DE10292343T5

DE10292343T5 - Maske, Verfahren zur Herstellung der Maske und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements

Info

Publication number: DE10292343T5
Application number: DE10292343T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Moriya; Shinji Omori
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-08-19
Also published as: US7060996B2; US20040209174A1; US20040086790A1; US20030137024A1; US7057300B2; JP2003059819A; JP3674573B2; US7556895B2; US6787785B2; US20070054202A1; US7144178B2; WO2002101803A1; TW586143B; US20040209175A1; US20070054203A1

Abstract

Maske, die aufweist:
einen Tragrahmen;
einen Dünnfilm, der dünner ausgebildet ist als der Tragrahmen und von dem Tragrahmen umgeben ist;
eine erste Sektion, die eine von vier aus Regionen bestehenden Sektionen darstellt, die gewonnen werden durch Vierteilen des Dünnfilms mittels einer ersten geraden Linie, die durch einen ersten Punkt auf dem Dünnfilm verläuft und sich in einer ersten Richtung erstreckt, und einer zu der ersten geraden Linie in dem ersten Punkt orthogonalen zweiten geraden Linie, die in einer zweiten Richtung verläuft;
eine zweite Sektion, die in der ersten Richtung an die erste Sektion angrenzt;
eine dritte Sektion, die in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt;
eine vierte Sektion, die in der ersten Richtung an die dritte Sektion angrenzt und in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt;
eine erste Gruppe von Stegen in jeder der ersten bis vierten Sektion, bestehend...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine für die Herstellung eines Halbleiterbauelements benutzte Maske, ein Verfahren zur Herstellung derselben und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements.
Stand der Technik
Im Zusammenhang mit der Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen wurde es immer schwieriger, Mikromuster lithographisch unter Verwendung von ultraviolettem Licht zu erzeugen. Deshalb wurden lithographische Technologien vorgeschlagen, erforscht und entwickelt, die Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen usw. verwenden.
Von den bereits früher vorgeschlagenen lithographischen Technologien, die mit Elektronenstrahlübertragung arbeiten, seien erwähnt: PREVAIL (Projection Exposure With Variable Axis Immersion Lenses), gemeinsam entwickelt von IBM und Nikon; SCALPEL (Scattering With Angular Limitation In Projection Electron-Beam Lithography), entwickelt von Lucent Technologies usw., und LEEPL (Low Energy Electron-Beam Proximity Projection Lithography), gemeinsam entwickelt von LEEPL Corporation, Tokyo Seimitsu Co., Ltd. und Sony.
Bei PREVAIL und SCALPEL wird ein Hochenergie-Elektronenstrahl mit einer Beschleunigungsspannung von etwa 100 kV benutzt. Bei PREVAIL und SCALPEL wird ein Elektronenstrahl, der durch einen Teil einer Maske wandert, mit Hilfe eines Verkleinerungsprojektionssystems mit einem Maßstabsfaktor von üblicherweise 4 auf einem Resist fokussiert, um die Muster zu übertragen.
Bei LEEPL wird ein Niedrigenergie-Elektronenstrahl mit einer Beschleunigungsspannung von etwa 2 kV benutzt (T. Utsumi, Low-Energy E-Beam Proximity Lithography (LEEPL) Is the Simplest the Best? Jpn. J. Appl. Phys. Band 38 (1999) Seiten 7046–7051). Bei LEEPL wandert der Elektronenstrahl durch in einer Maske vorgesehene Löcher, um Muster im Maßstab 1:1 auf ein Resist zu übertragen.
LEEPL hat gegenüber PREVAIL und SCALPEL den Vorteil, daß die Konstruktion der Objektivfassung für den Elektronenstrahl vereinfacht wird. Außerdem gilt allgemein, daß die Streuung der Elektronen in dem Resist um so niedriger ist und die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion der Elektronen und des Resists um so niedriger ist, je höher die Beschleunigungsspannung der Elektronen ist. Deshalb benötigt man bei der Lithographie, die einen Hochenergie-Elektronenstrahl benutzt, ein empfindlicheres Resist. Im Gegensatz hierzu kann bei LEEPL ein Resist mit hoher Empfindlichkeit benutzt und eine hohe Produktivität erzielt werden, da die Energie des Elektronenstrahls niedrig ist.
1 zeigt eine schematische Ansicht der LEEPL-Belichtung. Wie 1 zeigt, besitzt eine für LEEPL benutzte Schablonenmaske 101 einen Dünnfilm (Membran) 102. In der Membran 102 sind Löcher 103 ausgebildet, die den Mustern entsprechen. Die Membran 102 ist Teil einer Membranbildungsschicht 102a. Die Membranbildungsschicht 102a ist um die Membran 102 herum mit einem Tragrahmen (Rahmen) 104 ausgestattet, um die mechanische Festigkeit der Schablonenmaske 101 zu erhöhen.
Die Schablonenmaske 101 ist in der Nähe der Oberfläche eines Wafers 105 angeordnet. Der Wafer 105 ist mit einem Resist 106 beschichtet. Wenn die Schablonenmaske 101 mit einem Elektronenstrahl 107 abgetastet wird, durchdringt der Elektronenstrahl 107 nur die Abschnitte der Löcher 103, so daß die Muster auf das Resist 106 übertragen werden. Da LEEPL mit einer Belichtung im Maßstab 1:1 arbeitet, war es bei der herkömmlichen LEEPL erforderlich, die Membran 102 mit einer Größe von einigen Millimetern bis zu einigen 10 Millimetern im Quadrat oder gleich der Größe des LSI-Chips herzustellen, auf den die Muster übertragen werden.
2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der Membran 102 von 1. Wie 2 zeigt, sind in der Membran 102 Löcher 103 ausgebildet, die den Mikromustern entsprechen. Um die Membran 102 zu ätzen und die Löcher 103 mit hoher Präzision auszubilden, muß das Verhältnis der Membrandicke zum Durchmesser der Löcher 103 (Seitenverhältnis) gleich 10 oder kleiner, vorzugsweise gleich 5 oder kleiner sein. Bei der Ausbildung der Löcher 103 für die Muster, die in einer Schablonenmaske zur Herstellung eines Bauelements der 0,10-μm-Generation oder einer späteren Generation mit einer Linienbreite von beispielsweise 50 nm muß deshalb die Dicke der Membran 500 nm oder weniger betragen.
Je kleiner die Membrandicke ist, um so präziser können die Löcher 103 ausgebildet werden. Eine dünn ausgebildete Membran 102 verbiegt sich jedoch leicht. Wenn die Membran sich verbiegt, können die übertragenen Muster verzerrt werden, oder es kann eine Verschiebung in der Position der übertragenen Muster auftreten. Deshalb wird die Membran 102 so ausgebildet, daß im Innern eine Zugspannung auftritt. Je größer die Fläche der Membran 102 ist, desto größer ist die innere Spannung, die für das Flachhalten der Membran 102 erforderlich ist.
3 zeigt die Änderung der Durchbiegung und der inneren Spannung einer Membran in Abhängigkeit von der Membranfläche. Die Membran hat hier eine rechteckige Form mit vier festen Seiten. Die Länge einer Seite ist in 3 auf der Abszisse aufgetragen. Die Durchbiegung ist die Durchbiegung im Zentrum der Membran aufgrund der Schwerkraft, während die Spannung die Spannung ist, die im Zentrum der Membran auftritt. 3 zeigt ein Rechenbeispiel für einen Siliziumnitridfilm mit einer Dicke von 200 nm, wobei ein Young-Modul von 300 GPa angenommen wird.
Das Flachhalten der Membran erfordert eine innere Spannung, die die Spannung im Zentrum ausgleichen kann. Wenn in dem Beispiel von 3 die Größe der Membran größer wird als 10 mm im Quadrat, überschreitet die Spannung im Zentrum 10 MPa. Deshalb wird in der Membran eine innere Zugspannung von 10 MPa oder mehr benötigt.
Es ist zwar möglich, bei der Herstellung der Membran die innere Zugspannung zu vergrößern, wenn jedoch in einer Membran im Zustand einer großen inneren Spannung Löcher ausgebildet werden, wird die innere Spannung an den Lochteilen freigesetzt. Deshalb kann leicht eine Verschiebung oder Verzerrung der Muster um die Löcher herum auftreten, wenn man, wie z.B. in 2 dargestellt, in der Membran ungleichmäßig mehrere Löcher ausbildet, deren Formen sich voneinander unterscheiden, oder Löcher mit großen Durchmessern.
Neben den obigen Problemen besteht bei einer Schablonenmaske die Einschränkung, daß die Ausbildung spezifischer Muster die Verwendung einer komplementären Maske erfordert. Eine Membranmaske, die ohne Löcher aus einem Substrat besteht, das aus einem lichtsperrenden Film (oder Körpern zum Streuen eines geladenen Partikelstrahls) hergestellt ist, läßt sich ohne weiteres topologisch mit torusförmigen Verbindungsmustern ausbilden. Im Gegensatz hierzu ist es bei einer Schablonenmaske erforderlich, die Muster auf mehrere Masken aufzuteilen und unter Verwendung dieser Masken eine Mehrfachbelichtung durchzuführen, da alle Teile mit Ausnahme der Löcher, verbunden werden müssen, wenn torusförmige Verbindungsmuster ausgebildet werden.
Alternativ tritt beider Ausbildung von Löchern, die langen linienförmigen Mustern entsprechen, in den Musterformen durch den Einfluß der inneren Spannung eine anisotropische Verzerrung auf, so daß die Linienbreite ungleichförmig wird oder die Spannung sich in den Ecken der Muster konzentriert, so daß die Membran leicht bricht. Deshalb werden lange linienförmige Muster mitunter ebenfalls in mehrere Rechtecke unterteilt und fortlaufende Muster werden durch Mehrfachbelichtung übertragen.
Wenn eine Schablonenmaske in der oben beschriebenen Weise für die Übertragung mittels Elektronenstrahl-Lithographie benutzt wird, arbeitet man mit Mehrfachbelichtung und benutzt mehrere Masken, wobei die Muster mit hoher Genauigkeit ausgerichtet werden müssen.
Außerdem nimmt in neueren Halbleiterbauelementen die Zahl der Zwischenverbindungsschichten, die die Mehrlagen-Zwischenverbindungen herstellen, zu. Es wurde deshalb zunehmend schwieriger, die Genauigkeit bei der Ausrichtung der Muster zwischen den Schichten sicherzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung entstand in Anbetracht der obigen Probleme und hat das Ziel, eine Maske zur Verfügung zu stellen, die eine Verringerung in der Genauigkeit der Musterausrichtung aufgrund der inneren Spannung der Membran verhindern und Muster, einschließlich komplementärer Muster mit hoher Genauigkeit ausrichten kann, ferner ein Verfahren zur Herstellung derselben und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements.
