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Die
Erfindung betrifft ein Masken-Satz, insbesondere Photomasken-Satz
zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen, sowie ein Verfahren
zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen.
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Zur
Herstellung von Halbleiter-Bauelementen, insbesondere Silizium-Halbleiter-Bauelementen können z.B.
sog. photolithografische Verfahren verwendet werden.
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Hierbei
wird die Oberfläche
eines entsprechenden – aus
einkristallinem Silizium bestehenden – Wafers einem Oxidations-Prozess
unterzogen, und dann auf die Oxidschicht eine lichtempfindliche
Photolackschicht aufgebracht.
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Daraufhin
wird – unter
Zwischenschaltung einer entsprechenden optischen Einrichtung – über dem
Wafer eine Photomaske angeordnet, deren Layout-Struktur der jeweils
auf dem Wafer – bzw.
einer bestimmten Ebene des Wafers – zu schaffenden Layout-Struktur
entspricht.
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Als
nächstes
wird die Photomaske – und
somit auch die entsprechende Struktur auf dem Photolack – belichtet,
und dann die Photomaske wieder entfernt.
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Wird
dann der Photolack entwickelt, und einem Ätz-Prozess unterzogen, werden
die belichteten Stellen des Photolacks (und die jeweils darunterliegenden
Stellen der Oxidschicht) vom Wafer entfernt – die unbelichteten Stellen
bleiben stehen (bzw. – bei Negativ-Photolack – entsprechend
umgekehrt die belichteten Stellen).
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Durch
die freigelegten Fenster kann jetzt das einkristalline Silizium – z.B. mittels
entsprechender Diffusions- oder Ionenimplantationsprozesse – gezielt
verunreinigt werden – beispielsweise
können durch
das Einbringen von 5-wertigen Atomen, z.B. Phosphor, n-leitende
Gebiete, und das Einbringen von 3-wertigen Atomen, z.B. Bor, p-leitende
Gebiete erzeugt werden.
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Die
mit derartigen Photolitographieverfahren realisierbaren Strukturen
können
im Wellenlängenbereich
des zur Belichtung verwendeten Lichts liegen.
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Herkömmlicherweise
werden für
jede Ebene des Wafers (bzw. für
jede Ebene der darauf zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw.
Chips) jeweils separate Masken mit jeweils unterschiedlicher Layout-Struktur
verwendet.
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Für Herstellung
von jeweils unterschiedlichen Chips müssen jeweils unterschiedliche
Maskensätze
verwendet werden.
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Soll
für einen
bestimmten Chip das Chip-Layout geändert werden, werden neue Masken benötigt (insbesondere
z.B. ein kompletter, neuer Maskensatz).
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Dies
ist insbesondere deshalb von Nachteil, weil die Herstellung von
Masken aufwändig
und teuer ist.
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In
der
US 6 192 290 B1 ist
vorgeschlagen, bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs)
verschiedene Masken zu verwenden, die jeweils einzelne Schaltelemente
einer integrierten Schaltung, die sich oft wiederholen, enthalten,
sowie deren Verbindungsleitungen. Diese Masken werden ausgewählt, um
eine komplette IC-Schaltung zu belichten. Dadurch kann verhindert
werden, dass eine Maske mit der Gesamtschaltung erstellt werden muss.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, einen neuartigen Masken-Satz, insbesondere
Photomasken-Satz zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen zur Verfügung zu
stellen, sowie ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen.
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Sie
erreicht dieses und weitere Ziele durch die Gegenstände der
Ansprüche
1 und 15.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
erfindungsgemäße, (erste)
Maske kann – gegenüber herkömmlichen
Photomasken – z.B. u.a.
den Vorteil eines wesentlich homogeneren Aufbaus haben.
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Weist
die Photomaske an einer bestimmten (bei einer Standard-Ausrichtung der Photomaske
in Bezug auf den Wafer belichteten) Stelle einen Defekt auf, kann
der Defekt durch entsprechendes Verschieben der Photomaske in einen
Bereich verschoben werden, der bei der Belichtung ausgeblendet wird.
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Besonders
vorteilhaft kann die o.g. Photomaske zur Belichtung mehrerer, verschiedener – insbesondere
eine identische Zell-Struktur
aufweisender – Ebenen
ein- und desselben Wafers verwendet werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Ansicht
einer herkömmlichen
Photomaske von oben;
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2 eine schematische Ansicht
einer Photomaske gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung von oben;
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3 eine schematische Ansicht
einer weiteren Photomaske von oben, die – zusammen mit der in 2 gezeigten Photomaske – zur Belichtung
einer einzelnen Ebene bzw. Schicht eines Wafers (bzw. der darauf
zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips) verwendet wird;
und
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4 eine schematische Ansicht
einer bei der Belichtung eines Wafers unter Verwendung der in 2 gezeigten Photomaske zusätzlich verwendeten
Blenden-Einrichtung.
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In 1 ist eine schematische
Ansicht einer herkömmlichen
Photomaske 1 von oben gezeigt.
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Die
Photomaske 1 weist eine – in der Zeichnung gemäß 1 unten liegende – Substrat-Schicht,
z.B. eine Quarz-Schicht (oder z.B. eine Kronglas-Schicht, eine Borosilikatglas-Schicht, etc.) auf,
und eine – über der
Substrat- bzw. Quarz-Schicht liegende – Maskierungs-Schicht,
z.B. eine Chrom-Schicht
(oder z.B. eine Eisenoxidschicht, etc.).
