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    • 专利摘要:
    Eswird ein Verfahren zur Herstellung einer phasenschiebenden Fotomaske(1) vom Rim-Typ, bei dem die Strukturen (2) durch von phasenschiebendenSäumen(21) umgebene tranparente Abschnitte (22) und lichtabsorbierendeAbschnitte (23) in der Fotomaske (1) gebildet sind, zur Verfügung gestellt.Bei dem Verfahren wird eine erste Resistschicht (14a) für die Ausbildungder transparenten Abschnitte (22) mit einem ersten Maskenlithografieschrittstrukturiert und eine zweite Resistschicht (14b) für die Ausbildungder phasenschiebenden Säume(21) mit einem zweiten Maskenlithografieschritt strukturiert. Durcheine rückseitigeFlutbelichtung erfolgt der zweite Maskenlithografieschritt selbstjustiertauf den ersten. Die strukturierte Absorberschicht (12) wirkt dabeials Belichtungsmaske.
    公开号:DE102004028849A1
    申请号:DE200410028849
    申请日:2004-06-15
    公开日:2006-01-19
    发明作者:Wolfgang Dr. Dettmann；Christoph Dr. Nölscher
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G03F1-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer phasenschiebendenFotomaske füreine fotolithographische Abbildung von Strukturen in der Fotomaskeauf eine lichtempfindliche Schicht auf einem Halbleiterwafer, wobeidie Strukturen durch von einem phasenschiebenden Saum umgebene,transparente Abschnitte und lichtabsorierende oder semitransparente,phasenschiebende Abschnitte in der Fotomaske gebildet sind.
    [0002] MikroelektronischeSchaltkreise, wie beispielsweise DRAM (Dynamic Random Access Memory)-Speicherzellenweisen strukturierte Schichten auf, die aus unterschiedlichen Materialien,wie Metallen, Dielektrika oder Halbleitermaterial bestehen und dieauf einem Halbleiterwafer angeordnet sind. Zur Strukturierung derSchichten wird häufigein fotolithographisches Verfahren angewendet. Dabei wird eine aufdie zu strukturierende Schicht aufgebrachte, auch als Resist bezeichnete,lichtempfindliche Schicht mittels einer Fotomaske, die die in die Schichtzu übertragendenStrukturen aufweist, und einer lithographischen Abbildungsvorrichtung,abschnittsweise einer Lichtstrahlung ausgesetzt.
    [0003] DieStrukturen in der Fotomaske sind in der einfachsten Form als lichtabsorbierendeund transparente Abschnitte in der Fotomaske vorgesehen. Zur Herstellungder Fotomaske wird auf einer ebenen Oberfläche eines transparenten Trägers, deraus einer Quarzplatte bestehen kann, eine lichtundurchlässige Absorberschicht,häufigaus Chrom, abgeschieden. Auf die Absorberschicht wird eine Resistschicht aufgebrachtund die Re sistschicht beispielsweise mittels eines Elektronenstrahlschreibersund eines anschließendenEntwicklungsschrittes strukturiert. Die strukturierte Resistschichtweist die Strukturen in Form von Öffnungen auf. Mittels eines Ätzschrittes werdendie Strukturen von der Resistschicht in die Absorberschicht übertragen,wobei die strukturierte Resistschicht als Ätzmaske wirkt. Die Absorberschichtwird solange beätzt,bis das transparente Trägermaterialabschnittsweise freigelegt ist. Mit der strukturierten Absorberschichtwerden also sowohl die lichtabsorbierenden als auch die transparenten Abschnittein der Fotomaske ausgebildet.
    [0004] DerWunsch nach immer höherenIntegrationsdichten und eine damit einhergehende Verkleinerung derStrukturen bei möglichstgleich bleibenden Produktionskosten hat eine Entwicklung von Fotomaskengefördert,mit denen sich eine höhereAuflösungund/oder ein vergrößertes lithographisches Prozessfenster,als mit der beschriebenen Fotomaske bei der die Strukturen als transparenteund lichtundurchlässigeAbschnitte vorgesehen sind, erreichen lassen.
    [0005] Zudiesen Fotomasken gehörtdie Halbtonphasenmaske. Bei der Halbtonphasenmaske wird anstelleder lichtundurchlässigenAbsorberschicht eine semitransparente, phasenschiebende Schicht, beispielsweiseaus Molybdänsilizid,das eine Lichtdurchlässigkeitvon 6 % aufweisen kann, aufgebracht. Die phasenschiebende Schichtkann wie die Absorberschicht strukturiert werden. Die Dicke der phasenschiebendenSchicht wird dabei so vorgesehen, dass ein durch die phasenschiebendeSchicht transmittierender Lichtstrahl gegenüber einem durch das transparenteTrägermaterialtransmittierenden Lichtstrahl um eine halbe Wellenlänge phasenverschobenist. Dadurch lässtsich ein grösseresfotolithographisches Prozessfenster bei einem gleich bleibendenAuflösungsvermögen, gegenüber derFotomaske mit der strukturierten Absorberschicht, erzielen.
    [0006] Für spezielleAnwendungen, wie beispielsweise eine Kontaktlochstrukturierung wurdenphasenschiebende Fotomasken vom sogenannten Rim(Rand)-Typ entwickelt.Bei den phasenschiebenden Fotomasken vom Rim-Typ sind die Strukturenin der Fotomaske als von einem semitransparenten, phasenschiebendenSaum oder Rand umgebene transparente und lichtundurchlässige Abschnitteausgebildet.
    [0007] Beieinem herkömmlichenVerfahren zur Herstellung der phasenschiebenden Fotomaske vom Rim-Typwird ein Fotomaskenrohling, der auf der ebenen Oberfläche destransparenten Trägersdie semitransparente, phasenschiebende Schicht und auf der phasenschiebendenSchicht die Absorberschicht und auf der Absorberschicht eine ersteResistschicht aufweist, bereitgestellt. Die Resistschicht kann mittelseines Elektronenstrahlschreibers und einer anschließenden Nassentwicklungstrukturiert werden. Zur Herstellung der transparenten Abschnittewerden die Strukturen von der Resistschicht in die Absorberschichtund in die phasenschiebende Schicht als Öffnungen übertragen, wobei die transparentenAbschnitte durch abschnittsweises Freilegen des Trägermaterialsentstehen.
