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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine Halbtonphasenmaske zur Projektion eines Musters von Strukturelementen auf eine lichtempfindliche Schicht, insbesondere bei der Herstellung integrierter Schaltungen. Die Halbtonphasenmaske umfasst ein transparentes Maskensubstrat (10), einen ersten Anteil (12) eines Musters, bei dem erste Strukturelemente (14) als erhabene Stege aus einem semitransparenten phasenschiebenden Material, das auf der Oberfläche (11) des Maskensubstrats (10) angeordnet ist, derart gebildet sind, dass ein das Maskensubstrat (10) innerhalb der ersten Strukturelemente (14) durchdringender Lichtstrahl einen Phasensprung von ungefähr 180 DEG und eine erste Transmissionsminderung gegenüber einem das Maskensubstrat (10) außerhalb der ersten Strukturelemente durchdringenden Lichtstrahl erfährt, und einen zweiten Anteil (18) des Musters, bei dem zweite Strukturelemente (20) als erhabene Stege (22) aus dem semitransparenten Material, das auf der ebenen Oberfläche (11) des Maskensubstrats (10) angeordnet ist, und zu den zweiten Strukturelementen (20) benachbarte Gräben (26) in der Oberfläche des Maskensubstrats (26) derart gebildet sind, dass ein das Maskensubstrat (10) innerhalb der zweiten Strukturelemente (20) durchdringender Lichtstrahl ebenfalls einen Phasensprung von ungefähr 180 DEG , aber eine zum ersten Bereich unterschiedliche Transmissionsminderung erfährt. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung der Halbtonphasenmaske sowie deren Verwendung.
    公开号:DE102004003341A1
    申请号:DE200410003341
    申请日:2004-01-22
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Christoph Dr. Nölscher
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G03F1-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Halbtonphasenmaske mit mehreren Transmissionenzur Projektion eines auf der Maske gebildeten Musters von Strukturelementenauf eine lichtempfindliche Schicht, insbesondere bei der Herstellungintegrierter Schaltungen auf einem Halbleiterwafer, und Verfahrenzu ihrer Herstellung.
    [0002] IntegrierteSchaltungen werden mittels photolithographischer Projektion vonMustern, die auf Photomasken gebildet sind, auf Halbleiterwaferhergestellt. Fürjede Ebene wird dabei in der Regel eine Maske mit dem der Schaltungsebeneentsprechenden Muster verwendet.
    [0003] Photomaskenoder Retikel werden im Bereich der Halbleiterfertigung eingesetzt,um mittels lithographischer Projektion auf einen mit einem fotoempfindlichenLack beschichteten Halbleiterwafer in den Lack ein Muster von Strukturelementenzu bilden. Die Wahl der lateralen Ausdehnung der auf dem Halbleiterwaferzu bildenden Strukturelemente ist dabei aufgrund einer insbesonderedurch das Projektionssystem vorgegebenen unteren Auflösungsgrenze eingeschränkt. DieAuflösungsgrenzehängt abvon der Belichtungswellenlänge,der Aperturgröße des Linsensystems,oder beispielsweise von der Art der Beleuchtungsquelle des Projektionssystems,etc.
    [0004] HochintegrierteSchaltungen, wie beispielsweise dynamische oder nichtflüchtige Speichersowie Logikbausteine, werden zur Zeit mit Schaltungselementen hergestellt,deren Breite bis herunter zu 70 nm reicht. Im Beispiel der Speicherbausteinegilt dies beispielsweise fürdie sehr dicht und periodisch angeordneten Muster von schmalen Wort-oder Bitleitungen sowie gegebenenfalls der entsprechenden Kontaktierungenoder Speichergräben.
    [0005] Dabeikann es oftmals vorkommen, dass die entsprechenden hochintegriertenStrukturmuster in einer Schaltungsebene mit dem die Strukturelemente elektrischanschließendenPeripheriebereich gemeinsam angeordnet sind. Strukturelemente, beispielsweiseLeiterbahnen, solcher Peripheriebereiche unterliegen zumeist relaxiertenAnforderungen an die Strukturbreite. Auf der für die Bildung der Schaltungsebeneeinzusetzenden Photomaske sind demnach gemeinsam dichte, oftmalsperiodische Anordnungen von Strukturelementen sowie isolierte oderhalbisolierte, größer dimensionierteStrukturelemente gemeinsam in einem Muster angeordnet.
    [0006] Esist bekannt, dass bei der lithographischen Projektion Strukturelemente,deren Breite jeweils in der Näheder Auflösungsgrenzedes betreffenden Belichtungsgerätesliegt, aufgrund der optischen Abbildungseigenschaften anders alsgrößer dimensionierte,nicht-periodische Strukturelemente in die Bildebene übertragenwerden. Dies liegt einerseits an der nur begrenzten numerischenApertur des Belichtungsgerätes,andererseits auch an den individuellen Belichtungseinstellungenin dem Gerät.Bei Vorhandensein von Linsenaberrationen, beispielsweise aufgrundvon Linsenfehlern, könnensich die unterschiedlichen Abbildungseffekte verstärken, welches insbesondereLinienbreitenvariationen oder auch Lagegenauigkeitsfehler in denStrukturmusteranteilen sichtbar werden.
    [0007] DieAuflösungsgrenzeeines Projektionssystems lässtsich aber auch durch den Einsatz moderner lithographischer Techniken beiden füreine Belichtung verwendeten Masken verringern. Dies betrifft vorallem den Bereich der Phasenmasken, welche auch Phasenschiebermaskengenannt werden (englisch: Phase Shift Masks).
    [0008] Einbesonderer Typ ist die sogenannte Halbton-Phasenmaske (englisch:Attenuated Phase Shift Mask). Die auf konventionellen Chrom-Maskenals opake Schichten auf transparentem Trägersubstrat ausgebildeten Strukturelementewerden bei den Halbtonmasken halbdurchlässig, d.h. semitransparent,und phasenschiebend ausgeführt.Der Begriff "halbdurchlässig" ist etwas irreführend, dader Transmissionsgrad, d.h. derjenige Anteil des einfallenden Lichtes,welcher die semitransparente Schicht durchdringen und das transparenteTrägersubstraterreichen kann, je nach Anwendungsfall in einem weiten Bereich zwischeneinigen wenigen Prozent (z.B. 3%) der Intensität des einfallenden Lichtstrahlsund über 50%betragen kann. Der mit einem Phasenhub von typischerweise 180° beaufschlagteund aufgrund des niedrigen Transmissionsgrades abgeschwächte Lichtstrahlbewirkt eine gegenüberherkömmlichen Chrom-StrukturelementenerhöhteKontrastverstärkungan den Kanten von transparenten und semitransparenten Teilbereichen.Bei den Halbton-Phasenmasken könnendaher semitransparente Strukturelemente mit hoher Maßhaltigkeitauf einem Halbleiterwafer abgebildet werden.
    [0009] Einbesonderes Problem besteht allerdings bei den Halbton-Phasenmasken darin,dass die kontrastverstärkendeWirkung fürdichte Gebiete von Strukturelementen verschieden von derjenigenisoliert stehender Strukturelemente ist. Im allgemeinen wird versucht,bei sehr dichten Gebieten den Transmissionsgrad der semitransparentenStrukturelemente sehr hoch, d.h. im Bereich von etwa 50%, zu wählen. Inder Umgebung isolier ter oder semi-isolierte Strukturelemente führt einhoher Transmissionsgrad zu zusätzlichvorhandenen Beugungsbildern, die aufgrund von höheren Beugungsordnungen entstehen.Dieses Phänomenist in der Technik als Side-Lobe-Printing bekannt und kann durcheine reduzierte Transmission beseitigt werden. Hierbei ergibt sichjedoch das Problem, dass die gleichzeitige Optimierung für dichteund isolierte Strukturelemente schwierig ist und das vorhandeneProzessfenster auf nachteilhafte Weise verringert wird.
    [0010] Esist daher Aufgabe der Erfindung, eine Halbtonphasenmaske zu schaffen,bei der sowohl dichte als auch isoliert stehende Strukturanordnungengemeinsam mit hoher Maßhaltigkeitauf einen Halbleiterwafer abgebildet werden können, sowie ein Verfahren anzugeben,das eine einfache Herstellung einer Halbtonphasenmaske mit mehrerenTransmissionen ermöglicht.