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Bei
der Herstellung der Photomaske 1 wird zunächst die
(oben liegende) Maskierungs-, insbesondere Chrom-Schicht mit einer – der später auf
einem entsprechenden Wafer (bzw. einer bestimmten Ebene des Wafers)
zu schaffenden Layout-Struktur entsprechenden – Layout-Struktur versehen,
wobei – mit
Hilfe eines Ätz-,
insbesondere Plasma-Ätz-Prozesses – die Maskierungs-,
insbesondere Chrom-Schicht an den entsprechenden Stellen vollständig entfernt
wird (vgl. z.B. die in 1 gezeigten – zwischen
stehengebliebenen Chrom- Stellen
liegenden – (hier
nur rein schematisch gezeigten) Struktur-Linien 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f).
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Wie
in 1 veranschaulicht
ist, ist die Photomaske 1 in mehrere – im wesentlichen identische, rechteckförmige, mit
jeweils der gleichen Layout-Struktur versehene, array-artig nebeneinanderliegend
in Reihen 2a, 2b, 2c, 2d, 2d, 2e, 2f und
Spalten 3a, 3b, 3c, 3d, 3e angeordnete
(gemeinsam einen „Array-Bereich" 9) bildende – Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h unterteilt
(die in der Reihe 2a, und die in den Spalten 3a, 3b, 3c und 3d liegenden – den Photomasken-Bereichen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h entsprechenden – Photomasken-Bereiche sind
hier z.T. nur mittels entsprechender Punkte veranschaulicht).
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Jeder
der o.g. Photomasken-Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h wird
zur Belichtung eines bestimmten, einzelnen – auf dem Wafer zu fertigenden – Halbleiter-Bauelements
bzw. Chips verwendet.
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Bei
den Halbleiter-Bauelementen kann es sich z.B. um entsprechende Logik-
und/oder Speicher-Bauelemente handeln, z.B. um ROM- oder RAM-Speicher-Bauelemente,
insbesondere um DRAMs.
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Jeweils
zentral innerhalb der entsprechenden Photomasken-Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h liegen – im wesentlichen
identische, rechteckförmige,
mit jeweils der gleichen Layout-Struktur (hier: den o.g. Struktur-Linien 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) versehene – Zentral-Bereiche 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h.
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Diese
können
z.B. – bei
jeweils bestimmten, einzelnen, auf dem Wafer zu fertigenden Speicher-Bauelementen – zur Belichtung
von Bereichen dienen, auf denen die – eigentlichen – Speicherbauelement-Speicherzellen
gefertigt werden („Zell-Bereiche" 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h).
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Die
in 1 gezeigten, in den
entsprechenden „Zell-Bereichen" 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h liegenden
Struktur-Linien 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f können z.B.
im wesentlichen parallel zueinander liegen, und z.B. jeweils eine
Weite und/oder einen gegenseitigen Abstand von z.B. ca. 30 nm – 600 nm,
insbesondere 50 – 250
nm aufweisen (wobei die Weite bzw. der gegenseitige Abstand der
Struktur-Linien 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f – abhängig von
der später
zwischen einen entsprechenden Wafer und die Photomaske 1 geschalteten
optischen Einrichtung – z.B.
(bei 1:1-Photomasken) der Breite und/oder dem gegenseitigen Abstand
von – später – mit Hilfe
der Photomaske 1 auf dem Wafer zu fertigenden Leiterbahnen
entsprechen kann, oder (bei 4:1-Photomasken) z.B. einem Vierfachen
hiervon, etc., etc.
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Wie
in 1 weiter veranschaulicht
ist, liegen um die Zentral-Bereiche („Zell-Bereiche") 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h herum – und ebenfalls
innerhalb der o.g. (zur Belichtung von jeweils bestimmten, einzelnen
Halbleiter-Bauelementen
verwendeten) Photomasken-Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h – im wesentlichen
identische, rahmenförmige,
ebenfalls mit jeweils der gleichen Layout-Struktur versehene Bereiche 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h.
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Diese
können
z.B. zur Belichtung von Bereichen auf dem Wafer dienen, auf denen
die die – eigentlichen – Speicherbauelement-Speicherzellen umgebenden,
mit diesen ggf. verbundenen Strukturen gefertigt werden (z.B. entsprechende – beispielsweise
zum Anschluß der
Speicherzellen nach außen hin
dienende – (Verbindungs-
bzw. Anschluß-)Logik-Bauelemente,
(Verbindungs-)Leitungen, Spines, Kerfs, etc.) („Nicht-Zell-Bereiche" 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h).
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Gemäß 1 können die o.g. – zur Belichtung
von jeweils bestimmten, einzelnen Halbleiter-Bauelementen verwendeten – Photomasken-Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h in
jeder Reihe 2a, 2b, 2c, 2d, 2d, 2e, 2f und
Spalte 3a, 3b, 3c, 3d, 3e in vertikaler
und horizontaler Richtung jeweils mit bestimmten – äquidistanten – Abständen a,
b voneinander angeordnet. Die (direkt) zwischen den Bereichen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h liegenden
(sich durch die Abstände
a, b der Bereiche 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h voneinander
ergebenden) Bereiche der Photomaske 1 werden nicht zur
Belichtung von Layout-Strukturen der auf dem Wafer zu fertigenden Halbleiter-Bauelementen
verwendet (sondern sind jeweils zwischen den zu fertigenden Halbleiter-Bauelementen
liegenden Bereichen auf dem Wafer zugeordnet, und deshalb vollständig bzw.
im wesentlichen vollständig
mit der o.g. Maskierungs-, insbesondere Chrom-Schicht bedeckt).
