DE69130518T2

DE69130518T2 - Maske mit Phasenschiebern und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69130518T2
Application number: DE69130518T
Authority: DE
Inventors: Kenji C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Nakagawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: KR920001633A; US5276551A; EP0462560B1; DE69130518D1; KR950000091B1; EP0462560A1; US5514498A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zwischenmaske, die zum Projizieren eines sehr feinen Musters auf ein Halbleitersubstrat bei der Photolithographie verwendet wird, und betrifft spezieller eine Zwischenmaske, in der Phasenschieber eingebaut sind und ein Verfahren zur Herstellung einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern.
Mit dem Trend nach höherer Integration von integrierten Schaltungen sind Muster, die auf einem Halbleitersubstrat bei der Photolithographie ausgebildet werden, erforderlich, die zunehmend fein und präzise sind. Eine Zwischenmaske, die Phasenschieber enthält, bildet eine Einrichtung, um dies zu erreichen.
Wie dies gut bekannt ist, wird ein vergrößertes Muster mit einem Vergrößerungsverhältnis von etwa 1 bis 10 auf einer Zwischenmaske ausgebildet und das Zwischenmaskenmuster wird projiziert, um ein reduziertes reales Bild auf einem Halbleitersubstrat auszubilden, und zwar durch ein Schritt- und Wiederholverfahren unter Verwendung eines sog. Schrittschaltwerks.
Wenn die Abmaße des Musters auf dem Halbleitersubstrat auf eine Submikron-Größenordnung reduziert werden, ergibt sich ein Problem, daß nämlich die Lichtstrahlen, die durch zwei benachbarte transparente Abschnitte des Zwischenmaskenmusters hindurch verlaufen, durch einen schmalen Streifenabschnitt getrennt werden und miteinander interferieren, so daß ein exaktes Bild des Streifenabschnitts nicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet wird.
Um das Interferenzproblem zwischen benachbarten Lichtstrahlen zu lösen, wurde kürzlich eine Phasenschiebertechnik in die Zwischenmaskenfabrikation eingeführt.
Eine typische Zwischenmaskenstruktur mit Phasenschiebern ist beispielsweise in Fig. 1 gezeigt. Auf einem Zwischenmaskensubstrat 1 aus Glas oder Quarz wird eine lichtabschirmende Schicht 2 (im folgenden als Abschirmschicht bezeichnet), die allgemein aus Chrom (Cr) oder einer Chromverbindung besteht, mit Hilfe eines herkömmlichen Verfahrens ausgebildet. Von zwei benachbarten Öffnungen 30 und 31 wird eine Öffnung 31 zwischen den Abschirmschichten 2 und 2.' mit einer Phasenschieberschicht 3 bedeckt (im folgenden als Phasenschieber bezeichnet), welche die Funktion hat, die Auflösung bei der Photolithographie zu verbessern.
Lichtstrahlen 33 und 34, die auf die Bodenfläche der Zwischenmaske auftreffen und eine Strecke t wandern, erfahren eine unterschiedliche Phasenverschiebung aufgrund des Vorhandenseins des Phasenschiebers 3 (in der Praxis wird die Zwischenmaske umgekehrt in dem Schrittschaltwerk angeordnet). Wenn die Dicke des Phasenschiebers in geeigneter Weise ausgewählt wurde, können zwei Strahlen, die durch die Zwischenmaske hindurch verlaufen, außer Phase gebracht werden (Phasenverschiebung von π), und zwar zueinander. Dies führt zur Ausbildung eines bestimmten Bildmusters der mittleren Cr-Schicht 2' auf dem Halbleitersubstrat, da die Wirkungen der benachbarten Strahlen von beiden Seiten sich gegenseitig aufheben.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer anderen Zwischenmaskenstruktur mit Phasenschiebern. In der gleichen Weise wie bei Fig. 1 wird ein Muster aus lichtabschirmenden Schichten 2 auf einem Glassubstrat 1 ausgebildet. In diesem Fall wird jedoch ein Phasenschieber 3' in Form einer Nut oder Wanne ausgebildet, und zwar unter einem Fenster 31 zwischen zwei benachbarten lichtabschirmenden Schichten 2 und 2'. Die Nut wird dadurch ausgebildet, indem das Substrat 1 einem herkömmlichen anisotropen Ätzprozeß unterworfen wird, wie beispielsweise RIE (reaktiver Ionenätzprozeß), bei dem lediglich die Substratoberfläche für den die Nut bildenden Bereich freigelegt wird und andere Bereiche mit einer Resist-Schicht bedeckt werden. Die Funktion des Phasenschiebers 3' ist also die gleiche wie diejenige des Phasenschiebers 3 von Fig. 1. In diesem Fall wird jedoch dem Licht 33, welches eine Strecke d innerhalb des Substrates zurücklegt, eine Phasendifferenz von π von dem Licht 34 erteilt, welches die gleiche Strecke d durchwandert, und zwar in der Nut ohne Substratmaterial.
Um eine Zwischenmaske mit Phasenschiebern auszustatten, müssen feine komplizierte Muster auf dieser ausgebildet werden. Bei dem Herstellungsprozeß einer Zwischenmaske treten häufig Defekte in den Mustern der Abschirmschicht 2 oder den Phasenschiebern 3 auf. Zusätzlich kann es sich selbst dann, wenn die Zwischenmaske perfekt ausgebildet wird, ereignen, daß ein kleiner Abschnitt des Musters modifiziert oder geändert werden muß. Es ist daher wichtig, die Fähigkeit zu erreichen, das Muster reparieren oder modifizieren zu können.
Wenn herausgefunden wird, daß die Abschirmschicht einen fehlenden Abschnitt oder Leerabschnitt enthält oder einen nicht erforderlichen Extraabschnitt in dessen Muster vorhanden ist, bevor die Phasenschieber ausgebildet werden, können diese Defekte vergleichsweise einfach repariert werden, und zwar unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls (im folgenden als FIB bezeichnet) bzw. eines entsprechenden Gerätes.
