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DE10240403A1 - Maske zur Projektion eines Stukturmusters auf ein Halbleitersubstrat - Google Patents

Maske zur Projektion eines Stukturmusters auf ein Halbleitersubstrat Download PDF

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DE10240403A1
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DE
Germany
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mask
structural elements
structural
substrate
arrangement
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DE10240403A
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English (en)
Inventor
Henning Haffner
Shahid Butt
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Qimonda AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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Publication date
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
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    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
    • GPHYSICS
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Abstract

Eine Maske zur Projektion eines Strukturmusters auf ein Halbleitersubstrat in einem Belichtungsgerät, wobei das Belichtungsgerät eine minimale Auflösungsgrenze (40) für die Projektion des Strukturmusters auf das Halbleitersubstrat aufweist, umfasst ein Substrat (1), wenigstens ein erhabenes erstes Strukturelement (7) auf dem Substrat (1), welches eine laterale Ausdehnung besitzt, die wenigstens die minimal durch das Belichtungsgerät erzielbare laterale Ausdehnung (40) beträgt, eine Anordnung (20) von zweiten erhabenen Strukturelementen (3), welche in einer Umgebung des wenigstens einen ersten Strukturelementes (7) auf dem Substrat (1) in Form einer Matrix mit einem Zeilen- und einem Spaltenabstand angeordnet sind, deren Form und Größe untereinander im wesentlichen identisch ist, und welche jeweils eine laterale Ausdehnung (42) aufweisen, welche geringer als die minimale Auflösungsgrenze (40) des Belichtungsgerätes ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Maske zur Projektion eines Strukturmusters auf ein Halbleitersubstrat in einem Belichtungsgerät, wobei das Belichtungsgerät eine minimale Auflösungsgrenze erzielbare laterale Ausdehnung für ein auf das Halbleitersubstrat zu projizierendes Element des Strukturmusters aufweist.
  • Die Bildung von Strukturen auf einem Halbleitersubstrat wird üblicherweise mittels Projektion eines Strukturmusters von einer Maske über ein Linsensystem eines Belichtungsgerätes auf das Halbleitersubstrat bewerkstelligt. Um die Qualität einer Abbildung und die Funktionalität der integrierten herzustellenden Schaltung zu gewährleisten, wird dabei eine Toleranz vorgegeben, mit welcher die laterale Ausdehnung der auf dem Halbleitersubstrat gebildeten Struktur von derjenigen auf der projizierten Maske bzw. der Designvorlage unter Berücksichtigung eines Verkleinerungsfaktors bei der Abbildung abweichen darf.
  • Als freie Parameter bei der Durchführung einer Projektion in einem Belichtungsgerät stehen beispielsweise die Belichtungsdosis und die Einstellung eines Fokuswertes des betreffenden Linsensystems zur Verfügung. Im allgemeinen ergibt sich eine Anzahl von Kombinationen der beiden genannten Belichtungsparameter, für welche eine Abweichung, die beispielsweise mittels eines Mikroskops gemessen werden kann, geringer als der vorgegebene Toleranzwert ist. Ein zweidimenionales Intervall der eine solche Bedingung erfüllenden Kombinationen wird auch Prozeßfenster genannt.
  • Bei fester Belichtungsdosis steht als Schnitt durch dieses Prozeßfenster ein Intervall von zulässigen Fokuswerten für die Belichtung zur Verfügung. Dieses auch Tiefenschärfe genannte Intervall besitzt Idealerweise eine große Ausdehnung. Einerseits kann nämlich bei einer Vielzahl von Vorprozessen auf dem Halbleitersubstrat unter Bildung einer entsprechenden Anzahl von Ebenen einer Schaltung bereits eine komplizierte Oberflächentopographie ausgebildet worden sein. Demzufolge muß eine Abbildung in verschiedenen Tiefen, jedoch in einem Abbildungsvorgang jeweils mit großer Schärfe durchgeführt werden können.
  • Andererseits bewirken beispielsweise Linsenaberrationen über die Bildebene des Halbleitersubstrats hinweg eine Verteilung von Abweichungen des lokalen Fokuswertes gegenüber einem mittleren Wert für den Fokus. Die Abweichungen (engl.: Defocus) können nicht auskorrigiert, ohne die andere Bereiche in der Bildebene nachteilhaft zu beeinflussen.
