DE19709246A1

DE19709246A1 - Phasenverschiebungsmaske und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE19709246A1
Application number: DE19709246A
Authority: DE
Inventors: Jun-Seok Lee
Original assignee: LG Semicon Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: KR100195333B1; DE19709246B4; KR19980019607A; JP2987699B2; JPH1090875A; US5824439A

Description

Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Phasenver schiebungsmaske und auf ein Verfahren zum Herstellen dersel ben und insbesondere auf eine Phasenverschiebungsmaske und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben, bei der ein Lichtabschattungsteil eine gleichmäßige Dicke hat, und bei der das Haften zwischen dem Lichtabschattungsteil und einem Phasenverschiebungsteil verbessert ist.

In jüngster Zeit wird mit der zunehmenden Integration eines Halbleiterelements und mit zunehmend höher werdender Packungsdichte desselben die Größe eines Einheitselements verringert, wodurch die Linienbreite einer Metalleitung schmäler wird. Daher existiert eine Grenze, um ein feines Muster zu bilden, bei der Verwendung des Photolithographie prozesses, der Belichtungsverfahren, wie z. B. ein Kontakt druckverfahren, ein Nähedruckverfahren und ein Projektions druckverfahren, verwendet. Demgemäß kann während eines Be lichtungsprozesses ein Elektronenstrahl und ein Ionenstrahl oder eine Phasenverschiebungsmaske verwendet werden, um ein feines Muster zu bilden.

Die Phasenverschiebungsmaske umfaßt eine Phasenverschie bungsregion und eine Lichttransmissionsregion. Die Phase von Licht, das durch die Phasenverschiebungsregion läuft, wird um 180° verschoben, wobei das verschobene Licht eine de struktive Interferenz mit Licht bewirkt, das durch die Lichttransmissionsregion läuft. Somit werden die Auflösung und die Fokustiefe verbessert, um ein günstiges Muster zu erhalten. Als Phasenverschiebungsmasken existieren ein abge wechselter Typ, ein Randtyp, ein gedämpfter Typ und ein Aus legertyp einer Phasenverschiebungsmaske.

Eine herkömmliche Phasenverschiebungsmaske vom Randtyp wurde von Nitayama u. a. ("New Phase Shifting Mask Self-aligned Phase Shifters for a Quarter Micron Photolithography", IEDM, S. 57-60 (1989)) offenbart. Eine weitere Phasenverschie bungsmaske vom herkömmlichen Randtyp wurde in dem U.S. Pa tent Nr. 5,300,378 von Minami u. a. ("Method of producing a Phase Shifting Mask") offenbart.

Die Fig. 1A bis 1D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungs maske gemäß dem herkömmlichen Verfahren von Nitayama u. a.

Bezugnehmend auf Fig. 1A wird ein undurchsichtiges Material, z. B. Chrom, auf einem transparenten Substrat 11 durch ein Sputter-Verfahren aufgebracht, wodurch eine Lichtabschat tungsschicht 13 gebildet wird. Anschließend, nach einer Be schichtung eines Photolackfilms 15 auf dem transparenten Substrat 11 und der Lichtabschattungsschicht 13, wird der selbe belichtet und entwickelt, um einen vorbestimmten Teil der Lichtabschattungsschicht 13 bloßzulegen.

Bezugnehmend auf Fig. 1B wird der Photolackfilm 15 auf der Lichtabschattungsschicht 13 entfernt. Anschließend wird ein transparentes Photolackmaterial, z. B. ein Poly-Methyl-Me thacrylat (PMMA) auf dem transparenten Substrat 11 und der Lichtabschattungsschicht 13 mittels eines Aufschleuderver fahrens schichtmäßig aufgebracht, wodurch eine Phasenver schiebungsschicht 17 gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Phasenverschiebungsschicht 17 bis zu einer Wellenlänge von λ/{2(n-1)} gebildet. λ ist die Wellenlänge von Licht, das aufgrund des Durchlaufens durch die Phasenverschiebungs schicht 17 phasenverschoben ist, während n der Brechungsin dex der Phasenverschiebungsschicht 17 ist.

Bezugnehmend auf Fig. 1C wird unter Verwendung der Lichtab schattungsschicht 13 als Maske die Phasenverschiebungs schicht durch die Rückseite belichtet und entwickelt. Da die Phasenverschiebungsschicht 17 eine photoempfindliche Eigen schaft besitzt, wird hier nur die Region, welche in Kontakt mit dem transparenten Substrat 11 ist, also nicht die Region mit der Lichtabschattungsschicht 13 belichtet und ent wickelt.

Daher bleibt die Phasenverschiebungsschicht 17 nur auf der Lichtabschattungsschicht 13 zurück.