Wenn einmal die Phasenschieber ausgebildet worden sind und wenn sie einen nicht erforderlichen Extraabschnitt enthalten, so kann dieser unter Verwendung des oben genannten FIB-Gerätes entfernt werden und die Zwischenmaske kann re pariert werden. Wenn jedoch der Defekt aus einem fehlenden Abschnitt in dem Phasenschiebermuster besteht, kann die Zwischenmaske nicht in einfacher Weise repariert werden. Es wird nun das FIB-Gerät umrißweise beschrieben, und zwar unter Hinweis auf die schematische Querschnittsdarstellung von Fig. 3. Es werden Ionen von einer Ionenkanone 6 emittiert, wobei Galliumionen (Ga) häufig verwendet werden; diese werden durch eine Kondensorlinse 7 fokussiert und werden durch eine Austastelektrode 8 und eine Austastöffnung 9 ein-/ausgesteuert. Eine Objektlinse 10 und eine Ablenklinse 11 fokussieren und projizieren einen 10- nenstrahl auf einen Gegenstand 14, der bearbeitet werden soll, und zwar an einer spezifischen Abtastposition. Der Gegenstand kann durch einen XY-Tisch 15 bewegt werden. Der Ionenstrahl kann das Material eines Gegenstandes sputtern und ätzen und ein Sekundärionen-Detektor 12 kann das Material des Objekts detektieren und wird dazu verwendet, die Ionenstrahlposition zu identifizieren. Wenn ein Glas von einer Glas-Injektionskanone 13 eingeführt wird, so löst der Ionenstrahl (zersetzt) das Glas auf und das auf diese Weise erhaltene Element kann auf dem Gegenstand 14 niedergeschlagen werden.
Um einen unerwünschten Extraabschnitt der Abschirmschicht 2 oder des Phasenschiebers 3 zu entfernen, wird dieser Abschnitt einer Bestrahlung durch den oben erwähnten Ionenstrahl unterworfen, indem der XY-Tisch bewegt wird und der Ionenstrahl in eine Abtastbewegung gebracht wird. Wenn jedoch der Phasenschieber 3 von Fig. 1 einen fehlenden Abschnitt aufweist oder wenn der nutenförmig gestaltete Phasenschieber 3' von Fig. 2 einen Extra-Nutabschnitt enthält der nicht entfernt hätte werden sollen, sind die Prozesse des Niederschlagens des Phasenschiebermaterials oder des Substratmaterials und der Reparaturvorgang des Leerabschnitts der Phasenschieber sehr schwierig. Der Grund dafür besteht darin, daß die Dicke des Phasenschiebers 3 oder die Tiefe des Phasenschiebers 3' zu groß ist (ein paar hundert nm), um den Leerabschnitt durch das FIB-Gerät einzugraben. Wenn versucht wird, Siliziumdioxid niederzuschlagen (ein populäres Material für Phasenschieber), und zwar mit Hilfe des FIB-Gerätes, so enthält der niedergeschlagene Phasenschieber Gallium; da aber Gallium enthaltendes Siliziumdioxid nicht transparent ist, arbeitet es nicht als ein Phasenschieber.
Die EP-A-0 395 425 stellt einen Stand der Technik für die Anmeldung nach Art. 54 (3) EPÜ dar. Sie offenbart eine Zwischenmaske mit einem Abschnitt, der lediglich durch ein Substrat gebildet ist, einen Abschnitt, der durch das Substrat gebildet ist, auf dem ein Phasenschieber einer ersten Dicke vorgesehen ist und einen Abschnitt, der durch das Substrat gebildet ist, auf dem ein Phasenschieber einer zweiten Dicke ausgebildet ist.
Die US-A-3 547 546 offenbart eine sog. Zonenplatte, die bei der Photolithographie verwendet wird, um Muster, wie beispielsweise Mikroschaltkreise, herzustellen, und weist Merkmale auf, die denjenigen des Oberbegriffes der beigefügten Ansprüche 1 und 2 entsprechen. Die Zonenplatte besitzt verschiedene Zonen, die durch Regionen einer transparenten Platte gebildet werden, die in unterschiedlichen Dicken geschnitten sind, wodurch unterschiedliche Phasenschieber zum Übertragen von Licht gebildet werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Zwischenmaske geschaffen, die für die Verwendung bei der Projektion eines sehr feinen Musters auf ein Halbleitersubstrat in der Photolithographie verwendet werden kann, wobei die Zwischenmaske ein Substrat umfaßt, welches einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist, der transparent ist gegenüber Projektionslicht, welches in der Photolithographie verwendet wird, wobei der lichtdurchlässige Bereich eine erste, zweite und dritte transparente Zone umfaßt, durch die das Projektionslicht hindurch geschickt wird, wobei die erste transparente Zone eine erste Oberfläche besitzt, und zwar bei einer ersten Höhe von einer Bodenfläche des Substrats aus, die zweite transparente Zone eine zweite Oberfläche bei einer zweiten Höhe von der Bodenfläche des Substrats aus besitzt, die einer oberen Fläche des Substrats entspricht, wobei die erste transparente Zone dem Projektionslicht, welches dort hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz von dem Projektionslicht erteilt, welches durch die zweite transparente Zone hindurch gesendet wird und wobei die dritte transparente Zone selektiv in ein Muster gebracht wird und in dem Substrat eine Nut ausgebildet wird, und eine dritte Fläche bei einer dritten Höhe von der Bodenfläche des Substrats aus besitzt, wobei die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz erteilt, und zwar gegenüber oder von dem Projektionslicht, welches durch die zweite transparente Zone übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß:
die erste transparente Zone dadurch ausgebildet wird, indem eine Phasenschieberschicht auf dem Substrat niedergeschlagen wird und selektiv in ein Muster gebracht wird; und
