DE4404453C2

DE4404453C2 - Abschwächungsphasenschiebermaske und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE4404453C2
Application number: DE19944404453
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Yoshioka; Junji Miyazaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1994-02-11
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2014-02-12
Also published as: DE4404453A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abschwächungsphasenschiebermaske und insbesondere auf eine Struktur einer Abschwächungsphasenschiebermaske und einem Verfahren zu deren Herstellung.

In letzter Zeit hat sich die hohe Integration und Miniaturisierung der integrierten Halbleiterschaltungen rapide entwickelt. Dementsprechend hat sich die Feinbearbeitung der Schaltungsstrukturen, die auf dem Halb leitersubstrat gebildet sind, rasch entwickelt. Insbesondere wurde die Photolithographie allgemein als Basistech nologie zur Bildung der Strukturen erkannt. Obwohl bisher verschiedene Entwicklungen und Verbesserungen für die Photolithographie durchgeführt wurden, schreitet die Miniaturisierung der Strukturen noch fort, und das Bedürfnis für eine Verbesserung der Auflösung der Strukturen nimmt mehr und mehr zu.

Allgemein kann die Grenze der Auflösung R (nm) in der Photolithographie, die das Verkleinerungsbelich tungsverfahren verwendet, wie folgt dargestellt werden:

R = k₁-λ/(NA)

wobei λ eine Wellenlänge (nm) des verwendeten Lichts, NA die numerische Apertur einer Linse und k₁ eine Konstante, die von dem Resistprozeß abhängt, ist.

Wie aus dem obigen Ausdruck gesehen werden kann, sollten die Werte k₁ und λ verringert und der Wert NA vergrößert werden, um die Grenze der Auflösung zu verbessern. Mit anderen Worten sollte die vom Resistpro zeß abhängige Konstante verkleinert werden, während die Wellenlänge verkürzt und NA vergrößert werden sollten. Es ist jedoch technisch schwierig, die Lichtquelle und die Linsen zu verbessern, und durch Verkürzen der Wellenlänge und Vergrößern von NA wird die Fokustiefe δ (δ = k₂λ/(NA)²) des Lichts wird flacher, was eine Abnahme der Auflösung bewirkt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 16(A), 16(B), und 16(C), werden ein Querschnitt der Maske, ein elektrisches Feld des Bestrahlungslichts auf der Maske und die Intensität des Bestrahlungslichts auf einem Wafer beschrie ben, wenn eine herkömmliche Photomaske verwendet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 16(A) wird eine Querschnittsstruktur der Photomaske beschrieben. Eine Metall maskenstruktur 20 aus Chrom oder ähnlichem ist auf einem Quarzglassubstrat 10 gebildet. Unter Bezugnahme auf Fig. 16(B) paßt das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf der Photomaske auf die Maskenstruktur. Was die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Wafer betrifft, wird jedoch, wie in Fig. 16(C) gezeigt ist, bemerkt, daß vornehmlich, wenn die feine Struktur verwendet wird, Lichtstrahlen, die durch die Maske hindurchgelassen sind, sich an angrenzenden Strukturbildern verstärken, wo diese Lichtstrahlen aufgrund von Beugung und Interferenz des Lichts sich überlappen. Folglich ist der Lichtintensitätsunterschied auf dem Wafer vermindert, was in einer verringerten Auflösung resultiert.

Um das oben genannte Problem zu lösen, wurde die Phasenverschiebungsbelichtungsmethode, die eine Phasenschiebermaske verwendet, zum Beispiel in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nos. 57-62052 und 58-173744, vorgeschlagen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 17(A), 17(B) und 17(C) wird die Phasenverschiebungsbelichtungsmethode, die die Phasenschiebermaske verwendet, und die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 58-173744, offenbart ist, beschrieben.

Fig. 17(A) zeigt einen Querschnitt der Phasenschiebermaske. Fig. 17(B) zeigt das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf der Photomaske. Fig. 17(C) zeigt die Lichtintensität des Bestrahlungslichts auf dem Wafer.

Unter Bezugnahme auf Fig. 17(A) weist die Phasenschiebermaske eine Chrommaskenstruktur 20 auf, die auf einem Glassubstrat gebildet ist, und an jeder anderen Öffnung der Maskenstruktur 20 ist ein Phasenschieber 60, der durch einen transparenten isolierenden Film wie einen Siliziumoxidfilm gebildet ist, vorgesehen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 17(B) sind, was das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf der Photomaske betrifft, welches durch das durch die Phasenschiebermaske hindurchgeschickte Licht geliefert wird, Phasen des Bestrahlungslichts abwechselnd um 180° umgekehrt. Mit anderen Worten, Lichtstrahlen löschen sich gegensei tig an angrenzenden Strukturbildern, wo Lichtstrahlen miteinander aufgrund von Interferenz überlappen, aus. Dementsprechend kann, wie in Fig. 17(C) gezeigt ist, die Auflösung der Strukturbilder aufgrund der ausreichen den Differenz der Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Wafer verbessert werden.

Obwohl die oben erwähnte Phasenschiebermaske für eine periodische Struktur wie Linien und Zwischenräu me sehr effektiv ist, kann die Maske im Fall einer komplizierten Struktur nicht geeignet eingestellt werden, da die Anordnung oder ähnliches der Phasenschieber sehr schwierig ist.

Um das oben erwähnte Problem zu lösen, ist eine Abschwächungsphasenschiebermaske in zum Beispiel der "JJAP Series 5 Proceedings of 1991 International Micro Process Conference, pp. 3-9" und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 4-136854 offenbart. Die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 4-136854 offenbarte Abschwächungsphasenschiebermaske wird im folgenden beschrieben.

Fig. 18(A) zeigt einen Querschnitt der oben erwähnten Abschwächungsphasenschiebermaske 500. Fig. 18(B) zeigt das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf der Maske. Fig. 18(C) zeigt die Intensität des Bestrahlungs lichts auf dem Wafer.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18(A) weist eine Phasenschiebermaske 500 eine Phasenschieberstruktur 300 auf, die eine vorbestimmte Belichtungsstruktur (ein vorbestimmtes Belichtungsmuster) darstellt, und welche ein Quarzsubstrat 10, durch das das Bestrahlungslicht hindurchgelassen wird, einen Durchlaßabschnitt 100, der auf einer Hauptoberfläche des Quarzsubstrats 10 gebildet ist, zum Freilegen der Hauptoberfläche des Quarzsub strates 10 und einen Phasenschieber 200 zum Verschieben der Phase des Bestrahlungslichts, welches durch ihn hindurchgeht um 180° relativ zu der Phase des Bestrahlungslichts, das durch den Durchlaßabschnitt 100 hin durchgeht, beinhaltet.

Der Phasenschieber 200 ist ein Absorptionsschieberfilm aus einer Zweischichtstruktur, die eine Chromschicht 20 mit einem Transmissionsgrad von 5-20% des Bestrahlungslichts und eine Schieberschicht 30 zum Konvertie ren der Phase des Bestrahlungslichts, das durch den Durchlaßabschnitt 100 hindurchgeht, um 180°, aufweist.