Um das obige Ziel zu erreichen, ist die Maske gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: einen Tragrahmen; einen Dünnfilm, der dünner ausgebildet ist als der Tragrahmen und von dem Tragrahmen umgeben ist; eine erste Sektion, die eine von vier aus Regionen bestehenden Sektionen darstellt, die gewonnen werden durch Vierteilen des Dünnfilms mittels einer ersten geraden Linie, die durch einen ersten Punkt auf dem Dünnfilm verläuft und sich in einer ersten Richtung erstreckt, und einer zu der ersten geraden Linie in dem ersten Punkt orthogonalen zweiten geraden Linie, die in einer zweiten Richtung verläuft; eine zweite Sektion, die in der ersten Richtung an die erste Sektion angrenzt; eine dritte Sektion, die in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt; eine vierte Sektion, die in der ersten Richtung an die dritte Sektion angrenzt und in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt; eine erste Gruppe von Stegen in jeder der ersten bis vierten Sektion, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen, die aus dem gleichen Material gebildet sind wie der Tragrahmen, in der ersten Richtung verlaufen und parallel zueinander in gleichen Abständen ausgebildet sind, so daß sie auf dem Dünnfilm mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen; eine zweite Gruppe von Stegen in jeder der ersten bis vierten Sektion, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen, die aus dem gleichen Material gebildet sind wie der Tragrahmen, in der zweiten Richtung verlaufen und parallel zueinander in gleichen Abständen ausgebildet sind, so daß sie auf dem Dünnfilm mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen und die erste Gruppe von Stegen schneiden; Kragen, die parallel zu den Stegen auf dem Dünnfilm zu beiden Seiten der Stege vorgesehen sind; Stegzonen, bestehend aus den genannten Stegen und den Kragen zu beiden Seiten, wobei der Abstand zwischen benachbarten Stegen ein ganzzahliges Vielfaches von wenigstens 3 der Breite der Stegzonen wird; eine erste Stegzone, die einen aus ersten Gruppe von Stegen enthält, die in der ersten Sektion ausgebildet ist und die erste gerade Linie berührt, wobei diese erste Stegzone mit der zweiten Gruppe von Stegen der vierten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die zweite Gruppe von Stegen der ersten Sektion; eine zweite Stegzone, die einen aus der zweiten Gruppe von Stegen enthält, die in der ersten Sektion ausgebildet ist und die zweite gerade Linie berührt, wobei diese zweite Stegzone mit der ersten Gruppe von Stegen der zweiten Sektion in der zweiten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die erste Gruppe von Stegen der ersten Sektion; eine dritte Stegzone, die einen aus der ersten Gruppe von Stegen enthält, die in der dritten Sektion ausgebildet ist und die erste gerade Linie berührt, wobei diese dritte Stegzone mit der zweiten Gruppe von Stegen der zweiten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die zweite Gruppe von Stegen der dritten Sektion; eine vierte Stegzone, die einen aus der zweiten Gruppe von Stegen enthält, die in der dritten Sektion ausgebildet ist und die zweite gerade Linie berührt, wobei diese vierte Stegzone mit der erste Gruppe von Stegen der vierten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die erste Gruppe von Stegen der dritten Sektion; Löcher, die in dem von den Stegzonen umgebenen Teil des Dünnfilms vor- , gesehen sind und durch die ein geladener Partikelstrahl wandert, wobei diese Löcher von komplementären, geteilten Mustern gebildet werden, die in der ersten bis vierten Sektion aus verschiedenen Teilen der gleichen Muster bestehen, und vier überlagerte Regionen mit gleichen Formen und Größen, die aus der ersten bis vierten Sektion ausgewählt sind, wobei diese überlagerten Regionen die erste und die zweite gerade Linie enthalten, wobei jeder Punkt auf den überlagerten Region in dem Dünnfilm in wenigstens zwei Sektionen der ersten bis vierten Sektion außerhalb der Stegzonen enthalten ist.
Die Löcher können zumindest in Teilen der Kragen ausgebildet sein. In Teilen der Flächen der Stege, wo der geladene Partikelstrahl eintritt, ist vorzugsweise eine Mehrzahl von Ausrich tungsmarken vorgesehen. Der Dünnfilm kann eine elektrisch leitfähige Schicht sein. Alternativ kann eine elektrisch leitfähige Schicht vorgesehen sein, die auf dem Dünnfilm außerhalb der Lochteile ausgebildet ist.
Um das obige Ziel zu erreichen, umfaßt das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung den Verfahrensschritt des Einstrahlens eines geladenen Partikelstrahls durch eine mit vorbestimmten Maskenmustern versehene Maske, um die Maskenmuster auf die lichtempfindliche Fläche zu übertragen, und umfaßt die Benutzung einer Maske gemäß der Erfindung als Maske für die Mehrfachbelichtung der komplementären, geteilten Muster, die in der ersten bis vierten Sektion ausgebildet sind.
Um das obige Ziel zu erreichen, enthält die Maske gemäß der Erfindung wenigstens drei Masken, wobei jede Maske aufweist: einen Tragrahmen; einen Dünnfilm, der dünner ausgebildet ist als der Tragrahmen und von dem Tragrahmen umgeben ist, wobei die Dünnfilm bei allen Masken die gleiche Form und Größe hat; eine Mehrzahl von Blöcken, die durch Unterteilen des Dünnfilms in Regionen gewonnen werden; eine Gruppe von ausgewählten Blöcken, die aus ausgewählten Blöcke zusammengesetzt ist, welche aus der genannten Mehrzahl von Blöcken ausgewählt sind, wobei die ausgewählten Blöcke mit wenigstens zwei anderen ausgewählten Blöcken in Verbindung stehen oder mit wenigstens einem anderen ausgewählten Block und dem Tragrahmen in Verbindung stehen; Löcher, die in dem Dünnfilm von nicht ausgewählten Blöcken ausgebildet sind und durch die in jeder Maske ein geladener Partikelstrahl wandert, wobei diese Löcher in komplementären, geteilten Mustern ausgebildet sind, die verschiedene Teile des gleichen Musters bilden, und Stege, die auf dem Dünnfilm der genannten Gruppe von ausgewählten Blöcken ausgebildet sind, wobei diese Stege mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen, wobei alle genannten Blöcke in wenigstens zwei der Masken zu nicht ausgewählten Blöcken werden.
Die Stege können auf der Fläche des Dünnfilms auf der Seite ausgebildet sein, auf der der geladene Partikelstrahl eintritt, oder auf der Fläche der entgegengesetzten Seite. In Teilen der Stege ist vorzugsweise eine Mehrzahl von Ausrichtungsmarken vorgesehen. Der Dünnfilm kann auch eine elektrisch leitfähige Schicht sein. Es ist außerdem möglich, eine elektrisch leitfähige Schicht auf dem Dünnfilm außerhalb der Lochteile auszubilden. Die Blöcke sind vorzugsweise in einem Gitter angeordnet.
Das Verfahren zur Herstellung einer Maske gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Ausbilden eines Dünnfilms auf einer Fläche eines Substrats; Ausbilden von Stegen auf dem Dünnfilm in vorbestimmten Abständen; Entfernen eines zentralen Teils des Dünnfilms von der anderen Fläche des Substrats, um den Dünnfilm zu belichten und einen Tragrahmen zu erzeugen, der aus dem Substrat besteht, und Ausbilden von Löchern, durch die ein geladener Partikelstrahl in einen von den Stegen umgebenen Teil des Dünnfilms wandert.
Es umfaßt alternativ die Verfahrensschritte: Ausbilden einer Opferschicht auf einer Fläche eines Substrats; Ausbilden von Stegen auf der Opferschicht in vorbestimmten Abständen; Entfernen eines zentralen Teils des Substrats von der anderen Fläche des Substrats, um die Opferschicht zu belichten und einen Tragrahmen zu erzeugen, der aus dem Substrat besteht; Ausbilden eines Dünnfilms auf der Opferschicht auf der den Stegen entgegengesetzten Seite; Ausbilden von Löchern, durch die ein geladener Partikelstrahl in einen von den Stegen umgebenen Teil des Dünnfilms wandert, und Entfernen der Teile der Opferschicht, die den Tragrahmen nicht berühren.
Das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Bestrahlens einer lichtempfindlichen Fläche mit einem geladenen Partikelstrahl durch eine Maske, auf der komplementäre, geteilte Muster ausgebildet sind, die Teile von vorbestimmten Mustern bilden, um die komplementären, geteilten Muster auf die lichtempfindliche Fläche zu übertragen, und durch den Verfahrensschritt des Mehrfachbelichtens der lichtempfindlichen Fläche mit dem geladenen Partikelstrahl durch Masken, auf denen andere komplementäre, geteilte Muster der Muster ausgebildet sind, um die Muster komplementär zu übertragen, gekennzeichnet durch die Verwendung einer aus wenigstens drei Masken bestehenden komplementären Maske gemäß der Erfindung für die Mehrfachbelichtung.
Dadurch kann die innere Spannung des Dünnfilms verringert werden, wie dies erforderlich ist, um die Durchbiegung des Dünnfilms zu verhindern. Deshalb wird die Verschiebung oder Verzerrung der Löcher durch das Freisetzen der inneren Spannung bei der Ausbildung der Löcher in dem Dünnfilm verringert. Außerdem wird die mechanische Festigkeit des Dünnfilms erhöht. Ferner wird es möglich, die gesamte Membran präzise auszurichten, indem man Ausrichtungsmarken an den Stegen vorsieht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung der LEEPL-Belichtung,
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Schablonenmaske,
3 zeigt eine Graphik, in der die Abhängigkeit der Durchbiegung und der inneren Spannung einer Membran auf der Membranfläche dargestellt ist,
4 zeigt eine Draufsicht einer Maskenschablone nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 ist eine vergrößerte Ansicht einer Membran 3 von 4,
6 zeigt eine Querschnittsansicht der Maskenschablone von 4,
7 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Membran-Teilregion 5 und der Stege 4 um diese von 4,
8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Stege 4 von 4,
9 zeigt ein Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer Maskenschablone nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
10 zeigt ein anderes Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer Maskenschablone nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
11 zeigt ein weiteres Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer Maskenschablone nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
12 zeigt ein weiteres Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer Maskenschablone nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
13 zeigt ein weiteres Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer Maskenschablone nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
14 zeigt ein weiteres Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer Maskenschablone nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
15A bis 15G zeigen Querschnittsansichten von Produktionsschritten eines Verfahrens zur Erzeugung einer Schablonenmaske nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 16 zeigt eine Querschnittsansicht einer Schablonenmaske nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
17 zeigt ein Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer Schablonenmaske nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
18 zeigt ein Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer anderen Schablonenmaske nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
19 zeigt ein Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer anderen Schablonenmaske nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
20 zeigt ein Beispiel von Mustern, aus dem die Anordnung der Stegzonen 6 einer anderen Schablonenmaske nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgeht,
21 zeigt eine Querschnittsansicht einer Schablonenmaske nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
22 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils von 21,
23 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Stege 35 von 21,
24A bis 24F zeigen Querschnittsansichten von Herstellungsschritten eines Verfahrens zur Erzeugung einer Schablonenmaske nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 25A zeigt eine Querschnittsansicht einer Schablonenmaske nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
25B bis 25I zeigen Querschnittsansichten von Herstellungsschritten eines Verfahrens zur Erzeugung einer Schablonenmaske nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beste Methode zur Ausführung der Erfindung
Im folgenden werden anhand der anliegenden Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Maske, eines Verfahrens zur Herstellung einer Maske und eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Schablonenmaske gemäß der Erfindung eignet sich zur Verwendung für die LEEPL. 4 zeigt eine schematische Draufsicht der Schablonenmaske 1 gemäß der Erfindung.