  • Moderne Techniken zur Verbesserung des Auflösungsvermögens bei der Projektion, die sogenannten Lithographic Resolution Enhancement Techniques, führen gleichfalls zu einer nachteilhaften Verkleinerung des Tiefenschärfenbereiches, wenn mit ihnen Strukturelemente im Bereich der Auflösungsgrenze des Belichtungsgerätes in die Bildebene übertragen werden sollen. Zu diesen Techniken zählen beispielsweise der Einsatz annu1-larer Beleuchtung (Off-Axis Illumination, OAI) oder die Verwendung von Halbton-Phasenmasken.
  • Da die Verringerung der Auflösungsgrenze vor allem auf eine Projektion besonders dichter Strukturen wie etwa bei Speicherproduktion abzielt, tritt das Problem des zu geringen Tiefenschärfebereiches besonders bei isoliert auf dem Substrat angeordneten Strukturelementen hervor. Linsenaberrationen als auch die jeweils verwendete Beleuchtungseinstellung wie etwa die annullare Beleuchtung oder bestimmte Aperturformen haben nämlich unterschiedliche Auswirkungen auf dicht angeordnete beziehungsweise isoliert stehende Strukturelemente.
  • Als Lösung wurden verschiedene andere Techniken vorgeschlagen, unter denen beispielsweise die alternierenden Phasenmasken zu nennen sind, welche aufgrund ihrer Eigenschaften einen nur unwesentlichen Einfluß auf den Tiefenschärfenbereich in Bezug auf isoliert stehende Strukturen haben. Sie sind allerdings sehr aufwendig in der Herstellung und erfordern zumeist Doppelbelichtungen, was eine deutliche Verteuerung des gesamten Herstellungsprozesses bedeutet.
  • Eine andere Lösung besteht darin, eine Doppelbelichtung jeweils für dichte Strukturen sowie für die isoliert stehenden Strukturelemente im Peripheriebereich durchzuführen. Dies führt zu einem erhöhten Kostenaufwand sowie möglicherweise zu einer Qualitätsreduktion aufgrund eines zusätzlich durchzuführenden Alignments bei der Belichtung.
  • Eine weitere Lösung besteht darin, sogenannte sublithographische Strukt;uren (englisch: Subresolution Assist Features (SRAF)) in unmittelbarer Umgebung der isoliert stehenden Strukturelemente auf der Maske anzuordnen. Diese sublithographischen Strukturelemente besitzen eine laterale Ausdehnung, welche geringer als die mit dem Belichtungsgerät minimal erzielbare laterale Ausdehnung ist. Sie werden somit unter normalen Belichtungsbedingungen nicht auf dem Halbleitersubstrat abgebildet. Durch ihre Nähe zu der isoliert stehenden Struktur liefert, das sublithographische Strukturelement jedoch einen Licht- und Phasenbeitrag zur Abbildung der isoliert stehenden Struktur, ähnlich wie dies etwa benachbarte Strukturelemente innerhalb einer dichten Strukturanordnung bewirken würden. Durch die sublithographischen Strukturelemente wird daher eine dichte Strukturanordnung um das isoliert stehende Strukturelement herum simuliert.
  • Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß bei der Zuordnung und Dimensionierung dieser sublithographischer Strukturelemente als Hilfsstrukturen für isoliert stehende Strukturelemente komplizierte Rechenverfahren unter Beachtung der Design Rules der Schaltung durchgeführt werden muß. Die Design Rules umfassen Bedingungen mit denen die Position und Abstände von Strukturelementen untereinander über mehrere Schaltungsebenen hinweg untereinander abgestimmt sein müssen. Ein weiterer Nachteil besteht in der erhöhten Empfindlichkeit gegenüber dem sogenannten Mask Error Enhancement Factor (MEF), welcher eine nichtlineare, sehr stark ansteigende Beziehung zwischen der Abweichung der lateralen Ausdehnungen von Strukturen auf der Maske und der Größenordnung der Abweichung der lateralen Ausdehnung derselben Strukturen auf dem Halbleitersubstrat gerade im Bereich der Auflösungsgrenze, d.h. der minimal erzielbaren lateralen Ausdehnung des Belichtungsgerätes, beschreibt. Noch ein weiterer Nachteil liegt in der erheblichen Verkleinerung des Rasters, mit welchen Strukturen auf der Maske binär hergestellt werden. Aufgrund der geringeren Ausdehnung der sublithographischen Strukturelemente ist dieses Raster besonders klein zu wählen, welches die Schreibzeit und damit den Kostenaufwand für die Herstellung der Maske erheblich vergrößert.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maske anzugeben, mit welcher der Tiefenschärfebereich für die Projektion einer Maske auf ein Halbleitersubstrat gegenüber konventionellen Masken oder Phasenmasken vergrößert wird. Es ist außerdem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Maßhaltigkeit einer Abbildung von Strukturelementen in dichten Strukturanordnungen sowie auch isoliert stehende Strukturelemente bei der Projektion auf das Halbleitersubstrat zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Maske zur Projektion eines Strukturmusters auf ein Halbleitersubstrat in einem Belichtungsgerät, wobei das Belichtungsgerät eine minimale Auflösungsgrenze für ein auf das Halbleitersubstrat projiziertes Element des Strukturmusters aufweist, umfassend ein Substrat, wenigstens ein erhabenes erstes Strukturelement auf dem Substrat, welches eine laterale Ausdehnung besitzt, die wenig stens die minimal durch das Belichtungsgerät erzielbare laterale Ausdehnung beträgt, eine Anordnung von zweiten erhabenen Strukturelementen, welche in einer Umgebung des wenigstens einen ersten Strukturelementes auf dem Substrat in Form einer Matrix mit einem Zeilen- und einem Spaltenabstand angeordnet sind, deren Form und Größe untereinander im wesentlichen identisch ist, und welches jeweils eine laterale Ausdehnung aufweisen, die weniger als die minimal durch das Belichtungsgerät erzielbare lateral Ausdehnung beträgt.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Maskenrohling für die Herstellung der Maske umfassend ein Substrat, eine erste Schicht mit einer matrixförmigen Anordnung von Strukturelementen, welche auf dem Substrat angeordnet sind, eine zweite opake oder semitransparente Schicht für die Ausbildung von ersten Strukturelementen auf der Maske, welcher oberhalb der ersten Schicht mit dem Füllmaterial angeordnet ist.
  • Die minimale Auflösungsgrenze des Belichtungsgerätes entspricht hier einer minimal erzielbaren lateralen Ausdehnung eines auf das Halbleitersubstrat projizierten Elementes eines Strukturmusters auf einer Maske.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in den Zwischenräumen der matrixförmigen Anordnung ein Füllmaterial angeordnet.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung der Maske aus dem Maskenrohling mit den Merkmalen des Anspruchs 8-12 sowie der Verwendung des Maskenrohlings zur Herstellung der Maske.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Umgebung eines vorzugsweise isoliert stehenden Strukturelementes mit einer oberhalb der Auflösungsgrenze des Belichtungssystems liegenden lateralen Ausdehnung eine matrixförmige Anordnung von sublithographischen Strukturelementen gebildet. Die Auflö sungsgrenze des Projektionssystems entspricht der minimal erzielbaren lateralen Ausdehnung von Strukturen auf dem Halbleitersubstrat mit Hilfe des Belichtungsgerätes. Diese ist durch die Eigenschaften des Belichtungsgerätes, insbesondere den Beleuchtungseinstellungen, der verwendeten Wellenlänge des strukturbildenden Lichtes oder Teilchenstrahles (Elektronen-, Ionen-, EUV-, W- und visueller Strahl) dem Linsensystem, aber auch von den Eigenschaften der Maske und des Halbleitersubstrates, insbesondere vom verwendeten photoempfindlichen Resist, abhängig.
  • Die sublithographischen Strukturelemente besitzen eine laterale Ausdehnung, welche kleiner als die minimal mit dem Belichtungsgerät erzielbare laterale Ausdehnung auf dem Halbleitersubstrat ist. Die matrixförmige Strukturanordnung wird somit als solche nicht auf dem Halbleitersubstrat gebildet. Die Matrix umfaßt eine Anzahl von Strukturelementen, welche in Reihen und Spalten angeordnet sind. Die Strukturelemente in den Reihen und Spalten besitzen einen festen Abstand zueinander. D.h., jede Reihe der Matrix besitzt den gleichen Abstand zu einer ihr benachbarten Reihe und jede Spalte besitzt einen zweiten Abstand zu einer ihr benachbarten Spalte. Es ist nicht notwendig, daß die Richtungen der Reihen und Spalten jeweils senkrecht aufeinander stehen.
