DE19531068A1 - Verfahren zum Herstellen einer Maske auf einem Halbleitersubstrat - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Maske auf einem Halbleitersubstrat

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Maske auf einem Halbleitersubstrat gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus E.S. Snow, P.M. Campbell "Fabrication of Si nanostructures with an atomic force microscope" Appl. Phys. Lett. 64 (15), 1994, 1932-1934 oder auch aus H.C. Day, D.R. Allee "Selective area oxidation of silicon with a scanning force microscope" Appln. Phys. Lett. 62(21), 1993, 2691-2693 bekannt. Aus diesen Veröffentlichungen bekannte Verfahren dienen zur Erstellung einer Maske aus SiO₂ in Form einer gewünschten Struktur direkt auf einem Siliziumsubstrat, wobei die Maske direkt aus dem Substratmaterial gewonnen wird. Dabei wird die Eigenschaft des Siliziums ausgenutzt, an Luft zu oxidieren. Die Siliziumoberfläche wird zunächst von bereits vorhandenen Oxidschichten gereinigt und dann beispielsweise mit NH₄F behandelt, so daß die Oberfläche mit Wasserstoffatomen bedeckt ist (Wasserstoffpassivierung). Die Wasserstoffpassivierung verhindert die sofortige Neuoxidation des Materials. Mit einem Rasterkraftmikroskop können die Wasserstoffbindungen aufgebrochen werden, was zu einer anschließenden direkten Oxidation der Siliziumoberfläche führt. Die oxidierten Oberflächenteile können als Maske für weitere Prozeßschritte genutzt werden. Dieses Verfahren kann jedoch nicht direkt auf Verbindungshalbleiter übertragen werden, weil es eine natürliche Oxidbildung voraussetzt, die bei modernen Verbindungshalbleitern nur unzureichend auftritt. Eine Strukturierung von Resistlacken erlaubt dieses Verfahren darüber hinaus nicht.
Die Höchstintegration von aktiven und passiven elektronischen Komponenten zu einem funktionsfähigen monolitisch integrierten Schaltkreis erfordert während der Herstellung eine präzise laterale Strukturierung von Maskierungsschichten. Die für die Herstellung höchst integrierter Schaltkreise angestrebten Maskenstrukturen im Nanometerbereich stellen dabei höchste Anforderungen an das Strukturierungsverfahren in bezug auf Strukturgenauigkeit und -positionierung. Diese Anforderungen an die Kontrollierbarkeit einer lateralen Strukturierung wurden bisher reproduzierbar nur von der Elektronenstrahllithographie erfüllt, bei der ein hoch energetischer Elektronenstrahl zur Strukturdefinition eingesetzt wird. Derartige Elektronenstrahl-lithograpische Verfahren fordern jedoch aufwendige Apparaturen. Darüber hinaus treten bei einer Belichtung von Resistmaterialien Strukturierungsfehler und Plazierungsfehler auf, die auf eine lokale Erwärmung des Resists durch den fokussierten Elektronenstrahl bzw. auf eine lokale Aufladung des Resistmaterials zurückzuführen sind.
Aus H. Zhang, L.S. Hordon, S.W.J. Kuan, P. Maccagno, R.F.W. Pease "Exposure of ultrathin polymer resists with the scanning tunneling microscope", J. Vac. Sci. technol. B7 (6), 1989, 1717-1722 ist der Einsatz eines Rastertunnelmikroskops für die Resistbelichtung bekannt. Eine klare Strukturierung des Resists ist jedoch nach diesem Verfahren nur bei optimaler Spitzenpräparation möglich.