Wie in 4 dargestellt, wird aus die Maske einem Siliziumwafer 2 hergestellt. Der zentrale Teil des Siliziumwafers 2 wird quadratförmig entfernt. Dieser Teil wird mit einer Membran 3 versehen. Der dicke Siliziumwafer 2 um die Membran 3 dient als Tragrahmen (Rahmen) zur Halterung der Membran 3. Die Membran 3 ist mit gitterartigen Stegen 4 ausgestattet. Die Stege 4 sind die Teile, die nach der Ausbildung mehrerer Öffnungen in dem Siliziumwafer 2 verbleiben. Die Enden aller Stege 4 sind mit dem Rahmen oder mit anderen Stegen 4 verbunden. Es gibt keine Stellen, an denen die Stege 4 in der Mitte unterbrochen sind.
Im folgenden werden die von den Stegen 4 umgebenen quadratischen Teile der Membran 3 als "Membranteilregionen 5" bezeichnet. Zu beiden Seiten der Stege 4 der Membran 3 sind Kragen mit sehr geringer Breite vorgesehen, die parallel zu dem Steg 4 verlaufen. Die Teile der Membranteilregionen 5 außerhalb der Stege werden als "Musterregionen" bezeichnet. Die Teile, die die Stege 4 und die Kragen zusammenfassen, werden als "Kragenzonen" bezeichnet.
Als nächstes wird die Anordnung der Stege 4 an der Schablonenmaske 1 von 4 erläutert. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des zentralen Teils der Membran 3 von 4. Anstelle der Stege 4 von 4 sind hier die Stegzonen 6 dargestellt. Die von den Stegzonen 6 umgebenen zentralen Teile sind die Musterregionen 7.
Wenn man das Zentrum des Siliziumwafers 2 von 4 als Koordinatenursprung 0 und die Membran 3 von 5 als X-Y-Ebene annimmt, wird die Membran 3 von einer x-Achse und einer y-Achse in vier Regionen unterteilt. Im folgenden werden diese Regionen als "Sektionen I bis IV" bezeichnet.
Die Membran 3 hat keine strenge Quadratform. Solange die Sektionen I bis IV rechteckförmig oder annähernd rechteckförmig sind, und zwei ihrer Seiten von der x-Achse und der y-Achse gebildet werden, müssen die Längen aller Seiten der Sektionen I bis IV nicht vollständig übereinstimmen.
Die Sektionen I bis IV haben mehrere Stegzonen 6, die in ihnen parallel zur x-Achse in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. In der gleichen Weise haben die Sektionen I bis IV mehrere Stegzonen 5, die parallel zur y-Achse in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. In den Stegzonen 6 sind die Stege 4 von 4 ausgebildet.
Die Positionen der Stegzonen 6 parallel zur x-Achse passen zwischen der Sektion I und der Sektion II oder der Sektion III und der Sektion IV, die in Richtung der x-Achse aneinandergrenzen, nicht zusammen. In der gleichen Weise passen auch die Positionen der Stegzonen 6 parallel zur y-Achse, zwischen der Sektion I und der Sektion IV oder der Sektion II und der Sektion III, die in Richtung der y-Achse aneinandergrenzen, nicht zusammen.
In den vier Sektionen I bis IV haben nur zwei Sektionen, die auf einer Diagonalen der Membran 3 liegen, Stegzonen 6, die sowohl die x-Achse als auch die y-Achse berühren. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel besitzt von den vier Sektionen I bis IV die Sektion I die an der Grenze zu der Sektion IV (der Teil, der die x-Achse berührt) angeordnete Stegzone 6, und die an der Grenze zu der Sektion II (der Teil, der die y-Achse berührt) angeordnete Stegzone 6.
Die Sektion III auf der Diagonalen zu der Sektion I hat die Stegzone 6, die an der Grenze mit der Sektion II (der Teil, der die x-Achse berührt) angeordnet ist, und die Stegzone 6, die an der Grenze zu der Sektion IV (Teil, der die y-Achse berührt) angeordnet ist.
Alternativ ist es auch möglich, das andere Paar von Sektionen, die auf einer Diagonalen liegen, d.h. die Sektion II und die Sektion IV von 5, so anzuordnen, daß die Stegzonen 6 sowohl die x-Achse als auch die y-Achse berühren.
Bei dem in 5 dargestellten Beispiel sind in der Sektion II und in der Sektion IV die Stegzonen 6 nicht entlang der Grenzen zu den benachbarten Sektionen angeordnet. Die Enden der Stegzonen 6 der Sektion II und der Sektion IV sind mit den Stegzonen 6 der benachbarten Sektionen T-förmig verbunden. Die Stegzonen 6 der Sektion II und der Sektion IV sind so angeordnet, daß sie gewisse Bedingungen erfüllen. Diese Anordnungsbedingungen werden weiter unten erläutert.
Wenn die Breite der Stegzone 6 mit 1 angenommen wird, ist die Länge einer Seite des Abstands zwischen den Stegzonen 6, d.h. einer Musterregion 7, ein ganzzahliges Vielfaches hiervon und beträgt 3 oder mehr. Der Abstand zwischen den Stegzonen 6 wird ebenfalls weiter unten im Detail erläutert.
6 zeigt eine Querschnittsansicht der Schablonenmaske 1 von 4. Wie in 6 dargestellt ist, ist die Membran 3 der Schablonenmaske 1 mit Löchern 8 versehen, die den Mustern entsprechen. Die Membran 3 ist Teil einer Membranbildungsschicht 3a. Der Siliziumwafer 2 um die Membran 3 bildet einen Rahmen 9 zum Halten der Membran 3. Die Membran 3 ist an der Fläche auf der Seite des Rahmens 9 in bestimmten Abständen mit Stegen 4 versehen. Es ist zu beachten, daß in den Verfahrensschritten zur Herstellung der Schablonenmaske 1 ein Siliziumoxidfilm 10 als Ätzstoppschicht benutzt wird.
Die Schablonenmaske 1 ist so angeordnet, daß die Fläche auf der Seite der Membran 3 unmittelbar an die Fläche des Wafers anschließt, auf die die Muster übertragen werden. Wenn die Schablonenmaske 1 von der Seite des Rahmens 9 mit einem Elektronenstrahl abgetastet wird, tritt der Elektronenstrahl nur durch die Teile der Löcher 8 hindurch, so daß die Muster auf das Resist auf dem Wafer übertragen werden.
Anders als die in 1 dargestellte Maske für die herkömmliche LEEPL-Belichtung kann die Schablonenmaske 1 gemäß der Erfindung an den Teilen der Stege 4 nicht mit Löchern 8 versehen werden. Deshalb werden die Muster geteilt, um sie in den Sektionen I bis IV von 5 komplementär auszubilden.
Wenn die Schablonenmaske 1 für die Belichtung benutzt wird, werden zunächst die Schablonenmaske 1 und der Wafer fixiert, und die Muster der Sektionen I bis IV von 5 werden übertragen. Als nächstes werden die Schablonenmaske 1 und der Wafer relativ zueinander bewegt, um andere Sektionen der Schablonenmaske 1 über den übertragenen Mustern der Sektionen I bis IV anzuordnen. Üblicherweise ist es einfacher, den Wafer zu bewegen, während die Schablonenmaske 1 fixiert ist.
Nach der Bewegung des Wafers wird die Schablonenmaske 1 wieder von dem Elektronenstrahl abgetastet. Die obigen Schritte werden wiederholt und die Belichtung wird mehrfach, nämlich vier mal, durchgeführt, so daß die Muster der vier Sektionen I bis IV der Schablonenmaske 1 (siehe 5) einander überlappen. Dadurch werden die an den Teilen der Stege 4 gelegenen Muster ebenfalls komplementär auf das Resist übertragen.
7 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer der Membranteilregionen 5 und der um diese herum angeordneten Stege 4. Wie in 7 dargestellt ist, wird die Membran 3 von den Stegen 4 in Membranteilregionen 5 unterteilt. An den Stegteilen 4 können die den Mustern entsprechenden Löcher 8 nicht ausgebildet werden und werden an den Teilen einer Membranteilregion 5 der Membran 3 ausgebildet. Der von der gestrichelten Linie umrandete Teil in der Membranteilregion 5 entspricht der Musterregion 7 von 5.
Der Teil außerhalb der Musterregion 7 in der Membranteilregion 5 ist der Kragen 11. Die Teile, die die Stege 4 und die Kragen 11 an den beiden Seiten der Stege 4 zusammenfassen, entsprechen den Stegzonen 6 von 5. Im Prinzip werden die Löcher 8 in der Musterregion 7 ausgebildet, können in einigen Fällen jedoch auch so ausgebildet sein, daß sie in Teile der Kragen 11 hinüberragen.
8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Nachbarschaft eines Stegs 4 von 7. Wie in 8 dargestellt, entspricht die Breite W₆ der Stegzone 6 der Kombination aus der Breite W₄ des Stegs 4 und der Breiten W₁₁ der Kragen 11 auf beiden Seiten. Die Breite W₄ des Stegs 4 kann z. B. auf etwa 100 bis 200 μm gesetzt sein. Jeder Kragen 11 ist ferner unterteilt in einen Rand 12 und ein Abstandsraum 13. Der Rand 12 befindet sich auf der Seite der Musterregion 7, während der Abstandsraum 13 auf der Seite des Stegs 4 liegt.
