DE19727261A1 - Phasenschiebemaske und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maske zur Halbleiterherstellung, genauer gesagt, eine Phasenschiebemaske, mit der die Licht­ intensität bei einem dichten Muster erhöht werden kann, so­ wie ein Verfahren zum Herstellen derselben.

Beim Photolithographieverfahren, das bei den meisten Her­ stellprozessen für Halbleiter-Bauteile verwendet wird, wird am häufigsten eine Photomaske verwendet, die einen Teil zum Durch lassen von Licht in Form eines herzustellenden Halblei­ terbauteils und einen anderen Teil zum Ausblenden von Licht aufweist. Jedoch besteht bei einer üblichen Photomaske mit einem Lichttransmissionsmuster und einem Lichtausblendmuster für selektive Belichtung eine Beschränkung hinsichtlich ei­ ner Verbesserung der Auflösung, da es bei einer Erhöhung der Musterdichte zu Beugungseffekten kommt. Daher wurden auf vielen Gebieten Untersuchungen zum Verbessern der Auflösung von Phasenschiebemasken ausgeführt.

Eine Phasenschiebemaske kombiniert einen Lichttransmissions­ bereich, der Licht unverändert durchläßt, und einen Licht­ verschiebe-Transmissionsbereich, der Licht unter einer Pha­ senverschiebung von 180° durchläßt, um zu verhindern, daß sich die Auflösung durch Interferenzeffekte gebeugter Licht­ strahlen verschlechtert. Derartige Phasenschiebemasken wei­ sen aufgrund ihrer Entwicklung immer weiter verbesserte Auf­ lösung auf.

Nachfolgend wird eine herkömmliche Phasenschiebemaske unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 1A-1D beschrieben, die Querschnitte durch eine Phasenschiebemaske zeigen, um ein herkömmliches Verfahren zu deren Herstellung zu veranschau­ lichen.

Gemäß Fig. 1A werden eine Lichtabschirmungsschicht 2 und ein Photoresist 3 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässi­ gen Substrat 1 hergestellt. Der Photoresist 3 wird belichtet und entwickelt, um Bereiche auszubilden, in denen erste und zweite Lichttransmissionsbereiche auszubilden sind, und um den Photoresist 3 so zu strukturieren, daß in ihm erste und zweite Photoresistlöcher H1 und H2 ausgebildet werden. Die Photoresistlöcher H1 werden hergestellt, um die ersten Lichttransmissionsbereiche auszubilden, und das zweite Pho­ toresistloch H2 wird hergestellt, um die zweiten Lichttrans­ missionsbereiche auszubilden.

Gemäß Fig. 1B wird der strukturierte Photoresist 3 als Maske beim Ätzen der Lichtabschirmungsschicht 2 und des licht­ durchlässigen Substrats 1 auf vorbestimmte Tiefe verwendet, um einen ersten Lichttransmissionsbereich 4 und zweite Lichttransmissionsbereiche 5 auszubilden. Dann wird der Pho­ toresist 3 entfernt. Dabei wird die Ätztiefe für das Sub­ strat 1 so bestimmt, daß die Phase von durch es hindurch­ laufendem Licht um 160-200° unter Bezugnahme auf die Phase von Licht verschoben wird, das durch das lichtdurchlässige Substrat 1 läuft, wobei dessen Phase mit 0° angenommen wird. Auch ist der erste Lichttransmissionsbereich 4 ein Licht­ transmissionsbereich, der tatsächlich einen Photoresist strukturiert, und die zweiten Lichttransmissionsbereiche 5 sind solche Lichttransmissionsbereiche, die den Photoresist nicht strukturieren. In jedem Fall sind durch die zwei Arten von Bereichen laufende Lichtstrahlen hinsichtlich ihrer Pha­ sen jeweils um 160-200° verschoben.

Gemäß Fig. 1C wird auf der gesamten sich ergebenden Oberflä­ che ein Photoresist 6 aufgetragen und strukturiert, um ihn zu beiden Seiten des ersten Lichttransmissionsbereichs 4 se­ lektiv zu entfernen. Auf derselben Seite wird auch der Pho­ toresist 6 zwischen den zweiten Lichttransmissionsbereichen 5 entfernt. Jede der Breiten, in denen der Photoresist 6 auf beiden Seiten des ersten Lichttransmissionsbereichs 4 ent­ fernt wurde, stimmt mit der Breite des zweiten Lichttrans­ missionsbereichs 5 überein.

Gemäß Fig. 1D wird der Photoresist 6 als Maske beim selekti­ ven Ätzen der Lichtabschirmungsschicht 2 verwendet, um einen dritten Lichttransmissionsbereich 6 und vierte Lichttrans­ missionsbereiche 7 auszubilden. Dabei ist der dritte Licht­ transmissionsbereich 6 ein solcher Lichttransmissionsbe­ reich, der tatsächlich die Strukturierung eines Photoresists ausführt, während die vierten Lichttransmissionsbereiche 7 solche Lichttransmissionsbereiche sind, die den Photoresist nicht strukturieren.

