DE3789999T2 - Photoresistverfahren zum reaktiven Ionenätzen von Metallmustern für Halbleiterbauelemente. - Google Patents

Photoresistverfahren zum reaktiven Ionenätzen von Metallmustern für Halbleiterbauelemente.

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Description

  • Die offenbarte Erfindung bezieht sich allgemein auf Halbleiterverfahrenstechnik und insbesondere auf Verbesserungen bei Photoresisttechniken für reaktives Ionenätzen in verfahrenstechnischen Anwendungen für Halbleiter.
  • Gegenwärtige reaktive Ionenätztechniken für ein System mit einer einzelnen Resistschicht leiden an zwei Mängeln; der erste liegt in der Unmöglichkeit, Photoresistschichten nach ihrer Entwicklung neu zu gestalten, und der zweite besteht in der Schwierigkeit der Schwankung bei den Breiten geätzter Metalleitungen aufgrund von Reflexionen von darunterliegenden Strukturen. EP-A- 159 428 offenbart eine Antireflexbeschichtung, die unter photosensitive Schichten zwischenzufügen ist, um Defekte zu eliminieren, die durch reflektiertes Licht verursacht werden, was zu einer erhöhten Schärfe der Abbildungen des Photoresists führt.
  • In IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 28 (1985), Seite 845 ist eine Technik beschrieben, bei der Maskensätze, die zur Fertigung von VLSI-Schaltkreischips und Speicherchips verwendet werden, vor der Herstellung des integrierten Schaltkreises automatisch auf Defekte überprüft werden.
  • EP-A-132 585 lehrt die Verwendung eines Polyarylsulfon-Materials als Material für eine Opfermaske bei Lift-off-Maskentechniken, das mit N-Methylpyrrolidon aufgelöst werden kann und in Strahlungsumgebungen vergleichsweise stabil ist.
  • Die Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 wird das Problem des Standes der Technik bezüglich der Schwankung von Linienbreiten aufgrund unerwünschter Reflexionen von darunterliegenden Strukturen erläutern. In den Fig. 1 bis 6 ist eine Konvention bezüglich der Darstellung der relativen Orientierung der Ansichten getroffen. Fig. 1 beinhaltet einen Satz von drei orthogonalen Koordinaten x, y und z. Die Ansicht in Fig. 1 stellt die x-z- Ebene dar. Die Fig. 2 bis 5 liegen in der y-z-Ebene. Fig. 6 liegt in der x-y-Ebene. Fig. 1 zeigt eine anfängliche zusammengesetzte Anordnung mit einem Substrat 20, über dem sich eine Schicht 22 aus Siliziumdioxid, eine Schicht 24 aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung und eine Schicht 26 aus polykristallinem Silizium befinden, auf deren Oberseite eine Schicht 28 aus einem positiven Photoresist aufgebracht wurde. Die Siliziumdioxidschicht 22 besitzt einen Bereich C, der dünner als ein Bereich A ist, so daß ein geneigter stufenbereich B den Übergang zur Verbindung des Bereiches A mit dem Bereich C herstellen muß. Es geschieht in derartigen Bereichen wie dem stufenbereich B, daß unerwünschte Beugungsmuster bei dem Licht auftreten, das zur Belichtung der Photoresistschicht 28 verwendet wird, was unerwünschte Schwankungen in der resultierenden Breite des belichteten Teils des Photoresists und folglich der resultierenden Breite der reaktiv ionengeätzten Metalleitungen hervorruft. Dies ist durch Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ersichtlich. Fig. 2 zeigt die Querschnittsansicht im Bereich A entlang der Schnittlinie 1A-1A' von Fig. 1, wobei zu erkennen ist, daß ein Lichtmuster 30 zur Belichtung der