DE10058951A1

DE10058951A1 - Verfahren zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung

Info

Publication number: DE10058951A1
Application number: DE2000158951
Authority: DE
Inventors: Dirk Toebben; Wilhelm Claussen
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung mit den Schritten: Bereitstellen eines Substrats (1); Vorsehen einer ersten Lackschicht (11) auf dem Substrat (1); Vorsehen einer zweiten silylierbaren Lackschicht (12) auf der ersten Lackschicht (11); und Strukturieren und anschließendes Silylieren der zweiten silylierbaren Lackschicht (12) zum Bilden erster silylierter Bereiche (12'). Es erfolgen dann ein Vorsehen einer dritten Lackschicht (15) auf den ersten silylierten Bereichen (12'); ein Strukturieren der dritten Lackschicht (15) und anschließendes erneutes Silylieren freiliegender silylierter erster Bereiche (12') zum Bilden zweiter silylierter Bereiche (12''); und ein Entfernen der dritten Lackschicht (15) und Strukturieren der ersten Lackschicht (11) unter Verwendung der silylierten ersten und zweiten Bereiche (12'; 12'').

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung mit den Schritten:
Bereitstellen eines Substrats;
Vorsehen einer ersten Lackschicht auf dem Substrat;
Vorsehen einer zweiten silylierbaren Lackschicht auf der ers ten Lackschicht; und
Strukturieren und anschließendes Silylieren der zweiten sily lierbaren Lackschicht zum Bilden erster silylierter Bereiche.

Obwohl prinzipiell auf beliebige integrierte Schaltungen an wendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf integrierte DRAM- Schaltungen in Silizium-Technologie erläutert.

Fig. 2a-c zeigen schematische Darstellungen eines bekannten Verfahrens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung.

In Fig. 2 bezeichnet 1 ein zu strukturierendes Halbleiter substrat, wobei der Begriff Substrat nicht auf ein Wafer substrat beschränkt ist, sondern beispielsweise ein Schicht substrat oder sonstiges Substrat sein kann. Im vorliegenden Fall soll dieses Substrat 1 eine SiO₂-Schicht sein, wobei die Maske eine Kontaktlochmaske ist.

Über dem Substrat 1 befindet sich eine Antirefflektionsbe schichtung 5 und darüber eine strukturierte übliche Fotolackschicht 10, deren Öffnungen mit der minimalen Strukturbreite CD hergestellt sind. Dies führt zum in Fig. 2a gezeigten Zu stand.

Gemäß Fig. 2b wird die Antirefflektionsbeschichtung 5, wel che bei der Strukturierung des Fotolacks 10 zur optischen Entkopplung vom Untergrund dient, in einem folgenden Prozess schritt entfernt, was üblicherweise durch eine Ätzung ge schieht. Dabei reduziert sich die Dicke des Fotolacks 10, da kaum Selektivität zwischen dem Fotolack 10 und der Antireff lektionsbeschichtung 5 besteht. Ebenfalls vergrößert sich die minimale Strukturbreite auf den Wert CD'.

In einem anschließenden Verfahrensschritt, wie in Fig. 2c gezeigt, wird mittels der so hergestellten Maske das Substrat 1 zur Herstellung von Kontaktlöchern KL geätzt. Dabei vergrö ßert sich die minimale Strukturbreite auf den Wert CD".

Allgemein werden die minimalen Strukturbreiten von den ein zelnen Prozessschritten beeinflusst, jedoch am meisten dazu trägt der erste Lithografieschritt bei. Dieser wird deshalb auf die kritischste Stelle optimiert, beispielsweise im DRAM auf das Zellenfeld, obwohl es wünschenswert wäre, andere Stellen größer oder kleiner abzubilden.

Fig. 3a-d zeigen schematische Darstellungen eines weiteren bekannten Verfahrens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung.

Eine Möglichkeit zu noch kleineren Strukturen zu gelangen, bilden Bias-Techniken, bei denen noch vor den Ätzschritten die lithografischen Strukturbreiten verändert werden. Ein Beispiel ist die CARL-Lack-Technologie, welche nachstehend mit Bezug auf Fig. 3a-d näher erläutert wird.