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Die
in 1 gezeigte, herkömmliche
Photomaske 1 wird zur Belichtung einer bestimmten Ebene bzw.
Schicht des Wafers (bzw. der darauf zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente
bzw. Chips) verwendet.
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Zur
Belichtung der übrigen
(über-
und/oder unter der o.g. Ebene bzw. Schicht liegenden) Ebenen bzw.
Schichten der zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips werden – i.A. entsprechend ähnlich wie
die in 1 gezeigte Photomaske 1 entsprechend
in Zell- und Nicht-Zell-Bereiche unterteilte – weitere, mit jeweils unterschiedlichen
Layout-Strukturen versehene Photomasken verwendet (z.B. 10 bis 40
(insbesondere 20 bis 30) verschiedene Photomasken zur Belichtung
von 10 bis 40 (insbesondere 20 bis 30) verschiedenen Chip-Ebenen) – für jede Ebene
des Wafers (bzw. für
jede Ebene der darauf zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw.
Chips) werden somit herkömmlich
jeweils separate Photomasken mit jeweils unterschiedlichen Layout-Strukturen verwendet.
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In 2 ist eine schematische
Ansicht einer Photomaske 11 gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Die
Photomaske 11 dient zur Belichtung von mehreren – in entsprechenden
Reihen und Spalten nebeneinanderliegend auf ein- und demselben Wafer zu
fertigenden – Halbleiter-Bauelementen bzw.
Chips (oder alternativ z.B. nur zur Belichtung eines einzelnen Halbleiter-Bauelements).
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Bei
den Halbleiter-Bauelementen (bzw. dem einzelnen Halbleiter-Bauelement)
kann es sich z.B. um (ein) entsprechende (s) Logik- und/oder Speicher-Bauelemente
(bzw. – Bauelement)
handeln, z.B. um (ein) ROM- oder RAM-Speicher-Bauelemente (bzw. -Bauelement), insbesondere
um DRAMs.
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Die
Photomaske 11 weist eine – in der Zeichnung gemäß 2 unten liegende – Substrat-Schicht,
z.B. eine Quarz-Schicht (oder z.B. eine Kronglas-Schicht, eine Borosilikatglas-Schicht, etc.) auf,
und eine – über der
Substrat- bzw. Quarz-Schicht liegende – Maskierungs-Schicht,
z.B. eine Chrom-Schicht
(oder z.B. eine Eisenoxidschicht, etc.).
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Bei
der Herstellung der Photomaske 11 wird die (oben liegende)
Maskierungs-, insbesondere Chrom-Schicht mit einer – im folgenden
noch genauer erläuterten,
speziellen – Layout-Struktur 18 versehen,
wobei – mit
Hilfe eines Ätz-,
insbesondere Plasma-Ätz-Prozesses – die Maskierungs-,
insbesondere Chrom-Schicht an den entsprechenden Stellen vollständig entfernt
wird (vgl. z.B, die in 1 gezeigten – zwischen
stehengebliebenen Chrom-Stellen liegenden – (hier nur rein schematisch
gezeigten) Struktur-Linien 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f der
Layout-Struktur 18).
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Wie
aus 2 hervorgeht, erstreckt
sich die Layout-Struktur 18 (hier:
deren Struktur-Linien 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f)
nicht nur über
die jeweiligen, zur Belichtung jeweils eines einzelnen – auf dem
entsprechenden Wafer zu fertigenden – Halbleiter-Bauelements bzw.
Chips verwendeten Bereiche bzw. Teilbereiche hiervon (etwa entsprechend
den Bereichen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h bei
der in 1 gezeigten Photomaske 1,
bzw. Teilbereichen hiervon, z.B. entsprechenden Zell- oder Nicht-Zell-Bereichen 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h),
sondern über
den gesamten Array-Bereich 19 bzw. Produkt-Feld-Bereich
der Photomaske 11 (bzw. hier: über einen dem gesamten zu belichtenden Wafer
entsprechenden – kreisrunden –, oder
einen (etwas) darüberhinausgehenden – z.B. rechteckförmigen – Bereich) – abgesehen
z.B. von einem Masken-Randbereich 12, in dem z.B. eine
Kompensations-Struktur, und/oder eine Alignment-Struktur, und/oder
eine Barcode-Struktur, und/oder eine PCM- (Process Control Monitor-)
Struktur, und/oder ein strukturloser Rahmenbereich, etc. vorgesehen
sein kann.
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Bei
alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann sich
die Layout-Struktur auch über
die gesamte oder im wesentlichen die gesamte Fläche der Photomaske 11 erstrecken
(d.h. – anders
als bei der in 2 dargestellten
Photomaske 11 – auch
bzw. teilweise auch über
den Photomasken-Randbereich 12).