Bezugnehmend auf Fig. 1D wird die Lichtabschattungsschicht 13 unter Verwendung eines Ätzmittels geätzt. Somit wird die Lichtabschattungsschicht 13 seitlich geätzt, derart, daß der untere Teil der Phasenverschiebungsschicht 17 unterschnitten ist. Hier ist der unterschnittene Teil der Phasenverschie bungsschicht eine Phasenverschiebungsregion, während der Teil, der in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht 13 ist, eine Lichtabschattungsregion ist. Der Teil, auf dem die Phasenverschiebungsschicht 17 nicht gebildet ist, ist eine Lichttransmissionsregion.

Die Fig. 2A bis 2D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungs maske gemäß dem herkömmlichen Verfahren von Minami u. a..

Bezugnehmend auf Fig. 2A wird ein undurchsichtiges Material, z. B. Zink (Zn) oder polykristallines Silizium, auf einem transparenten Substrat 21 aufgebracht, um eine Lichtabschat tungsschicht 23 zu bilden. Anschließend nach der Beschich tung eines Photolackfilms 25 auf der Phasenverschiebungs schicht wird derselbe belichtet und entwickelt, um eine vor bestimmte Region der Lichtabschattungsschicht bloßzulegen.

Bezugnehmend auf Fig. 2B wird die Lichtabschattungsschicht 23 unter Verwendung des Photolackfilms 25 als Maske überge ätzt. Die Lichtabschattungsschicht 23 wird dabei seitlich unter den Photolackfilm 25 hineingeätzt, weshalb sie unter schnitten ist. Der Teil, auf dem die Lichtabschattungs schicht 23 zurückbleibt, ist eine Lichtabschattungsregion.

Bezugnehmend auf Fig. 2C wird unter Verwendung des Photo lackfilms 25 als Maske ein transparentes Material, z. B. ZnO, auf dem transparenten Substrat 21 durch ein Sputter-Ver fahren aufgebracht, wodurch eine Phasenverschiebungs schicht 27 gebildet wird. Dabei wird die Phasenverschie bungsschicht 27 bis zu einer Dicke von λ/{2(n-1)} gebildet, welche von der Lichtabschattungsschicht 23 um einen vorbe stimmten Abstand entfernt ist. Hier ist λ die Wellenlänge des phasenverschobenen Lichts, das phasenverschoben wird, da es durch die Phasenverschiebungsschicht 27 läuft, während n der Brechungsindex der Phasenverschiebungsschicht 27 ist. Wenn die Phasenverschiebungsschicht 27 gebildet wird, wird das Material zum Bilden der Phasenverschiebungsschicht 27 ebenfalls auf den Photolackfilm 25 aufgebracht. Der Teil, auf dem die Phasenverschiebungsschicht 27 gebildet ist, ist eine Phasenverschiebungsregion.

Bezugnehmend auf Fig. 2D werden der Photolackfilm 25 und das Material zum Bilden der Phasenverschiebungsschicht 27, das auf dem Photolackfilm 25 aufgebracht ist, durch ein Abhebe verfahren entfernt. Der Teil, der das transparente Substrat 21 zwischen der Lichtabschattungsschicht 23 und der Phasen verschiebungsschicht 27 freilegt, ist eine Lichttransmis sionsregion.

Bei den vorher erwähnten herkömmlichen Verfahren wird die Phasenverschiebungsschicht oder der Photolackfilm auf der Lichtabschattungsschicht gebildet und naßgeätzt, um die Breite der Lichtabschattungsschicht zu begrenzen. An schließend wird die Phasenverschiebungsregion durch die be grenzte Breite der Lichtabschattungsschicht gemäß dem Ver fahren von Nitayama definiert, wonach die Phasenverschie bungsschicht zwischen den Lichtabschattungsschichten gemäß dem Verfahren von Nitayama gebildet ist.

Bei den herkömmlichen Verfahren zum Herstellen einer Phasen verschiebungsmaske wird jedoch die Phasenverschiebungs schicht durch das Sputter-Verfahren oder das Aufschleuder- Beschichtungsverfahren gebildet, was in der Verschlechterung der Planarität der Oberfläche resultiert. Da ferner die Lichtabschattungsschicht seitlich geätzt wird, wird der Phasenverschiebungseffekt aufgrund der schrägen Seiten der Lichtabschattungsschicht verschlechtert. Da die Lichtab schattungsschicht seitlich geätzt wird, wird zusätzlich der Kontaktbereich mit der Phasenverschiebungsschicht kleiner. Daher verschlechtert sich die Haftung zwischen denselben, derart, daß die zwei Schichten mechanisch voneinander ge trennt werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zuverlässige und qualitativ hochwertige Phasenverschiebungs maske und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaf fen.

