DE10208756A1

DE10208756A1 - Half tone phase mask, used in the production of integrated circuits comprises, a half tone region having a strongly reduced transmission and a phase-rotating property based on a neighboring second region which is transparent to light

Info

Publication number: DE10208756A1
Application number: DE10208756A
Authority: DE
Inventors: Christoph Noelscher; Christof Schilz; Joerg Thiele
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Half tone phase mask comprises a half tone region (A) having a strongly reduced transmission and a phase-rotating property based on a neighboring second region (B) which is transparent to light. A phase rotation occurs in the transparent region through a corresponding path when light passes through the path of the absorber thickness in the first region. Independent claims are also included for the following: (1) process for the production of a half tone phase mask; and (2) process for the production of an alternating phase mask.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Fotolithografie zur Belichtung lichtempfindlicher Schichten, wie sie bei der Herstellung integrierter Schaltungen verwendet wird, und besonders eine Halbtonphasenmaske mit mindestens zwei räumlich getrennten Bereichen auf der Maske, von denen der erste Bereich ein Halbtonbereich ist, der für ein ihn durchsetzendes Lichtbündel eine stark reduzierte Transmission und eine phasendrehende Eigenschaft bezogen auf einen benachbarten zweiten Bereich aufweist, der weitgehend lichttransparent ist, und Verfahren zu deren Herstellung. The invention relates generally to photolithography Exposure of light-sensitive layers, as in the Manufacture of integrated circuits is used, and especially a halftone phase mask with at least two spatially separate areas on the mask, of which the first area is a halftone area that is for a penetrating one Beams of light a greatly reduced transmission and one phase-shifting property related to an adjacent second Has area that is largely light transparent, and Process for their production.

In der Fotolithografie insbesondere zur Herstellung von integrierten Schaltungen wird durch Anwendung von Halbtonphasenmasken anstelle von binären ("Crome on Glass")-Masken die nutzbare Auflösung bei der Projektionsabbildung theoretisch um ca. 10% erhöht. Bei den Halbtonphasenmasken handelt es sich um Masken mit gleichmäßig teildurchlässigen Absorbern, wobei Licht, das die volltransparenten Bereiche durchstrahlt, im Stand der Technik mit einer um 180° anderen Phase aus der Maske austritt als Licht, das die teiltransparenten Bereiche durchquert. Eine Abbildung wird bei der Halbtonphasenmaske dadurch erzielt, dass die Halbtonbereiche so viel Licht absorbieren, dass im nachfolgenden Fotolackbelichtungsprozess das Abbild der Halbtonbereiche nicht entwickelt wird. Der Phasensprung erzwingt einen Nulldurchgang der Lichtamplitude und destruktive Interferenz unscharf abgebildeten Lichts im Kantenbereich (C. Nölscher, VDI-Berichte 935 (1991) Seiten 61-80). Dadurch können schnellere und/oder höher integrierte Schaltungen mit wirtschaftlichem Vorteil hergestellt werden. In der Praxis stößt dies bei einem im nahe Ultraviolett (z. B. 157 nm) ausgeführten Fotolithografieprozess auf Schwierigkeiten, da die Maskenabsorber in diesem Wellenlängenbereich bislang noch nicht zur Zufriedenheit hergestellt werden konnten und weil bei der Strukturierung der Schichten entweder das aus Quarz bestehende Maskensubstrat angegriffen wird oder aber zusätzliche Schichten ("etch-stop"-Schichten) eingeführt werden müssen. Diese haben jedoch den bedeutenden Nachteil einer wesentlich komplexeren und daher fehleranfälligen Prozessführung (C. Ykoyama, 2^nd International Symposium on 157 nm Lithography; Mai 2001, Dana Point, USA). In photolithography, in particular for the production of integrated circuits, the use of halftone phase masks instead of binary ("crome on glass") masks theoretically increases the usable resolution in projection imaging by approximately 10%. The halftone phase masks are masks with uniformly partially permeable absorbers, with light that shines through the fully transparent areas, in the prior art exits the mask with a phase that is 180 ° different from light that passes through the partially transparent areas. With the halftone phase mask, imaging is achieved in that the halftone areas absorb so much light that the image of the halftone areas is not developed in the subsequent photoresist exposure process. The phase shift forces a zero crossing of the light amplitude and destructive interference of out-of-focus light in the edge area (C. Nölscher, VDI reports 935 ( 1991 ) pages 61-80). This enables faster and / or more highly integrated circuits to be produced with an economic advantage. In practice, this is encountered with difficulties in a near-ultraviolet (e.g. 157 nm) photolithography process, since the mask absorbers in this wavelength range have not yet been able to be produced to satisfaction, and because either the quartz mask substrate has been used to structure the layers is attacked or additional layers ("etch-stop" layers) have to be introduced. However, they have the significant disadvantage of a much more complex and therefore error-prone process control (C. Ykoyama, 2 ^nd International Symposium on nm Lithography 157; May 2001 Dana Point, USA).