Aus M. Wendel, S. Kühn, H. Lorenz, J.P. Kotthaus "Nanolithography with an atomic force microscope for integrated fabrication of quantum electronic devices" Appl. Phys. Lett. 65(14), 1994, 1775-1777 ist ein Verfahren zur Strukturierung von GaAs-AlGaAs-Heterostrukturen im Rasterkraftmikroskop im sogenannten Nicht-Kontakt-Modus bekannt. Hierbei wird durch Anlegen einer pulsförmigen Spannung die Mikroskopspitze in den Resistfilm eingedrückt und die derart entstanden Vertiefungen im Resist werden anschließend durch naßchemische Prozesse weiterbehandelt. Auf diese Weise lassen sich einzelne Quantenpunkte herstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand die Herstellung von Masken erlaubt, die mit hervorragender Präzision strukturiert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Strukturierung beliebig dicker Maskierungsschichten bei gleichzeitig variabel einstellbaren Aspektverhältnissen (Verhältnis zwischen Tiefe und Breite der zu erzielenden Struktur) Erfindungsgemäß wird die Spitze eines Rasterkraftmikroskops mit einer definierten Kraft über die zu strukturierende Stelle geführt, wobei aufgrund des hiermit verbundenen Reibungsprozesses ein ausreichender Energieübertrag erfolgt, um einen lokalen Entwicklungsprozeß in Gang zu setzen. Dabei ist die Kraft zwischen Tastspitze und Maskierungsschicht bevorzugt eine Abstoßungskraft, führt jedoch ohne die Anwesenheit von dem Entwicklerfluid nicht zu Kratzspuren in der Oberfläche der Maskierungsschicht. Das Entwicklerfluid ist bevorzugt so gewählt, daß es das Material der Maskierungsschicht nicht ohne weiteres auflöst. Erst wenn die Tastspitze entlang einer Bahn entsprechend der gewünschten Strukturierung über die Oberfläche des Resistfilms bewegt wird, löst das Entwicklerfluid das Material des Resistfilms aufgrund der lokalen Kraftwirkung zwischen Tastspitze und Resistfilm und der Bewegung lokal auf. Auf diese Weise lassen sich Strukturbreiten unterhalb 100 Nanometer mit hoher Präzision in die Maskierungsschicht einbringen. Dabei kann das Aspektverhältnis, d. h. das Verhältnis zwischen Breite und Tiefe der Struktur, durch geeignete Wahl der Kraft zwischen der Tastspitze und der Maskierungsschicht, der Geschwindigkeit, mit welcher die Tastspitze über die Oberfläche der Maskierungsschicht bewegt wird, die Temperatur des Entwicklerfluids, der Anzahl von Bahnabtastungen etc. geeignet eingestellt werden.
Ferner ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, auf bereits strukturierten Resistfilmen an gewünschten Stellen eine gezielte weitere Strukturierung vorzunehmen, ohne eine Beschädigung oder Beeinflussung der bisherigen Struktur oder des Resistfilms zu verursachen. Dazu wird die Tastspitze in einem Nicht-Kontakt-Modus über die bereits vorhandene Struktur bewegt. In diesem Modus wird die Tastspitze zur Abtastung der vorhandenen Struktur verwendet, und aus der erhaltenen räumlichen Strukturinformation eine präzise Positionierung der Tastspitze im Nicht-Kontakt-Modus bewirkt. Nach erfolgter Positionierung wird dann durch geeignete Einstellung der Kraft zwischen Tastspitze und Resistfilm bei Anwesenheit des Entwicklerfluids die zusätzliche Strukturierung bewirkt. Ebenso kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Strukturierung in mehreren Schritten vorgenommen werden, und nach jedem Schritt der erreichte Strukturierungsfortschritt überprüft werden, bis das gewünschte Ergebnis mit der gewünschten Genauigkeit erreicht worden ist.
Für die Maskierungsschicht können bekannte Resistlacke, bevorzugt unbelichtete Photoresistlacke oder Elektronenstrahl-Resistlacke, verwendet werden. Als Entwicklungsfluid können die zusammen mit den bekannten Res istlacken verwendeten Entwicklerflüssigkeiten verwendet werden. Die Temperatur der Entwicklerflüssigkeit wird dabei so groß gewählt, daß der Resistlack von der Entwicklerflüssigkeit nicht angegriffen wird, solange eine Wechselwirkung zwischen der Tastspitze und der Maskierungsschicht nicht stattgefunden hat.