Der Transmissionsgrad des Bestrahlungslichts des Phasenschiebers 200 wird auf 5-25% eingestellt, was für die Lithographie geeignet ist, da die Dicke des Resistfilms nach der Entwicklung entsprechend dem Transmis sionsgrad, wie in Fig. 19 gezeigt ist, eingestellt wird.

Das elektrische Feld auf der Maske des Bestrahlungslichts, das durch die Phasenschiebermaske mit der oben erwähnten Struktur hindurchgeht, ist wie in Fig. 18(B) gezeigt ist. Was die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Wafer betrifft, ist die Lichtintensität an der Kante der Belichtungsstruktur unvermeidlich 0, wie in Fig. 18 (C) gezeigt ist, da die Phase des Bestrahlungslichts an der Kante der Belichtungsstruktur umgekehrt wird. Folglich wird eine ausreichende Differenz zwischen der Lichtintensität entsprechend dem Durchlaßabschnitt 100 und der entsprechend dem Phasenschieber 200 bereitgestellt, so daß die Auflösung verbessert werden kann.

Die oben erwähnte herkömmliche Technologie hat jedoch die folgenden Nachteile.

Fig. 20(A) zeigt Positionen der Abschwächungsphasenschiebermaske, die in dem Belichtungsapparat plaziert ist, und eine Blende 70 zum Bestimmen des Belichtungsbereichs des Belichtungsapparats. Fig. 20(B) zeigt das elektrische Feld des Bestrahlungslichts direkt unter der Abschwächungsphasenschiebermaske und der Blende 70. Fig. 20(C) zeigt die Lichtintensität auf dem belichteten Material des Lichts, das durch die Abschwächungs phasenschiebermaske und die Blende 70 hindurchgelassen wird. Fig. 20(D) zeigt den Bereich, der durch das Licht, das durch die Abschwächungsphasenschiebermaske und die Blende 70 hindurchgelassen wird, belichtet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 20(A) ist der andere Bereich als ein die Chipstruktur bildender Bereich (Lc) der Abschwächungsphasenschiebermaske mit dem Absorptionsschieberfilm 20 bedeckt, in dem die Strukturverar beitung nicht durchgeführt wird. In einer Verkleinerungsprojektion ist die Belichtungsapparatblende 70, die das Licht unterbricht zum Bestimmen des Belichtungsbereiches, an einer vorgeschriebenen Position unter der Abschwächungsphasenschiebermaske vorgesehen.

Die Öffnung der Blende 70 kann irgendeine Breite haben, so lange sie die Belichtung des Chipstrukturberei ches erlaubt, und daher kann die Breite so groß wie der Chipstrukturbereich (Lc) sein. Da jedoch die Position der Blende 70 durch den Abstand von ungefähr 1000 µm (ungefähr 1 mm) geregelt wird und die Blende nicht auf derselben Ebene des Fokus wie die Abschwächungsphasenschiebermaske positioniert ist, ist der Randbereich der Blende 70 außerhalb des Fokus nicht gut fokussiert. Somit wird, wie in Fig. 20(A) gezeigt ist, die Öffnungs breite der Blende 70 (Lb) auf ungefähr 1000 µm breiter als der Chipstrukturbereich (Lc) eingestellt, so daß sich die Blende 70 nicht mit dem Chipstrukturbereich (Lc) überschneidet.

Dementsprechend kann in einer gewöhnlichen Photomaske, die einen unterbrechenden Film zum Beispiel aus Chrom auf der Chipstruktur verwendet, nur höchstens 1/1000 des Lichts durch das Chrom hindurchgelassen werden, so daß das Licht, das durch den Spalt zwischen dem Chipstrukturbereich und der Blende 70 hindurch geht, den Resistfilm auf dem Halbleiterwafer nicht belichtet.

Im Fall der Abschwächungsphasenschiebermaske geht jedoch 5-20% des Bestrahlungslichts durch den Spalt zwischen dem Chipstrukturbereich und der Blende 70 hindurch, wie durch den Abschnitt A von Fig. 20(B) angezeigt ist, da der Transmissionsgrad des Absorptionsschieberfilms, der als Material der Chipstruktur dient, ungefähr 5-20% beträgt. Folglich resultiert, unter Bezugnahme auf Fig. 20(C) ein Bereich mit der Lichtintensi tät I′, die 5-20% des hindurchgelassenen Lichts Lo beträgt, zwischen dem Chipstrukturbereich Lc und der Blende 70, wie aus der Intensitätsverteilung des durch die Abschwächungsphasenschiebermaske und durch die Blende 70 hindurchgelassenen Licht, gesehen werden kann. Somit ist, unter Bezugnahme auf Fig, 20(D), ein Bereich 50 mit der Lichtintensität (I′) von 5-20% und mit der Breite Ld um den Chipstrukturbereich 30 (Lc × Lc), gebildet.

Wenn Strukturen der Abschwächungsphasenschiebermaske verkleinert und auf den Halbleiterwafer unter Benutzung des Verkleinerungsprojektionsbelichtungsapparats mit der oben beschriebenen Struktur übertragen werden, geht die Belichtung sukzessiv in einem Abstand von Lc, der die Größe der Chipstruktur ist, weiter. Fig. 21 zeigt die belichteten Bereiche auf dem Halbleiterwafer, wenn der Wafer unter Benutzung der Abschwä chungsphasenschiebermaske mit der Chipstruktur von der Größe (Lc × Lc) belichtet wird, wobei der Verkleine rungsprojektionsbelichtungsapparat verwendet wird.

In diesem Fall gibt es, da die Belichtung in einem Abstand von Lc longitudinal und transversal fortschreitet, einen Bereich 50 mit der Lichtintensität (I′) von 5-20% von I₀, wie oben beschrieben, um die Chipstruktur herum, der durch eine Belichtungsaufnahme geliefert wird. Dieser Bereich 50 überschneidet sich mit einem angrenzenden Bereich, der durch eine andere Belichtungsaufnahme geliefert wird. In dem Maß, wie die Belich tung sukzessiv wiederholt wird, wird der Bereich 50 überschnitten mit drei angrenzenden Bereichen 50 an jeder Ecke des Belichtungsbereiches belichtet. Als Ergebnis kommt es dazu, daß der belichtete Bereich den Bereich 31 von dem jeder mit dem Licht mit der geeigneten Intensität I₀ plus der Intensität I′ belichtet ist, die 5-20% von I₀ beträgt, und den Bereich 32, von dem jeder mit dem Licht mit der Intensität I₀ plus dreimal der Intensität I′ belichtet ist, einschließt.

In den Bereichen 31 und 32, die in solch überschnittener Weise belichtet werden, nimmt, wenn zum Beispiel ein Positiv-Resistfilm belichtet wird, die Dicke des Resistfilms nach dem Entwickeln ab. Auf der anderen Seite, wenn ein Absorptionsschieberfilm mit einem hohen Transmissionsgrad verwendet wird, wird der Resistfilm vollstän dig belichtet, so daß der Resistfilm beim Entwickeln verloren geht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abschwächungsphasenschiebermaske mit solchen Strukturen bereitzustellen, die die Belichtung eines Bereiches um einen normalen Belichtungsbereich herum verhindern, und genauer, die die Belichtung von Bereichen angrenzend an den Belichtungsbereich verhindern, wenn die Belichtung sukzessiv, in dem die Maske bewegt wird, durchgeführt wird.