Bei der bisher ausgeführten Fotolithografie im nahen Ultraviolettbereich werden für die Halbtonphasenmasken Mehrfachschichtsysteme verwendet, bei denen die Schichtdicke mindestens einer Schicht mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt werden muss. Keine Abhilfe ist gegen die Empfindlichkeiten der Schichten insbesondere beim Trockenätzen und nachfolgenden Reinigungsprozessen bekannt. Deshalb muss entweder mit technisch und damit wirtschaftlich weniger vorteilhaften binären Masken oder mit alternierenden Phasenmasken gearbeitet werden, die in einigen lithografischen Ebenen eine Doppelbelichtung erfordern, die zu einem Durchsatzverlust der teuren Belichtungsgeräte und damit zu wirtschaftlichen Nachteilen führen. With the photolithography in the near Ultraviolet are used for the halftone phase masks Multi-layer systems are used in which the layer thickness produced at least one layer with very high accuracy must become. There is no remedy for the sensitivities of the layers, particularly in dry etching and subsequent cleaning processes known. Therefore, either technically and therefore economically less advantageous binary masks or with alternating phase masks which, in some lithographic layers, are a Require double exposure, which leads to a loss of throughput of the expensive Exposure devices and thus to economic disadvantages to lead.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine für die Fotolithografie, zum Beispiel im sehr tiefen Ultraviolettwellenlängenbereich, geeignete und kostengünstig herstellbare Halbtonphasenmaske sowie eine alternierende Phasenmaske mit Halbtonabsorber und Herstellungsverfahren dafür anzugeben. Die obige Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. It is therefore an object of the invention to describe those described above Avoid disadvantages of the prior art and one for photolithography, for example in the very deep Ultraviolet wavelength range, suitable and inexpensive producible halftone phase mask as well as an alternating Phase mask with halftone absorber and manufacturing process therefor specify. The above task is solved according to the requirements.

Bei erfindungsgemäßen Halbtonphasenmasken und auch bei erfindungsgemäßen alternierenden Phasenmasken wird das bislang geltende Paradigma aufgehoben, wonach die absorbierenden Bereiche sowohl die Phase um ca. 180° gegenüber den volltransparenten Bereichen drehen als auch die Transmission auf den gewünschten Wert bringen müssen. With halftone phase masks according to the invention and also with Alternating phase masks according to the invention have so far been so far applicable paradigm, according to which the absorbing Areas both the phase by approximately 180 ° compared to the fully transparent areas as well as the transmission on the bring the desired value.

Demnach sind erfindungsgemäße Halbtonphasenmasken dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabsorbierenden Bereiche die Phase gegenüber den volltransparenten Bereichen über die Weglänge der Absorberdicke um einen Winkel drehen, der um eine bestimmte Winkeldifferenz von 180° abweicht und gleichzeitig die Transmission auf den gewünschten Wert bringen. Die fehlende Phasendrehung wird durch eine Phasenverschiebung in den weitgehend transparenten Bereichen auf 180° gebracht. Accordingly, halftone phase masks according to the invention are thereby characterized that the light absorbing areas the phase compared to the fully transparent areas over the path length the absorber thickness by an angle that by certain angle difference deviates from 180 ° and at the same time bring the transmission to the desired value. The missing phase rotation is caused by a phase shift in the largely transparent areas brought to 180 °.

Für eine alternierende Phasenmaske ist wenigstens ein transparenter Bereich vorgesehen, der eine Phasendrehung um etwa 180° gegenüber einem benachbarten, absorbierenden Halbtonbereich realisiert. Mindestens ein weiterer transparenter Bereich weist eine Phasendrehung um weitere 180° gegenüber dem ebengenannten transparenten Bereich auf. In der Praxis wird der reale Phasenunterschied durch Streueffekte an den Maskenkanten um eine kleine Winkeldifferenz von exakt 180° abweichen, für fotolithografische Prozesse im nahen Ultraviolettwellenlängenbereich (z. B. 157 nm) etwa 5°-10°. For an alternating phase mask there is at least one transparent area provided, which is a phase shift by about 180 ° to an adjacent, absorbent Halftone range realized. At least one more transparent The area has a phase shift of a further 180 ° compared to that just mentioned transparent area. In practice the real phase difference due to scattering effects on the Mask edges by a small angular difference of exactly 180 ° deviate for nearby photolithographic processes Ultraviolet wavelength range (e.g. 157 nm) about 5 ° -10 °.

Für erfindungsgemäße Halbtonphasenmasken als auch für erfindungsgemäß hergestellte alternierende Phasenmasken können Maskenblanks verwendet wurden, die entweder aus einem Quarzsubstrat und einer darüber liegenden MoSi-Absorberschicht oder aus einem Quarzsubstrat und einer darüber liegenden Absorberschicht aus Cr + CrOx bestehen. For halftone phase masks according to the invention as well as for Alternating phase masks produced according to the invention can Masked blanks were used, either from a Quartz substrate and an overlying MoSi absorber layer or from a quartz substrate and an overlying one Absorber layer consist of Cr + CrOx.

Vorteilhafterweise können bei einer erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske und der alternierenden Phasenmaske bekannte und beherrschte Materialien und Verfahren verwendet werden. Dabei wird das bisher für Halbtonphasenmasken geltende Paradigma durchbrochen, nachdem der Absorber exakt sowohl die Phasendrehung als auch die Transmission der Halbtonphasenmaske erreichen muss. Advantageously, in an inventive Halftone phase mask and the alternating phase mask known and controlled materials and processes are used. This applies to halftone phase masks Paradigm broken after the absorber exactly both the Phase shift as well as the transmission of the Halftone phase mask must reach.

