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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtstapel auf einem Substrat
aus einer auf dem Substrat aufgebrachten reflexionsvermindernden Schicht
und einer auf der reflexionsvermindernden Schicht aufgebrachten
Photoresist-Schicht.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Schichtstapels.
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Um
hochauflösende
Strukturen lithographisch zu erzeugen, wird in der Regel eine ARC-("Anti-Reflective-Coating")-Schicht verwendet. Diese
Schicht wird üblicherweise
auf der photolithographisch zu strukturierenden Schicht, die meistens eine
Hartmaskenschicht ist, aufgebracht und hat einen Brechungsindex
zwischen dem der darunterliegenden Schicht und dem des verwendeten
Photoresistmaterials. Die ARC-Schicht kann organisch oder anorganisch
sein.
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Mit
der üblicherweise
verwendeten ARC-Schicht ist einerseits der Nachteil verbunden, daß ihr Reflexionsvermögen stark
von ihrer Schichtdicke abhängig
ist. Entsprechend muß,
um ein gewünschtes
Reflexionsvermögen
einzustellen, ihre Schichtdicke exakt eingehalten werden. Die 2 und 3 veranschaulichen die Abhängigkeit
des Reflexionsvermögens
der Photoresistschicht von der Dicke der ARC-Schicht. In 2 hat die ARC-Schicht einen
Absorptionskoeffizienten von 0,2, während sie in 3 einen Absorptionskoeffizienten von
0,55 hat. Wie deutlich zu sehen ist, hängt das Reflexionsvermögen nicht
nur von der Dicke der Photoresistschicht sondern auch ganz entscheidend
von der Dicke der ARC-Schicht ab.
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Insbesondere
ist, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, das Reflexionsvermögen um so
kleiner, je größer die
Schichtdicke ist. Entsprechend muß, um ein möglichst kleines Reflexionsvermögen zu erzielen,
eine möglichst
große
Schichtdicke der RRC-Schicht ausgewählt werden. Eine große Schichtdicke
der ARC-Schicht ist aber mit Nachteilen verbunden, insbesondere,
da nach Belichtung und Entwicklung der Photoresistschicht auch die ARC-Schicht
geätzt
werden muß.
Dieser Ätzschritt
ist meist nicht sehr selektiv zu dem verwendeten Lack und erschwert
somit eine Kontrolle der Breite von Strukturen mit minimaler Strukturgröße und verbraucht
zusätzlich
ein Lack-Budget,
so daß als
Folge die Dicke der Photoresistschicht erhöht werden muß.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schichtstapel
mit einer verbesserten reflexionsvermindernden Schicht sowie ein
Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schichtstapels bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Aufgabe gelöst
durch einen Schichtstapel auf einem Substrat gemäß Anspruch 1 aus
- – einer
auf dem Substrat aufgebrachten reflexionsvermindernden Schicht,
und
- – einer
auf der reflexionsvermindernden Schicht aufgebrachten Photoresist-Schicht,
wobei
die reflexionsvermindernde Schicht aus einem halbleitenden
oder isolierenden Grundmaterial hergestellt ist und Unterstrukturen
mit einer mittleren Höhe
h, einer mittleren Breite b sowie einem mittleren Abstand s aufweist,
wobei die Zwischenräume
zwischen den Unterstrukturen mit dem Photoresistmaterial aufgefüllt sind
und der Brechungsindex der reflexionsvermindernden Schicht zwischen
dem des Grundmaterials und des Photoresist-Materials liegt.
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Die
Aufgabe wird gemäß Anspruch
13 auch gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtstapels mit den
Schritten:
- – Bereitstellen eines Substrats;
- – Aufbringen
einer reflexionsvermindernden Schicht aus einem halbleitenden oder
isolierenden Material mit Unterstrukturen, die eine mittlere Höhe h, eine
mittlere Breite b sowie einen mittleren Abstand s aufweisen, auf
dem Substrat, und
- – Aufbringen
eines Photoresistmaterials auf der halbleitenden oder isolierenden
Schicht, so daß die
Zwischenräume
zwischen den Unterstrukturen mit dem Photoresistmaterial aufgefüllt werden und
der Brechungsindex der reflexionsvermindernden Schicht einen Wert
zwischen dem des Grundmaterials und des Photoresist-Materials annimmt.