    [0008] Nachdem Übertragender Strukturen in die phasenschiebende Schicht wird die Resistschicht entferntund eine zweite Resistschicht aufgebracht. Die zweite Resistschichtwird strukturiert, so dass sie als Ätzmaske für eine weitere Strukturierungder Absorberschicht, bei der die phasenschiebenden Säume gebildetwerden, verwendet werden kann.
    [0009] Problematischan der beschriebenen Vorgehensweise ist, dass für die Erzeugung der Strukturen zweiMaskenlithographie schritte, die zur Strukturierung der beiden Resistschichtenbenötigtwerden, aufeinander justiert werden müssen. Dabei treten Kantenlagefehlerder transparenten Abschnitte und der phasenschiebenden Säume zueinanderauf. Mit dem Verfahren sind phasenschiebende Fotomasken vom Rim-Typnicht oder nur mit einem sehr hohen Aufwand zu realisieren.
    [0010] Ausden genannten Gründenwurden selbstjustierende Verfahren zur Herstellung der Fotomaskenvom Rim-Typ vorgeschlagen.
    [0011] Einselbstjustierendes Verfahren zur Herstellung der Fotomaske von einemersten Rim-Typ, bei dem der phasenschiebende Saum aus der semitransparenten,phasenschiebenden Schicht hervorgeht, ist in der 1 veranschaulicht.Der oben beschriebene Fotomaskenrohling 10 wird zur Herstellungder transparenten Abschnitte 22 zunächst wie oben beschrieben strukturiert.Um die phasenschiebenden Säume 21 zugenerieren, wird mittels eines isotropen Ätzschrittes die Absorberschicht 12 unterhalbder strukturierten Resistschicht 14 zurückgeätzt, so dass die phasenschiebendeSchicht 13 teilweise freigelegt wird. Die freigelegtenAbschnitte der phasenschiebenden Schicht 13 bilden diephasenschiebenden Säume 21 aus.
    [0012] Der 1a ist ein Querschnitt desFotomaskenrohlings 10, der einen transparenten Träger 11, einephasenschiebende Schicht 13, eine Absorberschicht 12 undeine Resistschicht 14 aufweist, entnehmbar. Weiterhin sinddie Strukturen 2, die in Form von Öffnungen in die Schichten eingebrachtsind und die aus freigelegtem Trägermaterialhervorgegangenen transparenten Abschnitte 22 dargestellt.
    [0013] EineDraufsicht auf den Fotomaskenrohling 10 ist in in der 1b dargestellt. Zu sehensind die Resistschicht 14 und die aus transparenten Abschnitten 22 geformtenStrukturen 2.
    [0014] Dertransparente Abschnitt 22 besteht aus einem freigelegtenMaterial des Trägers 11.
    [0015] Inder 1c ist der Querschnittdes Fotomaskenrohlings 10 nach dem Zurückbilden der Absorberschicht 12 unterhalbder Resistschicht 14 dargestellt. Die 1c unterscheidet sich von der 1a dadurch, dass durch dasZurückbildender Absorberschicht 12 unterhalb der Resistschicht 14, Abschnitteder phasenschiebenden Schicht 13 freigelegt sind. Mit denfreigelegten Abschnitten werden die in der Figur gezeigten phasenschiebendenSäume 21 undmit der so strukturierten Absorberschicht 12 die der Figurentnehmbaren lichtabsorbierenden Abschnitte 23 ausgebildet.
    [0016] Inder 1d ist eine Draufsichtauf einen Ausschnitt aus der Fotomaske 1 nach einem Entfernender Resistschicht 14 gezeigt. Zu sehen sind die aus derstrukturierten Absorberschicht 12 hervorgegangenen lichtabsorbierendenAbschnitte 23. Weiterhin dargestellt sind die Strukturen 2,die den transparenten Abschnitt 22 und den phasenschiebenden Saum 21 aufweisen.Der transparente Abschnitt 22 besteht aus freigelegtenAbschnitten des Trägers 11 undder phasenschiebende Saum 21 aus freigelegten Abschnittender phasenschiebenden Schicht 13.
    [0017] Beidem selbstjustierten Verfahren wird die strukturierte Resistschicht,die mit nur einem Maskenlithographieschritt strukturiert wurde,sowohl für dieAusformung der transparenten Abschnitte, als auch für die derphasenschiebenden Säumeverwendet. Dadurch entfälltder Kantenlagefehler der durch die Überlagerung von zwei Maskenlithographieschrittenentsteht. Der Nachteil bei der beschriebenen selbstjustierten Vorgehensweisebesteht jedoch darin, dass die Resistschicht bei allen durchzuführenden Ätzschritten,also sowohl bei der Übertragung derStrukturen in die Absorberschicht als auch in die phasenschiebendeSchicht, sowie bei dem teilweisen Entfernen der Absorberschicht,auf dem Fotomaskenrohling verbleibt. Dadurch ist ein homogenes restefreies Ätzen derSchichten, insbesondere der phasenschiebenden Schicht, nicht mehrmöglich.Um dies zu erreichen darf sich bei dem Ätzschritt zur Strukturierungder phasenschiebenden Schicht kein Material der Resistschicht aufder Absorberschicht befinden.
    [0018] Problemeergeben sich auch, wenn das selbstjustierte Verfahren zur Herstellungder phasenschiebenden Fotomaske von einem zweiten Rim-Typ angewendetwird. Bei dem zweiten Rim-Typ sind die transparenten Abschnittein der Fotomaske durch in den transparenten Träger eingebrachte Vertiefungen unddie phasenschiebenden Säumedurch die abschnittsweise freigelegte ebene Oberfläche des transparentenTrägersausgebildet.
