-
Bei
der Herstellung mikroelektronischer oder mikrosystemischer Bauteile
werden Strukturen in Schichten oder Substraten durch lithographische Schritte
erzeugt, wobei gewöhnlicherweise
zunächst Strukturen
in geeigneten Resistmaterialien erzeugt werden, welche dann mit
entsprechenden Verfahren in eine Schicht oder ein Substrat übertragen
werden. Als lithographische Prozesse kommen unter anderem photolithographische
Belichtungsprozesse und Elektronenstrahlbelichtungsprozesse zum
Einsatz. Bei photolithographischen Prozessen werden Strukturen einer
Maske in das Resistmaterial abgebildet, während bei der Elektronenstrahlbelichtung
einzelne Strukturen durch das Auftreffen des Elektronenstrahls direkt
in das Resistmaterial geschrieben werden. Da die Elektronenstrahlbelichtung
sehr zeitintensiv ist, kommt diese Technik vor allem bei der Herstellung
von Masken für
photolithographische Belichtungsprozesse sowie bei der Erzeugung
von sehr kleinen Strukturen in geringer Stückzahl direkt in einem Resistmaterial
auf einem zu strukturierenden Substrat zum Einsatz.
-
Verschiedene
Elektronenstrahlanlagen werden verwendet, bei denen sowohl die Form
und Größe des auf
das Resistmaterial auftreffenden Elektronenstrahls als auch die
Art und Weise der Erzeugung von zusammenhängenden Strukturen verschieden sein
kann. Dabei können
Spot beam- und (Variabel) Shaped beam-Anlagen einerseits sowie Rasterscan- und
Vectorscan-Anlagen
andererseits unterschieden werden. Ein bei allen Anlagen auftretendes
Problem ist, dass die Erzeugung von Strukturen mit einer Orientierung,
die von denen eines Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlanlage
verschieden ist, nur eingeschränkt
möglich
ist. So wird beispielsweise die Kantenrauhigkeit und der Winkel
der abgebildeten Struktur durch die Form und Größe des Elektronenstrahls bestimmt.
So sind zwar bei Spot beam-Anlagen mit sehr kleinem Strahldurch messer Strukturen
mit einer Vielzahl von Winkeln und einer guten Kantenrauhigkeit
abbildbar, jedoch ist die benötigte
Schreibzeit für
eine Vielzahl von Strukturen im Resistmaterial sehr hoch. Bei Variabel
shaped beam-Anlagen wird der Elektronenstrahl mittels Blenden so
geformt, dass Strukturen im Resistmaterial aus mehreren großen Elementen,
die mit dem Elektronenstrahl abgebildet werden, zusammengesetzt
werden. Damit verkürzt
sich die Schreibzeit, jedoch sind nur Elemente mit einer eingeschränkten Form,
beispielsweise Rechtecke und rechtwinklige Dreiecke, abbildbar.
Dadurch können
nur Strukturen, die eine Orientierung aufweisen, die ein ganzzahliges
Vielfaches von 45° bezüglich des
Referenzkoordinatensystems der Anlage ist, mit einer guten Kantenrauhigkeit
abgebildet werden. Strukturen mit anderen Orientierungen sind nur über eine
Verkleinerung der abgebildeten Elemente mit einer vergleichbaren
Kantenrauhigkeit abbildbar, was aber wiederum zu einer Erhöhung der
Schreibzeit führt.
Die Orientierung der Struktur entspricht dabei der Richtung, in
die sich eine Kante der Struktur erstreckt, wobei die Kante die
größte Abmessung
aller Kanten der Struktur aufweist.
-
Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen zur
Erzeugung von Strukturen in einem Resistmaterial, bei denen weder
die Orientierung, noch die Kantenrauhigkeit beschränkt ist,
bereitzustellen.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch Verfahren nach den Ansprüchen
1, 9, 16, 24, 31, 34, 45, 53, 54 und 57 und durch Vorrichtungen
nach den Ansprüchen
5, 15, 20, 26, 39 und 41 gelöst.
Geeignete Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
-
Die
erfindungsgemäßen Verfahren
und Vorrichtungen werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert, wobei
-
1 eine
Ausführungsform
eines Substrates mit verschieden orientierten Strukturen;
-
2 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
3 eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt;
-
4A ein
Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
4B und 4C Draufsichten
auf eine abgebildete Struktur nach unterschiedlichen Prozessschritten
des Verfahrens aus 4A;
-
5 eine
Ausführungsform
einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt;
-
6A ein
Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
6B und 6C Draufsichten
auf eine Struktur nach unterschiedlichen Prozessschritten des Verfahrens
aus 6A;
-
7A eine
Ausführungsform
einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt;
-
7B die
zweite Blende der Vorrichtung aus 7A im
Detail darstellt;
-
7C Ausführungsformen
von mit der Vorrichtung aus 7A abbildbaren
Strukturen;
-
8 ein
Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
9A eine
Ausführungsform
einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt;
-
9B die
zweite Blende der Vorrichtung aus 9A im
Detail darstellt;
-
9C Ausführungsformen
von mit der Vorrichtung aus
-
9A abbildbaren
Strukturen;
-
10 ein
Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
11 ein
Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
12 eine
Ausführungsform
einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt;
-
13A und 13B Ausführungsformen einer
anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellen;
-
14A ein Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens
darstellt;
-
14B und 14C Ausführungsformen einer
Maske, wie sie im in 14A dargestellten Verfahren
verwendet wird, darstellen;
-
15 ein
Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
16 ein
Flussdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
-
17A eine Ausführungsform
eines Substrates nach einem Schritt entsprechend des Verfahrens
aus 16 darstellt;
-
17B ein Detail aus 17A darstellt; und
-
17C das Substrat aus 17A nach
einem weiteren Schritt entsprechend des Verfahrens aus 16 darstellt.
-
1 zeigt
eine Ausführungsform
eines Substrates 23 mit in einem Resistmaterial auf der Oberfläche des
Substrates 23 erzeugten Strukturen 231 bis 234.
Die Strukturen 231 bis 234 wurden mittels einer
Elektronenstrahlbelichtungsanlage in dem Resistmaterial erzeugt,
wobei die Elektronenstrahlbelichtungsanlage ein Referenzkoordinatensystem mit
den Koordinaten 101 und 102 aufweist. Die Referenzkoordinaten 101 und 102 sind
senkrecht zueinander angeordnet, und können beispielsweise eine x-
und eine y-Richtung bezeichnen. Das Substrat 23 kann beispielsweise
eine Maske für
eine photolithographische Belichtungsanlage (ein Reticle) oder ein Halbleiter-Substrat
(ein Wafer) sein und mehrere Schichten und/oder mehrere Materialien
umfassen. Beispielsweise kann das Substrat 23 einen Glaskörper, ein
Keramiksubstrat oder einen anderen geeigneten Maskenschichtträger umfassen,
auf dem verschiedene Schichten, wie beispielsweise opake, semitransparente,
phasenschiebende oder reflektierende Schichten, wie beispielsweise
Cr oder ein Schichtstapel aus einer Vielzahl von Molybdän- und Silizium-Schichten, angeordnet
sein können.
Das Substrat 23 kann auch ein beliebiges anderes Substrat sein,
wie beispielsweise ein Träger,
der Halbleiter-Materialien, isolierende oder leitende Materialien umfassen
kann. Beispielsweise kann das Substrat 23 ein Halbleiter-Substrat,
beispielsweise aus Silizium, ein silicon-on-insulator (SOI)-Substrat,
ein silicon-on sapphire (SOS)-Substrat sowie dotierte und undotierte
Halbleiter-Schichten
oder epitaktische Schichten umfassen. Als Halbleiter-Materialien
können
auch SiGe, Ge oder GaAs zum Einsatz kommen. Das Substrat 23 kann
bereits Strukturen oder Vorrichtungen, wie beispielsweise Transistoren,
umfassen.
-
Auf
der Oberfläche
des Substrates 23 ist das Resistmaterial angeordnet, in
dem die Strukturen 231 bis 234 ausgebildet sind.
Die Strukturen 231 bis 234 können beispielsweise Leiterbahnstrukturen sein.
Die Strukturen 231 und 232 weisen nur Kanten auf,
die sich entlang der Koordinaten 101 und 102 erstrecken.
Die Strukturen 233 und 234 weisen Kanten auf,
die einen Winkel α bzw. β zur Koordinate 101 aufweisen.
Die Winkel α bzw. β können beispielsweise
von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschieden sein. Im Resistmaterial
kann auch eine Vielzahl von Strukturen 233 und 234 ausgebildet
sein, beispielsweise ein Linienfeld, wie dies für die Struktur 234 beispielhaft
dargestellt ist. Jedoch können
auch andere Strukturen, wie beispielsweise dreieckige Strukturen, im
Resistmaterial ausgebildet sein, von denen beispielsweise eine Kante
einen von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschiedenen Winkel zu den
Referenzkoordinaten aufweist.
-
2 stellt
ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung
von Strukturen in einem Resistmaterial mittels einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. Dabei wird ein erster Winkel einer zu erzeugenden ersten Struktur bezüglich eines
Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
vorgegeben (S21). Aus diesem Winkel wird eine erste Höhe einer Substratoberfläche, auf
der das Resistmaterial angeordnet ist, in der Elektronenstrahlbelichtungsanlage und
in Bezug auf eine Referenzhöhe
bestimmt und eingestellt (S22). Die Referenzhöhe ist beispielsweise die Höhe der Substratoberfläche, bei
der im Resistmaterial Strukturen erzeugt werden, deren Kanten einen
Winkel bezüglich
des Referenzkoordinatensystems aufweisen, der ein ganzzahliges Vielfaches
von 45° ist.
Danach wird die erste Struktur im Resistmaterial abgebildet, wobei
die erzeugte Struktur eine Orientierung aufweist, die den vorgegebenen
ersten Winkel zum Referenzkoordinatensystem aufweist (S23).
