DE4339481C2

DE4339481C2 - Absorptionsphasenmaske, Herstellungsverfahren dafür und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE4339481C2
Application number: DE4339481A
Authority: DE
Inventors: Akihiko Isao; Ryoichi Kobayashi; Nobuyuki Yoshioka; Yaichiro Watakabe; Junji Miyazaki
Original assignee: Ulvac Coating Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Ulvac Coating Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-21
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2013-11-20
Also published as: US5474864A; JPH07140635A; DE4339481A1; JP3064769B2; US5691090A; KR940012486A; US5629114A; KR0130740B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Absorptions phasenmaske mit einer Absorptionsphasenschiebeschicht, auf ein Herstellungsverfahren für eine Absorptionsphasenmaske sowie auf eine Verwendung der Absorptionsphasenmaske. Die Maske für die Phasenverschiebungen ist vom Abschwächungstyp, bei der Lichtin tensität abgeschwächt wird.

In letzter Zeit sind die hohe Integration und die Miniaturisierung von integrierten Halbleiterschaltungen deutlich vorangeschritten, dies brachte eine Miniaturisierung von Schaltungsmustern auf einem Halbleitersubstrat (im folgenden als Wafer bezeichnet) mit sich.

Insbesondere ist die photolithographische Technik als Basistechnik zur Musterbildung gut bekannt. Obwohl verschiedene Entwicklungen und Verbesserungen durchgeführt wurden, schreitet die Miniaturisierung von Mustern weiter voran, und das Verlangen nach einer Verbesserung der Musterauflösung hat sich gesteigert.

Im allgemeinen wird die Auflösungsgrenze R (nm) bei der photoli thographischen Technik, die ein Verkleinerungsbelichtungsverfahren benutzt, durch die folgende Gleichung beschrieben:

R = k₁ . λ/(NA), (1)

wobei λ eine Wellenlänge des benutzten Lichtes (nm) ist, NA die numerische Apertur einer Linse ist und k₁ eine Konstante ist, die von dem Resistvorgang abhängt.

Wie aus der obigen Gleichung zu sehen ist, sollten k₁ und λ kleingemacht werden und NA sollte groß gemacht werden, damit die Auflösungsgrenze verbessert wird. Das heißt, die Wellenlänge sollte abnehmen und NA sollte zunehmen, wobei die Konstante, die auf dem Resistvorgang beruht, kleiner gemacht werden sollte.

Die Verbesserung der Lichtquelle und der Linse (Objektiv) ist technisch schwierig. Der Schärfentiefenbereich δ (δ = k₂ . λ/(NA)²) vom Licht wird kleiner gemacht, indem die Wellenlänge kleiner gemacht wird und NA erhöht wird, dieses führt zu einer Verschlechterung der Auflösung.

Im folgenden wird die Beschreibung eines Querschnittes einer Maske, eines elektrischen Feldes von belichtendem Licht auf der Maske und der Lichtintensität auf einem Wafer unter Benutzung ei ner Photomaske unter Bezugnahme auf Fig. 31A, 31B und 31C ge geben.

Zuerst wird die Querschnittsstruktur der Maske unter Bezugnahme auf Fig. 31A beschrieben. Ein Metallmaskenmuster 2 aus Chrom oder Ähnlichem ist auf einem Glassubstrat 1 gebildet.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 31B, in der das entlang des Maskenmusters erzeugte elektrische Feld gezeigt ist. Wie jedoch in Fig. 31C gezeigt ist, verstärken sich Lichtstrahlen, die durch die Maske gehen, an sich überlagernden Abschnitten der Lichtstrahlen, die durch Lichtbeugung und Interferenz erzeugt werden. Folglich wird der Unterschied in der Lichtintensität auf dem Wafer kleiner, so daß die Auflösung verschlechtert wird.

Ein Phasenverschiebungsbelichtungsverfahren mit einer Maske für Phasenverschiebungen wurde zum Lösen dieses Problemes z. B. in der JP 57-62052 A und 58-1 73 744 A vorgeschlagen.

Das Phasenverschiebungsbelichtungsverfahren mit einer Maske für Phasenverschiebungen, wie es in der JP 58-173744 beschrieben ist, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 32A, 32B und 32C be schrieben.

Fig. 32A zeigt einen Querschnitt der Maske für Phasenverschiebungen. Fig. 32B zeigt das elektrische Feld auf der Maske. Fig. 32C zeigt die Lichtintensität auf einem Wafer.

Wie in Fig. 32A gezeigt ist, ist ein Phasenverschieber 6b aus einem durchsichtigen Isolierfilm wie ein Siliciumoxidfilm an je dem zweiten Aperturabschnitt 6a eines Chrommaskenmusters 2 vorgesehen, das auf einem Glassubstrat 1 gebildet ist, so daß eine Phasenverschiebungsmaske gebildet wird.

Wie in Fig. 32B gezeigt ist, wird das elektrische Feld des Lichtstrahles, der durch den Phasenverschieber 6b der Phasenverschiebungsmaske geht, um 180° invertiert.

Daher löscht sich der Lichtstrahl, der durch den Aperturabschnitt 6a und der durch den Phasenverschieber 6b gegangen ist, an einem Überlappungsabschnitt aus, der durch einen Lichtinterferenzeffekt erzeugt wird. Folglich ist der unterschied in der Lichtintensität auf dem Wafer, wie in Fig. 31C gezeigt ist, ausreichend zum er höhen der Auflösung.

Obwohl die oben genannte Phasenverschiebungsmaske sehr effektiv für ein periodisches Muster wie Linien und Zwischenräume ist, kann sie nicht für willkürliche Muster eingesetzt werden, da die Komplexität der Muster große Schwierigkeiten bei der Anordnung der Phasenverschieber und dergleichen verursacht.

Als eine Phasenverschiebungsmaske, die das obige Problem löst, ist eine Phasenverschiebungsmaske vom Abschwächungstyp z. B. in JJAP Series 5 Proc. of 1991 Intern. Microprocess Conference Seiten 3 bis 9 und in der JP 4-136854 offenbart. Im folgenden wird die Beschreibung der Phasenverschiebungsmaske vom Abschwächungstyp, die in der JP 4-136854 A offenbart ist, be schrieben.

Fig. 33A zeigt einen Querschnitt der Phasenverschiebungsmaske vom Abschwächungstyp. Fig. 33B zeigt das elektrische Feld auf der Maske. Fig. 33C zeigt die Lichtintensität auf dem Wafer.

Wie in Fig. 33A gezeigt ist, weist die Struktur einer Phasenverschiebungsmaske 100 ein Quarzsubstrat 1, das das be lichtende Licht durchläßt, und ein Phasenverschiebungsmuster 30 mit einem vorgeschriebenen Belichtungsmuster auf, wobei das Phasenverschiebungsmuster 30 einen ersten lichtdurchlässigen Abschnitt 10, der auf der Hauptoberfläche des Quarzsubstrates 1 gebildet ist, dessen Hauptoberfläche freiliegt, und einen zweiten lichtdurchlässigen Abschnitt 20, der die Phase des durchgelasse nen belichtenden Lichtes um 180° im Bezug auf die Phase des be lichtenden Lichtes, das durch den ersten lichtdurchlässigen Abschnitt 10 gegangen ist, invertiert, auf.

Der zweite lichtdurchlässige Abschnitt 20 weist eine Doppelschichtanordnung mit einer Chromschicht 2 mit einer Durchlässigkeit von 5-40% für das belichtende Licht und einer Verschiebungsschicht 3, die die Phase des durchgelassenen be lichtenden Lichtes um 180° in Bezug auf das belichtende Licht, das durch den lichtdurchlässigen Abschnitt 10 gegangen ist, wan delt, auf.