    [0011] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß durch eineHalbtonphasenmaske mit mehreren Transmissionen zur Projektion einesauf der Maske gebildeten Musters von Strukturelementen auf einelichtempfindliche Schicht, insbesondere bei der Herstellung integrierterSchaltungen auf einem Halbleiterwafer, gelöst, die folgendes umfasst: – eintransparentes Maskensubstrat; – einenersten Anteil eines Musters, bei dem erste Strukturelemente alserhabene Stege mit einer ersten Höhe aus einem semitransparentenphasenschiebenden Material, das auf der ebenen Oberfläche destransparenten Maskensubstrats angeordnet ist, derart gebildet sind,dass ein das Maskensubstrat innerhalb der ersten Strukturelementedurchdringender Lichtstrahl einen Phasensprung im Bereich von 160° bis 200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat außerhalbder ersten Strukturelemente im Bereich der ebenen Ober fläche desMaskensubstrats durchdringenden Lichtstrahl erfährt; und – einenzweiten Anteil des Musters, bei dem zweite Strukturelemente alserhabene Stege mit einer zweiten Höhe aus dem semitransparentenphasenschiebenden Material, das auf der ebenen Oberfläche destransparenten Maskensubstrats angeordnet ist, und benachbart zuden zweiten Strukturelementen angeordnete Gräben in der Oberfläche desMaskensubstrats mit einer Tiefe derart gebildet sind, dass ein dasMaskensubstrat innerhalb der zweiten Strukturelemente durchdringenderLichtstrahl einen Phasensprung im Bereich von 160° bis 200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat außerhalb derzweiten Strukturelemente im Bereich der Gräben in der Oberfläche desMaskensubstrats durchdringenden Lichtstrahl erfährt.
    [0012] Dieerfindungsgemäße Halbton-Phasenmaskeweist Strukturelemente eines ersten Anteils und eines zweiten Anteilsdes Muster auf, die mit semitransparenten phasenverschiebendem Materialunterschiedlicher Dicke ausgeführtsind. Vorteilhafterweise sind die Strukturelemente auf dem gleichen Maskensubstratangeordnet, bei dem die Höhedes ersten Strukturelements so gewählt ist, dass sich ein Phasensprungim Bereich von 160° bis200°, vorzugsweise180°, ergibt.Dieser Wert lässtsich auch fürdie zweiten Strukturelemente erreichen, da die Höhe der zweiten Strukturelementeanhand des benötigtenTransmissionsgrad gegeben ist, während dernötigephasendrehende Anteil durch die Tiefe der Gräben bestimmt wird. Somit istes möglicheine Halbtonphasenmaske mit jeweils optimierten Bedingungen für die erstenund die zweiten Strukturelemente zu bilden.
    [0013] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform beträgt bei derHalbtonphasenmaske der Transmissionsgrad eines das Maskensubstratinnerhalb der ersten Strukturelemente durchdringenden Lichtstrahls wenigerals 10%, vorzugsweise ungefähr6%, und der Transmissionsgrad eines das Maskensubstrat innerhalbder zweiten Strukturelemente durchdringenden Lichtstrahls zwischen10% und 70%, vorzugsweise zwischen 20% und 60%.
    [0014] Damitweist die Halbtonphasenmaske zur optimierten Projektion der Anteiledes Muster Transmissionsgrade auf, die sich deutlich voneinanderunterscheiden. So kann beispielsweise bei einem Muster, dessen ersterAnteil mit einer niedrigen Transmission verbunden ist, die Höhe der erstenStrukturelemente anhand der gewünschtenTransmission ausgeführtsein. Fürdie zweiten Anteile des Musters sind auf dem gleichen Maskensubstratzweite Strukturelemente mit der hohen Transmission vorgesehen.
    [0015] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformbesteht bei der Halbtonphasenmaske das Maskensubstrat aus Quarz,d.h. aus Siliziumdioxid, oder aus Kalzium-Fluorid.
    [0016] DieVerwendung eines Maskensubstrats aus Quarz, vorzugsweise aus Siliziumdioxid,ist der Einsatz kommerziell erhältlicherMaskenrohlinge möglich.Damit lassen sich kostengünstigeHalbtonphasenmasken mit hoher Gutausbeute herstellen.
    [0017] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst bei der Halbtonphasenmaske das semitransparente phasenschiebendeMaterial Molybdän-Silicid.
    [0018] DieVerwendung von Molybdän-Silicidals semitransparentes phasenschiebendes Material ist bei kommerziellerhältlichen Maskenrohlingen üblich. Damitlassen sich kostengünstigeHalbtonphasenmasken auf der Basis kommerziell erhältlicherMaskenrohlinge herstellen.
    [0019] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst bei der Halbtonphasenmaske der erste Anteil des Musterssemiisolierte Strukturen.
    [0020] Beisemiisolierten Strukturen ist oftmals eine Projektion mit niedrigemTransmissionsgrad erwünscht,um das sogenannte Side-Lobe-Printing zu eliminieren. Vorteilhafterweiselässt sichdies mit der Halbtonphasenmaske gemäß dieser Ausführungsformrealisieren.
    [0021] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformumfasst bei der Halbtonphasenmaske der zweite Anteil des Mustersein dichtes Linien-Spalten- Muster.
    [0022] Beidichten Linien-Spalten-Mustern ist oftmals eine Projektion mit hohemTransmissionsgrad erwünscht,um eine möglichsthohe Abbildungsqualitätzu erreichen. Vorteilhafterweise lässt sich dies mit der Halbtonphasenmaskerealisieren.
    [0023] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformentspricht bei der Halbtonphasenmaske das Muster einer Ebene einesSchaltungsmusters eines dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff.
    [0024] Eindynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff weist im Bereich derSpeicherzellen dichte Strukturen (Linien-Spalten-Muster) auf, die bei der Herstellungder integrierten Schaltung bevorzugt mit einer Halbtonphasenmaskehoher Transmission übertragenwerden. Gleichzeitig umfasst das Schaltungsmus ter im Bereich derSupportlogik außerhalb desSpeicherzellenfeldes auch isolierte und semi-isolierte Strukturen,deren Abbildung mit niedriger Transmission erfolgen soll. Die Halbtonphasenmaskegemäß dieserAusführungsformstellt verschiedene Transmissionsgrade für die gleichzeitige Optimierungbeider Strukturanteile zur Verfügung.
    [0025] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformweist die Halbtonphasenmaske im Maskensubstrat einen mehrschichtigenAufbau mit wenigstens einer parallel und an der Oberseite liegendenSchicht auf, wobei die Dicke der Schicht auf der Oberseite des Maskensubstratsder Tiefe der Gräben entspricht.
    [0026] DieHalbtonphasenmaske lässtsich sehr einfach herstellen, da ein auf die im Vergleich zum Maskensubstratselektiver Ätzschrittdie Schicht freilegen kann, wobei aufgrund des mehrschichtigen Aufbauseine hohe Reproduzierbarkeit der gewünschten Transmissionen derMaske erreicht wird.
    [0027] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformweist die Halbtonphasenmaske darüber hinauseinen dritten Anteil des Musters auf, bei dem dritte Strukturelementeals erhabene Stege mit einer dritten Höhe aus dem semitransparentenphasenschiebenden Material, das auf der ebenen Oberfläche destransparenten Maskensubstrats angeordnet ist, wobei das Maskensubstratweitere Gräbenmit einer weiteren Tiefe aufweist, die benachbart zu den drittenStrukturelementen angeordnet ist, derart gebildet sind, dass eindas Maskensubstrat innerhalb der dritten Strukturelemente durchdringenderLichtstrahl einen Phasensprung im Bereich von 160° bis 200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat außerhalbder dritten Strukturelemente im Bereich der weiteren Gräben in derOberflächedes Maskensubstrats durchdringenden Lichtstrahl erfährt, wobeidie weitere Tiefe der weiteren Gräben größer als die Tiefe der Gräben ist.
    [0028] DieseAusführungsformeignet sich fürdie gleichzeitige Projektion mehrerer Anteile des Musters, wobeidie erreichbaren Transmissionsgrade einzeln optimierbar sind. Solassen sich beispielsweise Anteile mit niedriger Transmission, mitmittlerer Transmission und mit hoher Transmission auf ein Maskensubstratanordnen, wobei fürjeden Anteil eine 180° Phasenverschiebungvorgesehen ist.
    [0029] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformweist die Halbtonphasenmaske darüber hinauseinen dritten Anteil des Musters auf, bei dem dritte Strukturelementeals erhabene Stege auf der ebenen Oberfläche des semitransparenten phasenschiebendenMaterial angeordnet sind.
    [0030] DieseAusführungsformvereint auf vorteilhafte Weise eine Maske mit zweierlei Transmissionenmit einer einfachen Chrom auf Glass Maske. Damit sind weiterer Optimierungendes Prozessfensters möglich.