Die obigen und weitere vorteilhafte Merkmale werden in der nachstehenden mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Halbtonphasenmasken und alternierender Phasenmasken erläuternden Beschreibung noch deutlicher, die sich auf die beiliegenden Zeichnungsfiguren bezieht. Die Figuren zeigen im Einzelnen: The above and other advantageous features are in the below several embodiments of the invention Halftone phase masks and alternating phase masks explanatory description, which relates to the attached drawings. The figures show in Specifically:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Halbtonphasenmaske, an der die erfindungsgemäßen Prinzipien erläutert werden; Fig. 1 shows a schematic section through an inventive Halbtonphasenmaske to the principles of the invention are explained;

Fig. 2A, 2B jeweils schematische Querschnitte zur Erläuterung aufeinander folgender Schritte eines ersten Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens für die in Fig. 1 gezeigte Halbtonphasenmaske; Figs. 2A, 2B are schematic cross sections illustrating successive steps of a first embodiment of a manufacturing method of that shown in Figure 1 Halbtonphasenmaske.

Fig. 3A, 3B schematische Querschnitte durch eine Halbtonphasenmaske, die aufeinander folgende Schritte eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Halbtonphasenmaske erläutern; Fig. 3A illustrate, 3B are schematic cross-sections through a Halbtonphasenmaske, showing successive steps of a second embodiment for producing the Halbtonphasenmaske shown in Fig. 1;

Fig. 4A, 4B schematische Querschnitte durch eine Halbtonphasenmaske zur Erläuterung einzelner Schritte eines dritten Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens für die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Halbtonphasenmaske; 4A, 4B are schematic cross-sections through a Halbtonphasenmaske illustrating individual steps of a third embodiment of a manufacturing method of the present invention shown in Figure 1 Halbtonphasenmaske..;

Fig. 5 schematische Querschnittsdarstellungen, die die aufeinander folgenden Schritte eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Herstellverfahrens für eine alternierende Phasenmaske veranschaulichen und Fig. 5 schematic cross-sectional views showing the successive steps of a first embodiment according to the invention of a manufacturing method for an alternating phase mask illustrate and

Fig. 6 schematische Querschnittsdarstellungen, die aufeinander folgende Schritte eines einem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden Herstellverfahrens für eine alternierende Phasenmaske darstellen. Fig. 6 is a schematic cross-sectional views showing successive steps of a second embodiment illustrating respective manufacturing method for an alternating phase mask.

Fig. 1 zeigt eine mit 1 bezeichnete erfindungsgemäße Halbtonphasenmaske in einem schematischen Querschnitt. Erfindungsgemäß weist diese Halbtonphasenmaske 1 wenigstens zwei Bereiche A und B auf. Der erste Bereich A hat für ein hindurchgehendes Lichtbündel eine stark reduzierte Transmission (zum Beispiel < 51%) und dreht die Phase um ca. 180° verglichen mit einem benachbarten zweiten Bereich B, der weitgehend transparent ist (Transmission > 70%). Fig. 1 shows a designated 1 Halbtonphasenmaske according to the invention in a schematic cross-section. According to the invention, this halftone phase mask 1 has at least two areas A and B. The first area A has a greatly reduced transmission (for example <51%) for a light beam passing through and rotates the phase by approximately 180 ° compared to an adjacent second area B, which is largely transparent (transmission> 70%).

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Halbtonphasenmaske weist zwei Schichten auf, nämlich ein weitgehend transparentes Substrat 10 und eine darüber liegende Absorberschicht 11. Dem Fachmann ist deutlich, dass eine Halbtonphasenmaske im Allgemeinen nicht nur einen ersten Bereich A und einen zweiten Bereich B hat sondern jeweils eine Vielzahl davon. Zur Bildung der zweiten (weitgehend transparenten) Bereiche B sind Öffnungen 13 durch die Absorberschicht 11 bis in das Substrat 10 hinein geätzt. The halftone phase mask shown schematically in FIG. 1 has two layers, namely a largely transparent substrate 10 and an absorber layer 11 lying above it. It is clear to the person skilled in the art that a halftone phase mask generally has not only a first area A and a second area B, but also a large number of each. To form the second (largely transparent) regions B, openings 13 are etched through the absorber layer 11 into the substrate 10 .

Beim Durchgang von Licht durch den Bereich A über die Strecke d_a + d_s ändert sich die Phase des Lichtes um

Δφ = (2π/λ).(n_a.d_a + n_s.d_s).
When light passes through area A over the distance d _a + d _s , the phase of the light changes

Δφ = (2π / λ). (N _a. D _a + n _s .d _s ).

Beim Durchgang eines Lichtbündels durch den zweiten Bereich B beträgt die Änderung der Phase des Lichts

Δφ = (2π/λ).n_u.(d_a + d_s),

worin n_u den Realteil des Brechungsindex des umgebenden Mediums, n_a den des Materials der Absorberschicht 11 und n_s den Brechungsindex des Substrats 10 angeben. When a light beam passes through the second area B, the change in the phase of the light is

Δφ = (2π / λ) .n _u . (D _a + d _s ),

where n _{u is} the real part of the refractive index of the surrounding medium, n _{a is} the material of the absorber layer 11 and n _{s is} the refractive index of the substrate 10 .

Der Gangunterschied zwischen den Wegen des Lichtbündels durch den ersten Bereich A und durch den zweiten Bereich B beträgt

Δφ_A,B = (2π/λ).((n_a - n_u).d_a + (n_s - n_u).d_s).
The path difference between the paths of the light beam through the first area A and through the second area B is

Δφ _{A, B} = (2π / λ). ((N _a - n _u ) .d _a + (n _s - n _u ) .d _s ).