Diese Aufgabe wird durch eine Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen einer Pha senverschiebungsmaske gemäß Anspruch 14 oder 24 gelöst.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Phasenverschiebungs maske und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben ausge richtet, welche eines oder mehrere Probleme aufgrund von Begrenzungen und Nachteilen im Stand der Technik überwindet.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Phasenverschiebungsmaske schafft, bei der die Haf tung zwischen einer Lichtabschattungsschicht und einer Pha senverschiebungsschicht erhöht ist, um die mechanische Tren nung der zwei Schichten zu verhindern.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dar in, daß sie ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenver schiebungsmaske schafft, bei der eine Lichtabschattungs schicht in einer gleichmäßigen Dicke gebildet ist, wobei die Oberflächenplanarität der Phasenverschiebungsschicht erhöht ist, wodurch der Phasenverschiebungseffekt verbessert wird.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden aus derselben offensichtlich.

Um diese und weitere Vorteile gemäß der vorliegenden Erfin dung zu erreichen, wird eine Phasenverschiebungsmaske ge schaffen, die ein transparentes Substrat, eine Rille, die in einer vorbestimmten Tiefe in dem transparenten Substrat ge bildet ist, eine Lichtabschattungsschicht, die innerhalb der Rille gebildet ist, um ein einfallendes Licht abzuschatten, und eine Phasenverschiebungsschicht aufweist, die derart gebildet ist, daß ein vorbestimmter Teil in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht ist, während der andere Teil in Kontakt mit dem transparenten Substrat ist, wodurch die Pha se des einfallenden Lichts verschoben wird.

Um einen weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung zu er reichen, wird ein Verfahren zum Herstellen einer Phasenver schiebungsmaske geschaffen, das die Schritte des Bildens einer Opferschicht auf einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats und des Bildens von Seitenwänden auf den Seiten der Opferschicht, des anisotropen Ätzens des transparenten Substrats durch Verwendung der Opferschicht und der Seitenwände als Maske, um dadurch eine Rille zu bil den, des Entfernens der Seitenwände, des Aufbringens eines undurchsichtigen Materials, welches transparent wird, wenn es oxidiert wird, um die Rille in der freiliegenden Region des transparenten Substrats zu füllen, und des Oxidierens des undurchsichtigen Materials, um eine Phasenverschiebungs schicht zu bilden und um gleichzeitig eine Lichtabschat tungsschicht innerhalb der Rille zu definieren, und des Entfernens der Opferschicht aufweist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenver schiebungsmaske gemäß dem herkömmlichen Ver fahren;

Fig. 2A bis 2D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenver schiebungsmaske gemäß einem weiteren herkömm lichen Verfahren;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Phasenver schiebungsmaske gemäß der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 4A bis 4D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenver schiebungsmaske gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5A bis 5D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenver schiebungsmaske gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6A bis 6D Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenver schiebungsmaske gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Phasenverschie bungsmaske gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei der Phasenverschiebungsmaske gemäß der vorliegenden Er findung wird eine Rille 37 mit einer Tiefe von etwa 500 bis 4000 Å in einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats 31 gebildet, das aus einem transparenten Material, wie z. B. Natriumkarbonat-Kalziumkarbonat-Glas oder Quarz, besteht. Eine Lichtabschattungsschicht 39 ist innerhalb der Rille 37 gebildet, während eine Phasenverschiebungsschicht 41 derart gebildet ist, um das transparente Substrat 31 auf der Lichtabschattungsschicht 39 zu überlappen. Die Lichtab schattungsschicht 39 dient dazu, ein einfallendes Licht ab zuschatten, und sie ist nur innerhalb der Rille 37 gebildet. Die Phasenverschiebungsschicht 41 dient zum Verschieben der Wellenlänge des einfallenden Lichts um 180°, wobei sie ge bildet ist, um in Kontakt mit dem transparenten Substrat 31 außerhalb der Rille 37 zu sein. Bei einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å ist die Lichtabschattungsschicht 39 aus Zink (Zn), aus polykristallinem Silizium oder aus einem anorgani schen Resist der Ge-Se-Gruppe gebildet, dessen Licht-Trans missivität kleiner als 30% ist und vorzugsweise etwa 0 bis 5% beträgt. Die Phasenverschiebungsschicht 41 ist aus ZnO oder SiO₂ gebildet, welche eine hohe Lichttransmissivität haben. Die Phasenverschiebungsschicht 41 ist zu einer Dicke von λ/{2(n-1)} gebildet, um die Phase der Wellenlänge des einfallenden Lichts um 180° zu verschieben. λ ist die Wel lenlänge des einfallenden Lichts, während n der Brechungs index der Phasenverschiebungsschicht 41 ist. Die Brechungs indizies von Zn oder SiO₂, welche die Phasenverschiebungs schicht 41 bildet, betragen etwa 1,4 bis 1,5 bzw. 1,42 bis 1,44. Um somit die Phase eines Lichts der i-Linie zu ver schieben, dessen Wellenlänge 365 nm beträgt, sollte die Pha senverschiebungsschicht 41 in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet sein.