Je nach chemischer Konsistenz von Maskierungsschicht und Entwicklerfluid kann der Strukturierungsprozeß zusätzlich thermisch oder elektrisch unterstützt werden. Beispielsweise kann durch Anlegen einer Spannung zwischen die Tastspitze und das Halbleitersubstrat eine zusätzliche elektrostatische Wechselwirkung erzeugt werden.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eignet sich beispielsweise ein Rasterkraftmikroskop bekannter Bauart, das über einen als Naßzelle verwendeten Behälter verfügt. Dieser Behälter weist Einrichtungen auf, um ein mit einem Resistfilm beschichtetes Halbleitersubstrat in dem Fluid zu halten. Bevorzugt ist der Behälter mit einer Spülung ausgestattet, die eine definierte Zufuhr von Entwicklerfluid zuläßt. Die Spitze des Rasterkraftmikroskops wird mit einer definierten Kraft zwischen Spitze und Resistfilm über die zu strukturierende Stelle geführt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Abb. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Seitenansicht;
Abb. 2 die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ansicht von oben;
Abb. 3 eine Detailansicht von Tastspitze und Halter;
Abb. 4 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit zwischen der von der Tastspitze auf die Maskierungsschicht-Oberfläche wirkenden Kraft von dem Abstand zwischen Tastspitze und Schichtoberfläche zeigt;
Abb. 5 ein Diagramm, welches das Profil einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren strukturierten Maskierungsschicht zeigt;
Abb. 6 ein Diagramm, welches eine Strukturierungstiefe in Abhängigkeit der Anzahl von Bahnabtastungen zeigt;
Abb. 7 ein Diagramm, welches die Strukturierungstiefe in Abhängigkeit der Auflagekraft der Tastspitze zeigt.
Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Rasterkraftmikroskop, das über eine Naßzelle in Form einer Flüssigkeitsschale 1 verfügt. Diese Naßzelle ist mit einer (nicht dargestellten) Spülung ausgestattet, die eine definierte Zufuhr von Entwicklerflüssigkeit 2 zuläßt. Die Spitze 3 des Rasterkraftmikroskops wird mit einer definierten Auflagekraft über eine zu strukturierende Stelle einer Maskierungsschicht 4 auf einem Halbleitersubstrat 5 geführt, wobei aufgrund des hiermit verbundenen Reibungsprozesses ein ausreichender Energieübertrag in die Maskierungsschicht 4 erfolgt, um einen lokalen Entwicklungsprozeß in Gang zu setzen. Dabei wird der Aufpressdruck wesentlich niedriger gehalten als ein Druck, der die Maskierungsschicht zerkratzen würde. 6 bezeichnet einen z-Naßscanner, welcher zur Einstellung der Auflagekraft der Tastspitze auf die Maskierungsschicht dient.
Abb. 2 zeigt das Rasterkraftmikroskop nach Abb. 1 in einer Ansicht von oben. Bezugszeichen, welche in Abb. 1 und Abb. 2 identisch sind, bezeichnen die jeweiligen identischen Komponenten. Bezugszeichen 7 bezeichnet Fixierschrauben mit Unterlegscheiben, welche dazu dienen, das Halbleitersubstrat während des Strukturierungsvorganges zu fixieren.
Die Schale für die Entwicklerflüssigkeit besteht aus Edelstahl (VA-Stahl). Die Probenfixierung wird über bis zu 4 M2-VA-Stahlschrauben mit VA-Stahl-Unterlegscheiben erreicht.
An der Unterseite des z-Naßscanners ist die Tastspitze (HRF-Spitze) befestigt. Mit dem z-Scanner läßt sich die Auflagekraft der Spitze konstant halten. Mit den (nicht dargestellten) xy-Scannern läßt sich die Spitze lateral über das Substrat bewegen. Die Spitze und das Substrat befinden sich im Entwickler. Die Flüssigkeitsschale ist auf dem zum Mikroskopzubehör gehörenden xy-Tisch montiert. Der Mikroskopkopf samt Naßscanner steht in auf dem Tisch eingelassenen Mulden, so daß die an der Unterseite des Scanner befestigte Spitze über dem Substrat positioniert wird.