    [0019] Inder 2 ist die Herstellung der phasenschiebendenFotomaske 1 vom zweiten Rim-Typ schematisch dargestellt.Der Fotomaskenrohling 10 in der 2a unterscheidet sich von dem in der 1a darin, dass die Absorberschicht 13 direktauf den Träger 11 aufgebrachtist. Die Strukturen 2 werden analog zum Verfahren gemäß der 1 von der Resistschicht 14 indie Absorberschicht 12 übertragen.Im Unterschied zu dem Verfahren werden die Strukturen 2 vonder Absorberschicht 12 in den Träger 11 als Vertiefungenoder Gräben übertragen.Der 2a ist der als Vertiefungim transparenten Träger 11 ausgeformtetransparente Abschnitt 22 entnehmbar.
    [0020] Diein der 2b dargestellteDraufsicht auf den Fotomaskenrohling 10 unterscheidet sichnicht von der in der 1a.
    [0021] Umdie phasenschiebenden Säume 21 herzustellenwird die Absorberschicht 12 ebenfalls analog zum bereitsbeschriebenen Verfahren mittels eines isotropen Ätzschrittes unterhalb der Resistschicht 14 abschnittsweiseentfernt.
    [0022] DerFotomaskenrohling 10 nach dem isotropen Zurückätzen derAbsorberschicht 12 ist in der 2c gezeigt. Im Unterschied zur 1c bestehen die dargestelltenphasenschiebenden Säume 21 aus freigelegtenAbschnitten der ebenen Oberflächedes Trägers 11.
    [0023] Die 1d zeigt einen Ausschnittaus der phasenschiebenden Fotomaske 1 vorn zweiten Rim-Typin der Draufsicht. Zu sehen sind die transparenten Abschnitte 22 unddie aus Trägermaterialbestehenden phasenschiebenden Säume 21.Die dargestellten lichtabsorbierenden Abschnitte 23 gehen ausder strukturierten Absorberschicht 12 hervor.
    [0024] DasProblem bei der Herstellung dieses Fotomaskentyps besteht darin,dass es schwierig bis unmöglichist, das Chrom der Absorberschicht unterhalb der Resistschicht gleichmäßig zu ätzen, dasich ein unregelmäßiger Schleiervon Ätzrestenaus vorhergehenden Ätzschritten über derChromkante bildet. Mit den herkömmlichenselbstjustierten Herstellungsverfahren ist es bislang noch so gutwie unmöglichgewesen, eine phasenschiebende Fotomaske vom zweiten Rim-Typ herzustellen.
    [0025] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und durchführbaresVerfahren zur Verfügungzu stellen, mit dem Rim-Typ-phasenschiebende Fotomasken ohne Kantenlagefehlerhergestellt werden können.Von der Aufgabe wird weiterhin eine mit dem Verfahren hergestelltephasenschiebende Fotomaske vom Rim-Typ umfasst.
    [0026] DieseAufgabe wird gelöstmit einem Verfahren gemäß Patentanspruch1 und mit einer phasenschiebenden Fotomaske gemäß den kennzeichnenden Merkmalendes Patentanspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
    [0027] Eswird ein Verfahren zum Herstellen einer phasenschiebenden Fotomaskefür einefotolithographische Abbildung von Strukturen in der Fotomaske aufeine lichtempfindliche Schicht auf einem Halbleiterwafer zur Verfügung gestellt.Die Strukturen in der Fotomaske sind durch von einem phasenschiebendenSaum umgebene, transparente Abschnitte und lichtabsorbierende odersemitransparente, phasenschiebende Abschnitte in der Fotomaske gebildet.
    [0028] ZurDurchführungdes Verfahrens wird ein Fotomaskenrohling, der einen transparentenTräger, eine über demTrägerangeordnete Absorberschicht und auf der Absorberschicht eine ersteResistschicht aufweist, bereitgestellt. Die erste Resistschichtwird strukturiert. Die Strukturierung kann beispielsweise mittelseines Elektronenstrahlschreibers und einer anschließenden Nassentwicklungder Resistschicht erfolgen.
    [0029] Anschließend werdendie Strukturen von der ersten Resistschicht in unterhalb der erstenResistschicht angeordnete Materialien übertragen, wobei sowohl dieAbsorberschicht strukturiert als auch die transparenten Abschnittegeformt werden.
    [0030] Nachdem Entfernen der ersten Resistschicht wird eine zweite Resistschichtauf die strukturierte Absorberschicht aufgebracht. Erfindungsgemäß wird diezweite Resistschicht mit Hilfe einer rückseitigen Flutbelichtung undeinem anschlie ßendenEntwicklungsschritt strukturiert. Bei der rückseitigen Flutbelichtung wirddie zweite Resistschicht durch den Träger hindurch belichtet, wobeidie strukturierte Absorberschicht erfindungsgemäß als eine Belichtungsmaskefür eineselbstjustierte Strukturierung der zweiten Resistschicht verwendetwird.
    [0031] Nachder Strukturierung der zweiten Resistschicht erfolgt ein isotroper Ätzschrittbei dem die Absorberschicht unterhalb der strukturierten zweiten Resistschichtpartiell entfernt und der phasenschiebende Saum aus einem dabeiabschnittsweise freigelegten Material gebildet wird. Die strukturierte zweiteResistschicht dient als Ätzmaske.Mit der so strukturierten Absorberschicht werden die lichtabsorbierendenoder semitransparenten, phasenschiebenden Abschnitte ausgebildet.
    [0032] Beidem erfindungsgemäßen Verfahrenkönnendie Strukturen von der ersten Resistschicht in die Absorberschichtmit Hilfe eines anisotropen Trockenätzprozesses übertragenwerden. Anschließend kanndie erste Resistschicht entfernt werden. Die Strukturen werden dannvon der Absorberschicht in ein darunterliegendes Material übertragen,wobei die Absorberschicht als Hartmaske dient. Bei dem darunterliegendenMaterial kann es sich zum Beispiel um das Material des Trägers handeln,wenn die transparenten Abschnitte als Vertiefungen im Träger ausgebildetwerden sollen, oder um eine semitransparente, phasenschiebende Schicht.Ein Vorteil bei dem Verfahren besteht darin, dass das Strukturieren vonMaterialien, die sich unterhalb der Absorberschicht befinden, ohnestörende Ätzrestevorgenommen werden kann, denn mit der ersten Resistschicht werdenauch die Ätzreste,die beispielsweise beim Ätzender Absorberschicht mit der ersten Resistschicht als Ätzmaskeentstehen, entfernt. Die weiteren Ätzprozesse können nachdem Entfernen der ersten Resistschicht präziser und sauberer durchgeführt werden.