Im folgenden werden der Rand 12 und der Abstandsraum 13 erläutert. Wenn ein Muster nicht in die Musterregion 7 paßt, werden im Prinzip Löcher 8, die den Mustern des überstehenden Teils entsprechen, in einer anderen der vier Sektionen I bis IV (siehe 5) der Schablonenmaske ausgebildet, und die Muster werden durch Mehrfachbelichtung zusammengesetzt.
Wenn das Muster jedoch sehr wenig aus der Musterregion 7 heraussteht, ist es vorteilhafter, wenn man das Muster ohne Teilung übertragen kann, statt komplementäre Muster in einer anderen der Sektionen I bis IV auszubilden und diese zusammenzusetzen. Insbesondere wenn Mikromustern mit geringen Linienbreiten, z.B. Gatter, nur geringfügig aus der Musterregion 7 herausstehen, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß die Eigenschaften des hergestellten Halbleiterbauelements beeinträchtigt werden, wenn sie in komplementäre Muster aufgeteilt werden.
Deshalb ist um die Musterregion 7 ein Rand 12 vorgesehen, der die Ausbildung von Löchern 8 ermöglicht. Die Breite Wie des Rands 12 kann zwar frei gewählt werden, wenn W₁₂ jedoch vergrößert wird, wird die ursprüngliche Region für das Muster, d.h. die Musterregion 7, kleiner. Deshalb wird Wie z.B. auf einige μm bis einige zehn μm gesetzt.
Bei der LEEPL kann der Einfallswinkel des Elektronenstrahls auf die Schablonenmaske fein verändert werden. Der Bereich des Einfallswinkels des Elektronenstrahls beträgt üblicherweise 0 bis etwa 10 mrad. Wenn ein 8-Zoll-Wafer zur Herstellung einer Schablonenmaske benutzt wird, werden die 725 μm Dicke des 8-Zoll-Wafers gleich der Höhe H₄ des Stegs 4.
Wenn der Elektronenstrahl 14 schiefwinklig auf die Membran 3 auftrifft, entsteht in der Nähe des Stegs 4 eine Region, in der der Elektronenstrahl 14 nicht auftrifft, wie dies in 8 dargestellt ist. Wenn der Einfallswinkel des Elektronenstrahls 14 maximal 10 mrad beträgt, wird die erforderliche Mindestbreite W13 des Abstandsraums 13 folgendermaßen berechnet: W13 = 10 × 10–3 (rad) × H (μm) = 7,25 (μm) ≈ 7 (μm).
Wie oben erläutert wurde werden in dem Teil A, der aus einem Steg 4 und den Abstandsräumen 13 zu beiden Seiten des Stegs 4 besteht, keine Löcher 8 ausgebildet.
Als nächstes wird das Verfahren zum Unterteilen der komplementären Muster in den Sektionen I bis IV von 5 in der oben erläuterten Schablonenmaske gemäß der Erfindung im Detail beschrieben. Wenn die Muster aufgeteilt werden, ist die Verarbeitung leichter durchzuführen, wenn man mit der Breite W₆ der Stegzonen 6 arbeitet, statt mit der tatsächlichen Breite W₄ der Stege 4, die in 8 dargestellt sind.
9 zeigt einen Auszug der kleinsten Mustereinheit für Mehrfachbelichtung (Muster in der in 5 von einer gestrichelten Linie umrahmten Region) in den Sektionen I bis IV von 5 und zeigt sie zusätzlich mit Gittern. Die leeren Blöcke in den Sektionen I bis IV kennzeichnen Musterregionen 7, während die mit einem X versehenen Blöcke die Stegzonen 6 kennzeichnen. 9 zeigt einen Fall, in welchem das Verhältnis der Breite W₆ der Stegzonen 6 (siehe 8) zur Länge einer Seite der Musterregion 7 gleich 1:4 ist.
In der folgenden Tabelle 1 sind die 5×5-Blockmuster von 9 in einer Tabelle mit 5 Zeilen × 5 Spalten angeordnet. Sie zeigt, in welchen Sektionen Muster gebildet werden können.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 dargestellt, ist es für alle Blöcke möglich, Muster in wenigstens zwei der Sektionen I bis IV auszubilden. Deshalb ist es selbst dann, wenn topologisch torusförmige Muster vorliegen, möglich, die Muster zu übertragen, indem die Muster geteilt und Löcher in zwei Sektionen ausgebildet werden, die mehrfach zu belichten sind.
Wie anhand von 5 erläutert wurde, können die Stegzonen 6 für die Sektionen I und III von 5 und 9 eindeutig festgelegt werden. Auf der anderen Seite sind aber auch andere als die in 9 dargestellten Anordnungen für die Sektionen II und IV möglich.
10 zeigt ein Beispiel für das Bewegen der Stegzonen 6 der Sektionen II und IV. Die folgende Tabelle 2 faßt in der gleichen Weise wie die Tabelle 1 zusammen, welche Sektionen der Muster für die Blöcke von 10 gebildet werden können.
Tabelle 2
In dem Beispiel von 10 ist es ebenfalls für alle Blöcke möglich, Muster in wenigstens zwei der Sektionen I bis IV auszubilden. Deshalb können die Stegzonen 6 ebenfalls als Muster ange ordnet werden, die in 10 dargestellt sind. In 9 wird jedoch der Abstand zwischen Stegen im Zentrum der Membran (in der Nähe des Koordinatenursprungs von 5) und zwischen angrenzenden Sektionen der vier Sektionen I bis IV (auf der x-Achse und der y-Achse von 5) kleiner, während in dem Beispiel von 10 der Abstand zwischen Stegen größer ist als in 9. Deshalb differiert die Spannung oder mechanische Festigkeit der Membran in 9 und 10 etwas. Um die mechanische Festigkeit im Zentrum der Membran zu erhöhen, ist die Struktur von 9 zu bevorzugen.
Wenn das Verhältnis der Breite der Stegzonen 6 zur Länge einer Seite der Musterregion 7 gleich 1:4 ist, kann zusätzlich zu der in 9 oder 10 gezeigten Anordnung in wenigstens zwei der vier Sektionen I bis IV ein Muster ausgebildet werden. Selbst wenn die Stegzonen 6 der Sektionen II und IV z.B. so angeordnet sind, wie dies in 11 dargestellt ist, ist es möglich, die Muster in wenigstens zwei der Sektionen I bis IV für alle Blöcke auszubilden, wie dies in der folgenden Tabelle 3 dargestellt ist.
Tabelle 3
In dem Beispiel von 11 sind die Anordnungen der Stegzonen 6 in den Sektionen II und IV jedoch nicht symmetrisch um das Zentrum der Schablonenmaske (Koordinatenursprung 0 von 5) angeordnet. Um die Beanspruchung der Membran auszugleichen, sollten vorzugsweise die Stegzonen 6 symmetrisch um das Zentrum der Schablonenmaske angeordnet sein, wie dies in 9 oder in 10 dargestellt ist.
12 zeigt einen Fall, bei dem das Verhältnis der Breite der Stegzonen 6 zur Länge einer Seite der Musterregionen 7 gleich 1:3 ist. Die Tabelle 4 ordnet die kleinsten 4×4-Blockeinheitsmuster von 12 in einer Tabelle mit 4 Zeilen × 4 Spalten an und zeigt, in welchen Sektionen Muster für die individuellen Blöcke in der gleichen Weise ausgebildet werden können wie in dem obigen Fall für das Verhältnis 1:4.
Tabelle 4
In dem Beispiel von 12 können ebenfalls Muster in wenigstens zwei Sektionen I bis IV für alle Blöcke ausgebildet werden. Auch bei der in 13 dargestellten Anordnung ist es möglich, die Muster in wenigstens zwei der Sektionen I bis IV auszubilden, wie dies in der Tabelle 5 dargestellt ist.
Tabelle 5
Bei der in 14 dargestellten Anordnung ist es alternativ auch möglich, die Muster in wenigstens zwei der Sektionen I bis IV so auszubilden, wie dies in der Tabelle 6 dargestellt ist.
Tabelle 6
Selbst für den Fall, daß das Verhältnis der Breite der Stegzonen 6 zur Länge einer Seite der Musterregion 7 gleich 1:3 ist, ist es ebenfalls möglich, die Muster von 10 bis 12 über die Sektionen I bis IV um 90° um den Koordinatenursprung 0 von 5 zu drehen, so daß die Stegzonen 6 die x-Achse und die y-Achse in der Sektion II und in der Sektion IV berühren.
Wenn das Verhältnis der Breite der Stegzonen 6 zur Länge einer Seite der Musterregionen 7 gleich 1:2 ist, ist es nicht möglich, die Muster in wenigstens zwei der vier Sektionen I bis IV auszubilden. Deshalb ist das Verhältnis der Breite der Stegzonen 6 zur Länge einer Seite der Musterregionen 7 auf ein ganzzahliges Vielfaches von 1:3 oder mehr gesetzt.
Wenn das Verhältnis 1:5 oder größer ist, steigt die Zahl der möglichen Anordnungen der Stegzonen 6 im Vergleich zum Verhältnis 1:4 zwar weiter an. Wenn die Musterregionen 7 jedoch größer werden, wie dies in 3 dargestellt ist, wird die Durchbiegung oder die Beanspruchung im Zentrum der Membran größer, so daß der auf der Anordnung der Stege beruhende Effekt kleiner wird. Andererseits wird bei einem Verhältnis 1:3 die Fläche der Musterregionen 7 kleiner. Deshalb ist die 1:4-Konfiguration in der Praxis besonders vorteilhaft.
Als nächstes wird ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung der Schablonenmaske gemäß der Erfindung erläutert.
Zunächst wird, wie in 15A dargestellt, die Rückseite eines SOI-Wafers 21 z.B. mit einer Siliziumoxidschicht als Schutzfilm 22 für das Trockenätzen versehen. Der SOI-Wafer 21 ist hier ein Siliziumwafer 2. Auf einer seiner Flächen wird über einem Siliziumoxidfilm 10 eine Siliziumschicht ausgebildet. Die Siliziumschicht dient als Membranbildungsschicht 3a.
Als nächstes wird, wie in 15B dargestellt, auf dem Schutzfilm 22 ein Resist 23 in den Mustern der Stege und des Rahmens ausgebildet. Das Resist 23 dient als Maske zum Ätzen des Schutzfilms 22.
Als nächstes wird, wie in 15C dargestellt, der Schutzfilm 22 als Maske für das Trockenätzen des Siliziumwafers 2 benutzt, um die Stege 7 und den Rahmen 9 auszubilden, die aus Silizium bestehen. Bei diesem Trockenätzen wird ein Ätzgas, z.B. SF6, NF3 oder ein anderes Gas auf Fluorbasis benutzt. Bei dem Trockenätzen dient der Siliziumoxidfilm 10 als Ätzstoppschicht.