-
In
einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage, wie sie beispielsweise
in 3 dargestellt ist, wird ein Elektronenstrahl von
einer Elektronenstrahlquelle 14 ausgesandt. Der Elektronenstrahl
wird mittels Ablenkspulen 18A, 18B, 21A, 21B abgelenkt
und mittels Linsen 17 und 22a, 22b auf
ein Substrat 23 projiziert. Auf der Substratoberfläche des
Substrates 23 ist ein elektronenempfindliches Resistmaterial
angeordnet, in dem Strukturen abgebildet werden. Dabei verursachen
Elemente der Elektronenstrahlbelichtungsanlage, beispielsweise die
elektromagnetischen Linsen, eine Rotation des Elektronenstrahls. Wird
beispielsweise mittels Blenden eine nicht-runde Form des auf das
Substrat auftreffenden Elektronenstrahls erzeugt, so ist die Orientierung
des auf das Substrat auftreffenden Elektronenstrahls von der Höhe der Substratoberfläche in Bezug
auf diese Elemente abhängig.
-
Wird
beispielsweise ein rechtwinkliger Elektronenstrahl, wie in 3 gezeigt,
mittels einer ersten und einer zweiten Blende 15 und 19 erzeugt,
so ist die Orientierung des im Resistmaterial des Substrates 23 erzeugten
Rechteckes eine andere als die des rechtwinkligen Elektronenstrahls
nach Durchdringen der ersten Blende 15. Üblicherweise
wird die Höhe
der Substratoberfläche
so eingestellt, dass die im Resistmaterial abgebildeten Strukturen
Kanten aufweisen, die sich entlang der Referenzkoordinaten 101 und 102 der
Elektronenstrahlbelichtungsanlage erstrecken. Die Referenzkoordinaten 101, 102 können beispielsweise
eine X- und eine Y-Richtung
sein, in die der Elektronenstrahl durch die Ablenkspulen 21A, 21B abgelenkt
werden kann. Dabei sind die X- und die Y-Richtung üblicherweise
senkrecht zueinander definiert. Üblicherweise
kann ein Substrathalter 24, auf dem das Substrat 23 in
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage angeordnet ist, in die selben
Richtungen, das heißt
in die X- und die Y-Richtung,
mittels Motoren 29a, 29b verschoben werden. Damit können rechtwinklige
Strukturen, deren Kanten sich entlang der X- oder der Y-Richtung
erstrecken, erzeugt werden.
-
Erfindungsgemäß wird die
Höhe der
Substratoberfläche
nun so bestimmt und eingestellt, dass die Kanten des auf das Resistmaterial
auftreffenden rechtwinkligen Elektronenstrahls einen vorbestimmten
Winkel zu den Referenzkoordinaten 101, 102 aufweisen.
Der Winkel kann von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschieden
sein.
-
Des
Weiteren ist es möglich,
eine oder mehrere weitere Höhen
der Substratoberfläche
entsprechend vorgegebenen Winkeln von weiteren zu erzeugenden Strukturen
zu bestimmen und einzustellen und, während sich die Substratoberfläche auf
diesen Höhen
befindet, weitere Strukturen im Resistmaterial zu erzeugen. Damit
ist es möglich,
Strukturen mit verschiedenen Winkeln bezüglich der Referenzkoordinaten
in einer Belichtungsanlage zu erzeugen.
-
Eine
zu erzeugende Struktur kann aus einer Vielzahl gegeneinander versetzter,
einzeln abgebildeter Elemente bestehen. So kann beispielsweise eine
lange Linienstruktur, die sich entlang der Richtung 102 erstreckt,
aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten und in der Richtung 102 aneinander
grenzenden rechteckigen Elementen zusammengesetzt werden. Da die
einzelnen Elemente einer Struktur erfindungsgemäß mit einem vorbestimmten Winkel
in das Resistmate einem vorbestimmten Winkel in das Resistmaterial
abgebildet werden, wird die Ablenkung des Elektronenstrahls zur
Abbildung eines benachbarten Elementes an den Winkel der zu erzeugenden
Struktur angepasst. Beispielsweise erfolgt nun die Ablenkung des
Elektronenstrahls nicht nur in der Richtung 102, sondern auch
in der Richtung 101, damit die einzelnen Elemente aneinander
angrenzen und eine durchgängige Struktur
mit geraden Kanten bilden.
-
Die
zur Erzeugung einer Struktur mit einem vorgegebenen Winkel einzustellende
Höhe der
Substratoberfläche
kann beispielsweise mittels einer Zuordnungstabelle bestimmt werden.
Die Zuordnungstabelle enthält
dabei Datensets, die jeweils einen Winkel und eine zugeordnete Höhe der Substratoberfläche umfassen.
Die für
einen vorgegebenen Winkel bestimmte Höhe kann unter Berücksichtigung der
Dicke des Substrates mit Hilfe einer Vorrichtung, beispielsweise
eines Motors, der einen Substrathalter bewegt, eingestellt werden.
-
Eine
andere Möglichkeit,
die einzustellende Höhe
der Substratoberfläche
zu bestimmen, besteht darin, einen Detektor in der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
anzuordnen, der die Rotation des Elektronenstrahls auf einer vorgegebenen
Höhe anhand einer
Referenzstruktur, beispielsweise eines Rechteckes, bestimmt. Dazu
kann der Elektronenstrahl so abgelenkt werden, dass er auf den Detektor
und nicht auf das Resistmaterial auftrifft. Dann wird die vorgegebene
Höhe solange
variiert, bis die mittels des Detektors bestimmte Rotation des Elektronenstrahls den
für die
zu erzeugende Struktur vorgegebenen Winkel aufweist. Die dabei ermittelte
Höhe wird
als einzustellende Höhe
der Substratoberfläche
festgehalten und kann wiederum mit Hilfe einer Vorrichtung wie vorstehend
beschrieben eingestellt werden. Es ist möglich, den Detektor auf der
Höhe der
Substratoberfläche
auf dem Substrathalter anzuordnen. Dann kann die ermittelte Höhe bereits
während
der Bestimmung der dem Winkel entsprechenden Höhe eingestellt werden.
-
3 stellt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. Die Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10 umfasst eine
Elektronenstrahlquelle 14, die einen Elektronenstrahl aussendet,
Vorrichtungen zur Fokussierung, Ausblendung und Ablenkung des Elektronenstrahls,
Blenden 15, 19, die geeignet sind, den Elektronenstrahl
zu formen, einen Substrathalter 24, Vorrichtungen zur Bewegung
des Substrathalters 24 entlang von Koordinaten 101, 102 eines
Referenzkoordinatensystems der Anlage 10 sowie eine Vorrichtung,
die aus einem vorgegebenen Winkel einer abzubildenden Struktur bezüglich des
Referenzkoordinatensystems eine Höhe des Substrathalters 24 bestimmt
und einstellt.
-
Wie
in 3 zu sehen ist, umfassen die Vorrichtungen zur
Fokussierung, Ausblendung und Ablenkung des Elektronenstrahls beispielsweise
Ablenkspulen 18A, 18B, 21A, 21B,
Projektionslinsen 17 und 22a, 22b, Kondensorlinsen 25a, 25b,
eine Ausblendelektrode 26, eine Ausblendvorrichtung 27 und einen
Stigmator 30. Die Vorrichtungen zum Bewegen des Substrathalters 24,
auf dem ein Substrat 23 angeordnet ist, umfassen beispielsweise
Interferometer 28a, 28b, die die Position des
Substrathalters 24 bezüglich
des Referenzkoordinatensystems bestimmen, und Motoren 29a, 29b,
die die Position des Substrathalters verändern. Jedoch sind auch andere Ausführungsformen
oder räumliche
Anordnungen der genannten Vorrichtungen möglich. Die Vorrichtungen zur
Erzeugung, Fokussierung, Ausblendung, Ablenkung und Formung des
Elektronenstrahls und zur Bewegung des Substrathalters 24 bilden
eine abbildende Einrichtung 100.
-
Wie
in 3 zu sehen ist, werden einige Elemente und Vorrichtungen
der abbildenden Einrichtung 100 nachfolgend vereinfacht
dargestellt. So werden beispielsweise die Elektro nenstrahlquelle 14, die
Kondenserlinsen 25a, 25b sowie die Vorrichtungen
zum Ausblenden des Elektronenstrahls 26 und 27 als
erster Vorrichtungsbereich 11 bezeichnet. Die Projektionslinse 17 und
die Ablenkspulen 18A, 18B werden nachfolgend als
zweiter Vorrichtungsbereich 12 bezeichnet. Die Verkleinerungslinsen 22a, 22b, der
Stigmator 30 sowie die Ablenkspulen 21A, 21B werden
nachfolgend als dritter Vorrichtungsbereich 13 bezeichnet.
-
Die
Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10 umfasst in der in 3 dargestellten
Ausführungsform
weiterhin eine Dateneingabevorrichtung 31, die beispielsweise
ein Computer sein kann, sowie eine Steuervorrichtung 32.
Die Steuervorrichtung 32 steuert die einzelnen Vorrichtungen
der abbildenden Einrichtung 100 entsprechend eines von
der Dateneingabevorrichtung 31 bereitgestellten Datensets 31a. Das
Datenset 31a umfasst dabei neben den Abmessungen der durch
die abbildende Einrichtung 100 zu erzeugenden Strukturen
auch deren Winkel bezüglich
des Referenzkoordinatensystems der Anlage 10.
-
Die
Vorrichtung zum Bestimmen und Einstellen einer Höhe des Substrathalters umfasst
beispielsweise einen Motor 29c, der eine bestimmte Höhe des Substrathalters 24 einstellen
kann. Die Vorrichtung zum Bestimmen einer Höhe des Substrathalters kann
beispielsweise eine Zuordnungstabelle umfassen, in der jeweils einem
vorgegebenen Winkel einer zu erzeugenden Struktur eine bestimmte
Höhe des
Substrathalters 24 zugeordnet ist. Eine solche Zuordnungstabelle
kann beispielsweise in der Steuervorrichtung 32 enthalten
sein.
-
Eine
andere Ausführungsform
der Vorrichtung zum Bestimmen und Einstellen einer Höhe des Substrathalters 24 kann
beispielsweise neben dem Motor 29c einen Detektor umfassen,
der die Rotation des Elektronenstrahls auf einer vorgegebenen Höhe anhand
einer Referenzstruktur, beispielsweise eines Recht eckes, bestimmt.