Das elektrische Feld auf der Maske des durch die Phasenverschiebungsmaske 100 mit der obigen Struktur gehenden be lichtenden Lichtes ist in Fig. 33B gezeigt. Die Lichtintensität auf dem Wafer weist eine invertierte Phase an einer Kante des Belichtungsmuster auf, wie in Fig. 33C gezeigt ist.

Die Lichtintensität an der Kante des Belichtungsmuster ist unver änderlich 0, wie in der Figur gezeigt ist, so daß der Unterschied in dem elektrischen Feld auf dem lichtdurchlässigen Abschnitt 10 und dem Phasenverschieberabschnitt 20 des Belichtungsmusters aus reichend für hohe Auflösung ist.

Es sollte angemerkt werden, daß die Durchlässigkeit des zweiten lichtdurchlässigen Abschnittes 20 für das belichtende Licht auf 5-40% bei dem obigen Verfahren gesetzt ist, damit die Dicke des Resistfilmes nach dessen Entwicklung durch die Durchlässigkeit eingestellt werden kann, wie in Fig. 30 gezeigt ist, so daß die Belichtung geeignet für die Lithographie angepaßt werden kann.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Phasenverschiebungsmaske 100 angegeben. Fig. 35 bis 39 sind Querschnittsansichten, die die Verfahrensschritte für die Phasenverschiebungsmaske 100 angeben, die in Fig. 33 im Querschnitt gezeigt ist.

Wie in Fig. 35 gezeigt ist, ist ein Chromfilm 2 mit einer Belichtungslichtdurchlässigkeit von 5-40% und einer Dicke von ungefähr 5,0-20,0 nm (50-200 Å) auf einem Glassubstrat 1 gebildet. Danach wird ein SiO₂-Film 3 einer vorbestimmten Dicke auf dem Chromfilm 2 gebildet, der das dadurch gehende Belichtungslicht um 180° invertiert. Ein Elektronenstrahlresistfilm 5 wird auf dem SiO₂-Film 3 gebildet.

Wie in Fig. 36 gezeigt ist, wird ein vorbestimmter Abschnitt des Elektronenstrahlresistfilmes 5 Elektronenstrahlen ausgesetzt und zum Bilden eines Resistes 5 mit einem gewünschten Muster ent wickelt.

Wie in Fig. 37 gezeigt ist, wird der SiO₂-Film unter Benutzung des Resistfilmes 5 als Maske geätzt, wo ein Gas der CHF₃-Familie benutzt wird.

Wie in Fig. 38 gezeigt ist, wird der Chromfilm 2 einem Naßätzen ausgesetzt, wobei der Resistfilm 5 und der SiO₂-Film 3 als Maske benutzt werden.

Wie in Fig. 39 gezeigt ist, wird die Phasenverschiebungsmaske 100 fertiggestellt, indem der Resistfilm 5 entfernt wird.

Bei dem obigen Vorgehen weist jedoch der zweite lichtdurchlässige Abschnitt 20 eine Doppelschichtstruktur mit dem Chromfilm 2 zum Steuern der Durchlässigkeit und dem SiO₂-Film 3 zum Steuern der Phasenverschiebung auf. Diese Anordnung macht daher Vorrichtungen und Verfahren für das Bilden eines Chromfilmes und eines SiO₂- Filmes notwendig.

Zusätzlich müssen der Chromfilm und der SiO₂-Film mit verschie denen Ätzmitteln getrennt geätzt werden, so daß viele Stufen des Verfahrens nötig sind, und das führt zu höheren Wahrscheinlichkeiten von Defekten und Verfahrensfehlern bei der Musterbemessung.

Wenn, wie in Fig. 40 gezeigt ist, ein verbleibender Defekt (undurchlässiger Defekt) 50 und ein Nadellochdefekt (durchlässiger Defekt) 51 in dem Phasenverschiebungsmuster auf treten sollte, sind Reparaturverfahren, die auf einen Chromfilm bzw. einen SiO₂-Film anwendbar sind, zum Reparieren des Defektes nötig. Normale Reparaturverfahren können daher nicht eingesetzt werden.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 41, nach einem Belichtungsverfahren, bei dem die oben beschriebene Phasenverschiebungsmaske 100 benutzt wird, beträgt die Filmdicke des zweiten lichtdurchlässigen Abschnittes 20 der Phasenverschiebungsmaske 100 ungefähr 305-420 nm (3050-4200 Å), was ziemlich groß ist. Nachher wird bei schräg einfallendem Licht zum Belichten von einer Belichtungsquelle, wie in der Figur gezeigt ist, die Phase nicht unbedingt zuverlässig um 180° inver tiert, selbst wenn das Licht durch den zweiten lichtdurchlässigen Abschnitt 20 der Phasenverschiebungsmaske 100 geht. Im Gegenteil, Licht zum Belichten mit verschiedener Phase wird erzeugt.

Aus der JP 4-136854 A ist eine Absorptionsphasenmaske mit einer Absorptionsphasenschiebeschicht bekannt, die eine Phasenver schiebung von 180° ausübt und eine Durchlässigkeit von 1% bis 50% aufweist.

Aus der am 8. Januar 1993 veröffentlichten JP 5-2259 A ist eine Absorptionsphasenmaske mit einer Absorptionsphasenschiebeschicht aus einem Chromfilm zu entnehmen.

Aus der EP 0 507 487 A2 ist eine Absorptionsphasenmaske mit einer Absorptionsphasenschiebeschicht und einem Substrat be kannt, wobei eine Phasendifferenz von 180° und eine Transmission von 0,33 erreicht wird.

Aus dem am 23. Juli 1993 veröffentlichten JP 5-181257 A ist eine Absorptionsphasenmaske mit einer Absorptionsphasenschiebeschicht aus Siliziumphosphorglas, Siliziumphosphorborglas oder organi schem Hochpolymer zu entnehmen.

Aus der am 24. Februar 1993 veröffentlichten EP 0 528 687 A1 mit dem Prioritätsdatum vom 19. August 1991 und der Benennung Deutschland ist eine Absorptionsphasenmaske und eine Absorp tionsphasenschiebeschicht zu entnehmen, bei der für ihr Herstel lungsverfahren Schichten auf einem Substrat abgeschieden werden, mit einem Resistfilm maskiert werden und nicht benötigte Berei che abgeätzt werden. Semitransparente Materialien aus Metall wie Chrom oder Eisenoxid oder Chromoxid oder Siliziumnitrid oder Aluminium werden durch chemisches Dampfabscheiden abgeschieden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Absorp tionsphasenmaske, ein Herstellungsverfahren dafür und eine Ver wendung dafür anzugeben, bei denen eine Phasenverschiebung hoher Qualität und Fehler bei der Belichtung verhindert werden können, so daß allgemein die Ausbeute bei der Herstellung von Halblei tervorrichtungen verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Absorptionsphasenmaske mit den Merkmalen des Anspruches 1. Eine bevorzugte Ausgestaltung ist in Anspruch 2 angegeben.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Herstellungsverfah ren mit den Merkmalen des Anspruches 3. Bevorzugte Ausgestaltun gen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 4 bis 21 angegeben.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Verwendung mit den Merk malen des Anspruches 22.

Wie oben beschrieben wurde ist bei der Maske für Phasenverschiebungen und ihr Herstellungsverfahren gemäß der vor liegenden Erfindung der zweite lichtdurchlässige Abschnitt aus einem Film aus einem einzigen Material gebildet.

Bei dem Herstellungsverfahren für den Phasenverschieber wird ein Film eines vorbestimmten einzelnen Materiales auf einem Substrat gebildet, das Licht (für die Belichtung) durchläßt, indem ein Sputter-Verfahren angewendet wird, und danach wird ein zweiter lichtdurchlässiger Abschnitt durch vorgeschriebenes Ätzen gebil det.

