die Maske beschädigt ist, kann die Phasenverschiebungsschicht nicht erneut ausgebildet und verwendet werden.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Maske mit Phasenverschie bungsbereich über einen einfachen Prozeß zu schaffen.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Maske mit einem semipermanenten Phasenver schiebungsbereich zu schaffen.

Hierzu schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstel lung einer Maske mit Phasenverschiebungsbereich mit folgenden Verfahrensschritten vor:
Beschichten einer Oberfläche eines transparenten Substrats mit einer lichtundurchlässigen Maskenplatte und einem lichtempfindlichen Film;
Freilegen eines bestimmten Teils der Maskenplatte durch Belichten und Entwickeln eines bestimmten Teils des licht empfindlichen Films;
Freilegen eines bestimmten Teils des Substrats durch Ätzen eines freigelegten Teils der Maskenplatte;
Ausbilden eines Musterbereichs durch Ätzen des Substrats in einer bestimmten Dicke;
Ausbilden eines Phasenverschiebungsbereichs durch horizontales Ätzen der Seite der Maskenplatte; und
Entfernen des lichtempfindlichen Films.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Auf dieser veranschaulicht bzw. veranschaulichen Fig. 1A bis 1D ein herkömmliches Herstellungsverfahren für eine Maske,

Fig. 2A bis 2D ein Herstellungsverfahren für eine Maske gemäß der Erfindung,

Fig. 3 und 4 Lichtzustände nach Durchlaufen der Maske, wenn Licht eingestrahlt wird, und

Fig. 5 ein Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäß hergestellte Maske, in welchem sie in einem Herstellungspro zeß für eine Halbleitervorrichtung verwendet wird.

Die Fig. 2A bis 2D veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform des Maskenherstellungsverfahrens gemäß der Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 2A werden eine Maskenplatte 13 und ein lichtempfindlicher Film 15 aufeinanderfolgend auf der Oberfläche eines aus gewöhnlichem Glas bestehenden Substrats ausgebildet. Die Maskenplatte 13 wird mit Cr, Eisen(III)-Oxid oder Emulsion in einer Dicke von ungefähr 100 nm ausgebildet.

Bezugnehmend auf Fig. 2B wird der lichtempfindliche Film 15 zur Ausbildung eines Strichmusters mit UV belichtet etc. Als nächstes wird der belichtete Teil des lichtempfindlichen Films 15 entwickelt, wonach der bestimmte Teil der Mas kenplatte 13 freigelegt ist. Dann wird unter Verwendung des unentfernten Teils des lichtempfindlichen Films 15 als Ätzmaske der freiliegende Teil der Maskenplatte 13 geätzt. Wenn die Maskenplatte 13 mit Cr ausgebildet ist, wird Salzsäure oder Essigsäure als Ätzlösung verwendet. Da die Dicke der Maskenplatte 13 nur 100 nm beträgt, kann das horizontale Ätzen der Seite ignoriert werden.

Bezugnehmend auf Fig. 2C wird der freiliegende Teil des Substrats 11 unter Verwendung des lichtempfindlichen Films 15 als Ätzmaske in einer bestimmten Tiefe durch ein Glasätzmit tel geätzt etc. Die Dickendifferenz d zwischen dem geätzten Teil und dem ungeätzten Teil des Substrats 11 sollte folgende Gleichung erfüllen

Bezugnehmend auf Fig. 2D wird unter Verwendung des lichtempfindlichen Films 15 als Ätzmaske die Seite der Maskenplatte 13 mit Salzsäure oder Essigsäure horizontal geätzt. Der freiliegende Teil des Substrats 11 wird zu einem Phasenverschiebungsbereich 19, wobei eine Breite W des Phasenverschiebungsbereichs 19 im Bereich von 0,2 bis 0,3 µm zweckmäßig ist. Außerdem wird der geätzte Teil des Substrats 11 ein Musterbereich 17. Als nächstes wird der lichtempfind liche Film entfernt, womit die Maske fertig ist.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen den Phasenstatus bzw. die Intensität des den Musterbereich 17 und den Phasen verschiebungsbereich 19 durchlaufenden Lichts, wenn etwa UV- Licht auf die Maske eingestrahlt wird. In Fig. 3 zeigt die Parabel (a) die Phase des einen Musterbereich 17 durchlaufen den Lichts und die Parabel (b) die Phase des einen Phasen verschiebungsbereich 19 durchlaufenden Lichts. Die Phase des den Phasenverschiebungsbereich 19 durchlaufenden Lichts ist gegenüber dem den Musterbereich 17 durchlaufenden Licht um 180° verschoben. Außerdem zeigt in Fig. 4 die Parabel (a′) die Intensitäten des einen Musterbereich 17 durchlaufenden Lichts und die Parabel (b′) die Intensitäten des einen Phasenverschiebungsbereich 19 durchlaufenden Lichts. In der Figur schließen die Parabeln (a′) und (b′) im Nullpunkt der Lichtintensität aneinander an. Das heißt, es gibt einen Nullpunkt der Lichtintensität zwischen dem Musterbereich 17 und dem Phasenverschiebungsbereich 19.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Anwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Maske auf einen Herstellungsprozeß für eine Halbleitervorrichtung, wobei 21 ein Halbleitersubstrat und 23 einen lichtempfindlichen Film bezeichnet. 25 bezeichnet einen Teil, welcher mit dem durch den Phasenverschiebungsbereich 19 gegangenen Licht belichtet und entwickelt ist. Außerdem bezeichnet 27 einen Punkt, der dem Nullpunkt der Lichtintensität zwischen dem Musterbereich 17 und dem Phasenverschiebungsbereich 19 während des Belich tungsprozesses entspricht, und seine Schärfe zeigt, daß die Musterauflösung des lichtempfindlichen Films 23 ausgezeichnet ist.

Da, wie oben beschrieben, der Musterbereich und der Phasenverschiebungsbereich unter Verwendung des gleichen lichtempfindlichen Films als Ätzmaske ausgebildet werden, läßt sich die Dickendifferenz zwischen dem Musterbereich und dem Phasenverschiebungsbereich leicht steuern.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich also die Dickendifferenz zwischen dem Phasenverschiebungsbereich und dem Musterbereich durch das Ätzen exakt steuern, und der Phasenverschiebungsbereich wird als Teil des Substrats ausgebildet, so daß sich eine Maske mit langer Lebensdauer leicht herstellen läßt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Maske mit Phasen verschiebungsbereich mit folgenden Verfahrensschritten:
Beschichten einer Oberfläche eines transparenten Substrats (11) mit einer undurchsichtigen Maskenplatte (13) und einem lichtempfindlichen Film (15);
Freilegen eines bestimmten Teils der Maskenplatte (13) durch Belichten und Entwickeln eines bestimmten Teils des lichtempfindlichen Films (15);
Freilegen eines bestimmten Teils des Substrats (11) durch Ätzen eines freigelegten Teils der Maskenplatte (13);
Ausbilden eines Musterbereichs (17) durch Ätzen des Substrats (11) in einer bestimmten Dicke;
Ausbilden eines Phasenverschiebungsbereichs (19) durch horizontales Ätzen der Seite der Maskenplatte (13); und
Entfernen des lichtempfindlichen Films (15).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem im Prozeß des Ausbildens eines Musterbereichs (17) das Ätzen so durchge führt wird, daß die Phasen des durch den Musterbereich (17) und den Phasenverschiebungsbereich (19) gehenden Lichts verschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Phasen verschiebungsbereich (19) in einer Breite von 0,2 bis 0,3 µm ausgebildet wird.