Der Detektor kann auf dem Substrathalter auf der Höhe der Substratoberfläche angeordnet
sein.
-
Die
Höhe des
Substrathalters 24 kann um einige mm entsprechend den vorgegebenen
Winkeln der zu erzeugenden Strukturen verändert werden. Die Fokussierung
des Elektronenstrahls kann auf die jeweils eingestellte Höhe der Substratoberfläche nachgeregelt
werden.
-
4A stellt
ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
eines anderen Verfahrens zur Erzeugung von Strukturen in einem Resistmaterial
mittels einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage dar. Dabei wird
zunächst
eine erste Struktur aus gleichgroßen Rechtecken mit vorgegebenen
Abmessungen im Resistmaterial, das auf einer Oberfläche eines
in die Elektronenstrahlanlage eingebrachten Substrats angeordnet
ist, mittels der Elektronenstrahlbelichtungsanlage erzeugt (S41).
Jeweils zwei Rechtecke grenzen dabei aneinander und sind in einer
ersten Richtung gegeneinander versetzt angeordnet. Danach wird eine
zweite Struktur im Resistmaterial mittels der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
erzeugt, die der ersten Struktur gleicht, jedoch zur ersten Struktur
in der ersten und in einer zweiten Richtung versetzt angeordnet
ist (S42). Die zweite Richtung verläuft senkrecht zur ersten Richtung.
-
4B stellt
eine Draufsicht auf eine Struktur gemäß einer Ausführungsform
des mit Bezug auf 4A beschriebenen Verfahrens
nach einem ersten Prozessschritt dar. Wie in 4B zu
sehen ist, wird eine erste Struktur 40 in ein Resistmaterial 43 abgebildet,
die eine Vielzahl von Rechtecken 41 umfasst. Dabei weisen
die Rechtecke 41 jeweils die gleichen Abmessungen auf,
wobei die Kanten der Rechtecke 41 entlang von Referenzkoordinaten 101 bzw. 102 eines
Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
ausgerichtet sind. Je zwei benachbarte Rechtecke 41 grenzen
aneinander und sind gegeneinander in einer der Richtungen des Referenzkoor dinatensystems,
in 4B ist dies die Richtung 102, um einen
Betrag a versetzt angeordnet. Jedoch können die Rechtecke 41 auch
in Richtung 101 gegeneinander versetzt angeordnet sein. Die
sich ergebende Struktur 40 weist damit eine Orientierung
bezüglich
des Referenzkoordinatensystems auf, die durch den Winkel α bezüglich der
Referenzkoordinate 101 beschrieben werden kann. Dieser
Winkel kann beliebig durch eine entsprechende Auswahl der Anzahl
der Rechtecke 41, ihrer Abmessungen und der Größe der Versetzung
a gewählt werden.
Jedoch weist die Struktur 40 eine hohe Kantenrauhigkeit
auf. Die Kante 42, die beispielsweise durch die unteren
Kanten der Rechtecke 41 gebildet wird, ist keine gerade
Linie, sondern weist eine Treppenform auf. Sie hat Einkerbungen,
deren maximaler Abstand von einer idealen, geraden Kantenlinie mit dem
Winkel α gleich
dem Versetzungsbetrag a ist.
-
4C stellt
eine Draufsicht auf die mit Bezug auf 4B beschriebene
Struktur nach einem weiteren Prozessschritt dar. Im Resistmaterial 43 ist eine
zweite Struktur 40' abgebildet,
die der ersten Struktur 40 gleicht. Die Struktur 40 ist
mit der gestrichelten Linie dargestellt. Die Struktur 40' umfasst eine
Anzahl gleichgroßer
Rechtecke 41',
wobei die Anzahl der Rechtecke 41', ihre Abmessungen und der Betrag
a, um den jeweils zwei Rechtecke 41' gegeneinander versetzt sind, gleich
der Anzahl der Rechtecke 40',
ihren Abmessungen und dem Betrag a sind. Jedoch ist die Struktur 40' um einen Betrag
b in Richtung 102 und um einen Betrag c in Richtung 101 gegenüber der
Struktur 40 versetzt angeordnet. Die Beträge b und
c sind beliebig wählbar.
In der in 4C gezeigten Ausführungsform
ist beispielsweise b = a/2, während
c beispielsweise die Hälfte
der Abmessung der Rechtecke 41 bzw. 41' in Richtung 101 ist.
Die sich aus der Überlagerung
der Strukturen 40 und 40' ergebende Struktur im Resistmaterial 43 weist
die selbe Orientierung wie die Struktur 40 bezüglich des
Referenzkoordinatensystems, jedoch eine geringere Kantenrauhigkeit
auf. Der maximaler Abstand der unteren Kante 42 der sich
ergebenden Struktur von einer idealen, geraden Kantenlinie mit dem
Winkel α ist
gleich dem Versetzungsbetrag b. Damit ist die Kantenrauhigkeit der
sich ergebenden Struktur gegenüber
der Ausgangsstruktur 40 um den Faktor a/b verringert.
-
In
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
können
weitere Strukturen im Resistmaterial erzeugt werden, wobei jede
weitere Struktur der ersten Struktur 40 gleicht. Das heißt, jede
weitere Struktur umfasst Rechtecke, deren Abmessungen und Versetzung
untereinander denen der ersten Struktur gleichen. Jedoch ist jede
weitere Struktur zu der ersten und weiteren, vorher erzeugten Strukturen
in der ersten und der zweiten Richtung 101, 102 versetzt
angeordnet. Beispielsweise können
im Anschluss an die in 4C dargestellte Struktur 40' eine Struktur 40'' und eine Struktur 40''' abgebildet
werden. Die Struktur 40'' kann dabei
beispielsweise um den Betrag b/2 in Richtung 102 und um
den Betrag c/2 in Richtung 101 zu der ersten Struktur 40 versetzt
angeordnet sein. Die Struktur 40''' kann beispielsweise
um den Betrag 3b/2 in Richtung 102 und um den Betrag 3c/2
in Richtung 101 zu der ersten Struktur 40 versetzt
angeordnet sein. Die aus der Überlagerung
der Strukturen 40 bis 40''' sich ergebende
Struktur weist dann eine Kantenrauhigkeit auf, die nochmals um den
Faktor 2 gegenüber
der Struktur in 4C verringert ist.
-
Durch
eine geeignete Wahl der Abmessungen der Rechtecke 41, 41' usw., des Betrages
a, um den die Rechtecke 41, 41' usw. innerhalb einer Struktur 40, 40', 40'' usw. gegeneinander versetzt sind,
die Beträge,
um die verschiedene Strukturen 40', 40'' usw.
gegenüber
der ersten Struktur 40 in die Richtungen des Referenzkoordinatensystems
versetzt angeordnet sind, und der Anzahl der erzeugten Strukturen 40', 40'' usw. kann eine sich aus der Überlagerung der
erzeugten Strukturen 40, 40', 40'' usw.
ergebende Struktur mit einer vorbestimmten Orientierung, vorbestimmten
Abmessungen und einer vorbestimmten Kantenrauhigkeit im Resistmaterial 43 erzeugt werden.
-
Wird
zum Abbilden der Struktur in das Resistmaterial eine vector-scan
shaped-beam Elektronenstrahlbelichtungsanlage verwendet, so wird
der Startvektor für
die zweite Struktur 40' und
gegebenenfalls weitere erzeugte Strukturen 40'' , 40''' usw. jeweils um
einen vorbestimmten Betrag in Richtung der Referenzkoordinaten der
Elektronenstrahlbelichtungsanlage verändert.
-
5 stellt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. Die Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10 umfasst eine
abbildende Einrichtung 100, eine Dateneingabevorrichtung 31 und
eine Steuervorrichtung 32. Wie mit Bezug auf 3 erläutert wurde,
ist die abbildende Einrichtung 100 vereinfacht dargestellt.
Sie umfasst einen ersten, zweiten und dritten Vorrichtungsbereich 11, 12, 13,
zwei Blenden 15, 19, die geeignet sind, den Elektronenstrahl
zu formen, einen Substrathalter 24, auf dem ein Substrat 23 angeordnet
ist, und Vorrichtungen zum Bestimmen und Verändern der Position des Substrathalters 24,
beispielsweise Interferometer 28a, b und Motoren 29a, b.
Die Steuervorrichtung 32 steuert die einzelnen Vorrichtungen
der abbildenden Einrichtung 100 entsprechend eines von
der Dateneingabevorrichtung 31 bereitgestellten Datensets 31a.
Das Datenset 31a umfasst dabei neben den Abmessungen der
durch die abbildende Einrichtung 100 zu erzeugenden Strukturen
auch deren Startvektor bezüglich
des Referenzkoordinatensystems der Anlage 10. Dabei ist der
Startvektor für
jede abzubildende Struktur veränderlich.
-
6A stellt
eine Ausführungsform
eines weiteren Verfahrens zum Erzeugen einer Struktur in einem zu
strukturierenden Teil eines Substrates mittels einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. Das Substrat kann ein beliebiges Substrat sein, wie beispielsweise
ein Werkstück,
ein Halbleiter-Wafer oder ein Maskensubstrat (reticle). Es umfasst
mindestens eine Schicht, in der Strukturen unter Nutzung einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage
erzeugt werden sollen. Auf einer Substratoberfläche ist ein Resistmaterial
angeordnet. Dieses Substrat wird in die Elektronenstrahlbelichtungsanlage
eingebracht (S61).
-
In
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage wird eine Struktur in das
Resistmaterial abgebildet (S62), wobei die Struktur eine Anzahl
gleichgroßer Elemente,
beispielsweise Rechtecke, umfasst. Die Elemente bilden eine zusammenhängende Struktur. Jeweils
zwei Elemente grenzen dabei aneinander und sind in einer ersten
Richtung bezüglich
eines Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
gegeneinander versetzt angeordnet. Die abgebildete Struktur weist
eine vorgegebene Orientierung bezüglich des Referenzkoordinatensystems
und eine vorgegebene Rauhigkeit der Strukturkanten auf.
