DE4420683C2 - Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebe­ maske, spezieller ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebe­ maske, die sich für einen Prozeß mit einem Positivphotoresist eignet.

In Fig. 8 ist eine übliche Maske 10 zur Mustererzeugung dargestellt und Fig. 9a zeigt die Amplitude von Licht auf der Maske 10, Fig. 9b zeigt die Amplitude von Licht auf einem Wafer und Fig. 9c zeigt die Intensität von Licht auf dem Wafer.

Gemäß Fig. 8 beinhaltet eine übliche Mustererzeugungsmaske 10 eine Struktur mit undurchsichtigen Schichten 13 aus Chrom, die mit einem be­ stimmten gegenseitigen Intervall auf einem transparenten Substrat 11 aus Quarz ausgebildet sind.

Wie in Fig. 9a dargestellt, überlappen sich die Amplituden von Licht auf der Maske 10 einander entlang der beiden Kanten eines Streifens der un­ durchsichtigen Schicht und die Amplitude und die Intensität des Lichts auf dem Wafer verhalten sich so, wie es in Fig. 9b bzw. 9c dargestellt ist.

Daher ist es dann, wenn die Maske 10 verwendet wird, unmöglich, auf­ grund der erzielten kleinen Unterschiede der Lichtintensität ein deutli­ ches Muster zu erzielen, und es entsteht ein undeutlicher Schatten ent­ lang der beiden Kanten des Streifens der undurchsichtigen Schicht 12. Darüber hinaus kann mit der vorstehend genannten Maske 10 kein mikro­ skopischer Mustererzeugungsprozeß ausgeführt werden, da die genannte Lichtüberlagerung entlang der beiden Kanten dann noch größer ist.

In den letzten Jahren wurde es zunehmend erforderlich, Masken zum Aus­ führen einer supermikroskopischen Mustererzeugung für Muster im Sub­ mikrometerbereich zu schaffen. Um diesen Forderungen zu genügen, wur­ den Phasenschiebemasken entwickelt.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine herkömmliche Phasenschiebe­ maske und Fig. 4 zeigt Lichtwellen für die Phasenschiebemaske von Fig. 3.

Gemäß Fig. 3 weist eine übliche Phasenschiebemakse 20 eine Struktur mit undurchsichtigen Schichtstreifen 22 aus Chrom, die voneinander in einem bestimmten Intervall auf einem transparenten Substrat 21 aus Quarz ausgebildet sind, und dazwischenliegende Phasenschiebestreifen 23 auf. Diese Phasenschiebestreifen 23 dienen dazu, die Phase des Lichts zu verschieben, das auf das Substrat fällt.

Fig. 4a zeigt die Amplitude von Licht auf der Phasenschiebemaske 20 von Fig. 3. In Fig. 4a bezeichnet die Kurve A die Amplitude von Licht, das auf das Substrat 21 fällt, wenn keine Phasenschiebemaske 23 vorhanden ist, und die Kurve B zeigt die Amplitude von Licht, wie es auf das Substrat 21 fällt, wenn die Phasenschiebestreifen 23 vorhanden sind. Aus Fig. 4a ist erkennbar, daß die Phase des genannten Lichts durch einen Phasenschie­ bestreifen 23 um 180° verschoben wird. Dabei kann die Phasendifferenz δ zwischen dem Verlauf A und dem Verlauf B durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

wobei n der Brechungsindex des Materials der Phasenschiebestreifen 23 ist, d die Dicke eines Phasenschiebestreifens 23 ist und n0 der Brechungs­ index von Luft ist.

Aus Gleichung (1) ist erkennbar, daß die Phasendifferenz 180°, d. h. π sein sollte, um die Phase von Licht umzudrehen.

Wenn die Phasendifferenz δ in Gleichung (1) durch π ersetzt wird, kann die Dicke eines Phasenschiebestreifens 23, wie sie erforderlich ist, um die Phase umzudrehen, durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

d = λ/[2·(n-1)] (2)

Eine Phasenschiebemaske 20 mit herkömmlichen Phasenschiebestreifen 23 beinhaltet solche Phasenschiebestreifen 23, die jeweils zwischen zwei benachbarten undurchsichtigen Streifen 22 liegen, wobei jeder Phasen­ schiebestreifen 23 die Phase des auf das Substrat 21 einfallenden Lichts um 180° dreht, wie in Fig. 4a dargestellt.

Demgemäß tritt, da die Phasenschiebemaske 20 verwendet wird, keine Lichtüberlappung an den beiden Kanten der undurchsichtigen Streifen 23 auf, so daß sich eine Amplitude des auf einen Wafer fallenden Lichts er­ gibt, wie sie in Fig. 4b dargestellt ist. Die sich ergebende Intensitätsver­ teilung zeigt die Fig. 4c.