Photoresistschicht 28 verwendet wird, so daß die Teile 28' belichtet und daher anschließend entwickelt und entfernt werden, während der Teil 28'' nicht belichtet wird und daher nach der Entwicklung an Ort und Stelle verbleibt. Bei Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 3 stellt Fig. 3 die Querschnittsansicht der zusammengesetzten Anordnung von Fig. 1 im Bereich B für die geneigte Stufe dar. Im Bereich B geht das Licht 20 zur Belichtung durch die Photoresistschicht 28 hindurch und wird von der Polysiliziumschicht 26 und der Aluminium-Kupfer-Schicht 24 weg reflektiert, und aufgrund der geneigten Oberfläche der Polysiliziumschicht 26 im Bereich B tritt ein Beugungsmuster 32 auf, das bewirkt, daß Licht in den mittleren Bereich 28'' der Photoresistschicht 28 hineingelangt, wodurch eine unerwünschte Belichtung des Bereiches 28'' entlang seiner Kanten erzeugt wird. Fig. 4 zeigt den nächsten Schritt in der Bearbeitung der Photoresistschicht 28 nach dem Stand der Technik, wobei ein Entwickler wie Kaliumhydroxid verwendet wird, um die Photoresistschicht 28 zu entwickeln, die zum Beispiel aus einem Photoresist des Novolak-Typs bestehen kann. Es ist gezeigt, daß der Bereich 28'' der Photoresists im Bereich A nach der Entwicklung breiter ist als die Photoresistschicht 28'' im Bereich B. Wie zuvor erwähnt, liegt dies an dem im Bereich B auftretenden Lichtbeugungsmuster 32, was der Entwicklerlösung ermöglicht, einen zusätzlichen Teil des Photoresists 28'' aufzulösen, wodurch er schmaler wird. Fig. 5 zeigt den nächsten Schritt der bekannten Verarbeitungstechnik, bei dem ein reaktives Ionenätzen stattfindet, wobei das Photoresistmuster als Maske verwendet wird, wenn die Polysiliziumschicht 26 und die Aluminium-Kupfer- Schicht 24 reaktiv ionengeätzt werden. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die resultierende Linienbreite für die Polysiliziumschicht 26 und die Aluminium-Kupfer-Schicht 24 im Bereich B schmaler als die resultierende Linienbreite im Bereich A. Dies ist besser aus der in Fig. 6 gezeigten Draufsicht ersichtlich, bei der sich eine größere Linienbreite für die Polysiliziumschicht im Bereich A als im Bereich B ergibt. Dies ist eine unerwünschte Eigenschaft der bekannten Technik und eine Folge der mangelnden Kontrolle des gebeugten Lichts 32 von darunterliegenden Strukturen, wie demjenigen, das im Bereich B auftritt. Der Stand der Technik hat versucht, diesem Problem dadurch abzuhelfen, daß absorbierende Farbstoffe zu der Photoresistschicht 28 hinzugefügt werden, um die Menge desjenigen Lichtes zu reduzieren, das von der Polysiliziumschicht 26 und der Aluminium-Kupfer-Schicht 24 nach oben in die Photoresistschicht 28 zurückreflektiert wird. Die Schwierigkeit bei dieser Lösung nach dem Stand der Technik besteht darin, daß die Photoaktivität des Photoresists reduziert wird, da das von oben einfallende Licht 30 eine höhere Intensität aufweisen muß, um in ausreichendem Maße bis hinunter auf die Unterseite der Photoresistschicht 28 einzudringen. Das Vorhandensein des absorbierenden Farbstoffs in der Photoresistschicht 28 erzeugt einen großen, zwischen der Ober- und der Unterseite der Photoresistschicht auftretenden Gradienten im Belichtungsgrad, und dies bereitet Schwierigkeiten hinsichtlich der resultierenden vertikalen Kontur von Metallstrukturen, die nach der Entwicklung des Photoresists geätzt werden.