Die Lichtabschattungsschicht 39 und die Phasenverschiebungs schicht 41 können einen Körper bilden, oder sie können die jeweiligen unterschiedlichen Körper bilden. Im ersteren Fall ist die Lichtabschattungsschicht 39 aus Zn oder aus polykri stallinem Silizium gebildet, während die Phasenverschie bungsschicht 41 aus ZnO oder SiO₂ gebildet ist, welche durch Oxidieren von Zn oder von polykristallinem Silizium zum Bilden der Lichtabschattungsschicht 39 erhalten werden. Zum Auffüllen der Rille 37, welche anisotrop geätzt ist, um eine gleichmäßige Dicke zu haben, wird somit Zn oder polykri stallines Silizium aufgebracht, um eine vorbestimmte Dicke auf dem transparenten Substrat 31 zu haben, wonach eine Oxidation in der Region stattfindet, welche in Kontakt mit dem transparenten Substrat 31 ist. Nun ist die nicht oxidierte Region die Lichtabschattungsschicht 39, während die oxidierte Region die Phasenverschiebungsschicht 41 ist.

Im letzteren Fall ist die Lichtabschattungsschicht 39 aus einem anorganischen Resist der Ge-Se-Gruppe gebildet, wäh rend die Phasenverschiebungsschicht 41 aus einem Flüssigpha sen-gewachsenen SiO₂ besteht. Die Lichtabschattungsschicht 39 ist in einer gleichmäßigen Dicke innerhalb der Rille 37 mit gleichmäßiger Tiefe gebildet, wodurch der Phasenver schiebungseffekt verbessert ist. Selbst wenn die Lichtab schattungsschicht 39 und die Phasenverschiebungsschicht 41 einen Körper oder die jeweiligen unterschiedlichen Körper bilden, ist die Phasenverschiebungsschicht 41 in Kontakt mit einem vorbestimmten Teil des transparenten Substrats 21 so wie mit der Lichtabschattungsschicht 39, wodurch die Haftung erhöht ist.

Um ferner die Ansammlung von Ladungen während der Belichtung durch einen Elektronenstrahl zu verhindern, und um zu ver hindern, daß der transparente Teil während des Herstellungs verfahrens beschädigt wird, umfaßt die Phasenverschiebungs schicht der vorliegenden Erfindung ferner eine Ätzstopp schicht, die aus einem transparenten leitfähigen Material, wie z. B. Indium-Zinn-Oxid (ITO; ITO Indium-Tin-Oxide), be steht, welches zu einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å auf dem transparenten Substrat gebildet ist.

Die Fig. 4A bis 4D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungs maske gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 4A wird auf einem transparenten Sub strat 31, das aus einem transparenten Material, wie z. B. Natriumkarbonat-Kalziumkarbonat-Glas oder Quarz besteht, ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å durch ein chemisches Dampfabschei dungs- (nachfolgend als CVD bezeichnet (CVD = Chemical Vapor Deposition)) Verfahren aufgebracht, wodurch eine Opfer schicht 33 gebildet wird. Anschließend wird durch ein Photo lithographieverfahren, das eine Elektronenstrahlbelichtung umfaßt, die Opferschicht 33 strukturiert, um eine vorbe stimmte Region des transparenten Substrats 31 freizulegen.

Bezugnehmend auf Fig. 4B werden Seitenwände 35 in einer Dicke von etwa 1000 bis 4000 Å auf den Seiten der Opfer schicht 33 gebildet. Nach einer Beschichtung der Opfer schicht 33 und der freiliegenden Region des transparenten Substrats 31 mit einem Polymer wird das Polymer durch ein reaktives Ionenätzverfahren (nachfolgend als RIE-Verfahren bezeichnet) zurückgeätzt, um die Seitenwände 35 zu bilden. Anschließend wird die freiliegende Region des transparenten Substrats 31 unter Verwendung der Opferschicht 33 und der Seitenwände 35 als Maske durch das RIE-Verfahren anisotrop geätzt, wodurch eine Rille 37 in einer Tiefe von etwa 500 bis 4000 Å gebildet wird.