Wenn als SOI-Wafer 21 z.B. ein 8-Zoll-Wafer verwendet wird, hat der Siliziumwafer 2 eine Dicke von 725 μm. Wenn der Schutzfilm 22 nicht vorgesehen wäre und das Resist 23 als Maske für das Trockenätzen des Siliziumwafers 2 benutzt würde, wäre das Resist 23 verbraucht, bevor das Ätzen durch die ganze Dicke des Siliziumwafers 2 beendet wäre, und es wäre schwierig, die Stege 4 und den Rahmen 9 zu erzeugen. Deshalb ist der Schutzfilm 22 vorgesehen.
Als nächstes werden, wie in 15D dargestellt, die Stege 4 und der Rahmen 9 als Maske für das Ätzen des Siliziumoxidfilms 10 benutzt. Das Ätzen ist z.B. ein Naßätzen, bei dem z.B. Hydrofluorsäure benutzt wird. Durch das Ätzen wird auch der Schutzfilm 22 entfernt.
Als nächstes wird, wie in 15E dargestellt, die Oberfläche der Membranbildungsschicht 3a auf der Seite des Stegs 4 mit einem Resist 24 beschichtet. Da die mit dem Resist beschichtete Oberfläche wegen der Stege 4 eine Reliefstruktur hat, kann das Resist nicht mit Hilfe der üblichen Schleuderbeschichtung (spin coating) aufgebracht werden. Verfahren, mit denen ein Resist auf einer solchen Oberfläche mit Reliefstruktur aufgebracht werden kann, sind z.B. in dem japanischen Patent 3084339 , in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 10-321493, in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 8-306614, in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 11-329938 oder in The 61st Extended Abstracts; The Japan Society of Applied Physics (2000) Nr. 2, Seite 593, 4a- X-1, beschrieben. Wenn z.B. diese Verfahren benutzt werden, kann die Oberfläche, auf der die Stege 4 ausgebildet sind, gleichförmig mit dem Resist 24 beschichtet werden.
Als nächstes werden, wie in 15F dargestellt, Muster zur Ausbildung der Löcher auf das Resist 24 übertragen. Das Resist 24 kann mit Hilfe der üblichen Elektronenstrahl-Lithographie gemustert werden.
Als nächstes wird, wie in 15G dargestellt, das Resist 24 als Maske zum Trockenätzen der Membranbildungsschicht 3a benutzt, um die Löcher 8 der Schablonenmaske auszubilden. Bei diesem Trockenätzen wird ein Ätzgas, z.B. SF6, NF3 oder ein anderes Gas auf Fluorbasis benutzt. Anschließend wird, wie in 6 dargestellt, das Resist 24 entfernt, um die Schablonenmaske gemäß der Erfindung zu gewinnen.
Bei der Schablonenmaske gemäß der Erfindung können an irgendeiner Stelle der Stege 4 Ausrichtungsmarken 25 vorgesehen sein, wie dies in 16 dargestellt ist. Wenn die Schablonenmaske für LEEPL benutzt wird, kann man die mehreren auf den Stegen 4 vorgesehenen Ausrichtungsmarken für die Ausrichtung verwenden und dadurch die Überlagerungsgenauigkeit bei der Mehrfachbelichtung und die Genauigkeit der Ausrichtung zwischen den Schichten von Mehrlagen-Verbindungen aufgrund der Ausrichtung verbessern.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Während die Schablonenmaske nach dem ersten Ausführungsbeispiel verschiedene komplementäre Muster aufweist, die in den vier Sektionen I bis IV innerhalb der gleichen Maske ausgebildet sind, ist es auch möglich, diese komplementären Muster auf verschiedenen Schablonenmasken auszubilden. Das zweite Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel für die Ausbildung komplementärer Muster auf mehreren Schablonenmasken und zur Übertragung der Muster durch Mehrfachbelichtung.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden wenigstens drei Schablonenmasken benutzt, um Muster von Zwischenverbindungen auf ein Resist zu übertragen. Wenn komplementäre Schablonenmasken benutzt werden, die keine Stege haben, können die gewünschte Muster von Zwischenverbindungen, die torusförmige Muster enthalten, mit Hilfe von zwei Masken übertragen werden. Da jedoch bei der Schablonenmaske des vorliegenden Ausführungsbeispiels Stege zur Verstärkung vorgesehen sind, können an den Stellen der Stege keine Muster für Zwischenverbindungen ausgebildet werden. Deshalb sind wenigstens drei komplementäre Masken erforderlich.
Obwohl bezüglich der Formen und Muster der Stege keine speziellen Einschränkungen bestehen, sind zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Rahmen um die Membran und die Stege miteinander verbunden. In gleicher Weise sind die Stege miteinander verbunden. Wenn die Stege in einem Gittermuster angeordnet sind, wird der Prozeß zur Unterteilung der Muster normalerweise einfach.
Als nächstes wird ein Beispiel für die Anordnung der Stege erläutert, die in mehreren komplementären Schablonenmasken gemäß der Erfindung ausgebildet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden vier Masken A bis D benutzt. 17 bis 20 zeigen als Auszug aus den Membranen der Schablonenmasken A bis D Regionen, die mehrfach zu belichten sind, wobei sie zusätzlich mit Gittern aus 21×21 Blöcken dargestellt sind. In der gleichen Weise wie in 9 des ersten Ausführungsbeispiels kennzeichnen leere Blöcke in den Schablonenmasken die Musterregionen 7, während die mit X versehenen Blöcke die Stegzonen 6 zeigen.
Die Tabelle 7 zieht aus den Mustern von 17 bis 20 die mehrfach zu belichtenden 5×5-Blöcke heraus (Muster in Regionen, die von gestrichelten Linien umrahmt sind), ordnet sie in einer Tabelle mit 5 Zeilen × 5 Spalten an und zeigt, in welchen Schablonenmasken die Muster für jeden Block ausgebildet werden können.
Tabelle 7
Wie Tabelle 7 zeigt, ist es möglich, in wenigstens zwei der vier Schablonenmasken Muster für alle Blöcke auszubilden. Deshalb ist es selbst dann, wenn z.B. topologisch torusförmige Muster vorhanden sind, möglich, die Muster zu übertragen, indem die Muster aufgeteilt und in zwei mehrfach zu belichtenden Schablonenmasken, verschiedene Löcher ausgebildet werden. Es ist auch möglich, Muster durch wenigstens zwei der vier Schablonenmasken für andere als die unter den Mustern von 17 bis 20 von gestrichelten Linien umrandeten Blöcke zu erzeugen.
Wie oben erläutert wurde, werden bei der vorliegenden Erfindung die Membranen der vier komplementären Schablonenmasken durch die Stege verstärkt. Dadurch wird die Durchbiegung der Membranen verringert, und es wird möglich, die Muster von Zwischenverbindungen präzise zu übertragen.
Die Stege der Schablonenmasken des vorliegenden Ausführungsbeispiels können z.B. in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch Trockenätzen eines Siliziumwafers erzeugt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Stege folgendermaßen auf der den Rahmen entgegengesetzten Seiten der Membranen auszubilden. In diesem Fall ist das Material der Stege nicht auf Silizium beschränkt. Die Höhe der Stege kann ebenfalls frei verändert werden, wenn dies notwendig ist.
21 zeigt eine Querschnittsansicht einer Schablonenmaske des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Die Schablonenmaske 31 besitzt, wie in 21 dargestellt, in dem zentralen Teil eine Membran 32. Die Membran 32 ist mit Löchern 33 versehen, die den Mustern entsprechen. Die Membran 32 ist Teil einer Membranbildungsschicht 32a. Um die Membran 32 herum ist ein Rahmen 34 zur Halterung der Membran 32 ausgebildet.
Die dem Rahmen 34 entgegengesetzte Seite der Membran 34 ist mit Stegen 35 ausgestattet, die in vorbestimmten Abständen angeordnet sind. Die Stege 35 sind aus dem gleichen Material hergestellt wie eine Trägerschicht 36. Die Stege 35 und die Trägerschicht 36 sind an geeigneten Stellen mit Ausrichtungsmarken 37 versehen. Die Schablonenmaske 31 von 21 wird auf der auf der Seite des Rahmens 34 liegenden Fläche mit einem Elektronenstrahl bestrahlt.
22 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer der Membranteilregionen und der um diese verlaufenden Stege 35 in der Schablonenmaske von 21. Wie 22 zeigt, wird die Membran 32 von den Stegen 35 in Membranteilregionen 38 unterteilt. Der innere Teil der gestrichelten Linien a bildet die Membranteilregionen 38.
Die Schablonenmaske des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in der gleichen Weise wie die Schablonenmaske des ersten Ausführungsbeispiels mit Musterregionen 39 (Teil innerhalb der gestrichelten Linien b) und mit um diese verlaufenden Kragen 40 (Teile zwischen den gestrichelten Linien a und den gestrichelten Linien b) in den Membranteilregionen 38 versehen. Die Löcher 33 werden grundsätzlich in den Musterregionen 39 ausgebildet.
23 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht in der Nähe der Stege 35 von 22. Wenn der Elektronenstrahl 41 schiefwinklig auf die Schablonenmaske auftrifft, wird der Elektronenstrahl 41 durch die Stege 35 niemals abgeschattet, bevor er auf die Membran 32 auftrifft. Der Elektronenstrahl 41, der durch die Löcher der Membran 32 wandert, wird jedoch manchmal durch die Stege 35 abgeschattet.
Deshalb ist es auch möglich, darüber hinaus Ränder 42 und Leeräume 43 in den Kragen 40 vorzusehen, wie bei der Schablonenmaske des ersten Ausführungsbeispiels. Die Stege 35 der Schablonenmaske des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind jedoch normalerweise im Vergleich zu den Stegen der Schablonenmaske des ersten Ausführungsbeispiels niedrig genug, so daß alle Kragen 40 als Ränder 42 benutzt werden können.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Schablonenmaske 31 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erläutert. Zunächst wird, wie in 24A dargestellt, z.B. eine Siliziumschicht als Membranbildungsschicht 32a auf einem Siliziumwafer 51 abgelagert. Alternativ ist es auch möglich, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel einen Siliziumoxidfilm zwischen einem Siliziumwafer und einer Siliziumschicht als Ätzstoppschicht zu benutzen, obwohl dies nicht dargestellt ist. Als Siliziumschicht für die Membranbildungsschicht 32a wird kein polykristallines Silizium benutzt, das geringe Festigkeit besitzt, sondern kristallines Silizium.