    [0031] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformumfassen bei der Halbtonphasenmaske die dritten Strukturelementeeine strukturierte Chromschicht.
    [0032] DieVerwendung einer Chromschicht als absorbierendes Element ist beikommerziell erhältlichenMasken üblich.Damit lassen sich kostengünstigMasken auf der Basis kommerziell erhältlicher Maskenrohlinge herstellen,die die Vorteile von Halbtonphasenmasken mit zweierlei Transmissionenund einer CoG-Schichtaufweisen.
    [0033] DieAufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zur Herstellungeiner Halbtonphasenmaske gelöst.
    [0034] Gemäß einesersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung einerHalbtonphasenmaske bereitgestellt, das folgende Schritten aufweist: – Bereitstelleneines Musters von Strukturelementen mit einem ersten Anteil undeinem zweiten Anteil; – Bereitstelleneines Maskenrohlings, umfassend ein Maskensubstrat mit einer ebenenOberfläche, einedarüberliegende Absorberschicht aus einem semitransparenten phasenschiebendenMaterial mit einer ersten Höhe,eine überder Absorberschicht liegende Metallschicht und eine über der Metallschichtliegende Resistschicht; – MaskenlithographischesStrukturieren der Resistschicht, um eine Resiststruktur zu bilden,die dem ersten Anteil des Musters und dem zweiten Anteil des Mustersentspricht; – Übertragender Resiststruktur in die Metallschicht und in die Absorberschichtdurch Ätzen, umeine Metallstruktur und Strukturelemente der Absorberschicht zubilden; - Entfernen der Resiststruktur; – Vollflächiges Abscheideneiner weiteren Resistschicht; – Bestrahlender weiteren Resistschicht; – Ätzen oderEntwickeln der weiteren Resistschicht, um den zweiten Anteil desMusters freizulegen; – Ätzen vonGräbenin der ebenen Oberseite des Maskensubstrats unmittelbar benachbartzu den zweiten Strukturelementen; – Entfernender Metallsstruktur im Bereich des zweiten Anteils des Musters,um Strukturelemente der Absorberschicht freizulegen; – Dünnen derStrukturelemente der Absorberschicht im Bereich des zweiten Anteilsdes Musters, um zweite Strukturelemente des Musters als erhabeneStege auf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats mit einer zweitenHöhe zubilden; – Entfernender weiteren Resistschicht; und – Entfernender Metallstruktur im Bereich des ersten Anteils des Musters, umerste Strukturelemente des Musters als erhabene Stege auf der ebenenOberseite des Maskensubstrats mit der ersten Höhe freizulegen.
    [0035] Gemäß eineszweiten Aspekts wird ein Verfahren zur Bildung einer Halbtonphasenmaskebereitgestellt, das folgende Schritten aufweist – Bereitstelleneines Musters mit einem ersten Anteil und einem zweiten Anteil; – Bereitstelleneines Maskenrohlings, umfassend ein Maskensubstrat mit einer ebenenOberfläche, einedarüberliegende Absorberschicht aus einem semitransparenten phasenschiebendenMaterial mit einer ersten Höheund eine überder Absorberschicht liegende Resistschicht; – MaskenlithographischesStrukturieren der Resistschicht, um eine Resiststruktur zu bilden,die dem ersten Anteil des Musters und dem zweiten Anteil des Mustersentspricht; – Übertragender Resiststruktur in die Absorberschicht durch Ätzen, um Strukturelemente derAbsorberschicht zu bilden; – Entfernender Resiststruktur; – Vollflächiges Abscheideneiner weiteren Resistschicht; – Belichtender weiteren Resistschicht; – Ätzen oderEntwickeln der weiteren Resistschicht, um im Bereich des zweitenAnteils des Musters die Strukturelemente der Absorberschicht freizulegen; – Dünnen derStrukturelemente der Absorberschicht im Bereich des zweigen Anteilsdes Musters, so dass zweite Strukturele mente des Musters als erhabeneStege auf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats mit einer zweitenHöhe gebildetwerden; – Bildenvon Gräbenin der ebenen Oberseite des Maskensubstrats unmittelbar benachbartzu den zweiten Strukturelementen des Musters; – Entfernender weiteren Resistschicht im Bereich des ersten Anteils des Musters,so dass die ersten Strukturelemente des Musters als erhabene Stegeauf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats mit der ersten Höhe freigelegtwerden.
    [0036] DasVerfahren gemäß des erstenAspekts der Erfindung erlaubt die einfache Herstellung einer Halbtonphasenmaskemit zwei verschiedenen Transmissionsgraden eines ersten und eineszweiten Anteils eines Musters. Dabei kommen nur kommerzielle Maskenrohlingezum Einsatz, die Verwendung teurer Hybridmasken ist gemäß der Erfindungnicht notwendig.
    [0037] DasVerfahren gemäß des zweitenAspekts der Erfindung erlaubt darüber hinaus die einfache Herstellungeiner Halbtonphasenmaske mit zwei verschiedenen Transmissionsgradeneines ersten und eines zweiten Anteils eines Musters, wobei einMaskenrohling ohne Metallschicht eingesetzt werden kann. Dies erlaubteine besonders kostengünstige Herstellungder Maske.
    [0038] Besondersvorteilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske zurStrukturierung einer auf einen Halbleiterwafer aufgebrachten lichtempfindlichenSchicht, wobei folgende Schritte ausgeführt werden: – Bereitstelleneines Substrathalters mit dem Halbleiterwafer; – Bereitstelleneines Projektionsapparates mit einer Projektionsoptik, einer Lichtquelleund einem Maskenhalter; – Einbringender Halbtonphasenmaske in den Maskenhalter; und – Belichtender lichtempfindlichen Schicht.
    [0039] VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    [0040] Dievorliegende Erfindung soll nun anhand mehrerer Ausführungsbeispielemit Hilfe einer Zeichnung nähererläutertwerden. Darin zeigen:
    [0041] 1 ineiner schematischen Querschnittsansicht eine Ausführungsformder erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske;
    [0042] 2 ineiner schematischen Querschnittsansicht eine weitere Ausführungsformder erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske;
    [0043] 3 ineiner schematischen Querschnittsansicht eine weitere Ausführungsformder erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske;
    [0044] 4A ineiner schematischen Querschnittsansicht eine weitere Ausführungsformder erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske;
    [0045] 4B ineiner schematischen Querschnittsansicht eine weitere Ausführungsformder erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske;
    [0046] 5A bis 5D inschematischen Querschnittsansichten die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrensgemäß einesersten Aspekts entstandenen Bestandteile;
    [0047] 6A bis 6D inschematischen Querschnittsansichten die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß eineszweiten Aspekts entstandenen Bestandteile;
    [0048] 7A bis 7C inschematischen Querschnittsansichten die bei der Anwendung weiterer Prozessschrittedes erfindungsgemäßen Verfahren entstandenenBestandteile; und
    [0049] 8 schematischin einer Querschnittsansicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske.
    [0050] DieErfindung wird nun anhand einer ersten Ausführungsform einer Halbtonphasenmaskeerläutert,die zur photolithographischen Projektion bei der Strukturierungeiner lichtempfindlichen Schicht, beispielsweise eines Halbleiterwafersbei der Herstellung einer integrierten Schaltung, eingesetzt werden kann.Die zahlreichen Weiterbildungen der Halbtonphasenmaske, sowie Verfahrenzur Herstellung von Halbtonphasenmasken werden nachfolgend vorgestellt.
    [0051] In 1 istschematisch eine Halbtonphasenmaske 5 in einer Querschnittsansichtgezeigt. Die Halbtonphasenmaske umfasst ein Maskensubstrat 10.Das Maskensubstrat 10 besteht beispielsweise aus einerQuarzscheibe, d.h. aus Siliziumdioxid, die auf der Oberseite eineebene Oberfläche 11 aufweist. Anderedem Fachmann bekannte Materialien, wie z.B. Kalzium-Fluorid, sind nichtausgeschlossen. Das Maskensubstrat 10 sollte allgemeinaus einem Material hergestellt sein, das für durchtretendes Licht der beieiner Projektion vorgesehenen Wellenlänge, beispielsweise im UV-Bereichbei 248 nm oder 193 nm, einen hohen Transmissionsgrad aufweist.
    [0052] Aufdem Maskensubstrat 10 ist ein erster Anteil 12 einesMusters von Strukturelementen angebracht. Bei dem ersten Anteil 12 sinderste Strukturelemente 14 als erhabene Stege mit einerersten Höhe 16 aufder ebenen Oberflächedes transparenten Maskensubstrats 10 angeordnet.