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Das
Reflexionsvermögen
der Photoresistschicht kann in hohem Maße reduziert werden, wenn zwischen
dem Photoresistmaterial und der darunterliegenden Schicht eine reflexionsvermindernde Schicht
angeordnet wird, deren Brechungsindex zwischen dem der Photoresistschicht
und dem der darunterliegenden Schicht liegt. Wie die Erfinder der
vorliegenden Erfindung überraschenderweise
herausfanden, kann dies realisiert werden, indem die reflexionsvermindernde
Schicht eine Unterstrukturierung erhält und die Zwischenräume zwischen
den Unterstrukturen mit dem Photoresistmaterial gefüllt werden,
so daß der
Brechungsindex der reflexionsvermindernden Schicht zwischen dem
des Grundmaterials der reflexionsvermindernden Schicht und des Photoresist-Materials
liegt.
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Die
Bildung der Unterstrukturen kann dabei geordnet, das heißt in einem
selbstorganisierenden Prozeß,
oder aber auch ungeordnet erfolgen.
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Dabei
ist insbesondere bevorzugt, daß eine typische
Strukturgröße der Unterstrukturen,
das heißt,
ihre mittlere Höhe
und Breite sehr klein gegenüber
der halben Wellenlänge
des die Photoresistschicht belichtenden Lichts ist, wie in den abhängigen Ansprüchen 3,
4, 15 und 16 definiert. In diesem Fall spricht man von einer sublithographisch
strukturierten Schicht. Bei derartig kleinen Strukturen bestimmt
sich der effektive Brechungsindex der reflexionsvermindernden Schicht aus
dem Volumenmittel des Grundmaterials der reflexionsvermindernden Schicht
und dem Photoresistmaterial in den Zwischenräumen zwischen den Unterstrukturen,
so daß sich über das
Verhältnis
zwischen mit Grundmaterial ausgefülltem Volumen und mit Photoresistmaterial ausgefülltem Volumen
der effektive Brechungsindex der reflexionsvermindernden Schicht
auf einen gewünschten
Wert einstellen läßt. Überdies
läßt sich
in ähnlicher
Weise der Absorptionskoeffizient der ARC-Schicht über das Verhältnis zwischen
mit Grundmaterial ausgefülltem
Volumen und mit Photoresistmaterial ausgefülltem volumen einstellen.
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Ferner
ist bevorzugt, daß das
Aspektverhältnis
der Unterstrukturen, das heißt
das Verhältnis
von Höhe
zu Zwischenraum zwischen zwei Unterstrukturen einen Wert von 1 bis
6 annimmt, wie in den Ansprüchen
5 und 17 definiert. Werte um 3, das heißt von 2,5 bis 3,5 sind dabei
optimal.
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Wie
die Erfinder überraschenderweise
herausfanden, kann somit bei Verwendung einer sublithographisch
strukturierten Schicht auf eine üblicherweise
verwendete ARC-Schicht verzichtet werden, da die sublithographische
Schicht zusammen mit dem dazwischen liegenden Photoresistmaterial selbst
die nichtreflektierenden Eigenschaften der ARC-Schicht aufweist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das Substrat ein Schichtträger
mit keiner, einer oder mehreren darauf aufgebrachten Schichten.
Genauer gesagt, kann die reflexionsvermindernde Schicht 5 direkt
auf dem Halbleiterwafer oder beispielsweise auf einer Hartmaskenschicht,
die üblicherweise
zur Strukturierung der darunterliegenden Schichten verwendet wird,
aufgebracht werden.
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Die
reflexionsvermindernde Schicht kann beispielsweise als eine poröse Schicht
realisiert sein. Sie kann aber auch eine Schicht mit einer aufgerauhten
Oberfläche
sein, beispielswei se eine, die eine HSG-Struktur ("hemispherical-like
grain", halbkugelartig)
aufweist.
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Gemäß einer
weiterhin bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das Grundmaterial der reflexionsvermindernden
Schicht Poly-Silizium, SiO2, Si3N4 oder SiON sein.
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Dies
ist besonders vorteilhaft, weil bei Verwendung einer derartigen
reflexionsvermindernden Schicht diese selektiv zu dem verwendeten
Photoresistmaterial geätzt
werden kann.