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Insbesondere
erstreckt sich die Layout-Struktur 18 (hier: jede der – in einem
Stück durchgehend
verlaufenden – Struktur-Linien 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f)
auch über
zwischen den eigentlichen, zur Belichtung der auf dem Wafer zu fertigenden
Halbleiter-Bauelements bzw. Chips verwendeten Bereichen liegende
Bereiche (z.B. über
Bereiche (direkt) zwischen Bereichen, die den Bereichen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h bei
der in 1 gezeigten Photomaske 1 entsprechen,
bzw. über
Bereiche zwischen Bereichen, die den Zell- und Nicht-Zell-Bereichen 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h bei
der in 1 gezeigten Photomaske 1 entsprechen).
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Die
in 2 gezeigten Struktur-Linien 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f der
Layout-Struktur 18 können
z.B. im wesentlichen parallel zueinander liegen, und z.B. jeweils
eine Weite und/oder einen gegenseitigen Abstand von jeweils z.B.
ca. 30 nm – 600
nm, insbesondere 50 – 250
nm aufweisen (wobei die Weite bzw. der gegenseitige Linien-Abstand – abhängig von
der später
zwischen einen entsprechenden Wafer und die Photomaske 11 geschalteten
optischen Einrichtung – z.B.
(bei 1:1-Photomasken)
der Breite und/oder dem gegenseitigen Abstand von – später – mit Hilfe
der Photomaske 11 auf dem Wafer zu fertigenden Leiterbahnen
entsprechen kann, oder (bei 4:1-Photomasken)
z.B. einem Vierfachen hiervon, etc., etc.
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Wird
als Photomaske 11 eine alternierende Phasenmaske verwendet,
wird an jeweils jeder zweiten der wie oben erläutert durch entsprechendes Ätzen, insbesondere
Plasma-Ätzen der
Maskierungs-, insbesondere Chrom-Schicht geschaffenen Struktur-Linien 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f mit
Hilfe eines entsprechenden, weiteren Ätz-, insbesondere Plasma-Ätz-Prozesses
die Substrat-, insbesondere Quarz-Schicht bis zu einer vorbestimmten Gesamt-Tiefe
t1 hin weggeätzt.
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Im
Bereich der Struktur-Linien 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f weist
die Substrat-, insbesondere Quarz-Schicht dann alternierend (abwechselnd)
entweder eine – relativ
geringe – Gesamt-Tiefe
t0 auf, oder eine – relativ hohe – Gesamt-Tiefe
t1.
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Wird
eine derartige Phasenmaske über
einem entsprechenden Wafer angeordnet, und belichtet, wird erreicht,
dass jeweils benachbarte Struktur-Linien 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f – und damit entsprechend
mehr oder weniger tiefe Stellen der Substrat-, insbesondere Quarz-Schicht – durchlaufende
Lichtwellen gegeneinander um 180° phasenverdreht
werden, wodurch – aufgrund
von Interferenz-Effekten zwischen den Lichtwellen – entsprechend
schärfer
abgegrenzte Intensitäts- Maxima der Lichtwellen
auf dem Wafer erzeugt werden können, als
bei der Verwendung herkömmlicher
Photomasken.
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Als
Photomaske 11 können – außer den oben
beschriebenen Arten von Masken – auch
beliebige weitere Arten von Photomasken verwendet werden, z.B. eine – aus drei
verschiedenen Schichten (z.B. einer Chrom-, einer Quarz- und einer
Phasen-Verschiebungs-Schicht)
aufgebaute – Tritone-Maske,
etc.
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Alternativ
kann statt einer Photomaske auch eine entsprechende nicht-optische
Maske verwendet werden, insbesondere eine NGL- (hext Generation Lithografie-)
Maske, z.B. eine Ultraviolett-, insbesondere EUV- (Extended Ultraviolet-)
Maske, oder eine IPL(Ionenprojektionslithografie-) Maske, etc.
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Die
in 2 gezeigte Photomaske 11 wird – wie im
folgenden noch genauer erläutert
wird – zur Belichtung
von Teilbereichen (hier insbesondere z.B. zur Belichtung der Zell-Bereiche)
einer bestimmten Ebene bzw. Schicht des Wafers verwendet (bzw. zur Belichtung
von bestimmten Teilbereichen (hier insbesondere z.B. zur Belichtung
der Zell-Bereiche) einer bestimmten Ebene bzw. Schicht der auf dem
Wafer zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips) – obgleich
sich die o.g. Layout-Struktur 18 auch über Nicht-Zell-Bereiche (und über diese
hinaus) erstreckt.
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Zur
Belichtung der übrigen
Teilbereiche der entsprechenden Ebene bzw. Schicht der auf dem Wafer
zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips wird – wie ebenfalls
weiter unten noch genauer erläutert
wird – eine
weitere, z.B. eine der in 3 gezeigten
Photomaske 21 entsprechende Photomaske verwendet.
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Die
in 2 gezeigte Photomaske 11 kann – außer zur
Belichtung von Teilbereichen der o.g. (ersten) Ebene bzw. Schicht – zusätzlich auch
zur Belichtung von Teilbereichen (insbesondere z.B. zur Belichtung
der Zell-Bereiche) einer oder mehrerer weiterer – von der o.g. Ebene bzw. Schicht
des Wafers unterschiedlichen (z.B. darüber- und/oder darunterliegenden) – Ebenen
bzw. Schichten verwendet werden (bzw. zur Belichtung von Teilbereichen
(insbesondere z.B. zur Belichtung der Zell-Bereiche) einer oder mehrerer
weiterer Ebenen bzw. Schichten der auf dem Wafer zu fertigenden
Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips) – z.B. für eine oder mehrere weitere
Ebenen mit entsprechend identischer, oder z.B. um 90° verdrehter
Zell-(Linien-)Struktur, wie die o.g. Ebene (siehe Ausführungen
unten).