Während der Strukturierung wird der Naßscanner 6 und die Spitze 3 einschließlich Halterung in xy-Richtung, d. h. in der Ebene der Maskierungsschicht, über die Oberfläche der Maskierungsschicht bewegt, um die gewünschte Strukturierung zu bewirken. Die für diese Bewegung entlang vorbestimmter Bahnen gemäß der gewünschten Strukturierung erforderlichen Einrichtungen sind Bestandteil des Rasterkraftmikroskops, jedoch in den Abb. 1 und 2 nicht dargestellt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet ein GaAs- Substrat, welches mit AR-P 610 E-Beam-Resist als Maskierungsschicht beschichtet ist. Dieser bekannte E-Beam- Resist wird von ALLRESIST GmbH, Friedrichshagener Str. 9, 12555 Berlin, Gesellschaft für chemische Produkte zur Mikrostrukturierung mbH, hergestellt. Dabei wird eine Lackdicke von 300 nm verwendet.
Abb. 3 zeigt Einzelheiten der verwendeten Tastspitze und des Tastspitzenhalters. Diese Tastspitze ist Bestandteil eines in diesem Beispiel verwendeten Rasterkraftmikroskops TMX 2000 Explorer. Dieses Rasterkraftmikroskop weist ein Abtastsystem mit einem Tripod aus fest im Mikroskopkopf vom Typ "Explorer" eingebauten xy-Scannern (maximaler Scannbereich: 150 µm, Seriennummer 69408) und austauschbarem z-Scanner (Naßscanner, z-Hub 13,5 µm, Seriennummer E 169410) auf. Hersteller ist die TopoMetrix GmbH, Pallaswiesenstraße 180, 64293 Darmstadt.
Die verwendete, ebenfalls von der TopoMetrix GmbH hergestellte Tastspitze ist eine sogenannte HRF-Spitze (High Resonance Frequency), Bestellnummer 1650-00 aus n⁺-dotiertem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 0,01 bis 0,02 Ohm cm. Die folgenden Geometrieangaben beziehen sich auf die in Abb. 3 angegebenen Dimensionen, wie vom Hersteller angegeben:
T = 3,3-4,7 µm; W = 27 bis 31 µm; L = 117 µm;
H = 10 bis 15 µm; α = 35°.
Die gemessene Resonanzfrequenz f₀ betrug 320,3 KHz. Die Federkonstante k beträgt 40,62 N/m. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen ergaben einen Spitzenradius von etwa 30 nm.
Abb. 4 zeigt qualitativ die Abhängigkeit der von der Oberfläche der Maskierungsschicht auf die Tastspitze wirkenden Kraft F von dem Abstand d zwischen Tastspitze und Oberfläche. Dabei entsprechen positive Werte auf der Kraftachse Abstoßungskräften. In diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich für eine Auflagekraft, d. h. Abstoßungskraft, von 3,9 µN, ein Abstand von ungefähr 1 µm zwischen der Tastspitze und dem Ort in der Oberfläche der Maskierungsschicht, welcher der Kraftasymptote in Abb. 4 entspricht.
Die Messung der zwischen Probe und Tastspitze wirkenden Kraft erfolgt über die Bestimmung der Auslenkung der Tastspitze. Bei bekannter Federkonstante der Spitze läßt sich über das Hookesche Gesetz aus der Auslenkung die wirkende Kraft bestimmen.