    [0053] Dieersten Strukturelemente 14 sind aus einem semitransparentenphasenschiebenden Material gebildet. Bei Halbtonphasenmaske wirddabei üblicherweiseMolybdän-Silicideingesetzt.
    [0054] Aufdem Maskensubstrat 10 ist darüber hinaus ein zweiter Anteil 18 desMusters von Strukturelementen angebracht. Bei dem zweiten Anteil 18 des Musterssind zweite Strukturelemente 20 ebenfalls als erhabeneStege mit einer zweiten Höhe 22,die einen geringeren Wert als die erste Höhe 16 aufweist, angeordnet.Die zweiten Strukturelemente 20 bestehen aus dem selbensemitransparenten phasenschiebenden Material und sind ebenfallsauf der ebenen Oberflächedes transparenten Maskensubstrats ausgebildet.
    [0055] Dastransparente Maskensubstrat 10 weist zwischen den zweitenStrukturelementen 20 Gräben 26 miteiner vorherbestimmten Tiefe 24 auf, die unmittelbar benachbartzu den zweiten Strukturelementen 20 angeordnet sind.
    [0056] In 1 sindnur einige wenige erste Strukturelemente 14 und zweiteStrukturelemente 20 der Halbtonphasenmaske gezeigt; esist jedoch in der Technik bekannt, dass ein Muster beispielsweiseeiner Halbleiterschaltung sehr viele erste Strukturelemente bzw,zweite Strukturelemente umfasst. Die ersten und zweiten Strukturelementeenthalten neben dem abzubildenden Schaltungsmusters häufig auchweitere Elemente, welche die Auflösung eines Projektionsapparatesverbessern. Neben den in der Technik bekannten Elementen für eine OpticalProximity Correction (OPC) ist auch die Verwendung sublitho graphischerStrukturelemente in der Umgebung abzubildender Strukturelementevorgesehen, oder auch die Mischung mit anderen Maskentypen wie Chrome-on-Glas(3tone-Masken).
    [0057] Durchdie Wahl der ersten Höhe 16 derersten Strukturelemente 14 lässt sich der Transmissionsgradeines das Maskensubstrat 10 innerhalb der ersten Strukturelemente 14 durchdringendenLichtstrahls 28 wählen.Bei Halbtonphasenmasken wird die erste Höhe 16 der ersten Strukturelemente 14 so gewählt, dasssich zwischen dem das Maskensubstrat innerhalb der ersten Strukturelementedurchdringenden Lichtstrahl 28 und einem das Maskensubstrataußerhalbder ersten Strukturelemente 14 im Bereich der ebenen Oberfläche 11 desMaskensubstrats durchdringenden Lichtstrahl 30 ein Phasensprungvon ungefähr180° ergibt.Dies führtzu der in der Technik bekannten destruktiven Interferenz im Bereichder Kanten der ersten Strukturelemente 14, die dadurcheine schärfereKontur erhalten.
    [0058] Aufgleiche Weise lässtsich durch die Wahl der zweiten Höhe 22 der zweitenStrukturelemente 20 der Transmissionsgrad eines das Maskensubstrat 10 innerhalbder zweiten Strukturelemente 20 entlang der Strecke 32 durchdringendenLichtstrahls wählen.Um die Funktion einer Halbtonphasenmaske zu erzielen, wird die zweiteHöhe 22 derzweiten Strukturelemente 20 und die Tiefe 24 derGräben 26 sogewählt,dass sich zwischen dem das Maskensubstrat innerhalb der zweitenStrukturelemente 20 entlang der Strecke 32 durchdringendenLichtstrahl 32 und einem das Maskensubstrat außerhalbder zweiten Strukturelemente 20 im Bereich der Gräben 26 desMaskensubstrats 10 entlang der Strecke 34 durchdringendenLichtstrahl einen Phasensprung von ungefähr 180° ergibt. Dies führt wiederumzu der in der Technik bekannten destruktiven Interferenz im Bereichder Kanten der zweiten Strukturelemente 20.
    [0059] Dieswird nachfolgend anhand zweier konkreter Zahlenbeispiele erläutert. Dabeisollen die ersten Strukturelemente 14 des ersten Anteils 12 des Musterseinen Transmissionsgrad füreinen Lichtstrahl von weniger als 10%, z.B. ungefähr 6%, aufweisen.Dies entspricht dem in der Technik üblichen Transmissionsgrad für eine Abbildungmit mittlerer Transmission. Fürdie zweiten Strukturelemente 20 des zweiten Anteils 18 desMusters wird ein Transmissionsgrad von ungefähr 25% und in einem weiterenBeispiel von ungefähr50% gewählt.Man spricht dabei von einem Transmissionsgrad für eine Abbildung mit hoherTransmission.
    [0060] ZurBerechnung der Absorption bzw. des Phasenunterschieds wird der komplexeBrechungsindex herangezogen. Beim Durchgang eines Lichtstrahls mitder Wellenlänge λ entlangder Strecke 28 ändertsich die Phase des Lichtes um: ΔϕA = (2π/λ)·( na·da).
    [0061] Aufdem Weg 30 beträgtdie Änderung: ΔϕB = (2π/λ)·nU·(da),wobei nU derRealteil des Brechungsindex des umgebenden Mediums (beispielsweiseLuft oder Stickstoff), na der des Absorbersund da die erste Höhe 16 der ersten Strukturelemente 14 ist.Der Gangunterschied zwischen den Wegen 28 und 30 beträgt: ΔϕA, B = (2π/λ)·((na – nU)·da).
    [0062] DurchWahl der ersten Höhe 16 derersten Strukturelemente 14 (d.h. der Dicke da)und des phasenschiebenden semitransparenten Materials der erstenStrukturelemente 14 (mit na + ika) wird der gewünschte Transmissionsgrad vonweniger als 10% (z.B. 6%), sowie die Phasendifferenz auf ungefähr 180° eingestellt.
    [0063] Analogesgilt beim Durchgang eines Lichtstrahls mit der Wellenlänge λ entlangder Strecke 32. Dabei ändertsich die Phase des Lichtes um: ΔϕC = (2π/λ)·( na·dc + ns·ds).
    [0064] Aufdem Weg 34 beträgtdie Änderung: ΔϕD = (2π/λ)·nU·(dc + ds).
    [0065] DieDicke dc entspricht in diesem Fall der zweitenHöhe 22 derzweiten Strukturelemente 20 und die Größe ds entsprichtder Tiefe 24 der Gräben 26.Der Gangunterschied zwischen den Wegstrecken 32 und 34 beträgt: ΔϕC, D = (2π/λ)·((na – nU)·dc + (ns – nU)·ds).
    [0066] Analogesgilt bei Berücksichtigungder Imaginärteileder Brechungsindices, die die Unterschiede in den Absorptionskonstantenbestimmen: ΔαC,D = i·ΔϕC, D = i·(2π/λ)·((ika – ikU)·dc + (iks – ikU)·ds)= –(2π/λ)·((ka – kU)·dc + (ks – kU)·ds).
    [0067] DurchWahl der zweiten Höhe 22 derzweiten Strukturelemente 20 (d.h. der Dicke dc)stellt sich der gewünschteTransmissionsgrad (z.B. 25% oder 50%) ein. Die Tiefe 24 derGräbenbedingt dann die Phasendifferenz von ungefähr 180° zwischen einem Lichtstrahlentlang des Strecke 32 und 34.
    [0068] Für einenAufbau umfassend ein Maskensubstrat aus Quarz und eine phasenschiebendesemitransparente Schicht aus Molybdän-Silicid (na = 2.52,ka = 0.67) ergeben sich z.B. bei einer Wellenlänge von193 nm folgende Zahlenwerte: Bei der ersten Höhe 16 der ersten Strukturelemente 14 von64 nm ergibt sich ein Transmissionsgrad von 6%. Eine Höhe von 32nm bzw. 16 nm der zweiten Strukturelemente 20 entsprichteinem Transmissionsgrad von 25% bzw. 50%, um einen 180° Phasensprungzu erzielen, muss die Tiefe 24 der Gräben 26 einen Wertvon 86 nm bzw. 130 nm aufweisen.
    [0069] DasMaskensubstrat 10 besteht im vorigen Beispiel aus Quarz,jedoch sind auch andere dem Fachmann bekannte Maskenmaterialiennicht ausgeschlossen. Es ist im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen,das Maskensubstrat 10 in Form eines mehrschichtigen Aufbausauszugestalten, bei dem eine weitere Schicht 36 parallelund unmittelbar an der Oberseite 11 des Maskensubstrats 10 angebrachtist. Die Dicke der weiteren Schicht 36 entspricht dabeider Tiefe der Gräben 26.Eine Halbtonphasenmaske gemäß dieserAusführungsformist in 2 gezeigt.