Auf das Substrat 1 wird anstelle der Antirefflektionsbe schichtung 5 ein dicker, nicht-photoaktiver Lack 11 zur optischen Entkopplung aufgebracht. Darauf wird ein dünner sily lierbarer Lack 12 aufgeschleudert und entwickelt, so dass ei ne strukturierte dünne Lackschicht 12 auf einer unstruktu rierten dicken Lackschicht 11 zurückbleibt, wie in Fig. 3a gezeigt ist.

In einem nächsten Schritt wird nun mittels einer Sily lierflüssigkeit eine Silylierung vorgenommen, was dazu führt, dass Bereiche 12' der zweiten Lackschicht 12 siliyliert wer den und sich die minimale Strukturbreite CD auf den Wert CD* verkleinert, wie in Fig. 3b gezeigt. Hierbei reagiert der organische Lack 12 mit der Silylierflüssigkeit derart, dass er eine siliziumhaltige Schicht an der Oberfläche bildet, was zu der besagten lateralen Verbreiterung und vertikalen Erhö hung der Lackstruktur führt. Somit wird für die betreffenden Lackspalte ein Bias gegenüber der reinen Belichtung einge führt.

Durch den Siliziumgehalt der Oberfläche des oberen Lacks 12' nach der Silylierung kann jetzt der untere Lack 11 sehr se lektiv zum oberen Lack 12' durch eine Ätzung trockenentwi ckelt werden. Dies in Fig. 3c gezeigt. Dabei verändert sich die Strukturbreite auf den leicht größeren Wert CD**.

Gemäß Fig. 3d steht für die Substratätzung eine relativ di cke Lackmaske zur Verfügung, deren endgültige Strukturbreite mit CD*** bezeichnet ist. Der Vorteil der CARL-Technologie besteht in der Möglichkeit, über den Silylierbias Struktur größen zu erreichen, die sonst nicht oder nur mit erheblichen Aufwand erreichbar wären. Es kann aber immer nur ein Bias für alle Strukturen realisiert werden. Die Realisierung mehrerer Biases auf einer Ebene ist dagegen schwierig.

Die einfachste Möglichkeit zwei Biases auf einer Ebene zu re alisieren, bestünde darin, die betreffenden Strukturen auf der Maske unterschiedlich zu biasen. Dies führt aber nicht immer zum Erfolg, da die Prozessfenster beider Strukturtypen dann aufeinander liegen müssten. So ist es lithografisch sehr schwierig, Kontaktlöcher unterschiedlicher Größe in derselben Belichtung einer Maske gleichzeitig zu realisieren.

Eine Belichtung mit zwei Masken ist zwar theoretisch auch vorstellbar, jedoch zum einem sehr teuer und zum anderen problematisch in Bezug auf den relativen Versatz zueinander. Daher hat man sich meistens mit Kompromisslösungen des Bias zufrieden gegeben.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah ren zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integ rierte Schaltung zu schaffen, wobei mehrere Biases ohne gro ßen Aufwand in einer Ebene realisierbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung gelöst.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß eine dritten Lackschicht auf den ersten silylier ten Bereichen vorgesehen wird und dann ein Strukturieren der dritten Lackschicht und ein anschließendes erneutes Silylie ren freiliegender silylierter erster Bereiche zum Bilden zweiter silylierter Bereiche geschieht. Schließlich erfolgen ein Entfernen der dritten Lackschicht und ein Strukturieren der ersten Lackschicht unter Verwendung der siliylierten ers ten und zweiten Bereiche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Litho graphiemaske für eine integrierte Schaltung weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz u. a. den Vorteil auf, daß mehrere Biases auf einer Ebene realisiert werden können. Die vorlie gende Erfindung bedient sich dazu einer geschickten Kombina tion verschiedener Lithographietechniken und nutzt unter schiedliche Selektivitäten zur Erreichung eines Ergebnisses aus, das bisher nicht oder nur sehr aufwendig realisierbar war.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildun gen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Verfah rens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integ rierte Schaltung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung besteht die erste Lack schicht aus einem nicht-photoaktiven Lack.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Ent fernen der dritten Lackschicht und das Strukturieren der ers ten Lackschicht durch ein anisotropes Ätzverfahren durchge führt, welches selektiv zu den ersten und zweiten Bereichen ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die dritte Lackschicht aus einem Photolack.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird nach dem Entfernen der dritten Lackschicht eine weitere Lackschicht vorgesehen und strukturiert, werden erste oder zweite Berei che erneut zu dritten silylierten Bereichen silyliert und werden die dritten silylierten Bereiche ebenfalls zur Struk turierung der ersten Lackschicht verwendet.