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Das
Grundmaterial kann auch ein kohlenstoffhaltiges Material sein, insbesondere
eines, das durch Abscheiden beziehungsweise Aufdampfen von Kohlenstoff
gewonnen wird. Durch Abscheiden bzw. Aufdampfen wird üblicherweise
eine Schicht aus einem Graphit-Diamant-Gemisch, welches Halbleitereigenschaften
aufweist, gebildet. Eine derartige kohlenstoffhaltige Schicht kann
insbesondere in einem N2/O2-Plasma
geätzt
werden. In diesem Fall ist das zu verwendende Photoresistmaterial
entsprechend auszuwählen,
um eine Selektivität
des Ätzverfahrens sicherzustellen.
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Ferner
ist bevorzugt, daß das
Grundmaterial der reflexionsvermindernden Schicht das Material der
darunterliegenden Schicht beziehungsweise des darunterliegenden
Substrats ist. Dies ist einerseits vorteilhaft, weil in diesem Fall
die reflexionsvermindernde Schicht besonders einfach und kostengünstig aufgebracht
werden kann, indem beispielsweise dieselbe Abscheidevorrichtung
wie bei der darunterliegenden Schicht bzw. dem darunterliegenden
Substrat verwendet wird und lediglich die Abscheideparameter geeignet
angepaßt
werden oder hinterher die homogen abgeschiedene Schicht durch geeignete Verfahren
porös gemacht
wird.
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In
diesem Fall liegt, da sich der Brechungsindex aus einem Mittelwert
des Brechungsindex der darunterliegenden Schicht beziehungweise
des darunterliegenden Substrats und der Photoresistschicht bestimmt,
der Brechungsindex der reflexionsver mindernden Schicht natürlicherweise
zwischen den Brechungsindizes von darüber- und darunterliegender Schicht.
In gleicher Weise liegt der Absorptionskoeffizient der reflexionsvermindernden
Schicht zwischen den Absorptionskoeffizienten von darüber- und
darunterliegender Schicht.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die reflexionsvermindernde
Schicht und die darunterliegende Schicht bzw. das darunterliegende
Substrat in einem Schritt selektiv zu dem verwendeten Photoresistmaterial
geätzt
werden können.
Damit kann ein weiterer Nachteil des Stands der Technik behoben werden,
da herkömmliche
ARC-Schichten in einem zusätzlichen
Schritt geätzt
werden müssen.
Entsprechend kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen reflexionsvermindernden
Schicht die Linienbreitenstabilität besonders einfach gewährleistet
werden, und eine Erhöhung
der Schichtdicke der Photoresistschicht ist nicht notwendig.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist weiterhin bevorzugt, daß das Verhältnis eines Volumens, das mit
dem Grundmaterial ausgefüllt
ist, zu einem Volumen, das mit dem Photoresistmaterial ausgefüllt ist,
in der Nähe
der unterhalb angrenzenden Schicht oder des unterhalb angrenzenden
Substrats größer als
in der Nähe
der Photoresistschicht ist. Genauer gesagt, weist dieses Verhältnis beziehungsweise
der Füllfaktor
Idealerweise einen Gradienten auf. Als Folge weist auch der Brechungsindex
der reflexionsvermindernden Schicht einen Gradienten auf und verändert sich
kontinuierlich von einem Wert, der weitestgehend dem der unter der
reflexionsvermindernden Schicht liegenden Schicht beziehungsweise
dem des unter der reflexionsvermindernden Schicht liegenden Substrats
entspricht, zu einem Wert, der weitestgehend dem der Photoresistschicht
entspricht. Ebenso weist auch der Absorptionskoeffizient der reflexionsvermindernden
Schicht einen Gradienten auf und verändert sich kontinuierlich von
einem Wert, der weitestgehend dem der unter der reflexionsvermindernden
Schicht liegenden Schicht beziehungsweise dem des unter der reflexionsvermin dernden
Schicht liegenden Substrats entspricht, zu einem Wert, der weitestgehend
dem der Photoresistschicht entspricht. In diesem Fall können unerwünschte Reflexionen
an der Grenzfläche
zwischen reflexionsvermindernder Schicht und der darunterliegenden
Schicht beziehungsweise dem darunterliegenden Substrat besonders
wirkungsvoll unterdrückt
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die reflexionsvermindernde Schicht durch ein poröses Abscheideverfahren
hergestellt werden oder aber auch durch ein Verfahren, bei dem die
reflexionsvermindernde Schicht durch ein homogenes Abscheideverfahren
und einen darauffolgenden Nachbehandlungsschritt wie insbesondere
Tempern oder poröses Naß- oder
Trockenätzen
hergestellt wird. In analoger Weise kann die Oberfläche der
reflexionsvermindernden Schicht aufgerauht werden. Beispielsweise durch
ein Verfahren zur Abscheidung einer aufgerauhten Oberflächenschicht,
beispielsweise zur Abscheidung einer HSG-Schicht oder aber auch zur Abscheidung
einer homogenen Schicht, mit nachfolgender Aufrauhung der Oberfläche, beispielsweise
durch Tempern oder Naß-
oder Trockenätzen.