Um die obige Aufgabe zu lösen, weist die Abschwächungsphasenschiebermaske gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Abschwächungsphasenschieberstruktur, die an einer vorbestimmten Position auf einem Photomaskenstubstrat gebildet ist, und ein Abschwächungshilfsphasenschiebermuster mit einem Durch laßabschnitt und einem Phasenschieber, die an einer vorbestimmten Position an der Peripherie der Abschwä chungsphasenschieberstruktur gebildet sind, auf. Auch weist die Abschwächungshilfsphasenschieberstuktur Strukturen (Muster), die kleiner als die Grenze der Auflösung des Belichtungsapparates sind, auf.

Entsprechend der Abschwächungsphasenschiebermaske, können Bilder auf dem Halbleitersubstrat durch das Licht, das durch die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur hindurchgeschickt ist, nicht gebildet werden, da die Struktur kleiner als die Grenze der Auflösung des Belichtungsapparates ist. Da weiter Strahlen des Lichts, das durch den Durchlaßabschnitt hindurchgegangen ist und Strahlen des Lichts, das durch den Phasenschieber hindurchgeschickt ist, sich überlappen und entgegengesetzte Phasen haben, löschen sich jene Strahlen aufgrund von Interferenz gegenseitig aus, so daß die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer verringert werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Werte der planaren Fläche (S₀) des Durchlaßabschnitts, der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers und der Transmissionsgrad T des Phasenverschiebers so eingestellt, daß die wesentliche Lichtintensität auf dem belichteten Material, die von der Lichtintensität auf dem belichteten Material des Lichts, das durch den Durchlaßabschnitt hindurchgeht und der Lichtintensität auf dem belichteten Material des Lichts, das durch den Phasenschieber hindurchgeht, welche sich überlappen und gegenseitig auslöschen, resultiert, nicht mehr als 3% der Lichtintensität vor dem Hindurchsenden durch den Durchlaßab schnitt und den Phasenschieber beträgt.

Dementsprechend kann die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer durch Einstellen der Intensität des Lichts, das durch den Phasenschieber hindurchgeht und der Intensität des Lichts, das durch den Durchlaßabschnitt hindurchgeht, geregelt werden.

Vorzugsweise wird entsprechend der vorliegenden Erfindung in der Abschwächungshilfsphasenschieber struktur das Verhältnis der planaren Fläche (S₀) des Durchlaßabschnitts zu der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers, welches durch S₀/S_H repräsentiert wird, ungefähr gleich zur √ des Transmissionsgrads (T) des Phasenschiebers eingestellt.

Entsprechend der Abschwächungsphasenschiebermaske der vorliegenden Erfindung kann, da das Verhältnis S₀/S_H wie oben beschrieben eingestellt ist, die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer auf nicht mehr als 3% der Lichtintensität vor dem Hindurchschicken durch den Durchlaßabschnitt und den Phasenschieber eingestellt werden.

Vorzugsweise ist entsprechend der vorliegenden Erfindung die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur an der gesamten Peripherie der Abschwächungssphasenschieberstruktur vorgesehen.

Dementsprechend kann, selbst wenn eine Mehrzahl von Abschnitten auf dem Halbleiterwafer durch Verwen den der Abschwächungsphasenschiebermaske belichtet werden sollen, die Belichtung ohne andere Bereiche zu belichten durchgeführt werden.

Vorzugsweise ist entsprechend der vorliegenden Erfindung die Abschwächungssphasenschieberstruktur rechteckig und die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur in der Nähe jeder der vier Ecken der Abschwä chungssphasenschieberstruktur vorgesehen.

Daher kann, wenn der Halbleiterwafer sukzessiv in Reihe unter Verwendung der Abschwächungssphasen schieberstruktur belichtet werden soll, eine ausreichende Belichtung durchgeführt werden, da kein Bereich mehr als einmal durch das Licht, das durch die Peripherie der Abschwächungssphasenschieberstruktur hindurchgeht, belichtet wird.

Vorzugsweise ist entsprechend der vorliegenden Erfindung die ebene Form des Durchlaßabschnitts der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur rechteckig.

Da der Phasenschieber vollständig auf dem Photomaskensubstrat vorgesehen ist und der Durchlaßabschnitt in der Form der Öffnung ist, kann die Phasenschieberphotomaske auf dem Substrat festgeklebt werden, so daß die Abschwächungsphasenschiebermaske mit einer hochzuverlässigen Struktur bereitgestellt werden kann.

Vorzugsweise sind entsprechend der vorliegenden Erfindung die Durchlaßabschnitte und die Phasenschieber der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur linear und abwechselnd angeordnet.

Somit kann die Struktur aus Linien und Zwischenräumen bestehen, um die Kosten der Abschwächungspha senschieberstruktur zu vermindern.

Um die obige Aufgabe zu lösen, weist ein Verfahren zur Herstellung einer Abschwächungsphasenschieber maske die folgenden Schritte auf. Zuerst wird ein Abschwächungsphasenschieberfilm mit einem Lichttransmis sionsgrad von 5-20% auf einem durchsichtigen Substrat zum Schieben einer Phase des transmittierten Lichts um 180° gebildet.

Danach wird ein Resistfilm, der einen Abschwächungsphasenschieberstrukturbereich und einen Abschwä chungshilfsphasenschieberstrukturbereich, der an einer vorgeschriebenen Position an der Peripherie des Ab schwächungsphasenschieberstrukturbereichs gebildet ist, auf dem Abschwächungsphasenschieberfilm gebildet. Dann wird der Abschwächungsphasenschieberfilm unter Verwendung des Resistfilms als Maske geätzt.

Die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur hat eine Struktur mit einer Auflösung, die kleiner als der Grenzwert der Auflösung des Belichtungsapparats ist.

Vorzugsweise weist das Bilden des Abschwächungsphasenschieberfilms die Schritte des Bildens eines halb lichtabschirmenden (halbdurchlässigen) Films mit einem Transmissionsgrad von 5-20% und des Bildens eines Phasenschieberfilms, der eine Phase des transmittierten Lichts um 180° schiebt, auf.

Vorzugsweise weist das Bilden des halb-lichtabschirmenden Films den Schritt des Bildens eines Chromfilms auf, und das Bilden des Phasenschieberfilms weist den Schritt des Bildens eines Siliziumoxidfilms auf.

Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Abschwächungsphasenschiebermaske können irgendwelche Bilder auf dem Halbleiterwafer durch das Licht, das durch die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur hindurchgeht, nicht gebildet werden, da die Auflösung der Struktur kleiner als der Grenzwert der Auflösung des Belichtungsapparats ist. Da weiter Strahlen des Lichts, das durch den Durchlaßabschnitt hindurchgegangen ist und Strahlen des Lichts, das durch den Phasenschieberabschnitt hindurchgegangen, sich überschneiden und entgegengesetzte Phasen aufweisen, löschen sich jene Strahlen aufgrund von Interferenz aus. Somit kann die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer reduziert werden.

Vorzugsweise weist das Bilden des Abschwächungsphasenschieberfilms den Schritt des Bildens eines Films einer Sorte, die von einer Gruppe ausgewählt wird, die Chromoxid, Chromnitridoxid, Molybdänsilizidoxid und Nitridoxid von Molybdänsilizid aufweist, auf.