Dies ermöglicht die Bildung eines Phasenverschiebungsabschnittes durch eine herkömmliche Sputter-Vorrichtung und ermöglicht auch das Ätzen eines Phasenverschiebungsabschnittes durch ein einziges Ätzmittel.

Folglich werden die Schritte des Bildens eines Phasenverschiebungsfilmes und sein Ätzen nur einmal bei dem Herstellungsverfahren durchgeführt, so daß die Wahrscheinlichkeiten für defekte und Verfahrensfehler bei der Musterbemessung verringert werden können, und somit kann eine Phasenverschiebungsmaske hoher Qualität vorgesehen werden.

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Maske für Phasenverschiebungen einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine Querschnittsansicht der Maske für Phasenverschiebungen nach der ersten Ausführungsform, Fig. 2B eine schematische Darstellung des elektrischen Feldes des Belichtungslichtes auf der Maske und Fig. 2C eine schematische Darstellung der Lichtintensität auf dem Wafer;

Fig. 3 bis 6 Querschnittsansichten, die den ersten bis vierten Schritt des Herstellungsverfahrens der Phasenverschiebungsmaske bei der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Struktur ei nes DC-Magnetron-Sputter-Gerätes;

Fig. 8 eine Grafik, die das Verhältnis des n-Wertes, des k-Wertes und einer Filmdicke unter Benutzung eines krF-Lasers zeigt.

Fig. 9 eine Grafik, die das Verhältnis des n-Wertes, des k-Wertes und einer Filmdicke unter Benutzung einer i-Linie zeigt;

Fig. 10 eine Grafik, die das Verhältnis des n-Wertes, des k-Wertes und einer Filmdicke unter Benutzung einer g-Linie zeigt;

Fig. 11 eine Grafik, die Fall für Fall das Flußverhältnis eines Mischgases bei der Bildung des Phasenverschiebungsfilmes der er sten Ausführungsform zeigt;

Fig. 12 bis 15 Querschnittsansichten, die den ersten bis vierten Schritt des Herstellungsverfahrens ei ner Maske für Phasenverschiebungen einer zwei ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 16 eine Grafik, die das Verhältnis des n-Wertes, des k-Wertes und einer Filmdicke unter Benutzung einer i-Linie zeigt;

Fig. 17 eine Grafik, die das Verhältnis des n-Wertes, des k-Wertes und einer Filmdicke unter Benutzung einer g-Linie zeigt;

Fig. 18 eine Grafik, die Fall für Fall das Flußverhältnis eines Mischgases bei der Bildung des Phasenverschiebungsfilmes der zweiten Ausführungsform aufzeichnet;

Fig. 19 eine zweite Grafik, die Fall für Fall das Flußverhältnis eines Mischgases bei der Bildung des Phasenverschiebungsfilmes der zweiten Ausführungsform aufzeichnet;

Fig. 20 eine dritte Grafik, die Fall für Fall das Flußverhältnis eines Mischgases bei der Bildung des Phasenverschiebungsfilmes der zweiten Ausführungsform aufzeichnet;

Fig. 21 bis 25 Querschnittsansichten, die den ersten bis fünften Schritt des Herstellungsverfahrens ei ner Maske für Phasenverschiebungen einer drit ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 26 eine Querschnittsansicht, die ein Defektreparierverfahren für Phasenverschiebungsmasken gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 27 eine schematische Darstellung, die den Zustand eines Belichtungsverfahrens zeigt, wobei die Phasenverschiebungsmaske nach einer Ausführungsform der Erfindung benutzt wird;

Fig. 28 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Fokusverschiebung und der Kontaktlochgröße bei dem Belichtungsverfahren zeigt, wenn die Phasenverschiebungsmaske gemäß einer Ausführungsform der Erfindung benutzt wird;

Fig. 29 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Fokusverschiebung und der Kontaktlochgröße bei dem Belichtungsverfahren zeigt, wenn eine nor male Photomaske benutzt wird;

Fig. 30 ein Diagramm, das einen Vergleich des Verhältnisses zwischen der Kohärenz und der Schärfentiefe des Belichtungsverfahrens zeigt, wobei die Phasenverschiebungsmaske nach einer Ausführungsform der Erfindung benutzt wird, mit dem Belichtungsverfahren unter Benutzung einer normalen Phasenverschiebungsmaske;

Fig. 31A eine Querschnittsansicht einer Photomaske vor handener Technik, Fig. 31B eine schematische Grafik, die ein elektrisches Feld von Licht auf der Maske darstellt, Fig. 31C eine sche matische Grafik, die die Lichtintensität auf dem Wafer zeigt;

Fig. 32A eine Querschnittsansicht einer Phasenverschiebungsmaske vorhandener Technik, Fig. 32B eine schematische Grafik, die das elektrische Feld des Lichtes auf der Maske zeigt, Fig. 32C eine schematische Grafik, die die Lichtintensität auf dem Wafer zeigt;

Fig. 33A eine Querschittsansicht einer Phasenverschiebungsmaske vorhandener Technik, Fig. 33B eine schematische Grafik, die das elektrische Feld des Lichtes auf der Maske zeigt, Fig. 33C eine schematische Grafik, die die Lichtintensität auf dem Wafer zeigt;

Fig. 34 eine Grafik, die das Verhältnis zwischen der Durchlässigkeit von Licht und der Dicke eines Resistfilmes zeigt;

Fig. 35 bis 39 Querschnittsansichten, die den ersten bis fünften Schritt eines Herstellungsverfahrens einer Phasenverschiebungsmaske vorhandener Technik zeigen; und

Fig. 40 eine Querschnittsansicht, die ein Problem der in Fig. 34 bis 39 gezeigten Phasenverschiebungsmaske zeigt;

Fig. 41 ein Diagramm, das ein Problem des Belichtungsverfahrens zeigt, wenn eine normale Phasenverschiebungsmaske benutzt wird.

Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.

Zuerst wird die Struktur der Maske für Phasenverschiebungen die ser Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Eine Phasenverschiebungsmaske 200 enthält ein Quarzsubstrat 1, das Licht (für Belichtung) durchläßt, und ein Phasenverschiebungsmuster 30, das auf einer Hauptoberfläche des Quarzsubstrates 1 gebildet ist. Das Phasenverschiebungsmuster 30 enthält einen ersten lichtdurchlässigen Abschnitt 10, bei dem das Quarzsubstrat offenliegt, und einen zweiten lichtdurchlässigen Abschnitt 4 aus einem einzigen Material, der die Phase des durch gelassenen Lichtes um 180° in Bezug auf die Phase des Lichtes, das durch den ersten lichtdurchlässigen Abschnitt 10 durchgelas sen ist, invertiert und dessen Durchlässigkeit 5-40% beträgt.

Die Beschreibung des elektrischen Feldes des durch dies Phasenverschiebungsmaske 200 der obigen Struktur gehenden be lichtenden Lichtes und der Lichtintensität auf einem Wafer unter Bezugnahme auf die Fig. 2A, 2B und 2C wird jetzt gegeben.

Fig. 2A ist eine Querschnittsansicht der oben beschriebenen Phasenverschiebungsmaske 200. Wie in Fig. 2B gezeigt ist, ist das elektrische Feld an dem Kantenabschnitt des Belichtungsmuster un verändert 0, da das elektrische Feld auf der Maske an einer Kante des Belichtungsmuster invertiert wird. Folglich ist, wie in Fig. 2C gezeigt ist, die Differenz des elektrischen Feldes auf dem Wafer an dem lichtdurchlässigen Abschnitt 10 und an dem Phasenverschiebungsabschnitt 4 des Belichtungsmusters ausrei chend, um höhere Auflösung zu erzielen.