D. h., daß dieses Beispiel einer herkömmlichen Phasenschie­ bemaske ein erstes Lichttransmissionsmuster mit einem ersten Lichttransmissionsbereich 4 aufweist, der ein Haupt-Licht­ transmissionsbereich ist, mit vierten Lichttransmissionsbe­ reichen 7, die Zusatz-Lichttransmissionsbereiche sind. Das Verschieben der Phase von Licht, das durch die vierten Lichttransmissionsbereiche 7 der Zusatzbereiche gelaufen ist, auf den Wert entgegengesetzt zur Phase von Licht, das durch den ersten Lichttransmissionsbereich 4 des Haupt- Lichttransmissionsbereich gelaufen ist, verhindert, daß die Intensität des Lichts, das durch diesen Haupt-Lichttransmis­ sionsbereich gelaufen ist, durch eine Seitenkeule an der Grenze allmählich verläuft, was zu einem steilen Verlauf der Lichtintensität führt, wodurch ein gewünschtes Muster genau ausgebildet werden kann.

Ein zweites Lichttransmissionsmuster benachbart zum ersten Lichttransmissionsmuster umfaßt den dritten Lichttransmis­ sionsbereich 6, der ein Haupt-Lichttransmissionsbereich ist, und die zweiten Lichttransmissionsbereiche 5, die Zusatz- Lichttransmissionsbereiche sind. Die Funktion des zweiten Lichttransmissionsmusters ist mit derjenigen des ersten Lichttransmissionsmusters identisch. Jedoch werden, da die Hauptphasen des zweiten Lichttransmissionsmusters und des ersten Lichttransmissionsmusters zueinander entgegengesetzt sind, ihre Seitenkeulen im Überlappungsabschnitt gegeneinan­ der aufgehoben, wodurch die Ausbildung eines anomalen Mus­ ters verhindert ist.

Die Fig. 2A-2F zeigen Schnittansichten einer Phasenschie­ bemaske zum Veranschaulichen von Schritten eines zweiten Beispiels eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen einer solchen Maske.

Gemäß Fig. 2A werden eine Lichtabschirmungsschicht 11 und ein erster Photoresist 12 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 10 mit Lichttransmissionsmuster- Bereichen P₁ und P₂ und Lichtabschirmungsmuster-Bereichen P₃, die darin festgelegt sind, hergestellt. Der Bereich P₁ ist ein solcher, in dem ein erstes Lichttransmissionsmuster auszubilden ist, der Bereich P₂ ist ein solcher, in den ein zweites Lichttransmissionsmuster auszubilden ist, und der Bereich P₃ ist ein Bereich, in dem ein Lichtabschirmungsmus­ ter auszubilden ist.

Gemäß Fig. 2B wird der erste Photoresist 12 an den Rändern des ersten und des zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereichs P₁ und P₂ selektiv strukturiert, und dieser strukturierte erste Photoresist 12 wird als Maske beim Ätzen der Lichtab­ schirmungsschicht 11 und des lichtdurchlässigen Substrats 10 auf vorbestimmte Tiefe verwendet, um mehrere Lichttransmis­ sionslöcher H₁₀ herzustellen.

Gemäß Fig. 2C wird der erste Photoresist 12 entfernt. Dann wird auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche ein zweiter Photoresist 13 abgeschieden, der im ersten und zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₁ und P₂ selektiv durch Belichtung und Entwicklung so strukturiert wird, daß er die Lichtabschirmungsschicht 11 im Lichtabschirmungsmuster-Be­ reich P₃ vollständig bedeckt, um nur die Lichtabschirmungs­ schicht 11 in den Lichttransmissionsmuster-Bereichen P₁ und P₂ freizulegen.

Gemäß Fig. 2D wird der zweite Photoresist 13 als Maske beim Entfernen der belichteten Lichtabschirmungsschicht 11 durch Ätzen verwendet. Dann wird auch der zweite Photoresist ent­ fernt. Dadurch werden erste Lichttransmissionsbereiche 14, die Haupt-Lichttransmissionsbereiche sind, und zweite Licht­ transmissionsbereiche 15, die an den Rändern der ersten Lichttransmissionsbereiche 14 ausgebildet sind, wiederholt auf dem lichtdurchlässigen Substrat 10 ausgebildet, auf dem der erste und zweite Lichttransmissionsmuster-Bereich P₁ und P₂ festgelegt sind.

Gemäß Fig. 2E wird auf der gesamten sich ergebenden Oberflä­ che ein dritter Photoresist 16 abgeschieden, der nur im ers­ ten oder zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₁ oder P₂, z. B. im zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₂, selektiv strukturiert wird.

Gemäß Fig. 2F wird der dritte Photoresist 16 als Maske beim gleichzeitigen Ätzen des ersten Lichttransmissionsbereichs 14 und des zweiten Lichttransmissionsbereichs 15 im zweiten Lichttransmissionsmuster-Bereich P₂ auf vorbestimmte Tiefe zu einem dritten Lichttransmissionsbereich 17, der ein Haupt-Lichttransmissionsbereich ist, und vierten Lichttrans­ missionsbereichen 18, die Zusatzbereiche sind, verwendet.