Somit kann die Anzahl der Herstellungsschritte der Abschwächungsphasenschiebermaske verringert werden, da der Abschwächungsphasenschieberfilm aus einer Sorte Film gebildet wird, so daß die Herstellungskosten der Abschwächungsphasenschiebermaske reduziert werden können.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1(a) eine Abschwächungsphasenschiebermaske gemäß der ersten Ausführungsform, gesehen von der Strukturbildungsoberfläche, und Fig. 1(B) ein Querschnitt entlang der Linie X-X von Fig. 1(A);

Fig. 2 Strukturen einer Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur der ersten Ausführungsform;

Fig. 3(A) eine vergrößerte Querschnittsansicht der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur;

Fig. 3(B) eine Querschnittsansicht, die ein elektrisches Feld des Bestrahlungslichts direkt unter dem Photo maskensubstrat zeigt,

Fig. 3(C) das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf dem Halbleiterwafer und

Fig. 3(D) die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Halbleiterwafer;

Fig. 4 eine Kurve, die die Bezielung zwischen dem Verhältnis der planaren Fläche (S₀) des Durchlaßabschnitts zur der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers (S_H) und des Lichtintensitätsverhältnisses auf dem Wafer 2 darstellt;

Fig. 5 eine Kurve, die die Beziehung zwischen dem Transmissionsgrad des Phasenschiebers und dem Wert a, der den Bereich der planaren Fläche des Phasenschiebers darstellt, zeigt;

Fig. 6(A) die Abschwächungsphasenschiebermaske der ersten Ausführungsform gesehen von der Strukturbil dungsoberfläche,

Fig. 6(B) eine Querschnittsansicht, die Positionen der Abschwächungsphasenschiebermaske und eine Blende zeigt,

Fig. 6(C) das elektrische Feld des Bestrahlungslichts direkt unter dem Photomaskensubstrat, und

Fig. 6(D) die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer;

Fig. 7 bis 11 Schnittansichten, die die ersten bis fünften Schritte der Herstellung der Abschwächungshilfspha senschieberstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen;

Fig. 12 Strukturen einer Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur der zweite Ausführungsform;

Fig. 13(A) eine Abschwächungssphasenschiebermaske der dritten Ausführungsform, gesehen von der Struk turbildungsoberfläche aus,

Fig. 13(B) Strukturen einer Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur der dritten Ausführungsform, und

Fig. 13(C) Strukturen einer Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur der vierten Ausführungsform;

Fig. 14 eine erste Ansicht, die ein Problem, das in den jeweiligen Ausführungsformen auftritt, veranschaulicht;

Fig. 15 eine zweite Ansicht, die ein Problem, das in den jeweiligen Ausführungsformen auftritt, veranschau licht;

Fig. 16(A) eine Querschnittsansicht, die eine Struktur einer herkömmlichen Photomaske darstellt,

Fig. 16(B) das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf der Maske und

Fig. 16(C) die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Wafer;

Fig. 17(A) eine Querschnittsansicht, die eine Struktur einer herkömmlichen Phasenschiebermaske zeigt,

Fig. 17(B) das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf der Maske, und

Fig. 17(C) die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Wafer;

Fig. 18(A) eine Struktur einer herkömmlichen Abschwächungsphasenschiebermaske,

Fig. 18(B) das elektrische Feld des Bestrahlungslichts auf der Maske, und

Fig. 18(C) die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Wafer;

Fig. 19 eine Kurve, die die Beziehung zwischen dem Transmissionsgrad und der Dicke des Resistfilms nach dem Entwickeln darstellt; Fig. 20(A) eine Querschnittsansicht, die Positionen der herkömmlichen Abschwächungsphasenschiebermaske und der Blende zeigt,

Fig. 20(B) das elektrische Feld des Bestrahlungslichts direkt unter dem Photomaskensubstrat,

Fig. 20(C) die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem Halbleiterwafer, und

Fig. 20(D) den Belichtungszustand auf dem Halbleiterwafer;

Fig. 21 Probleme, auf die man trifft, wenn die herkömmliche Abschwächungsphasenschiebermaske verwendet wird.

Im nachfolgenden wird die erste Ausführungsform einer Abschwächungsphasenschiebermaske gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1(A) zeigt eine Abschwächungsphasenschiebermaske 1 der vorliegenden Ausführungsform, gesehen von der Strukturbildungsseite. Fig. 1(B) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X von Fig. 1(A).

In der Abschwächungsphasenschiebermaske 1 ist eine Abschwächungsphasenschieberstruktur 2, die ein quadratischer Bereich ist, ungefähr in der Mitte eines Photomaskensubstrats 4 gebildet. Eine Abschwächungs hilfsphasenschieberstruktur 3 ist an der gesamten Peripherie der Abschwächungsphasenschieberstruktur 2 gebildet.

Die Abschwächungsphasenschieberstruktur 2 ist durch einen Phasenschieberabschnitt 24 und einen Durch laßabschnitt 27 gebildet. Der Phasenschieberabschnitt 24 ist durch einen Chromfilm 2a mit einem Transmissions grad von 5-20% und einem SiO₂-Film 2b, der eine Phasenverschiebung von 180° liefert, gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur 3 im folgenden beschrie ben. Die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur 3 wird durch Verarbeiten eines Phasenschieberabschnitts 34, der aus einem Chromfilm 3a mit einem Transmissionsgrad von 5-20% und einem SiO₂-Film 3b, der eine Phasenverschiebung von 180° liefert, gebildet ist, in eine Struktur mit einer Größe, die kleiner als der Grenzwert der Auflösung des Belichtungsapparats ist, gebildet. In Fig. 2 ist eine planare Fläche des Phasenschieberab schnitts 34 durch S_H und eine planare Fläche eines quadratischen Durchlaßabschnitts 37 durch S₀ dargestellt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3(A) bis 3(C) wird die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer des Bestrah lungslichts, das durch die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur 3 hindurchgeht, beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3(A) sind der Phasenschieber 34 und der Durchlaßabschnitt 37 in vorbestimm te Formen auf dem Photomaskensubstrat 4 ausgebildet, wobei die planare Fläche des Phasenschiebers 34 durch (S_H) und die planare Fläche des Durchlaßabschnitts 47 durch (S₀) repräsentiert werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3(B) ist der Transmissionsgrad und die Phase des elektrischen Feldes des Bestrahlungslichts direkt unter dem Photomaskensubstrat 4 entsprechend der gebildeten Strukturen umgewan delt. Was das elektrische Feld auf dem belichteten Material des Bestrahlungslichts, das durch den Durchlaßab schnitt 37 und den Phasenschieber 34 hindurchgeht, betrifft hat, wenn optische Bilder durch eine Verkleinerungs linse projiziert werden, wie in Fig. 3(C) gezeigt ist, das elektrische Feld auf dem belichteten Material des Bestrahlungslichts, das durch den Durchlaßabschnitt 37 hindurchgegangen ist, einen ungefähr konstanten Wert, wie durch die Kurve f gezeigt ist, während das elektrische Feld auf dem belichteten Material des Bestrahlungs lichts, das durch den Phasenschieber 34 hindurchgegangen ist, ebenso einen ungefähren konstanten Wert, wie durch die Kurve g gezeigt ist, die ähnlich zur Kurve f ist, da die Strukturen unter der Auflösungsgrenze sind und die Bilder sich gegenseitig überlappen.