Analoges gilt bei der Berücksichtigung der Imaginärteile der Brechungsindizes, die die Unterschiede in den Absorptionskonstanten bestimmen:
Δα_A,B = i.Δφ_A,B = i.(2π/λ).((ik_a - ik_u).d_a + (ik_s - ik_u ).d_s) = -(2π/λ).((k_a - k_u).d_a + (k_s - k_u)d_s).

The same applies analogously when considering the imaginary parts of the refractive indices, which determine the differences in the absorption constants:
Δα _{A, B} = i.Δφ _{A, B} = i. (2π / λ). ((Ik _a - ik _u ) .d _a + (ik _s - ik _u ) .d _s ) = - (2π / λ) . ((k _a - k _u ) .d _a + (k _s - k _u ) d _s ).

Durch Wahl der Dicken d_a und d_s sowie der Materialien des Substrats 10 und der Absorberschicht 11 mit n_a + ik_a und n_s + ik_s wird der gewünschte Transmissionsgrad (6% oder zum Beispiel 25%) sowie die Phasendifferenz (in der Regel π) eingestellt. By choosing the thicknesses d _a and d _s and the materials of the substrate 10 and the absorber layer 11 with n _a + ik _a and n _s + ik _s , the desired transmittance (6% or for example 25%) and the phase difference (in the Rule π) set.

Die Fig. 2A und 2B zeigen anhand schematischer Schnittansichten ein erstes Herstellverfahren für eine erfindungsgemäße Halbtonphasenmaske gemäß Fig. 1, wobei Fig. 2A eine erste Alternative mit einer anisotropen Substratätzung im Schritt II und Fig. 2B eine zweite Alternative mit einer isotropen Substratätzung zum Beispiel durch eine Nassätzung im Schritt II veranschaulicht. Figs. 2A and 2B show reference to schematic sectional views of a first manufacturing method for an inventive Halbtonphasenmaske according to Fig. 1, wherein Fig. 2A shows a first alternative with an anisotropic substrate etching in step II and Fig. 2B shows a second alternative having an isotropic substrate etching, for example, by illustrates a wet etch in step II.

Ausgangspunkt ist für beide Alternativen ein Maskenblank 2, welches aus einem Quarzsubstrat 10, einer darüber liegenden Absorberschicht 11, z. B. aus MoSi und einer Resistschicht 12 besteht. Gemäß dem ersten Schritt I wird die Resistschicht 12 entsprechend einem gewünschten Muster strukturiert und die Absorberschicht 11 bis zur Oberfläche des Substrats 10 unter Bildung von Öffnungen 13 geätzt. Im zweiten Schritt II wird die Resistschicht 12 abgelöst und das Substrat 10 unter Bildung der die zweiten Bereiche B definierenden Vertiefungen 13' in Fig. 2A anisotrop mit Trockenätzen und in Fig. 2B isotrop z. B. mit Nassätzen geätzt. Dabei bilden sich mit den Pfeilen 14 veranschaulichte Unterschneidungen der Substratkanten, die bei ideal anisotropen Ätzungen i. A. nicht auftreten. Die schließlich mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte Halbtonphasenmaske ist in Fig. 2A mit 1a und in Fig. 2B mit 1b bezeichnet. The starting point for both alternatives is a mask blank 2 , which consists of a quartz substrate 10 , an absorber layer 11 , e.g. B. consists of MoSi and a resist layer 12 . According to the first step I, the resist layer 12 is structured according to a desired pattern and the absorber layer 11 is etched up to the surface of the substrate 10 to form openings 13 . In the second step II, the resist layer 12 is peeled off and the substrate 10 to form the second regions B defining recesses 13 'in Fig. 2A with anisotropic dry etching and in Fig. 2B isotropic z. B. etched with wet etching. In this case, undercuts of the substrate edges illustrated with the arrows 14 are formed, which in ideal anisotropic etching i. A. do not occur. The halftone phase mask finally produced using the manufacturing method according to the invention is designated 1a in FIG. 2A and 1b in FIG. 2B.

Die Fig. 3A und 3B zeigen in schematischen Schnittdarstellungen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske. In einer ersten Alternative, die in Fig. 3A gezeigt ist, wird in Schritt III das Substrat 10 isotrop und im Schritt III gemäß Fig. 3B das Substrat 10 anisotrop geätzt. Ausgangspunkt für das in den Fig. 3A und 3B gezeigte Herstellungsverfahren ist ein Maskenblank 2', das aus einem Substrat 10, einer darüber liegenden Absorberschicht 11, einer über der Absorberschicht 11 liegenden Chromhartmaskenschicht (Cr + CrOx) und einer Resistschicht 12 besteht. In einem ersten Schritt I wird die Resistschicht 12 gemustert, und entsprechend diesem Muster werden mittels anisotroper Ätzung Öffnungen 13 durch die Cr- Schicht 15 und die Absorberschicht 11 bis zur Oberfläche des Substrats, 10 geätzt. In einem zweiten Schritt II werden die so entstandenen Öffnungen 13 inspiziert und die Resistschicht 12 entfernt. In einem dritten Schritt III werden die im Schritt I gebildeten Öffnungen 13 durch Substratätzung mit der Cr-Schicht 15 als Hartmaske unter Bildung der zweiten Bereiche B vertieft. Dabei treten bei der im Schritt III der Fig. 3A dargestellten isotropen Substratätzung Unterschneidungen 14 auf. Schließlich wird die bei der Ätzung des Schritts III als Hartmaske fungierende Cr-Schicht 15 abgelöst, und das Endprodukt ist jeweils eine Halbtonphasenmaske 1a bzw. 1b, die im Wesentlichen jeweils mit den Halbtonphasenmasken 1b und 1a der Fig. 2B und 2A übereinstimmen. FIGS. 3A and 3B are schematic sectional views of a second embodiment of a method for producing a Halbtonphasenmaske invention. In a first alternative, which is shown in FIG. 3A, the substrate 10 is isotropically etched in step III and the substrate 10 is anisotropically etched in step III according to FIG. 3B. The starting point for the method shown in FIGS. 3A and 3B production method is a mask blank 2 ', the lying of a substrate 10, an over absorber layer 11, a temperature above the absorber layer 11 of chromium hard mask layer (Cr + CrOx), and a resist layer 12 is formed. In a first step I, the resist layer 12 is patterned, and in accordance with this pattern, openings 13 are etched through the Cr layer 15 and the absorber layer 11 to the surface of the substrate 10, by means of anisotropic etching. In a second step II, the openings 13 thus created are inspected and the resist layer 12 is removed. In a third step III, the openings 13 formed in step I are deepened by substrate etching with the Cr layer 15 as a hard mask to form the second regions B. Undercuts 14 occur in the isotropic substrate etching shown in step III of FIG. 3A. Finally, the Cr layer 15 , which functions as a hard mask during the etching of step III, is detached, and the end product is in each case a halftone phase mask 1 a or 1 b, which is essentially in each case with the halftone phase masks 1 b and 1 a of FIGS. 2B and 2A to match.