Die Ätztiefen des dritten Lichttransmissionsbereichs 17 und der vierten Lichttransmissionsbereiche 18 werden so be­ stimmt, daß die Phasen der durch sie hindurchgestrahlten Lichtstrahlen um 160-200° bzw. 360° verschoben werden, wenn die Phasenverschiebungen der Lichtstrahlen durch den ersten Lichttransmissionsbereich 14 und die zweiten Licht­ transmissionsbereiche 15 mit 0° bzw. 180° angenommen sind. D. h., daß, da die Lichtphasen für den ersten Lichttrans­ missionsmuster-Bereich P₁ und den zweiten Lichttransmis­ sionsmuster-Bereich P₂ zueinander entgegengesetzt sind, ihre Seitenkeulen, wie sie am Ort des Musters der Lichtabschir­ mungsschicht 11 im Überlappungsabschnitt dieser zwei Licht­ transmissionsmuster-Bereich P₁ und P₂ entstehen können, ein­ ander aufheben, wodurch die Ausbildung eines anomalen Mus­ ters verhindert werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt für ein drittes Beispiel einer Phasenschiebemaske, wobei dargestellt ist, daß eine Licht­ abschirmungsschicht 22 mit mehreren ersten Lichttransmis­ sionsbereichen 21 in ihr auf einem lichtdurchlässigen Sub­ strat 20 ausgebildet ist und Lichtabschirmungsschichten 24 zu beiden Seiten des zweiten Lichttransmissionsbereichs 22 auf der Lichtabschirmungsschicht 22 ausgebildet sind. D. h., daß der erste Lichttransmissionsbereich 21, die Lichtab­ schirmungsschicht 24, der zweite Lichttransmissionsbereich 23 und die Lichtabschirmungsschicht 24 erneut wiederholt vorhanden sind. In diesem Fall läßt, wenn die Phase des durch den ersten Lichttransmissionsbereich 21 hindurchgelau­ fenen Lichts mit 0° angenommen wird, der zweite Lichttrans­ missionsbereich 23 Licht unter einer Phasenverschiebung von 180° durch. Daher kann unter Verwendung einer Phasenschiebe­ maske, bei der der erste Lichttransmissionsbereich 21 und der zweite Lichttransmissionsbereich 23 abwechselnd ausge­ bildet sind, die Entstehung von Seitenkeulen, wie sie durch Lichtbeugung hervorgerufen werden, verhindert werden.

Wie erläutert, wird, da die in den Fig. 1A-3 dargestellten herkömmlichen Phasenschiebemasken konstruktive Interferenzen zurückhalten, die Ausbildung anomaler Muster durch Seiten­ keulen vermieden, wobei jedoch die durch die Fig. 1A-1D und 2A-2F veranschaulichten Verfahren zwar Vorteile hin­ sichtlich der Ausbildung jeder der Lichttransmissionsmuster unter Verwendung von Selbstausrichtung haben, sie aber die folgenden Probleme aufweisen.

Erstens können die Ätzprozesse, wie sie zum Ätzen der licht­ durchlässigen Substrate bei der Herstellung der Haupt-Licht­ transmissionsmuster und der Zusatzmuster erforderlich sind, die Substrate beschädigen, und es bestehen Schwierigkeiten beim Kontrollieren der Ätzstoppunkte.

Zweitens führt das Ätzen eines Phaseneinstellelements des lichtdurchlässigen Substrats auf maximale Ätztiefe, d. h. für bis zu 360°, zu einer Änderung in der Lichtintensität, was die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.

Drittens ruft der Prozeß, bei dem eine Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats teilweise freigelegt wird, Schäden am Substrat hervor, die zu Phasenfehlern führen kön­ nen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Phasenschie­ bemaske, die in Selbstausrichtung hergestellt werden kann, ohne ein lichtdurchlässiges Substrat zu beschädigen, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Phasenschiebemas­ ke zu schaffen.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich der Phasenschiebemaske durch die Lehre von Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre von Anspruch 7 gelöst.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt, sie werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder sie ergeben sich beim Ausführen der Erfindung. Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden durch die Konstruktion erzielt und erkannt, wie sie speziell in der Beschreibung und den Ansprüchen wie auch den beigefügten Zeichnungen dargelegt ist.

Es ist zu beachten, daß sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd für die beanspruchte Erfin­ dung sind.

Die beigefügten Zeichnungen, die beigefügt sind, um das Ver­ ständnis der Erfindung zu erleichtern, veranschaulichen Aus­ führungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1A-1D sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines beispielhaften herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen einer Phasenschiebemaske;

Fig. 2A-2F sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines zweiten beispielhaften herkömmlichen Verfah­ rens zum Herstellen einer Phasenschiebemaske;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt zu einem dritten Beispiel einer Phasenschiebemaske;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt einer Phasenschiebemaske gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5A-5G sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines ersten Ausführungsbeispiels zum Herstellen einer Phasenschiebemaske; und

Fig. 6A-6J sind Querschnitte zum Veranschaulichen von Schritten eines zweiten Ausführungsbeispiels zum Herstellen einer Phasenschiebemaske.

Es wird nun im einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsfor­ men der Erfindung Bezug genommen, zu denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.