Die Messung der Auslenkung der Tastspitze erfolgt mittels eines optischen Verfahrens. Dazu wird ein Laserstrahl auf die der Photolackoberfläche abgewandte Seite der Tastspitze fokussiert und auf eine sogenannte Viersegment-Photodiode reflektiert. Diese Diode besteht aus vier lichtempfindlichen Detektorflächen, die in Form einer 2×2-Matrix angeordnet sind, und die einzeln ansteuerbar sind. Eine nicht ausgelenkte Tastspitze reflektiert das Licht gleichmäßig auf alle vier Detektorflächen. Eine nachgeschaltete Auswertelektronik bildet die Differenzsignale der jeweiligen Matrixelemente, die bei nicht ausgelenkter Tastspitze null ergeben. Falls die Tastspitze ausgelenkt wird, ergibt die Differenzbildung aus den einzelnen Photodiodensegmenten nicht mehr Null. Aus dem Vorzeichen der Differenz läßt sich die Richtung der Auslenkung bestimmen. Der Betrag der Differenz erlaubt eine Bestimmung der Höhe der Auslenkung und damit über die Federkonstante des Cantilevers eine Bestimmung der wirkenden Kraft. Da für die Detektion der Auslenkung vier Segmente zur Verfügung stehen, kann neben der Detektion einer Auslenkung senkrecht zur Oberfläche auch eine mögliche Torsion des Cantelivers aufgrund wirkender lateraler Kräfte erfaßt werden.
Das Signal der Auslenkung senkrecht zur Oberfläche wird als "TOP-BOTTOM"-Signal oder T-B-Signal bezeichnet. Da dieses Signal die Differenz der Ströme durch die zugeordneten Diodensegmente darstellt, wird das T-B-Signals in "Nanoampere" angegeben.
Durch einen justierbaren Spiegel wird dieses Signal vor der Belichtung des Lackes auf einen Wert von -20 nA eingestellt.
Der Set Point entspricht der Kraft, die zwischen Tastspitze und Probe wirken soll. Die Kraft wird hier wieder als Strom durch die Photodiode angegeben, d. h. der Set Point ist der gewünschte Wert des T-B-Signals während der Belichtung. Das Gerät fährt die Tastspitze so nahe an die Oberfläche, bis die sich einstellende Durchbiegung der Tastspitze mit Halter eine Verschiebung des T-B-Signals von -20 nA auf -15 nA zur Folge hat. Der in das Gerät eingebaute PID-Regler, dessen P-, I- und D-Anteile eingestellt werden können, regelt den Abstand Spitze-Oberfläche derart, daß die Durchbiegung der Tastspitze mit Halter konstant bei einem T-B-Signal von -15 nA bleibt.
Als Entwicklerflüssigkeit wurde ein Gemisch aus einem Teil Methylisobutylketon und drei Teilen Isopropanol (C₃H₈O) von Roth (Rothipuran < 99,8% p.a.) verwendet.
Zunächst wird die HRF-Spitze in ihre Halterung am Naßscanner eingelegt. Dann wird das Rasterkraftmikroskop unter Softwaresteuerung so eingestellt, daß sich die folgenden Parameter für den Strukturierungsvorgang ergeben:
Auflagekraft der Spitze: 3,9 µN;
Abtastgeschwindigkeit der Spitze über die Resistoberfläche:
10 µm/s;
Abtastbereich: 5 µm × 5 µm;
Anzahl der Linienabtastungen pro Strukturierungsvorgang: 4.
Dabei wurden die folgenden gerätespezifischen Einstellungen vorgenommen:
T-B-Signal: -20 nA (Einstellung über Ablenkspiegel, Kontrolle über Software);
Einstellpunkt (Set point): -15 nA
Auflösung: 200 Punkte
Rotate: 90°
PID-Reglerwerte: P = 0,3; I = 0,5; D = 0.
Die Auflösung gibt an, wieviele Punkte pro abgefahrener Linie angesteuert werden. Bei dem hier verwendeten digitalen Gerät werden alle Linien und Flächen durch sequentielles Ansteuern einzelner Punkte angefahren.
Die Einstellung ROTATE erlaubt eine Rotation der abgefahrenen Linie oder Fläche in Bezug zur Probengeometrie. Bei einer Einstellung von 90° wird der x-Scanner mit dem y-Scanner (elektronisch) vertauscht, so daß sich eine Bilddrehung von 90° ergibt.