Ein Ausführungsbeispiele der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.

Es zeigen:

Fig. 1a-d schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integ rierte Schaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a-c schematische Darstellungen eines bekannten Verfah rens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung; und

Fig. 3a-d schematische Darstellungen eines weiteren bekannten Verfahrens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.

Fig. 1a-d zeigen schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Gemäß Fig. 1a beginnt die vorliegende Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte. Schaltung mit dem bekannten Zustand gemäß Fig. 3b.

Es wird dann über der so erhaltenen Struktur eine dritte Lackschicht 15 in Form eines üblichen Fotolacks aufgetragen und strukturiert, so dass gewisse silylierte Bereiche 12' mit einer minimalen Strukturbreite CD1 frei liegen. Dann wird an den freiliegenden silylierten Bereichen 12' eine weitere Si lylierung vorgenommen, was zu stärker silylierten Bereichen 12" führt, die eine kleinere minimale Strukturbreite CD2 aufweisen.

Die anderen silylierten Bereiche 12' sind dabei durch die dritte Lackschicht 15 geschützt. Somit bleiben die von der dritten Lackschicht 15 abgedeckten Bereiche 12' in ihrer Grö ße konstant. Dies führt zum in Fig. 1b gezeigten Zustand.

Anschließend wird eine selektive Trockenätzung durchgeführt, die selektiv zu den silylierten Bereichen 12' und 12" ist, nicht jedoch zum unteren Lack 11 und zum obersten Lack 15. Dadurch entsteht eine Maske auf dem Substrat, welche unter schiedliche Biases aufweist, nämlich CD1' und CD2', die dann durch den Hauptätzschritt als CD1" und CD2" in das Substrat übertragen werden, wie in Fig. 1d illustriert ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzug ter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modi fizierbar.

Eine Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht, dar in, nach der Bildung der zweiten silylierten Bereiche nur die dritte Lackschicht zu entfernen und eine weitere Lackschicht vorzusehen und zu strukturieren, um gewisse erste oder zweite silylierte Bereiche frei zulegen.

Dann kann abermals eine Silylierung durchgeführt werden, um einen dritten Bias in der betreffenden Ebene zu erzeugen und somit drei verschiedene Biases in das Substrat zu übertragen. Auch kann dieses Verfahren mehrmals wiederholt werden.

Auch ist die Auswahl der Schichtmaterialien nur beispielhaft und kann in vielerlei Art variiert werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Lithographiemaske für eine integrierte Schaltung mit den Schritten:
Bereitstellen eines Substrats (1);
Vorsehen einer ersten Lackschicht (11) auf dem Substrat (1) Vorsehen einer zweiten silylierbaren Lackschicht (12) auf der ersten Lackschicht (11); und
Strukturieren und anschließendes Silylieren der zweiten sily lierbaren Lackschicht (12) zum Bilden erster silylierter Be reiche (12');
gekennzeichnet durch die Schritte;
Vorsehen einer dritten Lackschicht (15) auf den ersten sily lierten Bereichen (12');
Strukturieren der dritten Lackschicht (15) und anschließendes erneutes Silylieren freiliegender silylierter erster Bereiche (12') zum Bilden zweiter silylierter Bereiche (12"); und
Entfernen der dritten Lackschicht (15) und Strukturieren der ersten Lackschicht (11) unter Verwendung der siliylierten ersten und zweiten Bereiche (12'; 12").

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lackschicht (11) aus einem nicht-photoaktiven Lack besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der dritten Lackschicht (15) und das Struk turieren der ersten Lackschicht (11) durch ein anisotropes Ätzverfahren durchgeführt wird, welches selektiv zu den ers ten und zweiten Bereichen (12'; 12") ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lackschicht (15) aus einem Photolack besteht.

5. Verfähren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen der dritten Lackschicht (15) eine wei tere Lackschicht vorgesehen und strukturiert wird, daß erste oder zweite Bereiche (12'; 12") erneut zu dritten silylier ten Bereichen silyliert werden und daß die dritten silylier ten Bereiche ebenfalls zur Strukturierung der ersten Lack schicht (11) verwendet werden.