Es sollte angemerkt werden, daß die Durchlässigkeit des zweiten lichtdurchlässigen Abschnittes 4 auf 5-40% gesetzt ist, damit die Dicke eines Resistfilmes nach der Entwicklung so eingestellt wird, daß sie geeignet an die Belichtungsmenge für die Lithographie angepaßt wird.

Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren der Phasenverschiebungsmaske 200 der zweiten Ausführungsform be schrieben, wobei ein Molybdänsilicidoxidfilm oder ein Molybdänsilicidnitridoxidfilm als Phasenverschiebungsfilm einge setzt wird.

Fig. 3 bis 6 sind Querschnittsansichten, die das Herstellungsverfahren der in Fig. 1 gezeigten Phasenverschiebungsmaske darstellen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird auf einem Quarzsubstrat 1 ein Phasenverschiebungsfilm 4 aus einem Molybdänsilicidoxidfilm oder einem Molybdänsilicidnitridoxidfilm durch ein Sputter-Verfahren gebildet.

Danach wird zum Stabilisieren der Durchlässigkeit des Phasenverschiebungsfilmes 4 ein Wärmevorgang bei oder oberhalb von 200°C in einem sauberen Ofen oder ähnliches durchgeführt.

Folglich können Fluktuationen der Durchlässigkeit (0,5-1,0%), die üblicherweise durch einen Erwärmungsvorgang wie der Aufbringungsvorgang für das Resist (ungefähr 180°C) verursacht wird, bei der Bildung eines Phasenverschiebungsfilmes verhindert werden.

Darauf folgend wird ein Elektronenstrahlresistfilm 5 (EP-810S (eingetragenes Warenzeichen), der von Nihon Zeon hergestellt wird) von ungefähr 500,0 nm (5000 Å) Dicke auf dem Phasenverschiebungsfilm 4 gebildet. Da der Molybdänsilicidoxidfilm oder der Molybdänsilicidnitridoxidfilm keine Leitfähigkeit aufweist, wird darauf ein antistatischer Film 6 (Espacer 100 (eingetragenes Warenzeichen), das von Showa Denko hergestellt wird) von ungefähr 10,0 nm (100 Å) Dicke darauf ge bildet, so daß eine Aufladung durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen verhindert wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Elektronenstrahlresistfilm 5 mit Elektronenstrahlen bestrahlt, und danach wird der antistati sche Film 6 mit Wasser weggewaschen. Der Resistfilm 5 mit einem vorbestimmten Resistmuster wird dann durch Entwickeln des Resistfilmes 5 gebildet.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird der Phasenverschiebungsfilm 4 unter Benutzung des Resistfilmes 5 als Maske geätzt. Dabei wird ein RF-Ionenätzgerät des horizontalen Flachplattentypes einge setzt, das das Ätzen für ungefähr 11 Minuten bei einem Elektroden-Substrat-Abstand von 60 mm einem Betriebsdruck von 0,3 Torr und einer Flußrate der Reaktionsgase CF₄ und O₂ von 95 cm³/min bzw. 5 cm³/min unter Standardbedingungen (95 sccm bzw. 5 sccm) durchführt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird das Resist 5 entfernt. Durch diese Schritte wird die Maske zum phasenverschieben gemäß dieser Ausführungsform vollendet.

Die Bildung des Phasenverschiebungsfilmes unter Benutzung des oben beschriebenen Sputter-Verfahrens wird im folgenden im ein zelnen beschrieben. Anforderungen an den Phasenverschiebungsfilm sind, daß die Durchlässigkeit für das Licht in dem Bereich von 5 bis 40% liegt und die Phase des Lichtes um 180° invertiert wird.

Daher wurde ein Film aus Molybdänsilicidnitridoxid als Film, der diese Bedingungen erfüllt, bei der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt.

Im folgendem wird das Sputter-Gerät zum Bilden des oben erwähnten Filmes unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur eines DC-Magnetronsputtergerätes 500 zeigt. Das DC- Magnetronsputtergerät 550 enthält ein Vakuumgefäß 506, das mit einer Magnetronkathode 509 einschließlich eines Target 507 und einem Magneten 508 darin versehen ist.

Eine Anode 510 ist gegenüber und in einem vorbestimmten Abstand von dem Target 507 vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche zu dem Target 507 ist ein Quarzsubstrat 1 von 2,3 mm Dicke und 127 mm² z. B. vorgesehen.

Ein Abgasrohr 512 und ein Gaszuführungsrohr 513 sind an vorbe stimmten Positionen in dem Vakuumgefäß 506 vorgesehen. Beim Bilden eines Filmes wird Molybdänsilicid als ein Target verwen det, und die Temperatur des Quarzsubstrates wird auf 60 bis 150°C durch einen Heizer und eine Temperatursteuerung, die nicht ge zeigt sind, gehalten.

Unter diesen Bedingungen werden Argon als Sputter-Gas und ein Mischgas aus Sauerstoff und Stickstoff als Reaktionsgas von dem Gaszuführungsrohr 513 mit einer vorbestimmten Rate zugeführt, der Druck in dem Vakuumgefäß 506 wird auf einem vorbestimmten Wert gehalten, und eine Gleichspannung wird zwischen den Elektroden angelegt.

Bei dieser Ausführungsform wurden Phasenverschiebungsfilme aus Molybdänsilicidoxid und aus Molybdänsilicidnitridoxid bei ver schiedenen Bedingungen gebildet.

Tabelle 1 zeigt den Druck in dem Vakuumgefäß 506, die Abschaltungsrate und das Filmmaterial in jedem der Fälle, bei dem verschiedene Flußverhältnisse des Mischgases eingestellt wurden. Ein Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidnitridoxid ist in den Fällen M-1 bis M-7, M-14 und M-15 gebildet, während ein Phasenverschiebungsfilm aus Molybdänsilicidoxid in den Fällen M-8 bis M-13, M-16 und M-17 gebildet wird.

Tabellen 2 bis 4 geben die Durchlässigkeit, den n-Wert und den k-Wert für die optische Konstante (komplexer Brechungsindex) (n-i.k) und die Filmdicke D_s zum Invertieren der Phase vom Licht um 180° für den Fall an, das ein krF-Laser (λ = 248 nm), eine i-Linie (λ = 365 nm) und eine g-Linie (λ = 436 nm) als Belichtungslicht verwendet werden.

In Tabellen 2 bis 4 kann die Filmdicke d_s aus der folgenden Gleichung erhalten werden:

d_s = λ/2 (n-1), (2)

wobei λ die Wellenlänge des belichtenden Lichtes und n der Wert in der optischen Konstanten sind.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Fig. 8 bis 10 sind Grafiken von in Tabelle 2 bis 4 gezeigten Daten, in denen die horizontale Achse den n-Wert in der optischen Konstante, die linke vertikale Achse, den k-Wert in der optischen Konstante und die rechte vertikale Achse die Filmdicke d_s zeigen.

Die Durchlässigkeit T ist ebenfalls in Fig. 8 bis 10 gezeigt.

Wie in Fig. 8 gesehen werden kann, die die Fälle der Belichtung mit dem krF-Laser zeigt, wird die Durchlässigkeit T innerhalb des Bereiches 5-40%, die für den Phasenverschiebungsfilm notwendig ist, in M-1, M-8, M-10 bis M-13 und M-17 erhalten.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, die die Fälle der Belichtung mit der i-Linie zeigt, wird die Durchlässigkeit T innerhalb des Bereiches 5-40%, die für die Phasenverschiebungsmaske notwendig ist, in M-1 bis M-3, M-8 und M-11 bis M-17 erreicht.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, die die Fälle der Belichtung mit der g-Linie zeigt, wird die Durchlässigkeit T innerhalb des Bereiches 5-40%, die für den Phasenverschiebungsfilm notwendig ist, in M-1 bis M-3, M-7 und M-11 bis M-17 erreicht.