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Bei
Verwendung der vorstehend genannten Nachbehandlungsverfahren läßt sich
beispielsweise die Porengröße durch
Einstellen der Tempertemperatur sowie der Temperdauer oder durch
Einstellen der Zusammensetzung des Ätzmittels sowie der Ätzdauer
oder aber auch durch sogenanntes Mikromasking einstellen.
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen näher
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 einen herkömmlichen
Schichtstapel;
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2 das Reflexionsvermögen des
Photoresistmaterials bei Verwendung einer ersten herkömmlichen
ARC-Schicht;
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3 das Reflexionsvermögen des
Photoresistmaterials bei Verwendung einer zweiten herkömmlichen
ARC-Schicht;
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4 einen Schichtstapel gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine schematische Darstellung
der Unterstrukturen, wenn die reflexionsvermindernde Schicht HSG-Strukturen aufweist;
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6 eine Simulation des Reflexionsvermögens des
Photoresistmaterials bei Verwendung einer reflexionsvermindernden
Schicht im erfindungsgemäßen Schichtstapel;
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7 einen schematischen Aufbau
einer reflexionsvermindernden Schicht gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine Veranschaulichung
des ersten Ausführungsbeispiels;
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9 eine Veranschaulichung
des dritten Ausführungsbeispiels,
und
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10 eine Veranschaulichung
eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt einen herkömmlichen
Schichtstapel, bei dem auf einem Siliziumsubstrat 1 zunächst eine übliche ARC-Schicht 3,
beispielsweise eine AR5-Schicht von Shipley mit einem Brechungsindex
von 1,43 und einem Absorptionskoeffizienten von 0,2 oder eine AR7-Schicht
von Shipley mit einem Brechungsindex von 1,43 und einem Absorptionskoeffizienten
von 0,55, jeweils in einer Schichtdicke von 30 bis 100 nm aufgebracht
ist. Über
der ARC-Schicht ist ein Photoresistmaterial 4, beispielsweise
ein M91Y-Material von Shipley mit einem Brechungsindex von 1,78
und einem Absorptionskoeffizienten von ungefähr 0,017 in einer Dicke von
60 bis 300 nm aufgebracht.
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2 zeigt nun die Abhängigkeit
des Reflexionsvermögens
der Photoresistschicht von der Dicke der Photoresistschicht für verschiedene
Dicken der ARC-Schicht AR5 von Shipley mit einem Absorptionskoeffiezienten
von 0,55. Wie deutlich zu sehen ist, hängt das Reflexionsvermögen der
Photoresistschicht ganz empfindlich von sowohl der Dicke der ARC-Schicht
als auch der Dicke der Photoresistschicht ab. Genauer gesagt, müssen die
Dicke der ARC-Schicht und der Photoresistschicht sehr präzise eingestellt
werden, um ein erwünschtes
Reflexionsvermögen
der Photoresistschicht zu erreichen. Insbesondere nimmt das Reflexionsvermögen der ARC-Schicht
mit zunehmender Schichtdicke ab.
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3 zeigt nun die Abhängigkeit
des Reflexionsvermögens
der Photoresistschicht von der Dicke der Photoresistschicht für verschiedene
Dicken der ARC-Schicht AR7 von Shipley mit einem Absorptionskoeffizienten
von 0,55. Hier ist die Abhängigkeit des
Reflexionsvermögens
der Photoresistschicht von der Schichtdicke der ARC-Schicht nicht
ganz so deutlich ausgeprägt,
obschon der Absolutwert des Reflexionsvermögens wieder von der Schichtdicke abhängt. Optimale
Werte ergeben sich hier beispielsweise bei einer Resist-Schichtdicke
von 220 nm und einer ARC-Schichtdicke von 90 nm.
