DE4438616A1

DE4438616A1 - Phasenverschiebungsmaske und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4438616A1
Application number: DE4438616A
Authority: DE
Inventors: Young Mog Ham
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2014-10-29
Also published as: KR970004429B1; KR950012630A; US5576122A; DE4438616B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenverschiebungs maske sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, und insbeson dere eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske, die es erlaubt, daß lediglich ein vorbestimmter Teil eines zur Belichtung vorgesehenen Lichts durch sie hindurchtreten kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Maske.

Halbleitervorrichtungen sollen möglichst leicht, dünn, kurz und klein ausgelegt sein, was dazu geführt hat, daß die Größe ihrer Bauelemente, wie beispielsweise Transistoren und Kon densatoren ebenfalls klein sein müssen, weshalb ihre Muster zunehmend fein und genau sein müssen.

Üblicherweise wird bei einer lichtemittierenden oder licht durchlässigen Maske, die bei einem lichtemittierenden oder Lichtausstrahlprozeß zur Ausbildung eines Musters verwendet wird, ein nichtdurchlässiger Film, wie beispielsweise Chrom auf einem Quarzsubstrat niedergeschlagen, und das nichtdurch lässige Muster wird durch Ionenstrahlätzen gebildet. Es ist jedoch schwierig, durch die vorstehend genannte lichtemittie rende Maske ein feines Muster auszubilden, das feiner ist als das Lichtauflösungsvermögen, und es ist unmöglich, ein feines Muster feiner als 0,5 µm durch herkömmliche Photoresistfilme und mit zur Zeit üblichen Lichtemissionsanlagen zu erzeugen.

Höchstintegrierte Elemente von mehr als 64 DRAM erfordern au ßerdem ein feineres Muster von weniger als 0,4 µm oder ein feines Muster mit einer Feinheit größer als 0,4 µm, wobei die Ausbildung dieses Musters durch eine Phasenverschiebungsmaske realisiert wird, welche die Ausbildung eines Photoresistfilms hoher Auflösung ermöglicht.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer herkömmlichen Halbton- Phasenverschiebungsmaske 10, die üblicherweise weit verbrei tet verwendet wird, weil der Herstellungsprozeß der Maske re lativ einfach und die Auflösung der Maske hoch ist, und weil ihre Herstellungsredundanz hoch ist. Beim Herstellen einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske 10 werden ein dünner Chrom film 13 und ein Phasenverschiebungsfilm 15 zunächst auf ein lichtdurchlässiges oder transparentes Substrat 11, wie bei spielsweise ein Quarzsubstrat, laminiert, und ein nicht ge zeigtes Photoresistfilmmuster wird darauf ausgebildet. Dar aufhin wird ein Muster ausgebildet, in dem vorbestimmte einem Licht ausgesetzte Bereiche des Chromfilms 13 und des Phasen verschiebungsfilms 15 geätzt werden. Zuletzt wird der Photo resistfilm erneut entfernt.

In diesem Fall ist es wichtig, daß der dünne Chromfilm 13 derart ausgebildet wird, daß lediglich 5 bis 15% des einfal lenden Lichts durch ihn hindurchtreten kann, und es ist schwierig, seinen erforderlichen Lichtdurchlaßgrad zu erzie len. Wenn der Grad 10% höher ist als der vorbestimmte Grad, wird ein unerwünschtes Muster ausgebildet.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Verteilung von Licht, das durch die vorstehend genannte Halbton-Phasenverschiebungsmaske hin durchgetreten ist, wenn der Durchlaß 10% höher ist als ein vorbestimmter Grad, wobei ein Abschnitt 1, in dem die Inten sität des Lichts hoch ist, ein Bereich ist, der dem Licht ausgesetzt ist, wobei ein anderer Abschnitt 5, in dem die In tensität des Lichts niedrig ist, ein anderer, dem Licht nicht ausgesetzter Bereich ist, und wobei ein weiterer Abschnitt 3, in dem die Lichtintensität Null ist, ein Grenzbereich zwi schen den dem Licht ausgesetzten und nicht ausgesetzten Be reichen ist.

