DE3730642C2 - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/20—Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Lochmaske entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Eine derartige Lochmaske ist aus der EP 00 78 336 bekannt.
Die hieraus bekannte Lochmaske umfaßt eine Siliciumunterlage,
die im Bereich der Maskenoberfläche auf 1-4 µm
gedünnt ist. In diesem gedünnten Siliciumbereich sind die
Lochmaskenöffnungen ausgebildet, deren Flankenwinkel durchgehend
90° betragen. Durch diesen Verlauf der Flankenwinkel
der Lochmaskenöffnungen erfolgt bei divergentem Teilcheneinfall
eine unerwünschte Abschattung des Strahls.
Aus "J. Vac. Sci. Technol. B", Bd. 1, Nr. 4, Oktober bis
Dezember 1983, Seiten 1152 bis 1155 ist eine Lochmaske bekannt,
die für das sog. "Ionen Proximity Printing" ausgelegt
ist, also einem Verfahren, das absolut senkrechte Flanken
erfordert. Demnach weist diese bekannte Lochmaske lediglich
einen einschichtigen Aufbau aus Siliciumnitrit auf. Das
darunterliegende Silicium ist nur im Randbereich und dort in
der ursprünglichen Waferdicke vorhanden. In diesem Bereich
beträgt der Flankenwinkel genau 54°. Dieser Winkel ergibt
sich zwangsläufig aus dem gewählten naßchemischen Ätzverfahren, das bei der Herstellung von Lochmasken
allgemein verwendet wird, jedoch nicht im transparenten
Maskenbereich, sondern lediglich im Bereich der Maskenränder.
Aus "IEEE Transactions on Electron Devices", Bd. ED-22, Nr.
7. Juli 1975, Seiten 401 bis 409 ist eine Maske bekannt,
deren Herstellungsverfahren einen ganzflächig arbeitenden
Ätzprozeß auf der Rückseite einschließt, der zwangsweise zu
einem Flankenwinkel von 54° im transparenten Maskenbereich
führt. Dieser Ätzprozeß ist notwendig, um die vorderseitig
bereits vorstrukturierten Maskenöffnungen auf der Rückseite
zu realisieren, da das angewendete Verfahren keine deckungsgleiche
rückseitige Lithographie mit der Vorderseite
gestattet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lochmaske
sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, die es
ermöglichen, die Lochmaske so auszubilden, daß bei ihrer Verwendung
bei einem divergenten Teilcheneinfall keine Abschattung
des Strahls bewirkt wird, sondern bei der zur
mustererzeugenden Ausblendung lediglich eine Siliciumnitritschicht
vorgesehen ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen 2 und 3. Ein Verfahren zur Herstellung der
Lochmaske ist im Anspruch 4 angegeben.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lochmaske kommt somit
in erster Linie dadurch zustande, daß der auf beide Seiten
einer dünnen Folie aufgetragene photoempfindliche Lack
(Resist) mittels einer Röntgenquelle in nur einem einzigen
Schritt belichtet wird, wobei wegen der hohen Transparenz der
Menbram für Röntgenstrahlung nach der Resist-Entwicklung das
auf beiden Seiten entstehende Abbild der Arbeitsmaske völlig
deckungsgleich ist, d. h. daß in einem einzigen Schritt zwei
völlig identische Masken erhalten werden, so daß die Öffnung
der Membran durch diskrete Ätzprozesse von der Vorder- und
der Rückseite aus erfolgen kann, ohne daß ein Versatz der
Strukturen auftritt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der beige
fügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung
zeigt:
Fig. 1 eine Lochmaske gemäß der Erfindung in schematischer
Darstellung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufs des
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine
Lochmaske gemäß Fig. 1.
Bei der Lochmaske gemäß der Erfindung wird von einer Scheibe
beliebigen Durchmessers ausgegangen. Die Lochmaske besteht aus
einem zentralen aktiven Bereich, in dem sie zur Membran gedünnt
und mit den gewünschten Öffnungen versehen ist, und aus einem
Stützrand in der ursprünglichen Dicke. Über diesen Rand kann
die Kontaktierung zu einem stabilen Glassubstrat erfolgen.
Fig. 1 zeigt einen solchen mehrschichtigen Aufbau der Lochmaske.
Die eigentliche Struktur ist dabei durch eine etwa 100 nm dicke
Deckschicht 3 aus Siliciumnitrid definiert, während die darunter
befindliche aus Silicium bestehende Unterlage 1 nur Stütz- und
Wärmeableitfunktionen hat. Zur Verhinderung einer elektrostati
schen Aufladung während des Teilchenbeschusses kann die
gesamte Lochmaske mit einer dünnen Metallschicht 8 besputtert
sein.