Die Fig. 4A und 4B veranschaulichen in Form schematischer Schnittansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske 3a und 3b, wobei die Absorberschicht eine gleichzeitig als Hartmaske dienende Cr + CrOx-Schicht ist. Ausgangspunkt ist dafür ein Maskenblank 2' bestehend aus einem transparenten Quarzsubstrat 10, einer darüber liegenden Absorberschicht 21 aus Cr + CrOx und einer darüber liegenden Resistschicht 12. In einem ersten Prozessschritt I wird die Resistschicht 12 gemustert, und gemäß diesem Muster werden zum Beispiel anisotrop Öffnungen 13 durch die Absorberschicht 21 hindurch bis auf die Oberfläche des Substrats 10 geätzt. In einem dem ersten Schritt I folgenden Schritt Ia wird die Resistschicht 12 entfernt und die Oberfläche der Absorberschicht 21a aus Cr + CrOx zur Erzielung einer geeigneten Transmission angeätzt. Schließlich werden die im Schritt I gebildeten Öffnungen 13 im Schritt II unter Bildung der zweiten Bereiche B in Fig. 4A isotrop und in Fig. 4B anisotrop soweit geätzt, dass die Bereiche B die gewünschte Phasendrehung erzielen. Wieder entstehen durch die isotrope Substratätzung im Schritt II Unterschneidungen 14 des Substrats 10. Das Anätzen des Cr kann ganz oder teilweise auch im Zuge der Ätzung des Quarzsubstrats erfolgen. FIGS. 4A and 4B illustrate schematically in the form of sectional views of a further embodiment of an inventive Halbtonphasenmaske 3 a and 3 b where the absorber layer is a same as a hard mask serving Cr + CrOx layer. The starting point for this is a mask blank 2 'consisting of a transparent quartz substrate 10 , an overlying absorber layer 21 made of Cr + CrOx and an overlying resist layer 12 . In a first process step I, the resist layer 12 is patterned, and according to this pattern, for example, anisotropic openings 13 are etched through the absorber layer 21 up to the surface of the substrate 10 . In the first step I step Ia, the resist layer 12 a is etched away and the surface of the absorber layer 21 of Cr + CrOx to achieve an appropriate transmission. Finally, the openings 13 formed in step I are etched in step II to form the second regions B in FIG. 4A and in FIG. 4B anisotropically to such an extent that the regions B achieve the desired phase rotation. Again, the isotropic substrate etching in step II creates undercuts 14 in the substrate 10 . The Cr can be etched in whole or in part as part of the etching of the quartz substrate.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in Form schematischer Querschnitte Prozessschritte zweier Ausführungsbeispiele von Herstellungsverfahren für alternierende Phasenmasken, bei denen das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip ebenfalls verwendet ist. Ausgangspunkt ist in den Herstellverfahren der Fig. 5 und 6 ein Maskenblank 2 wie es auch den in den Fig. 2A und 2B beschriebenen Herstellverfahren zugrunde lag, das heißt dass auf einem transparenten Quarzsubstrat 10 eine zum Beispiel aus MoSi bestehende Absorberschicht 11 und über dieser Absorberschicht 11 eine Resistschicht 12 liegt. Zunächst wird in einem Schritt I der Fig. 5 die Resistschicht 12 gemustert. Anschließend werden unter Verwendung dieses Musters durch anisotrope Absorberätzung Öffnungen 13 in die Absorberschicht 11 bis zur Oberfläche des Substrats 10 gebildet. Im Schritt II wird die erste Resistschicht 12 abgelöst und ganzflächig eine zweite Resistschicht 12' aufgebracht, die anschließend gemustert wird. In einem zweiten Lithografieschritt und einem Ätzschritt III werden dann an denjenigen Öffnungen 13, die die dritten transparenten Bereiche C bilden sollen, anisotrop Vertiefungen 13' in das Substrat 10 geätzt. Im Schritt IV wird die Resistschicht 12' abgelöst und es erfolgt ein Substratätzschritt V, der die dritten Bereiche C und die zweiten Bereiche D unter Realisierung der gewünschten Transparenz und Phasendrehung in das Substrat 10 hinein vertieft (Öffnungen 13"). Die so entstandene alternierende Phasenmaske 4a weist die absorbierenden ersten Bereiche A, die teiltransparenten zweiten Bereiche B und die dritten Bereiche C auf. Bei dem in Fig. 6 gezeigten zweiten Herstellverfahren einer alternierenden Phasenmaske werden im Schritt I Vertiefungen 13' bis in das Substrat hinein geätzt und zwar soweit, dass die für die zweiten Bereiche B gewünschte Transparenz und Phasendrehung realisiert ist. Dann wird in einem zweiten Schritt II die erste Resistschicht 12 abgelöst und eine zweite Resistschicht 12' aufgebracht, gemustert und belichtet, so dass Öffnungen 13' für die dritten Bereiche C geöffnet werden. Im Schritt III wird das Substrat 10 in den die dritten Bereiche C definierenden Öffnungen weiter geätzt, bis die dadurch gebildeten Vertiefungen 13" die für die dritten Bereiche C gewünschte Transparenz und Phasendrehung haben. Schließlich wird im Schritt IV die zweite Resistschicht 12 abgelöst. Das Endprodukt ist eine alternierende Phasenmaske 4b, die die ersten (absorbierenden) Bereiche A, die zweiten teiltransparenten Bereiche B und die dritten Bereiche C aufweist. FIGS. 5 and 6 show in the form of schematic cross-sections of two embodiments of process steps of manufacturing method for an alternating phase mask, in which the principle underlying the invention is also used. The starting point in the manufacturing processes of FIGS. 5 and 6 is a mask blank 2 as was also the basis of the manufacturing processes described in FIGS . 2A and 2B, that is to say that on a transparent quartz substrate 10 there is an absorber layer 11 consisting, for example, of MoSi and above this absorber layer 11 there is a resist layer 12 . First, the resist layer 12 is patterned in a step I of FIG. 5. Subsequently, openings 13 are formed in the absorber layer 11 up to the surface of the substrate 10 using this pattern by anisotropic absorber etching. In step II, the first resist layer 12 is detached and a second resist layer 12 ′ is applied over the entire surface, which is then patterned. In a second lithography step and an etching step III, anisotropic depressions 13 ′ are then etched into the substrate 10 at those openings 13 which are intended to form the third transparent regions C. In step IV, the resist layer 12 'is detached and a substrate etching step V takes place, which deepens the third regions C and the second regions D into the substrate 10 while realizing the desired transparency and phase rotation (openings 13 "). The resulting alternating phase mask 4 a has the absorbing first areas A, the partially transparent second areas B and the third areas C. In the second manufacturing method of an alternating phase mask shown in FIG. 6, depressions 13 ′ are etched into the substrate in step I, to the extent that that the transparency and phase shift desired for the second regions B has been realized. Then, in a second step II, the first resist layer 12 is detached and a second resist layer 12 'is applied, patterned and exposed, so that openings 13 ' for the third regions C are opened In step III, the substrate 10 will define the third areas C. continue to etch the openings until the depressions 13 ″ formed thereby have the transparency and phase shift desired for the third regions C. Finally, the second resist layer 12 is removed in step IV. The end product is an alternating phase mask 4 b, which has the first (absorbing) regions A, the second partially transparent regions B and the third regions C.