Es ist also von Vorteil, die vorstehend genannte Phasenschiebemaske 20 zum Erzeugen eines supermikroskopischen Musters zu verwenden, und zwar aufgrund der großen Intensitätsdifferenz des Lichts an den beiden Kanten der undurchsichtigen Streifen 23, was zu einem deutlichen Kon­ trast des auf den Wafer fallenden Lichts führt.

Als Arten von Phasenschiebemasken existieren auch solche mit räumli­ cher Frequenzmodulation, mit Kantenhervorhebung und mit Ausblendef­ fekthervorhebung. Von diesen Phasenschiebemasken hat diejenige mit räumlicher Frequenzmodulation bekanntlich den Nachteil, daß ein über­ flüssiger Überbrückungsmusterfilm entfernt werden muß, der bei der Her­ stellung an den Kanten von Phasenschiebestreifen entsteht.

In jüngster Zeit wird zum Überwinden dieser Schwierigkeit ein Prozeß zum Herstellen einer Phasenschiebemaske entwickelt, die die Phase an den Kanten eines Phasenschiebestreifens um 90° statt um 180° verschieben kann. Bei einer Phasenschiebemaske mit einem Hauptbereich zum Ver­ schieben der Phase an den Kanten eines Phasenschiebstreifens um 90° müssen die Phasenschiebestreifen in den Bereichen für 180° und für 90° Phasenverschiebung jeweils andere Dicken aufweisen, damit diese beiden Phasenverschiebungen erzielt werden, mit einer Phasenverschiebung von nur 90° entlang der Kanten.

Als Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske mit Bereichen für 180° und 90° Phasenverschiebung existiert ein solches zum Herstellen zweier Dicken durch einen doppelt ausgeführten Abscheidungsprozeß und einen doppelt ausgeführten Musterungsprozeß. Das ebengenannte Verfahren ist im einzelnen in SPIE, Vol. 1604, 11th Annual BACUS Sympo­ sium on Photomask Technology, 1991, S. 265 bis 273 beschrieben. Jedoch ist ein solches Verfahren wegen der genannten doppelt ausgeführten Pro­ zesse zum Herstellen der Bereiche für 90° und 180° Phasenverschiebung mühselig.

Als anderes Verfahren existiert ein solches zum Herstellen einer Phasen­ schiebemaske mit Bereichen für 90° und 180° Phasenverschiebung da­ durch, daß zunächst Phasenschiebestreifen für 180° Phasenverschiebung hergestellt werden und dann entlang der Kanten dieser Streifen ein teil­ weises Abätzen ausgeführt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird die vorstehend genannte Phasenschie­ bemaske vom Levenson-Typ im einzelnen erläutert. Die Fig. 5a bis 5c zeigen die Struktur einer herkömmlichen Phasenschiebemaske vom Le­ venson-Typ, wobei Fig. 5a eine Draufsicht auf die Phasenschiebemaske zeigt, Fig. 5b einen Querschnitt entlang der Linie A-A′ von Fig. 5a zeigt, und Fig. 5c einen Querschnitt entlang der Linie B-B′ von Fig. 5a zeigt.

Gemäß den Fig. 5a bis 5c ist eine herkömmliche Phasenschiebemaske vom Levenson-Typ mit einer Struktur versehen, die mehrere Chrommu­ ster 34 aufweist, die als undurchsichtige Schichten voneinander beab­ standet auf einem Quarzsubstrat 31 ausgebildet sind. Mehrere Phasen­ schiebestreifen 37 sind zwischen jeweils zwei benachbarten Chrommu­ stern 34 auf dem Substrat 31 ausgebildet, und sie überlappen sich teilwei­ se mit diesen. Jeder Phasenschiebestreifen 37 verfügt über einen Bereich 37-1 für eine Phasenverschiebung von 180° sowie über einen Bereich 37-2 für eine Phasenverschiebung von 90°, wobei der dem Muster 34 der un­ durchsichtigen Schicht entsprechende Teil der Bereich 37-1 für die Ver­ schiebung von 180° ist, während der den Kantenteilen des Musters 34 der undurchsichtigen Schicht entsprechende Bereich der Bereich 37-2 für 90° Phasenverschiebung ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 wird nachfolgend ein Verfahren zum Herstellen einer herkömmlichen Phasenschiebemaske vom Leven­ son-Typ mit der in Fig. 5 dargestellten Struktur erläutert. Die Fig. 6a bis 6m sowie 7a bis 7m sind Schnitte entlang der Linie A-A′ in Fig. 5a bzw. entlang der Linie B-B′ in Fig. 5a.