die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese hindurch übertragen wird, im wesentlichen die gleiche Phase erteilt, wie dem Projektionslicht, welches durch die erste transparente Zone übertragen wird, um dadurch einen defekten Abschnitt der ersten transparente Zone zu reparieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Zwischenmaske geschaffen, die für die Verwendung bei der Projektion eines sehr feinen Musters auf ein Halbleitersubstrat in der Photolithographie verwendet werden kann, wobei die Zwischenmaske ein Substrat umfaßt, welches einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist, der transparent ist gegenüber Projektionslicht, welches in der Photolithographie verwendet wird, wobei der lichtdurchlässige Bereich eine erste, zweite und dritte transparente Zone aufweist, durch die das Projektionslicht übertragen wird, die erste transparente Zone eine erste Fläche besitzt, und zwar bei einer ersten Höhe von einer Bodenfläche des Substrats aus, die zweite transparente Zone in ein selektives Muster geformt wird und eine erste Nut in dem Substrat bildet, und eine zweite Fläche bei einer zweiten Höhe von der Bodenfläche des Substrats aus besitzt, wobei die erste transparente Zone dem Projektionslicht, welches dort hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz von dem Projektionslicht erteilt, welches durch die zweite transparente Zone übertragen wird und wobei die dritte transparente Zone selektiv in ein Muster gebracht wird und eine zweite Nut bildet, und eine dritte Fläche bei einer dritten Höhe von der Bodenfläche des Substrats aufweist, wobei die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz erteilt, und zwar gegenüber oder von dem Projektionslicht, welches durch die zweite transparente Zone übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß:
die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese hindurch übertragen wird, im wesentlichen die gleiche Phase wie dem Projektionslicht erteilt, welches durch die erste transparente Zone übertragen wird, um dadurch einen defekten Abschnitt der ersten transparenten Zone zu reparieren.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann somit eine Zwischenmaske mit Phasenschiebern bilden, die in einfacher Weise eine geringe Musteränderung nach der Vervollständigung der Herstellung der Zwischenmaske vertragen kann und die eine Reparatur von irgendeinem Musterdefekt erlaubt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch Verfahren zur Herstellung der oben definierten Zwischenmasken.
In der Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Licht" das Projektionslicht, welches bei der Photolithographie verwendet wird. Die Ausdrücke "Licht" und "Photolithographie" in der Beschreibung sind nicht auf sichtbares Licht beschränkt und können auch andere Formen von Strahlen und Lithographie umfassen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern, in welcher ein niedergeschlagener (im folgenden als positiver Typ bezeichnet) Phasenschieber auf dem Zwischenmaskensubstrat ausgebildet ist;
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern, bei der ein mit Nuten versehener (im folgenden als negativer Typ bezeichnet) Phasenschieber in einem Zwischenmaskensubstrat ausgebildet ist;
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines fokussierten Ionenstrahl-(FIB)-Geräts, welches bei der Herstellung einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4(a) und 4(b) zeigen eine Draufsicht auf eine Abschirmschicht und einen Phasenschieber, der darauf ausgebildet ist, und zwar auf einem Zwischenmaskensubstrat, wobei Fig. 4(a) einen Fall veranschaulicht, bei dem ein korrektes Muster ausgebildet ist und wobei Fig. 4(b) zeigt, daß die Abschirmschicht Defekte besitzt;
Fig. 5(a) bis 5(d) zeigen eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern während des Reparaturprozesses bei aufeinanderfolgenden Schritten, bei denen die Zwischenmaske, die Defekte aufweist, wie beispielsweise nach Fig. 4(b) repariert wird (erste Ausführungsform)
Fig. 6 (a) und 6 (b) eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern vom positiven Typ zeigen und wobei die Zwischenmaske einen Defekt besitzt, der in Fig. 6(a) gezeigt ist, und wobei die Zwischenmaske in reparierter Form in Fig. 6(b) gezeigt ist (zweite Ausführungsform);
Fig. 7(a) und 7(b) zeigen eine Querschnittsansicht einer vergrößerten Nut zur Erläuterung des Reparaturverfahrens der Nut in Einklang mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8(a) und 8(b) zeigen eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern vom negativen Typ und wobei die Zwischenmaske mit einem Defekt in Fig. 8(a) gezeigt ist, und die Zwischenmaske, die repariert wurde, in Fig. 8(b) gezeigt ist (dritte Ausführungsform);
Fig. 9(a) und 9(b) zeigen eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern vom positiven Typ, bei der Phasenschieber auf einem Substrat ausgebildet sind und darüber eine Abschirmschicht niedergeschlagen ist und wobei die Zwischenmaske in Fig. 9(a) mit einem Defekt gezeigt und in Fig. 9(b) die reparierte Zwischenmaske gezeigt ist (vierte Ausführungsform); und
Fig. 10 zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern vom positiven und negativen Typ, wobei beide Typen der Phasenschieber ausgebildet sind und keine Abschirmschicht verwendet ist (nicht in Einklang mit der Erfindung).
In den Zeichnungen sind die gleichen oder entsprechenden Teile mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.