  • Die Belegungsdichte der Strukturanordnung ist vorzugsweise derart gering, daß im Falle der Verwendung eines Positivresists eine großflächige Durchbelichtung auf dem Halbleitersubstrat an der entsprechenden Position in der photoempfindlichen Schicht entsteht.
  • Die Form und die Größe der sublithographischen Strukturelemente sind jeweils untereinander im wesentlichen identisch. Es ist auch vorgesehen, daß erfindungsgemäß in einer Spalte abwechselnd sublithographische Strukturelemente mit einer ersten Form und einer zweiten Form angeordnet sind. Gleiches gilt für die Reihen der matrixförmigen Strukturanordnungen.
  • Eine solche Anordnung kann entweder erfindungsgemäß als zwei ineinander gesetzte matrixförmige erfindungsgemäße Strukturanordnungen aufgefaßt werden. Es können aber auch zwei benachbarte Strukturelemente verschiedener Form mit sublithographischer lateraler Ausdehnung als jeweils ein zusammengesetztes, erfindungsgemäßes, sublithographisches Strukturelement aufgefaßt werden, welche in vergrößerten Reihen und/oder Spalten einer Matrix angeordnet sind.
  • Die sublithographischen Strukturelemente können jeweils miteinander verbunden sein, beispielsweise zu einem Gitter umfassend sich kreuzende Linien. Als sublithographische Strukturelemente sind hier etwa die Kreuzungen der Linien aufzufassen.
  • Die sublithographischen Strukturelemente können als opake oder semitransparente Schichtstrukturen ausgeführt sein.
  • Die vorteilhafte Wirkung der vorliegenden Erfindung läßt sich dadurch erklären, daß durch das periodische Muster, welches großflächig in einer Umgebung eines isoliert auf dem Substrat angeordneten Strukturelementes angeordnet ist, die Fourier-Transformierte des Strukturmusters auf der Maske, welches insbesondere in der Blendenebene des Linsensystems entsteht, derart moduliert wird, daß das Vorhandensein dichter, auf dem Halbleitersubstrat abbildender Strukturen simuliert wird.
  • Zwar werden diese Anteile durch das Linsensystem nicht auf dem Halbleitersubstrat abgebildet, die großflächige Strukturanordnung liefert jedoch vorteilhaft Beiträge zur Abbildung des isoliert angeordneten Strukturelementes. Bei den isolierten Strukturen wie auch den sublithographischen Strukturen kann es sich sowohl um transparente Strukturen in einer opaken oder semitransparenten Umgebung wie auch um opake oder semitransparente Strukturen in einer transparenten Umgebung handeln.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung befindet sich jedes der Strukturelemente der matrixförmigen Strukturanordnung außerhalb eines Abstandes vom isoliert angeordneten Strukturelement, so daß die Strukturen der matrixförmigen Anordnung nicht mit der isolierten Struktur verbunden sind.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen:
  • 1: einen Ausschnitt aus einer Maske mit einem opaken oder semitransparenten Strukturelement, welches von einer erfindungsgemäßen Anordnung von sublithographischen Strukturelementen umgeben ist,
  • 2: eine Folge von Prozeßschritten zur Herstellung der erfindungsgemäßen Maske aus einem Maskenrohling mit einer eigens für die Anordnung sublithographischer Strukturelemente eingerichteten, separaten Schicht,
  • 3: zwei Beispiele für Strukturelemente, aus welchen die matrixförmige Strukturanordnung sublithographischer Elemente zusammengesetzt ist.
  • In l ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maske gezeigt. Die Abbildung zeigt einen detaillierten Ausschnitt aus der Oberfläche der Maske mit einem isolierten, opaken oder semitransparenten Strukturelement 7, welches eine flächige „Pad"-Struktur (oben rechts im 1) und eine damit zusammenhängende „Antennen"-Struktur (links in 1) aufweist. Die Auflösungsgrenze, d.h. die mit dem hier verwendeten Belichtungsgerät minimal auf dem Substrat erzielbare laterale Ausdehnung 40 eines Strukturelementes beträgt in diesem Beispiel 0.13 μm. In 1 ist an der linken Seite ein Lineal mit einem 0.1 μm – Raster eingezeichnet, welches die auf den Wafer bezogenen Größen wiedergibt. Die tatsächli chen Größen auf der Maske sind daher um den Faktor 4 oder 5 größer.