Somit ist, wie in Fig. 3 (D) gezeigt ist, die Intensität des Bestrahlungslichts auf dem belichteten Material vermindert, da die elektrischen Felder, die durch die Kurve f und die Kurve g gezeigt sind, sich gegenseitig auslöschen.

Wenn die Absolutwerte der elektrischen Felder, die durch die Kurve f und die Kurve g gezeigt sind, gleich sind, kann die Lichtintensität auf dem belichteten Material minimiert werden.

Die Größe der elektrischen Felder, die durch die Kurve f und die Kurve g gezeigt ist, kann jeweils entspre chend der Beziehung zwischen der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers 34, der planaren Flächen (S₀) des Durchabschnitts 37 und des Transmissionsgrads (T) des Phasenschiebers 34 bestimmt werden.

In Fig. 4 bezeichnet die Abszisse das Verhältnis S₀/S_H und die Ordinate bezeichnet das Verhältnis I/I₀ (%) der Lichtintensität auf dem Wafer.

Die durchgezogene Linie stellt den Fall dar, bei dem der Transmissionsgrad des Phasenschieberfilms T = 0.075 (75%) beträgt, während die gestrichelte Linie den Fall darstellt, bei dem der Transmissionsgrad des Phasenschieberfilms T = 0.12 (12%) beträgt.

Wie aus Fig. 4 gesehen werden kann, wird der Minimumwert mit S₀/S_H = 0.25 erhalten, wenn der Phasen schieberfilm mit dem Transmissionsgrad T = 7.5% verwendet wird, während der Minimumwert mit S₀/S_H = 0.35 erhalten wird, wenn der Phasenschieberfilm mit dem Transmissionsgrad T = 12.0% verwendet wird, und das Verhältnis I/I₀ wird in beiden Fällen nicht größer als 0.1%.

Entsprechend, um das Verhältnis I/I₀ von nicht mehr als 3% zu erhalten, sollte die Beziehung zwischen der planaren Fläche (S₀) des Phasenschiebers 34, der planaren Fläche (S_H) des Durchlaßabschnitts 37 und dem Transmissionsgrad (T) des Phasenschiebers 34 der folgenden Beziehung genügen:

S₀/S_H ≒ √ (2)

Der zulässige Bereich des Werts √T wird nun beschrieben.

Fig. 5 ist eine Kurve, in der die Abszisse den Transmissionsgrad T% des Phasenschiebers 34 bezeichnet und die Ordinate den Wert a bezeichnet, wenn der Bereich der planaren Fläche (S₀) des Durchlaßabschnitts 37 auf (1-a) S₀ ∼ (1+a) S₀ eingestellt wird.

Da eine Korrelation zwischen S₀ und S_H besteht, ändert sich der Wert S_H entsprechend dem Wert S₀.

Folglich kann das Verhältnis S₀/S_H durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden.

Daher gilt:

Als nächstes wird die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur 3 in dem Fall beschrieben, bei dem zum Beispiel die i-Linie (λ = 365 nm) als Lichtquelle verwendet wird und der Verkleinerungsbelichtungsapparat, der 1/5 des Verkleinerungsverhältnisses der Linse mit NA = 0.54 und k₁ = 0.4 aufweist, verwendet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sind quadratische Strukturen in einem Abstand von 2.0 µm mit der Größe einer Öffnung des Durchlaßabschnitts 37, die 1.0 µ×1.0 µm beträgt, gebildet. Die Abschwächungshilfsphasenschie berstruktur 3 ist so gebildet, daß sie eine Breite von 1.500 µm an der gesamten Peripherie der Abschwächungs phasenschieberstruktur 2, wie in Fig. 1 gezeigt ist, aufweist.

Der Phasenschieber 34 hat eine Zweischichtstruktur, die einen SiO₂-Film 2b, der die Phase regelt, und einen Cr-Film 2a, der den Transmissionsgrad regelt, aufweist, deren Phasenverschiebungswinkel auf 180° und deren Transmissionsgrad auf 12% eingestellt wird.

Die Auflösungsgrenze des oben erwähnten Verkleinerungsprojektionsbelichtungsapparats wird auf 0.4 µm auf dem Halbleiterwafer eingestellt, während die Grenze auf 2.0 µm auf der Photomaske eingestellt wird, was fünfmal so groß ist als die auf dem Halbleiterwafer. Somit ist die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur 3 ausreichend kleiner als die Auflösungsgrenze.

Unter den oben erwähnten Bedingungen ist S₀/S_H gleich 0.33 und a ist gleich 0.5, wenn der Transmissions grad entsprechend Fig. 5 12% beträgt, so daß, wenn wir diese Werte einsetzen, die Gleichung (4) wie folgt wäre:

0.23910 S₀/S_H 0.474

Da der Wert von √ gleich 0.346 ist, kann die Beziehung von Gleichung (4) erfüllt werden und die Beziehung von Gleichung (2) kann annähernd erfüllt werden.

Die Belichtung unter Verwendung der Abschwächungsphasenschiebermaske 1 mit der oben beschriebenen Struktur wird im folgenden beschrieben.

Fig. 6(A) zeigt eine Abschwächungsphasenschiebermaske 1, bei der eine Abschwächungshilfsphasenschieber struktur 3, die den obigen Bedingungen genügt, an der gesamten Peripherie der Abschwächungsphasenschieber struktur 2 gebildet ist.

Fig. 6(B) ist eine Schnittansicht, die die Position der Abschwächungsphasenschiebermaske 1 relativ zu einer Blende 7 des Belichtungsapparates zeigt. Fig. 6(C) zeigt ein elektrisches Feld des Lichts direkt unter einem Photomaskensubstrat. Fig. 6(D) ist eine Kurve, die die Lichtintensität auf dem belichteten Material darstellt.

Lichtstrahlen, die durch die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur 3 gegangen sind, bilden keinerlei Abbildungen auf dem Halbleiterwafer, da die Struktur kleiner als die Auflösungsgrenze ist, und zur selben Zeit löschen sich Lichtstrahlen, die durch den Durchlaßabschnitt und Lichtstrahlen, die durch den Phasenschieber hindurchgegangen sind, gegenseitig aus, was in einer Lichtintensität von nicht mehr als 3% der Lichtintensität vor dem Durchgang durch die Struktur resultiert, so daß andere Bereiche als der Belichtungsbereich nicht belichtet werden.

Somit kann die Belichtung sogar im Fall einer sukzessiven Belichtung zufriedenstellend ausgeführt werden.

Als nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung der Abschwächungsphasenschieber maske unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 11 gegeben. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird ein Chromfilm 23a mit einer Dicke von ungefähr 200 Å (20 nm) auf einem Quarzglassubstrat 4 gebildet. Ein SiO₂-Film 23b mit einer Dicke von ungefähr 4000 Å (400 nm) wird auf dem Chromfilm 23a gebildet. Ein Elektronenstrahlresistfilm (z. B. ZEP-810) 25 mit einer Dicke von ungefähr 5000 Å (500 nm) wird auf dem SiO₂-Film 23b gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird eine EB (Elektronenstrahl)-Lithographie auf dem Elektronenstrahlresist film 25 unter Benutzung eines formvariablen Elektronenstrahlbelichtungsapparates (z. B. NEC JBX-7000MV, 6AIII) durchgeführt. Die EB-Lithographie wird wie unten ausgeführt, um eine genaue Abschwächungshilfspha senschieberstruktur zu erhalten.