Nun wird das mit der Maskierungsschicht beschichtete Substrat in die Flüssigkeitsschale eingelegt und mit zwei Fixierschrauben und Unterlegscheiben fixiert. Die Entwicklerflüssigkeit, die bevorzugt eine Temperatur von 18°C besitzt, wird in die Schale gefüllt. Dann wird der Mikroskopkopf auf dem xy-Tisch gestellt. Dabei tauchen der Scanner und die Spitze 3 in die Entwicklerflüssigkeit 2 ein. Dabei taucht die Spitze vollständig in den Entwickler ein. Wegen des veränderten Strahlenganges des für die Justierung verwendeten Laserlichtes werden die Summen- T-B- und L-R- Signale auf die oben angegebenen Werte korrigiert. Mit Hilfe der beiden manuell bedienbaren und der motorbetriebenen Abstandsschrauben wird die Tastspitze in unmittelbare Nähe zur Probe gebracht. Dabei ist darauf zu achten, daß die Unterseite des Mikroskopkopfes parallel zur Probenoberfläche steht, d. h. nicht verkippt ist. Die Mikroskopsoftware bringt anschließend Spitze und Probe in Kontakt und schließt den Regelkreis zur Kraftregulierung (tip approach). Dann wird unter Softwaresteuerung die eigentliche Strukturierung der Maskierungsschicht vorgenommen, indem die Tastspitze im vorliegenden Fall 4 x entlang derselben Abtastlinie geführt wird, um entlang der Abtastlinie die Maskierungsschicht lokal zu entfernen.
Abb. 5 zeigt das Profil einer so hergestellten Struktur in der Maskierungsschicht. Aus dieser Abbildung ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren Strukturbreiten von unter 100 nm ermöglicht.
Abb. 6 zeigt die gemessene Abhängigkeit der Strukturierungstiefen abhängig von der Anzahl der Abtastungen entlang derselben Bahn. Die durchgezogene Linie ist eine Interpolation zwischen den vorgenommenen Messungen unter der Annahme einer linearen Abhängigkeit zwischen Anzahl der Abtastungen und der erzielten Strukturierungstiefe. Dabei wurde die Anzahl der wiederholten Abtastungen von 4 - 16 variiert.
Abb. 7 zeigt die Abhängigkeit der Strukturierungstiefe von der auf die verwendete Spitze wirkenden Auflagekraft. Wieder ist die durchgezogenen Linie eine Interpolation der vorgenommenen Messungen unter der Annahme einer linearen Abhängigkeit zwischen Auflagekraft und Strukturierungstiefe.
Dabei wurden Auflagekräfte im Bereich von 2,6 µN bis 4 µN eingesetzt.
Prinzipiell kann jedes Rasterkraftmikroskop zur Strukturierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Das Rasterkraftmikroskop sollte jedoch bevorzugt für einen Betrieb in flüssiger Umgebung, d. h. in der Entwicklerflüssigkeit, geeignet sein. Die Programmsteuerung sollte die Einstellung einer konstanten Kraft zulassen, darüber hinaus sollte es möglich sein, Linienabtastungen (line scans) durchzuführen.
Für die Strukturierung werden keine speziellen Spitzen benötigt. Die eingesetzten Spitzen müssen lediglich in der Lage sein, die erforderlichen Kräfte auf die zu strukturierende Maskierungsschicht auszuüben. Auch hängt die grundsätzliche Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht von der Geometrie der verwendeten Spitze ab. Die Qualität des Strukturierungsergebnisses (Strukturbreite und -tiefe) wird allerdings von der Spitzengeometrie mit beeinflußt.
Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert mit gängigen Entwicklern, die auf den jeweils für die Maskierungsschicht verwendeten Resistlack angepaßt sind. Werden solche Resistlacke verwendet, tritt an die Stelle der Belichtung der Vorgang der Abtastung der Maskierungsschicht mit der Tastspitze, woran sich der Entwicklungsvorgang unmittelbar anschließt, nämlich quasi gleichzeitig mit der Abtastung der Maskierungsschicht stattfindet.
Hinsichtlich des Substrats ist es vorteilhaft, die Rauhigkeit der Substratoberfläche möglichst gering zu halten. Das Substratmaterial selbst unterliegt dabei keinen Einschränkungen.