Als Resultat können die in M-1 bis M-3, M-7, M-8 und M-11 bis M-13 gebildeten Filme als Phasenverschiebungsfilm eingesetzt wer den.

Fig. 11 ist ein Diagramm, das die obigen Fälle in Bezug auf die Gasflußverhältnisse zeigt. Bei dem in Fig. 11 gezeigten Diagramm sind entsprechende Raten von Argon, Sauerstoff und Stickstoff für die Fälle M-1 bis M-17 beschrieben.

In diesem Diagramm ist ein Punkt eines Mischgases für jeden Fall gezeichnet, während die Basis des Dreieckes das Flußverhältnis (%) von Argon zeigt, die linke schräge Seite davon das Flußverhältnis (%) von Sauerstoff zeigt und die rechte schräge Seite davon das Flußverhältnis (%) von Stickstoff zeigt. Gemäß dem in Fig. 8 bis 10 gezeigten Resultat ist ein Fall durch einen Kreis gezeigt, wenn der entsprechende Film als Phasenverschiebungsfilm anwendbar ist, während ein Fall durch ein Kreuz bezeichnet wird, wenn der entsprechende Film nicht als Phasenverschiebungsfilm anwendbar ist.

Wie aus dem Diagramm in Fig. 11 zu sehen ist, ist ein Mischgas zum Bilden eines Molybdänsilicidoxidfilmes als Phasenverschiebungsfilm anwendbar, wenn es 76-92 Vol.-% Argon und 18-24 Vol.-% Sauerstoff enthält.

Ein Mischgas zum Bilden eines Molybdänsilicidnitridoxidfilm, der als Phasenverschiebungsfilm anwendbar ist, enthält 65-79 Vol.-% Argon, 8-24 Vol.-% Sauerstoff und 3-20 Vol.-% Stickstoff.

Die obere Grenze für Sauerstoff ist auf 35% gesetzt, da die Rate, die mit 50% oder mehr durch Sauerstoff besetzt ist, das Abscheiden eines Oxides auf einer Elektrode in dem Sputter-Gerät verursachen wird, wodurch das Sputtern verhindert wird. Diese Grenze ist also durch Beschränkung des Gerätes definiert.

Wie oben beschrieben wurde ist bei der Maske für Phasenverschiebungen gemäß der vorliegenden Erfindungen ein zwei ter lichtdurchlässiger Abschnitt nur durch einen Molybdänsilicidoxidfilm oder einen Molybdänsilicidnitridoxidfilm mit einer Durchlässigkeit von 4-50% gegeben.

Bei dem Herstellungsverfahren davon wird ein Molybdänsilicidoxid oder ein Molybdänsilicidnitridoxid mit einer vorgeschriebenen Filmdicke durch ein Sputter-Verfahren gebildet, und danach wird ein vorgeschriebenes Ätzen durchgeführt, wodurch der zweite lichtdurchlässige Abschnitt gebildet wird.

Folglich kann ein Phasenverschiebungsfilm mit einem normalen Sputter-Gerät gebildet werden, und zusätzlich können die Wahrscheinlichkeiten der Defekte oder der Fehler in einer Musterbemessung verringert werden, da der Ätzvorgang nur einmal benötigt wird.

Im folgenden wird die Beschreibung eines Verfahrens des Herstellens der Phasenverschiebungsmaske 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform gegeben, bei dem entweder ein Chromoxidfilm, ein Chromnitridoxidfilm oder ein Chromcarbidnitridoxidfilm als Phasenverschiebungsfilm verwendet wird.

Fig. 12 bis 15 sind Querschnittsansichten, die Herstellungsschritte der in Fig. 1 gezeigten Phasenverschiebungsmaske 200 darstellen.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist ein Phasenverschiebungsfilm 4 aus einem Chromoxidfilm, einem Chromnitridoxidfilm oder einem Chromcarbidnitridoxidfilm auf einem Quarzsubstrat 1 durch ein Sputter-Verfahren gebildet.

Damit die Durchlässigkeit des Phasenverschiebungsfilmes 4 stabi lisiert wird, wird ein Heizvorgang bei ungefähr 200°C oder mehr in einem Reinofen oder dergleichen durchgeführt.

Dieses verhindert eine Fluktuation der Durchlässigkeit (0,5-1,0%) die durch einen Heizvorgang (ungefähr 180°C) bei dem Aufbringen des Resistes nach der Bildung des Phasenverschiebungsfilmes verursacht würde.

Darauffolgend wird ein Resistfilm von ungefähr 500,0 nm (5000 Å) Dicke auf dem Phasenverschiebungsfilm 4 gebildet.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, wird der Resistfilm 5 mit einer i-Linie bestrahlt und entwickelt, so daß er ein vorgeschriebenes Resistmuster aufweist.

Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird der Phasenverschiebungsfilm 4 mit dem Resistfilm 5 als Maske geätzt. Dabei wird ein RF- Ionenätzgerät des horizontalen Flachplattentypes eingesetzt, bei dem das Ätzen während ungefähr 4 Minuten unter den Bedingungen durchgeführt wird, daß der Elektroden-Substrat-Abstand 100 mm be trägt, der Betriebsdruck 0,3 Torr beträgt, die Flußraten der Reaktionsgase CH₂Cl₂ und O₂ 25 cm³/min (25 sccm) beziehungsweise 75 cm³/min (75 sccm) betragen. Die Maske für Phasenverschiebungen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist damit fertig.

Eine detaillierte Beschreibung wird jetzt von der Bildung der Phasenverschiebungsmaske unter Benutzung des oben beschriebenen Sputter-Verfahrens angegeben. Die Anforderungen für den Phasenverschiebungsfilm sind die, daß der Durchlaß für das belichtende Licht im Bereich von 5-40% liegt und daß die Phase des entsprechenden Lichtes um 180° invertiert wird.

Als ein Film, der diese Bedingungen erfüllt, wird daher ein Film verwendet, der aus Chromoxid, Chromnitridoxid oder Chromcarbidoxidnitrid in der vorliegenden Ausführungsform gemacht ist.

Die Struktur des Sputter-Gerätes zum Bilden des obigen Phasenverschiebungsfilmes ist die gleiche wie die in Fig. 7 ge zeigte, daher wird die Beschreibung davon nicht wiederholt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurden Phasenverschiebungsmasken eines Chromoxidfilmes, eines Chromnitridoxidfilmes und eines Chromcarbidnitridoxidfilmes in verschiedenen Fällen gebildet.

Tabelle 5 zeigt den Druck in dem Vakuumgefäß 506, die Abscheidungsrate und das Filmmaterial für jeden der Fälle, in denen verschiedene Flußverhältnisse des Mischgases eingestellt sind. Ein Phasenverschiebungsfilm eines Chromoxidfilmes wird in den Fällen C-1 bis C-13 gebildet, ein Phasenverschiebungsfilm aus Chromnitridoxid wird in den Fällen C-14 bis C-26 gebildet und ein Phasenverschiebungsfilm eines Chromcarbidnitridoxidfilmes wird in den Fällen C-27 bis C-30 gebildet.

Tabellen 6 bis 8 zeigen die Durchlässigkeit, den n-Wert und den k-Wert in der optischen Konstante (n-i.k) und die Filmdicke d_s zum Umwandeln einer Phase des belichtenden Lichtes um 81° in den Fällen, in denen ein krF-Laser (λ = 248 nm) eine i-Linie (λ = 365 nm) beziehungsweise eine g-Linie (λ = 436 nm) benutzt werden.