Bezugnehmend auf Fig. 4C werden die Seitenwände 35 entfernt. Anschließend wird auf der Opferschicht 33 und auf der frei liegenden Region des transparenten Substrats 31 Zn oder po lykristallines Silizium, deren Lichttransmissivität kleiner als 30% und vorzugsweise etwa 0 bis 5% beträgt, durch ein CVD-Verfahren aufgebracht, um die Rille 37 zu füllen. Durch ein chemisch-mechanisches Schleifverfahren (nachfolgend als CMP-Verfahren bezeichnet (CMP = Chemical Mechanical Polishing)) werden das Zink oder das polykristalline Silizi um auf der Opferschicht 33 und auf dem transparenten Sub strat 31 geschliffen, um die Opferschicht 33 freizulegen, und planarisiert. Anschließend wird ein Sauerstoffion in das Zink oder das polykristalline Silizium implantiert und wär mebehandelt, oder es wird Wärme angelegt, um das Zink oder das polykristalline Silizium zu oxidieren, wodurch eine Pha senverschiebungsschicht 41 gebildet wird. Nun ist der Teil, in dem das Zink oder das polykristalline Silizium nicht oxi diert ist, als Lichtabschattungsschicht 39 definiert. Die Phasenverschiebungsschicht 41 wird so gebildet, um in Kon takt mit dem transparenten Substrat 31 außerhalb der Rille 37 zu sein, wodurch die Lichtabschattungsschicht 39 auf die Rille 37 begrenzt wird. Somit wird die Lichtabschattungs schicht 39 zu einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å gebildet, während die Phasenverschiebungsschicht 41 in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet wird.

Bezugnehmend auf Fig. 4D wird die Opferschicht 33 unter Ver wendung eines Ätzmittels, z. B. H₃PO₄, selektiv entfernt, wobei das Ätzmittel eine hohe Ätzselektivität für die Pha senverschiebungsschicht 41 besitzt, wodurch das transparente Substrat 31 freigelegt wird. Der freiliegende Teil des transparenten Substrats 31 ist eine Lichttransmissionsre gion.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung, wie es oben beschrieben wurde, ist die Rille in dem transparenten Substrat gebildet, wobei das Zink oder das po lykristalline Silizium aufgebracht und durch das CMP-Verfah ren geschliffen werden. Das Zink oder das polykristalline Silizium außerhalb der Rille wird oxidiert, um die Phasen verschiebungsschicht und die Lichtabschattungsschicht gleichzeitig zu bilden. Daher hat die Lichtabschattungs schicht eine gleichmäßige Dicke, um somit den Phasenver schiebungseffekt zu verbessern. Die Phasenverschiebungs schicht und die Lichtabschattungsschicht bilden einen Kör per, um die Haftung zu erhöhen. Ferner wird die Oberflächen planarität der Phasenverschiebungsschicht durch des CMP-Ver fahren verbessert.

Die Fig. 5A bis 5D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungs maske gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 5A wird auf einem transparenten Sub strat 31, das aus einem transparenten Material, wie z. B. Natriumkarbonat-Kaliziumkarbonat-Glas oder Quarz, besteht, ein transparentes leitfähiges Material, z. B. ITO, in einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å durch ein CVD-Verfahren aufge bracht, wodurch eine Ätzstoppschicht 32 gebildet wird. An schließend wird ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å auf der Ätzstoppschicht 32 durch ein CVD-Verfahren aufgebracht, wodurch eine Opfer schicht 33 gebildet wird. Durch ein Photolithographieverfah ren einschließlich einer Strahlenbelichtung wird die Opfer schicht 33 strukturiert, um einen vorbestimmten Teil der Ätzstoppschicht 32 freizulegen. Hier verhindert die Ätz stoppschicht 32, das daß transparente Substrat 31 beschädigt wird, wenn die Opferschicht 33 strukturiert wird.

Bezugnehmend auf Fig. 5B werden Seitenwände 35 in einer Dicke von etwa 1000 bis 4000 Å an den Seiten der Opfer schicht 33 gebildet. Nach dem Beschichten der Opferschicht 33 und des freiliegenden Teils der Ätzstoppschicht 32 mit einem Polymer wird das Polymer durch ein RIE-Verfahren zu rückgeätzt, um die Seitenwände 35 zu bilden. Unter Verwen dung der Opferschicht 33 und der Seitenwände 35 als Maske wird nun der freiliegende Teil der Ätzstoppschicht 32 an isotrop geätzt, um das transparente Substrat 31 freizulegen, und zwar durch das RIE-Verfahren. Nun kann das transparente Substrat 31 bis zu einer vorbestimmten Tiefe geätzt werden.

Bezugnehmend auf Fig. 5C werden die Seitenwände 35 entfernt. Auf der Opferschicht 33 und auf dem freiliegenden Teil der Ätzstoppschicht 32 wird nun Zink oder ein polykristallines Silizium, dessen Lichttransmissivität kleiner als 30% und vorzugsweise etwa 0 bis 5% betragen, durch das CVD-Verfahren aufgebracht. Anschließend wird das Zink oder das polykri stalline Silizium auf der Opferschicht 33 und der Ätzstopp schicht 32 geschliffen, um die Opferschicht 33 freizulegen, und planarisiert. Nun wird ein Sauerstoffion in das Zink oder das polykristalline Silizium implantiert und wärmebe handelt, oder es wird Wärme angelegt, um das Zink oder das polykristalline Silizium zu oxidieren, wodurch eine Phasen verschiebungsschicht 41 gebildet ist. Nun wird der Teil, in dem das Zink oder das polykristalline Silizium nicht oxi diert ist, als eine Lichtabschattungsschicht 39 definiert. Hier ist die Lichtabschattungsschicht 39 in einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å gebildet, während die Phasenverschie bungsschicht 41 in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å ge bildet ist.