Zunächst wird, wie dies in den Fig. 6a und 7a dargestellt ist, eine Chromschicht 32 auf einem Quarzsubstrat 31 ausgebildet, und es wird ein Negativphotoresist-Film 33 darauf aufgetragen. Durch Belichtung (Fig. 6b und 7b) sowie Entwicklung (Fig. 6c und 7c) wird der Negativ­ photoresist-Film 33 mit einem vorgegebenen Muster versehen. Danach wird die Chromschicht unter Verwendung des gemusterten Negativphoto­ resist-Films 33 geätzt (Fig. 6d und 7d), und der verbliebene Photore­ sistfilm 33 wird entfernt, wodurch eine Mehrzahl von Mustern 34 der un­ durchsichtigen Schicht gebildet ist (Fig. 6e und 7e). Diese mehreren Muster 34 der undurchsichtigen Schicht sind als Array mit einem be­ stimmten gegenseitigen Abstand in Breitenrichtung der Muster angeord­ net (Richtung der Linie A-A′).

Danach wird ein Isolierfilm 35 auf alle Muster 34 der undurchsichtigen Schicht aufgetragen (Fig. 6f und 7f), und der Isolierfilm 35 wird seiner­ seits mit einem Negativphotoresist-Film beschichtet (Fig. 6g und 7g), der durch Belichtung (Fig. 6h und 7h) sowie Entwicklung (Fig. 6i und 7i) mit einem vorgegebenen Muster versehen wird. Der Isolierfilm wird unter Verwendung des gemusterten Negativphotoresist-Films 36 gemu­ stert (Fig. 6j und 7j), und der verbliebene Photoresistfilm 36 wird ent­ fernt, wodurch mehrere Phasenschiebestreifen 37 erzeugt werden, die je­ weils zwei benachbarte Muster 34 der undurchsichtigen Schicht überlap­ pen (Fig. 6k und 7k).

Diese Phasenschiebestreifen 37 sind Streifen für eine Phasenverschie­ bung von 180°. Zum Abätzen der Kanten der Phasenschiebestreifen 37 auf eine vorgegebene Dicke wird ein Ätzprozeß ausgeführt, um Bereiche für ei­ ne Phasenverschiebung von 90° entlang der Kanten aller Phasenschiebe­ streifen auszubilden.

Erneut wird ein Negativphotoresist-Film 38 auf die gesamte Fläche aufge­ tragen, und es wird eine Musterbildung ausgeführt, durch die stirnseitig die Kanten der Phasenschiebestreifen 37 in Längsrichtung (Richtung der Linie B-B ′in Fig. 5a) freigelegt werden (Fig. 61 und 71). Die freigeleg­ ten Kantenteile der Phasenschiebestreifen 37 werden unter Verwendung des gemusterten Negativphotoresist-Films 38 geätzt.

So wird die Herstellung einer herkömmlichen Phasenschiebemaske abge­ schlossen, durch die Phasenschiebestreifen 37 erzeugt werden, die die Phase an ihren beiden Kanten, die sich nicht mit den Mustern 37 der un­ durchsichtigen Schicht überlappen, um 90° verschieben können und die in ihrem restlichen Bereich die Phase um 180° verschieben können.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Herstellen einer herkömmli­ chen Phasenschiebemaske vom Levenson-Typ ist mühselig, da nach dem Herstellen der Phasenschiebestreifen nochmals ein Ätzprozeß ausgeführt werden muß, um die Bereiche 37-2 herzustellen, die die Phase um 90° ver­ schieben. Es ist schwierig, den Prozeß so zu steuern, daß die Phasenschie­ bestreifen in ihren Kantenteilen so geätzt werden, daß sie dort exakt die Phase um 90° verschieben.