    [0033] Nachdemdie transparenten Abschnitte durch das Übertragen der Strukturen inunter der Absorberschicht angeordnete Materialien, wobei der transparenteTrägerabschnittsweise freigelegt wird, geformt wurden, wird auf die strukturierteAbsorberschicht die zweite Resistschicht aufgebracht. Die zweiteResistschicht wird erfindungsgemäß von der Rückseitedes Fotomaskenrohlings her ganzflächig belichtet. Die strukturierteAbsorberschicht wirkt dabei als Belichtungsmaske, so dass nach einerEntwicklung der zweiten Resistschicht die zweite Resistschicht inder gleichen Weise strukturiert ist, wie die erste Resistschicht.Dadurch, dass die strukturierte Absorberschicht als Belichtungsmaskeverwendet wird, ist die Strukturierung der zweiten Resistschicht selbstjustierend.Kantenlagefehler zwischen den transparenten Abschnitten und denphasenschiebenden Säumenkönnennicht mehr auftreten.
    [0034] ZurHerstellung der phasenschiebenden Säume wird mit der strukturiertenzweiten Resistschicht als Ätzmaskedie Absorberschicht mittels eines isotropen Ätzverfahrens zurückgeätzt, wobeidas darunterliegende Material abschnittsweise freigelegt und dadurchder phasenschiebende Saum gebildet wird. Bei dem isotropen Ätzverfahren,das selektiv zu unter der Absorberschicht angeordneten Materialien erfolgensollte, kann die Absorberschicht auch unterhalb der Resistschicht,sozusagen von der Seite her, entfernt werden. Da beim Entfernender ersten Resistschicht gleichzeitig Seitenwände der als Öffnungenin der Absorberschicht ausgebildeten Strukturen gereinigt werden,lässt sichein homogenes, abschnittsweises Entfernen der Absorberschicht erreichen,wodurch der phasenschiebende Saum über seine gesamte Länge miteiner konstanten Breite ausgebildet wird.
    [0035] Mitdem erfindungsgemäßen Verfahrenist es erstmalig möglich,eine Fotomaske vom Rim-Typ selbstjustierend und kostengünstig mitbekannten und funktionierenden Verfahrensschritten herzustellen.Das erfindungsgemäße Verfahrenhat den Vorteil, dass zur Ausformung der transparenten Abschnitteund der phasenschiebenden Säumezwei Resistschichten strukturiert werden. Durch das Entfernen derersten Resistschicht und einer damit verbundenen Reinigung von bereitsstrukturierten Schichten könnennachfolgende Ätzprozessesauber und präzisedurchgeführtwerden. Da fürdas Strukturieren der zweiten Resistschicht bei dem erfindungsgemäßen Verfahrendie rückseitigeFlutbelichtung eingesetzt wird, ist das Verfahren selbstjustierend, wodurchKantenlagefehler zwischen transparentem Abschnitt und phasenschiebendemSaum wirkungsvoll vermieden werden.
    [0036] ZurHerstellung einer phasenschiebenden Fotomaske von einem zweitenRim-Typ, bei dem die transparenten Abschnitte als Vertiefungen imTräger unddie phasenschiebenden Säumedurch freigelegte Abschnitte einer ebenen Oberfläche des Trägers gebildet sind, wird vorzugsweisedie Absorberschicht auf der ebenen Oberfläche des transparenten Trägers vorgesehen.Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Abscheideverfahrens ineiner CVD-Kammer geschehen. Fürdie unterhalb der Resistschicht angeordneten Materialien werdendie Absorberschicht und der Trägervorgesehen. Die transparenten Abschnitte werden dann beim Übertragender Strukturen in den Trägerdurch in den TrägergeätzteVertiefungen gebildet und das den phasenschiebenden Saum ausbildendefreigelegte Material besteht aus nicht beätzten Abschnitten des Trägers. DiePhasenverschiebung wird hier durch einen Gangunterschied erreicht,den ein Lichtstrahl der den Trägerdurch die Vertiefung passiert, gegenüber einem, der den Träger durchdie ebe ne Oberflächedes phasenschiebenden Saumes passiert, aufweist.
    [0037] Vorzugsweisewird zur Herstellung einer phasenschiebenden Fotomaske vom ersten Rim-Typ,bei dem die transparenten Abschnitte durch freigelegte Abschnitteder ebenen Oberflächedes Trägersgebildet sind und die phasenschiebenden Säume aus freigelegten Abschnitteneiner semitransparenten, phasenschiebenden Schicht hervorgehen, aufder ebenen Oberflächedes Trägersdie semitransparente, phasenschiebende Schicht und auf der phasenschiebendenSchicht die Absorberschicht vorgesehen. Für die unterhalb der erstenResistschicht angeordneten Materialien werden dann die Absorberschichtund die phasenschiebende Schicht vorgesehen. Die transparenten Abschnittewerden aus freigelegten Abschnitten des Trägers gebildet. Die freigelegtenAbschnitte entstehen durch das Übertragender als Öffnungenausgebildeten Strukturen in die phasenschiebende Schicht. Das denphasenschiebenden Saum formende durch den isotropen Ätzschrittfreigelegte Material besteht aus dem Material der phasenschiebendenSchicht.
    [0038] Invorteilhafter Weise wird die erste Resistschicht nach der Strukturierungder Absorberschicht und vor der Strukturierung der phasenschiebenden Schichtoder vor dem Ausbilden der Vertiefungen entfernt. Mit der strukturiertenAbsorberschicht als Hartmaske lassen sich Ätzprozesse präziser undsauberer, das bedeutet ablagerungsfreier, durchführen, da eine Entfernung derersten Resistschicht auch gleichzeitig eine Reinigung der strukturiertenAbsorberschicht beinhaltet, wodurch eine weitere Strukturausbildungverbessert wird. Außerdemlässt sichder isotrope Ätzprozesszum Ausbilden der phasenschiebenden Säume und der lichtabsorbierendenoder semitransparenten, phasenschiebenden Abschnitte erstmalig beieinem selbstjustierten Verfahren homogen durchführen.