In Tabellen 6 bis 8 kann die Filmdicke aus der folgenden Gleichung erhalten werden

d_s = λ/2 (n-1), (2)

wobei λ die Wellenlänge des belichtenden Lichtes und n der Wert in der optischen Konstante ist.

Tabelle 5

Tabelle 6

Tabelle 7

Tabelle 8

Fig. 16 und 17 sind Diagramme der Daten, wie sie in den Tabellen 7 und 8 angegeben sind. Die horizontale Achse zeigt den n-Wert in der optischen Konstante, die linke vertikale Achse zeigt den k-Wert in der optischen Konstante und die rechte verti kale Achse zeigt die Filmdicke d_s.

Die Durchlässigkeit T ist ebenfalls in Fig. 16 und 17 gezeigt.

Aus Fig. 16, die den Fall der Belichtung durch die i-Linie zeigt, kann gesehen werden, daß die Durchlässigkeit T innerhalb des Bereiches 5-40%, der für eine Phasenverschiebungsmaske notwendig ist, in C-1 bis C-16, C-18, C-25, C-27, C-28 und C-30 erhalten wird.

Aus Fig. 17, die den Fall der Belichtung mit der g-Linie zeigt, kann gesehen werden, daß die Durchlässigkeit T wie in dem Bereich von 5-40%, der für eine Phasenverschiebungsmaske notwendig ist, in den Fällen C-2 bis C-13, C-16 bis C-18, C-22, C-24 und C-28 bis C-30 erhalten wird.

Als Resultat können die Filme, die in den Fällen C-1 bis C-16, C-22 bis C-24, C-25 und C-27 bis C-30 gebildet sind, als Phasenverschiebungsfilm eingesetzt werden.

Fig. 18 bis 20 sind Diagramme, die die obigen Fälle auf der Grundlage der Beziehung der Gasflußverhältnisse in Mischgasen AR+O₂, AR+O₂+N₂, Ar+NO beziehungsweise Ar+O₂+CH₄ zeigen.

Das Diagramm der Fig. 18 zeigt die Raten von Argon, Sauerstoff und Stickstoff in den Fällen C-1 bis C-18.

In diesem Diagramm ist ein Punkt eines Mischgases für jeden Fall gezeichnet, wobei die Basis des Dreieckes das Flußverhältnis (%) von Argon zeigt, die linke schräge Seite des Dreieckes das Flußverhältnis (%) von Sauerstoff zeigt und die rechte schräge Seite des Dreieckes das Flußverhältnis (%) von Stickstoff zeigt.

Gemäß der Resultate in Fig. 16 und 17 ist ein Fall dem Filmes, der als Phasenverschiebungsfilm anwendbar ist, durch einen Kreis bezeichnet, während der Fall eines Filmes, der nicht als Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, durch ein Kreuz gezeigt ist.

Wie aus dem Diagramm von Fig. 18 zu sehen ist, enthält ein Mischgas zum Bilden eines Chromoxidfilmes, der als Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, 36-97 Vol.-% Argon und 3-64 Vol.-% Sauerstoff.

Ein Mischgas zum Bilden eines Chromnitridoxidfilmes, der als Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, enthält 48-90 Vol.-% Argon, 1-39 Vol.-% Sauerstoff und 6-14 Vol.-% Stickstoff.

Die obere Grenze für Sauerstoff ist auf 39% gesetzt, da Raten mit Sauerstoff von 50% oder mehr die Abscheidung eines Oxides auf einer Elektrode des Sputter-Gerätes verursacht, wodurch das Sputtern verhindert wird. Diese Grenze ist somit durch die Begrenzung des Gerätes definiert.

Fig. 19 ist ein Diagramm, das die Raten von Argon und NO in den Fällen C-19 bis C-26 zeigt. Gemäß den Resultaten in Fig. 16 und 17 ist der Fall des Filmes, der als Phasenverschiebungsmaske geeignet ist, durch einen Kreis bezeichnet, während der Fall des Filmes, der nicht als Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, durch ein Kreuz bezeichnet ist.

Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Raten von Argon, Sauerstoff und Methan in den Fällen C-27 bis C-30 zeigt.

In dem Diagramm ist ein Punkt eines Mischgases für jeden Fall ge zeichnet, wobei die Basis des Dreieckes das Flußverhältnis (%) von Argon zeigt, die linke schräge Seite das Flußverhältnis (%) von Sauerstoff zeigt und die rechte schräge Seite das Flußverhältnis (%) von Methan zeigt.

Gemäß den Resultaten in Fig. 16 und 17 ist ein Fall des Filmes, der als Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, durch einen Kreis bezeichnet, während ein Fall des Filmes, der nicht als ein Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, durch ein Kreuz bezeichnet ist.

Wie aus den Diagrammen in Fig. 19 und 20 zu sehen ist, enthält ein Mischgas zum Bilden eines Chromnitridoxidfilmes, der als Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, 82-87 Vol.-% Argon und 13-18 Vol.-% Stickstoffmonoxid.

Ein Mischgas zum Bilden eines Chromcarbidnitridoxidfilmes, der als Phasenverschiebungsfilm geeignet ist, enthält 78-88 Vol.-% Argon, 2-13 Vol.-% Sauerstoff und 8-10 Vol.-% Methan.

Wie oben beschrieben wurde, ist bei der Maske für Phasenverschiebung ein gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein zweiter lichtdurchlässiger Abschnitt nur aus einem Film aus Chromoxid, Chromnitridoxid oder Chromcarbidnitridoxid mit einer Durchlässigkeit von 4-50% zusammengesetzt.

Bei dem Herstellungsvorgang dafür wird ein Film aus Chromoxid, Chromnitridoxid oder Chromcarbidnitridoxid mit einer vorgeschrie benen Filmdicke durch ein Sputter-Verfahren gebildet und danach wird ein vorgeschriebenes Ätzen so durchgeführt, daß der zweite lichtdurchlässige Abschnitt gebildet wird.

Folglich kann ein Phasenverschiebungsfilm mit einem normalen Sputter-Gerät gebildet werden, und die Wahrscheinlichkeiten von Defekten und Fehlern in der Musterbemessung können verringert werden, da der Ätzvorgang nur einmal benötigt wird.

Obwohl ein Oxid und ein Nitridoxid des Molybdänsilicid und ein Oxid, ein Nitridoxid und ein Carbidnitridoxid des Chrom als zwei ter lichtdurchlässiger Abschnitt in den letzten Ausführungsformen benutzt werden, sind sie nicht darauf beschränkt, und ein Oxid und ein Nitrid eines Metalles und ein Oxid und ein Nitridoxid ei nes Metallsilicides können benutzt werden.

Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird ein antistatischer Metallfilm gebildet, damit verhindert wird, daß das Bestrahlen mit Elektronenstrahlen oder Laserstrahlen des Phasenverschiebungsfilmes bei seinem Herstellungsvorgang eine Aufladung erzeugt.

Der Herstellungsvorgang für den Phasenverschiebungsfilm wird un ter Bezugnahme auf die Fig. 21 bis 25 beschrieben.

Fig. 21 bis 25 sind Querschnittsansichten, die der Querschnittsstruktur der in Fig. 1 gezeigten Phasenverschiebungsmaske entsprechen.