Weiter ist bereits ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske (JP- 4-362948) bekannt, bei dem zunächst auf einem Substrat mehrere Muster einer undurchsichtigen Schicht in einem Array mit festgelegtem gegenseitigen Ab­ stand in Breitenrichtung hergestellt werden. Danach werden mehrere Muster aus lichtdurchlässigem Material zur Ausbildung von Phasenschiebestreifen zwischen jeweils benachbarten Mustern der undurchsichtigen Schicht aufgebracht, wobei diese Phasenschiebestreifen die undurchsichtigen Musterstreifen teilweise über­ decken. Abschließend wird auf die so erhaltene Struktur eine spin-on-Glas- Schicht aufgebracht, die im Bereich der stirnseitigen Kanten der Musterstreifen einen kontinuierlichen Phasenschiebeübergang von 180° auf 0° liefert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zum Herstel­ len einer Phasenschiebemaske für Photoresist-Prozesse zu schaffen, bei dem ins­ besondere ein gleitender Phasenschiebeübergang auf einfache Weise ohne zu­ sätzliche Schichten erhalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bereich mit 90° Phasenver­ schiebung durch eine Wärmebehandlung hergestellt; es ist daher viel ein­ facher ausführbar als das bekannte Verfahren, bei dem dieser Bereich durch Ätzen hergestellt wird. Die Wärmebehandlung läßt sich im Bereich der relativ niedrigen Temperaturen von 200 bis 400°C ausführen. Bei der Wärmebehandlung läßt sich die Dicke des Photoresistfilms sehr genau einstellen, so daß auf einfache Weise ein Bereich mit einer Phasenver­ schiebung von 90° hergestellt werden kann, ohne daß Überbrückungs­ musterfilme an den Seitenwänden entstehen. Wenn eine erfindungsgemä­ ße Phasenschiebemaske bei einem Positivphotoresist-Prozeß verwendet wird, kann ein Musterprofil guter Qualität erzielt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschau­ lichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1a bis 1c zeigen die Struktur einer Phasenschiebemaske gemäß ei­ nem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 1a eine Draufsicht ist, Fig. 1b ein Querschnitt entlang der Linie C-C′ in Fig. 1a ist und Fig. 1c ein Schnitt entlang der Linie D-D′ in Fig. 1a ist.

Fig. 2a bis 2i veranschaulichen einen Prozeß zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, und zwar durch Schnitte entlang der Linie C-C′ in Fig. 1a.

Fig. 3 bis 9 zum Stand der Technik wurden vorstehend erläutert.

Fig. 10a bis 10i veranschaulichen einen Prozeß zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, und zwar mit Hilfe von Schnitten entlang der Linie D-D′ in Fig. 1a.

Fig. 11a bis 11c zeigen die Struktur einer Phasenschiebemaske gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 11a eine Draufsicht ist, Fig. 11b ein Schnitt entlang der Linie C-C′ in Fig. 11a ist und Fig. 11c ein Schnitt entlang der Linie D-D′ in Fig. 11a ist.

Fig. 12a bis 12i veranschaulichen einen Herstellprozeß, und zwar durch Schnitte entlang der Linie D-D′ in Fig. 11a.

Fig. 13a bis 13c zeigen die Struktur einer Phasenschiebemaske gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 13a eine Draufsicht ist, Fig. 13b ein Querschnitt entlang der Linie C-C′ in Fig. 13a ist und Fig. 13c ein Schnitt entlang der Linie D-D′ in Fig. 13a ist.

Fig. 14a bis 14i veranschaulichen einen Herstellprozeß, und zwar durch Schnitte entlang der Linie C-C′ in Fig. 13a.

Fig. 15a bis 15i veranschaulichen einen Herstellprozeß, und zwar durch Schnitt entlang der Linie D-D′ in Fig. 13a.

Fig. 16a bis 16c sind Draufsichten auf Muster eines durch einen Elek­ tronenstrahl bearbeitbaren Resistfilms gemäß dem ersten bis dritten Aus­ führungsbeispiel.

Gemäß den Fig. 2a bis 2i sowie 10a bis 10i wird zum Herstellen der in den Fig. 1a bis 1c dargestellten Struktur zunächst ein Glassubstrat 41 mit einer Chromschicht 42 beschichtet, auf die ein Resistfilm 43 für Elek­ tronenstrahllithographie aufgebracht wird (Fig. 2a und 10a).

Der Resistfilm 43 wird unter Verwendung eines Elektronenstrahl-Litho­ graphiesystems mit einem gewünschten Muster versehen (Fig. 2b und 10b), was erfolgt, um die Chromschicht zu ätzen. Nach dem Ätzvorgang wird der restliche Resistfilm 43 entfernt, wodurch eine Mehrzahl von Mu­ stern 44 einer undurchsichtigen Schicht zurückbleibt (Fig. 2c und 10c). Die mehreren Muster 44 der undurchsichtigen Schicht sind in einem Array mit einem festgelegten gegenseitigen Intervall angeordnet. Es han­ delt sich hier um im Abstand zueinander liegende, parallele Rechteckstrei­ fen 44.

Dann wird erneut ein Elektronenstrahl-Resistfilm 45 auf das gesamte Substrat 41 aufgebraucht, um die Muster 44 der undurchsichtigen Schicht vollständig abzudecken (Fig. 2d und 10d), woraufhin ein Mu­ sterungsvorgang durch ein Elektronenstrahl-Lithographiesystem erfolgt, um ein gewünschtes Muster zu erhalten (Fig. 2e und 10e). Gemäß Fig. 16a werden Resistfilmmuster 45 gebildet, die zu den Stirnseiten der Muster 44 der undurchsichtigen Schicht einen festen Abstand einhalten. Sie erstrecken sich z. B. senkrecht zur Längsrichtung der Rechteckstrei­ fen 44.