(1) Erste Ausführungsform

Details einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Hinweis auf die Fig. 4(a) und 4 (b) und die Fig. 5 (a) bis 5 (d) erläutert.
Fig. 4(a) zeigt einen Abschnitt einer Draufsicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern, die ein korrigiertes Muster einer Abschirmschicht 2 besitzt, die eine recht eckförmige Außenlinie und eine rechteckförmige Öffnung 30 aufweist. Die Abschirmschicht 2 ist durch Niederschlagen einer Cr-Schicht in einer Dicke von 60 bis 80 nm ausgebildet, die mit Hilfe einer herkömmlichen Photolithographie- Technik anschließend in ein Muster geformt wurde. Die erste Ausführungsform verwendet einen Phasenschieber 3 vom positiven Typ, wobei der Phasenschieber 3 dadurch hergestellt wurde, indem eine Siliziumdioxidschicht (SiO&sub2;) darauf niedergeschlagen wurde und danach die SiO&sub2;-Schicht in ein Muster gebracht wurde. Eine Dicke des Phasenschiebers 3 liegt bei etwa 390 nm, wenn i-Linien-Strahlen in dem Schrittschaltwerk verwendet werden. Die Dicke des Phasenschiebers 3 ist sehr viel größer als diejenige der Abschirmschicht 2.
Fig. 4(b) zeigt eine ähnliche Draufsicht auf die Zwischenmaske mit Phasenschiebern wie in Fig. 4(a), es besitzt jedoch in diesem Fall die Abschirmschicht 2 defekte Abschnitte 2a und 2b. Der Abschnitt 2a besteht aus einem Extravorsprung und der Abschnitt 2b besteht aus einem fehlenden Abschnitt, wobei beide von der normalen geradlinigen Peripherie übertragen sind. Die Gestalten der Defekte in der Figur sind ziemlich schematisch gehalten und diese Defekte können in einfacher Weise repariert werden, wenn der Phasenschieber 3 nicht auf der Abschirmschicht 2 ausgebildet ist.
Nach der Ausbildung des Phasenschiebers 3 müssen häufig defekte Abschnitte repariert werden, derart, daß der Extraabschnitt 2a entfernt wird und der fehlende Abschnitt 2b ersetzt wird. Ein Verfahren zum Reparieren defekter Abschnitte wird als nächstes unter Hinweis auf die Fig. 5(a) bis 5(d) erläutert.
Die Fig. 5 (a) bis 5 (d) zeigen eine Querschnittsansicht bei aufeinanderfolgenden Schritten des Reparaturvorgangs entlang der Linie A-A in Fig. 4(b). Fig. 5(a) zeigt einen Querschnitt bei einer Anfangsstufe vor dem Reparaturprozeß, bei der die defekten Abschnitte 2a und 2b in der Abschirmschicht 2 durch strichlierte Linien gezeigt sind. Zuerst werden, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, der Abschnitt des Phasenschiebers 3, der auf dem Extraabschnitt 2a liegt, und der Abschnitt 2a der abschirmenden Schicht mit Hilfe eines Sputter- und Ätzverfahrens entfernt, und zwar mit Hilfe des an früherer Stelle erläuterten FIB- Gerätes von Fig. 3, wobei eine Öffnung 37 ausgebildet wird, wobei dann danach der Phasenschieberabschnitt, der den leeren Abschnitt 2b eingegraben enthält und der darauf liegt, und der Nachbarabschnitt an der Abschirmschicht 2 entfernt werden unter Verwendung des gleichen Gerätes und unter Ausbildung einer Öffnung 38.
Als nächstes wird ein Wolfram-Hexacarbonylgas [W(CO)&sub6;] über eine Gasinjektionskanone· 13 in das FIB-Gerät von Fig. 3 in die Öffnung 38 eingeleitet und es wird eine Wolframschicht 4 niedergeschlagen, wie dies in Fig. 5(c) gezeigt ist.
Als nächstes wird die freigelegte Fläche des Zwischenmaskensubstrats 1 in der Öffnung 37 einem Sputter- und Ätzprozeß durch das FIB-Gerät unterworfen, was zur Ausbildung einer Nut mit einer Tiefe d führt, wie dies in Fig. 5 (d) gezeigt ist.
Eine erforderliche Tiefe d wird durch die folgende Gleichung gegeben:
(nd/λ) - (d/λ) = (1 + 2m) /2,
oder d = λ(1 + 2m) /2 (n - 1), .... (1)
worin n ein Brechungsindex des Substratmaterials bedeutet, X eine Wellenlänge des Lichtes ist, welches in dem Schrittschaltwerk verwendet wird, und m eine ganze Zahl ist wie 0, 1, 2, ...
Die oben angegebenen Gleichungen gelten für die Tiefe der Nut gemäß dem Phasenschiebertyp (Phasenschieber vom negativen Typ), es gelten jedoch ähnliche Gleichungen für eine Dicke t des niedergeschlagenen Phasenschiebers (Phasenschieber vom positiven Typ), wobei die Tiefe d ersetzt wird durch die Dicke t und wobei der Brechungsindex n für das Material des niedergeschlagenen Phasenschiebers steht.
Durch Berechnung wird die Tiefe d gegeben als etwa 390 nm für ein Quarz- oder Glassubstrat, welches im wesentlichen gleich ist einer Dicke t des niedergeschlagenen SiO&sub2;-Phasenschiebers vom positiven Typ.
Jedoch sind die Dicke t und die Tiefe d der Phasenschieber der vorliegenden Erfindung nicht auf die gegebene Größe gemäß der Gleichung beschränkt. Unterschiedliche Größen der Dicke oder der Tiefe für die Phasenschieber führen zu ausreichenden Effekten, um das ausgebildete Muster eines Gegenstandes zu verbessern.