Die Phasenschiebemaske von Fig. 4 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt ein lichtdurchläs­ siges Substrat 30, eine auf der gesamten Oberfläche dessel­ ben ausgebildete Ätzstoppschicht 31, auf dieser ausgebildete Lichtabschirmungsschichten 33 mit mehreren Öffnungsbereichen 32, eine Oxidationsverhinderungsschicht 34, die auf jeder der Lichtabschirmungsschichten 33 ausgebildet ist, ein ers­ tes Lichttransmissionsmuster 36 mit einem Öffnungsbereich 32 und einer ersten Phasenschiebeschicht 35, die am Rand des einen Öffnungsbereichs 32 ausgebildet ist, und ein zweites Lichttransmissionsmuster 38 mit einem anderen Öffnungsbe­ reich 32 angrenzend an das erste Lichttransmissionsmuster 36, wobei eine zweite Phasenschiebeschicht 37 im zentralen Teil des anderen Öffnungsbereichs 32 ausgebildet ist. Das erste und das zweite Lichttransmissionsmuster 36 und 38 sind abwechselnd ausgebildet. Das lichtdurchlässige Substrat 30 besteht aus Glas oder Quarz, und die Ätzstoppschicht 31 be­ steht aus SnO₂. Die Lichtabschirmungsschicht 33 besteht aus Polysilizium als thermisch oxidierbares Material. Die Oxida­ tionsverhinderungsschicht 34 besteht aus einem durchsichti­ gen Oxid. Die Breite der zweiten Phasenschiebeschicht 37 wird so ausgebildet, daß sie mit der Breite des Öffnungsbe­ reichs 32 zwischen den ersten Phasenschiebeschichten 35 übereinstimmt. Die erste und die zweite Phasenschiebeschicht 35 und 37 werden auf einem Oxid mit derselben Dicke herge­ stellt. Die erste Phasenschiebeschicht 35 verfügt an einer Seite der Lichtabschirmungsschicht 33 über ein Oxid, das durch Oxidation dieser Lichtabschirmungsschicht 33 herge­ stellt wurde, und einen Abschnitt der Oxidationsverhinde­ rungsschicht 34 in Kontakt mit dem Oxid.

Die Dicke der Phasenschiebeschichten 35 und 37 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

d = λ/[2(n-1)],

wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Licht­ wellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasen­ schiebeschichten 35 und 37 ist.

Die erste Phasenschiebeschicht 35 bildet einen vierten Lichttransmissionsbereich, die zweite Phasenschiebeschicht 37 bildet einen dritten Lichttransmissionsbereich, der Öff­ nungsbereich zwischen den ersten Phasenschiebeschichten 35 bildet einen ersten Lichttransmissionsbereich 32a und der Öffnungsbereich zwischen der zweiten Phasenschiebeschicht 37 und der Lichtabschirmungsschicht 33 bildet einen zweiten Lichttransmissionsbereich 32b.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung Verfahren zum Her­ stellen einer Phasenschiebemaske erläutert.

Gemäß Fig. 5A werden eine Ätzstoppschicht 41, eine Lichtab­ schirmungsschicht 42, eine Oxidationsverhinderungsschicht 43 und ein erster Photoresist 44 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 40 hergestellt. Es wird ein Be­ reich festgelegt, in dem ein erster Öffnungsbereich auszu­ bilden ist, und der erste Photoresist 34 wird für diesen Be­ reich strukturiert. Das lichtdurchlässige Substrat 40 be­ steht aus Glas oder Quarz, und die Ätzstoppschicht 41 wird aus SnO₂ hergestellt. Die Lichtabschirmungsschicht 42 wird aus einem thermisch oxidierbaren Material hergestellt, das Si enthält, vorzugsweise aus Polysilizium. Die Oxidations­ verhinderungsschicht 43 wird aus einem durchsichtigen Oxid hergestellt.

Gemäß Fig. 5B wird der strukturierte erste Photoresist 44 als Maske beim selektiven Ätzen- der Oxidationsverhinderungs­ schicht 43 und der Lichtabschirmungsschicht 42 zum Ausbilden eines ersten Öffnungsbereichs 45 verwendet. Wie es in Fig. 5c dargestellt ist, wird der erste Photoresist 44 entfernt, und die an den Seiten des ersten Öffnungsbereichs 45 freige­ legte Lichtabschirmungsschicht 42 wird in Sauerstoffumgebung thermisch oxidiert. Dann wird eine erste Phasenschiebe­ schicht 47 mit dem Oxid 46 der oxidierten Lichtabschirmungs­ schicht 42 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 auf und in Kontakt mit dem Oxid 46 in Selbstausrichtung hergestellt.

Der erste Öffnungsbereich 45 wird in Kombination mit der ersten Phasenschiebeschicht 47 als erstes Lichttransmis­ sionsmuster verwendet.

Gemäß Fig. 5D wird ein zweiter Photoresist 48 auf der gesam­ ten sich ergebenden Oberfläche einschließlich des ersten Öffnungsbereichs 45 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 abgeschieden. Zwischen den ersten Öffnungsbereichen 45 wird ein Bereich festgelegt, in dem ein Lichttransmissions­ loch auszubilden ist, und der zweite Photoresist 48 wird in diesem Bereich strukturiert. Der strukturierte zweite Photo­ resist 48 wird als Maske beim aufeinanderfolgenden Ätzen der Oxidationsverhinderungsschicht 43 und der Lichtabschirmungs­ schicht 42 zum Herstellen eines Lichttransmissionslochs 49 verwendet. Das Lichttransmissionsloch 49 wird mit solcher Größe hergestellt, daß Übereinstimmung mit der Größe der ersten Phasenschiebeschicht 47 mit dem ersten Öffnungsbe­ reich 45 besteht. Der Rand des Lichttransmissionslochs 49 ist der als zweiter Öffnungsbereich zu verwendende Teil.