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Demgegenüber zeigt 4 einen erfindungsgemäßen Schichtstapel
mit einem zu strukturierenden Halbleitersubstrat 1. Je
nach verwendetem Prozessierungsverfahren ist das zu strukturierende Halbleitersubstrat 1 ein
Siliziumwafer mit gegebenenfalls einer oder mehreren photolithographisch
zu strukturierenden Schichten. Auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 ist
eine Schicht 2 aus einem Hartmaskenmaterial wie beispielsweise
SiO2, Si3N4, SiON oder aber auch einem sogenannten
Kohlenstoffhartmaskenmaterial, das heißt einer Diamant-Graphit-Mischung,
die durch Abscheiden beziehungsweise Aufdampfen von Kohlenstoff
gebildet wird, aufgebracht. Auf der Hartmaskenschicht 2 ist eine
reflexionsvermindernde Schicht 5, üblicherweise in einer Dicke
von 10 bis 100 nm aufgebracht. Auf der reflexionsvermindernden Schicht 5 befindet
sich die Photoresistschicht 3, üblicherweise in einer Dicke von
50 bis 300 nm.
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5 zeigt einen schematischen
Aufbau der halbkugelartigen Unterstrukturen 8 mit einer
mittleren Höhe
h, einer mittleren Breite b sowie einem mittleren Abstand s und
Zwischenräumen 9 zwischen
den Unterstrukturen 8. Das die Photoresistschicht belichtende
Licht 10 hat vorzugsweise eine Wellenlänge λ, die deutlich größer als
das Doppelte einer typischen Strukturgröße der Unterstrukturen, das
heißt,
der Größen h und
s ist.
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In
diesem Fall ergibt sich der effektive Brechungsindex der reflexionsvermindernden
Schicht 5 aus dem Volumenmittel des Grundmaterials und
der Photoresistschicht. Ebenso bestimmt sich der Absorptionskoeffiezient
der reflexionsvermindernden Schicht 5 aus dem Volumenmittel
des Grundmaterials und der Photoresistschicht.
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6 zeigt nun eine Simulation
des Reflexionsvermögens
der Photoresistschicht für
verschiedene Photoresistschichtdicken bei Verwendung der erfindungsgemäßen reflexionsvermindernden Schicht 5 in
verschiedenen Schichtdicken von 30 bis 100 nm. Wie deutlich zu sehen
ist, hängt
das Reflexionsvermögen
nur sehr schwach von der Dicke der reflexionsvermindernden Schicht 5 ab.
Darüber
hinaus ist der Maximalwert des Reflexionsvermögens kleiner als bei den 2 und 3.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der das Verhältnis des Volumens, das mit
dem Grundmaterial ausgefüllt ist,
zu einem Volumen, das mit dem Photoresistmaterial ausgefüllt ist,
räumlich
derart variiert, daß das Verhältnis in
der Nähe
der darunterliegenden Schicht beziehungsweise des Schichtträgers größer als
in der Nähe
der Photoresistschicht ist. Entsprechend erhält man auch einen räumlich variierenden
Brechungsindex, der kontinuierlich von dem Brechungsindex der Photoresistschicht
zu dem Brechungsindex des Grundmaterials übergeht. Ebenso weist die reflexiosnvermindernde
Schicht auch einen räumlich
variierenden Absorptionskoeffizienten auf, der kontinuierlich von
dem Absorptionskoeffiezienten der Photoresistschicht zu dem Absorp tionskoeffizienten
des Grundmaterials übergeht.
Die in 7 gezeigten Dreiecke
veranschaulichen dabei nicht die Unterstrukturen sondern den jeweils
von Grundmaterial und Photoresistmaterial belegten Volumenanteil.
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Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird der in 4 gezeigte
Schichtstapel hergestellt, indem auf einem üblicherweise verwendeten Halbleiter-Substrat zunächst eine
Poly-Silizium-Hartmaske nach bekannten Verfahren in einer üblichen
Schichtdicke abgeschieden wird. Anschließend werden Unterstrukturen
aus Poly-Silizium gebildet und nachfolgend mit Photoresistmaterial
aufgefüllt.