    [0039] Vorzugsweisewird die zweite Resistschicht als eine positiv Resistschicht vorgesehen.Bei einer positiv Resistschicht werden die belichteten Abschnittedes Resists löslichbezüglicheiner Entwicklerlösung.Mit der positiv Resistschicht werden in der zweiten Resistschichtdie gleichen Strukturen, wie in der ersten Resistschicht erzeugt.
    [0040] Vorzugsweisewird als ein Material fürdie semitransparente, phasenschiebende Schicht Molybdänsilizidvorgesehen. Molybdänsilizidkann in einfacher Weise mit unterschiedlichen Werten für seine Lichtdurchlässigkeitvorgesehen werden. Als besonders günstig hat es sich in vielenFällenerwiesen Molybdänsilizidmit einer Lichtdurchlässigkeitvon 6 % vorzusehen. Die Phasenverschiebung des Lichtes kann über eineDicke der phasenschiebenden Schicht eingestellt werden.
    [0041] Invorteilhafter Weise kann als Material für die Absorberschicht ein semitransparentes,phasenschiebendes Material vorgesehen werden.
    [0042] Vorzugsweisewird als Material fürdie Absorberschicht ein lichtabsorbierendes Material, wie Cr undCrOx vorgesehen. In einer CVD-Anlage können zunächst Chromoxid und dann Chromabgeschieden werden. Das Chromoxid kann als Antireflektionsschichtgenutzt werden, um Streulicht zu vermeiden.
    [0043] Vorzugsweisewird als Material fürden TrägerQuarz vorgesehen. Quarz hat den Vorteil lichtdurchlässig für die zurZeit gebräuchlichenBelichtungswellenlängenfür einefotolithographische Abbildung der Strukturen in der Fotomaske zusein.
    [0044] Invorteilhafter Weise wird der phasenschiebende Saum in der Weisevorgesehen, das ein den phasenschiebenden Saum trans mittierenderLichtstrahl eine Phasenverschiebung von einer halben Wellenlänge gegenüber einemden transparenten Abschnitt transmittierenden Lichtstrahl aufweist.Bei einer Phasenverschiebung von einer halben Wellenlänge erfolgteine destruktive Interferenz bei einer partiell kohärenten Beleuchtung.Diese destruktive Interferenz wirkt sich vorteilhaft, sowohl aufdie Bildqualitätals auch auf das lithographische Prozessfenster aus.
    [0045] Vorzugsweisewerden die Strukturen als Kontaktlochstrukturen vorgesehen. Dieerfindungsgemäß hergestelltephasenschiebende Fotomaske wirkt sich besonders vorteilhaft beider Strukturierung von Kontaktlöchernaus.
    [0046] Eswird eine phasenschiebende Fotomaske für eine lithographische Abbildungvon Strukturen in der Fotomaske auf eine lichtempfindliche Schichtauf einem Halbleiterwafer zur Verfügung gestellt. Die Strukturensind durch von einem phasenschiebenden Saum umgebene, transparenteAbschnitte und lichtabsorbierende oder semitransparente, phasenschiebendeAbschnitte in der Fotomaske gebildet. Die phasenschiebende Fotomaskezeichnet sich dadurch aus, dass sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahrenhergestellt ist. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltephasenschiebende Fotomaske weist transparente Abschnitte mit einerrechteckartigen oder ovalen Form auf, wobei transparente Ecken derrechteckartigen Form eine durch einen Krümmungsradius näherungsweisezu beschreibende Verrundung aufweisen. Der phasenschiebende Saumweist eine durch die strukturierte Absorberschicht definierte Außenkantemit verrundeten Ecken auf, wobei die verrundeten Ecken durch einenKrümmungsradiusnäherungsweisebeschrieben sind, der größer alsder Krümmungsradiusder transparenten Ecken ist. Weiterhin weist der phasenschiebende Saumeine gleichmäßige Breiteauf. Unter der gleichmäßigen Breite wirdhier verstanden, dass der phasenschiebende Saum über seiner gesamten Länge einund dieselbe Breite aufweist.
    [0047] Vorzugsweisesind die transparenten Abschnitte als Vertiefungen in einer ebenenOberfläche desTrägersausgebildet und der phasenschiebende Saum ist aus freigelegten Abschnittender ebenen Oberflächedes Trägersgeformt.
    [0048] Invorteilhafter Weise sind mit freigelegten Abschnitten der ebenenOberflächedes Trägersdie transparenten Abschnitte und mit freigelegten Abschnitten einerauf der ebenen Oberflächedes Trägersangeordneten, semitransparenten, phasenschiebenden Schicht, diephasenschiebenden Säumeausgebildet.
    [0049] ZurStrukturierung von Kontaktlöchernist die rechteckartige Form vorzugsweise als quadratische Form vorgesehen.
    [0050] Nachfolgendwird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    [0051] 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichenVerfahrens zum Herstellen einer phasenschiebenden Fotomaske vomersten Rim-Typ,
    [0052] 2 eine schematische Darstellung eines herkömmlichenVerfahrens zum Herstellen einer phasenschiebenden Fotomaske vomzweiten Rim-Typ,
    [0053] 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Verfahrenszum Herstellen einer phasenschiebenden Fotomaske vom ersten Rim-Typ,
    [0054] 4 eine schematische Darstellung eines zweitenAusführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Verfahrenszum Herstellen einer phasenschiebenden Fotomaske vom zweiten Rim-Typ.
    [0055] Die 1 und 2 wurdenbereits in der Beschreibungseinleitung näher erläutert.