-
Nachfolgend
wird das Resistmaterial entwickelt, wobei eine Resiststruktur erzeugt
wird (S63). Die Resiststruktur wird in die zu strukturierende Schicht
des Substrates übertragen
(S64), beispielsweise mittels eines Atzprozesses. Dabei wird eine Substratstruktur
erzeugt. Der Prozess zum Übertragen
der Resiststruktur umfasst einen Überätzprozess, so dass die Rauhigkeit
der Strukturkanten verringert wird.
-
6B stellt
eine Draufsicht auf eine Struktur 40 gemäß einer
Ausführungsform
des mit Bezug auf 6A beschriebenen Verfahrens
nach dem Prozessschritt zum Abbilden der Struktur 40 in
ein Resistmaterial 43 dar. Die Struktur 40 umfasst
eine Vielzahl von Rechtecken 41, wie dies mit Bezug auf 4B beschrieben
wurde. Die Struktur 40 weist eine Strukturkante 42 auf,
die keine ideale gerade Linie darstellt, sondern eine Treppenform
aufweist. Der maximale Abstand der Kante 42 zur idealen
Kantenlinie kann dabei beispielsweise gleich dem Versetzungsbetrag
a sein, um den die einzelnen Rechtecke 41 gegeneinander
versetzt angeordnet sind. Damit weist die abgebildete Struktur 40 eine
vorbestimmte Kantenrauhigkeit auf.
-
Das
Abbilden der Struktur in das Resistmaterial kann so ausgeführt werden,
dass die Rechtecke abgerundete Ecken aufweisen. Dies kann beispielsweise
durch eine Verringerung der Dosis erreicht werden.
-
Nachfolgend
wird das Resistmaterial 43 entwickelt, wobei eine Resiststruktur
erzeugt wird. Die Resiststruktur weist eine Kantenrauhigkeit auf,
die der Kantenrauhigkeit der abgebildeten Struktur 40 ähnelt. Jedoch
kann die Kantenrauhigkeit etwas geringer sein. Das Resistmaterial
kann ein Positiv- oder ein
Negativresist sein. Damit kann die erzeugte Resiststruktur beispielsweise
eine Öffnung
im Resistmaterial 43 oder eine Struktur aus Resistmaterial 43, in
deren Umgebung das Resistmaterial 43 entfernt ist, sein.
-
Nach
dem Erzeugen der Resiststruktur wird diese in die zu strukturierende
Schicht des Substrates übertragen.
Dieser Prozess umfasst einen Überätzprozess.
-
Der Überätzprozess
kann beispielsweise ein Ätzen
der Resiststruktur vor dem eigentlichen Übertragen in die zu strukturierenden
Schicht umfassen. Dabei können
hervorspringende Ecken der Resiststruktur so verändert, beispielsweise abgerundet, werden,
dass die Kantenrauhigkeit der Resiststruktur gegenüber der
abgebildeten Struktur 40 und der durch das Entwickeln erzeugten
Resiststruktur verringert wird. Diese veränderte Resiststruktur kann dann
in die zu strukturierende Schicht des Substrates übertragen
werden, wobei eine Substratstruktur erhalten wird.
-
Des
Weiteren ist es möglich,
dass der Überätzprozess
das Ätzen
der zu strukturierenden Schicht selbst umfasst, bei dem die Resiststruktur
in die zu strukturierende Schicht übertragen wird. Dieser Ätzprozess
kann so ausgeführt
werden, dass das Substratmaterial zwischen hervorspringenden Bereichen
der Resiststruktur nicht so stark abgetragen wird wie an den hervorspringenden
Bereichen selbst. Damit kann eine Substratstruktur erhalten werden, die
eine gegenüber
der Resiststruktur verringerte Kantenrauhigkeit aufweist.
-
Der
Prozess zum Übertragen
der Resiststruktur in die zu strukturierende Schicht des Substrates
kann auch beide vorstehend beschriebene Überätzprozesse umfassen, so dass
die Kantenrauhigkeit stark verringert werden kann.
-
6C stellt
eine solche Substratstruktur 50 dar. Sie ist in der in 6C dargestellten
Ausführungsform
als Öffnung
in einer Substratschicht 52 ausgeführt, das heißt, dass
als Resistmaterial ein Positivresist verwendet wurde. Die Substratstruktur 50 weist
eine Substratstrukturkante 51 auf, die annähernd eine
gerade Linie ist.
-
7A stellt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. Die in der 7A dargestellte Elektronenstrahlbelichtungsanlage
umfasst eine abbildende Einrichtung 100, eine Dateneingabevorrichtung 31 und
eine Steuervorrichtung 32. Wie mit Bezug auf 3 beschrieben,
umfasst die abbildende Einrichtung 100 einen ersten, zweiten
und dritten Vorrichtungsbereich 11, 12, 13,
Blenden 15, 19, die geeignet sind, den Elektronenstrahl
zu formen, einen Substrathalter 24, auf dem ein Substrat 23 angeordnet
ist, und Vorrichtungen zum Bestimmen 28a, 28b und Verändern 29a, 29b der
Position des Substrathalters 24. Die erste Blende 15 weist
eine rechteckige Öffnung
auf, die bezüglich
eines Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
ausgerichtet ist. Das heißt,
die Blendenöffnung
ist so ausgerichtet, dass ein damit geformter Elektronenstrahl eine
rechteckige Struktur in ein Resistmate rial auf einer Oberfläche des
Substrates abbildet, deren Kanten entlang von Referenzkoordinaten 101, 102 des
Referenzkoordinatensystems verlaufen.
-
Die
zweite Blende 19 weist eine Öffnung 190 auf, die
in 7B im Detail dargestellt ist. Die Öffnung 190 umfasst
eine rechteckige Öffnung 190a und
eine Öffnung 190b in
Form eines Parallelogramms, dessen eine Ecke mit der rechteckigen Öffnung 190a überlagert
sein kann, wie in 7B zu sehen ist. Das Parallelogramm
weist Winkel auf, die von 90° verschieden
sind. Die rechteckige Öffnung 190a ist
so bezüglich
des Referenzkoordinatensystems ausgerichtet, dass die Kanten eines
durch die erste Blende 15 geformten und auf die zweite
Blende 19 auftreffenden Elektronenstrahls 16 in
Richtung der Kanten der Öffnung 190a verlaufen.
Die Öffnung 190b ist
bezüglich
der Öffnung 190a so
gedreht angeordnet, dass mindestens zwei Kanten der Öffnung 190b nicht
in Richtung der Kanten der Öffnung 190a verlaufen.
Ein Winkel γ ist
zwischen einer ersten Kante der Öffnung 190b und
einer Parallelen zu einer ersten Kante der Öffnung 190a definiert.
Ein Winkel δ ist
zwischen einer zweiten Kante der Öffnung 190b und der
Parallelen zur ersten Kante der Öffnung 190a definiert,
wobei die Parallele zur ersten Kante der Öffnung 190a nicht
durch einen Winkel ε verläuft, der zwischen
der ersten und der zweiten Kante der Öffnung 190b vorliegt.
Die Winkel γ und δ können gleich oder
verschieden voneinander sein. Das heißt, die Öffnung 190b kann symmetrisch
oder unsymmetrisch zur Öffnung 190a angeordnet
sein. Wenn beispielsweise der Winkel ε des Parallelogramms 120° beträgt, so können die
Winkel γ und δ beispielsweise 30° und 30° oder 45° und 15° oder 60° und 0° betragen.
Es gilt: ε + γ + δ = 180°.
-
In 7B sind
verschiedene Überlagerungsvarianten
des Elektronenstrahls 16 und der Öffnung 190 der zweiten
Blende 19 beispielhaft dargestellt. Der durch die Überlagerung
geformte Elektronenstrahl 20 kann beispielsweise die Formen 20a bis 20e aufweisen.
Der Elektronenstrahl 20a weist beispielsweise eine rechteckige
Form auf, während
die dargestellten Elektronenstrahlen 20b bis 20e beispielsweise
die Form von rechteckigen Dreiecken aufweisen, deren Katheten jeweils
unterschiedlich lang sind. Die Abmessungen der Kanten des geformten
Elektronenstrahls 20 sind in Abhängigkeit von den Abmessungen
der Kanten des auftreffenden Elektronenstrahls 16 und der Überlagerung
des Elektronenstrahls 16 mit der Öffnung 190 frei wählbar. Die Winkel
des Elektronenstrahl 20 mit dreieckiger Form werden durch
die Winkel und die Anordnung der Kanten des Parallelogramms 190b bezüglich des
Referenzkoordinatensystems bestimmt.
-
7C stellt
beispielhaft verschiedene Strukturen dar, die mit Hilfe der Elektronenstrahlen 20a bis 20e in
ein Resistmaterial, das auf der Oberfläche des Substrates 23 in 7A angeordnet
ist, abgebildet werden können.
Die Strukturen A und B umfassen dabei Elemente, die durch die Überlagerung
des Elektronenstrahls 16 mit der Öffnung 190a, beispielsweise
mit dem Elektronenstrahl 20a, abgebildet werden. Sie weisen
Orientierungen von 0° bzw. 90° zu den Referenzkoordinaten 101, 102 der
Elektronenstrahlbelichtungsanlage auf. Die Struktur C umfasst Elemente,
die durch die Überlagerung
des Elektronenstrahls 16 mit der Öffnung 190b an gegenüberliegenden
Seiten der Öffnung 190b,
beispielsweise mit den Elektronenstrahlen 20b und 20d,
abgebildet werden. Die Struktur C weist eine Orientierung mit dem
Winkel 180°-γ bezüglich der
Referenzkoordinate auf, die entlang der Richtung der ersten Kante
der Öffnung 190a verläuft. In
der in den 7B und 7C gezeigten
Ausführungsform
ist dies beispielsweise die Koordinate 101. Die Struktur D
umfasst Elemente, die durch die Überlagerung
des Elektronenstrahls 16 mit der Öffnung 190b an anderen
gegenüberliegenden
Seiten der Öffnung 190b, beispielsweise
mit den Elektronenstrahlen 20c und 20e, abgebildet
werden. Die Struktur D weist eine Orientierung mit dem Winkel δ bezüglich der
Referenzkoordinate auf, die entlang der Richtung der ersten Kante
der Öffnung 190a verläuft. In
der in den 7B und 7C gezeigten
Ausführungsform
ist dies beispielsweise die Koordinate 101.