Als Membranmaterial kann außer Silizium auch Molybdän, Diamant, diamantartiger Kohlenstoff (DLC), Siliziumoxid usw. verwendet werden. Ein Mehrlagenfilm, z.B. aus Wolframnitrid/Wolfram/Wolframnitrid kann ebenfalls als Membranbildungsschicht verwendet werden. Wenn das Membranmaterial elektrisch leitfähig ist, kann ein Aufladen der Schablonenmaske während der LEEPL-Belichtung verhindert werden. Die Dicke der Membranbildungsschicht wird in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Materialfestigkeit, des Seitenverhältnisses der Löcher 33 (siehe 21) usw. festgelegt.
Die Membranbildungsschicht 32a wird dann mit einer Trägerschicht 36 versehen. Die Dicke der Trägerschicht 36 ist etwa einige mal bis einige zehn mal so groß gewählt wie die Dicke der Membranbildungsschicht 32a und wird in Abhängigkeit vom Material der Trägerschicht 36 oder der Breite oder dem Abstand zwischen den Stegen 35 (siehe 21) passend festgelegt. Als Material für die Trägerschicht 36 kann z.B. Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Diamant, DLC usw. verwendet werden. Die aus diesen Materialien bestehende Trägerschicht 36 kann z.B. durch chemische Dampfablagerung (CVD) erzeugt werden.
Als nächstes wird, wie in 24B dargestellt, die Trägerschicht 36 mit einem Resist 52 in den Mustern der Stege und des Rahmens (siehe 21) versehen. Dann wird das Resist 52 als Maske zum Ätzen der Trägerschicht 36 benutzt, um die Stege 35 auszubilden. Der Abstand zwischen den Stegen 35 ist z.B. auf 1 μm oder mehr festgelegt. Teile der Stege 35 und Teile der Trägerschicht 36 um die Membran 32 (siehe 21) sind hier mit Nuten versehen, die als Ausrichtungsmarken 37 dienen.
Anschließend wird das Resist 52 entfernt, wie dies in 24C dargestellt ist.
Als nächstes wird, wie in 24D dargestellt, die Oberfläche des Siliziumwafers 51 auf der der Membranbildungsschicht 32a entgegengesetzten Seite mit einem Resist 53 in dem Muster des Rahmens versehen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist es auch möglich, vor der Ausbildung des Resists 53 auf der Oberfläche des Siliziumwafers 51 einen Schutzfilm in der gleichen Weise auszubilden wie den Schutzfilm 22 des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 15A), wenn dies erforderlich ist. Als Schutzfilm kann z.B. ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm benutzt werden.
Das Resist 53 (oder der Schutzfilm, wenn ein Schutzfilm vorgesehen ist) wird als Maske zum Ätzen des Siliziumwafers 51 benutzt, um die Membranbildungsschicht 32a zu belichten. Dadurch wird der Rahmen 34 erzeugt. Dieses Ätzen kann durch Naßätzen unter Verwendung einer Lösung erfolgen, die z.B. Kaliumhydroxid (KOH) oder Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) enthält. Alternativ kann auch, in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel Trockenätzen angewendet werden, um den Querschnitt des Rahmens 34 im wesentlichen senkrecht zu der Membran zu bearbeiten. Nach dem Ätzen wird das Resist 53 oder der Schutzfilm entfernt.
Als nächstes wird, wie in 24E dargestellt, die Oberfläche der Membranbildungsschicht 32a auf der Seite des Rahmens 34 mit einem Resist 54 beschichtet. Dann wird ein Gerät zur Erzeugung von Mikromustern, wie z.B. ein Elektronenstrahl-Belichtungsgerät, benutzt, um das Resist 54 zu mustern. Wenn im Zentrum des Wafers eine Membran mit relativ großer Fläche ausgebildet wird, kann das Resist 54 durch Schleuderbeschichtung aufgebracht werden. Wenn es jedoch wegen des Einflusses des Rahmens 34 nicht möglich ist, das Resist 54 gleichförmig durch Schleuderbeschichtung aufzubringen, können verschiedene Arten von Beschichtungsverfahren benutzt werden, wie z.B. das Beschichtungsverfahren für das Resist 24 (siehe 15E) des ersten Ausführungsbeispiels.
Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wenigstens drei Schablonenmasken für die Übertragung von Mustern benutzt werden, ist eine präzise Ausrichtung erforderlich. Durch das Anbringen der Ausrichtungsmarken 37 auf jeder Schablonenmaske, können die Muster einander überlagert werden, indem die Ausrichtungsmarken 37 als Referenz benutzt werden. Durch die Verwendung der Ausrichtungsmarken 37 kann auch die Genauigkeit der Ausrichtung zwischen den Schichten von Mehrlagen-Zwischenverbindungen verbessert werden.
Da die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahl-Belichtungsgeräts, das in dem Schritt von 24E verwendet wird, 50 bis 100 kV beträgt, wandert der Elektronenstrahl durch das Resist 54 und die Membranbildungsschicht 32a. Deshalb können die Ausrichtungsmarken 37 von der Seite des Resists 54 aus detektiert werden.
Als nächstes wird, wie in 24F dargestellt, das Resist 54 als Maske zum Trockenätzen der Membranbildungsschicht 32a benutzt. Dadurch wird die Membran 32 ausgebildet, die Löcher 33 aufweist. Anschließend wird das Resist 54 entfernt, wodurch man die in 21 dargestellte Schablonenmaske 31 erhält.
Durch die Herstellung von wenigstens drei Schablonenmasken nach dem obigen Verfahren, die sich in der Anordnung der Stege voneinander unterscheiden, lassen sich komplementäre Schablonenmasken gewinnen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Im folgenden wird eine Modifizierung der Schablonenmaske nach dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, bei der die Stege auf der der Seite des Rahmens entgegengesetzten Oberfläche der Membran angeordnet sind.
25A zeigt eine Querschnittsansicht einer Schablonenmaske nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Schablonenmaske 61 besitzt, wie in 25A dargestellt, im zentralen Teil eine Membran 62. Die Membran 62 ist mit Löchern 63 ausgebildet, die den Mustern entsprechen. Die Membran 62 ist Teil einer Membranbildungsschicht 62a.
Um die Membran 62 herum ist ein Rahmen 64 ausgebildet, der zum Halten der Membran 62 dient. Die Fläche der Membran auf der dem Rahmen 64 entgegengesetzten Seite ist mit Stegen 65 versehen, die in vorbestimmten Abständen angeordnet sind. Die Stege 65 bestehen aus dem gleichen Material wie eine Trägerschicht 66. Zwischen der Membran 62 und den Ste gen 65 und zwischen den Stegen 65 und der Trägerschicht 66 ist ein Siliziumoxidfilm 67 ausgebildet. An geeigneten Stellen an den Stegen 65 und der Trägerschicht 66 sind Ausrichtungsmarken 68 ausgebildet. Der Elektronenstrahl trifft die Schablonenmaske 61 von 25A auf der Fläche, die auf der Seite der Membran 62 liegt.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Schablonenmaske des vorliegenden Ausführungsbeispiels erläutert. Als Material für die Maske dient ein SOI-Wafer 71, der in 25B dargestellt ist. Der SOI-Wafer 71 besteht aus einem Siliziumwafer 72, der auf einer Seite über einem Siliziumoxidfilm 67 mit einer Siliziumschicht versehen ist, der die Trägerschicht 66 von 25A bildet.
Als nächstes wird, wie in 25C dargestellt, auf der Siliziumschicht (der Trägerschicht 66) des SOI-Wafers 71 ein Resist 73 in den Mustern der Stege ausgebildet. Da das Mustern des Resists 73 zur Ausbildung der Stege keine so hohe Auflösung erfordert wie das Mustern eines Resists zur Ausbildung der Löcher 63 (siehe 25A), kann es durch Photolithographie z.B. mit Hilfe eines berührungslosen Projektionssystems im Maßstab 1:1 ausgeführt werden.
Das Resist 73 dient als Maske zum Ätzen der Trägerschicht 66, um die Stege 65 auszubilden. In diesem Verfahrensschritt wird ein Teil der Stege 65 oder der Trägerschicht 66 in der gleichen Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mit Ausrichtungsmarken 68 versehen. Wenn das Resist 73 durch Photolithographie mit einem berührungslosen Projektionssystem im Maßstab 1:1 gemustert wird, kann man ein Weitwinkelfeld von 50 mm oder mehr gewinnen. Deshalb können Muster, die den mehreren Ausrichtungsmarken 68 entsprechen, in einem einzigen Belichtungsvorgang übertragen werden, so daß Schwankungen im Abstand zwischen den Ausrichtungsmarken 68 verhindert werden können. Dadurch wird die Ausrichtungsgenauigkeit von Mustern unter mehreren komplementären Schablonenmasken verbessert.
Als nächstes wird, wie in 25E dargestellt, das Resist 73 entfernt, dann wird die Oberfläche des Siliziumwafers 72 auf der der Trägerschicht 66 entgegengesetzten Seite mit einem Schutzfilm 74 versehen. Als Schutzfilm 74 kann wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Oxidfilm usw. benutzt werden.
Als nächstes wird, wie in 25E dargestellt, der Schutzfilm 74 mit einem Resist 75 in dem Muster des Rahmens versehen.
Das Resist 75 dient als Maske zum Ätzen des Siliziumwafers 72, um den Siliziumoxidfilm 67 zu belichten. Dadurch wird der Rahmen 64 erzeugt. Dieses Ätzen wird durch Naßätzen oder Trockenätzen in der gleichen Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Anschließend wird das Resist 75 entfernt.
Als nächstes wird, wie in 25F dargestellt, der Siliziumoxidfilm 67 mit der Membranbildungsschicht 62a versehen. Dabei wird in einigen Fällen auch die Oberfläche des Rahmens 64 mit einer Membranbildungsschicht 62a versehen, dies stellt jedoch kein besonderes Problem dar. Zur Ausbildung der Membranbildungsschicht 62a können fast alle Verfahren zur Filmerzeugung benutzt werden, wie sie in einem Produktionsprozeß für ein Halbleiterbauelement üblich sind, insbesondere CVD, Sputtern, Ablagern, Plattieren usw.
Die Membranbildungsschicht 62a kann aus einem ähnlichen Material bestehen wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Wenn die Membranbildungsschicht 62a elektrisch leitfähig ist, wird ein Aufladen der Schablonenmaske während der LEEPL-Belichtung verhindert. Wenn die Membranbildungsschicht 62a als Metallschicht hergestellt wird, kann auf der Metallschicht eine Schicht laminiert werden, die als Maske zum Ätzen der Metallschicht (Schutzfilm) dient.