Ein Spin-on-glass (SOG)-Film 46 wird mit der Dicke λ/2(n-1) auf dem ge­ samten Substrat ausgebildet, wobei diese Dicke diejenige ist, mit der die Phase um 180° verschoben werden kann (Fig. 2f und 10f).

Der SOG-Film 46 wird geätzt, um ein gewünschtes Muster zu erhalten (Fig. 2g und 10g). Filmteile 46 liegen dabei auf zwei benachbarten Recht­ eckstreifen 44 und erstrecken sich in deren Längsrichtung bis zum Außen­ rand der Resistfilmmuster 45. Deren Außenseite liegt frei.

Danach werden die Muster des Elektronenstrahl-Resistfilms 45, die über die einander zugewandten Seiten jedes Paars der Muster 44 der undurch­ sichtigen Schicht hinaus ausgebildet wurden, entfernt (Fig. 2h und 10h). Anschließend wird er SOG-Film 46 auf eine Temperatur von unge­ fähr 200 bis 400°C erwärmt. Wenn der SOG-Film 46 einer Wärmebehand­ lung unterzogen wird, um ein Fließen hervorzurufen, wird der SOG-Film 46 in den Kantenteilen des entfernten Elektronenstrahl-Resistfilms 45 auf dem Substrat 21 linear (Fig. 1a und Teil E in Fig. 10i), wodurch schließ­ lich ein Phasenschiebebereich 47 erhalten wird. Dieser Phasenschiebebe­ reich 47 weist in Längsrichtung jedes Musters 44 der undurchsichtigen Schicht (Richtung D-D′) verlaufende vertikale Seiten auf, wie in den Fig. 1b und 2i dargestellt, und erverfügt über lineare in Breitenrichtung je­ des Musters 44 der undurchsichtigen Schicht (Richtung C-C′) verlaufen­ de Seiten, wie in den Fig. 1c und 10i dargestellt. Das heißt, daß der Phasenschiebebereich beim ersten Ausführungsbeispiel einen Bereich 47-2 für eine Phasenverschiebung von 90° nur entlang seiner beiden Stirnkanten aufweist. So kann ein Phasenschiebebereich 47 mit einem Be­ reich 47-1 für eine Phasenverschiebung von 180° sowie einem Bereich 47- 2 für eine Phasenverschiebung von 90° dadurch erhalten werden, daß die Dicke des Elektronenstrahl-Resistfilms 45 geeignet eingestellt wird. Wenn der Brechungsindex n ist, die Dicke d ist und λ die Wellenlänge von Trans­ missionslicht durch einen Phasenschiebebereich 47 ist, muß die Dicke dieses Bereichs d = λ/2(n-1) sein.

Dabei wird die Dicke d des Phasenschiebebereichs 47 so hergestellt, daß die Phase im Hauptmusterbereich, der den Oberflächen eines benachbar­ ten Paars Muster 44 der undurchsichtigen Schicht entspricht, um 180° verschoben werden kann.

Andererseits muß in den Stirnkanten des Phasenschiebebereichs 47 der Elektronenstrahl-Resistfilm 45 mit einer Dicke von λ/4(n-1) aufgetragen werden, um eine Phasenverschiebung von 90° zu erzielen, wobei diese Dicke die Hälfte der Dicke in der Mitte des Phasenschiebebereichs 47 ist, was durch einen Fließprozeß an den Rändern der Muster 44 der undurch­ sichtigen Schicht erfolgt, nachdem dort der Resistfilm entfernt wurde, wie in den Fig. 10f bis 10h dargestellt.

In den Fig. 11a bis 11c sowie 12a bis 12i sind Teile, die mit solchen in den Fig. 1, 2 und 10 identisch sind oder solchen entsprechen, mit den­ selben Bezugszahlen versehen. Das Verfahren zum Herstellen einer Pha­ senschiebemaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel stimmt weit­ gehend mit dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel über­ ein.

Wie in Fig. 16a dargestellt, sind die Muster des Elektronenstrahl-Resist­ films 45 im unteren Teil der Kanten eines Phasenschiebebereichs 47 von den Mustern 44 der undurchsichtigen Schicht beim ersten Ausführungs­ beispiel fest beabstandet, jedoch sind, wie dies in Fig. 16b dargestellt ist, beim zweiten Ausführungsbeispiel die Muster des Elektronenstrahl-Re­ sistfilms 45 im unteren Teil der Kanten eines Phasenschiebebereichs 47 ausschließlich dieser Kanten selbst in Überlappung mit einem benachbar­ ten Paar von Mustern 44 der undurchsichtigen Schicht ausgebildet.