Bezugnehmend auf Fig. 5D wird die Opferschicht 33 unter Ver wendung eines Ätzmittels, z. B. H₃PO₄, selektiv entfernt, welches eine hohe Ätzselektivität für die Phasenverschie bungsschicht 41 bildet, wodurch die Ätzstoppschicht 32 frei gelegt wird. Hier ist der freiliegende Teil der Ätzstopp schicht 32 eine Lichttransmissionsregion.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung, wie es oben beschrieben wurde, werden die Lichtab schattungsschicht innerhalb der Rille, die in der Ätzstopp schicht gebildet ist, und die Phasenverschiebungsschicht außerhalb der Rille als ein Körper gebildet, wobei die Ober fläche der Phasenverschiebungsschicht durch das CPM-Verfah ren geschliffen wird. Somit wird die Haftung erhöht und die Planarität verbessert. Ferner wird die Ätzstoppschicht auf dem transparenten Substrat aufgebracht, wodurch verhindert wird, daß das transparente Substrat beschädigt wird, wenn die Opferschicht geätzt wird.

Die Fig. 6A bis 6D sind Querschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Phasenverschiebungs maske gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 6A wird auf einem transparenten Sub strat 31, das aus einem transparenten Material, z. B. Na triumkarbonat-Kalziumkarbonat-Glas oder Quarz, besteht, ein anorganischer Resist, den die Ge-Se-Gruppe umfaßt, auf schleudermäßig in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å be schichtet, wodurch eine Resistschicht 43 gebildet wird. An schließend wird eine Degenerationsschicht 45, die Silber (Ag) enthält, in einer Dicke von etwa 100 bis 200 Å auf der Resistschicht 43 aufgebracht. Anschließend wird ein Elektro nenstrahl (E-Strahl) auf einen vorbestimmten Teil der De generationsschicht 45 gestrahlt, um eine Opferschicht 33 zu bilden. Das Silber der Degenerationsschicht 45 wird in die Resistschicht 43 diffundiert, damit der E-Strahl-bestrahlte Teil der Opferschicht 33 die Opferschicht 33 der Ag-Gs-Se-Gruppe mit einem Ätzwiderstand ist.

Bezugnehmend auf Fig. 6B werden die Resistschicht 43 und die restliche Degenerationsschicht 45 mit Ausnahme der Opfer schicht 33 entfernt, um das transparente Substrat 31 frei zulegen. Anschließend werden die Seitenwände 35 in einer Dicke von etwa 3000 bis 4000 Å an den Seiten der Opfer schicht 33 gebildet. Nach dem Beschichten der Opferschicht 33 und des freiliegenden Teils des transparenten Substrats 31 mit einem Polymer wird das Polymer durch ein RIE-Verfah ren zurückgeätzt, um die Seitenwände 35 zu bilden. Unter Verwendung der Opferschicht 33 und der Seitenwände 35 als Maske wird nun der freiliegende Teil des transparenten Sub strats 31 anisotrop geätzt, um eine Rille 37 mit einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å zu bilden.

Bezugnehmend auf Fig. 6C werden die Seitenwände 35 entfernt. Auf die Opferschicht 33 und den freiliegenden Teil des transparenten Substrats 31 wird ein anorganischer Resist, der die Ge-Se-Gruppe umfaßt, in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å aufschleudermäßig beschichtet, um die Rille 37 zu bilden. Nun wird der anorganische Resist auf der Opfer schicht 33 und dem transparenten Substrat 31 durch ein CMP-Verfahren planarisiert, um die Opferschicht 33 freizulegen, und dann durch ein RIE-Verfahren zurückgeätzt, bis das transparente Substrat 31 freigelegt ist, wodurch eine Licht abschattungsschicht 39 gebildet ist. Nun ist die Lichtab schattungsschicht 39 innerhalb der Rille 37 begrenzt und in einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å gebildet.