    [0070] Darüber hinausist es auch vorgesehen, dass das Muster auf der Halbtonphasenmaske 5 einen weiteren,dritten Anteil 38 des Musters von Strukturelementen umfasst.Der dritten Anteil 38 des Musters von Strukturelementensoll bei einer Projektion auf eine lichtempfindliche Schicht einesHalbleiterwafers mit einer hohen Transmission übertragen werden. Wie in 3 dargestellt,sind bei dem dritten Anteil 38 des Musters dritte Strukturelemente 40 ebenfalls alserhabene Stege mit einer dritten Höhe 44 angeordnet.Die dritten Strukturelemente 40 bestehen aus dem selbensemitransparenten phasenschiebenden Material und sind ebenfallsauf der ebenen Oberfläche 11 destransparenten Maskensubstrats 10 ausgebildet. Um die gewünschte hoheTransmission zu erzielen, weist die dritte Höhe 44 einen geringeren Wertals die zweite Höhe 22 auf.
    [0071] Dastransparente Maskensubstrat 10 weist zwischen den drittenStrukturelementen 40 weitere Gräben 44 mit einer vorherbestimmtenTiefe 44 auf, die unmittelbar benachbart zu den drittenStrukturelementen 40 angeordnet sind. Die weiteren Gräben 44 dienenwiederum dazu, die Phasenverschiebung analog zu den Gräben 26 imBereich des zweiten Anteils 18 des Musters einzustellen.
    [0072] Somitergibt sich eine Halbtonphasenmaske 5, die für den erstenAnteil 12, den zweiten Anteil 18 und den drittenAnteil 38 des Musters jeweils verschiedene Transmissionsgradeaufweist.
    [0073] Eineweitere Möglichkeiteiner Halbtonphasenmaske mit mehreren Transmissionen ist in 4A gezeigt.Das Muster auf der Halbtonphasenmaske 5 umfasst wiederumeinen weiteren, dritten Anteil 38 des Musters von Strukturelementen.Die dritten Strukturelemente 48 sind in diesem Beispiel jedochals erhabene Metallstrukturen beispielsweise aus Chrom ausgeführt, dieoberhalb einer semitransparenten Schicht 50 angeordnetsind. Die semitransparente Schicht 50 besteht vorzugsweiseaus dem gleichen Material wie die Strukturelemente des ersten Anteils 12 desMusters. Die semitransparente Schicht 50 ist in diesemBeispiel mit der gleichen Höhewie die ersten Strukturelemente 14 gezeigt, andere Höhen sindjedoch nicht ausgeschlossen. Die dritten Strukturelemente 48 weiseneinen verschwindend geringen Transmissionsgrad auf. Die in 4 gezeigte Halbtonphasenmaske vereintsomit die Funktion einer Halbtonphasenmaske mit zwei unterschiedlichenTransmissionen fürden ersten und zweiten Anteil des Musters mit einer konventionellen Tri-tone-Maskefür dendritten Anteil des Musters. Das Chrom dient dabei in der Regel zurUnterdrückungvon unerwünschtenInterferenzen, die als Side-Lobe Intensitäten in Photoresist abgebildetwerden würden.
    [0074] DasChrom kann auch im Bereich des zweiten Anteils 18 des Mustersauf den zweiten Strukturelementen 20 zur Unterdrü ckung vonSide-Lobes aufgebracht sein. Dies ist in 4B gezeigt.Das Strukturelement 48' ist über demStrukturelement 20 angebracht. Darüber hinaus ist es auch vorgesehen, dritteStrukturelemente 48'' als erhabeneStege aus Metall auf einer darunter liegenden nicht gedünntem teiltransparentemphasenverschiebenden Absorberschicht im Bereich des zweiten Anteils 18 desMusters, das die gedünntesemitransparente phasenschiebende Absorberschicht aufweist, anzuordnen, wiein 4B gezeigt.
    [0075] Im Übergangsbereichzwischen den ersten Strukturelementen 14 und den zweitenStrukturelementen 20 tritt ein Sprung in der Dicke dessemitransparenten Materials auf. Dies führt jedoch zu keinen unerwünschtenAbbildungsfehlern, da dieser Bereich ohnehin dunkel abgebildet wirdund somit keine Störungenverursacht.
    [0076] ImFolgenden wird unter Bezugnahme auf 5 einVerfahren zur Herstellung einer Halbtonphasenmaske beschrieben.In einem ersten Schritt wird ein Muster von Strukturelementen miteinem ersten Anteil und einem zweiten Anteil bereitgestellt. DiesesMuster wird bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltenPhotomaske zur lithographischen Strukturierung einer lichtempfindlichenSchicht beispielsweise eines Halbleiterwafers verwendet.
    [0077] Ausgangspunktdes erfindungsgemäßen Verfahrensist ein Maskenrohling (auch Maskenblank genannt), wie in 5A dargestellt.Der Maskenrohling 60 umfasst ein Maskensubstrat 10 miteiner ebenen Oberfläche 11.Das Maskensubstrat 10 wird beispielsweise aus Quarz, d.h.aus Siliziumdioxid, hergestellt. Über der ebenen Oberfläche 11 desMaskensubstrats 10 wird eine Absorberschicht 62 auseinem semitransparenten phasenschiebenden Material mit einer erstenHöhe 16 aufgebracht.Als semitransparentes phasenschiebendes Material wird beispielsweiseMolybdän-Silicidverwendet, andere dem Fachmann bekannte Materialien sind jedochnicht ausgeschlossen. Überder Absorberschicht 62 wird eine Metallschicht 64 aufgebracht,beispielsweise Chrom/Schwarzchrom-Schichten wie sie üblicherweisefür Chrome-on-GlassMasken verwendet werden. Darüberwird eine Resistschicht 66 aufgebracht, beispielsweisedurch vollflächigesAbscheiden.
    [0078] ImnächstenSchritt wird die Resistschicht 66 maskenlithographischstrukturiert. Dazu wird beispielsweise ein Maskenschreiber verwendet,der die Resistschicht dem ersten Anteil des Musters und dem zweitenAnteil des Musters entsprechend bestrahlt, z.B. mit einem Lichtstrahloder mit einem Elektronenstrahl. Ebenso ist es möglich mit bekannten Verfahreneine photolithographische Strukturierung der Resistschicht 66 mittelseiner Maske in Projektionsbelichtung durchzuführen. Im Ergebnis wird durchEntwickeln der bestrahlten Resistschicht 66 über derMetallschicht 64 eine Resiststruktur gebildet, die demersten Anteil des Musters und dem zweiten Anteil des Musters vonStrukturelementen entspricht.
    [0079] ImnächstenSchritt wird die Resiststruktur in die Metallschicht 64 undin die Absorberschicht 62 beispielsweise durch Ätzen übertragen.Das Ätzmittelwird so gewählt,dass das Maskensubstrat 10 nicht angegriffen wird. Manerhältdann Strukturelemente 68 der Metallschicht und Strukturelemente 70 derAbsorberschicht, die ebenfalls dem ersten Anteil des Musters unddem zweiten Anteil des Musters entsprechen.
    [0080] ImnächstenSchritt wird die Resiststruktur vollständig entfernt, woraus sicheine Anordnung ergibt, wie sie in 5B gezeigtist.
    [0081] Danachwird eine weitere Resistschicht 72 beispielsweise durchAufschleudern vollflächigabgeschieden und anschließenddurch Bestrahlen und Ätzen(oder Entwickeln) so strukturiert, dass der Bereich des zweitenAnteils 18 des Musters freigelegt wird. Der daraus resultierendeAufbau ist in 5C gezeigt.
    [0082] Anschließend werdenGräben 26 inder ebenen Oberseite 11 des Maskensubstrats 10 unmittelbarbenachbart zu den zweiten Strukturelementen 20 mit einerbestimmten Tiefe 24 geätzt.Das Metall dient dabei als Ätzmaske.
    [0083] Diestrukturierte weitere Resistschicht dient im Folgenden als Maske,um die Metallsstruktur 68 im Bereich des zweiten Anteils 18 desMusters mittels Ätzenzu entfernen.
    [0084] ImnächstenSchritt werden die Strukturelemente 70 der Absorberschicht 62 imBereich des zweiten Anteils 18 des Musters gedünnt, d.h.in ihrer Höhereduziert. Dies erfolgt wiederum mit einem Ätzschritt, wobei ebenfallsdie strukturierte weitere Resistschicht 72 als Maske verwendetwird. Dadurch werden die zweite Strukturelemente 20 desMusters als erhabene Stege auf der ebenen Oberseite 11 des Maskensubstrats 10 miteiner zweiten Höhe 22 gebildet.