Aus der Darstellung der Lochmaske in Fig. 1 geht deutlich her
vor, daß der Flankenwinkel (α) der Öffnungen in der Lochmaske
im Bereich der Deckschicht 3 ein rechter Winkel ist, während
der Flankenwinkel (α′) der Öffnungen in der Lochmaske im
Bereich der Unterlage 1 etwa 80° beträgt. Damit ist nicht nur
die Deckschicht 3 hochpräzise ausgebildet, sondern der Flanken
winkel der Unterlage 1, der auch im Randbereich der Folie keine
Strahlverengung durch Schattenwurf bewirkt, ist der jeweiligen
Strahlgeometrie angepaßt. Damit eignet sich die erfindungs
gemäße Lochmaske insbesondere für die Ionenprojektionslitho
graphie. Die Ionen werden bei solchen Anlagen von einer
Plasmatronquelle mit festgelegter Strahldivergenz emittiert.
Durch die Maske wird das zu übertragende Muster erzeugt und
das Abbild der Maske, von einer Ionenprojektionslinse verklei
nert, auf einem Target abgebildet. Diese Lithographiemethode
ermöglicht gleichzeitig eine hohe Strukturauflösung und Pixel
übertragungsgeschwindigkeit.
Eine solche erfindungsgemäß ausgebildete Lochmaske mit der
artiger Präzision ist durch das Verfahren nach der Erfindung
herstellbar, dessen Ablauf in Fig. 2 schematisch dargestellt
ist. Es wird hierbei von (A) einem aus Silicium bestehenden
Standard-4-Zoll-Wafer 1 ausgegangen, auf dem eine 1,5 bis 3,5 µm,
vorzugsweise 2,5 µm, dicke Siliciumschicht 2 epitaktisch aus
der Gasphase abgeschieden wird (B). Das hierbei eingesetzte
Silicium weist eine Borkonzentration von 1,3×1020 cm-3 und
eine Germaniumkonzentration von 1,3×1021 cm-3 auf. Durch den
Borgehalt kann nämlich bei der späteren Dünnung zur Folie die
Ätzung abgestoppt werden, während das Germanium der Spannungs
minderung gegenüber der Unterlage dient.
Im nächsten Schritt (C) wird mittels Gasphasenreaktion bei
niedrigem Druck an der Oberfläche des nach (B) erhaltenen
Körpers eine Siliciumnitridschicht 3 in einer Dicke von ca.
100 nm erzeugt. Um die Spannung auch dieser Schicht zu kompensie
ren, wird sie in Stufe (D) Ionen hoher Energie 4 (Bor 200 keV)
ausgesetzt. Die Anpassung erfolgt dabei durch Platzwechsel
vorgänge im Nitrid, die durch die energiereichen Ionen ausge
löst werden.
Sodann wird der Wafer 1 in Stufe E zur Folie gedünnt, und zwar
wird zunächst eine isotrop ätzende Säuremischung verwendet, um
einen verrundeten Übergang am Fensterrand zu schaffen; darauf
wird mit einer anisotrop abtragenden Ethylendiamin-Brenzkatechin-
Mischung die Membran erhalten. Die Ätzrate der bordotierten
Siliciumschicht 2 ist so gering, daß letztere als Folie beste
hen bleibt.
Darauf wird in Stufe F durch beidseitiges Aufschleudern eines
photoempfindlichen Lackes 5 der Lithographieschritt vorbe
reitet. Für diesen wird das Muster einer Absorbermaske, die
sich im Proximityabstand von 25 bis 40 µm vor dem Wafer 1
befindet, mit Hilfe von Röntgenstrahlen, beispielsweise Syn
chrotronstrahlung, deckungsgleich und gleichzeitig auf Vorder-
und Rückseite projiziert. Lack und Belichtungszeit sind der
jeweiligen Strahlintensität anzupassen. Danach wird der Resist
entwickelt; die Güte der auf beiden Seiten der Membran erhal
tenen Strukturen kann bereits im lichtoptischen Mikroskop
beurteilt werden.
In Stufe G wird dann die Siliciumnitridschicht 3 unter Anwen
dung eines reaktiven Trockenätzprozesses mit einer CHF₃/O₂-
Gasmischung 6 strukturiert. Die Strukturübertragung von der
Lackmaske ins Nitrid erfolgt dabei mit hoher Genauigkeit und
ohne unerwünschte Abscheidung von Polymeren aus der Gasphase.
Anschließend wird in einem zweiten Ätzschritt (Stufe H) von
der Rückseite aus das Silicium geätzt und die Membran somit
geöffnet. Als Reaktivgas dient hierbei eine SF₆/CHF₃-Mischung 7,
die es ermöglicht, die Prozeßparameter gerade so zu wählen, daß
die Flanken der Strukturen im Silicium keinen Schattenwurf
bewirken, d. h. die Strahlausblendung nur durch die vorderseitige
Nitridschicht erfolgt. Dazu muß sich ein Gleichgewicht zwischen
dem Ätzabtrag, der einen deutlich isotropen Anteil aufweist, und
der Seitenwandpassivierung durch Polymerabtrag einstellen.