  • Die in dem dargestellten Ausschnitt nicht von dem Strukturelement 7 belegten Bereiche auf dem Substrat 1 weisen Strukturelemente 3 auf, welche zu einer matrixförmigen Anordnung 20 von Strukturelementen 3 mit Reihen und Spalten gruppiert sind. Die Strukturelemente 3 besitzen eine quadratische Form mit einer lateralen Ausdehnung 42 von 0.05 μm. Die Periode 41 der Anordnung von Strukturelementen, d.h. der Abstand von Gitterpunkt zu Gitterpunkt in der Matrix, beträgt 0.17 μm. Die Strukturelemente 3 werden daher durch das Projektionssystem nicht auf dem Halbleiterwafer aufgelöst.
  • Das unter Berücksichtigung der Nicht-Abbildung der Strukturelemente 3 isoliert auf dem Halbleitersubstrat abbildende Strukturelement 7 ist vollständig umgeben von der Strukturanordnung 3 (in 1 nur ausschnittsweise dargestellt). In der unmittelbaren Umgebung des Strukturelementes 7 ist jedoch ein Bereich 10 auf dem transparenten Substrat 1 freigelassen von Strukturelementen 3 der Anordnung 20. Der Bereich 10 besitzt eine Ausdehnung von 0.075 μm.
  • 3a zeigt in vergrößerter Darstellung die in 1 eingetragenen Strukturelemente 3 in quadratischer Ausführungsform. Die exakte Form und Größe kann jedoch beliebig gewählt werden, wobei die eingangs genannten Bedingungen einzuhalten sind. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 3b skizziert. Die sublithographischen Strukturelemente 3 sind hier aus vier zu einem Viereck zusammengesetzten schmalen Linien aufgebaut.
  • für eine Abbildung auf das Halbleitersubstrat maßgebliche laterale Ausdehnung 42 ist als Querschnitt einer der vier Linien eines viereckigen Strukturelementes 3 zu betrachten. Eine Ausdehnung von Linie zu Linie über den transparenten Zwischenraum im Innern des Vierecks hinweg kann daher erfin dungsgemäß durchaus oberhalb der minimal durch das Belichtungsgerät auf einem Halbleitersubstrat erzielbaren lateralen Ausdehnung 40 liegen. Entscheidend ist, daß eine laterale Ausdehnung 42 in dem Strukturelement 3 unterhalb der der minimal durch das Belichtungsgerät auf einem Halbleitersubstrat erzielbaren lateralen Ausdehnung 40 vorhanden sein muß, so daß das Strukturelement 3 bzw. die gesamte Strukturanordnung 20 nicht auf dem Halbleitersubstrat gebildet wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Herstellung der in 1 gezeigten Maske wird eine optimale Form bzw. Größe für das Strukturelement 3 zunächst durch Simulation oder Experiment, d.h. durch Testbelichtungen, gewonnen. Dabei wird auch der optimale Abstand der entsprechenden Strukturanordnung 20 von dem isolierten Strukturelement 7 bestimmt, welcher in einer bevorzugten Ausführungsform konstant an allen Kanten des Strukturelementes gewählt wird. Desgleichen sind die Ausrichtungen und Abstände der Reihen und Spalten der Matrix der Strukturanordnung 20 zu bestimmen.
  • In einem weiteren Schritt werden mittels geeigneter Software die Strukturanordnungen 20 in die Layoutdaten der herzustellenden Schaltung integriert. Ist es das Ziel die von isolierten Strukturelementen 7 freigelassenen Bereiche der Oberfläche des Substrates 1 mit Strukturanordnungen vollflächig anzufüllen, so beginnt der Füllprozess in den Layoutdaten nahe an den Kanten der isoliert stehenden Strukturelemente 7. Von diesen jeweils ausgehend werden geometrische Konflikte, wie etwa der Fall, daß bei zwei aufeinandertreffenden Strukturanordnungen nur noch für einen halben Spaltenabstand Raum auf der Oberfläche vorhanden ist, durch Sprünge in den jeweiligen Anordnungen nach Möglichkeit in der Mitte zwischen zwei isolierten Strukturelementen 7 gelöst. Dadurch ist der Abstand dieser Diskontinuitäten von den Strukturelementen 7 maximal gewählt.