(2) Zweite Ausführungsform

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Fig. 6(a) und 6(b) erläutert. Fig. 6(a) zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern von einem positiven Typ, bei der ein Phasenschieber 3 einen Defekt gemäß einem fehlenden Abschnitt 3a aufweist. Eine Dicke t des Phasenschiebers 3 ist durch die oben angegebene modifizierte Berechnung unter Verwendung der Gleichung (1) gegeben und bei der aktuellen Ausführungsform nach Fig. 6(a) beträgt, da die SiO&sub2;-Schicht als Phasenschieber 3 verwendet wird, in diesem Fall die Dicke t etwa 390 nm.
Um den defekten Abschnitt 3a zu reparieren, ist es schwierig eine SiO&sub2;-Schicht unter Verwendung des FIB- Gerätes niederzuschlagen, da die erforderliche Dicke zu groß ist und die niedergeschlagene Schicht nicht transparent ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der defekte Abschnitt 3a dadurch repariert, indem eine Nut mit einer Tiefe d ausgebildet wird, was einen Phasenschieber 3' vom negativen Typ bedeutet, und zwar in dem Zwischenmaskensubstrat 1, wie dies in Fig. 6(b) gezeigt ist. Die Tiefe d ist durch die vorangegangen genannte Gleichung (1) gegeben. Der Phasenschieber 3' vom negativen Typ kann mit Hilfe eines Sputter- und Ätzprozesses unter Verwendung des FIB-Gerätes ausgebildet werden.
Bei der Ausbildung der Nut ist es zu bevorzugen, daß die Seitenwand und die Bodenfläche der Nut jeweils vertikal und parallel zur Substratoberfläche verlaufen, soweit dies möglich ist. Fig. 7(a) zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht von lediglich dem mit einer Nut versehenen Abschnitt 46, wobei die Nut mehr eine scharfe Trennungsgestalt hat mit beispielsweise einer Weite von etwa 0,2 bis 0,4 um und einer Tiefe von etwa 0,39 um. Wenn Ga-Ionen auf die die Nut bildende Zone auf dem Substrat aufgestrahlt werden, wird das Substratmaterial, wie beispielsweise Quarz oder Glas, von dem Substrat abgesplittert (sputtered) und das abgesplitterte Material wird erneut an der Seitenwand der Nut 46 niedergeschlagen, wie in Fig. 7(a) gezeigt ist.
Bei dem in Fig. 7(b) gezeigten Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daß irgendein Gas, ausgewählt aus der Gruppe gemäß einem Kohlenstoff-Tetrafluorgas (CF&sub4;), einem Stickstoff-Fluorgas (NF&sub3;), einem Fluorgas (F&sub2;), einem Schwefel-Fluorgas (SF&sub6;), einem Wasserstoff-Fluorgas (HF) und einem Chlorgas (Cl&sub2;) in bevorzugter Weise von der Gasinjektionskanone 13 in dem FIB-Gerät injiziert wird. Das Ziel besteht somit darin, das Substratmaterial in einer flüchtigen Siliziumverbindungsform zu entfernen, wie beispielsweise Siliziumfluor (SiF&sub4;). Dieses Verfahren verhindert, daß das Substratmaterial an der Seitenwand der Nut niedergeschlagen wird.