Wie in den Figuren gezeigt ist, wird wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Phasenverschiebungsfilm 4 auf einem Quarzsubstrat gebildet, der aus einem Molybdänsilicidoxidfilm, einem Molybdänsilicidnitridoxidfilm, einem Chromoxidfilm, einem Chromnitridoxidfilm oder einem Chromcarbidnitridoxidfilm gemacht ist. Danach wird ein antistatischer Film 6 von ungefähr 10,0 bis 50,0 nm (100-500 Å) Dicke auf dem Phasenverschiebungsfilm 4 ge bildet. Wenn das Filmmaterial des Phasenverschiebungsfilmes zu der Mo-Familie gehört, wird ein Molybdänfilm als antistatischer Film 6 gebildet. Wenn er zu der Cr-Familie gehört, wird ein Chromfilm als antistatischer Film gebildet.

Der Grund dafür ist der, daß der Phasenverschiebungsfilm 4 aus Molybdänsilicidoxid, Molybdänsilicidnitridoxid, Chromoxid, Chromnitridoxid oder Chromcarbidnitridoxid, der durch das obige Verfahren gebildet ist, keine Leitfähigkeit hat.

Im Hinblick auf die Fälle C-1 bis C-3, die oben beschrieben wur den, ist kein antistatischer Film notwendig, da ein in den obigen Fällen gebildeter Chromoxidfilm keine Leitfähigkeit aufweist.

Darauf folgend wird ein Elektronenstrahlresistfilm von ungefähr 500,0 nm (5000 Å) Dicke auf dem antistatischen Film 6 gebildet.

Wie in Fig. 22 gezeigt ist, wird ein Resistfilm 5 mit einem ge wünschten Resistmuster gebildet, indem er Elektronenstrahlen ausgesetzt wird und ein vorbestimmter Abschnitt des Elektronenstrahlresistfilmes 5 entwickelt wird.

Wie in Fig. 23 gezeigt ist, wird darauf folgend Trockenätzen des antistatischen Filmes 6 und des Phasenverschiebungsfilmes 4 durchgeführt, indem CF₄+O₂-Gas benutzt wird, wobei der Elektronenstrahlresistfilm 5 als Maske benutzt wird, wenn der an tistatische Film 6 zu der Mo-Familie gehört.

Wie in Fig. 24 gezeigt ist, wird der Resistfilm 5 entfernt, in dem ein O₂-Plasma benutzt wird. Wie in Fig. 25 gezeigt ist, wird der antistatische Film 6 durch Ätzen mit einer Ätzflüssigkeit (einer Mischung aus Amoniumcernitrat und Perchlorsäure) oder der gleichen entfernt.

Die Phasenverschiebungsmaske ist somit fertiggestellt.

Es wird wieder Bezug genommen auf Fig. 23, wenn der antistati sche Film 6 zu der Cr-Familie gehört, wird das folgende Trockenätzen des antistatischen Filmes 6 und des Phasenverschiebungsfilmes 4 mit einem CH₂Cl₂+U₂-i-Gas, einem Cl₂+O₂-Gas oder einem Cl₂-Gas durchgeführt, wobei der Elektronenstrahlresistfilm als Maske benutzt wird.

Wie in Fig. 24 gezeigt ist, wird der Resistfilm 5 unter Benutzung eines O₂-Plasmas oder dergleichen entfernt. Wie in Fig. 25 gezeigt ist, wird der antistatische Film 6 durch Ätzen mit Schwefelsäure entfernt.

Somit ist die Phasenverschiebungsmaske fertig.

Obwohl ein antistatischer Film aus Molybdän in dem Fall gebildet wird, in dem die Phasenverschiebungsmaske zu der Mo-Familie ge hört, und ein antistatischer Film aus Chrom in dem Fall gebildet wird, in dem die Phasenverschiebungsmaske zu der Cr-Familie ge hört, während die Phasenverschiebungsmaske geätzt wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und die gleichen Effekte können erzielt werden, indem ein antistatischer Film aus Mo für eine Phasenverschiebungsmaske der Cr-Familie benutzt wird oder wenn ein antistatischer Film der Cr-Familie für einen Phasenverschiebungsfilm der Mo-Familie benutzt wird.

Wie oben beschrieben wurde kann durch Vorsehen eines Molybdänfilmes beim Herstellungsvorgang der Phasenverschiebungsmaske ein antistatischer Effekt bei der Bestrahlung durch Lichtstrahlen erzielt werden. Dieser dient auch als Lichtreflexionsfilm für einen Positionsdetektor des opti schen Types.

Obwohl ein Molybdänfilm oder ein Chromfilm als ein antistatischer Film in der letzten Ausführungsform benutzt wird, können die gleichen Effekte erhalten werden, indem ein Film aus W, Ta, Ti, Si, Al oder dergleichen oder Legierungen davon benutzt werden.

Im folgenden werden Verfahren zum Erfassen eines Defektes und Reparieren desselben beschrieben, wenn ein verbleibender Defekt (undurchsichtiger Defekt) 50 oder ein Nadellochdefekt (ein klarer Defekt) 51 in der Phasenverschiebungsmaske auftritt, die in den obigen Ausführungsformen gebildet ist, wie in Fig. 26 gezeigt ist.

Zuerst wird unter Benutzung eines Defekterfassungsgerätes vom Lichtübertragungstyp (von KLA, 239 HR Typ hergestellt), das Vorhandensein eines Defektes in einer hergestellten Phasenverschiebungsmaske geprüft, indem Chips verglichen werden.

Bei diesem Defekterfassungsgerät wird die Prüfung mit Licht durchgeführt, das von einer Quecksilberlampe imitiert wird.

Als Resultat werden ein verbleibender Defekt, bei dem der Phasenverschiebungsfilm auf dem zu ätzenden Muster verbleibt, und ein Nadellochdefekt, bei dem der zu belassende Phasenverschiebungsfilm verschwunden ist, wegen eines Nadelloches oder falscher Form, erfaßt. Diese Defekte werden dann repariert. Der verbleibende Defekt wird repariert durch ein Laserdurchbrennreparaturgerät mit einem YAG-Laser, wie bei norma len Photomasken.

Ein anderes Verfahren zum Entfernen des verbleibenden Defektes ist es, ein unterstützendes Ätzen durch FIB mit einem Gas für Sputter-Ätzen durchzuführen.

Der Nadellochdefekt wird repariert, indem der Nadellochdefektabschnitt durch Abscheiden eines Kohlenstoffilmes 52 durch ein FIB unterstütztes Abscheideverfahren begraben wird, wie bei normalen Photomasken.

Eine gute Phasenverschiebungsmaske kann somit erhalten werden ohne daß der Kohlenstoffilm 52 abblättert, selbst wenn die repa rierte Phasenverschiebungsmaske gewaschen wird.

Im folgenden wird die Beschreibung eines Belichtungsverfahrens gegeben, bei dem die oben beschriebene Phasenverschiebungsmaske benutzt wird.

Wenn die Phasenverschiebungsmaske benutzt wird, wird ein Phasenverschiebungsfilm mit der Dicke von ungefähr 150-200 nm (1500-2000 Å) gebildet, wie bei der Filmdickenabmessung (ds) der Tabellen 2 bis 4 und der Tabellen 6 bis 8 gezeigt ist. Da der Phasenverschiebungsfilm mit der Dicke von ungefähr der Hälfte der eines normalen Phasenverschiebungsfilmes gebildet wird, ist es möglich, schräg einfallendes Licht zur Belichtung, das in dem normalen Licht zur Belichtung enthalten ist, um 180° zu verschieben, wie in Fig. 27 gezeigt ist.

Als Resultat ist es möglich, wie in Fig. 28 gezeigt ist, wenn ein Kontaktloch von 0,4 µm zu öffnen ist, eine Fokustoleranz von 1,2 µm vorzusehen. In dem Fall einer normalen Photomaske ist eine Fokusverschiebung von nur 0,6 µm erlaubt, wenn ein Kontaktloch von 0,4 µm zu öffnen ist, wie in Fig. 29 gezeigt ist.