Bezugnehmend auf Fig. 6D wird unter Verwendung der Opfer schicht 33 als Maske ein Siliziumoxid Flüssigphasen-aufge wachsen, und zwar in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å, auf der Lichtabschattungsschicht 39 und dem freiliegenden Teil des transparenten Substrats 31, wodurch eine Phasenver schiebungsschicht 41 gebildet ist. Das Flüssigphasenwachstum wird durch Eintauchen des Wafers in eine SiO₂-Lösung durch geführt, welche übersättigt ist, und zwar bei einer Tempera tur von etwa 30°C. Nun wird die Opferschicht 33 selektiv un ter Verwendung von H₂SO₄ entfernt, wodurch das transparente Substrat 31 freigelegt wird. Der freiliegende Teil des transparenten Substrats 31 ist eine Lichttransmissionsre gion.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung, wie es oben beschrieben worden ist, wird das Silber in den anorganischen Resist der Ge-Se-Gruppe, der auf dem transparenten Substrat gebildet ist, diffundiert, wodurch die Opferschicht gebildet wird. Anschließend wird die Rille mit einem anorganischen Resist gefüllt, um die Lichtabschat tungsschicht zu bilden. Die Phasenverschiebungsschicht wird durch das Flüssigphasenwachstum bei einer niedrigen Tempe ratur gebildet, wodurch die Oberflächenplanarität derselben verbessert ist. Selbst wenn ferner die Phasenverschiebungs schicht auf einem unterschiedlichen Körper bezüglich der Lichtabschattungsschicht gebildet ist, ist sie in Kontakt mit dem transparenten Substrat, was in einer Zunahme der Haftung resultiert.

Demgemäß bildet die vorliegende Erfindung die Lichtabschat tungsschicht in einer gleichmäßigen Dicke innerhalb der Ril le, wodurch der Phasenverschiebungseffekt verbessert wird. Die Haftung zwischen der Lichtabschattungsschicht und der Phasenverschiebungsschicht wird erhöht, um zu verhindern, daß die zwei Schichten voneinander mechanisch getrennt wer den. Da ferner die Phasenverschiebungsschicht durch das Flüssigphasenwachstumsverfahren bei niedriger Temperatur ge bildet wird, ist ein Niedertemperaturprozeß möglich. Zusätz lich kann die Oberflächenplanarität der Phasenverschiebungs schicht erhöht werden.

Es ist offensichtlich, daß verschiedene Modifikationen und Variationen bezüglich der Struktur einer Phasenverschie bungsmaske und bezüglich eines Verfahrens zum Herstellen derselben im Bereich der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

1. Phasenverschiebungsmaske mit folgenden Merkmalen:
einem transparenten Substrat (31);
einer Rille (37), die in einer vorbestimmten Tiefe in dem transparenten Substrat (31) gebildet ist;
einer Lichtabschattungsschicht (39), die in der Rille (37) gebildet ist, um ein einfallendes Licht abzuschat ten; und
einer Phasenverschiebungsschicht (41), die derart ge bildet ist, daß ein vorbestimmter Teil in Kontakt mit der Lichtabschattungsschicht (39) ist, während der an dere Teil in Kontakt mit dem transparenten Substrat (31) ist, wodurch die Phase des einfallenden Lichts verschoben wird.

2. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 1, bei der die Rille (37) zu einer Tiefe von 500 bis 4000 Å gebildet ist.

3. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der Lichtabschattungsschicht (39) und die Phasen verschiebungsschicht (41) als ein Körper gebildet sind.

4. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 3, bei der die Lichtabschattungsschicht (39) aus Zink (Zn) oder aus polykristallinem Silizium gebildet ist.

5. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 3, bei der die Phasenverschiebungsschicht (41) aus ZnO oder SiO₂ gebildet ist.

6. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Lichtabschattungsschicht (39) und die Pha senverschiebungsschicht (41) als jeweilige unterschied liche Körper gebildet sind.

7. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 6, bei der die Lichtabschattungsschicht (39) aus einem an organischen Resist der Ge-Se-Gruppe gebildet ist.

8. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 6, bei der die Phasenverschiebungsschicht (39) aus SiO₂ gebildet ist, welches Flüssigphasen-gewachsen ist.

9. Phasenverschiebungsschicht gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, bei der die Lichtabschattungsschicht (39) nur in der Rille (37) gebildet ist.

10. Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Phasenverschiebungsschicht (39) in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet ist.

11. Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner eine Ätzstoppschicht (32) aufweist, die auf dem transparenten Substrat (31) gebildet ist.

12. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 11, bei der die Ätzstoppschicht (32) aus einem Indium- Zinn-Oxid eines transparenten Materials gebildet ist.

13. Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 12, bei der die Ätzstoppschicht (32) in einer Dicke von et wa 500 bis 4000 Å gebildet ist.

14. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmas ke, mit folgenden Schritten:
Bilden einer Opferschicht (33) in einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats (31) und Bilden von Seitenwänden an den Seiten der Opferschicht (33);
anisotropes Ätzen des transparenten Substrats (31) un ter Verwendung der Opferschicht (33) und der Seiten wände (35) als Maske, um eine Rille (37) zu bilden;
Entfernen der Seitenwände (35);
Aufbringen eines undurchsichtigen Materials, welches transparent wird, wenn es oxidiert wird, um die Rille (37) in der Opferschicht (33) und die freiliegende Re gion des transparenten Substrats (31) zu bilden, und Oxidieren des undurchsichtigen Materials, um eine Pha senverschiebungsschicht (41) zu bilden, und um gleich zeitig eine Lichtabschattungsschicht (39) innerhalb der Rille (37) zu definieren; und
Entfernen der Opferschicht (33).

15. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 14, bei dem die Seitenwand (35) aus einem Polymer in einer Dicke von etwa 1000 bis 4000 Å gebildet ist.

16. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem die Rille (37) in einer Dicke von etwa 500 bis 4000 Å gebildet ist.

17. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem die Lichtabschattungsschicht (39) aus Zink oder polykristallinem Silizium gebildet ist.

18. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 17, bei dem der Schritt des Bildens der Phasenverschiebungsschicht (41) und des gleichzeitigen Definierens der Lichtabschattungsschicht (39) folgende Schritte aufweist:
Aufbringen von Zink oder von polykristallinem Silizium, um die Rille (37) in der Opferschicht (33) und die freiliegende Region des transparenten Substrats (31) zu füllen, durch ein CVD-Verfahren;
Schleifen des Zink oder des polykristallinen Siliziums auf der Opferschicht (33) und auf dem transparenten Substrat (31) durch ein chemisch-mechanisches Schleif-Ver fahren, um dasselbe zu planarisieren; und
Oxidieren des Zink oder des polykristallinen Siliziums, um außerhalb der Rille (37) in Kontakt mit dem transpa renten Substrat (31) zu sein, um die Phasenverschie bungsschicht (41) zu bilden, wodurch die Lichtabschat tungsschicht (39) innerhalb der Rille (37) begrenzt ist.

19. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungs schicht gemäß Anspruch 18, bei dem die Phasenverschiebungsschicht (41) durch Im plantieren eines Sauerstoffions in das Zink oder das polykristalline Silizium und durch wärmebehandeln oder durch Anlegen von Wärme, um eine Oxidation herbeizu führen, gebildet wird.

20. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 19, bei dem die Phasenverschiebungsschicht (41) in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet ist.

21. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20, welches ferner den Schritt des Bildens einer Ätzstopp schicht (32) auf dem transparenten Substrat (31) vor dem Bilden der Opferschicht (33) aufweist.

22. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 21, bei dem die Ätzstoppschicht (32) aus einem Indium- Zinn-Oxid eines transparenten Materials gebildet ist.

23. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 22, bei dem die Ätzstoppschicht (32) in einer Dicke von et wa 500 bis 4000 Å durch ein CVD-Verfahren gebildet ist.

24. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmas ke, mit folgenden Schritten:
Bilden einer Opferschicht (33) in einer vorbestimmten Region eines transparenten Substrats (31),
Bilden von Seitenwänden (35) an den Seiten der Opfer schicht (33) und anisotropes Ätzen des transparenten Substrats (31) unter Verwendung der Opferschicht (33) und der Seitenwände (35) als Maske, um eine Rille (37) zu bilden;
Entfernen der Seitenwände (35) und Bilden einer Licht abschattungsschicht (39) innerhalb der Rille (37);
Bilden einer Phasenverschiebungsschicht (41) auf der Lichtabschattungsschicht (39) und in der freiliegenden Region des transparenten Substrats (31) durch ein Flüs sigphasenwachstumsverfahren unter Verwendung der Opfer schicht (33) als Maske; und
Entfernen der Opferschicht (33).

25. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 24, bei dem der Schritt des Bildens der Opferschicht (33) folgende Schritte aufweist:
sequentielles Aufbringen einer Resistschicht (43) und einer Degenerationsschicht (45), die Silber enthält, auf dem transparenten Substrat (31);
Freilegen eines vorbestimmten Teils der Degenerations schicht (45), um das Silber in die Resistschicht (43) zu diffundieren, wodurch die Opferschicht (33) mit ei nem Ätzwiderstand gebildet ist; und
Entfernen der Resistschicht (43) und der verbleibenden Degenerationsschicht (45) mit Ausnahme der Opferschicht (33).

26. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 25, bei dem die Resistschicht (43) durch Aufschleuderbe schichten eines anorganischen Resists, den die Ge-Se-Gruppe aufweist, gebildet wird.

27. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 26, bei dem die Resistschicht (43) in einer Dicke von etwa 3500 bis 5000 Å gebildet ist.

28. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 25, bei dem die Degenerationsschicht (45) in einer Dicke von etwa 100 bis 200 Å gebildet ist.

29. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 24, bei dem die Lichtabschattungsschicht (39) aus einem an organischen Resist, den die Ge-Se-Gruppe aufweist, ge bildet ist.

30. Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungsmaske gemäß Anspruch 24, bei dem die Phasenverschiebungsschicht (41) aus SiO₂ gebildet ist.