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Zur
Belichtung der übrigen
Teilbereiche der entsprechenden weiteren Ebene(n) bzw. Schichten) der
auf dem Wafer zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips wird
die o.g., der in 3 gezeigten
Photomaske 21 entsprechende Photomaske verwendet, oder
eine – entsprechend
unterschiedliche Strukturen wie die Photomaske 21 aufweisende – (dritte)
Photomaske (hier nicht dargestellt).
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Wie
in 3 gezeigt ist, weist
die – zusammen
mit der in 2 gezeigten
Photomaske 11 – zur Belichtung
einer einzelnen Ebene bzw. Schicht eines Wafers (bzw. einer einzelnen
Ebene bzw. Schicht der darauf zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente
bzw. Chips) verwendbare, weitere Photomaske 21 eine – in der
Zeichnung gemäß 3 unten liegende – Substrat-Schicht,
z.B. eine Quarz-Schicht auf (oder z.B. eine Kronglas-Schicht, eine
Borosilikatglas-Schicht, etc.),
und eine – über der
Substrat- bzw. Quarz-Schicht
liegende – Maskierungs-Schicht,
z.B. eine Chrom-Schicht
(oder z.B. eine Eisenoxidschicht, etc.).
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Bei
der Herstellung der Photomaske 21 wird zunächst die
(oben liegende) Maskierungs-, insbesondere Chrom-Schicht mit – im folgenden
noch genauer erläuterten,
speziellen – Layout-Strukturen versehen,
wobei – mit
Hilfe eines Ätz-,
insbesondere Plasma-Ätz-Prozesses – die Maskierungs-, insbesondere
Chrom-Schicht an den entsprechenden Stellen vollständig entfernt
wird.
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Wie
in 3 veranschaulicht
ist, ist die Photomaske 21 – entsprechend ähnlich wie
die in 1 gezeigte Photomaske 1 – in mehrere – im wesentlichen
identische, rechteckförmige,
mit jeweils der gleichen Layout-Struktur versehene, arrayartig nebeneinanderliegend
in Reihen 22a, 22b, 22c, 22d, 22d, 22e, 22f und
Spalten 23a, 23b, 23c, 23d, 23e angeordnete,
gemeinsam einen „Array-Bereich" 29 bildende – Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h unterteilt
(die in der Reihe 22a, und die in den Spalten 23a, 23b, 23c und 23d liegenden – den Photomasken-Bereichen 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h entsprechenden – Photomasken-Bereiche
sind hier z.T. nur mittels entsprechender Punkte veranschaulicht).
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Jeder
der o.g. Photomasken-Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h (bzw.
jeweils ein Teilbereich hiervon, s.u.) wird – wie im folgenden noch genauer
erläutert
wird – zur
Belichtung eines Teilbereichs (insbesondere z.B. des Nicht-Zell-Bereichs) eines
bestimmten, einzelnen – auf
dem Wafer zu fertigenden – Halbleiter-Bauelements
bzw. Chips verwendet.
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Jeweils
zentral innerhalb der entsprechenden Photomasken-Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h liegen – wie in 3 gezeigt ist – Zentral-Bereiche 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h, die
eine im wesentlichen rechteckige Form aufweisen, und denen auf bestimmten,
einzelnen, auf dem Wafer zu fertigenden Speicher-Bauelementen jeweils Bereiche
zugeordnet sind, auf denen die – eigentlichen – Speicherbauelement-Speicherzellen
gefertigt werden („Zell-Bereiche" 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h).
Alternativ können
in jedem Photomasken-Bereich 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h statt
jeweils eines einzelnen Zentral- bzw. Zell-Bereichs 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h auch jeweils
mehrere, z.B. vier, neun oder sechzehn, etc. entsprechende – nebeneinanderliegende – (Zell-)Bereiche
angeordnet sein.
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Anders
als bei der in 1 gezeigten
Photomaske 1 sind die Zell-Bereiche 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h bei
der Photomaske 21 gemäß 3 nicht mit einer Layout-Struktur
(insbesondere z.B. nicht mit Struktur-Linien) versehen – obwohl
die entsprechende Ebene bzw. Schicht der auf dem Wafer zu fertigenden
Speicher-Bauelemente an den den Zell-Bereichen 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h entsprechenden
Bereichen mit einer Struktur, insbesondere Linien-Struktur belichtet
werden muß (dies
geschieht – wie
im folgenden noch genauer erläutert
wird – nicht
mit Hilfe der in 3 gezeigten Photomaske 21,
sondern unter Verwendung der in 2 gezeigten
Photomaske 11).
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Stattdessen
ist die Photomaske 21 – wie
in 3 veranschaulicht
ist – an
den Zell-Bereichen vollständig
bzw. im wesentlichen vollständig
mit der o.g. Maskierungs-, insbesondere Chrom-Schicht bedeckt.