Eine Mindestkraft für das Auftreten des Strukturierungsvorganges wurde nicht beobachtet. Das Verfahren ist für Kräfte im Bereich von unter 1 µN bis hinauf zu 10 µN oder darüber einsetzbar. Die Entwicklertemperatur kann in weiten Grenzen variiert werden. Jedoch sollte sie nicht so hoch gewählt werden, daß der Lack bereits ohne Abtastung gelöst wird. Der nutzbare Temperaturbereich hängt somit im wesentlichen von dem verwendeten Entwickler ab. Bei dem in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Entwickler erwies es sich als vorteilhaft, eine Entwicklertemperatur unter 25°C, bevorzugt 18°C, zu verwenden.
Die Abtastgeschwindigkeit richtet sich nach der gewünschten Strukturtiefe. Das Verfahren eignet sich für Abtastgeschwindigkeiten von 0 µm/sek bis zu mehreren 100 µm/sek. Die Anzahl der Linienabtastungen richtet sich ebenfalls nach der angestrebten Strukturtiefe und kann von einer Abtastung bis hinauf zu beliebig vielen Abtastungen variiert werden. Der Abtastbereich, d. h. der Bereich, der von dem Rasterkraftmikroskop in xy-Richtung erreichbar ist, kann je nach gewünschter Strukturgröße und -genauigkeit von einigen 10 Nm bis zu einigen 100 µm betragen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen einer Maske auf einem Halbleitersubstrat (5), mit den Schritten:
  • - Aufbringen einer Maskierungsschicht (4) auf das Halbleitersubstrat (5);
  • - Annähern einer Tastspitze (3) an die Oberfläche der Maskierungsschicht (4), um eine Kraft zwischen der Tastspitze (3) und der Oberfläche der Maskierungsschicht (4) herzustellen;
  • - Bewegen der Tastspitze (3) über die Oberfläche der Maskierungsschicht (4) unter Aufrechthaltung der Kraft; gekennzeichnet durch
  • - Zuführen eines Fluids (2), welches die Maskierungsschicht (4) unter dem Einfluß der Kraft und der Bewegung der Tastspitze (3) lokal entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Tastspitze (3) von der Oberfläche der Maskierungsschicht (4) abgestoßen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Stärke der Kraft geringer gewählt ist als für die Einbringung von Kratzern in die Oberfläche der Maskierungsschicht (4) bei Abwesenheit des Fluids (2) erforderlich.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Kraft zwischen der Tastspitze (3) und der Maskierungsschicht (4) während der Bewegung entlang der vorbestimmten Bahn konstant gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Fluid (2) eine Entwicklungsflüssigkeit ist; und
  • - das Substrat (5), die Maskierungsschicht (4) und die Tastspitze (3) in die Entwicklungsflüssigkeit eingetaucht sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Entwicklerflüssigkeit (4) ein Gemisch aus Methylisobutylketon und Isopropanol ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - als Maskierungsschicht ein unbelichteter Photoresistlack oder ein unbelichteter Elektronenstrahl-Resistlack verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - als Material für den Resistlack Polymetamethylacrylat verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Tastspitze (3) Bestandteil eines Rasterkraftmikroskops ist.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Tastspitze (3) mehrmals nacheinander entlang einer vorbestimmten Bahn geführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - zwischen die Tastspitze (3) und das Substrat (5) eine elektrische Spannung angelegt wird.
DE19531068A 1995-08-23 1995-08-23 Verfahren zum Herstellen einer Maske auf einem Halbleitersubstrat Withdrawn DE19531068A1 (de)

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DE19531068A Withdrawn DE19531068A1 (de) 1995-08-23 1995-08-23 Verfahren zum Herstellen einer Maske auf einem Halbleitersubstrat

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10039337A1 (de) * 2000-08-04 2002-02-28 Infineon Technologies Ag Kombination von abtastenden und abbildenden Methoden bei der Überprüfung von Photomasken

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