Ein Belichtungsgerät mit einer Kohärenz von 0,3-0,7, bevorzugt 0,5-0,6 ist in Fig. 30 gezeigt, es ist möglich, wesentlich die Tiefenschärfe im Vergleich zu einer normalen Photomaske zu verbessern.

Fig. 28 und 29 zeigen das Verhältnis zwischen der Kontaktlochgröße und der Fokustoleranz in dem Fall, in dem ein Verkleinerungs- und Projektionsbelichtungsapparat mit einem Verkleinerungsverhältnis von 5 : 1 benutzt wird. Es ist jedoch möglich, ähnliche Effekte zu erzielen mit Verkleinerungs- und Projektionsbelichtungsapparaten, die ein Verkleinerungsverhältnis von 4 : 1 oder 3 : 1 haben oder gar mit einem Projektionsgerät mit einem Verkleinerungsverhältnis von 1 : 1. Es ist möglich ähnliche Effekte nicht nur mit Projektionsgeräten, sondern auch mit einem Kontaktbelichtungsgerät und einem Nahbelichtungsgerät also fast in Kontakt zu erzielen.

Zusätzlich ist es möglich, ähnliche Effekte zu erzielen, die ein krF-Laser (λ = 248 nm) eine i-Linie (λ = 365 nm) und eine g-Linie (λ = 436 nm) erreichen als belichtendes Licht.

Wie oben beschrieben wurde ist es bei dem Belichtungsverfahren unter Benutzung der Phasenverschiebungsmaske in dieser Ausführungsform möglich, da es möglich ist, daß Auftreten von Belichtungsfehlern zu vermeiden, die Ausbeute bei den Herstellungsschritten der Halbleitervorrichtung zu verbessern. Das Belichtungsverfahren kann effektiv in den Herstellungsschritten einer Halbleitervorrichtung wie ein DRAM von 4 M, 16 M, 64 M, 256 M, SRAM, ein FLASH-Speicher, ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit - anwendungsspezielle integrierte Schaltung) ein Mikrocomputer und ein GaAs verwendet werden. Weiterhin kann das Belichtungsverfahren gut bei den Herstellungsschritten von einzelnen Halbleiterelementen und einer Flüssigkristallanzeige verwendet werden.

Bei den oben beschriebenen Phasenverschiebungsmasken ist ein zweiter lichtdurchlässiger Abschnitt nur aus einem Film aus einem einzigen Material gemacht.

Zusätzlich wird bei dem Herstellungsvorgang des Phasenverschiebungsfilmes der zweite lichtdurchlässige Abschnitt gebildet, indem ein vorgeschriebener Phasenverschiebungsfilm auf einem Substrat gebildet wird, das Belichtungslicht durchläßt, durch ein Sputter-Verfahren und danach durch Ausführen eines vor bestimmten Ätzens.

Dieses ermöglicht die Bildung eines Phasenverschiebungsfilmes in einem einzigen Schritt mit einem normalen Sputter-Gerät. Da wei terhin der Ätzvorgang nur einmal benötigt wird, ist die Wahrscheinlichkeit für Defekte und Fehler in der Musterabmessung verringert, so daß eine Phasenverschiebungsmaske hoher Qualität erzeugt werden kann.

Claims

1. Absorptionsphasenmaske mit einer Absorptionsphasenschiebeschicht (4), bestehend aus:
Metallnitridoxid, Metallsilicidoxid, Metallsilicidnitridoxid oder Chromcarbidnitridoxid.

2. Absorptionsphasenmaske nach Anspruch 1, bei der das Metall Chrom oder Molybdän ist.

3. Herstellungsverfahren für eine Absorptionsphasenmaske mit Aufsputtern einer Absorptionsphasenschiebeschicht (4), so aß die Phasenverschiebung 180° beträgt und die Durchlässigkeit 5-40% beträgt und Strukturieren der Schicht durch ein Trockenätzverfahren, wobei die Schicht aus Metallnitridoxid, Metallsilicidoxid, Metallsilicidnitridoxid, Chromcarbidnitridoxid oder Chromoxid besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:
Bilden der Schicht aus einem Oxid von Molybdänsilicid mit einem Target aus Molybdänsilicid in einer Mischgasatmosphäre aus Argon und Sauerstoff.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas 76-92 Vol.-% Argon und als Rest Sauerstoff enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:
Bilden eines Filmes aus einem Nitridoxid aus Molybdänsilicid mit einem Target aus Molybdänsilicid in einer Mischgasatmosphäre von Argon, Sauerstoff und Stickstoff.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas 65-79 Vol.-% Argon, 8-24 Vol.-% Sauerstoff und 3-20 Vol.-% Stickstoff enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Bilden eines Filmes aus einem Oxid von Chrom mit einem Target aus Chrom in einer Mischgasatmosphäre von Argon und Sauerstoff.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas 36-97 Vol.-% Argon und den Rest Sauerstoff enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Bilden eines Filmes von Nitridoxid von Chrom mit einem Target aus Chrom in einer Mischgasatmosphäre von Argon, Sauerstoff und Stickstoff.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas 48-90 Vol.-% Argon, 1-39 Vol.-% Sauerstoff und 6-14 Vol.-% Stickstoff enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Bilden eines Filmes aus Nitridoxid von Chrom mit einem Target aus Chrom in einer Mischgasatmosphäre von Argon und Stickstoff monoxid.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas 82-87 Vol.-% Argon und den Rest Stickstoff monoxid enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:
Bilden eines Filmes aus Carbidnitridoxid von Chrom mit einem Target aus Chrom in einer Mischgasatmosphäre von Argon, Sauer stoff und Methan.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas 78-88 Vol.-% Argon, 2-13 Vol.-% Sauerstoff und 8-10 Vol.-% Methan enthält.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 15, gekennzeichnet durch:
Bilden eines antistatischen Filmes (6) auf der Schicht (4) vor der Strukturierung und Entfernen des antistatischen Filmes nach der Strukturierung durch Ätzen.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der antistatische Film (6) als Molybdänfilm durch ein Sputter-Verfahren gebildet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der antistatische Film (6) als Chromfilm durch ein Sputter- Verfahren gebildet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß das Trockenätzverfahren mit einem Mischgas aus Kohlenstoff fluorid und Sauerstoff durchgeführt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß das Trockenätzverfahren mit einem Gas durchgeführt wird, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Mischgas aus Methylenchlorid und Sauerstoff, einem Mischgas aus Chlor und Sauerstoff und einem Chlorgas besteht.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 20, gekennzeichnet durch Durchführen einer Wärmebehandlung bei oder oberhalb von 200°C nach dem Bilden der Schicht (4) durch das Sputter-Verfahren.

22. Verwendung der Absorptionsphasenmaske von Anspruch 1 oder 2 bei einem Belichtungsverfahren, bei dem ein Resistfilm auf eine Musterbildungsschicht abgeschieden wird; mit den Schritten:
Belichten des Resistfilmes mit der Absorptionsphasenmaske, die ein Phasenverschiebungsmuster (30) aufweist mit einem ersten lichtdurchlässigen Abschnitt (10), der auf einem Substrat (1), das Licht für Belichtung durchläßt, gebildet ist und das Sub strat (1) freilegt, und einem zweiten lichtdurchlässigen Ab schnitt (4) aus einem einzigen Material, das die Phase des durchgelassenen Lichtes um 180°C in bezug auf eine Phase von Licht, das durch den ersten lichtdurchlässigen Abschnitt (10) durchgegangen ist, umwandelt und eine Durchlässigkeit von 5-40% aufweist.