Wenn der auf das Substrat 12 aufgetragene Photoresistfilm 17 dem Licht in Übereinstimmung mit der in Fig. 2 gezeigten Lichtverteilung ausgesetzt und daraufhin entwickelt wird, wird das in Fig. 3 gezeigte Photoresistfilmmuster gebildet. Das bedeutet, daß der auf einen dem Licht nicht ausgesetzten Bereich aufgetragene Photoresistfilm einem Licht niederer Energie ausgesetzt ist, und daß der Photoresistfilm in dem dem Licht ausgesetzten Bereich dadurch bei dem Entwicklungs prozeß entfernt wird.

Da der Photoresistfilm des dem Licht nicht ausgesetzten Be reichs, wie vorstehend beschrieben, um oder mit einer be stimmten Dicke entfernt wird, kann ein ernsthaftes Problem beim Fortsetzen des Prozesses zur Herstellung der höchstinte grierten Halbleitervorrichtung auftreten.

Bei der Herstellung der herkömmlichen Halbton-Phasenverschie bungsmaske wird der Dampfniederschlag des Chroms durchge führt, um den Lichtdurchlaßgrad des Chromfilms einzustellen, woraufhin das Chrom durch oder mit einer bestimmten Dicke ge ätzt wird. Es ist jedoch sehr schwierig, den gewünschten Lichtdurchlaßgrad mit diesem Verfahren zu erzeugen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske zu schaffen, die auch bei großer Feinheit die Ausbildung eines präzisen Musters er laubt, ohne daß das vorstehend genannte, beim Stand der Tech nik auftretende Problem auftritt, demnach der Photoresistfilm eines dem Licht nicht ausgesetzten Bereichs um eine bestimmte Dicke entfernt wird. Außerdem soll durch die Erfindung ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zur Herstellung dieser Halbton-Phasenverschiebungsmaske geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Halbton-Phasenverschie bungsmaske durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsicht lich des Verfahrens zur Herstellung dieser Maske durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach schafft die Erfindung eine Halbton-Phasenverschie bungsmaske mit einem unteren nichtdurchlässigen Film und ei nem Phasenverschiebungsfilm, der auf einem vorbestimmten, dem Licht nicht ausgesetzten Bereich auf dem lichtdurchlässigen Substrat niedergeschlagen ist, wobei der untere nichtdurch lässige Film einen teilweisen Lichtdurchlaßgrad hat bzw. teilweise lichtdurchlässig ist, und einem oberen nichtdurch lässigen Film, der auf dem Phasenverschiebungsfilm ausgebil det ist.

Ferner schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske, umfassend die Schrit te: Niederschlagen eines unteren nichtdurchlässigen Films und eines Phasenverschiebungsfilms auf einer Seite eines licht durchlässigen Substrats, wobei der nichtdurchlässige Film ei nen teilweisen Lichtdurchlaßgrad hat bzw. teilweise licht durchlässig ist, und Ätzen des Phasenverschiebungsfilms und des nichtdurchlässigen Films an einem dem Licht ausgesetzten Bereich, um das lichtdurchlässige Substrat freizulegen; Auf tragen eines Negativ-Photoresistfilms auf dem Phasenverschie bungsfilm, dem Licht Aussetzen des Photoresistfilms durch Emittieren des Lichts von einer unteren Fläche des licht durchlässigen Substrats, Entfernen des dem Licht nicht ausge setzten Photoresistfilms durch den Entwicklungsprozeß, Aus bilden eines photoresistfilmmusters durch Ätzen der gesamten Oberfläche des Photoresistfilms, der in dem dem Licht ausge setzten Bereich verbleibt, von dem ein Teil ein Phasenver schiebungsfilmmuster in der Nähe des dem Licht ausgesetzten Bereichs überlappt, Vakuumniederschlagen eines oberen nicht durchlässigen Films auf dem Photoresistfilmmuster und dem Phasenverschiebungsfilm, und Entfernen des Photoresistfilmmu sters und des nichtdurchlässigen Films darauf, um ein oberes nichtdurchlässiges Filmmuster auszubilden, das einen dem Licht ausgesetzten Bereich hat, der größer ist als derjenige des Phasenverschiebungsfilms.