Bei dem in den Fig. 2A und 2B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Halbtonphasenmaske für die 157 nm Lithographie. Die Umgebung besteht aus Stickstoff mit n_u + ik_u = 1. Das Substrat aus Quarz hat n_s + ik_s = 1,6591. Der Absorber (in den Bereichen (A) besteht aus kommerziell erhältlichem MoSi mit n_a + ik_a = 2,52 + 10,50 und der Schichtdicke d_a = 71 nm. Daraus ergibt sich eine Absorption von 94,2% und eine Phasendrehung um 360° + 50,3° gegenüber Luft. Zur Erzielung einer Phasendrehung um 180° ist im Quarz eine Stufe von 193 nm realisiert. In dem in den Fig. 4A und 4B dargestellten Ausführungsbeispiel wurde eine High Transmission Halbtonphasenmaske für die Lithografie bei der Wellenlänge 157 nm hergestellt. Die Umgebung besteht aus Stickstoff mit n_u + ik_u = 1. Das Substrat besteht aus Quarz mit n_s + ik_s = 1,6591. Der Absorber besteht aus kommerziell erhältlichem Chrom mit n_a + ik_a = 1,2 + i1,2. Erfindungsgemäß wurde in den Schritten 1a die Schichtdicke der Absorberschicht auf d_a = 46,8 nm reduziert. Daraus ergibt sich eine Absorption von 80% und eine Phasendrehung um 128,8°. Zur Erzielung einer Phasendrehung um 180° ist im Quarzsubstrat 10 eine Stufe von 99,5 nm realisiert. Bezugszeichenliste 1, 1a, 1b, 3a, 3b Halbtonphasenmasken
4a, 4b alternierende Phasenmasken
2, 2' Maskenblank
10 Quarzsubstrat
11 Absorberschicht
12 Fotoresist
13, 13', 13" Vertiefungen
14 Unterschneidungen des Substrats
d_a, d_s Dicken
A, B, C erster, zweiter, dritter Bereich
The first exemplary embodiment shown in FIGS. 2A and 2B is a halftone phase mask for 157 nm lithography. The environment consists of nitrogen with n _u + ik _u = 1. The quartz substrate has n _s + ik _s = 1.6591. The absorber (in areas (A) consists of commercially available MoSi with n _a + ik _a = 2.52 + 10.50 and the layer thickness d _a = 71 nm. This results in an absorption of 94.2% and a phase shift by 360 ° + 50.3 ° with respect to air A step of 193 nm is realized in the quartz in order to achieve a phase rotation of 180 ° In the exemplary embodiment shown in FIGS. 4A and 4B, a high transmission halftone phase mask was used for the lithography at the wavelength 157 nm. The environment consists of nitrogen with n _u + ik _u = 1. The substrate consists of quartz with n _s + ik _s = 1.6591. The absorber consists of commercially available chromium with n _a + ik _a = 1, 2 + i1.2 According to the invention, the layer thickness of the absorber layer was reduced to d _a = 46.8 nm in steps 1 a, resulting in an absorption of 80% and a phase rotation of 128.8 °, in order to achieve a phase rotation of 180 ° a step of 99.5 nm is realized in the quartz substrate 10. Be Zugszeichenliste 1 , 1 a, 1 b, 3 a, 3 b halftone phase masks
4 a, 4 b alternating phase masks
2 , 2 'mask blank
10 quartz substrate
11 absorber layer
12 photoresist
13 , 13 ', 13 "recesses
14 undercuts of the substrate
d _a , d _s thicknesses
A, B, C first, second, third area