-
Die
in 7A dargestellte Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10 kann
in einer Ausführungsform mehrere
zweite Blenden 19 umfassen, wobei sich die verschiedenen
zweiten Blenden 19 durch die Winkel der Öffnung 190b und
die Anordnung der Öffnung 190b bezüglich der Öffnung 190a unterscheiden.
-
In
einer Ausführungsform
sind die verschiedenen zweiten Blenden 19 als Revolverblenden
in der Anlage 10 angeordnet.
-
In
einer anderen Ausführungsform
sind die verschiedenen zweiten Blenden 19 als separate Blenden
auf einem gemeinsamen Blendenträger
in der Anlage 10 angeordnet. Dabei können beispielsweise in jeder
separaten Blende beide Öffnungen 190a und 190b ausgebildet
sein. Jedoch kann auch die Öffnung 190a nur
einmalig ausgebildet sein, während
verschiedene Öffnungen 190b auf
dem Blendenträger
angeordnet sind, und die verschiedenen Blenden 19 eine
Kombination der einen Öffnung 190a und
einer ausgewählten Öffnung 190b umfasst.
-
8 stellt
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
dar, bei dem eine Struktur in einem Resistmaterial mittels einer
mit Bezug auf die 7A bis 7C beschriebenen
Elektronenstrahlbelichtungsanlage erzeugt wird. Ein Substrat, auf
dessen Oberfläche
das Resistmaterial aufgebracht ist, wird in die Elektronenstrahlbelichtungsanlage
eingebracht (S81). Eine Struktur wird in dem Resistmaterial erzeugt
(S82), wobei die Struktur eine Orientierung aufweist, die von den
Koordinaten des Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
verschieden ist. Die Struktur wird durch einen Elektronenstrahl
erzeugt, der durch die Superposition der ersten und der zweiten
Blende der Elektronenstrahlbelichtungsanlage geformt wird. Beispielsweise
wird eine der Strukturen C oder D, die in 7C dargestellt
sind, erzeugt.
-
In
einer Ausführungsform
des Verfahrens umfasst die Elektronenstrahlbelichtungsanlage wie vorstehend
beschrieben mehrere verschiedene zweite Blenden. Dann umfasst das
Verfahren zum Erzeugen einer Struktur den Schritt zum Auswählen derjenigen
zweiten Blende, bei der die Winkel und die Anordnung der parallelogrammförmigen Öffnung an
die Orientierung der zu erzeugenden Struktur angepasst sind.
-
Strukturen
mit voneinander verschiedenen Orientierungen, die jeweils von den
Referenzkoordinaten verschieden sind, können beispielsweise durch mehrmaliges
Ausführen
des beschriebenen Verfahrens unter Nutzung verschiedener zweiter Blenden
erzeugt werden.
-
9A stellt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. Die in der 9A dargestellte Elektronenstrahlbelichtungsanlage
umfasst eine abbildende Einrichtung 100, eine Dateneingabevorrichtung 31 und
eine Steuervorrichtung 32. Wie mit Bezug auf 3 beschrieben,
umfasst die abbildende Einrichtung 100 einen ersten, zweiten
und dritten Vorrichtungsbereich 11, 12, 13,
Blenden 15, 19, die geeignet sind, den Elektronenstrahl
zu formen, einen Substrathalter 24, auf dem ein Substrat 23 angeordnet
ist, und Vorrichtungen zum Bestimmen 28a, 28b und Verändern 29a, 29b der
Position des Substrathalters 24. Die erste Blende 15 weist
eine rechteckige Öffnung
auf, die bezüglich
eines Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
ausgerichtet ist. Das heißt,
die Blendenöffnung
ist so ausgerichtet, dass ein damit geformter Elektronenstrahl eine
rechteckige Struktur in ein Resistmaterial auf einer Oberfläche des
Substrates abbildet, deren Kanten entlang von Referenzkoordinaten 101, 102 des
Referenzkoordinatensystems verlaufen.
-
Die
zweite Blende 19 weist eine Öffnung 190 auf, die
in 9B im Detail dargestellt ist. Die Öffnung 190 umfasst
eine rechteckige Öffnung 190a und
eine Öffnung 190b in
Form eines Parallelogrammes, deren eine Ecke mit der rechteckigen Öffnung 190a überlagert
sein kann, wie in 9B zu sehen ist. Die Öffnung 190b ist
bezüglich
der Öffnung 190a so
gedreht angeordnet, dass mindestens zwei Kanten der Öffnung 190b nicht
in Richtung der Kanten der Öffnung 190a verlaufen.
Ein Winkel γ ist
zwischen einer ersten Kante der Öffnung 190b und
einer Parallelen zu einer ersten Kante der Öffnung 190a definiert.
Ein Winkel δ ist
zwischen einer zweiten Kante der Öffnung 190b und der
Parallelen zur ersten Kante der Öffnung 190a definiert,
wobei die Parallele zur ersten Kante der Öffnung 190a nicht
durch einen Winkel ε verläuft, der
zwischen der ersten und der zweiten Kante der Öffnung 190b vorliegt.
Die Winkel γ und δ können gleich
oder verschieden voneinander sein. Das heißt, die Öffnung 190b kann symmetrisch
oder unsymmetrisch zur Öffnung 190a angeordnet
sein. Beispielsweise kann die Öffnung 190b so
wie in 7B dargestellt ausgeführt und
bezüglich
der Öffnung 190a angeordnet
sein.
-
Es
ist auch möglich,
dass die Öffnung 190b ein
Rechteck ist und die Winkel γ und δ jeweils
45° betragen,
wie dies in 9B dargestellt ist. Des Weiteren
kann eine Ecke der Öffnung 190b so
abgedeckt sein, dass die entstehende Kante parallel zu einer gegenüberliegenden
Kante der Öffnung 190a verläuft, wie
dies in 9B zu sehen ist.
-
Mindestens
eine der Öffnungen
in den Blenden 15 und 19 ist bezüglich des
Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage gedreht
angeordnet. Das heißt,
die Öffnungen
in den Blenden 15 und 19 sind so ausgerichtet,
dass die Kanten eines durch die erste Blende 15 geformten und
auf die zweite Blende 19 auftreffenden Elektronenstrahls 16 in Richtungen
verlaufen, die von den Richtungen der Kanten der Öffnung 190a verschieden
sind. Zwischen einer Parallelen zu einer ersten Kante des Elektronenstrahls 16 und
einer ersten Kante der Öffnung 190a ist
ein Winkel ϕ definiert. In 9B ist
beispielsweise die Öffnung
in der Blende 15 so angeordnet, dass ein nur durch die
Blende 15 geformter Elektronenstrahl eine Struktur in einem Resistmaterial,
das auf der Oberfläche
des Substrates 23 angeordnet ist, erzeugen würde, deren
Kanten entlang der Richtungen der Referenzkoordinaten verlaufen.
Demgegenüber
ist die Öffnung 190 in
der Blende 19 gedreht angeordnet, so dass eine alleinige Abbildung
beispielsweise der Öffnung 190a in
das Resistmaterial eine Struktur erzeugen würde, deren Kanten nicht entlang
der Richtungen der Referenzkoordinaten verlaufen. Der Winkel ϕ ist
frei wählbar
und kann beispielsweise größer als
10°, beispielsweise größer oder
gleich 18° sein.
Der Winkel ϕ kann beispielsweise kleiner als 45°, beispielsweise
kleiner oder gleich 22° sein.
-
In 9B sind
verschiedene Überlagerungsvarianten
des Elektronenstrahls 16 und der Öffnung 190 der zweiten
Blende 19 beispielhaft dargestellt. Der durch die Überlagerung
geformte Elektronenstrahl 20 kann beispielsweise die Formen 20a bis 20h aufweisen.
Die dargestellten sich ergebenden Elektronenstrahlen 20a bis 20h weisen
beispielsweise die Form von rechteckigen Dreiecken auf, deren Katheten
jeweils unterschiedlich lang sind. Die Abmessungen der Kanten des
geformten Elektronenstrahls 20 sind in Abhängigkeit
von den Abmessungen der Kanten des auftreffenden Elektronenstrahls 16 und
der Überlagerung
des Elektronenstrahls 16 mit der Öffnung 190 frei wählbar. Die
Winkel des Elektronenstrahl 20 mit dreieckiger Form werden durch
die Winkel und die Anordnung der Kanten des Parallelogramms 190b bezüglich der
Kanten des auftreffenden Elektronenstrahls 16 bestimmt.
-
9C stellt
beispielhaft verschiedene Strukturen dar, die mit Hilfe der Elektronenstrahlen 20a bis 20e in
das Resistmaterial abgebildet werden können. Die Strukturen A und
B weisen Orientierungen von 0° bzw.
90° zu den
Referenzkoordinaten 101, 102 der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
auf. Die Struktur A kann dabei beispielsweise Elemente, die mit
dem Elektronenstrahl 20b abgebildet werden, und Elemente,
die mit dem Elektronenstrahl 20h abgebildet werden, umfassen.
Die Struktur A kann jedoch auch beispielsweise Elemente, die mit
dem Elektronenstrahl 20c abgebildet werden, und Elemente,
die mit dem Elektronenstrahl 20f abgebildet werden, umfassen.
Durch eine andere Anordnung der selben Elemente, die von einer Struktur
A umfasst werden, kann jedoch auch die Struktur F bzw. die Struktur
E erzeugt werden. Die Struktur E weist dabei eine Orientierung mit
einem Winkel von 180°-ϕ zur
Referenzkoordinate 101 auf, während die Struktur F eine Orientierung
mit dem Winkel ϕ zur Koordinate 101 aufweist.