    [0056] Beieiner phasenschiebenden Fotomaske 1 vom ersten Rim-Typsind die Strukturen 2 durch transparente Abschnitte 22,die von einem aus einer semitransparenten, phasenschiebenden Schichtgeformten, phasenschiebenden Saum 21 umgeben sind und lichtabsorbierende 23 Abschnittein der Fotomaske 1 gebildet. Zur Herstellung der Fotomaske 1 wirdgemäß der 3 ein Fotomaskenrohling 10, der aufeiner ebenen Oberflächeeines Trägers 11 eine semitransparentephasenschiebende Schicht 13, auf der phasenschiebendenSchicht 13 eine Absorberschicht 12 und auf derAbsorberschicht 12 eine erste Resistschicht 14a aufweist,strukturiert. Zunächst werdendie Strukturen 2 beispielsweise mittels eines Elektronenstrahlschreibersund einer anschließendenNassentwicklung in die erste Resistschicht 14a übertragen.Dann erfolgt ein anisotroper Ätzschritt mitdem die Strukturen 2 als Öffnungen in die Absorberschicht 12 übertragenwerden. Anschließendwird die erste Resistschicht 14a beispielsweise mittelseines Nassätzschrittesentfernt. Dadurch werden Ätzreste,die sich bei der Strukturierung der Absorberschicht 12 anSeitenwändeder Öffnungenin der Absorberschicht 12 oder auf die darunter liegende Schicht 13 abgelagerthaben, entfernt.
    [0057] Die 3a zeigtden Fotomaskenrohling 10 mit den als Öffnungen ausgebildeten Strukturen 2.Zu sehen ist der Träger 11,die semitransparente phasenschiebende Schicht 13, die strukturierteAbsorberschicht 12 und die strukturierte erste Resistschicht 14a.
    [0058] Die 3b zeigtden Fotomaskenrohling 10 nach der Entfernung der erstenResistschicht 14a von oben. Zu sehen sind die als Öffnungenin der Absorberschicht 12 ausgebildeten Strukturen 2 unddie in den Öffnungenfreigelegte phasenschiebende Schicht 13.
    [0059] Nachdemdie erste Resistschicht 14a entfernt wurde, erfolgt dieStrukturierung der phasenschiebenden Schicht 13 mit derAbsorberschicht 12 als Hartmaske. Die Strukturierung derphasenschiebenden Schicht 13 kann mittels eines anisotropen Trockenätzprozesses,der selektiv zur Absorberschicht 12, beispielseise ausChrom, und zum Material des Trägers(11), beispielsweise Quarz, erfolgen sollte, durchgeführt werden.
    [0060] Inder 3c ist der Fotomaskenrohling 10 mit demTräger 11 derstrukturierten semitransparenten, phasenschiebenden Schicht 13 undder strukturierten Absorberschicht 12 dargestellt. Durchdas Strukturieren der phasenschiebenden Schicht 13 ist dieebene Oberflächedes Trägers 11 abschnittsweisefreigelegt worden. Durch das Freilegen des Trägers 11 sind im Fotomaskenrohling 10 diedargestellten transparenten Abschnitte 22 entstanden.
    [0061] Inder 3d ist der in der 3c dargestellteFotomaskenrohling noch einmal von oben zu sehen. Dargestellt sinddie transparenten Abschnitte 22, die aus freigelegten Abschnittender ebenen Oberflächedes Trägers 11 bestehen.
    [0062] Nachdem Ausbilden der transparenten Abschnitte 22 wird einezweite Resistschicht 14b aufgebracht. Die zweite Resistschicht 14b wirdstrukturiert, indem der Fotomaskenroh ling 10 von der Rückseite her,also von der Trägerseiteher, sozusagen durch den Träger(11) hindurch, mittels einer Flutbelichtung belichtet wird.Die Absorberschicht 12 hat dabei die Funktion einer Belichtungsmaske.Mit der Rückseitenbelichtungwird die zweite Resistschicht 14b selbstjustiert strukturiert.
    [0063] Die 3e zeigtden Fotomaskenrohling 10 mit der zweiten Resistschicht 14b,der strukturierten Absorberschicht 12 und der strukturiertenphasenschiebenden Schicht 13. Die Pfeile in der Zeichnung deutendie Richtung an, aus der die zweite Resistschicht 14b belichtetwird. Wie der Figur zu entnehmen ist, läßt sich die strukturierte Absorberschicht 12 beidieser Belichtungsrichtung als Belichtungsmaske verwenden.
    [0064] Nachder Strukturierung, also der Belichtung und der Entwicklung, derzweiten Resistschicht 14b wird ein isotroper Ätzschrittzum partiellen Entfernen der Absorberschicht 12 unterhalbder Resistschicht 14b durchgeführt. Die zweite Resistschicht 14b wirkt dabeials Ätzmaske.Der Ätzprozesssollte isotrop, damit von der Seite her geätzt werden kann und selektivzum Träger 11 undzur phasenschiebenden Schicht 13, erfolgen. Dadurch, dassdie Absorberschicht 12 partiell entfernt wird, werden Abschnitte derphasenschiebenden Schicht 13 freigelegt. Mit den freigelegtenAbschnitten lassen sich die phasenschiebenden Säume 21 ausbilden.Mit der Ätzdauer, mitder die Absorberschicht 12 isotrop geätzt wird, kann die Breite derSäume 21 eingestelltwerden.
    [0065] Die 3e zeigtden Fotomaskenrohling 10 mit der strukturierten zweitenResistschicht 14b und der zurückgeätzten Absorberschicht 12.Durch das Zurückätzen derAbsorberschicht 12 unterhalb der Resistschicht 14b sindAbschnitte der phasenschiebenden Schicht 13 freigelegtworden. Zu sehen sind die freigelegten Abschnitte, die die phasenschiebendenSäume 21 ausbilden.Weiterhin zu sehen sind die transparenten Abschnitte 22,die von den phasenschiebenden Säumen 21 umgebensind. Mit der so strukturierten Absorberschicht 12 werdendie lichtabsorbierenden Abschnitte 23 ausgebildet. Dieseabsorbierenden Abschnitte 23 sind der 3e ebenfallsentnehmbar.