Genauer gesagt, eine Belichtungsstruktur der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur wird so eingestellt, daß sie kleinere Dimensionen aufweist, als jene der fertiggestellten Struktur, oder eine Dosierung des Elektro nenstrahls, der auf einen Abschwächungshilfsphasenschieberstrukturbereich gerichtet ist, wird größer gemacht als jene, die auf den Abschwächungsphasenschieberstrukturbereich gerichtet ist, oder beide Schritte werden ausgeführt. Zum Beispiel wird der Abschwächungshilfsphasenschieberstrukturbereich 200 mit einer Elektronen strahldosierung innerhalb des Bereichs von 8-10 µc/cm² belichtet. Um Öffnungen zu erhalten, von denen jede eine Dimension von 1 µ×1 µ in Intervallen von um durch die Belichtung des Abschwächungshilfsphasen schieberstrukturbereich 300 durch EB-Lithographie zu erhalten, sollte eine Belichtungsstruktur Dimensionen von 0.8 µm×0.8 µm aufweisen. Elektronenstrahlen werden überdosiert mit einer Dosierung von 10-12 µc/cm² gerichtet, wobei Öffnungen mit Dimensionen von 1 µm×1 µm erhalten werden können. Der Elektronenstrahlresistfilm 25 wird, nachdem die EB-Lithographie vervollständigt ist, entwickelt, und dann wird eine vorbestimmte Struktur erhalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird der SiO₂-Film 23b unter Benutzung des Elektronenstrahlresistfilms 25, der das vorbestimmte Muster darauf gebildet hat, als Maske geätzt. Das Ätzen wird mit einem Magnetron-RlE-Ap parat durchgeführt, unter Benutzung von CHF₃ + O₂ (CHF₃ : O₂ = 90 : 10) als Ätzgas mit einer RF-Leistung von 200W, einem magnetischen Feld von 100G (0.01 T) und einem Gasdruck von 50mtorr (6,6sPa) durchgeführt. Dabei wird ein SiO₂-Film 2b mit einer vorbestimmten Form der Struktur auf dem Abschwächungsphasenschie berstrukturbereich 200 gebildet, und ein SiO₂-Film 3b mit einer vorbestimmten Form wird auf dem Abschwä chungshilfsphasenschieberstrukturbereich 300 gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird der Chromfilm 23a wieder unter Benutzung des Elektronenstrahlresist films 25 geätzt. Wie im Fall des oben erwähnten SiO₂-Films wird das Ätzen mit den Magnetron-RlE-Apparat unter Verwendung von Cl₂ + O₂ (Cl₂ : O₂ = 80 : 20) mit einer RF-Leistung von 100W, einem magnetischen Feld von 100G (0.01T) und einem Gasdruck von 50mtorr (6,6sPa) ausgeführt. Somit wird der Chromfilm 2a mit einer vorbestimmten Gestalt auf dem Abschwächungsphasenschieberstrukturbereich 200 gebildet, und der Chrom film 3a der vorbestimmten Gestalt wird auf dem Abschwächungshilfsphasenschieberstrukturbereich 300 gebil det. Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 der Elektronenstrahlresistfilm 25 entfernt und somit wird die Abschwächungsphasenschiebermaske 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform vervollständigt.

In dieser Ausführungsform kann, obwohl eine Zweischichtstruktur aus einem SiO₂-Film zum Regeln der Phasen und einem Chromfilm zum Regeln des Transmissionsgrads verwendet wird, ein Einschichtfilm, der aus einer Sorte Material, das von einer Gruppe ausgewählt wird, welche Chromoxid, Chromnitridoxid, Nitridkarbid oxid von Chrom, Molybdänsilizidoxid und Nitridoxid von Molybdänsilizid aufweist, zum Regeln der Phase und des Transmissionsgrad auf vorbestimmte Werte verwendet werden. In diesem Fall kann das Chromoxid und ähnliches dünner sein, um eine Filmdicke von ungefähr 1200-1600 Å (120-160 nm) verglichen mit der oben beschriebenen Zweischichtstruktur zu haben, wobei die Bildung der Phasenschieberstruktur vereinfacht wird.

Es wird die zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In der ersten Ausführungsform wurden quadratische Strukturen, von denen jede die Größe von 1.0 µm× 1.0 µm aufweist, als Strukturen für die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur beschrieben. In solchen Quadratstrukturen ist der Phasenschieberfilm vollständig vorgesehen, so daß er eine vorzügliche Haftfestigkeit gegenüber dem Photomaskensubstrat aufweist. Bei Herstellen der Photomaske ist jedoch die Elektronenstrahl lithographie zeitraubend, da eine große Anzahl von Durchlaßabschnitten gebildet werden sollen. Insbesondere wird die Zeit, die zur Herstellung benötigt wird, in dem Lithographiesystem länger, welches einen variabel geformten Strahl verwendet, da sie von der Form der Strukturen abhängt.

Um die Zeit, die für die Lithographie aufgewendet wird, zu verkürzen, ist die Abschwächungshilfsphasenschie berstruktur 3 so gebildet, daß sie Linien und Zwischenräume aufweist, wobei die Durchlaßabschnitte 37 und die Phasenschieber 34 linear und abwechselnd angeordnet, wie in Fig. 12 gezeigt ist, sind. In diesem Fall wird die Struktur 3 an der gesamten Peripherie der Abschwächungsphasenschieberstruktur 2 mit der Breite des Durch laßabschnitts von 0.5 µm gebildet, wie in der ersten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht entlang der Linie Z-Z von Fig. 12 ist ähnlich zu der Querschnittsansicht, die in Fig. 3(A) gezeigt ist.

Der Wert S₀,S_H in der Abschwächungsphasenschiebermaske mit der oben genannten Struktur ist 0.35, was die Beziehung √ = ≒ 0.33 erfüllt, so daß die Gleichungen (2) und (4) erfüllt werden können.

Daher kann der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform durch Verwenden der Abschwächungspha senschiebermaske entsprechend der zweiten Ausführungsform erhalten werden.

Es wird eine Abschwächungsphasenschiebermaske gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen ist die Abschwächungshilfsphasenschie berstruktur an der gesamten Peripherie der Abschwächungsphasenschieberstruktur vorgesehen. Wenn jedoch der Transmissionsgrad des Absorptionsschieberfilms, der den Phasenschieber bildet, klein ist, zum Beispiel 5-8%, kann einmal die Belichtung von anderen als den gewünschten Bereichen durch das Licht, das durch den Phasenschieber hindurchgegangen ist, akzeptiert werden. Somit entsteht, wenn der Transmissionsgrad des Phasenschiebers klein ist, das Problem nur im Bereich 32, der in Fig. 21 gezeigt ist.

Dementsprechend ist die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur nur in der Nachbarschaft der vier Ec ken der Abschwächungsphasenschieberstruktur in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen.