Die Struktur B kann beispielsweise Elemente, die mit dem Elektronenstrahl 20d abgebildet
werden, und Elemente, die mit dem Elektronenstrahl 20g abgebildet
werden, umfassen. Die Struktur B kann jedoch auch beispielsweise
Elemente, die mit dem Elektronenstrahl 20e abgebildet werden,
und Elemente, die mit dem Elektronenstrahl 20a abgebildet
werden, umfassen. Durch eine andere Anordnung der selben Elemente,
die von einer Struktur B umfasst werden, kann jedoch auch die Struktur D
bzw. die Struktur C erzeugt werden. Die Struktur C weist dabei eine
Orientierung mit einem Winkel von 180°-ϕ zur Referenzkoordinate 102 auf,
während
die Struktur D eine Orientierung mit dem Winkel ϕ zur Koordinate 102 aufweist.
-
Die
in 9A dargestellte Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10 kann
in einer Ausführungsform mehrere
Blendensätze
umfassen, wobei ein Blendensatz jeweils eine erste Blende 15 und
eine zweite Blende 19 umfasst und wobei sich die verschiedenen Blendensätze durch
die Drehwinkel der Öffnungen
in den Blenden bezüglich
des Referenzkoordinatensystems unterschei den.
-
In
einer Ausführungsform
sind die verschiedenen Blendensätze
als Revolverblenden in der Anlage 10 angeordnet. Dabei
können
beispielsweise verschiedene erste oder zweite Blenden 15, 19 als Revolverblenden
ausgeführt
sein. Das heißt,
mindestens eine der Blenden 15 oder 19 ist in
mehreren Ausführungsformen
mit verschiedenen Drehwinkeln der jeweiligen Blendenöffnung als
Revolverblende angeordnet.
-
In
einer anderen Ausführungsform
werden die verschiedenen Blendensätze durch die Kombination verschiedener
erster und zweiter Blenden 15, 19 realisiert,
wobei verschiedene Blenden 15 oder 19 jeweils
als separate Blenden auf einem jeweils gemeinsamen Blendenträger für die erste
bzw. die zweite Blende 15, 19 in der Anlage 10 angeordnet
sind. Der Elektronenstrahl wird dann jeweils so abgelenkt, dass
eine vorbestimmte Kombination einer ersten Blende 15 und
einer zweiten Blende 19 realisiert wird.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
kann mindestens eine der Blenden 15, 19 durch
eine Vorrichtung in der Anlage 10 entsprechend einem vorbestimmten
Winkel gedreht werden. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise
ein Motor sein, der entsprechend einem Datenset, das von der Dateneingabevorrichtung 31 an
die Steuervorrichtung 32 übermittelt wird, gesteuert
wird.
-
Bei
Nutzung einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10 sind
Daten des Datensets, beispielsweise die Zerlegung der im Resistmaterial
zu erzeugenden Struktur in einzelne abzubildende Elemente, an die
mit den gedrehten Blenden abbildbaren Elemente angepasst.
-
10 stellt
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
dar, bei dem eine Struktur in einem Resistmaterial mittels einer
mit Bezug auf die 9A bis 9C beschriebenen
Elektronenstrahlbelichtungsanlage erzeugt wird. Ein Substrat, auf
dessen Oberfläche
das Resistmaterial aufgebracht ist, wird in die Elektronenstrahlbelichtungsanlage
eingebracht (S101). Eine Struktur wird in dem Resistmaterial erzeugt
(S102), wobei die Struktur eine Orientierung aufweist, die von den
Koordinaten des Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
verschieden ist. Die Struktur wird durch einen Elektronenstrahl
erzeugt, der durch die Superposition der ersten und der zweiten
Blende der Elektronenstrahlbelichtungsanlage geformt wird. Beispielsweise
wird eine der Strukturen C bis F, die in 9C dargestellt
sind, erzeugt.
-
In
einer Ausführungsform
des Verfahrens umfasst die Elektronenstrahlbelichtungsanlage wie vorstehend
beschrieben mehrere verschiedene Blendensätze. Dann umfasst das Verfahren
zum Erzeugen einer Struktur den Schritt zum Auswählen desjenigen Blendensatzes,
bei dem die Drehwinkel der Öffnungen
in der ersten und der zweiten Blende an die Orientierung der zu
erzeugenden Struktur angepasst sind.
-
In
einer Ausführungsform
des mit Bezug auf 10 beschriebenen Verfahrens
wird die Drehung mindestens einer Öffnung der ersten oder der
zweiten Blende bezüglich
des Referenzkoordinatensystems durch die Drehung der ersten bzw.
der zweiten Blende mittels einer Vorrichtung zur Drehung erzeugt.
-
Strukturen
mit voneinander verschiedenen Orientierungen, die jeweils von den
Referenzkoordinaten verschieden sind, können beispielsweise durch mehrmaliges
Ausführen
des beschriebenen Verfahrens unter Nutzung verschiedener Blendensätze oder
unter Einstellung verschiedener Drehwinkel der ersten und/oder der
zweiten Blende erzeugt werden.
-
11 stellt
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Erzeugen von Strukturen in einem Resistmaterial mittels einer
Elektronenstrahlbelichtungsanlage dar. Die Elektronenstrahlbelichtungsanlage
kann beispielsweise eine vector-scan Anlage sein. Ein Substrat,
auf dessen Oberfläche
das Resistmaterial aufgebracht ist, wird in die Elektronenstrahlbelichtungsanlage
eingebracht (S111). Ein erster Rotationswinkel des Substrates bezüglich eines
Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
wird eingestellt (S112). Eine erste Struktur wird in dem Resistmaterial
beim ersten Rotationswinkel erzeugt, wobei die erste Struktur eine
erste Orientierung bezüglich
des Referenzkoordinatensystems aufweist, die von der Orientierung
der Referenzkoordinaten verschieden ist (S113).
-
In
einer Ausführungsform
des mit Bezug auf die 11 beschriebenen Verfahrens
wird der erste Rotationswinkel durch Drehung eines Substrathalters,
oberhalb dessen oder auf dem das Substrat in der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
angeordnet ist, eingestellt. Der Substrathalter selbst wird jedoch innerhalb
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage weiterhin entlang der Richtungen
der Referenzkoordinaten bewegt.
-
In
einer anderen Ausführungsform
wird der erste Rotationswinkel durch eine dem ersten Rotationswinkel
entsprechende Anordnung des Substrates auf einem Substrathalter,
auf dem das Substrat in der Elektronenstrahlbelichtungsanlage angeordnet
ist, eingestellt. Dies kann beispielsweise durch das Drehen des
Substrates auf einer Ladevorrichtung, die das Substrat aus einer
Ladestation, die beispielsweise an der Außenseite der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
angeordnet ist, entnimmt und auf dem Substrathalter anordnet, realisiert
werden. Eine andere Möglichkeit
ist die Verwendung spezieller Substratlader, auf denen das Substrat
in einem vorbestimmten Rotationswinkel angeordnet ist. Ein solcher Substratlader (template)
kann mit dem darauf angeordneten Substrat einer Ladestation entnommen
und auf dem Substrathalter der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
angeordnet werden.
-
Weitere
Rotationswinkel des Substrates können,
beispielsweise mittels einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen,
eingestellt werden. Bei den weiteren Rotationswinkeln können weitere Strukturen
im Resistmaterial erzeugt werden, die jeweils weitere Orientierungen
aufweisen, die von der ersten Orientierung und von der Orientierung
der Referenzkoordinaten verschieden sind.
-
12 stellt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. Die Elektronenstrahlbelichtungsanlage kann eine vector-scan
Anlage, beispielsweise eine vector-scan Anlage mit variabel geformten
Elektronenstrahl, sein. Die in 12 dargestellte
Ausführungsform
umfasst beispielsweise eine abbildende Einrichtung 100,
eine Dateneingabevorrichtung 31 und eine Steuervorrichtung 32.
Die abbildende Einrichtung umfasst einen ersten, zweiten und dritten
Vorrichtungsbereich, Blenden 15 und 19, einen
Substrathalter 24, auf dem ein Substrat 23 angeordnet
ist, sowie Vorrichtungen zum Bestimmen der Position 28a, 28b und
Bewegen 29a, 29b des Substrathalters 24.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst eine Vorrichtung 29d zur Einstellung eines vorbestimmten
Rotationswinkels α des
Substrathalters 24 bezüglich
von Referenzkoordinaten 101, 102 der Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10.
-
13A stellt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. In 13A sind eine abbildende Einrichtung 100 mit
einem Substrathalter 24, eine Ladestation 60 und
eine Ladevorrichtung 61 gezeigt. In der Ladestation 60 kann
mindestens ein Substrat 23 bereitgestellt werden, auf dessen
Oberfläche
ein Resistmaterial aufgebracht ist, in dem eine Struktur mittels
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage erzeugt werden soll. Die Ladevorrichtung 61 umfasst
beispielsweise einen Ladearm 611, an dessen Ende ein Substrataufnehmer 612 angebracht
ist. Der Ladearm 611 kann beispielsweise entlang der Richtung
einer Referenzkoordinate 101 der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
bewegt werden und ist drehbar gelagert. Damit kann der Ladearm 611 so
bewegt werden, dass der Substrataufnehmer 612 das Substrat
aus der Ladestation 60 entnehmen und auf dem Substrathalter 24 anordnen
kann. Der Substrataufnehmer 612 kann drehbar bezüglich des
Ladearms 611 gelagert sein, so dass das Substrat 23 mit
einer vorbestimmten Drehung bezüglich
eines Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage,
beispielsweise mit Referenzkoordinaten 101, 102,
auf dem Substrathalter angeordnet werden kann, wie in 13 anhand des gestrichelten Umrisses dargestellt.
Der Substrataufnehmer 612 kann eine beliebige, vorbestimmte
Drehung des Substrates 23 realisieren.
-
13B stellt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlbelichtungsanlage
dar. In 13B sind eine abbildende Einrichtung 100 mit
einem Substrathalter 24 und eine Ladevorrichtung 61 gezeigt.