    [0066] Inder 3f ist ein Ausschnitt aus der fertigen phasenschiebendenFotomaske 1 in der Draufsicht dargestellt. Zu sehen sinddie lichtabsorbierenden Abschnitte 23, die mit der strukturiertenAbsorberschicht 12 ausgebildet sind. Abgebildet sind die phasenschiebendenSäume 21,die aus der phasenschiebenden Schicht 13 hervorgehen undabgerundete Ecken aufweisen. Die phasenschiebenden Säume 21 umgebendie transparenten Abschnitte 22, die aus freigelegten Abschnittender ebenen Oberfläche desTrägers 11 gebildetsind, vollständig.
    [0067] Inder 4 ist das Verfahren zum Herstelleneiner phasenschiebenden Fotomaske 1 vom zweiten Rim-Typdargestellt. Bei der phasenschiebenden Fotomaske 1 vomzweiten Rim-Typ sind die transparenten Abschnitte 22 inder Fotomaske 1 als Vertiefungen in der ebenen Oberfläche destransparenten Trägers 11 unddie phasenschiebenden Säume 21 alsfreigelegte Abschnitte der ebenen Oberfläche des Trägers 11 ausgebildet.
    [0068] ZurHerstellung der phasenschiebenden Fotomaske 1 vom zweiten Rim-Typwird ein Fotomaskenrohling 10, der auf dem Träger 11 dielichtabsorbierende Absorberschicht 12 und auf der Absorberschicht 12 dieerste Resistschicht 14a aufweist zur Verfügung gestellt.Die erste Resistschicht 14a wird strukturiert und die Strukturen 2 werdenvon der ersten Resistschicht 14a in die Absorberschicht 12 und inden Träger 11 inForm von rechteckigen Vertiefungen übertragen. Mit den Vertiefungenwerden die transparenten Abschnitte 22 ausgebildet.
    [0069] Die 4a zeigtden Fotomaskenrohling 10 mit dem strukturierten Träger 11,der strukturierten Absorberschicht 12 und der strukturiertenersten Resistschicht 14a. Zu sehen sind die Vertiefungenim Träger 11,mit denen die transparenten Abschnitte 22 ausbilden sind.
    [0070] Inder 4b ist der Fotomaskenrohling 10 von obenzu sehen. Dargestellt sind die Strukturen 2 und die Absorberschicht 12.Die Strukturen sind durch die dargestellten transparenten Abschnitte 22, diein Form von Vertiefungen in den Träger 11 hineingeätzt wurden,ausgebildet.
    [0071] Dieerste Resistschicht 14a kann nach dem Einbringen der Vertiefungenin den Träger 11 entfernt werden.Bei dem Entfernen der ersten Resistschicht 14a werden auch Ätzreste,die sich an die Seitenwändeder Öffnungenin der Absorberschicht 12 bzw. der Vertiefungen anlagern,entfernt. Analog zum Herstellungsverfahren gemäß der 3 wirdeine zweite Resistschicht 14b aufgebracht und mittels einerFlutbelichtung von der Rückseiteher und einer anschließendenNassentwicklung strukturiert. Die strukturierte zweite Resistschicht 14b dientals Ätzmaskebei dem isotropen Ätzschrittzum Zurückätzen derAbsorberschicht 12. Dieser Ätzschritt sollte selektiv zum Trägermaterialerfolgen.
    [0072] Die 4c zeigtden Fotomaskenrohling 10 mit der strukturierten zweitenResistschicht 14b und der zurückgeätzten Absorberschicht 12.Durch das Zurückätzen derAbsorberschicht 12 ist die ebene Oberfläche des Trägers 11 partiell freigelegtworden. Mit den freigelegten Abschnitten der ebenen Oberfläche werdendie phasenschiebenden Säume 21,die der Zeichnung zu entnehmen sind, ausgebildet. Weiterhin sinddie als Vertiefungen ausgebildeten transparenten Abschnitte 22 unddie lichtabsorbierenden Abschnitte 23, die aus der strukturiertenAbsorberschicht 12 hervorgehen, dargestellt.
    [0073] Inder 4d ist ein Ausschnitt aus der phasenschiebendenFotomaske 1 in der Draufsicht dargestellt. Zu sehen sinddie lichtabsorbierenden Abschnitte 23, die aus der strukturiertenAbsorberschicht 12 hervorgehen und die Strukturen 2,die aus transparenten Abschnitten 22 und aus sie umgebendenphasenschiebenden Säumen 21 bestehen.Wie der Figur zu entnehmen ist, sind sowohl die transparenten Abschnitte 22 alsauch die phasenschiebenden Säumeaus einem Material des Trägers 11 gebildet.Wie es in der Figur dargestellt ist, weist der phasenschiebendeSaum 21 an seiner Außenkanteverrundete Ecken auf, die beim Zurückbilden der Absorberschicht 12 mittelsdes isotropen Ätzprozesses entstehen.