(3) Dritte Ausführungsform

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Hinweis auf die Fig. 8(a) und 8(b) er läutert. Fig. 8(a) zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern, bei der die Phasenschieber 3 vom negativen Typ in einem Zwischenmaskensubstrat 1 zwischen Abschirmschichten 2 ausgebildet sind. Der Phasenschieber 3 besitzt einen defekten Abschnitt 3b, der im Falle der Ausbildung eines korrekten Phasenschiebermusters entfernt werden sollte.
Da die Prozesse gemäß einem Niederschlagen des Substratmaterials (Glas) auf den defekten leeren Abschnitt 3b und Eingraben des leeren Abschnitts schwierig durchzuführen sind, und zwar aufgrund der großen Tiefe und Transparenz derselben, wurde festgestellt, daß dann, wenn ein zusätzlicher Phasenschieber vom negativen Typ unter dem leeren Abschnitt 3b hinzugefügt wird, dies den gleichen Effekt hat wie derjenige, bei dem der leere Abschnitt mit niedergeschlagenem Material eingegraben wird. Die Tiefe des defekten Abschnitts wird auf 2d erhöht, was das zweifache der normalen Phasenschiebertiefe d beträgt. Die Tiefe 2d bedeutet, daß Licht, welches die Strecke 2d durchläuft, von einem Phasenschieber einer vollen Wellenlänge (2π Phasenschiebung) empfangen wird und daher die gleiche Charakteristik zeigt, so als ob kein Phasenschieber an dem leeren Abschnitt 3b ausgebildet wäre.

(4) Vierte Ausführungsform

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Hinweis auf die Fig. 9(a) und 9(b) erläutert. Fig. 9(a) zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern, wobei Phasenschieber 3 vom positiven Typ auf einem Zwischenmaskensubstrat 1 ausgebildet sind und wobei eine Abschirmschicht 2 aus (Cr) darauf niedergeschlagen ist. Der Phasenschieber 3 besitzt einen Schulterabschnitt 42 auf beiden Seiten der Abschirmschicht 2, und ein Schulterabschnitt besitzt einen defekten Abschnitt 3c, der nicht weggenommen werden sollte, wenn ein korrektes Phasenschiebermuster ausgebildet wird.
Da die Prozesse des Niederschlagens des Schiebermaterials, wie beispielsweise SiO&sub2;, auf den defekten leeren Abschnitt 3c und Eingraben des leeren Abschnitts schwierig durchzuführen sind, und zwar aufgrund der großen Dicke und Transparenz der niedergeschlagenen Schicht, wurde herausgefunden, daß dann, wenn ein Phasenschieber vom negativen Typ, nämlich eine Nut 40, unter dem leeren Abschnitt 3c ausgebildet wird, dies den gleichen Effekt hat wie derjenige des leeren Abschnitts, der repariert ist mit Hilfe eines niedergeschlagenen Phasenschiebers. Da die Tiefe der Nut, die auszubilden ist, gleich d beträgt, erfährt das Licht, welches durch die Nut gemäß der Strecke d verläuft, eine Phasenschiebung von π, was das gleiche ist wie dasjenige, was durch den Phasenschieber 3 verursacht wird.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen sind alle Zwischenmasken mit einer zu einem Muster gestalteten Abschirmschicht ausgestattet. Jedoch ist eine Zwischenmaske nach der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Typen beschränkt, die vorliegende Erfindung kann vielmehr bei einer Zwischenmaskensubstrat ohne eine Abschirmschicht angewendet werden. Fig. 10 zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenmaske mit Phasenschiebern, bei der Phasenschieber vom positiven Typ und vom negativen Typ ausgebildet sind und bei der keine Abschirmschicht verwendet wird, um hier eine Hintergrunderläuterung zu geben.
Ein Phasenschieber 3 vom positiven Typ ist auf einem Zwischenmaskensubstrat 1 ausgebildet und ein Phasenschieber 3' vom negativen Typ ist auf beiden Seiten des Phasenschiebers 3 vom positiven Typ ausgebildet. Obwohl diese Zwischenmaske nicht in Einklang mit der Erfindung steht, veranschaulicht sie, daß eine Abschirmschicht nicht wesentlich ist.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen realisiert werden, ohne dabei jedoch den Rahmen und die wesentlichen Eigenschaften der Erfindung zu verlassen. Die hier offenbarten Ausführungsformen sind daher lediglich in allen Aspekten als beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten, wobei der Rahmen der Erfindung durch die anhängenden Ansprüche festgelegt wird und nicht durch die vorangegangene Beschreibung eingeschränkt ist, wobei alle Änderungen, die im Rahmen der Ansprüche liegen, damit mit erfaßt sind.