Als nächstes wird, wie in 25G dargestellt, die Membranbildungsschicht 62a mit einem Resist 76 beschichtet. Dann wird ein Gerät zur Erzeugung von Mikromustern, z.B. ein Elektronenstrahl-Belichtungsgerät, benutzt, um das Resist zu mustern. In der gleichen Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird für den Fall, daß das Resist 76 nicht durch Schleuderbeschichtung aufgebracht werden kann, eine der verschiedenen Beschichtungsmethoden benutzt, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel aufgelistet wurden. Auch beim Mustern des Resists wird in der gleichen Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Ausrichtung durchgeführt, wobei die Ausrichtungsmarken 68 als Referenzen benutzt werden. Dadurch können die in mehreren komplementären Schablonenmasken ausgebildeten Muster präzise überlagert werden. Auch die Ausrichtungsgenauigkeit zwischen Schichten von Mehrlagen-Zwischenverbindungen wird verbessert.
Als nächstes wird, wie in 25H dargestellt, das Resist 76 als Maske zum Trockenätzen der Membranbildungsschicht 62a benutzt. Dadurch werden die Löcher 63 ausgebildet. Nach dem Ätzen wird das Resist 76 entfernt, wie dies in 25I dargestellt ist.
Danach werden die Stege 65 als Maske zum Ätzen des Siliziumoxidfilms 67 benutzt, um die Teile der Membran 62 zu belichten, an denen keine Stege 65 ausgebildet sind. Dadurch erhält man die in 25A dargestellte Schablonenmaske 61.
Durch die Herstellung von wenigstens drei Schablonenmasken nach dem obigen Verfahren, die sich in der Anordnung der Stege voneinander unterscheiden, lassen sich komplementäre Schablonenmasken gewinnen.
Die Ausführungsbeispiele der Maske, das Verfahren zur Herstellung einer Maske und das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung sind nicht auf die obige Erläuterung beschränkt. So können z.B. in dem ersten Ausführungsbeispiel die Löcher 8 der Membran 3 durch Trockenätzen aus der Oberfläche der Membran 3 auf der dem Rahmen 9 entgegengesetzten Seite hergestellt werden. Auch muß in dem ersten Ausführungsbeispiel die Form der von den Stegen umgebenen Teile (Membranteilregion) nicht quadratisch sein, sondern kann auch rechteckig sein.
Es ist auch möglich, in dem ersten Ausführungsbeispiel als Membranbildungsschicht für die Schablonenmaske eine andere als die Siliziumschicht zu benutzen. Durch die Verwendung einer elektrisch leitfähigen Schicht als Membranbildungsschicht kann ein Aufladen während der LEEPL-Belichtung verhindert werden. Um das Aufladen zu verhindern, kann auch eine elektrisch leitfähige Schicht auf der Membran der Schablonenmaske des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels vorgesehen sein.
Es ist auch möglich, die Schablonenmaske der obigen Ausführungsbeispiele für eine andere Lithographie als Elektronenstrahl-Lithographie, z.B. für Ionenstrahl-Lithographie, zu verwenden. Alternativ kann die Schablonenmaske des vorliegenden Ausführungsbeispiels statt im Zusammenhang mit Lithographie auch für einen anderen Produktionsprozeß für Halbleiterbauelementen benutzt werden, bei dem ein geladener Partikelstrahl eingesetzt wird, z.B. für Ionen-Implantation.
Weiterhin sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Modifizierungen möglich.
Mit der Maske gemäß vorliegender Erfindung kann verhindert werden, daß die Genauigkeit der Musterposition durch den Einfluß der inneren Spannungen der Membran beeinträchtigt wird, und es wird möglich, Muster, einschließlich komplementärer Muster, präzise auszurichten.
Nach dem Verfahren zur Herstellung einer Maske gemäß vorliegender Erfindung können auf einer Schablonenmaske Stege ausgebildet werden, die eine Reduzierung der Dicke der Membran ermöglichen.
Nach dem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Verschiebung und Verzerrung von Mustern zu verhindern und Mikromuster präzise auszubilden.

1, 31, 61, 101...: Schablonenmaske
2, 51, 72...: Siliziumwafer
3, 32, 62, 102...: Membran
3a, 32a, 62a, 102a...: Membranbildungsschicht
4, 35, 65...: Steg
5, 38...: Membranteilregion
6...: Stegzone
7, 39...: Musterregion
8, 33, 63, 103...: Loch
9, 34, 64, 104...: Rahmen
10, 67...: Silisiumoxidschicht
11, 40...: Kragen
12, 42...: Rand
13, 43...: Abstandsraum
14, 41, 107...: Elektronenstrahl
21, 71...: SOI-Wafer
22, 74...: Schutzfilm
23, 24, 52 bis 54, 73, 75, 76, 106...: Resist
25, 37, 68...: Ausrichtungsmarke
36, 66...: Trägerschicht
105...: Wafer

Zusammenfassung
Maske, mit der eine Verringerung der Genauigkeit einer Musterposition aufgrund des Einflusses der inneren Spannungen einer Membran verhindert werden kann, und die eine präzise Ausrichtung von Mustern, einschließlich von komplementären, geteilten Mustern ermöglicht, ferner ein Verfahren zur Herstellung derselben und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements. Schablonenmaske mit gitterförmigen Stegen, die durch Ätzen eines Siliziumwafers auf vier Regionen einer Membran ausgebildet werden, wobei die Gitter in den vier Regionen gegeneinander versetzt sind und alle Stege mit anderen Stegen oder mit dem Siliziumwafer um die Membran (Rahmen) in Verbindung stehen, Verfahren zur Herstellung einer Schablonenmaske und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements.
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Claims

Maske, die aufweist: einen Tragrahmen; einen Dünnfilm, der dünner ausgebildet ist als der Tragrahmen und von dem Tragrahmen umgeben ist; eine erste Sektion, die eine von vier aus Regionen bestehenden Sektionen darstellt, die gewonnen werden durch Vierteilen des Dünnfilms mittels einer ersten geraden Linie, die durch einen ersten Punkt auf dem Dünnfilm verläuft und sich in einer ersten Richtung erstreckt, und einer zu der ersten geraden Linie in dem ersten Punkt orthogonalen zweiten geraden Linie, die in einer zweiten Richtung verläuft; eine zweite Sektion, die in der ersten Richtung an die erste Sektion angrenzt; eine dritte Sektion, die in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt; eine vierte Sektion, die in der ersten Richtung an die dritte Sektion angrenzt und in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt; eine erste Gruppe von Stegen in jeder der ersten bis vierten Sektion, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen, die aus dem gleichen Material gebildet sind wie der Tragrahmen, in der ersten Richtung verlaufen und parallel zueinander in gleichen Abständen ausgebildet sind, so daß sie auf dem Dünnfilm mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen; eine zweite Gruppe von Stegen in jeder der ersten bis vierten Sektion, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen, die aus dem gleichen Material gebildet sind wie der Tragrahmen, in der zweiten Richtung verlaufen und parallel zueinander in gleichen Abständen ausgebildet sind, so daß sie auf dem Dünnfilm mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen und die erste Gruppe von Stegen schneiden; Kragen, die parallel zu den Stegen auf dem Dünnfilm zu beiden Seiten der Stege vorgesehen sind; Stegzonen, bestehend aus den genannten Stegen und den Kragen zu beiden Seiten, wobei der Abstand zwischen benachbarten Stegen ein ganzzahliges Vielfaches von wenigstens 3 der Breite der Stegzonen wird; eine erste Stegzone, die einen aus ersten Gruppe von Stegen enthält, die in der ersten Sektion ausgebildet ist und die erste gerade Linie berührt, wobei diese erste Stegzone mit der zweiten Gruppe von Stegen der vierten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die zweite Gruppe von Stegen der ersten Sektion; eine zweite Stegzone, die einen aus der zweiten Gruppe von Stegen enthält, die in der ersten Sektion ausgebildet ist und die zweite gerade Linie berührt, wobei diese zweite Stegzo ne mit der ersten Gruppe von Stegen der zweiten Sektion in der zweiten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die erste Gruppe von Stegen der ersten Sektion; eine dritte Stegzone, die einen aus der ersten Gruppe von Stegen enthält, die in der dritten Sektion ausgebildet ist und die erste gerade Linie berührt, wobei diese dritte Stegzone mit der zweiten Gruppe von Stegen der zweiten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die zweite Gruppe von Stegen der dritten Sektion; eine vierte Stegzone, die einen aus der zweiten Gruppe von Stegen enthält, die in der dritten Sektion ausgebildet ist und die zweite gerade Linie berührt, wobei diese vierte Stegzone mit der erste Gruppe von Stegen der vierten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die erste Gruppe von Stegen der dritten Sektion; Löcher, die in dem von den Stegzonen umgebenen Teil des Dünnfilms vorgesehen sind und durch die ein geladener Partikelstrahl wandert, wobei diese Löcher von komplementären, geteilten Mustern gebildet werden, die in der ersten bis vierten Sektion aus verschiedenen Teilen der gleichen Muster bestehen, und vier überlagerte Regionen mit gleichen Formen und Größen, die aus der ersten bis vierten Sektion ausgewählt sind, wobei diese überlagerten Regionen die erste und die zweite gerade Linie enthalten, wobei jeder Punkt auf den überlagerten Region in dem Dünnfilm in wenigstens zwei Sektionen der ersten bis vierten Sektion außerhalb der Stegzonen enthalten ist.
Maske nach Anspruch 1, bei der der Außenumfang des Tragrahmens im wesentlichen kreisförmig ist und der genannte erste Punkt im wesentlichen das Zentrum des Außenumfangs bildet.
Maske nach Anspruch 1, bei der die erste bis vierte Sektion im wesentlichen quadratisch oder im wesentlichen rechteckig sind.
Maske nach Anspruch 1, die wenigstens in Teilen der Kragen Löcher aufweist.
Maske nach Anspruch 1 Ausrichtungsmarken an Stellen der Oberflächen der Stege, an denen der geladene Partikelstrahl eintritt.
Maske nach Anspruch 1, bei der der Dünnfilm eine elektrisch leitfähige Schicht ist.