Fig. 13(A) zeigt eine Abschwächungsphasenschiebermaske 1 gemäß der dritten Ausführungsform, betrachtet von der Strukturbildungsoberfläche, wo eine Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur 3 nur in der Nachbar schaft der vier Ecken der Abschwächungsphasenschieberstruktur 2 vorgesehen ist.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Phasenschieber der Abschwächungsphasenschieberstruktur aus einem Absorptionsschieberfilm mit dem Transmissionsgrad T von 7.5% gebildet, und der Phasenschieber ist mit der Länge einer Seite von 2000 µm an jeder der vier Ecken der Schieberstruktur gebildet. In jedem Phasenschie ber befinden sich Quadratstrukturen mit Öffnungen von 0.9 µm×0.9 µm, wobei jede den Durchlaßabschnitt 37 aufweist, in einen Abstand von 2.0 um gebildet.

Unter den oben erwähnten Bedingungen ist S₀/S_H gleich 0.25, und a ist gleich 0.3, wenn der Transmissionsgrad 7.5% entsprechend Fig. 5 beträgt, und wenn wir diese Werte einsetzen, wäre die Gleichung (4) wie folgt:

0.1771 S₀/S_H 0.38789

Da √ gleich 0.27 ist, kann die Gleichung (4) erfüllt werden und die Gleichung (2) kann annähernd erfüllt werden.

Wenn die Belichtung unter Verwenden der Abschwächungsphasenschiebermaske 1 gemäß der dritten Aus führungsform ausgeführt wird, wird, selbst wenn die Menge des Bestrahlungslichts viermal so groß ist wie der Betrag des Bestrahlungslichts, die am geeignetsten ist, eine Verminderung der Dicke des Resistfilms entspre chend den vier Ecken der Abschwächungsphasenschieberstruktur nicht beobachtet.

Es wird die vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In einer Abschwächungsphasenschiebermaske 1 gemäß der vierten Ausführungsform werden Strukturen, die auf der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur in der dritten Ausführungsform gebildet sind, in Linien und Zwischenräumen geändert, wie in Fig. 13(C) gezeigt ist, mit Durchlaßabschnitten 37 und Phasenschiebern 34, die linear und abwechselnd angeordnet sind. Die Breite des Durchlaßabschnitts 47 beträgt 0.5 µm und der Abstand 2.0 µm. Da S₀/S_H gleich 0.25 ist, was der Beziehung √ = √ = 0,27 genügt, können die Gleichungen (2) und (4) erfüllt werden.

In der vierten Ausführungsform kann ein ähnlicher Effekt wie in der dritten Ausführungsform erhalten werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Dimensionen der peripheren Struktur des Belich tungsbereichs manchmal kleiner, wie in Fig. 14 gezeigt ist, oder enger, wie in Fig. 15 gezeigt ist, während der Belichtung der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur. Das ist deshalb so, da die Menge des Elektronen strahls, der auf den peripheren Strukturabschnitt des Belichtungsbereichs gerichtet ist, unzureichend ist auf grund des Proximity-Effekts (Naheffekts) der Belichtung, bei Verwendung von Elektronenstrahlen.

Um solch ein Problem zu vermeiden, wird ein größenmäßiger Ausgleich (Defekt) (+ 0.1-0.3) zu den Daten der Elektronenstrahlbelichtung zur Zeit des Belichtens der peripheren Struktur mit Elektronenstrahlen hinzuad diert.

Es wurden rechteckige und lineare Formen für die Abschwächungsphasenschieberstruktur verwendet, es können jedoch kreisförmige oder polygonische Formen verwendet werden, um eine ähnliche Funktion und einen Effekt zu erreichen, so lange diese Formen der Beziehung genügen, daß S₀/S_H ungefähr gleich √ ist.

Obwohl die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur an der Peripherie des Chips in der obigen Ausfüh rungsform vorgesehen ist, kann die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur innerhalb des Chips, wenn der lichtabschirmende Abschnitt notwendig ist, durch Anwendung des gleichen Verfahrens bereitgestellt werden.

Das Belichtungsverfahren, das die Abschwächungsphasenschiebermaske entsprechend der oben beschriebe nen Ausführungsformen verwendet, kann effektiv in dem Herstellungsprozeß eines DRAMs, eines SRAMs, eines Flash-Speichers, eines ASICs, eine Mikrocomputers und einer Halbleitereinrichtung wie GaAs von 4M, 16M, 64M oder 256M verwendet werden. Zudem ist solch ein Verfahren angemessen anwendbar auf eine Halbleitereinrichtung oder einen Herstellungsprozeß einer Flüssigkristallanzeige.

Gemäß der Abschwächungsphasenschiebermaske der vorliegenden Erfindung bilden Lichtstrahlen, die durch die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur hindurchgehen keinerlei Abbilder auf dem Halbleiterwafer, da die Struktur kleiner als die Auflösungsgrenze ist. Da Lichtstrahlen, die durch den Durchlaßabschnitt hindurchge gangen sind und Lichtstrahlen, die durch den Phasenschieber hindurchgegangen sind, sich überlappen und die Phase des Lichts, das durch den Phasenschieber hindurchgegangen ist, umgekehrt ist, löschen sich jene Licht strahlen aus, wobei die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer verringert werden kann. Daher wird verhindert, daß ein anderer Abschnitt als der Belichtungsbereich belichtet wird, die Qualität der Belichtung zur Zeit der Herstellung der Halbleitereinrichtung wird verbessert, und die Herstellungsausbeute der Halbleitereinrichtung kann verbessert werden.

Auch wird es durch Einstellen der Wert der planaren Fläche (S₀) des Durchlaßabschnitts und der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers und des Transmissionsgrads (T) des Phasenschiebers der Abschwächungshilfs phasenschieberstruktur auf bestimmte Werte möglich, die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer durch Anpas sen der Intensität des Lichts, daß durch den Phasenschieber hindurchgeht und der Intensität des Lichts, daß durch den Durchlaßabschnitt hindurchgeht, zu regeln.

Andererseits kann durch Einstellen von S₀/S_H, welches ein Verhältnis der planaren Fläche (S₀) des Durchlaß abschnitts zu der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur ist, auf ungefähr gleich dem Wert √ des Transmissionsgrades (T) des Phasenschiebers die Lichtintensität auf dem Halbleiterwafer so geregelt werden, daß sie nicht mehr als 3% der Lichtintensität vor dem Durchgang durch die Struktur beträgt.

Zudem ist die Hilfsphasenschieberstruktur an der gesamten Peripherie der Abschwächungsphasenschieber struktur vorgesehen. Somit werden, selbst wenn eine Mehrzahl von Abschnitten sukzessiv unter Verwendung der Abschwächungsphasenschiebermaske belichtet werden, andere Bereiche nicht belichtet, so daß eine zufrie denstellende Belichtung durchgeführt werden kann.

Weiter sind die Hilfsphasenschieberstrukturen nur in der Nähe der vier Ecken der Abschwächungsphasen schieberstruktur, die eine rechteckige Form aufweist, vorgesehen.