Gemäß Fig. 5E wird der Photoresist 48 entfernt. Dann wird auf der gesamten sich ergebenden Oberfläche ein dritter Pho­ toresist 50 abgeschieden, der im zentralen Teil des Licht­ transmissionslochs 49 strukturiert wird, um ein Photoresist­ loch 51 auszubilden. Das Photoresistloch 51 wird im zentra­ len Teil des Lichttransmissionslochs 49 mit solcher Größe hergestellt, daß Übereinstimmung mit der Größe des ersten Öffnungsbereichs 45 besteht. Wie bereits erläutert, wird derjenige Teil des Lichttransmissionslochs 49, in dem das Photoresistloch 51 nicht ausgebildet ist, als zweiter Öff­ nungsbereich verwendet.

Gemäß Fig. 5F wird eine zweite Phasenschiebeschicht 52 im Photoresistloch 51 mit einer Dicke hergestellt, die mit der Dicke der ersten Phasenschiebeschicht 47 übereinstimmt.

Nun werden Verfahren zum Herstellen der zweiten Phasenschie­ beschicht 52 erläutert.

Ein erstes Verfahren beginnt mit dem Auflösen eines Oxidpul­ vers in einer wäßrigen Lösung von Hydro-Fluorokieselsäure und dem Eintauchen des erhaltenen Erzeugnisses, in dem das Photoresistloch 51 ausgebildet ist, in die wäßrige Lösung, um ein Oxid mit vorbestimmter Dicke als zweite Phasenschie­ beschicht 52 auf die Ätzstoppschicht 41 aufzuwachsen.

Ein zweites Verfahren beginnt mit dem Aufsputtern eines Oxids in das Photoresistloch 51, und es wird ein chemisch­ mechanisches Polieren des Oxids zum Herstellen des Oxids auf der Ätzstoppschicht 41 zur Verwendung als zweite Phasen­ schiebeschicht 52 ausgeführt.

Die Dicke jeder der Phasenschiebeschichten 35 und 37 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

d = λ/[2(n-1)],

wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Licht­ wellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasen­ schiebeschichten 35 und 37 ist.

Gemäß Fig. 5G wird der dritte Photoresist 50 entfernt. Dabei wird derjenige Teil des Lichttransmissionslochs 49, aus dem der dritte Photoresist 50 entfernt ist, als zweiter Öff­ nungsbereich 53 verwendet. D. h., daß der zweite Öffnungs­ bereich 53 in Selbstausrichtung hergestellt wurde. Außerdem bildet dieser zweite Lichtöffnungsbereich 53 in Kombination mit der zweiten Phasenschiebeschicht 52 ein zweites Licht­ transmissionsmuster.

Die obengenannte erfindungsgemäße Phasenschiebemaske verwen­ det die erste Phasenschiebeschicht 47 als vierten Licht­ transmissionsbereich, den ersten Öffnungsbereich 45 als ers­ ten Lichttransmissionsbereich und die zweite Phasenschiebe­ schicht 52 als dritten Lichttransmissionsbereich. Außerdem ist der zweite Öffnungsbereich 53 als zweiter Lichttransmis­ sionsbereich verwendet. D. h., daß die obengenannte erfin­ dungsgemäße Phasenschiebemaske eine solche ist, die erste und zweite Lichttransmissionsbereiche, die Licht mit jeweils 0° Phasenverschiebung hindurchlassen, und dritte und vierte Lichttransmissionsbereiche umfaßt, die Licht so durchlas­ sen, daß ihre Phasen um jeweils 180° verschoben sind. Die Hauptphase des durch das erste Lichttransmissionsmuster mit dem ersten Lichttransmissionsbereich und dem vierten Licht­ transmissionsbereich hindurchgelaufenen Lichts beträgt 0°, wobei der Bereich, durch den die tatsächliche Strukturierung eines Photoresists ausgeführt wird, der Öffnungsbereich 45 ist, der der erste Lichttransmissionsbereich ist.

Der vierte Lichttransmissionsbereich der ersten Phasenschie­ beschicht, der ein Zusatz-Lichttransmissionsbereich mit ei­ ner Phase entgegengesetzt zur Phase des ersten Lichttrans­ missionsbereichs für dasselbe Licht ist, dient nicht zur tatsächlichen Strukturierung eines Photoresists. Jedoch dient dieser vierte Lichttransmissionsbereich dazu, daß sich die Seitenkeulen, wie sie durch Beugungslicht im ersten Lichttransmissionsbereich ausgebildet werden, einander auf­ heben, wodurch er es ermöglicht, ein genaues Maskenmuster zu erzielen.

Die Hauptphase des Lichts durch das zweite Lichttransmis­ sionsmuster mit dem dritten Lichttransmissionsbereich und dem zweiten Lichttransmissionsbereich beträgt 180°, wobei der Bereich, durch den tatsächlich ein Strukturieren eines Photoresists erfolgt, der dritte Lichttransmissionsbereich ist, in dem die zweite Phasenschiebeschicht 52 ausgebildet ist.

Der zweite Lichttransmissionsbereich des zweiten Öffnungs­ bereichs 53, der ein Zusatz-Lichttransmissionsbereich mit einer Phase entgegengesetzt zur Phase des zweiten Licht­ transmissionsbereichs für dasselbe Licht ist, dient nicht zur tatsächlichen Strukturierung eines Photoresists. Jedoch dient der zweite Lichttransmissionsbereich dazu, daß sich die Seitenkeulen, die durch Beugungslicht im dritten Licht­ transmissionsbereich ausgebildet wurden, einander aufheben, wodurch er es ermöglicht, ein genaues Maskenmuster zu erzie­ len.