Claims

1. Zwischenmaske, die für die Verwendung bei der Projizierung eines sehr feinen Musters auf ein Halbleitersubstrat in der Photolithographie geeignet ist, wobei die Zwischenmaske ein Substrat (1) umfaßt, welches einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist, der transparent ist gegenüber Projektionslicht, welches in der Photolithographie verwendet wird, wobei der lichtdurchlässige Bereich eine erste, eine zweite und eine dritte transparente Zone aufweist, durch die das Projektionslicht zu übertragen ist, die erste transparente Zone (3) eine erste Oberfläche bei einer ersten Höhe von einer Bodenfläche des Substrats (1) aus hat, die zweite transparente Zone eine zweite Oberfläche bei einer zweiten Höhe von der Bodenfläche des Substrats aus hat, die einer oberen Fläche des Substrats (1) entspricht, wobei die erste transparente Zone dem Projektionslicht, welches dort hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz von dem Projektionslicht erteilt, welches durch die zweite transparente Zone hindurch geleitet wird, und wobei die dritte transparente Zone selektiv in ein Muster gebracht wird und in dem Substrat eine Nut (37, 3', 40) ausgebildet wird, und eine dritte Fläche bei einer dritten Höhe von der Bodenfläche des Substrats (1) aus besitzt, wobei die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz gegenüber dem Projektionslicht erteilt, welches durch die zweite transparente Zone übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

die erste transparente Zone (3) durch Niederschlagen und selektive Musterausbildung einer Phasenschieberschicht auf dem Substrat (1) gebildet ist; und

die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese übertragen wird, im wesentlichen die gleiche Phase erteilt, wie dem Projektionslicht, welches durch die erste transparente Zone übertragen wird, um dadurch einen defekten Abschnitt der ersten transparente Zone (3) zu reparieren.

2. Zwischenmaske, die für die Verwendung bei der Projektion eines sehr feinen Musters auf ein Halbleitersubstrat in der Photolithographie verwendet werden kann, wobei die Zwischenmaske ein Substrat (1) umfaßt, welches einen lichtdurchlässigert Bereich aufweist, der transparent ist gegenüber Projektionslicht, welches in der Photolithographie verwendet wird, wobei der lichtdurchlässige Bereich eine erste, eine zweite und eine dritte transparente Zone umfaßt, durch die das Projektionslicht zu übertragen ist, die erste transparente Zone (3) eine erste Oberfläche bei einer ersten Höhe von einer Bodenfläche des Substrats (1) aus besitzt, die zweite transparente Zone selektiv in ein Muster gebracht ist und eine erste Nut in dem Substrat bildet, und eine zweite Oberfläche bei einer zweiten Höhe von der Bodenfläche des Substrats aus besitzt, wobei die erste transparente Zone (3) dem Projektionslicht, welches dort hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz gegenüber dem Projektionslicht erteilt, welches durch die zweite transparente Zone übertragen wird, und wobei die dritte transparente Zone selektiv in ein Muster gebracht ist und eine zweite Nut (3b) bildet, und eine dritte Oberfläche bei einer dritten Höhe von der Bodenfläche des Substrats (1) aus besitzt, wobei die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese hindurch übertragen wird, eine Phasendifferenz gegenüber dem Projektionslicht erteilt, welches durch die zweite transparente Zone übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

die dritte transparente Zone dem Projektionslicht, welches durch diese übertragen wird, im wesentlichen die gleiche Phase wie dem Projektionslicht erteilt, welches durch die erste transparente Zone übertragen wird, um einen defekten Abschnitt der ersten transparenten Zone (3) zu reparieren.

3. Zwischenmaske nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Phasendifferenz zwischen dem Projektionslicht, welches durch die erste und die zweite transparente Zone übertragen wird, im wesentlichen gleich ist einer halben Wellenlänge des Projektionslichtes.

4. Zwischenmaske nach Anspruch 1, bei der die erste transparente Zone und die dritte transparente Zone Seite an Seite angeordnet sind, so daß sie eine gemeinsame Kante haben.