Mit anderen Worten wird durch die Erfindung ein Chromfilm ge ringer Dicke am oberen Abschnitt der herkömmlichen Halbton- Phasenverschiebungsmaske vorgesehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Halbton- Phasenverschiebungsmaske,

Fig. 2 die Verteilung der Intensität des Lichts, das durch die Halbton-Phasenverschiebungsmaske von Fig. 1 hindurchge lassen wird,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Photoresistmusters, das durch die Belichtungs- und Entwicklungsprozesse unter Verwen dung der Phasenverschiebungsmaske von Fig. 1 erzeugt wird,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Halbton-Phasenverschie bungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 5A bis 5E Querschnittsansichten, die jeweils die aufein anderfolgenden Schritte beim Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Er findung zeigen.

Der Stand der Technik ist einleitend anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert worden.

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbton-Phasen verschiebungsmaske 20 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Chromfilm 23 und ein Phasenverschiebungsfilmmuster 25 werden auf einem lichtdurchlässigen Substrat, wie beispielsweise ei nem Quarz 21, wie bei einer herkömmlichen Maske ausgebildet, und auf der Oberseite des Phasenverschiebungsfilms 25 wird ein Chromfilm 24 ausgebildet, wobei der Chromfilm an der Grenzfläche zwischen den dem Licht ausgesetzten und dem Licht nicht ausgesetzten Bereichen nicht ausgebildet wird. In die sem Fall ist die Weite oder Breite eines Bereichs, auf dem der Chromfilm 24 nicht ausgebildet wird, derart bemessen, daß die Intensität des Lichts durch die Inteferenz zwischen einem phasenverschobenen Licht, das durch den Phasenverschiebungs film 25 durchgeschickt wird, und einem Licht, das durch das Quarzsubstrat 21 durchgeschickt wird, minimiert.

Der Chromfilm 23 wird mit einer Dicke derart ausgebildet, daß 5 bis 15% einfallenden Lichts bei der Emission des Lichts durch diesen hindurchtreten kann, und der Chromfilm 24 wird mit einer Dicke derart ausgebildet, daß das Licht vollständig isoliert wird, beispielsweise mit einer Dicke größer als 100 Å. Ein anderes nichtdurchlässiges Material kann anstelle des Chromfilms verwendet werden.

Für den Phasenverschiebungsfilm 25 wird ein herkömmliches Ma terial verwendet.

Die Fig. 5A bis 5E zeigen Querschnittsansichten zum jeweili gen Erläutern der aufeinanderfolgenden Schritte eines Prozes ses zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung.

Zunächst werden ein Chromfilm 23 und ein Phasenverschiebungs film 25 auf ein lichtdurchlässiges Quarzsubstrat 21 lami niert, woraufhin der Chromfilm 23 und der Phasenverschie bungsfilm 25 in einem dem Licht ausgesetzten Bereich durch eine bekannte Technik derart geätzt werden, daß ein Muster ausgebildet wird, wie beispielsweise in 5A gezeigt.

Daraufhin wird ein Negativ-Photoresistfilm 27 auf das Quarz substrat 21 und den Phasenverschiebungsfilm 25 aufgetragen, und der Photoresistfilm 27 wird dem Licht ausgesetzt, das von der Rückseite des Quarzsubstrats 21 durch das Quarzsubstrat 21, den Chromfilm 23 und den Phasenverschiebungsfilm 25 ein fällt, wie in Fig. 5B gezeigt.

Durch diese Art der Lichtemission wird der Negativ-Photore sistfilm 27 in Übereinstimmung mit einer in Fig. 2 gezeigten Lichtverteilung dem Licht ausgesetzt.

Der dem Licht nicht ausgesetzte Photoresistfilm 27 wird in dem nachfolgenden Entwicklungsprozeß entfernt, und der Photo resistfilm 27 mit einer bestimmten Dicke verbleibt nicht nur in einem dem Licht ausgesetzten Bereich, sondern außerdem in dem anderen dem Licht nicht ausgesetzten Bereich.