  • Danach werden optional OPC-Strukturen in das Layout eingefügt bzw. OPC auf die Strukturelemente 7 aufgerechnet, das Vorhandensein der Strukturanordnungen 20 beruecksichtigend. Mit derart aufgebauten Layoutdaten kann nun ein Maskenschreiber wie beispielsweise ein Elektronenstrahlschreibgerät oder ein Laserschreibgerät bedient werden, um die Maske herzustellen. Die Inspektion und ggf. Reparaturen werden ähnlich wie bei herkömmlichen Masken mit sublithographischen Hilfsstrukturelementen durchgeführt.
  • Der Vorteil bei diesem Ausführungsbeispiel liegt in dem automatisierten Einfügen eines sublithographischen Strukturelementes 3 mit jeweils der gleichen Form, Größe, Abstand unter objektiven und daher für die Verwendung in einem Software-Progammier nutzbaren Kriterien. Aufgrund der Homogenität der Strukturanordnungen 20 aus dem Auffüllprozess ist auch die Masken-Inspektion wesentlich einfacher als etwa im Falle einzeln zugeordneter Hilfsstrukturen wie beispielsweise Scatter Bars, welche oftmals als Defekte klassifiziert werden.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß ein gegebenes Design für Strukturanordnungen 20 einer großen Anzahl verschiedener Einstellungen für die Beleuchtung der Maske derart genügt, daß diese jeweils für die gleiche Maske eingesetzt werden können. Daraus ergibt sich eine erhöhte Flexibilität bei der Belichtung.
  • Durch die erhöhte, homogenere Belegungsdichte auf der Maske ergeben sich zudem Vorteile für Ätzprozesse, welche auf der Maske bei deren Herstellung durchzuführen sind.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Herstellung der erfindungsgemäßen Maske ist in 2 dargestellt. Dabei wird ein besonderer Maskenrohling (englisch „Blank") zur Verfügung gestellt, wie in dem Querschnittsprofil in 2a verdeutlicht ist. Auf einem Substrat 1 ist eine erste Schicht 2 angeordnet, welche eine vollflächige Strukturanordnung 20 von subli thographischen Strukturelementen 3 umfaßt. Die Strukturelemente 3 umfassen als Material Molybdän-Silizid. Bei Freilegen der Strukturen sind diese semitransparent gegenüber eingestrahltem Licht.
  • Die Zwischenräume 4 in der ersten Schicht 2 sind mit einem Oxid und/oder einem Nitrid aufgefüllt, so daß die erste Schicht 2 eine planare Oberfläche aufweist. Im allgemeinen ist aber auch eine nicht planare Oberfläche durchaus möglich. Anstatt dem Oxid und/oder Nitrid kann auch ein anderes Material ausgewählt werden, welches sich gegenüber dem Molybdän-Silizid selektiv entfernen läßt. Idealerweise weist das Füllmaterial ähnliche optische optischen Eigenschaften wie das Material der ersten Schicht auf – allerdings bei hoher Ätzselektivität gegenüber der Schicht, so daß das Füllmaterial einfach entfernt werden kann ohne die erste Schicht zu beeinträchtigen.
  • Auf der ersten Schicht 2 ist eine weitere Schicht 5 umfassend Molybdän-Silizid angeordnet, sowie darauf eine Chromschicht 6. Aus diesem Maskenrohling wird wie im folgenden beschrieben eine Halbtonphasenmaske hergestellt.
  • 2b zeigt die Bildung eines von Strukturelementen 3 freien Bereiches bzw. Rahmens in der unmittelbaren Umgebung der Positionen 30 der in einem späteren Schritt zu bildenden isolierten Strukturelemente 7. Dabei werden sukzessive die Chromschicht 6, die weitere Schicht umfassend Molybdän-Silizid sowie die zweite Schicht mit dem Füllmaterial und den Strukturelementen 3 in dem Bereich 10 mittels Ätzen entfernt.
  • 2c zeigt als nächsten Schritt die Entfernung der Chromschicht 6, der weiteren Schicht 5 umfassend Molybdän-Silizid sowie des Füllmaterials in den Zwischenräumen 4 zur Bildung der erhabenen Strukturelemente 7. Die außerhalb der Bereiche 10 liegenden Strukturelemente 3 werden nun aber nicht mehr entfernt. Sie bilden die erfindungsgemäße Strukturanordnung 20, welche eine Matrixform für die Strukturelemente 3 aufweist.