    [0085] Anschließend wirddie weitere Resistschicht 72 vollständig entfernt, z.B, durch Ätzen.
    [0086] ImnächstenSchritt wird die Metallschicht im Bereich des ersten Anteils 12 desMusters entfernt, um erste Strukturelemente des Musters als erhabene Stegeauf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats mit der ersten Höhe 16 freizulegen.Die Halbtonphasenmaske 5 nach diesem Prozess-Schritt istin 5D gezeigt.
    [0087] AlsVariante des beschriebenen Verfahrens kann es nützlich sein, die Substratätzung aufdie Tiefe 24 zumindest teilweise nach der Dünnung desAbsorbers 62 auf die Dicke 22 durchzuführen, unddazu die Ätzungder Metallschicht 64 gleich nach der Strukturierung derweiteren Resistschicht, bzw. der ersten Teilätzung zu einem Teil der Tiefe 24 durchzuführen.
    [0088] Inden 6A bis 6D isteine alternative Prozessführunggezeigt, die eine Verwendung eines Maskenrohlings ohne Metallschichterlaubt. Diese sogenannten Chrom-losen Maskenblanks sind in der Technikweit verbreitet und erlauben eine kostengünstige Herstellung einer Halbtonphasenmaske nachdem erfindungsgemäßen Verfahren.
    [0089] Gemäß 6A istwiederum ein Maskenrohling 60 Ausgangspunkt des Verfahrens.Der Maskenrohling umfasst ein Maskensubstrat 10 mit einer ebenenOberfläche 11,einer darüberliegenden Absorberschicht 62 und einer Resistschicht 66.Die verwendeten Schichten werden, wie in Zusammenhang mit 5 erläutert,auf das Maskensubstrat 10 aufgebracht.
    [0090] ImnächstenSchritt wird die Resistschicht 66 maskenlithographischstrukturiert. Als Ergebnis wird eine Resiststruktur gebildet, diedem ersten Anteil des Musters und dem zweiten Anteil des Mustersvon Strukturelementen entspricht.
    [0091] ImnächstenSchritt wird die Resiststruktur in die Absorberschicht 62 beispielsweisedurch Ätzen übertragen.Das Ätzmittelwird so gewählt,dass das Maskensubstrat 10 nicht angegriffen wird. Manerhält dannStrukturelemente 70 der Absorberschicht, die ebenfallsdem ersten Anteil des Musters und dem zweiten Anteil des Mustersentsprechen.
    [0092] ImnächstenSchritt wird die Resiststruktur vollständig entfernt, woraus sicheine Anordnung gibt, wie sie in 6B gezeigtist.
    [0093] Danachwird eine weitere Resistschicht 72 beispielsweise durchAufschleudern vollflächigabgeschieden und anschließenddurch Bestrahlen und Ätzen(oder Entwickeln) so strukturiert, dass der Bereich des zweitenAnteils 18 des Musters freigelegt wird. Der daraus resultierendeAufbau ist in 6C gezeigt.
    [0094] ImnächstenSchritt werden die Strukturelemente 70 der Absorberschichtim Bereich des zweiten Anteils des Musters gedünnt, d.h. in ihrer Höhe reduziert.Dies erfolgt wiederum mit einem Ätzschritt, wobeidie strukturierte weitere Resistschicht 72 als Maske verwendetwird. Dadurch werden die zweiten Strukturelemente 20 desMusters als erhabene Stege auf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats miteiner zweiten Höhegebildet.
    [0095] Anschließend werden,wie bereits in Zusammenhang mit 5 erläutert, Gräben 26 inder ebenen Oberseite des Maskensubstrats unmittelbar benachbartzu den zweiten Strukturelementen mit einer bestimmten Tiefe geätzt. Dazuwird ein Ätzmittelverwendet, das eine hohe Selektivität zu dem Maskensubstrat undder Absorberschicht aufweist.
    [0096] Anschließend wirddie weitere Resistschicht 72 vollständig entfernt, z.B. durch Ätzen, umerste Strukturelemente des Musters als erhabene Stege auf der ebenenOberseite des Maskensubstrats 10 mit der ersten Höhe freizulegen.Die Halbtonphasenmaske nach diesem Prozess-Schritt ist in 6D gezeigt.
    [0097] DasVerfahren, wie es in Zusammenhang mit der 5 beschriebenwurde, kann in einer weiteren Ausführungsform so modifiziert werden,dass sich eine Halbtonphasenmaske herstellen lässt, bei der ein dritter Anteildes Musters als COG Tri-Tone-Maske bereitgestellt wird. Dieser Maskentypwurde bereits bei der Diskussion der 4 erläutert. ImFolgenden werden unter Bezugnahme auf 7 die notwendigenzusätzlichenSchritte bei einer Prozessführungzur Herstellung einer Halbtonphasenmaske gemäß 5 beschrieben.
    [0098] Nachdem Entfernen der weiteren Resistschicht 72 (siehe 7A)wird noch eine zusätzliche Resistschicht 74 aufgebracht,die nachfolgend entsprechend dem dritten Anteil des Musters strukturiert wird.Der entstandene Aufbau ist in 7B gezeigt.
    [0099] Beimnachfolgenden Ätzenwird die Metallschicht im Bereich des ersten Anteils 12 desMusters entfernt, um die ersten Strukturelemente des Musters alserhabene Stege auf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats 10 mitder ersten Höhefreizulegen. Darüberhinaus werden dritte Strukturelemente 78 der Metallschichtauf der ebenen Oberflächedes semitransparenten phasenschiebenden Materials 76 aufgebracht.Somit ergibt sich eine Halbtonphasenmaske, wie sie in 7C gezeigtist.
    [0100] Beiden beschriebenen Verfahren werden die Tiefe der Gräben unddie Höheder zweiten Strukturelemente so gewählt, dass ein das Maskensubstratinnerhalb der zweiten Strukturelemente durchdringender Lichtstrahleinen im Bereich von 160° bis 200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat außerhalbder zweiten Strukturelemente im Bereich der Gräben in der Oberfläche des Maskensubstratsdurchdringenden Lichtstrahl erfährt.Die Höheder ersten Strukturelemente wird so gewählt ist, dass ein das Maskensubstrat 10 innerhalbder ersten Strukturelemente durchdringender Lichtstrahl einen Phasensprungim Bereich von 160° bis200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat 10 außerhalb der ersten Strukturelementeim Bereich der ebenen Oberflächedes Maskensubstrats durchdringenden Lichtstrahl erfährt.
    [0101] BeimSchritt des Bereitstellens des Maskenrohlings wird die Höhe der Absorberschichtso gewählt,dass der Transmissionsgrad eines das Maskensubstrat innerhalb derersten Strukturelemente durchdringenden Lichtstrahls weniger als10%, vorzugsweise ungefähr6%, beträgt,und der Schritt des Dünnensder zweiten Strukturelemente wird so durchgeführt, dass der Transmissionsgradeines das Maskensubstrat innerhalb der zweiten Strukturelementedurchdringenden Lichtstrahls zwischen 10% und 70%, vorzugsweisezwischen 20% und 60%, beträgt.
    [0102] Besondersvorteilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Halbtonphasenmaske zurStrukturierung einer auf einen Halbleiterwafer aufgebrachten lichtempfindlichenSchicht. Ein dazu verwendeter Aufbau ist in 8 gezeigt.
    [0103] EinHalbleiterwafer 82 wird auf einem beweglichen Substrathalter 80 abgelegt.Der Substrathalter 80 ist innerhalb eines Projektionsapparates 84 angebracht.Der Projektionsapparat 84 umfasst eine Projektionsoptik 86,eine Lichtquelle 88 und einen Maskenhalter 90,der zwischen der Projektionsoptik 86 und dem Maskenhalter 90 angebrachtwird. Nach dem Einbringen der Halbtonphasenmaske 5 in denMaskenhalter 90 wird eine lichtempfindliche Schicht 92,beispielsweise eine Resistschicht, auf der Oberseite des Halbleiterwafers 82 mitdem auf der Halbtonphasenmaske 5 angebrachtem Muster belichtet.