    1 Fotomaske 10 Fotomaskenrohling 11 Träger 12 Absorberschicht 13 phasenschiebendeSchicht 14 Resistschicht 14a ersteResistschicht 14b zweiteResistschicht 2 Strukturen 21 phasenschiebenderSaum 22 transparenterAbschnitt 23 lichtabsorbierenderAbschnitt
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] Verfahren zum Herstellen einer phasenschiebendenFotomaske (1) füreine fotolithographische Abbildung von Strukturen (2) inder Fotomaske (1) auf eine lichtempfindliche Schicht aufeinem Halbleiterwafer, wobei die Strukturen (2) durch jeweilsvon einem phasenschiebenden Saum (21) umgebene, transparenteAbschnitte (22) und lichtabsorbierende (23) odersemitransparente, phasenschiebende Abschnitte in der Fotomaske (1)gebildet sind, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Fotomaskenrohlings(10), der einen transparenten Träger (11), eine über demTräger(11) angeordente Aborberschicht (12) und auf der Absorberschicht(12) eine erste Resistschicht (14a) aufweist, – Strukturierender ersten Resistschicht (14a), – Übertragen der Strukturen (2)von der ersten Resistschicht (14a) in unterhalb der erstenResistschicht (14a) angeordnete Materialien, wobei sowohl dieAbsorberschicht (12) strukturiert wird, als auch die transparentenAbschnitte (22) ausgebildet werden, – Aufbringeneiner zweiten Resistschicht (14b) auf die Absorberschicht(12) nachdem die erste Resistschicht (14a) entferntwurde, – Strukturierender zweiten Resistschicht (14b) mit Hilfe einer rückseitigenFlutbelichtung, bei der die zweite Resistschicht (14b)durch den Träger(11) hindurch belichtet und die strukturierte Absorberschicht (12)als Belichtungsmaske füreine selbstjustierte Strukturierung der zweiten Resistschicht (14b)verwendet wird, – isotropes Ätzen derAbsorberschicht (12) mit der strukturierten zweiten Resistschicht(14b) als Ätzmaske,wobei die Absorberschicht (12) unterhalb der strukturiertenzweiten Resistschicht (14b) abschnittsweise entfernt undmit einem dadurch freigelegten Material die phasenschiebenden Säume (21) undmit der strukturierten Absorberschicht (12) die lichtabsorbierenden(23) oder semitransparenten, phasenschiebenden Abschnitteausgebildet werden.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass – dieAbsorberschicht (12) auf einer ebenen Oberfläche desTrägers(11) vorgesehen wird, – für die unterhalb der erstenResistschicht (14a) angeordneten Materialien die Absorberschicht(12) und der Träger(11) vorgesehen werden, – die transparenten Abschnitte(22) beim Übertragen derStrukturen (2) in den Träger (11) durch indie ebene Oberflächedes Trägers(11) geätzteVertiefungen gebildet werden und – das den phasenschiebendenSaum (21) ausbildende freigelegte Material aus Abschnittender ebenen Oberflächedes Trägers(11) vorgesehen wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass – aufeiner ebenen Oberflächedes Trägers(11) eine semitransparente, phasenschiebende Schicht (13) undauf der phasenschiebenden Schicht (13) die Absorberschicht(12) vorgesehen wird, – für die unterhalb der erstenResistschicht (14a) angeordneten Materialien die Absorberschicht(12) und die phasenschiebende Schicht (13) vorgesehenwerden, – dietransparenten Abschnitte (22) mit freigelegten Abschnittender ebenen Oberflächedes Trägers(11) ausgebildet werden und – bei dem isotropen ÄtzprozessAbschnitte der phasenschiebenden Schicht (13) freigelegtund mit den freigelegten Abschnitten die phasenschiebenden Säume (21)gebildet werden.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Resistschicht (14a) nach der Strukturierungder Absorberschicht (12), vor der Strukturierung der phasenschiebendenSchicht (13), oder vor dem Ausbilden der Vertiefungen entferntwird.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,die zweite Resistschicht (14b) als eine Positivresistschichtvorgesehen wird.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass als ein Material fürdie phasenschiebende Schicht (13) MoSi vorgesehen wird.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass als Material fürdie Absorberschicht (12) ein semitransparentes, phasenschiebendesMaterial vorgesehen wird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass als Material fürdie Absorberschicht (12) ein lichtabsorbierendes Materialvorgesehen wird.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass fürdas lichtabsorbierende Material Cr und CrOx vorgesehen wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass als Material fürden Träger(11) Quarz vorgesehen wird.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass der phasenschiebende Saum (21) in der Weise vorgesehenwird, dass ein durch den phasenschiebenden Saum (21) transmittierenderLichtstrahl eine Phasenverschiebung von einer halben Wellenlänge gegenüber einemdurch den transparenten Abschnitt (22) transmittierendenLichtstrahl aufweist.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Strukturen (2) als Kontaktlochstrukturen vorgesehenwerden.
    [13] Phasenschiebende Fotomaske (1) für eine fotolithographischeAbbildung von Strukturen (2) in der Fotomaske (1)auf eine lichtempfindliche Schicht auf einem Halbleiterwafer, wobeidie Strukturen (2) durch von einem phasenschiebenden Saum(21) umgebene, transparente Abschnitte (22) undlichtabsorbierende oder semitransparente, phasenschiebende Abschnitte(23) in der Fotomaske (1) gebildet sind, dadurchgekennzeichnet, dass – diephasenschiebende Fotomaske (1) mit einem Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 10 hergestellt ist, – dietransparenten Abschnitte (22) eine rechteckartige Formaufweisen, wobei transparente Ecken der rechteckartigen Form einedurch einen Krümmumgsradiusnäherungsweisezu beschreibende Verrundung aufweisen, – der phasenschiebende Saum(21) eine durch die strukturierte Absorberschicht (12)definierte Außenkantemit verrundeten Ecken aufweist, wobei die verrundeteten Ecken durcheinen Krümmungsradiusnäherungsweisebeschrieben sind, der größer alsder Krümmungsradiusder transparenten Ecken ist und – der phasenschiebende Saum(21) eine gleichmäßige Breiteaufweist.
    [14] Phasenschiebende Fotomaske (1) nach Anspruch13, dadurch gekennzeichnet, dass – die transparenten Abschnitte(22) als Vertiefungen in einer ebenen Oberfläche desTrägers(11) ausgebildet sind und der phasenschiebende Saum (21)aus freigelegten Abschnitten der ebenen Oberfläche des Trägers (11) geformtist.
    [15] Phasenschiebende Fotomaske (1) nach Anspruch13, dadurch gekennzeichnet, dass mit freigelegten Abschnitten derebenen Oberflächedes Trägers(11) die transparenten Abschnitte (22) und mit freigelegtenAbschnitten einer auf der ebenen Oberfläche des Trägers (11) angeordneten,semitransparenten, phasenschiebenden Schicht (13) die phasenschiebendenSäume (21)ausgebildet sind.
    [16] phasenschiebende Fotomaske (1) nach einemder Ansprüche13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die rechteckige Form alsquadratische Form vorgesehen ist.
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    公开号 | 公开日
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    DE200410028849|DE102004028849B4|2004-06-15|2004-06-15|Phasenschiebende Fotomaske für eine fotolithographische Abbildung und Verfahren zu deren Herstellung|DE200410028849| DE102004028849B4|2004-06-15|2004-06-15|Phasenschiebende Fotomaske für eine fotolithographische Abbildung und Verfahren zu deren Herstellung|
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