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Gemäß 3 liegen um die – strukturlosen bzw.
im wesentlichen strukturlosen – Zentral-Bereiche
(„Zell-Bereiche") 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h – ebenfalls
innerhalb der o.g. (jeweils bestimmten, einzelnen Halbleiter-Bauelementen zugeordneten)
Photomasken-Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h – im wesentlichen
identische, rahmenförmige
Bereiche 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f, 27g, 27h.
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Die
Bereiche 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f, 27g, 27h können mit
jeweils identischen bzw. im wesentlichen identischen Layout-Strukturen
versehen sein.
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Diese
können
z.B. zur Belichtung von Bereichen auf dem Wafer dienen, auf denen
die die – eigentlichen – Speicherbauelement-Speicherzellen umgebenden,
mit diesen ggf. verbundenen Strukturen gefertigt werden (z.B. entsprechende – beispielsweise
zum Anschluß der
Speicherzellen nach außen hin
dienende – (Verbindungs-
bzw. Anschluß-)Logik-Bauelemente,
(Verbindungs-)Leitungen, Spines, Kerfs, etc.) („Nicht-Zell-Bereiche" 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f, 27g, 27h).
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Dabei
entsprechen die an den jeweiligen Bereichen 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f, 27g, 27h der Photomaske 21 vorgesehenen
Layout-Strukturen entsprechenden, an den jeweiligen Bereichen der o.g.
Halbleiter-Bauelement-Ebene bzw. -Schicht zu schaffenden Layout-Strukturen.
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Die
an den jeweiligen Bereichen 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f, 27g, 27h der
Photomaske 21 vorgesehenen Layout-Strukturen können z.B.
(minimale) Struktur-Weiten und/oder (minimale) gegenseitige Abstände von
z.B. ca. 30 nm – 600
nm, insbesondere 50 – 250
nm aufweisen (wobei die (minimalen) Struktur-Weiten bzw. -Abstände – abhängig von
der später zwischen
einen entsprechenden Wafer und die Photomaske 21 geschalteten
optischen Einrichtung – z.B.
(bei 1:1-Photomasken)
den (minimalen) Struktur-Weiten bzw. -Abständen von – später – mit Hilfe der Photomaske 21 auf
dem Wafer zu fertigenden Layout-Strukturen entsprechen kann, oder
(bei 4:1-Photomasken) z.B. dem Vierfachen hiervon, etc., etc.
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Für die Photomaske 21 kann – außer der oben
beschriebenen Art von Maske – auch
eine beliebige andere Photomasken-Art verwendet werden, z.B. – entsprechend
wie oben im Zusammenhang mit der in 2 gezeigten
Photomaske 11 beschrieben – eine alternierende Phasenmaske,
oder z.B. eine – aus
drei verschiedenen Schichten (z.B. einer Chrom-, einer Quarz- und
einer Phasen-Verschiebungs-Schicht) aufgebaute – Tritone-Maske, etc.
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Alternativ
kann statt einer Photomaske auch eine entsprechende nicht-optische
Maske verwendet werden, insbesondere eine NGL- (Next Generation Lithografie-)
Maske, z.B. eine Ultraviolett-, insbesondere EUV- (Extended Ultraviolet-)
Maske, oder eine IPL- (Ionenprojektionslithografie-) Maske, etc.
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Gemäß 3 sind die o.g. – zur Belichtung von
jeweils bestimmten, einzelnen Halbleiter-Bauelementen verwendeten – Photomasken-Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h in
jeder Reihe 22a, 22b, 22c, 22d, 22d, 22e, 22f und
Spalte 23a, 23b, 23c, 23d, 23e in
vertikaler und horizontaler Richtung jeweils mit bestimmten – äquidistanten – Abständen voneinander
angeordnet. Die (direkt) zwischen den Bereichen 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h liegenden
(sich durch die Abstände
der Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h voneinander
ergebenden) Bereiche der Photomaske 21 werden nicht zur
Belichtung von Layout-Strukturen der auf dem Wafer zu fertigenden
Halbleiter-Bauelementen verwendet (sondern sind jeweils zwischen
den zu fertigenden Halbleiter-Bauelementen
liegenden Bereichen auf dem Wafer zugeordnet, und deshalb vollständig bzw.
im wesentlichen vollständig
mit der o.g. Maskierungs-, insbesondere Chrom-Schicht bedeckt).
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Bei
alternativen Ausführungsbeispielen
können
die Photomasken-Bereiche 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h auch – ohne dazwischenliegenden
Abstand – direkt
aneinander angrenzend angeordnet sein.
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Die
in 3 gezeigte Photomaske 21 wird – wie bereits
erläutert
wurde – lediglich
zur Belichtung von Teilbereichen – insbesondere z.B. der Nicht-Zell-Bereiche
(d.h. der die – eigentlichen – Speicherbauelement-Speicherzellen
direkt umgebenden, ggf. mit diesen verbundenen Strukturen) – einer
bestimmten Ebene bzw. Schicht der entsprechenden, auf dem Wafer
zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips verwendet.
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Hierzu
wird die Photomaske 21 zwischen einer Lichtquelle, und
dem entsprechenden Wafer liegend angeordnet (wobei zwischen der
Lichtquelle und der Photomaske 21, und/oder zwischen der
Photomaske 21 und dem Wafer entsprechende – insbesondere
ein entsprechendes Linsen-System aufweisende – optische Einrichtungen vorgesehen
sein können).