5. Zwischenmaske nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat (1) aus Quarz oder Glas hergestellt ist.

6. Zwischenmaske nach Anspruch 1, bei der die Phasenschieberschicht (3) aus Siliziumdioxid (SiO&sub2;) besteht.

7. Zwischenmaske nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Lichtabschirmschicht (2), die auf dem Substrat (1) ausgebildet ist und derart in ein Muster gestaltet ist, daß der lichtdurchlässige Bereich festgelegt ist.

8. Zwischenmaske nach Anspruch 7, bei der die Abschirmschicht (2) Chrom aufweist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Zwischenmaske nach Anspruch 1, mit den folgenden Schritten:

(a) Niederschlagen einer Phasenschieberschicht (3) auf dem Substrat (1), wobei die Dicke der Phasenschieberschicht so ausgewählt wird, daß eine Phasendifferenz zwischen dem Projektionslicht, welches durch das Substrat ohne die Phasenschieberschicht übertragen wird, und dem Projektionslicht, welches durch das Substrat als auch die Phasenschieber übertragen wird, erzeugt wird,

(b) selektives Entfernen der Phasenschieberschicht (3), um dadurch die erste transparente Zone in einem Bereich festzulegen, der sowohl das Substrat (1) als auch die Phasenschieberschicht aufweist, und um die zweite transparente Zone in einem Bereich festzulegen, der lediglich das Substrat enthält, und

(c) selektives Entfernen des Substrats (1) bis zu einer bestimmten Tiefe, um eine Nut (37, 3', 40) in dem Substrat auszubilden, um dadurch die dritte transparente Zone in dem Bereich der Nut festzulegen, wobei dem Projektionslicht, welches durch die dritte transparente Zone übertragen wird, im wesentlichen die gleiche Phase erteilt wird, wie dem Projektionslicht, welches durch die erste transparente Zone übertragen wird, wobei die dritte transparente Zone in einem Bereich ausgebildet wird, der dem defekten Abschnitt der ersten transparenten Zone entspricht.

10. Verfahren zur Herstellung einer Zwischenmaske nach Anspruch 2, mit den folgenden Schritten:

(a) Ausbilden der ersten Nut (3) in dem Substrat, wodurch die erste transparente Zone in dem Substratbereich außerhalb der ersten Nut festgelegt wird und die zweite transparente Zone in dem Bereich der ersten Nut festgelegt wird, wobei die Tiefe der ersten Nut so gewählt wird, daß eine Phasendifferenz zwischen dem Projektionslicht, welches durch die erste transparente Zone übertragen wird, und dem Projektionslicht, welches durch die zweite transparente Zone übertragen wird, erzeugt wird, und

(b) Ausbilden der zweiten Nut (3b) in der zweiten transparenten Zone, um dadurch die dritte transparente Zone in dem Bereich der zweiten Nut festzulegen, wobei die Tiefe der zweiten Nut so gewählt wird, daß dem Projektionslicht, welches durch die dritte Zone übertragen wird, die gleiche Phase wie dem Projektionslicht erteilt wird, welches durch die erste transparente Zone übertragen wird; wobei die dritte transparente Zone in einem Bereich ausgebildet wird, der dem defekten Abschnitt der ersten transparente Zone entspricht.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt (c) ferner die folgenden Unterschritte umfaßt:

Plazieren der Zwischenmaske auf einem Gerät, welches einen fokussierten Ionenstrahl erzeugt, wobei das Gerät mit einer Gasinjektionskanone ausgestattet ist, Injizieren eines Gases, welches Halogen enthält, auf den defekten Abschnitt auf dem Substrat, und Aufstrahlen eines Ionenstrahls auf den Bereich des defekten Abschnitts, um etwas Material in diesem Bereich zu entfernen, so daß die dritte transparente Zone gebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Gas, welches Halogen enthält, ausgewählt ist aus einer Gruppe aus Kohlenstoff-Tetrafluorgas (CF&sub4;), Stickstoff-Fluorgas (NF&sub3;), Fluorgas (F&sub2;), Schwefel-Fluorgas (SF&sub6;), Wasserstoff-Fluorgas (HF) und Chlorgas (Cl&sub2;).

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt (b) ferner die folgenden Unterschritte aufweist:

Plazieren der Zwischenmaske auf einem Gerät, welches einen fokussierten Ionenstrahl erzeugt, wobei das Gerät mit einer Gasinjektionskanone ausgestattet ist, Injizieren eines Gases, welches Halogen enthält, auf den defekten Abschnitt des Substrats, und Aufstrahlung eines Innenstrahls auf den Bereich des defekten Abschnitts, um etwas von dem Substrat in diesem Bereich zu entfernen, um dadurch die zweite Nut auszubilden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Gas, welches das Halogen enthält, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff-Tetrafluorgas (CF&sub4;), Stickstoff-Fluorgas (NF&sub3;), Fluorgas (F&sub2;), Schwefel-Fluorgas (SF&sub6;), Wasserstoff-Fluorgas (HF) und Chlorgas (Cl&sub2;).