Es kann ein Substrat 23 bereitgestellt werden, auf dessen
Oberfläche
ein Resistmaterial aufgebracht ist, in dem eine Struktur mittels
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage erzeugt werden soll. Die Ladevorrichtung 61 umfasst
einen Substratlader 613 (template), der eine Vertiefung 614 mit
der Form und den Abmessungen des Substrates 23 aufweist.
Die Vertiefung 614 weist dabei eine Drehung mit einem Winkel α bezüglich einer
Referenzkoordinate 101 des Referenzkoordinatensystems der Elektronenstrahlbelichtungsanlage 10 auf.
Das Substrat 23 kann in der Vertiefung 614 des
Substratladers 613 angeordnet und mit dem Substratlader 613 auf
dem Substrathalter 24 angeordnet sein, wobei das Substrat 23 einen
festen, vorbestimmten Winkel α zur
Referenzkoordinate 101 aufweist. Dies ist in 13B durch die gestrichelten Umrisse dargestellt. Der
Substratla der 613 weist ähnliche Eigenschaften (thermische
Ausdehnung, elektrische Eigenschaften) wie das Substrat auf.
-
Die
Substratladevorrichtung 61 kann verschiedene Substratlader 613 umfassen,
wobei jeder Substratlader 613 eine Vertiefung 614 mit
einem festen, vorbestimmten Winkel α aufweist, der für jeden Substratlader 613 verschieden
ist. Somit kann jeweils der Substratlader 613, dessen Vertiefung 614 einen
gewünschten
Winkel α aufweist,
zum Einsatz kommen, um das Substrat 23 oberhalb des Substrathalters 24 anzuordnen.
-
14A stellt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Erzeugen einer Struktur in einem Resistmaterial dar. Zunächst wird
mittels einer Maskenschreibanlage, die beispielsweise eine Elektronenstrahlbelichtungsanlage
sein kann, eine photolithographische Maske mit mindestens einer
Struktur erzeugt (S141). Ein Substrat, auf dessen Oberfläche das
Resistmaterial aufgebracht ist, wird in eine photolithographische Belichtungsanlage
eingebracht (S142). Diese Belichtungsanlage umfasst die im Schritt
S141 erzeugte photolithographische Maske. Dann wird im Resistmaterial
mittels der photolithographischen Belichtungsanlage unter Verwendung
der erzeugten Maske eine Struktur erzeugt, die eine von einem Referenzkoordinatensystem
der Maskenschreibanlage verschiedene Orientierung aufweist (S143).
Der Winkel zwischen dieser Orientierung und den Koordinaten des
Referenzkoordinatensystems kann beispielsweise von ganzzahligen
Vielfachen von 45° verschieden sein.
-
In
einer Ausführungsform
des Verfahrens wird beim Erzeugen der photolithographischen Maske
mindestens eine Justiermarke erzeugt, mittels der beim Einbringen
des Substrates in die photolithographische Belichtungsanlage das
Substrat und die Maske zueinander justiert werden.
-
In
einer Ausführungsform
des Verfahrens wird die Struktur in der photolithographischen Maske mittels
eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren
erzeugt. Das heißt,
Schritt S141 umfasst eines der vorstehend beschriebenen Verfahren,
und die Maske umfasst mindestens eine Struktur, die eine vom Referenzkoordinatensystem der
Maskenschreibanlage verschiedene Orientierung aufweist. Der Winkel
zwischen dieser Orientierung und den Koordinaten des Referenzkoordinatensystems
kann beispielsweise von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschieden
sein.
-
Weiterhin
kann eine Justiermarke in der photolithographischen Maske erzeugt
werden, die beispielsweise Orientierungen aufweist, die dem Referenzkoordinatensystem
der Maskenschreibanlage entsprechen. Die Winkel zwischen den Orientierungen
von Teilstrukturen der Justiermarke und den Koordinaten des Referenzkoordinatensystems
können beispielsweise
ganzzahlige Vielfache von 45° sein.
-
14B stellt eine Ausführungsform einer Maske, die
entsprechend des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt
wurde, dar. Die Maske 70 kann eine Maskenstruktur 71 und
eine Justiermarke 72 umfassen. Die Kanten der Maskenstruktur 71 weisen
einen Winkel α bezüglich der
Referenzkoordinate 73 der Maskenschreibanlage auf, der
von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschieden ist. Hingegen weist
die Justiermarke 72 Orientierungen auf, die den Referenzkoordinaten 73, 74 der
Maskenschreibanlage entsprechen. Dabei kann die Kantenrauhigkeit
der Justiermarke 72 größer als
die Kantenrauhigkeit der Maskenstruktur 71 sein. Die Justiermarke kann
auch mit einer geringen Kantenrauhigkeit bei erhöhter Schreibzeit erzeugt werden.
Die Maskenstruktur 71 kann mittels einer photolithographischen Belichtungsanlage
in ein Resistmaterial auf einem Substrat abgebildet werden, wobei
die Justiermarke 72 zum Justieren der Maske 70 und
des Substrates genutzt wird.
-
In
einer anderen Ausführungsform
des Verfahrens wird die Struktur in der photolithographischen Maske
mittels eines bekannten Verfahrens erzeugt. Die Maske umfasst dann
nur Strukturen, die Orientierungen bezüglich des Referenzkoordinatensystems
der Maskenschreibanlage aufweisen, bei denen der Winkel zwischen
diesen Orientierungen und den Referenzkoordinaten ein ganzzahliges
Vielfaches von 45° ist.
Die Maske und/oder das Substrat werden nun so in die photolithographische
Belichtungsanlage eingebracht, dass die Strukturen in der Maske
Orientierungen bezüglich
einer Referenzkoordinate des Substrates aufweisen, die von ganzzahligen
Vielfachen von 45° verschieden
sind. Dies kann durch Drehung der Maske oder Drehung des Substrates
oder Drehung der Maske und des Substrates mit jeweils voneinander
verschiedenen Winkeln in der photolithographischen Belichtungsanlage
realisiert werden. Bei Drehung sowohl der Maske als auch des Substrates
ist der eine Drehwinkel von der Summe des anderen Drehwinkels und
eines ganzzahliges Vielfachen von 45° verschieden.
-
In
einer Ausführungsform
wird weiterhin eine Justiermarke in der Maske erzeugt, die Orientierungen
aufweist, die vom Referenzkoordinatensystem der Maskenschreibanlage
verschieden sind. Die Winkel zwischen den Orientierungen von Teilstrukturen
der Justiermarke und den Koordinaten des Referenzkoordinatensystems
können
beispielsweise von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschieden
sein.
-
14C stellt eine Ausführungsform einer Maske, die
entsprechend des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt
wurde, dar. Die Maske 75 kann eine Maskenstruktur 76 und
eine Justiermarke 77 umfassen. Die Kanten der Maskenstruktur 76 weisen
Winkel bezüglich
der Referenzkoordinaten 73, 74 der Maskenschreibanlage
auf, die ganzzahligen Vielfache von 45° sind. Hingegen weist die Justiermarke 77 eine
davon verschiedene Orientierung auf, wobei die Winkel zwischen den
Kanten der Justiermarke 77 und den Referenzkoordinaten 73, 74 der Maskenschreibanlage
von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschieden sind. Dabei kann
die Kantenrauhigkeit der Justiermarke 77 größer als
die Kantenrauhigkeit der Maskenstruktur 76 sein. Die Justiermarke
kann auch mit einer geringen Kantenrauhigkeit bei erhöhter Schreibzeit
erzeugt werden. Die Maskenstruktur 76 kann mittels einer
photolithographischen Belichtungsanlage in ein Resistmaterial auf einem
Substrat abgebildet werden. Dabei werden das Substrat und die Maske
zueinander gedreht, wobei die Justiermarke 77 zum Justieren
der Maske 70 und des Substrates genutzt wird. Dadurch weist
die im Resistmaterial erzeugte Struktur eine Orientierung auf, die
vom Referenzkoordinatensystem der Maskenschreibanlage verschieden
ist.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird mittels einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage mindestens
eine weitere Struktur in dem Resistmaterial erzeugt, die eine von der
ersten Struktur abweichende Orientierung aufweist. Dabei kann der
Winkel zwischen der Orientierung der ersten Struktur und der Orientierung
der weiteren Struktur kein ganzzahliges Vielfaches von 45° sein. Die
weitere Struktur kann vor oder nach dem Erzeugen der ersten Struktur
im Resistmaterial erzeugt werden. Wird die weitere Struktur nach
dem Erzeugen der ersten Struktur erzeugt, so kann sie mit Hilfe
der mindestens einen Justiermarke bezüglich der ersten Struktur justiert
werden. Beispielsweise kann die Justiermarke Orientierungen aufweisen,
die einem Referenzkoordinatensystem der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
entspricht. Wird die weitere Struktur vor dem Erzeugen der ersten
Struktur erzeugt, so kann mittels der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
mindestens eine Justiermarke in dem Resistmaterial erzeugt werden,
die dem Referenzkoordinatensystem der Maskenschreibanlage entspricht.
Mit Hilfe dieser Justiermarke kann die mindestens eine Struktur
der Maske innerhalb der photolithographischen Belichtungsanlage
bezüglich
der weiteren Struktur justiert werden.
-
Die
Maskenschreibanlage und die Elektronenstrahlbelichtungsanlage können die
gleiche oder verschieden Anlagen sein.
-
Das
Substrat, auf dem das Resistmaterial aufgebracht ist, kann beispielsweise
ein Maskensubstrat (reticle) sein, und die in dem Resistmaterial
erzeugte Struktur kann eine Maskenstruktur sein.
-
15 stellt
ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens
dar. Dabei wird zunächst
eines der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt (S151),
wobei mindestens eine erste Struktur erzeugt wird. Danach wird ein
anderes der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren
ausgeführt
(S152), wobei mindestens eine zweite Struktur erzeugt wird. Damit
umfasst das in 15 dargestellte Verfahren eine
Kombination der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren,
wobei beliebige Kombinationen mit unterschiedlicher Anzahl der kombinierten
Verfahren möglich
sind.