    [0104] Dieerfindungsgemäße Halbtonphasenmaskebzw. eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahrenhergestellte Halbtonphasenmaske erweist sich als besonders vorteilhaft,wenn der erste Anteil des Musters und der zweite Anteil des Musterseiner Ebene eines Schaltungsmusters eines dynamischen Speichersmit wahlfreiem Zugriff (DRAM) entsprechen. Der dynamische Speicherumfasst ein dichtes Linien-Spalten-Muster im Bereich des Speicherzellenfeldesund enthältisolierte oder semiisolierte Strukturen im Bereich der Supportlogikaußerhalb desSpeicherzellenfeldes. Bei einer Halbtonphasenmaske für einendynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff weist der zweite Anteildes Musters im Bereich der Speicherzellen dichte Strukturen (z.B.Linien-Spalten-Muster) auf, die bei der Herstellung der integriertenSchaltung bevorzugt mit hoher Transmission übertragen werden. Gleichzeitigumfasst der erste Anteil des Musters im Bereich der Supportlogik außerhalbdes Speicherzellenfeldes auch isolierte und semiisolierte Strukturen,deren Abbildung mit niedriger Transmission erfolgen soll. Die Halbtonphasenmaskestellt verschiedene Transmissionsgrade für die gleichzeitige Optimierungbeider Strukturanteile zur Verfügung,so dass sich ein großes Prozessfensterbei der Herstellung der integrierten Schaltung ergibt.
    5 Halbtonphasenmaske 10 transparentesMaskensubstrat 11 ebeneOberfläche 12 ersterAnteil 14 ersteStrukturelemente 16 ersteHöhe 18 zweiterAnteil 20 zweiteStrukturelemente 22 zweiteHöhe 24 Tiefe 26 Gräben 28 Streckeeines Lichtstrahls 30 Streckeeines Lichtstrahls 32 Streckeeines Lichtstrahls 34 Streckeeines Lichtstrahls 36 Schicht 38 dritterAnteil 40 dritteStrukturelemente 42 weitereGräben 44 Tiefeder weiteren Gräben 46 dritteHöhe 48 Metallstruktur 48' Strukturelementaus Metall 48'' Strukturelementaus Metall 50 semitransparentesMaterial 60 Maskenrohling 62 Absorberschicht 64 Metallschicht 66 Resistschicht 68 Metallstruktur 70 Strukturelemente 72 weitereResistschicht 74 weitereResiststruktur 76 semitransparentesMaterial 78 Metallstruktur 80 Substrathalter 82 Halbleiterwafer 84 Projektionsapparat 86 Projektionsoptik 88 Lichtquelle 90 Maskenhalter 92 lichtempfindlicheSchicht
    权利要求:
    Claims (27)
    [1] Halbtonphasenmaske zur Projektion eines auf derMaske gebildeten Musters von Strukturelementen auf eine lichtempfindlicheSchicht, insbesondere bei der Herstellung integrierter Schaltungenauf einem Halbleiterwafer, umfassend: – ein transparentes Maskensubstrat(10); – einenersten Anteil (12) eines Musters, bei dem erste Strukturelemente(14) als erhabene Stege mit einer ersten Höhe (16)aus einem semitransparenten phasenschiebenden Material, das aufder ebenen Oberfläche(11) des transparenten Maskensubstrats (10) angeordnetist, derart gebildet sind, dass ein das Maskensubstrat (10)innerhalb der ersten Strukturelemente (14) durchdringenderLichtstrahl einen Phasensprung im Bereich von 160° bis 200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat (10) außerhalb der ersten Strukturelemente(14) im Bereich der ebenen Oberfläche (11) des Maskensubstrats(10) durchdringenden Lichtstrahl erfährt; und – einenzweiten Anteil (18) des Musters, bei dem zweite Strukturelemente(20) als erhabene Stege mit einer zweiten Höhe (22)aus dem semitransparenten phasenschiebenden Material, das auf derebenen Oberfläche(11) des transparenten Maskensubstrats (10) angeordnetist, und benachbart zu den zweiten Strukturelementen (20)angeordnete Gräben(26) in der Oberflächedes Maskensubstrats (26) mit einer Tiefe (24)derart gebildet sind, dass ein das Maskensubstrat (10)innerhalb der zweiten Strukturelemente (20) durchdringenderLichtstrahl einen Phasensprung im Bereich von 160° bis 200°, vorzugsweise 180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat (10) außerhalb der zweiten Strukturelemente(20) im Bereich der Gräben(26) in der Oberflächedes Maskensubstrats (26) durchdringenden Lichtstrahl erfährt.
    [2] Halbtonphasenmaske nach Anspruch 1, bei der der Transmissionsgradeines das Maskensubstrat (10) innerhalb der ersten Strukturelemente(14) durchdringenden Lichtstrahls weniger als 10%, vorzugsweiseungefähr6%, beträgtund bei der der Transmissionsgrad eines das Maskensubstrat (10) innerhalbder zweiten Strukturelemente (20) durchdringenden Lichtstrahlszwischen 10% und 70%, vorzugsweise zwischen 20% und 60%, beträgt.
    [3] Halbtonphasenmaske nach Anspruch 1 oder 2, bei derdas Maskensubstrat (10) aus Quarz, vorzugsweise Silizium-Dioxid,besteht.
    [4] Halbtonphasenmaske nach einem der Ansprüche 1 bis3, bei der das semitransparente phasenschiebende Material Molybdän-Silicid umfasst.
    [5] Halbtonphasenmaske nach einem der Ansprüche 1 bis4, bei der der zweite Anteil (18) des Musters ein dichtesLinien-Spalten-Muster umfasst.
    [6] Halbtonphasenmaske nach einem der Ansprüche 1 bis5, bei der der erste Anteil (12) des Musters größere Mitten-Mittenabstände derStrukturen als der zweite Anteil (18) des Musters umfasst.
    [7] Halbtonphasenmaske nach Anspruch 5 und 6, bei derdas Muster einer Ebene eines Schaltungsmusters eines dynamischenSpeichers mit wahlfreiem Zugriff entspricht.
    [8] Halbtonphasenmaske nach einem der Ansprüche 1 bis7, bei der das Maskensubstrat (10) einen mehrschichtigenAufbau mit wenigstens einer parallel zur und an der Oberseite liegendenSchicht (36) aufweist, wobei die Dicke der Schicht (36)auf der Oberseite des Maskensubstrats (10) der Tiefe (24) derGräben(26) entspricht.
    [9] Halbtonphasenmaske nach einem der Ansprüche 1 bis7, die darüberhinaus einen dritten Anteil (38) des Musters aufweist,bei dem dritte Strukturelemente (40) als erhabene Stegemit einer dritten Höhe (46)aus dem semitransparenten phasenschiebenden Material, das auf derebenen Oberfläche(11) des transparenten Maskensubstrats (10) angeordnetist, und in der Oberflächedes Maskensubstrats (10) benachbart zu den dritten Strukturelementen(40) weitere Gräben(42) mit einer weiteren Tiefe (44) derart gebildetsind, dass ein das Maskensubstrat innerhalb der dritten Strukturelemente(40) durchdringender Lichtstrahl einen Phasensprung imBereich von 160° bis200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat (10) außerhalb der dritten Strukturelemente(40) im Bereich der weiteren Gräben (42) in der Oberfläche desMaskensubstrats (10) durchdringenden Lichtstrahl erfährt, wobeidie weitere Tiefe (44) der weiteren Gräben (42) größer alsdie Tiefe (24) der Gräben(26) ist.
    [10] Halbtonphasenmaske nach einem der Ansprüche 1 bis8, die darüberhinaus einen dritten Anteil des Musters aufweist, bei dem dritteStrukturelemente (48) als erhabene Stege auf einer ebenen Oberfläche dessemitransparenten phasenschiebenden Materials angeordnet sind.
    [11] Halbtonphasenmaske nach einem der Ansprüche 1 bis8, die darüberhinaus einen dritten Anteil des Musters aufweist, bei dem dritteStrukturelemente (48'; 48'') als erhabene Stege aus Metall über derdarunter liegenden gedünntenoder nicht gedünntensemitransparenten phasenverschiebenden Absorberschicht in Bereichendes zweiten Anteils (18) des Musters mit gedünntem semitransparentenphasenschiebenden Materials und seiner Öffnungen angeordnet sind.
    [12] Halbtonphasenmaske nach Anspruch 10 und 11, beider die dritten Strukturelemente (48) eine strukturierteChromschicht umfassen.