Dies erfolgt, indem nach Abscheiden der Poly-Silizium-Hartmaske
das Abscheideregime derart verändert
wird, daß auf
der Oberfläche der
Silizium-Hartmaske ein Poly-Siliziumbereich mit einer HSG-Struktur,
d.h. eine aufgerauhte Oberflächenstruktur
mit halbkugelartigen Körnern
(HSG, "hemisperical-like
grain") entsteht.
Mit Hilfe der Abscheideparameter kann die Dichte, Form und Größe der Körner eingestellt
werden. Typische Parameter für
die HSG-Abscheidung sind in der Literatur bekannt.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden
folgende Parameter gewählt:
Abscheidetemperatur = 560°C,
Druck = 33,25 Pa (250 mTorr) , Gasfluß (SiH4)
= 60 sccm (cm3 pro Minute unter Standard-Bedingungen),
Gasfluß (N2) = 180 sccm, Abscheidezeit = 35 min.
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Gegenüber dem
Standard-Prozeß für die nichtselektive
HSG-Abscheidung
ist die Temperatur um 10°C
erhöht.
Für kleinere
Körner
könnte
die Abscheidezeit verkürzt
werden. Zur Verbesserung der Gleichförmigkeit von Korngröße oder
Korndichte können
auch die anderen Parameter variiert werden. Auch kann eine zweistufige
HSG-Bildung gewählt werden.
Allerdings ist dieses Verfahren mit zusätzlichen Schritten verbunden
und somit teurer.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die HSG-Schicht in einer Dicke von ca. 10 bis 100
nm abgeschieden. Genauer gesagt, wird eine Lage HSG-Körner abgeschieden.
Diese Schichtdicke ist für
eine Belichtungswellenlänge
von 193 nm geeignet. 8 zeigt
eine Veranschaulichung dieses Abscheideverfahrens, bei dem durch
Einwirkung der Reaktionsgase 6 auf dem Substrat 1 eine
reflexionsvermindernde Schicht 5 gebildet wird.
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Anschließend wird
eine Photoresistschicht in üblicher
Dicke (60 bis 300 nm) aufgebracht, wobei die Zwischenräume zwischen
den Unterstrukturen 8 mit Photoresistmaterial aufgefüllt werden.
Anschließend
wird die auf der reflexionsvermindernden Schicht 5 gebildete
Photoresistschicht 4 nach üblichen Verfahren, beispielsweise
mit Licht mit einer Wellenlänge
von 193 nm, belichtet. Bei dem vorliegenden Beispiel liegt die Korngröße bei etwa
100 nm, was noch nicht optimal ist. Bevorzugt sind Korngrößen, die
deutlich kleiner als die halbe Wellenlänge des belichtenden Lichts
sind.
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann das Material der reflexionsvermindernden
Schicht 5 von dem der darunterliegenden Schicht verschieden
sein. Beispielsweise kann eine HSG-Schicht Polysilizium auf einer Hartmaskenschicht
aus SiO2, Si3N4, SiON, einer Kohlenstoff-Hartmaskenschicht
oder einer Hartmaskenschicht aus einem anderen Material abgeschieden werden.
Dies kann in einem einstufigen Prozeß oder einem mehrstufigen Prozeß erfolgen.
Der mehrstufige Prozeß kann
beispielsweise durch homogenes Abscheiden einer amorphen Siliziumschicht
und einen darauffolgenden Temperaturschritt zum Umwandeln der amorphen
Siliziumschicht in eine HSG-Si-Schicht durchgeführt werden.
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Mit
einem zusätzlichen
Schritt zur Bekeimung der Oberfläche
vor Abscheidung der reflexionsvermindernden Schicht sind verschiedenartigste Materialkombinationen
denkbar.
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Nach
Bildung der Unterstrukturen wird wie bei der vorhergehenden Ausführungsform
das Photoresistmaterial aufgebracht, so daß die Zwischenräume zwischen
den Unterstrukturen aufgefüllt
werden. Die darauf gebildete Photoresistschicht 4 wird anschließend nach
bekannten Verfahren belichtet und weiterverarbeitet.