Da die Hauptphasen der durch die ersten und zweiten Licht­ transmissionsmuster hindurchgelaufenen Lichtstrahlen zuein­ ander entgegengesetzt sind, kann die Ausbildung eines anoma­ len Musters aufgrund von Seitenkeulen, wie sie an einer Po­ sition ausgebildet werden, in der die zwei Lichttransmis­ sionsmuster überlappen, verhindert werden.

Nun wird anhand der Fig. 6A-6J das zweite Ausführungsbei­ spiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Phasenschiebemaske beschrieben.

Gemäß Fig. 6A werden eine Ätzstoppschicht 41, eine Lichtab­ schirmungsschicht 42, eine Oxidationsverhinderungsschicht 43 und ein erster Photoresist 44 aufeinanderfolgend auf einem lichtdurchlässigen Substrat 40 ausgebildet. Es wird ein Be­ reich festgelegt, in dem ein erster Öffnungsbereich auszu­ bilden ist, und es wird der erste Photoresist 44 in diesem Bereich strukturiert. Das lichtdurchlässige Substrat 40 be­ steht aus Glas oder Quarz, und die Ätzstoppschicht 41 wird aus SnO₂ hergestellt. Die Lichtabschirmungsschicht 42 wird aus einem thermisch oxidierbaren Material hergestellt, das Si enthält, vorzugsweise aus Polysilizium. Die Oxidations­ verhinderungsschicht 43 wird aus einem durchsichtigen Oxid hergestellt.

Gemäß Fig. 6B wird der strukturierte erste Photoresist 44 als Maske beim selektiven Ätzen der Oxidationsverhinderungs­ schicht 43 und der Lichtabschirmungsschicht 42 zum Ausbilden eines ersten Öffnungsbereichs 45 verwendet. Dabei wird der erste Öffnungsbereich 45 als erster Lichttransmissionsbe­ reich verwendet.

Gemäß Fig. 6C wird der erste Photoresist entfernt, und die Lichtabschirmungsschicht 42, die an den Seiten des ersten Öffnungsbereichs 45 freiliegt, wird in Sauerstoffumgebung thermisch oxidiert. Dann wird eine erste Phasenschiebe­ schicht 47 mit dem Oxid 46 der oxidierten Lichtabschirmungs­ schicht 42 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 auf und in Kontakt mit dem Oxid 46 in Selbstausrichtung hergestellt. Dabei wird die erste Phasenschiebeschicht 47 als vierter Lichttransmissionsbereich verwendet. Der erste Öffnungsbe­ reich 45 wird in Kombination mit der ersten Phasenschiebe­ schicht 47 als erstes Lichttransmissionsmuster verwendet.

Gemäß Fig. 6D wird ein zweiter Photoresist 48 auf der gesam­ ten sich ergebenden Oberfläche einschließlich dem ersten Öffnungsbereich 45 und der Oxidationsverhinderungsschicht 43 abgeschieden. Dann wird zwischen den ersten Öffnungsberei­ chen 45 ein Bereich festgelegt, in dem ein Lichttransmissi­ onsloch auszubilden ist, und es wird der zweite Photoresist 48 in diesem Bereich strukturiert. Der strukturierte zweite Photoresist 48 wird beim aufeinanderfolgenden Ätzen der Oxi­ dationsverhinderungsschicht 43 und der Lichtabschirmungs­ schicht 42 zum Herstellen eines Lichttransmissionslochs 49 als Maske verwendet. Das Lichttransmissionsloch 49 wird mit derselben Größe der ersten Phasenschiebeschicht 47, ein­ schließlich dem ersten Öffnungsbereich 45, hergestellt. Der Rand des Lichttransmissionslochs 49 ist derjenige Teil, der als zweiter Öffnungsbereich zu verwenden ist.

Gemäß Fig. 6E wird ein Polymer 54 auf der gesamten sich er­ gebenden Fläche abgeschieden. Das dabei verwendete Polymer 54 ist PMMA (Polymethylmethacrylat). Wie es in Fig. 6F dar­ gestellt ist, wird das Polymer 54 zurückgeätzt, um am Rand des Lichttransmissionslochs 47 Seitenwände 55 auszubilden.

Dabei werden die Seitenwände so ausgebildet, daß das durch sie belegte Gebiet mit dem Gebiet der ersten Phasenschiebe­ schicht 47 übereinstimmt.

Gemäß Fig. 6G wird auf der gesamten sich ergebenden Fläche ein dritter Photoresist 50 hergestellt, und von der Seite des lichtdurchlässigen Substrats 40, d. h. von der Rückseite her, belichtet. Beim Entwickeln des dritten Photoresists 50 wird zwischen den seitenwänden ein Photoresistloch 51 ausge­ bildet, wie in Fig. 6H dargestellt.

Gemäß Fig. 61 wird im Photoresistloch 51 eine zweite Phasen­ schiebeschicht 52 ausgebildet. Dabei ist die zweite Phasen­ schiebeschicht 52 mit derselben Dicke wie die erste Phasen­ schiebeschicht 47 ausgebildet. Diese zweite Phasenschiebe­ schicht 52 wird als dritter Lichttransmissionsbereich ver­ wendet.