Claims

1. Halbtonphasenmaske zur Projektionsbelichtung lichtempfindlicher Schichten, insbesondere bei der Herstellung integrierter Schaltungen mit mindestens zwei räumlich getrennten Bereichen (A, B) auf der Maske (1; 1a, 1b; 3a, 3b; 4a; 4b), von denen der erste Bereich (A) ein Halbtonbereich ist, der für ein ihn durchsetzendes Lichtbündel eine stark reduzierte Transmission und eine phasendrehende Eigenschaft bezogen auf einen benachbarten zweiten Bereich (B) aufweist, der weitgehend lichttransparent ist, dadurch gekennzeichnet, beim Lichtdurchgang durch die Wegstrecke der Absorberdicke im ersten Bereich (A) eine Phasendrehung gegenüber einem Lichtdurchgang durch die entsprechende gleiche Wegstrecke im benachbarten transparenten Bereich (B) auftritt, die um eine Winkeldifferenz Δφ von 180° abweicht, die durch Gangunterschied im Substratbereich von -Δφ modulo Vielfachen von 360° zu 180° komplementiert wird. 1. Halftone phase mask for the projection exposure of light-sensitive layers, in particular in the production of integrated circuits with at least two spatially separated areas (A, B) on the mask ( 1 ; 1 a, 1 b; 3 a, 3 b; 4 a; 4 b), of which the first area (A) is a halftone area which, for a light beam passing through it, has a greatly reduced transmission and a phase-rotating property with respect to an adjacent second area (B), which is largely light-transparent, characterized in that light passes through the path the absorber thickness in the first area (A) there is a phase shift compared to a passage of light through the corresponding same path in the adjacent transparent area (B), which deviates by an angle difference Δφ of 180 °, which is due to path difference in the substrate area of -Δφ modulo multiples of 360 ° is complemented to 180 °.

2. Halbtonphasenmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine alternierende Phasenmaske mit Halbtonabsorber wenigstens ein transparenter dritter Bereich (C) vorgesehen ist, der eine Phasendrehung um etwa 180° gegenüber dem zweiten Bereich (B) realisiert. 2. halftone phase mask according to claim 1, characterized, that for an alternating phase mask with halftone absorber at least one transparent third area (C) is provided is a phase shift of about 180 ° compared to second area (B) realized.

3. Halbtonphasenmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Belichtung im nahen UV-Bereich, die Winkeldifferenz Δφ mindestens 5° beträgt. 3. halftone phase mask according to claim 1 or 2, characterized, that with exposure in the near UV range, the Angular difference Δφ is at least 5 °.

4. Verfahren zur Herstellung einer Halbtonphasenmaske in Übereinstimmung mit Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehenden aufeinander folgenden Schritte:

A) in ein aus einem transparenten Substrat (10) und einer darüber liegenden Absorberschicht (11; 21) bestehendes unbearbeitetes Maskenblank (2; 2') werden maskenlithografisch und maskenätztechnisch Öffnungen (13) durch die Absorberschicht (11) bis zur Oberfläche des Substrats (10) erzeugt, und

B) anschließend werden diese Öffnungen (13') in das Substrat (10) bis zu einer die erforderliche Phasendrehung des zweiten Bereichs (B) realisierende Tiefe vertieft.