Es wird ein Flankenwinkel α′
von ca. 75 bis 85°, vorzugsweise von ca. 80°, erzielt und somit
bei einer minimalen Strukturbreite von 1 µm die Folienstärke von
2,5 µm aufrechterhalten werden (Stufe I). Die im Schritt C auf
gedampfte Nitridschicht ist bei Schritt H auf der Unterseite dem
Ionenbeschuß ausgesetzt und wird hierbei weitgehend abgetragen.
Abschließend werden die verbliebenen Lackreste in einem Plasma
verascher entfernt (Stufe K). Die gesamte Maske kann dann zur
Verhinderung der elektrostatischen Aufladung noch mit einer
(in Fig. 2 nicht dargestellten) Metallschicht versehen werden.
Die auf diese Weise erhaltene Maske kann je nach Anlageart
in eine spezielle Halterung eingesetzt oder mit einem Glasträger
verbunden werden.
Claims (4)
1. Lochmaske für die Verwendung bei ionen- oder elektronen
optischen Verfahren, mit einer aus Silicium bestehenden
und im Bereich der Öffnungen in der Lochmaske ausgenommenen
Unterlage, wobei der Flankenwinkel der Öffnungen in der
Lochmaske im Bereich der Maskenoberfläche 90° beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenoberfläche von einer
Siliciumnitrid-Deckschicht (3) einer Schichtdicke von 80
bis 120 nm gebildet ist, und daß der Flankenwinkel (α′) der
Öffnungen in der Lochmaske im Bereich der Siliciumunterlage
(1) ca. 75° bis 85° beträgt.
2. Lochmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Flankenwinkel (α′) 80° beträgt.
3. Lochmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichtdicke der Siliciumnitrid-Deckschicht (3)
100 nm beträgt.
4. Verfahren zur Herstellung einer Lochmaske gemäß Anspruch
1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) auf einem Siliciumwafer (1) mit einer an sich bekannten Dotierung von etwa 10¹⁰ Fremdatomen/cm³ bor- und germaniumdotiertes Silicium (2) in einer Stärke von 1,5 bis 3,5 µm epitaktisch aus der Gasphase abscheidet,
- b) auf der Oberfläche des erhaltenen Körpers eine Siliciumnitridschicht (3) mit einer Schichtdicke von 80 bis 120 nm erzeugt,
- c) auf beide Seiten des zu einer Siliciummembran mit einer Deckschicht aus Siliciumnitrid gedünnten Körpers einen photoempfindlichen Lack (5) aufträgt und auf diesen von einer Seite des Körpers aus und durch die Siliziummembran mit der Deckschicht aus Siliciumnitrid hindurch mittels Röntgenstrahlen das Muster einer Absorbermaske in einem Schritt deckungsgleich und gleichzeitig auf Vorder- und Rückseite projiziert und danach den Lack entwickelt, und
- d) die Siliciumnitridschicht (3) durch einen reaktiven Ionenätzprozeß in einem Parallelplattenreaktor mittels eines CHF₃/O₂-Plasmas strukturiert und sodann die Siliciumschicht von der nitridfreien Seite her im gleichen Reaktor mit Hilfe eines CHF₃/SF₆-Plasmas so lange abträgt, bis durchgehende Öffnungen mit den im Anspruch 1 genannten Flankenwinkeln entstanden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873730642 DE3730642A1 (de) | 1987-09-11 | 1987-09-11 | Lochmaske fuer die verwendung bei ionen- oder elektronenoptischen verfahren sowie verfahren zur herstellung einer solchen lochmaske |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873730642 DE3730642A1 (de) | 1987-09-11 | 1987-09-11 | Lochmaske fuer die verwendung bei ionen- oder elektronenoptischen verfahren sowie verfahren zur herstellung einer solchen lochmaske |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3730642A1 DE3730642A1 (de) | 1989-03-30 |
DE3730642C2 true DE3730642C2 (de) | 1993-07-08 |
Family
ID=6335847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873730642 Granted DE3730642A1 (de) | 1987-09-11 | 1987-09-11 | Lochmaske fuer die verwendung bei ionen- oder elektronenoptischen verfahren sowie verfahren zur herstellung einer solchen lochmaske |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3730642A1 (de) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
US5326426A (en) * | 1991-11-14 | 1994-07-05 | Tam Andrew C | Undercut membrane mask for high energy photon patterning |
EP1071981B1 (de) | 1998-03-25 | 2003-03-12 | Institut für Mikroelektronik Stuttgart (Stiftung des Öffentlichen Rechts) | Verfahren zur herstellung grossflächiger membranmasken |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3176643D1 (en) * | 1981-10-30 | 1988-03-10 | Ibm Deutschland | Shadow projecting mask for ion implantation and lithography by ion beam radiation |
-
1987
- 1987-09-11 DE DE19873730642 patent/DE3730642A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3730642A1 (de) | 1989-03-30 |
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