Daraufhin wird der Photoresistfilm 27 durch ein Gesamtober flächenätzverfahren geätzt, bis der Phasenverschiebungsfilm 25 freiliegt, so daß lediglich der Photoresistfilm 27 in dem dem Licht ausgesetzten Bereich verbleibt, und ein Photore sistfilmmuster 28, auf dem der Photoresistfilm 27 überlappend vorgesehen ist, wird an der Grenzfläche zwischen den dem Licht ausgesetzten und dem Licht nicht ausgesetzten Bereichen ausgebildet, und daraufhin wird ein Chromfilm 24, wie in Fig. 5D gezeigt, (darauf) dampfniedergeschlagen. In diesem Fall kann der Chromfilm 24 nicht leicht auf den Seitenwänden des Photoresistfilmmusters 28 dampfniedergeschlagen werden.

Daraufhin wird das Photoresistfilmmuster 28 durch Naßätzen entfernt, und der darauf vorliegende Chromfilm 24 wird selbst ebenfalls entsprechend entfernt, wie in Fig. 5E gezeigt. Die Halbton-Phasenverschiebungsmaske 10 ist damit vollständig er zeugt, wobei das Quarzsubstrat 21 in dem dem Licht ausgesetz ten Bereich freiliegt und der Phasenverschiebungsfilm 25 an der Grenzfläche zwischen den dem Licht ausgesetzten und dem Licht nicht ausgesetzten Bereichen freiliegt.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Halbton-Phasenverschie bungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Dicke des unter dem Phasenverschiebungsfilm ausgebildeten Chrom films frei reguliert werden, wobei ein Vorteil darin besteht, daß der Prozeß zur Herstellung der Halbton-Phasenverschie bungsmaske einfach ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Ausbeute und die Zuverlässigkeit der Halbleitervor richtung verbessert werden, weil aufgrund der Minimierung der Lichtintensität am Kantenbereich des dem Licht ausgesetzten Bereichs ein präzises Muster erzeugt werden kann.

Claims

1. Halbton-Phasenverschiebungsmaske mit
einem unteren nichtdurchlässigen Film und einem Phasen verschiebungsfilm, der auf einem vorbestimmten, dem Licht nicht ausgesetzten Bereich auf dem lichtdurchlässigen Substrat niedergeschlagen ist, wobei der untere nicht durchlässige Film einen teilweisen Lichtdurchlaßgrad hat, und
einem oberen nichtdurchlässigen Film, der auf dem Phasen verschiebungsfilm ausgebildet ist.

2. Halbton-Phasenverschiebungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere nichtdurchlässige Film der art ausgebildet ist, daß ein Abschnitt des Phasenver schiebungsfilms an einer Grenzfläche zwischen dem Licht ausgesetzten und dem Licht nicht ausgesetzten Bereichen freiliegt.

3. Halbton-Phasenverschiebungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtdurchlässige Film aus einem Chromfilm oder einem Aluminiumfilm besteht.

4. Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschie bungsmaske, umfassend die Schritte:
Niederschlagen eines unteren nichtdurchlässigen Films und eines Phasenverschiebungsfilms auf einer Seite eines lichtdurchlässigen Substrats, wobei der nichtdurchlässige Film einen teilweisen Lichtdurchlaßgrad hat, und Ätzen des Phasenverschiebungsfilms und des nichtdurchlässigen Films an einem dem Licht ausgesetzten Bereich, um das lichtdurchlässige Substrat freizulegen;
Auftragen eines Negativ-Photoresistfilms auf dem Phasen verschiebungsfilm,
dem Licht Aussetzen des Photoresistfilms durch Emittieren des Lichts von einer unteren Fläche des lichtdurchlässi gen Substrats,
Entfernen des dem Licht nicht ausgesetzten Photoresist films durch den Entwicklungsprozeß,
Ausbilden eines photoempfindlichen Films durch Ätzen der gesamten Oberfläche des Photoresistfilms, der in dem dem Licht ausgesetzten Bereich verbleibt, von dem ein Teil ein Phasenverschiebungsfilmmuster in der Nähe des dem Licht ausgesetzten Bereichs überlappt,
Vakuumniederschlagen eines oberen nichtdurchlässigen Films auf dem Photoresistfilmmuster und dem Phasenver schiebungsfilm, und
Entfernen des Photoresistfilmmusters und des nichtdurch lässigen Films darauf, um ein oberes nichtdurchlässiges Filmmuster auszubilden, das einen dem Licht ausgesetzten Bereich hat, der größer ist als derjenige des Phasenver schiebungsfilms.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtdurchlässige Film aus Chrom oder Aluminium be steht.