Somit wird, wenn die Belichtung sukzessiv in Reihenfolge auf dem Halbleiterwafer unter Verwendung der Abschwächungsphasenschieberstruktur ausgeführt wird, nicht irgendein Bereich mehr als einmal durch das Licht, das durch die Peripherie der Abschwächungsphasenschieberstruktur hindurchgeht, belichtet, so daß eine zufriedenstellende Belichtung ausgeführt werden kann.

Die Form der Strukturen, die Öffnungen in dem Durchlaßabschnitt, der auf der Abschwächungshilfsphasen schieberstruktur gebildet ist, aufweisen, ist rechteckig. Somit wird die Hafteigenschaft der Phasenschieberstruk tur gegenüber dem Photomaskensubstrat verbessert, so daß eine Abschwächungsphasenschiebermaske mit einer hochzuverlässigen Struktur bereitgestellt werden kann.

Die Durchlaßabschnitte und die Phasenschieber, die auf der Abschwächungsphasenschieberstruktur gebildet sind, sind linear und abwechselnd angeordnet. Somit kann die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur leicht gebildet werden, um das Herstellen der Abschwächungsphasenschiebermaske zu vereinfachen.

Gemäß einem Verfahren zur Herstellung einer Abschwächungsphasenschiebermaske können nicht irgend welche Abbilder auf einem Halbleiterwafer durch das Licht, daß durch eine Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur hindurchgegangen ist, gebildet werden, da die Auflösung der Struktur kleiner als die Auflösungsgrenze des Belichtungsapparates ist. Da weiter Lichtstrahlen, die durch einen Durchlaßabschnitt hindurchgegangen sind und Lichtstrahlen, die durch eine Phasenschieberabschnitt hindurchgegangen sind, sich überlappen und entge gengesetze Phasen aufweisen, löschen sich jene Lichtstrahlen aufgrund von Interferenz aus, wobei die Lichtin tensität auf dem Halbleiterwafer verringert werden kann.

Dies verhindert, daß andere Abschnitte als der Belichtungsbereich während dem Durchführen der Belichtung belichtet werden, verbessert den Belichtungszustand während der Herstellung einer Halbleitereinrichtung und verbessert weiter eine Herstellungsausbeute der Halbleitereinrichtung.

Vorzugsweise weist das Bilden des Abschwächungsphasenschieberfilms den Schritt des Bildens eines Films aus einer Sorte, die von einer Gruppe ausgewählt wird, welche Chromoxid, Chromnitridoxid, Nitridkarbidoxid von Chrom, Molybdänsilizidoxid und Nitridoxid von Molybdänsilizid aufweist, auf.

Somit kann die Anzahl der Herstellungsschritte der Abschwächungsphasenschiebermaske reduziert werden, da der Abschwächungsphasenschieberfilm aus einer Filmsorte gebildet ist, so daß die Herstellungskosten der Abschwächungsphasenschiebermaske reduziert werden können.

Claims

1. Abschwächungsphasenschiebermaske mit:
einer Abschwächungsphasenschieberstruktur (2), die an einer vorbestimmten Position auf einem Photomas kensubstrat (4) gebildet ist; und
einer Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur (3) mit einem Durchlaßabschnitt und einem Phasenschie ber, die an einer vorbestimmten Position an der Peripherie der Abschwächungsphasenschieberstruktur (2) gebildet sind,
wobei die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur (3) eine Struktur aufweist, die kleiner als die Auflö sungsgrenze des Belichtungsapparates ist.

2. Abschwächungsphasenschiebermaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abschwä chungshilfsphasenschieberstruktur (3) Werte der planaren Fläche (S₀) des Durchlaßabschnitts, der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers und des Transmissionsgrades (T) des Phasenschiebers so eingestellt sind,
daß die wesentliche Lichtintensität auf dem belichteten Material, die von der Lichtintensität auf dem belichteten Material des Lichts, das durch den Durchlaßabschnitt hindurchgeht, und von der Lichtintensität auf dem belichteten Material des Lichts, das durch den Phasenschieber hindurchgeht, welche sich gegensei tig ausgelöscht haben, resultiert, nicht mehr als 3% der Lichtintensität vor dem Durchgang durch den Durchlaßabschnitt und den Phasenschieber beträgt.

3. Abschwächungsphasenschiebermaske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der planaren Fläche (S₀) des Durchlaßabschnitts zu der planaren Fläche (S_H) des Phasenschiebers der Abschwä chungshilfsphasenschieberstruktur (3), das als S₀/S_H dargestellt wird, ungefähr gleich dem Wert √ des Transmissionsgrads (T) des Phasenschiebers ist.

4. Abschwächungsphasenschiebermaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur (3) an der gesamten Peripherie der Abschwächungsphasen schieberstruktur (2) vorgesehen ist.

5. Abschwächungsphasenschiebermaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Abschwächungsphasenschieberstruktur (2) rechteckig ist und die Abschwächungshilfsphasen schieberstruktur (3) in der Nähe von vier Ecken der Abschwächungsphasenschieberstruktur vorgesehen ist.

6. Abschwächungsphasenschiebermaske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die planare Form des Durchlaßabschnitts der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur (3) rechteckig ist.

7. Abschwächungsphasenschiebermaske nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßabschnitt und der Phasenschieber der Abschwächungshilfsphasenschieberstruktur (3) linear und abwechselnd angeordnet sind.

8. Verfahren zur Herstellung einer Abschwächungsphasenschiebermaske mit den Schritten:
Bilden eines Abschwächungsphasenschieberfilms (23a, 23b) mit einem Lichttransmissionsgrad von 5-20% auf einem durchsichtigen Substrat zum Verschieben einer Phase des hindurchgelassenen Lichts um 180°;
Bilden eines Resistfilms (25) auf dem Abschwächungsphasenschieberfilm, der einen Abschwächungsphasen- Schieberstrukturbereich (200) und einen Abschwächungshilfsphasenschieberstrukturbereich (300), der an einer vorgeschriebenen Position an der Peripherie des Abschwächungsphasenschieberstrukturbereichs (200) gebildet ist, aufweist; und
Strukturieren des Abschwächungsphasenschieberfilms (23a, 23b) durch Ätzen unter Benutzung des Resist films (25) als eine Maske; wobei
der Abschwächungshilfsphasenschieberstrukturbereich (300) eine Struktur mit einer Auflösung, die kleiner als die Auflösungsgrenze eines Belichtungsapparats ist, aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des Abschwächungs phasenschieberfilms die folgenden Schritte aufweist:
Bilden eines halb-lichtabschirmenden (halbdurchlässigen) Films (23a) mit einem Lichttransmissionsgrad von 5-20%; und Bilden eines Phasenschieberfilms (23b), der eine Phase des hindurchgelassenen Lichts um 180° verschiebt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des halb-lichtabschir menden Films (23a) den Schritt des Bildens eines Chromfilms aufweist, und der Schritt des Bildens des Phasenschieberfilms (32b) den Schritt des Bildens eines Siliziumoxidfilms aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des Abschwächungs phasenschieberfilms den Schritt des Bildens eines Films aus einer Sorte, die von einer Gruppe, welche aus Chromoxid, Chromnitridoxid, Nitridkarbidoxid von Chrom, Molybdänsilizidoxid und Nitridoxid von Molyb dänsilizid besteht, ausgewählt wird, aufweist.