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Zur – vorhergehenden,
oder nachfolgenden – Belichtung
weiterer Teilbereiche derselben Ebene bzw. Schicht der auf dem Wafer
zu fertigenden Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips (insbesondere zur Belichtung
der Zell-Bereiche (d.h. derjenigen Bereiche, auf denen die – eigentlichen – Speicherbauelement-Speicherzellen
gefertigt werden)) dient – wie bereits
oben erläutert – die in 2 gezeigte Photomaske 11.
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Da
diese – wie
oben erläutert – vollständig bzw. über den
gesamten Produkt-Feld- bzw. Array-Bereich 19 mit der o.g.
Layout-Struktur 18 versehen ist, werden bei der Belichtung
des entsprechenden Wafers mit der Photomaske 11 bestimmte – nicht mit
der Photomaske 11 zu belichtende (Teil-)Bereiche (insbesondere
die Nicht-Zell-Bereiche (und die zwischen verschiedenen Nicht-Zell-Bereichen
liegenden Bereiche des Array-Bereichs 19) ausgeblendet.
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Hierzu
kann z.B. eine der in 4 gezeigten (dort
von oben her betrachtet dargestellten) Blenden-Einrichtung 31 entsprechende
Blenden-Einrichtung verwendet werden.
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Die
Blenden-Einrichtung 31 wird – bei der Belichtung des Wafers
mit der Photomaske 11 – beispielsweise
zwischen dem Wafer und der Photomaske 11 liegend angeordnet
(z.B. direkt über
dem Wafer, bzw. unterhalb einer zwischen dem Wafer und der Photomaske
angeordneten – insbesondere
ein entsprechendes Linsen-System aufweisenden – optischen Einrichtung, oder
z.B. direkt unter der Photomaske, bzw. oberhalb der zwischen dem
Wafer und der Photomaske angeordneten optischen Einrichtung, etc.),
oder z.B. zwischen der Photomaske 11 und einer entsprechenden
Lichtquelle (z.B. direkt über
dem Wafer, bzw. unterhalb einer zwischen der Lichtquelle und der
Photomaske angeordneten – insbesondere
ein entsprechendes Linsen-System aufweisenden – optischen Einrichtung, z.B.
unterhalb einer entsprechenden Stepper- oder Scanner-Einrichtung).
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Alternativ
kann die Blenden-Einrichtung 31 z.B. auch Teil der – über der
Photomaske angeordneten – (insbesondere
ein entsprechendes Linsen-System aufweisenden) optischen Einrichtung
sein, insbesondere Teil der o.g. Stepper- oder Scanner-Einrichtung
(so dass von der Blenden-Einrichtung 31 dann eine entsprechende
Stepper- oder Scanner-Blende gebildet wird).
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Wie
in 4 gezeigt ist, und
wie im folgenden noch genauer erläutert wird, ist die Blenden-Einrichtung 31 an
bestimmten Bereichen 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h lichtdurchlässig, und
ansonsten lichtundurchlässig
(bzw. licht-teildurchlässig)
ausgestaltet (lichtundurchlässiger
bzw. licht-teildurchlässiger
Bereich 38).
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Zur
Schaffung der o.g. (lichtdurchlässigen bzw.
lichtundurchlässigen
(oder licht-teildurchlässigen))
Bereiche 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h bzw. 38 kann
die Blenden-Einrichtung 31 z.B. eine – in der Zeichnung gemäß 4 unten liegende – lichtdurchlässige Schicht,
z.B. eine Quarz-Schicht aufweisen, über deren gesamte Fläche (bzw.
zumindest über
einem dem o.g. Array-Bereich 19 entsprechenden Bereich)
eine – an
den o.g. lichtdurchlässigen
Bereichen 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h mit
entsprechenden Aussparungen versehene – lichtundurchlässige Schicht,
z.B. eine Chrom-Schicht angeordnet ist.
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Die
o.g. lichtdurchlässigen
Bereiche 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h sind
im wesentlichen identisch, und z.B. rechteckförmig ausgestaltet, und sind – über den
gesamten dem o.g. Array-Bereich 19 entsprechenden Bereich – array-artig
in Reihen 32a, 32b, 32c, 32d, 32d, 32e, 32f und
Spalten 33a, 33b, 33c, 33d, 33e nebeneinanderliegend
angeordnet (die in der Reihe 32a, und die in den Spalten 33a, 33b, 33c und 33d liegenden – den Bereichen 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h entsprechenden – Bereiche
sind hier z.T. nur mittels entsprechender Punkte veranschaulicht).
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Die
lichtdurchlässigen
Bereiche 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h entsprechen
in ihrer gegenseitigen Lage und ihren Größenverhältnissen (ggf. nach entsprechender
Abbildung auf den Wafer durch die o.g. optische Einrichtung) den
o.g. Wafer-Zellbereichen, auf dem die – eigentlichen – Speicherbauelement-Speicherzellen
gefertigt werden sollen.
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Der
o.g. lichtundurchlässige
Bereich 38 der Blenden-Einrichtung 31 dient – beim Belichten
des Wafers mit Hilfe der Photomaske 11 – zum Ausblenden derjenigen
Bereiche (hier: insbesondere der Nicht-Zell-Bereiche, und der Bereiche
zwischen den Nicht-Zell-Bereichen) die beim Wafer – bei der
Verwendung der Photomaske 11 – nicht belichtet werden sollen.