Maske nach Anspruch 1, ferner mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, die auf dem Dünnfilm außerhalb der Lochteile ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit dem Verfahrensschritt des Bestrahlens einer lichtempfindlichen Fläche mit einem geladenen Partikelstrahl durch eine Maske, auf der vorbestimmte Muster ausgebildet sind, um die Muster auf die lichtempfindliche Fläche zu übertragen, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte umfaßt: Verwenden einer Maske, die aufweist: einen Tragrahmen; einen Dünnfilm, der dünner ausgebildet ist als der Tragrahmen und von dem Tragrahmen umgeben ist; eine erste Sektion, die eine von vier aus Regionen bestehenden Sektionen darstellt, die gewonnen werden durch Vierteilen des Dünnfilms mittels einer ersten geraden Linie, die durch einen ersten Punkt auf dem Dünnfilm verläuft und sich in einer ersten Richtung erstreckt, und einer zu der ersten geraden Linie in dem ersten Punkt orthogonalen zweiten geraden Linie, die in einer zweiten Richtung verläuft; eine zweite Sektion, die in der ersten Richtung an die erste Sektion angrenzt; eine dritte Sektion, die in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt; eine vierte Sektion, die in der ersten Richtung an die dritte Sektion angrenzt und in der zweiten Richtung an die zweite Sektion angrenzt; eine erste Gruppe von Stegen in jeder der ersten bis vierten Sektion, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen, die aus dem gleichen Material gebildet sind wie der Tragrahmen, in der ersten Richtung verlaufen und parallel zueinander in gleichen Abständen ausgebildet sind, so daß sie auf dem Dünnfilm mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen; eine zweite Gruppe von Stegen in jeder der ersten bis vierten Sektion, bestehend aus einer Mehrzahl von Stegen, die aus dem gleichen Material gebildet sind wie der Tragrahmen, in der zweiten Richtung verlaufen und parallel zueinander in gleichen Abständen ausgebildet sind, so daß sie auf dem Dünnfilm mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen und die erste Gruppe von Stegen schneiden; Kragen, die parallel zu den Stegen auf dem Dünnfilm zu beiden Seiten der Stege vorgesehen sind; Stegzonen, bestehend aus den genannten Stegen und den Kragen zu beiden Seiten, wobei der Abstand zwischen benachbarten Stegen ein ganzzahliges Vielfaches von wenigstens 3 der Breite der Stegzonen wird; eine erste Stegzone, die einen aus ersten Gruppe von Stegen enthält, die in der ersten Sektion ausgebildet ist und die erste gerade Linie berührt, wobei diese erste Stegzone mit der zweiten Gruppe von Stegen der vierten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die zweite Gruppe von Stegen der ersten Sektion; eine zweite Stegzone, die einen aus der zweiten Gruppe von Stegen enthält, die in der ersten Sektion ausgebildet ist und die zweite gerade Linie berührt, wobei diese zweite Stegzone mit der ersten Gruppe von Stegen der zweiten Sektion in der zweiten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die erste Gruppe von Stegen der ersten Sektion; eine dritte Stegzone, die einen aus der ersten Gruppe von Stegen enthält, die in der dritten Sektion ausgebildet ist und die erste gerade Linie berührt, wobei diese dritte Stegzone mit der zweiten Gruppe von Stegen der zweiten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die zweite Gruppe von Stegen der dritten Sektion; eine vierte Stegzone, die einen aus der zweiten Gruppe von Stegen enthält, die in der dritten Sektion ausgebildet ist und die zweite gerade Linie berührt, wobei diese vierte Stegzone mit der erste Gruppe von Stegen der vierten Sektion in der ersten Richtung an anderen Stellen in Verbindung steht als die erste Gruppe von Stegen der dritten Sektion; Löcher, die in dem von den Stegzonen umgebenen Teil des Dünnfilms vorgesehen sind und durch die ein geladener Partikelstrahl wandert, wobei diese Löcher von komplementären, geteilten Mustern gebildet werden, die in der ersten bis vierten Sektion aus verschiedenen Teilen der gleichen Muster bestehen, und vier überlagerte Regionen mit gleichen Formen und Größen, die aus der ersten bis vierten Sektion ausgewählt sind, wobei diese überlagerten Regionen die erste und die zweite gerade Linie enthalten, wobei jeder Punkt auf den überlagerten Region in dem Dünnfilm in wenigstens zwei Sektionen der ersten bis vierten Sektion außerhalb der Stegzonen enthalten ist; Durchführen einer ersten Belichtung, um die komplementären, geteilten Muster der überlagerten Regionen der ersten bis vierten Sektion auf die lichtempfindliche Fläche zu übertragen; Durchführen einer zweiten Belichtung auf der lichtempfindlichen Fläche, um darüberliegend die komplementären, geteilten Muster der überlagerten Regionen einer anderen Sektion als bei der ersten Belichtung zu übertragen; Durchführen einer dritten Belichtung auf der lichtempfindlichen Fläche, um darüberliegend die komplementären, geteilten Muster der überlagerten Regionen einer anderen Sektion als bei der ersten und zweiten Belichtung zu übertragen; Durchführen einer vierten Belichtung auf der lichtempfindlichen Fläche, um darüberliegend die komplementären, geteilten Muster der überlagerten Regionen einer anderen Sektion als bei der ersten bis dritten Belichtung zu übertragen.
Maske, die wenigstens drei Masken umfaßt, wobei jede Maske aufweist: einen Tragrahmen; einen Dünnfilm, der dünner ausgebildet ist als der Tragrahmen und von dem Tragrahmen umgeben ist, wobei die Dünnfilm bei allen Masken die gleiche Form und Größe hat; eine Mehrzahl von Blöcken, die durch Unterteilen des Dünnfilms in Regionen gewonnen werden; eine Gruppe von ausgewählten Blöcken, die aus ausgewählten Blöcke zusammengesetzt ist, welche aus der genannten Mehrzahl von Blöcken ausgewählt sind, wobei die ausgewählten Blöcke mit wenigstens zwei anderen ausgewählten Blöcken in Verbindung stehen oder mit wenigstens einem anderen ausgewählten Block und dem Tragrahmen in Verbindung stehen; Löcher, die in dem Dünnfilm von nicht ausgewählten Blöcken ausgebildet sind und durch die in jeder Maske ein geladener Partikelstrahl wandert, wobei diese Löcher in komplementären, geteilten Mustern ausgebildet sind, die verschiedene Teile des gleichen Musters bilden, und Stege, die auf dem Dünnfilm der genannten Gruppe von ausgewählten Blöcken ausgebildet sind, wobei diese Stege mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen, wobei alle genannten Blöcke in wenigstens zwei der Masken zu nicht ausgewählten Blöcken werden.
Maske nach Anspruch 9, die die Stege auf einer Fläche des Dünnfilms auf derjenigen Seite aufweist, an der der geladene Partikelstrahl eintrifft.
Maske nach Anspruch 9, die die Stege auf einer Fläche des Dünnfilms auf derjenigen Seite aufweist, die der Seite entgegengesetzt ist, an der der geladene Partikelstrahl eintrifft.
Maske nach Anspruch 9, die an Teilen der Stege Ausrichtungsmarken aufweist.
Maske nach Anspruch 9, bei der der Dünnfilm eine elektrisch leitfähige Schicht ist.
Maske nach Anspruch 9, ferner mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, die auf dem Dünnfilm außerhalb der Lochteile ausgebildet ist.
Maske nach Anspruch 9, bei der die Blöcke in einem Gitter angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Maske mit den Verfahrensschritten: Ausbilden eines Dünnfilms auf einer Fläche eines Substrats; Ausbilden von Stegen auf dem Dünnfilm in vorbestimmten Abständen; Entfernen eines zentralen Teils des Dünnfilms von der anderen Fläche des Substrats, um den Dünnfilm zu belichten und einen Tragrahmen zu erzeugen, der aus dem Substrat besteht, und Ausbilden von Löchern, durch die ein geladener Partikelstrahl in einen von den Stegen umgebenen Teil des Dünnfilms wandert.
Verfahren zur Herstellung einer Maske mit den Verfahrensschritten: Ausbilden einer Opferschicht auf einer Fläche eines Substrats; Ausbilden von Stegen auf der Opferschicht in vorbestimmten Abständen; Entfernen eines zentralen Teils des Substrats von der anderen Fläche des Substrats, um die Opferschicht zu belichten und einen Tragrahmen zu erzeugen, der aus dem Substrat besteht; Ausbilden eines Dünnfilms auf der Opferschicht auf der den Stegen entgegengesetzten Seite; Ausbilden von Löchern, durch die ein geladener Partikelstrahl in einen von den Stegen umgebenen Teil des Dünnfilms wandert, und Entfernen der Teile der Opferschicht, die den Tragrahmen nicht berühren.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit dem Verfahrensschritt des Bestrahlens einer lichtempfindlichen Fläche mit einem geladenen Partikelstrahl durch eine Maske, auf der vorbestimmte Muster ausgebildet sind, um die Muster auf die lichtempfindliche Fläche zu übertragen: Verwenden von wenigstens drei Masken, auf denen komplementäre Muster ausgebildet sind, die verschiedene Teil der genannten Muster bilden, wobei jede Maske aufweist: einen Tragrahmen; einen Dünnfilm, der dünner ausgebildet ist als der Tragrahmen und von dem Tragrahmen umgeben ist, wobei die Dünnfilm bei allen Masken die gleiche Form und Größe hat; eine Mehrzahl von Blöcken, die durch Unterteilen des Dünnfilms in Regionen gewonnen werden; eine Gruppe von ausgewählten Blöcken, die aus ausgewählten Blöcke zusammengesetzt ist, welche aus der genannten Mehrzahl von Blöcken ausgewählt sind, wobei die ausgewählten Blöcke mit wenigstens zwei anderen ausgewählten Blöcken in Verbindung stehen oder mit wenigstens einem anderen ausgewählten Block und dem Tragrahmen in Verbindung stehen; Löcher, die in dem Dünnfilm von nicht ausgewählten Blöcken ausgebildet sind und durch die in jeder Maske ein geladener Partikelstrahl wandert, wobei diese Löcher in komplementären, geteilten Mustern ausgebildet sind, die verschiedene Teile des gleichen Musters bilden, und Stege, die auf dem Dünnfilm der Gruppe von ausgewählten Blöcken ausgebildet sind, wobei diese Stege mit dem Tragrahmen in Verbindung stehen, wobei alle genannten Blöcke in wenigstens zwei der Masken zu nicht ausgewählten Blöcken werden; und mit den Verfahrensschritten: Durchführen einer ersten Belichtung, um die komplementären, geteilten Muster der erste Maske durch eine erste Maske, die aus einer der drei Masken besteht, auf die lichtempfindliche Fläche zu übertragen; Durchführen einer zweiten Belichtung auf der lichtempfindlichen Fläche durch eine zweite Maske einer anderen der genannte Masken, um darüberliegend die komplementären, geteilten Muster der zweiten Maske zu übertragen; Durchführen einer dritten Belichtung auf der lichtempfindlichen Fläche durch eine dritte Maske einer anderen der genannte Masken, um darüberliegend die komplementären, geteilten Muster der dritten Maske zu übertragen.