Nun werden Verfahren zum Herstellen der zweiten Phasenschie­ beschicht 52 erläutert.

Ein erstes Verfahren beginnt mit dem Auflösen eines Oxidpul­ vers in einer wäßrigen Lösung von Hydro-Fluorokieselsäure, wobei ein erhaltenes Erzeugnis mit dem darin ausgebildeten Photoresistloch 51 in die wäßrige Lösung eingetaucht wird, um ein Oxid mit vorbestimmter Dicke auf der Ätzstoppschicht 41 aufzuwachsen, um dieses als zweite Phasenschiebeschicht 52 zu verwenden.

Ein zweites Verfahren beginnt mit dem Aufsputtern eines Oxids in das Photoresistloch 51, und es wird ein chemisch­ mechanisches Polieren des Oxids ausgeführt, um das Oxid auf der Ätzstoppschicht 41 zur Verwendung als zweite Phasen­ schiebeschicht 52 auszubilden.

Die erste und die zweite Phasenschiebeschicht 47 und 52 wer­ den mit einer Dicke hergestellt, die durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist:

d = λ/[2(n-1)],

wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Licht­ wellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasen­ schiebeschichten 47 und 52 ist.

Gemäß Fig. 6J werden die Photoresists 48 und 50 und die Sei­ tenwände 55 entfernt, um den zweiten Öffnungsbereich 53 freizulegen, auf dem sich die Seitenwände 55 befanden. D. h., daß der zweite Öffnungsbereich 53 in Selbstausrich­ tung ausgebildet wird. Dieser zweite Öffnungsbereich 53 bil­ det in Kombination mit der zweiten Phasenschiebeschicht 52 ein zweites Lichttransmissionsmuster. Dieser Öffnungsbereich 53 wird auch als vierter Lichttransmissionsbereich verwen­ det.

Die Funktion dieser Phasenschiebemaske gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung stimmt mit derjenigen der Phasenschiebemaske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel überein.

Wie erläutert, bestehen bei Phasenschiebemasken gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung die folgen­ den Vorteile:

• - Erstens sorgt das Ausführen aller Herstellprozesse für Lichttransmissionsmuster an einer Ätzstoppschicht für ein­ fache Kontrolle des Ätzstoppunkts, wobei das lichtdurchläs­ sige Substrat nicht beschädigt wird, wodurch die Zuverläs­ sigkeit des erhaltenen Bauteils verbessert ist.
• - Zweitens vermeiden die Ausbildung der ersten Phasenschie­ beschicht, die ein Zusatz-Lichttransmissionsmuster bildet, und des zweiten Öffnungsbereichs in Selbstausrichtung die Entstehung von Defekten, wie sie aufgrund einer Fehlausrich­ tung während eines Ätzprozesses entstehen könnten, wodurch eine symmetrische Phasenschiebemaske geschaffen ist, die eine einfache und genaue Kontrolle von Linienbreiten ermög­ licht.

Claims (28)

1. Phasenschiebemaske mit einer Lichtabschirmungsschicht (33) mit mehreren darin ausgebildeten Lichttransmissionsbe­ reichen (32), gekennzeichnet durch eine Ätzstoppschicht (31) mit ersten Lichttransmissionsmustern (36) und zweiten Licht­ transmissionsmustern (38), die abwechselnd auf dieser ausge­ bildet sind, wobei jedes der ersten Lichttransmissionsmuster eine erste Phasenschiebeschicht (35) aufweist, die am Rand eines jeweiligen Lichttransmissionsbereichs (32a) ausgebil­ det ist, der einer der Lichttransmissionsbereiche ist, und jedes der zweiten Lichttransmissionsmuster eine zweite Pha­ senschiebeschicht (37) aufweist, die im zentralen Teil eines jeweiligen Lichttransmissionsbereichs (32b) ausgebildet ist, der ein anderer der Lichttransmissionsbereiche ist.

2. Phasenschiebemaske nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste (35) und die zweite (37) Phasen­ schiebeschicht aus einem Oxid bestehen.

3. Phasenschiebemaske nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzstoppschicht (31) aus SnO₂ besteht.

4. Phasenschiebemaske nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmungs­ schicht (33) aus einem thermisch oxidierbaren Material be­ steht, das Si enthält.

5. Phasenschiebemaske nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtabschirmungsschicht aus Polysilizium besteht.

6. Phasenschiebemaske nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (35) und die zweite (37) Phasenschiebeschicht dieselbe Dicke aufweisen.