    [13] Verfahren zur Herstellung einer Halbtonphasenmaskemit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Mustersvon Strukturelementen mit einem ersten Anteil (12) undeinem zweiten Anteil (18); – Bereitstellen eines Maskenrohlings(60), umfassend ein Maskensubstrat (10) mit einerebenen Oberfläche(11), eine darüberliegende Absorberschicht (62) aus einem semitransparentenphasenschiebenden Material mit einer ersten Höhe (16), eine über der Absorberschicht(62) liegende Metallschicht (64) und eine über derMetallschicht (64) liegende Resistschicht (66); – MaskenlithographischesStrukturieren der Resistschicht (66), um eine Resiststrukturzu bilden, die dem ersten Anteil (12) des Musters und demzweiten Anteil (18) des Musters entspricht; – Übertragender Resiststruktur in die Metallschicht (64) und in dieAbsorberschicht (62) durch Ätzen, um eine Metallstruktur(68) und Strukturelemente (70) der Absorberschichtzu bilden; – Entfernender Resiststruktur; – Vollflächiges Abscheideneiner weiteren Resistschicht (72); – Bestrahlender weiteren Resistschicht (72); – Ätzen oder Entwickeln der weiterenResistschicht (72), um den zweiten Anteil (18)des Musters freizulegen; – Ätzen vonGräben(26) in der ebenen Oberseite (11) des Maskensubstrats(10) unmittelbar benachbart zu den zweiten Strukturelementen(20); – Entfernender Metallsstruktur (68) im Bereich des zweiten Anteilsdes Musters, um Strukturelemente (70) der Absorberschichtfreizulegen; – Dünnen derStrukturelemente (70) der Absorberschicht im Bereich deszweiten Anteils des Musters, um zweite Strukturelemente (20)des Musters als erhabene Stege auf der ebenen Oberseite des Maskensubstratsmit einer zweiten Höhe(22) zu bilden; – Entfernender weiteren Resistschicht (72); und – Entfernender Metallstruktur (68) im Bereich des ersten Anteils (12)des Musters, um erste Strukturelemente (14) des Mustersals erhabene Stege auf der ebenen Oberseite (11) des Maskensubstrats(10) mit der ersten Höhe(16) freizulegen.
    [14] Verfahren zur Herstellung einer Halbtonphasenmaskemit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Mustersmit einem ersten Anteil (12) und einem zweiten Anteil (18); – Bereitstelleneines Maskenrohlings (60), umfassend ein Maskensubstrat(10) mit einer ebenen Oberfläche, eine darüber liegendeAbsorberschicht (62) aus einem semitransparenten phasenschiebenden Materialmit einer ersten Höhe(16) und eine überder Absorberschicht (62) liegende Resistschicht (66); – MaskenlithographischesStrukturieren der Resistschicht (66), um eine Resiststrukturzu bilden, die dem ersten Anteil (12) des Musters und demzweiten Anteil (18) des Musters entspricht; – Übertragender Resiststruktur in die Absorberschicht (62) durch Ätzen, umStrukturelemente (70) der Absorberschicht (62)zu bilden; – Entfernender Resiststruktur; – Vollflächiges Abscheideneiner weiteren Resistschicht (72); – Belichtender weiteren Resistschicht (72); – Ätzen oder Entwickeln der weiterenResistschicht, um im Bereich des zweiten Anteils (18) desMusters die Strukturelemente (70) der Absorberschicht freizulegen; – Dünnen derStrukturelemente (70) der Absorberschicht im Bereich deszweiten Anteils (18) des Musters, so dass zweite Strukturelemente(20) des Musters als erhabene Stege auf der ebenen Oberseite desMaskensubstrats (10) mit einer zweiten Höhe (22)gebildet werden; – Bildenvon Gräben(26) in der ebenen Oberseite (11) des Maskensubstrats(10) unmittelbar benachbart zu den zweiten Strukturelementen(20) des Musters; – Entfernen der weiteren Resistschicht(72) im Bereich des ersten Anteils des Musters, so dassdie ersten Strukturelemente (14) des Musters als erhabene Stegeauf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats (10) mit derersten Höhe(16) freigelegt werden.
    [15] Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem dieTiefe der Gräbenund die Höheder zweiten Strukturelemente (20) so gewählt wird,dass ein das Maskensubstrat (10) innerhalb der zweitenStrukturelemente (20) durchdringender Lichtstrahl einen Phasensprungim Bereich von 160° bis200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat außerhalbder zweiten Strukturelemente (20) im Bereich der Gräben (26)in der Oberflächedes Maskensubstrats (10) durchdringenden Lichtstrahl erfährt.
    [16] Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Höhe der erstenStrukturelemente so gewähltist, dass ein das Maskensubstrat (10) innerhalb der erstenStrukturelemente (14) durchdringender Lichtstrahl einenPhasensprung im Bereich von 160° bis 200°, vorzugsweise180°, gegenüber einemdas Maskensubstrat (10) außerhalb der ersten Strukturelemente(14) im Bereich der ebenen Oberfläche des Maskensubstrats (10)durchdringenden Lichtstrahl erfährt.
    [17] Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem beimSchritt des Bereitstellens des Maskenrohlings (60) dieHöhe (16)der Absorberschicht (62) so gewählt wird, dass der Transmissionsgradeines das Maskensubstrat (10) innerhalb der ersten Strukturelemente(14) durchdringenden Lichtstrahls weniger als 10%, vorzugsweiseungefähr6%, beträgt,und bei dem der Schritt des Dünnensder zweiten Strukturelemente (20) so durchgeführt wird,dass der Transmissionsgrad eines das Maskensubstrat (10)innerhalb der zweiten Strukturelemente (20) durchdringendenLichtstrahls zwischen 10% und 70%, vorzugsweise zwischen 20% und60%, beträgt.
    [18] Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem beimSchritt des Bereitstellens des Maskenrohlings (60) einMaskensubstrat (10) verwendet wird, das aus Quarz, vorzugsweiseSilizium-Dioxid, besteht.
    [19] Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem beimSchritt des Bereitstellens des Maskenrohlings (60) alssemitransparentes phasenschiebendes Material Molybdän-Silicidverwendet wird.
    [20] Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem beimSchritt des Bereitstellens des Musters als zweiter Anteil ein dichtesLinien-Spalten-Muster verwendet wird.
    [21] Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, bei dem beimSchritt des Bereitstellens des Musters der erste Anteil (12)des Musters größere Mitten-Mittenabstände derStrukturen als die zweiten Anteile (18) des Musters umfasst.
    [22] Verfahren nach Anspruch 20 und 21, bei dem beimSchritt des Bereitstellens des Musters das Muster dem Schaltungsmusterseines dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff entsprechendausgewähltwird.
    [23] Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, bei dem beimSchritt des Bereitstellens des Maskenrohlings (60) einMaskensubstrat verwendet wird, das einen mehrschichtigen Aufbaumit wenigstens einer auf der ebenen Oberseite des Maskensubstrats (10)liegender Schicht aufweist, wobei die Dicke der Schicht auf derOberseite des Maskensubstrats der Tiefe der Gräben (26) entsprechendausgeführtwird.
    [24] Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Gräben (26)durch ein zum Maskensubstrat (10) selektives Ätzen derSchicht gebildet werden.
    [25] Verfahren nach Anspruch 13, bei dem beim Schrittdes Bereitstellens darüberhinaus ein dritter Anteil (38) des Musters von Strukturelementenbereitgestellt wird und bei dem nach dem Entfernen der weiterenResistschicht (72) noch eine zusätzliche Resistschicht aufgebrachtwird, die nachfolgend entsprechend dem dritten Anteil des Mustersstrukturiert wird, so dass beim Schritt des Entfernens der Metallschicht dieMetallschicht im Bereich des ersten Anteils (12) des Mustersentfernt wird, um erste Strukturelemente (14) des Mustersals erhabene Stege auf der ebenen Oberseite des Maskensubstratsmit der ersten Höhe(16) freizulegen und darüber hinaus dritte Strukturelemente(78) als Metallstrukturen auf einer ebenen Oberfläche dessemitransparenten phasenschiebenden Materials (76) anzubringen.
    [26] Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die drittenStrukturelemente (78) als strukturierte Chromschicht gebildetwerden.
    [27] Verwendung der Halbtonphasenmaske nach Anspruch1 bis 12 zur Strukturierung einer auf einen Halbleiterwafer aufgebrachtenlichtempfindlichen Schicht, umfassend: – Bereitstellen eines Substrathalters(80) mit einem Halbleiterwafer (82), der einelichtempfindliche Schicht (92) aufweist; – Bereitstelleneines Projektionsapparates (84) mit einer Projektionsoptik(86), einer Lichtquelle (88) und einem Maskenhalter(90); – Einbringender Halbtonphasenmaske (5) in den Maskenhalter (90);und – Belichtender lichtempfindlichen Schicht (92).
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004003341B4|2006-12-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-06-14| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-11-19| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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