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Mit
anderen Worten wird durch die Blenden-Einrichtung 31 – insbesondere
durch deren lichtundurchlässigen
Bereich 38 – verhindert,
dass von der o.g. Lichtquelle ausgesendete Strahlen auf die o.g.
Nicht-Zell-Bereiche, und die zwischen diesen liegenden Bereiche
des Wafers treffen können.
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Demgegenüber werden – aufgrund
der Lichtdurchlässigkeit
der o.g. Bereiche 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 36h der
Blenden-Einrichtung 31 – die übrigen Teilbereiche des Wafers
(insbesondere die o.g. Zell-Bereiche) mit der o.g. auf der Photomaske 11 vorgesehenen
Struktur 18 belichtet.
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Die
Ausblendung der o.g. Teilbereiche, insbesondere der Nicht-Zell-Bereiche
(und der zwischen diesen liegenden Wafer-Bereiche), und alleinige Belichtung
der übrigen
Teilbereiche, insbesondere der Zell-Bereiche kann bei Verwendung
einer der in 2 gezeigten
Photomaske 11 entsprechenden Maske statt mit Hilfe der
o.g. Blenden-Einrichtung 31 auch auf beliebige andere Weise
erreicht werden.
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Beispielsweise
kann zur Belichtung des Wafers ein entsprechend ausgestalteter,
eine Bereichs-Ausblend-Funktion vorsehender Lithographie-Scanner
verwendet werden.
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Bei
Lithographie-Scannern wird ein von dem entsprechenden Scanner ausgestrahltes
Strahlenbündel
in im wesentlichen senkrechter Richtung von oben her auf die – zwischen
dem Wafer, und dem Scanner angeordnete – Photomaske 11 gerichtet, und
dann der sich ergebende Lichtkegel entlang bestimmter, im wesentlichen
parallel zueinander liegender Scanrichtungen Zeile für Zeile über die
Fläche der
Photomaske 11 geführt
(vgl. z.B. die in 2 gezeigten
Scanrichtungen A, B und C).
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Senkrecht
zu den jeweiligen Scanrichtungen A, B, C liegende – ggf. nicht
zu belichtende – Bereiche
können
z.B. mit Hilfe entsprechender, an dem Scanner vorgesehener, sich
in waagrechter (oder z.B. senkrechter) Richtung zur Scanrichtung
erstreckender Shutter ausgeblendet werden, und waagrecht zu den
jeweiligen Scanrichtungen A, B, C liegende – ggf. nicht zu belichtende – Bereiche
dadurch, dass der Scanspalt am Scanner entsprechend (ganz oder teilweise)
abgedeckt wird.
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Die
o.g. Photomaske 11 kann – im Gegensatz zu herkömmlichen
Photomasken – zur
Belichtung verschiedener – an
den o.g. Zellbereichen die gleiche Struktur aufweisender – Ebenen
bzw. Schichten ein- und desselben Wafers verwendet werden.
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Des
weiteren ist es möglich,
die o.g. Photomaske 11 zur Belichtung von zum Teil unterschiedliche
Strukturen aufweisenden – unterschiedlichen – Wafern
zu verwenden (nämlich
z.B. dann, wenn bestimmte Ebenen bzw. Schichten der Wafer an den o.g.
Zellbereichen die gleiche Struktur aufweisen).
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Außerdem kann
die o.g. Photomaske 11 z.B. zur Belichtung verschiedener – an den
o.g. Zellbereichen identische, jedoch verdreht zueinander ausgerichtete
Strukturen aufweisende (insbesondere bis auf eine 90° Drehung
identische Strukturen aufweisende) – Ebenen bzw. Schichten ein-
und desselben Wafers verwendet werden, bzw. zur Belichtung von zum
Teil unterschiedliche Strukturen aufweisenden – unterschiedlichen – Wafern
(nämlich
z.B. dann, wenn bestimmte Ebenen bzw. Schichten der Wafer an den o.g.
Zellbereichen bis auf eine Drehung, insbesondere eine 90° Drehung
die gleiche Struktur aufweisen).
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Bei
der Belichtung muß dann
die Photomaske 11 – entsprechend
der Ausrichtung der jeweils zu schaffenden Struktur – gegebenenfalls
entsprechend (z.B. um 90°)
gedreht werden (vgl. Pfeil D, 2).
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Wie
sich z.B. aus 2 und 3 ergibt, hat die Photomaske 11 – gegenüber herkömmlichen
Photomasken 1 – außerdem u.a.
den Vorteil, dass sie wesentlich homogener aufgebaut ist, als herkömmliche Photomasken 1.
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Weist
die Photomaske 11 an einer bestimmten (bei einer Standard-Ausrichtung
der Photomaske 11 in Bezug auf den Wafer belichteten) Stelle
einen Defekt auf, kann der Defekt durch entsprechendes Verschieben
der Photomaske 11 in senkrechter und/oder waagrechter Richtung
(z.B. entlang des in 2 gezeigten
Pfeils E und/oder F) in einen Bereich verschoben werden, der bei
der Belichtung – z.B.
von der o.g. Blenden-Einrichtung 31 – ausgeblendet
wird.
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Dadurch
kann die Photomaske 11 – trotz des Defekts – (weiter)
zur Wafer-Belichtung verwendet werden.