  • 2d zeigt den Schritt zur Bildung der Halbtonphasenmaske durch Ätzen der dünnen Chromschicht auf den Strukturelementen 7. Die isolierten Strukturelemente 7 sind nun wie die sublithographischen Strukturelemente 3 semitransparent ausgebildet. Der Schritt des Chromätzens kann maskiert ausgeführt werden, so daß weitere Strukturelemente 7 vorliegen, welche opak sind. Besonders hervorzuheben ist, daß sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter den Strukturelementen 7 verborgen in der ersten Schicht weitere sublithographische Strukturlemente 3 befinden, welche ungenutzt bleiben.

Claims (13)

  1. Maske zur Projektion eines Strukturmusters auf ein Halbleitersubstrat in einem Belichtungsgerät, wobei das Belichtungsgerät eine minimale Auflösungsgrenze (40) für die Projektion des Strukturmusters auf das Halbleitersubstrat aufweist, umfassend: – ein Substrat (1), – wenigstens ein erhabenes erstes Strukturelement (7) auf dem Substrat (1), welches eine laterale Ausdehnung besitzt, die wenigstens die minimale Auflösungsgrenze (40) beträgt, – eine Anordnung (20) von zweiten erhabenen Strukturelementen (3) , a) welche in einer Umgebung des wenigstens einen ersten Strukturelementes (7) auf dem Substrat (1) in Form einer Matrix mit einem Zeilen- und einem Spaltenabstand angeordnet sind, b) deren Form und Größe untereinander im wesentlichen identisch ist, c) welche jeweils eine laterale Ausdehnung (42) aufweisen, die weniger als die minimale Auflösungsgrenze (40) beträgt, so daß die Strukturanordnung (20) nicht in eine auf dem Halbleitersubstrat gebildete photoempfindliche Lackschicht übertragen werden kann.
  2. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine erhabene erste Strukturelement (7) von der matrixförmigen Anordnung (20) der zweiten Strukturelemente (3) auf der Maske (1) umschlossen ist.
  3. Maske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine erste erhabene Strukturelement (7) einen Abstand von jedem der zweiten erhabenen Strukturelemente (3) der matrixförmigen Anordnung aufweist.
  4. Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (3) eine opake Schicht umfaßt.
  5. Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (3) eine semitransparente Schicht umfaßt.
  6. Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß – die Maske eine Oberfläche aufweist, auf welcher die ersten (7) und zweiten Strukturelemente (3) gebildet sind, – die matrixförmige Anordung (20) der zweiten Strukturelemente (3) die ersten Strukturelemente (7) umschließend die Oberfläche vollflächig ausfüllt.
  7. Maskenrohling für die Herstellung einer Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: – ein Substrat (1), – eine erste Schicht (2) mit einer matrixförmigen Anordnung (20) von Strukturelementen (3), welche auf dem Substrat (1) angeordnet ist, – eine zweite opake oder semitransparente Schicht (6) für die Ausbildung von ersten Strukturelementen (7) auf der Maske, welche oberhalb der ersten Schicht (2) angeordnet ist.
  8. Maskenrohling nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Füllmaterial, welches in Zwischenräumen (4) der matrixförmigen Anordnung (20) angeordnet ist.
  9. Maskenrohling nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine dritte semitransparente Schicht (5), welche zwischen der ersten (2) und der zweiten Schicht (6) angeordnet ist.
  10. Maskenrohling nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (2) mit der matrixförmigen Anordnung von Strukturelementen Molybdän-Silizid umfaßt.
  11. Maskenrohling nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial in den Zwischenräumen (4) wenigstens eines aus der Gruppe umfassend ein Oxid oder ein Nitrid aufweist.
  12. Maskenrohling nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial die ähnlichen optischen Eigenschaften, insbesondere Transparenz und/oder Phasenverschiebung, wie das Material der ersten Schicht (2) aufweist.
  13. Verwendung des Maskenrohlings nach einem der Ansprüche 8 bis 12 zur Herstellung der Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
DE10240403A 2002-09-02 2002-09-02 Maske zur Projektion eines Stukturmusters auf ein Halbleitersubstrat Ceased DE10240403A1 (de)

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