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Gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird auf einem Halbleiter-Substrat zunächst eine
Hartmaskenschicht, beispielsweise aus Polysilizium abgeschieden.
Anschließend
wird zur Bildung der reflexionsvermindernden Schicht 5 amorphes
Silizium nach bekannten Verfahren abgeschieden. Durch Anwendung
eines sogenannten stain-etch-Verfahrens
läßt sich
aus der amorphen Siliziumschicht eine poröse Schicht erzeugen. Dazu wird
die amorphe Siliziumschicht mit einem HF/HNO3-Gemisch
mit einem geringen HNO3-Anteil geätzt. Die Porengröße der sich
ergebenden porösen
Schicht ist durch das Verhältnis
von HF zu HNO3 einstellbar.
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Alternativ
sind natürlich
auch andere Ätzmittel
oder Trokkenätzverfahren
möglich.
Beispielsweise kann die poröse Ätzung beziehungsweise
Aufrauhung der Oberfläche
auch durch sogenanntes Mikromasking realisiert werden. Bei diesem
Verfahren wird beispielsweise Silizium sehr selektiv zu Siliziumdioxid
in einem Trockenätzverfahren
geätzt.
Minimale Sauerstoffverunreinigungen in dem Ätzgasgemisch lagern sich lokal
an einzelnen Siliziumatomen an, die daraufhin von den Ätzgasen
nicht angegriffen werden. Als Folge bilden sich einzelne Siliziumdioxid-Spitzen
auf der Oberfläche,
wodurch eine aufgerauhte Oberflächenstruktur
beziehungsweise Poren erhalten werden.
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9 zeigt eine Veranschaulichung
des dritten Ausführungsbeispiels,
bei dem das Substrat 1 mit der homogen abgeschiedenen Schicht
in einer Ätzvorrichtung 7 unter
Bildung von Unterstrukturen 8 geätzt wird.
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Als
eine Alternative zu dem in 9 veranschaulichten
Verfahren ist es auch, wie in 10 dargestellt,
möglich,
das Substrat nach Abscheiden einer homogenen Schicht einem geeigneten
Temperaturbehandlungsschritt in einem Ofen 11 zu unterziehen,
so daß die
Oberfläche
der Schicht 5 geeignete Unterstrukturen 8 aufweist.
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Nach
Bildung der Unterstrukturen wird wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen
das Photoresistmaterial aufgebracht, so daß die Zwischenräume zwischen
den Unterstrukturen aufgefüllt werden.
Die darauf gebildete Photoresistschicht 4 wird anschließend nach
bekannten Verfahren belichtet und weiterverarbeitet.
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Gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird auf einem Halbleiter-Substrat zunächst eine
sogenannte Kohlenstoff-Hartmaskenschicht abgeschieden. Eine derartige
Hartmaskenschicht wird nach bekannten Verfahren durch Aufdampfen
beziehungsweise Abscheiden von Kohlenstoff gebildet, wobei sich
eine Schicht aus einem Graphit-Diamant-Gemisch bildet. Anschließend wird
zur Bildung der reflexionsvermindernden Schicht 5 eine
derartige Schicht aus einem Graphit-Diamant-Gemisch unter Gasentladung
porös abgeschieden.
Die Porengröße kann
dabei in einfacher Weise durch geeignete Einstellung der Prozeßparameter
eingestellt werden. Alternativ ist es natürlich auch möglich, die
Schicht zunächst
homogen abzuscheiden und anschließend porös zu ätzen, beispielsweise in einem
Naßätzverfahren.
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Nach
Bildung der porösen
kohlenstoffhaltigen Schicht wird wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen
das Photoresistmaterial aufgebracht, so daß die Zwischenräume zwischen
den Unterstrukturen aufgefüllt
werden. Die darauf gebildete Photoresistschicht 4 wird
anschließend
nach bekannten Verfahren belichtet und weiterverarbeitet.
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- 1
- Halbleitersubstrat
- 1a
- Schichtträger
- 2
- Hartmaskenschicht
- 3
- ARC-Schicht
- 4
- Photoresistschicht
- 5
- reflexionsvermindernde
Schicht
- 6
- Reaktionsgas
- 7
- Ätzvorrichtung
- 8
- Unterstruktur
- 9
- Zwischenraum
- 10
- Licht
- 11
- Ofen