Das heißt, daß der Prozeß zum Herstellen der Phasenschiebemaske ent­ lang der Linie C-C′ in Fig. 11a mit dem Prozeß beim ersten Ausführungs­ beispiel (Fig. 2a bis 2i) identisch ist. Der Prozeß zum Herstellen der Phasenschiebemaske entlang der Linie D-D′ in Fig. 11a ist derjenige, wie er durch die Fig. 12a bis 12i veranschaulicht wird.

Gemäß den Fig. 12a bis 12i stimmt der Prozeß zum Herstellen einer Phasenschiebemaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im we­ sentlichen mit dem Prozeß gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel über­ ein, wobei mehrere Muster 44 der undurchsichtigen Schicht auf einem Substrat 41 ausgebildet werden, woraufhin ein Elektronenstrahl-Resist­ film 45 aufgebracht wird (Fig. 12a bis 12d).

Dann wird der Elektronenstrahl-Resistfilm 45 unter Verwendung eines Elektronenstrahl-Lithographiesystems so geätzt, daß auf dem Sub­ strat 41 ein Muster dieses Films entsteht, das in Längsrichtung an beiden Kanten mit den Mustern 44 der undurchsichtigen Schicht in Berührung steht (Fig. 12e).

Nachdem der Elektronenstrahl-Resistfilm 45 gemustert wurde, wird ein SOG-Film 46 auf das gesamte Substrat aufgetragen, und dieser SOG-Film 46 wird über und zwischen einem Paar benachbarter Muster 44 der un­ durchsichtigen Schicht gemustert (Fig. 12f und 12g).

Gemäß Fig. 16b wird der Elektronenstrahl-Resistfilm 45 beim zweiten Ausführungsbeispiel im unteren Teil der Kanten des SOG-Films 46 ausge­ bildet. Dabei ist der Elektronenstrahl-Resistfilm nicht im unteren Teil der Kanten des SOG-Film-Teils vorhanden, welcher oberhalb eines Paars be­ nachbarter Muster 44 der undurchsichtigen Schicht ausgebildet ist.

Danach wird das Muster des Elektronenstrahl-Resistfilms 45 entfernt (Fig. 12h), und es wird dafür gesorgt, daß der SOG-Film 46 fließt, um einen Phasenschiebebereich 47 auszubilden (Fig. 12i). Dieser Phasenschiebe­ bereich 47 beim zweiten Ausführungsbeispiel weist einen Bereich 47-2 für eine Phasenverschiebung von 90° auf, der entlang aller Kanten ausgebil­ det ist, mit Ausnahme des Teils, der ein Paar benachbarter Muster 44 der undurchsichtigen Schicht überlappt.

Beim dritten Ausführungsbeispiel ist, wie dies in den Fig. 13a bis 13c dargestellt ist, der Bereich 47-2 für eine Phasenverschiebung von 90° an allen Kanten des Phasenschiebebereichs ausgebildet, im Gegensatz zum Fall des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem dieser Bereich nur im Kan­ tenbereich in Längsrichtung vorhanden ist.

Diese Phasenschiebemaske des dritten Ausführungsbeispiels wird mit ei­ nem Prozeß hergestellt, wie er durch die Fig. 14a bis 14i sowie 15a bis 15i veranschaulicht wird. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel werden mehrere Muster 44 einer undurchsichtigen Schicht auf einem Substrat 41 ausgebildet und über der gesamten Anordnung wird ein Elektronenstrahl- Resistfilm 45 aufgebracht (Fig. 14a bis 14d sowie 15a bis 15d). Dann wird, wie dies durch die Fig. 14e und 15e veranschaulicht wird, der Elektronenstrahl-Resistfilm 45 unter Verwendung eines Elektronen­ strahl-Lithographiesystems gemustert.

Wie durch die Fig. 15f und 15g sowie 16f und 16g veranschaulicht, wird ein SOG-Film 46 auf das gesamte Substrat mit dem Resistfilm 45 und den Mustern 44 der undurchsichtigen Schicht aufgebracht, und dieser Film wird gemustert.

Gemäß Fig. 16c ist beim dritten Ausführungsbeispiel das Muster des Elektronenstrahl-Resistfilms 45 im unteren Teil aller Kanten des SOG- Films 46 ausgebildet. Anschließend wird der im unteren Teil des SOG- Films 46 ausgebildete Elektronenstrahl-Resistfilm 45 vollständig entfernt (Fig. 14h und 15h), und über einem Paar benachbarter Muster 44 der undurchsichtigen Schicht wird ein Phasenschiebebereich 47 ausgebildet (Fig. 14i und 15i). Dazu wird der Film 46 erwärmt, so daß seine Kanten fließen und sich absenken können.