4. A method for producing a halftone phase mask in accordance with claim 1, characterized by the following successive steps:

A) in an unprocessed mask blank ( 2 ; 2 ') consisting of a transparent substrate ( 10 ) and an overlying absorber layer ( 11 ; 21 ), mask lithography and mask etching openings ( 13 ) through the absorber layer ( 11 ) to the surface of the substrate ( 10 ) generated, and

B) these openings ( 13 ') are then deepened into the substrate ( 10 ) to a depth which realizes the required phase rotation of the second region (B).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskenblank (2) aus einem Quarzsubstrat und aus einer Absorberschicht (11) aus MoSi besteht. 5. The method according to claim 4, characterized in that the mask blank ( 2 ) consists of a quartz substrate and an absorber layer ( 11 ) made of MoSi.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskenblank (2') über der Absorberschicht (11) eine im zweiten Schritt (II) als Hartmaske fungierende Schicht, zum Beispiel Chromschicht (15), aufweist, die in einem dem zweiten Schritt (II) folgenden dritten Schritt (III) entfernt wird. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the mask blank ( 2 ') over the absorber layer ( 11 ) in the second step (II) acting as a hard mask layer, for example chrome layer ( 15 ), which in one second step (II) following third step (III) is removed.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskenblank (2') aus einem transparenten Quarzsubstrat (10) und einer, zum Beispiel aus Cr + CrOx bestehenden Absorberschicht (21, 21a) besteht und dass im ersten Schritt (I) unmittelbar ein Verdünnungsschritt (Ia) folgt, durch den die Absorberschicht (21, 21a) bis zur Realisierung des gewünschten Transmissionsgrads des ersten Bereichs (A) verdünnt wird. 7. The method according to claim 4, characterized in that the mask blank ( 2 ') consists of a transparent quartz substrate ( 10 ) and an, for example Cr + CrOx absorber layer ( 21 , 21 a) and that in the first step (I) a dilution step (Ia) immediately follows, through which the absorber layer ( 21 , 21 a) is thinned until the desired transmittance of the first region (A) is achieved.

8. Verfahren zur Herstellung einer alternierenden Phasenmaske in Übereinstimmung mit Anspruch 2, gekennzeichnet durch die nachstehenden aufeinander folgenden Schritte:

A) in ein aus einem Substrat (10) und einer darüber liegenden Schicht (11) aus Absorbermaterial bestehendes unbearbeitetes Maskenblank (2) werden maskenlithografisch und maskenätztechnisch Öffnungen durch die Absorberschicht (11) bis zur Oberfläche des Substrats (10) erzeugt und dann der Resist und Ätzreste entfernt;

B) Bereiche auf dem Maskenblank, die die später zu bildenden ersten und zweiten Bereiche (A, B) definieren, werden abgedeckt;

C) die nicht abgedeckten Öffnungen werden zur Bildung der dritten Bereiche (C) in das Substrat (10) hinein vertieft;

D) die im zweiten Schritt (II) angebrachte Abdeckung (12') wird entfernt; und

E) alle Öffnungen werden weiter in das Substrat (10) hinein vertieft, um die geforderte Transparenz und die Phasendrehung der zweiten und dritten Bereiche (B, C) zu realisieren.

8. A method for producing an alternating phase mask in accordance with claim 2, characterized by the following successive steps:

A) in an unprocessed mask blank ( 2 ) consisting of a substrate ( 10 ) and an overlying layer ( 11 ) of absorber material, openings are produced by mask lithography and mask etching technology through the absorber layer ( 11 ) to the surface of the substrate ( 10 ) and then the resist and etching residues removed;

B) areas on the mask blank, which define the first and second areas (A, B) to be formed later, are covered;

C) the uncovered openings are deepened into the substrate ( 10 ) to form the third regions (C);

D) the cover ( 12 ') attached in the second step (II) is removed; and

E) all openings are deepened further into the substrate ( 10 ) in order to achieve the required transparency and the phase shift of the second and third regions (B, C).

9. Verfahren zur Herstellung einer alternierenden Phasenmaske in Übereinstimmung mit Anspruch 2, gekennzeichnet durch die nachstehenden aufeinander folgenden Schritte:

A) in ein aus einem Substrat (10) und einer darüber liegenden Absorberschicht (11) bestehendes Maskenblank (2) werden durch Lithografie und Ätzung Öffnungen (13') durch die Absorberschicht (11) und in die Substratoberfläche bis zu einer die geforderte Phasendrehung der zweiten Bereiche (B) realisierende Tiefe erzeugt;

B) auf dem so bearbeiteten Maskenwerkstück werden Bereiche, die später die ersten Bereiche (A) und die zweiten Bereiche (B) definieren, abgedeckt;

C) die im zweiten Schritt (II) nicht abgedeckten freiliegenden Öffnungen (13") werden in das Substrat (10) hinein so weit vertieft, dass sie die für die transparenten dritten Bereiche (C) geforderte Transparenz und Phasendrehung haben, und

D) die im zweiten Schritt (II) aufgebrachte Abdeckung (12') wird entfernt.

9. A method for producing an alternating phase mask in accordance with claim 2, characterized by the following successive steps:

A) in a mask blank ( 2 ) consisting of a substrate ( 10 ) and an overlying absorber layer ( 11 ), openings ( 13 ') are made through the absorber layer ( 11 ) and into the substrate surface by lithography and etching until the required phase shift of the second areas (B) realizing depth;

B) on the mask workpiece machined in this way, areas which later define the first areas (A) and the second areas (B) are covered;

C) the exposed openings ( 13 ") not covered in the second step (II) are deepened into the substrate ( 10 ) to such an extent that they have the transparency and phase shift required for the transparent third regions (C), and

D) the cover ( 12 ') applied in the second step (II) is removed.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) aus Quarz und die Absorberschicht (11) aus MoSi besteht. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the substrate ( 10 ) made of quartz and the absorber layer ( 11 ) consists of MoSi.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Halbtonabsorber eine Hartmaske verwendet wird. 11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized, that a hard mask is used over the halftone absorber.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmaske aus Cr + CrOx besteht. 12. The method according to claim 11, characterized, that the hard mask is made of Cr + CrOx.