-
16 stellt
ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
eines Verfahrens zur Erzeugung von Strukturen in einem auf einem
Substrat angeordneten Resistmaterial dar. Zunächst wird mindestens eine erste
Struktur in dem Resistmaterial mittels einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage
erzeugt, wobei die erste Struktur eine Orientierung bezüglich eines Referenzkoordinatensystems
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage aufweist (S161). Der Winkel
zwischen dieser Orientierung und den Koordinaten des Referenzkoordinatensystems
kann ein ganzzahliges Vielfaches von 45° sein. In der selben Elektronenstrahlbelichtungsanlage
wird mindestens eine Justiermarke in dem Resistmaterial erzeugt,
die gedreht mit Bezug auf die Koordinaten des ersten Referenzkoordinatensystems
mit einem vorbestimmten Winkel angeordnet ist (S162). Die Justiermarke
kann aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein, wobei die Winkel
zwischen den Kanten der Elemente und den Koordinaten des Referenzkoordinatensystems ganzzahlige
Vielfache von 45° sein
können.
Danach wird mindestens eine zweite Struktur in dem Resistmaterial
mittels einer weiteren Belichtungsanlage erzeugt (S163). Die zweite
Struktur kann mittels einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage unter
Verwendung eines mit Bezug auf die 2 oder 11 beschriebenen
Verfahrens erzeugt werden. Jedoch kann die zweite Struktur auch
unter Verwendung eines anderen Verfahrens, beispielsweise eines
mit Bezug auf die 8 oder 10 beschriebenen
Verfahrens, oder mittels einer anderen Belichtungsanlage erzeugt
werden. Die zweite Struktur weist dabei eine Orientierung bezüglich der
ersten Struktur auf, wobei der Winkel zwischen dieser Orientierung
und der Orientierung der ersten Struktur von ganzzahligen Vielfachen
von 45° verschieden
ist. Beim Erzeugen der zweiten Struktur wird das Substrat bezüglich der
ersten Struktur mit Hilfe der mindestens einen Justiermarke justiert.
-
Anhand
der 17A bis 17C wird
das in 16 dargestellte Verfahren näher erläutert. 17A zeigt ein Substrat 23, das zwei erste
Strukturen 231 und 232 umfasst, die mittels einer
Elektronenstrahlbelichtungsanlage in einem Resistmaterial 80 auf
der Oberfläche
des Substrates 23 erzeugt wurden. Die ersten Strukturen 231 und 232 weisen Orientierungen
bezüglich
der Koordinaten 101, 102 des Referenzkoordinatensystems
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage auf. Wie in 17A dargestellt, können die Winkel zwischen diesen
Orientierungen und den Koordinaten 101 oder 102 ganzzahlige
Vielfache von 45° sein.
Die Strukturen 231 und 232 weisen eine gewünschte geringe
Kantenrauhigkeit auf. Weiterhin umfasst das Substrat 23 mindestens
eine Justiermarke 235, die ebenfalls mittels der Elektronenstrahlbelichtungsanlage
in dem Resistmaterial 80 erzeugt wurde. Die Justiermarke 235 ist
gedreht bezüglich
des Referenzkoordinatensystems angeordnet.
-
17B zeigt eine Ausführungsform der Justiermarke 235 im
Detail. Die Justiermarke 235 kann aus mehreren Elementen,
beispielsweise gleichgroßen
Rechtecken, zusammengesetzt sein, die versetzt zueinander angeordnet
sind, ähnlich
wie dies mit Bezug auf 4B beschrieben ist. Die Winkel
zwischen den Kanten der Elemente und den Referenzkoordinaten 101, 102 können ganzzahlige Vielfache
von 45° sein.
Damit weist beispielsweise die sich ergebende Teilstruktur 235a der
Justiermarke 235 eine Orientierung bezüglich des Referenzkoordinatensystems
auf, die durch den Winkel β bezüglich der
Referenzkoordinate 101 beschrieben werden kann. Andere
Teilstrukturen der Justiermarke 235, beispielsweise die
in 17B dargestellte Teilstruktur 235b, können beliebige
Orientierungen zu der Teilstruktur 235a aufweisen. Beispielsweise
kann die Teilstruktur 235b senkrecht zur Teilstruktur 235a angeordnet
sein. Die Justiermarke 235 kann eine hohe Kantenrauhigkeit
verglichen mit den Strukturen 231 und 232 aufweisen.
-
Die
Justiermarke 235 kann jedoch auch anders erzeugt werden.
Beispielsweise kann die Justiermarke 235 aus anderen Elementen
zusammengesetzt oder durch andere Verfahren erzeugt werden. Die
Justiermarke kann beispielsweise mit einer geringen Kantenrauhigkeit
bei erhöhter
Schreibzeit erzeugt werden.
-
Nachfolgend
wird mindestens eine zweite Struktur 233 mittels einer
weiteren Belichtungsanlage in dem Resistmaterial 80 erzeugt.
Die zweite Struktur 233 kann beispielsweise mittels einer
Elektronenstrahlbelichtungsanlage unter Verwendung eines mit Bezug
auf die 2 oder 11 beschriebenen
Verfahrens erzeugt werden. Dabei wird das Substrat 23 bezüglich der
ersten Strukturen 231, 232 mit Hilfe der Justiermarke 235 justiert.
Die Struktur 233 weist eine Orientierung bezüglich der
ersten Strukturen 231, 232 auf, wobei der Winkel
zwischen der Orientierung der Struktur 233 und der Orientierung
der Struktur 231 oder 232 von ganzzahligen Vielfachen von
45° verschieden
ist. Beispielsweise kann die Struktur 233 einen Winkel β zur ersten
Struktur 232 aufweisen. Der Winkel β kann beispielsweise gleich dem
Winkel α der
Justiermarke 235 sein.
-
Die
weitere Belichtungsanlage kann die selbe wie die Elektronenstrahlbelichtungsanlage
oder eine andere sein. Die ersten Strukturen 231, 232 und die
Justiermarke 235 können
dabei beispielsweise nur latent im Resistmaterial 80 erzeugt
worden sein, das heißt
die Strukturen wurden abgebildet, aber noch nicht entwickelt.
-
Jedoch
können
die Strukturen 231, 232 und die Justiermarke 235 auch
im Resistmaterial 80 entwickelt und in eine zu strukturierende
Schicht unterhalb des Resistmaterials 80 übertragen
worden sein. Die zweite Struktur 233 wird dann in ein neues
Resistmaterial abgebildet, das das Resistmaterial 80 ersetzen
kann. Das neue Resistmaterial kann entwickelt und die Struktur 233 in
die zu strukturierende Schicht übertragen
werden.
-
Die
vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen
das Erzeugen einer Struktur mittels einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage,
wobei die Struktur eine Orientierung aufweist, die vom Referenzkoordinatensystem
der Elektronenstrahlbelichtungsanlage verschieden ist. Insbesondere
kann der Winkel zwischen dieser Orientierung und den Referenzkoordinaten
von ganzzahligen Vielfachen von 45° verschieden sein. Die erzeugte
Struktur weist dabei eine Rauhigkeit der Strukturkanten auf, die
der von Strukturen, die mittels bekannter Verfahren in einer Elektronenstrahlbelichtungsanlage
erzeugt wurden, gleicht oder zumindest sehr nahe kommt. Damit können die
gleichen Anforderungen bezüglich
der Gleichförmigkeit
der Strukturgrößen, der
Strukturkantenrauhigkeit und der Strukturfehler sowohl für Strukturen,
die eine Orientierung aufweisen, bei denen der Winkel zwischen dieser
Orientierung und den Referenzkoordinaten ein ganzzahliges Viel faches
von 45° ist,
als auch für
Strukturen, die eine Orientierung aufweisen, bei denen der Winkel zwischen
dieser Orientierung und den Referenzkoordinaten von ganzzahligen
Vielfachen von 45° verschieden
ist, erfüllt
werden. Insbesondere kann bei Verwendung von shaped-beam Elektronenstrahlbelichtungsanlagen
eine gegenüber
spot-beam Anlagen erhöhte
Schreibgeschwindigkeit erreicht werden, die für beide Arten von Strukturen
gleich ist.
-
- 10
- Elektronenstrahlbelichtungsanlage
- 100
- abbildende
Einrichtung
- 101,
102
- Referenzkoordinaten
der Elektronenstrahlbelich- tungsanlage
- 11
- erster
Vorrichtungsbereich
- 12
- zweiter
Vorrichtungsbereich
- 13
- dritter
Vorrichtungsbereich
- 14
- Elektronenstrahlquelle
- 15
- erste
Blende
- 16
- Elektronenstrahl
vor der zweiten Blende
- 17
- Projektionslinse
- 18A,
B
- Ablenkspulen
- 19
- zweite
Blende
- 190
- Öffnung in
zweiter Blende
- 190a,
b
- Teilbereiche
der Öffnung
- 20,
20a–h
- Elektronenstrahl
nach der zweiten Blende
- 21A,
B
- Ablenkspulen
- 22
- Verkleinerungslinse
- 23
- Substrat
- 231–234
- Strukturen
im Resistmaterial
- 235
- Justiermarke
- 24
- Substrathalter
- 25a,
b
- Kondenserlinsen
- 26
- Ausblendelektrode
- 27
- Ausblendvorrichtung
- 28a,
b
- Interferometer
- 29a–d
- Motor
- 30
- Stigmator
- 31
- Dateneingabevorrichtung
- 31a
- Datenset
- 32
- Steuervorrichtung
- 40,
40'
- Struktur
- 41,
41'
- Strukturelement
- 42
- Strukturkante
- 43
- Resistmaterial
- 50
- Substratstruktur
- 51
- Substratstrukturkante
- 52
- zu
strukturierende Substratschicht
- 60
- Ladestation
- 61
- Ladevorrichtung
- 611
- Ladearm
- 612
- Substrataufnehmer
- 613
- Substratlader
- 614
- Vertiefung
- 70,
75
- Maske
- 71,
76
- Maskenstruktur
- 72,
77
- Justiermarke
in Maske
- 73,
74
- Referenzkoordinaten
der Maskenschreibanlage
- 80
- Resistmaterial