Wie die Fig. 12e und 15e einerseits und die Fig. 16b, 16c anderer­ seits zeigen, können die Resistfilmteile 45 die Stirnseiten der Streifen 44 berühren oder in einem Abstand zu diesen liegen.

Gemäß den Fig. 14i und 15i ist die Mitte des Phasenschiebebereichs 47 ein Bereich 47-1 für eine Phasenverschiebung von 180° und die ganzen Kantenbereiche darum herum sind ein Bereich 47-2 für eine Phasenver­ schiebung von 90°.

Wie oben beschrieben, liegen bei den obigen Ausführungsbeispielen auf ei­ nem transparenten Substrat 41 Muster 44 aus einer nicht transparenten bzw. undurchsichtigen Schicht. Diese Muster 44 bestehen aus rechteck­ förmigen Streifen, die parallel zueinander liegen und im Abstand zueinan­ der angeordnet sind. Sämtliche dieser Streifen 44 weisen die gleiche Län­ ge, die gleiche Breite, die gleiche Dicke auf und fluchten darüber hinaus mit ihren in Streifenlängsrichtung einander gegenüberliegenden Stirnsei­ ten.

Die Zwischenschichtmuster 45 aus dem Resistfilm weisen bei den ver­ schiedenen Ausführungsbeispielen eine unterschiedliche Form auf.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 16a sind die Zwi­ schenschichtmuster 45 streifenförmig ausgebildet, beispielsweise als Rechteckstreifen, und verlaufen parallel zur Erstreckungsrichtung der Stirnseiten der Musterstreifen 44. Dabei erstrecken sich die Zwischen­ schichtmuster 45 von der Mitte eines Streifens 44 bis zur Mitte eines be­ nachbarten Streifens 44. Zwischen dem zuletzt genannten Streifen und dem nächstfolgenden kommt dann kein Zwischenschichtmuster 45 zu lie­ gen, sondern dann erst wieder zwischen dem nächstfolgenden und dem darauffolgenden Streifen 44, usw.

Nachdem auf die so erhaltene Struktur ein weiterer SOG-Film aus licht­ durchlässigem Material aufgebracht wurde, wird dieser so zurückgeätzt, daß Filmmuster 46 erhalten werden. Dabei kommt jedes Filmmuster 46 in einem Bereich zu liegen, der zwischen einem Paar von Zwischenschicht­ mustern 45 liegt, deren Längsseiten sich gegenüberliegen. Außerdem kommt das Filmmuster 46 auch oberhalb dieser Zwischenschichtmuster 45 zu liegen. Mit anderen Worten überdeckt jedes Filmmuster 46, das ebenfalls in Form eines länglichen Rechtecks vorliegt, an seinen Stirnsei­ ten die Zwischenschichtmuster 45, zwei Hälften zweier benachbarter Mu­ sterstreifen 44 sowie den Bereich des Substrats 41, der zwischen den bei­ den Musterstreifen 44 einerseits und andererseits zwischen diesen beiden Musterstreifen 44 und den Zwischenschichtmustern 45 liegt.

Wird nach Entfernung der Zwischenschichtmuster 45 das Filmmuster 46 erwärmt, so senken sich dessen Stirnseiten dort ab, wo zuvor die Zwi­ schenschichtmuster 45 vorhanden waren. Je nach gewählter Temperatur und Dauer der Temperaturbehandlung kann die Absenkung des Filmmu­ sters 46 in dem genannten Bereich mit geringerer oder größerer Neigung (kleinerem oder größerem Böschungswinkel) erfolgen.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind beim zweiten Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 16b die Enden der Zwischenschichtmuster 45 in Richtung zu den jeweiligen Musterstreifen 44 abgewinkelt. Die Zwi­ schenschichtmuster 45 weisen mit anderen Worten eine U-förmige Struk­ tur auf, wobei die beiden parallelen Schenkel einer jeweiligen Struktur 45 die Mitten der jeweiligen Musterstreifen 44 nicht überragen. Auch kom­ men die Schenkel der U-förmigen Struktur 45 nicht oberhalb der Muster­ streifen 44 zu liegen, sondern erstrecken sich nur bis zu diesen hin.

Das Filmmuster 46 ist in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungs­ beispiel ausgebildet. Wird es nach Entfernung der Zwischenschichtmu­ ster 45 erwärmt, so werden die außerhalb der Musterstreifen 44 liegenden Kanten des Filmmusters 46 abgesenkt, wie oben bereits erwähnt.

Beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 16c wird ein durchlaufendes bzw. geschlossenes Zwischenschichtmuster 45 erzeugt. Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 16b sind jetzt die jeweils einander gegenüberliegenden Schenkel der beiden Zwischen­ schichtmusterstrukturen 45 miteinander verbunden und laufen über ei­ nen Musterstreifen 44 hinweg. Das Filmmuster 46 ist in der gleichen Weise wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Wird es nach Entfernen des Zwischenschichtmusters 45 erwärmt, so wird sein ge­ samter Kantenbereich abgesenkt, also der über den gesamten Umfang des Filmmusters 46 verlaufende Randbereich. Dies zeigen z. B. auch die Fig. 14h und 14i in Verbindung mit den Fig. 15h und 15i.

Bei allen drei Ausführungsbeispielen 16a bis 16c kann auch vorgesehen sein, daß diejenigen Teile des streifenförmig ausgebildeten Zwischen­ schichtmusters 45, die sich parallel zu den Stirnseiten der Musterstreifen 44 erstrecken, eine solche Breite aufweisen, daß sie diese Stirnseiten der Musterstreifen 44 berühren. Dies läßt z. B. die Fig. 12e erkennen.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, mit folgenden Schritten:

• - Herstellen mehrerer Muster (44) einer undurchsichtigen Schicht in einem Array mit festgelegtem gegenseitigem Abstand in Breitenrichtung der Muster auf einem Substrat (41);
• - Auftragen einer Zwischenschicht (45) auf das gesamte Substrat, um die mehreren Muster (44) der undurchsichtigen Schicht abzudecken;
• - Ausbilden von Zwischenschichtmustern (45) wenigstens auf dem Substrat (41) an beiden in Längsrichtung jedes Musters (44) der undurch­ sichtigen Schicht gegenüberliegenden Musterstirnseiten durch Ätzen der Zwischenschicht;
• - Ausbilden mehrerer Muster (46) aus lichtdurchlässigem Material auf dem Substrat (41) zwischen jeweils benachbarten Mustern (44) der un­ durchsichtigen Schicht, die zum Teil diese Muster (44) überdecken;
• - Entfernen der Zwischenschichtmuster (45) unterhalb der Muster (46) aus lichtdurchlässigem Material; und
• - Ausbilden mindestens eines Phasenschiebebereichs (47) mit einem Bereich (47-2) mit einer Phasenverschiebung von 90° in einem Teil, in dem das Zwischenschichtmuster (45) entfernt wurde, und mit einem Bereich (47-1) für eine Phasenverschiebung von 180° im restlichen Teil, dadurch, daß durch Wärmebehandlung dafür gesorgt wird, daß die Muster (46) aus lichtdurchlässigem Material fließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwi­ schenschichtmuster (45) wenigstens zum Teil parallel zu den Stirnseiten benachbarter Muster (44) der undurchsichtigen Schicht auf dem Substrat (41) ausgebildet werden (Fig. 16a).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichtmuster (45) so auf dem Substrat (41) ausgebildet wer­ den, daß sie einen bestimmten Abstand von den beiden Stirnseiten jedes Musters (44) der undurchsichtigen Schicht in Längsrichtung derselben einhalten (Fig. 16a, b).

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichtmuster (45) in Breitenrichtung jedes Musters (44) der undurchsichtigen Schicht gesehen mittig auf jedem Muster (44) der un­ durchsichtigen Schicht in dessen Längsrichtung verlaufen (Fig. 16c).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß Quarz für das Substrat (41) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt zum Herstellen der mehreren Muster (44) der un­ durchsichtigen Schicht folgende Schritte aufweist:

• - Auftragen einer undurchsichtigen Schicht (42) auf das Substrat (41);
• - Auftragen eines Resistfilms (43) auf die undurchsichtige Schicht (42);
• - Ausbilden eines Resistfilmmusters (43) in einem Array mit festgeleg­ tem gegenseitigem Abstand entlang einer Linie und teilweises Freilegen der undurchsichtigen Schicht durch Abätzen des Resistfilms;
• - Ätzen der freigelegten undurchsichtigen Schicht unter Verwendung des Resistfilmmusters als Maske; und
• - Ausbilden von Mustern (44) der undurchsichtigen Schicht durch Entfernen der Resistfilmmuster.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die undurchsichtige Schicht (42) Chrom verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Resistfilm (43) ein Elektronenstrahlresist verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Belichten des Resistfilms (43) ein Elektronenstrahl-Lithographiesystem verwen­ det wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Spin-auf-Glas-Film für das lichtdurchlässige Material (46) verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke d des Phasenschiebebereichs (47) wie folgt ge­ wählt wird: d = λ/2(n-1),wobei n der Brechungsindex des Phasenschiebebereichs und λ die Wellen­ länge des Beleuchtungslichts ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht (45) die Hälfte der Dicke des Phasenschiebereichs (47) beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Zwischenschicht (45) ein Elektronenstrahl-Resist­ film verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 200 bis 400°C ausgeführt wird.