7. Verfahren zum Herstellen einer Phasenschiebemaske, ge­ kennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Bereitstellen eines lichtdurchlässigen Substrats (40);
• b) aufeinanderfolgendes Herstellen einer Ätzstoppschicht (41), einer Lichtabschirmungsschicht (42) und einer Oxida­ tionsverhinderungsschicht (43) auf dem lichtdurchlässigen Substrat;
• c) selektives Entfernen der Oxidationsverhinderungsschicht und der Lichtabschirmungsschicht zum Erzeugen mehrerer ers­ ter Öffnungsbereiche (45);
• d) teilweises Oxidieren der Lichtabschirmungsschicht an den Seiten jedes der ersten Öffnungsbereiche zum Erzeugen erster Phasenschiebeschichten (47), um dadurch erste Lichttransmis­ sionsmuster mit jeweils dem ersten Öffnungsbereich und der ersten Phasenschiebeschicht auszubilden;
• e) selektives Entfernen der Oxidationsverhinderungsschicht und der Lichtabschirmungsschicht zwischen den ersten Licht­ transmissionsmustern zum Erzeugen von Lichttransmissionslö­ chern (49), deren Rand jeweils als zweiter Öffnungsbereich (53) verwendet wird; und
• f) Herstellen einer zweiten Phasenschiebeschicht (52) auf den zentralen Teil jedes der Lichttransmissionslöcher, um zweite Lichttransmissionsmuster auszubilden, von denen jedes den zweiten Öffnungsbereich und die zweite Phasenschiebe­ schicht aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtdurchlässiges Substrat (40) aus Quarz oder Glas verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzstoppschicht (41) aus SnO₂ her­ gestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtabschirmungsschicht (42) aus einem thermisch oxidierbaren Material, das Si enthält, her­ gestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmungsschicht (42) aus Polysilizium her­ gestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsverhinderungsschicht (43) aus einem transparenten Material hergestellt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsverhinderungsschicht (43) aus einem Oxid hergestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Phasenschiebeschicht (47) so hergestellt wird, daß sie einen Teil der Oxidationsverhin­ derungsschicht (43) und ein Oxid der Lichtabschirmungs­ schicht (42) umfaßt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebiet jedes der Lichttransmissi­ onslöcher (49) so ausgebildet wird, daß es mit dem Gebiet jedes der ersten Lichttransmissionsmuster übereinstimmt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Phasenschiebeschicht (52) aus einem Oxid hergestellt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum Oxidieren der Lichtabschirmungs­ schicht (42) ein thermischer Oxidationsprozeß verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Oxidationsprozeß in Sauerstoffumgebung ausgeführt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebiet jeder zweiten Phasenschiebe­ schicht (52) so ausgebildet wird, daß es mit dem Gebiet je­ des ersten Öffnungsbereichs (45) übereinstimmt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebiet jedes zweiten Öffnungsbe­ reichs (53) so ausgebildet wird, daß es mit dem Gebiet je­ der ersten Phasenschiebeschicht (47) übereinstimmt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (47) und die zweite (52) Pha­ senschiebeschicht so hergestellt werden, daß sie jeweils dieselbe Dicke aufweisen.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (47) und die zweite (52) Phasenschiebeschicht mit einer Dicke hergestellt werden, die durch die folgende Gleichung wiedergegeben ist: d = λ/[2(n-1)],wobei d die Dicke der Phasenschiebeschicht ist, λ die Licht­ wellenlänge ist und n der Licht-Brechungsindex der Phasen­ schiebeschichten ist.

23. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (f) die folgenden Unterschritte umfaßt:

• - Abscheiden eines Photoresists (50) auf der gesamten Ober­ fläche des Substrats einschließlich der Lichttransmissions­ löcher (49);
• - selektives Entfernen des Photoresists (50) im zentralen Teil jedes der Lichttransmissionslöcher zum Ausbilden von Photoresistlöchern (51) und
• - Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) mit vor­ bestimmter Tiefe in jedem der Photoresistlöcher (51), und Entfernen des Photoresists, um die zweiten Lichttransmis­ sionsmuster auszubilden, von denen jedes den am Rand des Lichttransmissionslochs ausgebildeten zweiten Öffnungsbe­ reich (53) und die zweite Phasenschiebeschicht (52) auf­ weist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens der zweiten Phasenschiebe­ schicht (52) mit vorbestimmter Tiefe in jedem der Photore­ sistlöcher (51) die folgenden Schritte umfaßt:

• - Auflösen eines Oxidpulvers in einer wäßrigen Lösung von Hydro-Fluorokieselsäure;
• - Eintauchen des Substrats mit den darin ausgebildeten Pho­ toresistlöchern (51) in die wäßrige Lösung; und
• - Aufwachsen eines Oxids auf die Ätzstoppschicht (41) mit vorbestimmter Dicke, damit dieses die zweite Phasenschiebe­ schicht bildet.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens der zweiten Phasenschiebe­ schicht (52) mit vorbestimmter Tiefe in jedem der Photore­ sistlöcher (51) die folgenden Schritte umfaßt:

• - Aufsputtern eines Oxids in die Photoresistlöcher (51) und
• - Ausführen eines chemisch-mechanischen Poliervorgangs am Oxid, um die zweite Phasenschiebeschicht auszubilden.

26. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (f) die folgenden Unterschritte umfaßt:

• - Herstellen von Seitenwänden (55) an Seiten des Photore­ sists (48), der Oxidationsverhinderungsschicht (43) und der Lichtabschirmungsschicht (42) in jedem der Lichttransmissi­ onslöcher (49);
• - Abscheiden eines Photoresists (50) auf der gesamten Ober­ fläche des Substrats einschließlich der Seitenwände (55);
• - Belichten des lichtdurchlässigen Substrats (40) von dessen Rückseite her, und Entwickeln des Substrats zum Erzeugen von Photoresistlöchern (51);
• - Herstellen der zweiten Phasenschiebeschicht (52) mit vor­ bestimmter Tiefe in jedem der Photoresistlöcher (51) und
• - Entfernen der Seitenwände, um dadurch die zweiten Licht­ transmissionsmuster auszubilden.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Seitenwände (55) aus einem Polymer hergestellt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymer PMMA verwendet wird.