  • Ein weiteres Problem beim Stand der Technik besteht darin, daß es nicht möglich ist, die Photoresiststrukturen neu zu gestalten, wenn sie einmal belichtet und entwickelt wurden. Dies ist aus der Darstellung des Standes der Technik in den Fig. 7 bis 9 ersichtlich. In Fig. 7 wurde die Photoresistschicht 28 auf die Oberseite der Polysiliziumschicht 26, wie zuvor beschrieben, aufgebracht, und die Photoresistschicht wird dem Lichtmuster 30, wie ebenfalls zuvor beschrieben, ausgesetzt. Dies führt zur Belichtung des Photoresists in dem Bereich 28', der anschließend durch den Entwicklungsschritt entfernt wird, und zur Nichtbelichtung des mittleren Bereiches 28'', der nach dem Entwicklungsschritt nicht entfernt ist. Fig. 8 zeigt den Entwicklungsschritt, wobei übliche Entwickler, wie Kaliumhydroxid oder Natriummetasilikat verwendet werden, die mit der Photoresistschicht in den Bereichen 28', die dem Licht 30 ausgesetzt waren, reagieren und sie dort auflösen, die jedoch den Bereich 28'', der nicht auf diese Weise belichtet wurde, nicht auflösen. Die Schwierigkeit bei dem Entwicklungsschritt besteht darin, daß die Entwicklerlösungen, wie Kaliumhydroxid, auch die freigelegte Oberfläche der Polysiliziumschicht 26 merklich anätzen. Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte, angeätzte Oberfläche 34 verbleibt als dauerhafte Eigenschaft der Oberfläche der Polysiliziumschicht 26 nach dem Entwicklungsschritt. Die Ausführung des Entwicklungsschritts ist notwendig, damit die verbliebenen Photoresistrukturen 28'' mittels eines optischen Mikroskops untersucht werden können, um ihre Justierung relativ zu anderen Strukturen auf dem integrierten Schaltkreischip zu bestimmen. Diese Justierungsmessung ist sehr entscheidend, da eine fehlerhafte Justierung der zu ätzenden Metallstrukturen zu Kurzschlüssen, Unterbrechungen und anderen Ausfallarten im Bereich des integrierten Schaltkreises führt. Wenn festgestellt wird, daß eine fehlerhafte Justierung vorliegt, muß ein Neugestaltungszyklus stattfinden, bei dem die Photoresiststrukturen 28'' von der Oberfläche der Polysiliziumschicht 26 entfernt werden sowie eine neue Photoresistschicht aufgebracht und mit dem Lichtmuster belichtet werden muß. Das Problem ist in Fig. 9 dadurch zu erkennen, daß der unabsichtlich angeätzte Teil 34 der Polysiliziumschicht 26 unversehrt bleibt und aufgrund seines störenden Reflexionsvermögens eine schwierige Oberfläche zur Neugestaltung darstellt, wenn er in nachfolgenden Meßschritten zur Justierung untersucht werden soll. Typischerweise muß ein integrierter Schaltkreis-Wafer, der eine Photoresistentwicklung durchlaufen hat und bei dem festgestellt wurde, daß er fehlerhaft justierte Photoresiststrukturen aufweist, aufgrund des latenten Bildes, das durch den Entwickler in die Polysiliziumschicht 26 geätzt wurde, ausgemustert werden.
  • Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Photoresistverfahren für reaktives Ionenätzen von Metallmustern in Halbleiterbauelementen bereitzustellen, das die Rückreflexion und die Beugung von Licht während des Schrittes zur Belichtung des Photoresists minimiert.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Photoresistverfahrens, bei dem Neugestaltungsvorgänge möglich sind.
  • Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch das hier offenbarte Photoresistverfahren erreicht. Das Verfahren beruht darauf, eine Schicht aus einem Trennmittel aufzubringen, das aus einer Lösung mit einer Polysulfon-Komponente und einem Farbstoff besteht, die auf die Oberfläche der Polysiliziumschicht aufgebracht wird. Danach kann die Photoresistschicht auf die Oberseite der Trennmittelschicht aufgebracht werden. Dann kann das Photoresist optisch belichtet und entwikkelt sowie seine Justierung gemessen werden. Wenn festgestellt wird, daß die Justierung der resultierenden Photoresiststrukturen fehlerhaft ist, kann in einfacher Weise eine Neugestaltung durch Auflösen des Trennmittels in einem geeigneten Lösungsmittel erreicht werden. Dies erlaubt eine Entfernung der vorhandenen Photoresistrukturen, ohne daß ein latentes Bild in der Polysiliziumschicht zurückbelassen wird. Dann kann der Neugestaltungszyklus durch Aufbringen einer neuen Schicht aus der Lösung mit dem Trennmittel und dem Farbstoff, gefolgt von einer neuen Photoresistschicht fortgesetzt werden. Die neue Photoresistschicht kann dann dem Muster des Lichts zur Belichtung ausgesetzt, entwickelt und von neuem bezüglich ihrer Justierung vermessen werden. Wenn festgestellt wird, daß die ursprüngliche Photoresistschicht oder die neugestaltete Photoresistschicht richtig justiert sind, können die normalen Verfahrensschritte folgen. Die normalen Verfahrensschritte bestehen dann daraus, das Photoresist plasmazuhärten, gefolgt von reaktivem Ionenätzen der Trennschicht und anschließendem Nachhärten des Photoresists. Danach können die Polysiliziumschicht und die Aluminium-Kupfer- Schicht, die nun durch die zusammengesetzte Anordnung aus Trennschicht und Photoresist maskiert sind, reaktiv ionengeätzt werden. Die resultierenden geätzten Polysilizium- und Aluminium- Kupfer-Strukturen können dann durch Auflösen der verbliebenen Trennschicht und Entfernen der verbliebenen Photoresiststrukturen bearbeitet werden. Das resultierende Verfahren sorgt auch für eine verbesserte Kontrolle über rückreflektiertes und gebeugtes Licht während des Schrittes der optischen Belichtung. Das Vorhandensein eines Farbstoffes, der so ausgewählt ist, daß er einen Absorptionsquerschnitt aufweist, der bei einer optischen Wellenlänge maximal wird, die ungefähr gleich derjenigen des Emissionsmaximums des Lichtes zur Belichtung ist, ermöglicht es, daß jeglicher Anteil des Lichtes zur Belichtung, der durch das Photoresist hindurch und in die Trennschicht hinein gelangt, absorbiert wird, bevor er eine Chance hat, nach oben in die Photoresistschicht zurückreflektiert oder gebeugt zu werden. Dies ermöglicht eine gleichförmige Belichtung des Photoresists, sogar wenn es über Strukturen hinweg verläuft, die unterhalb der Trennschicht liegen und die ansonsten unerwünschte Reflexion oder Beugung des Lichtes zur Belichtung hervorrufen könnten. Ferner ermöglicht das Fehlen eines derartigen Farbstoffes in der Photoresistschicht eine gleichförmigere Transmission des Lichtes zur Belichtung durch die Photoresistschicht hindurch, wodurch ein Zustand gleichförmigerer Belichtung für das Photoresist geschaffen wird.
  • Das Vorhergehende und weitere Vorteile der Erfindung werden umfassender verständlich werden unter Bezugnahme auf die Beschreibung des bevorzugtesten Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen, die folgendes zeigen.
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht in der x-z-Ebene einer Halbleiterstruktur nach dem Stand der Technik, die eine Siliziumdioxidschicht 22 mit einem dicken Bereich A und einem dünnen Bereich C sowie einem geneigten Bereich B zeigt, auf deren Oberseite eine Aluminium- Kupfer-Schicht 24, eine Polysiliziumschicht 26 und eine Photoresistschicht 28 aufgebracht wurden.
  • Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht in der y-z-Ebene entlang der Schnittlinie 1A-1A' von Fig. 1, welche die Belichtung der Photoresistschicht 28 in dem Bereich A zeigt.
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht in der y-z-Ebene entlang der Schnittlinie 1B-1B' von Fig. 1, welche die Belichtung der Photoresistschicht in dem Abschnitt B zeigt.
  • Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht in der y-z-Ebene, die sowohl den Bereich A als auch den Bereich B zueinander justiert zeigt, so daß die relative Breite des entwickelten Photoresists 28'' im Bereich A mit der relativen Breite des Photoresists im Bereich B verglichen werden kann.
  • Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht in der y-z-Ebene, die den nächsten Schritt zeigt, bei dem die Polysilizium- und die Aluminium-Kupfer-Schicht, die durch die Photoresistschicht sowohl im Bereich A als auch im Bereich B maskiert sind, reaktiv ionengeätzt werden, und die einen Vergleich der resultierenden relativen Breite der Metalleitung im Bereich A und im Bereich B ermöglicht.
  • Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die resultierende Metalleitung in der x-y-Ebene, die zeigt, daß sie im Bereich B dünner als im Bereich A ist.
  • Fig. 7 stellt die bekannte Technik der Belichtung der Photoresistschicht 28 mit einer strukturierten Lichtquelle dar.
  • Fig. 8 zeigt den nachfolgenden Schritt der Entwicklung der Photoresistschicht, so daß die verbliebene Photoresiststruktur 28'' unversehrt bleibt, und stellt die Veranschaulichung der unabsichtlich angeätzten Oberfläche 34 der Polysiliziumschicht 26 heraus.
  • Fig. 9 zeigt den nachfolgenden Schritt in einem Neugestaltungszyklus nach dem stand der Technik, bei dem die Photoresiststruktur 28'' entfernt wurde, nachdem festgestellt wurde, daß sie fehlerhaft justiert ist und daß ein unerwünschtes latentes Bild 34 vorhanden ist, das in der angeätzten Oberfläche der Polysiliziumschicht 26 besteht.
  • Fig. 10 zeigt den Beginn der Verfahrensschritte für die hier offenbarte Erfindung und stellt ein Substrat 20 dar, auf dem eine Schicht aus Siliziumdioxid 22 aufgebracht wurde, gefolgt von einer Schicht aus einer Aluminium- Kupfer-Legierung 24, gefolgt von einer Schicht aus Polysilizium 26.
  • Fig. 11 zeigt den ersten Hauptschritt der Verfahrenserfindung, der aus dem Aufbringen der Polysulfonschicht 40 auf die Oberseite der Polysiliziumschicht 26 besteht.
  • Fig. 12 zeigt den nächsten Hauptschritt in der Verfahrenserfindung, bei dem eine Schicht 28 aus einem Photoresist auf die Oberseite der Polysulfonschicht 40 aufgebracht wird.
  • Fig. 13 zeigt den nächsten Hauptschritt der Verfahrenserfindung, bei dem die Photoresistschicht 28 mit einem Lichtmuster 30 optisch belichtet wird, und die Absorption der transmittierten Anteile des Lichts 30 in der darunterliegenden Polysulfonschicht 40.
  • Fig. 14 zeigt den nächsten Hauptschritt, bei dem die Photoresistschicht 28 entwickelt wird, was dazu führt, daß die Photoresiststruktur 28'' unversehrt auf der Oberfläche der Polysulfonschicht 40 zurückbelassen wird.
  • Fig. 15 zeigt das Stadium, nachdem eine Justierungsmessung durchgeführt und festgestellt wurde, daß die Photoresiststrukturen nicht richtig justiert sind, wobei der Neugestaltungszyklus durch Auflösen der Trennmittel- Polysulfonschicht 40 eingeleitet wird und dadurch die Photoresiststrukturen 28'' entfernt werden.
  • Fig. 16 zeigt eine Fortführung des Neugestaltungszyklusses durch Aufbringen einer neuen Schicht 40a der Lösung aus dem Polysulfon-Trennmittel und dem Farbstoff, gefolgt von einer neuen Photoresistschicht 28a. Das Verfahren fährt dann in dem Neugestaltungszyklus fort, indem das Photoresist dem Lichtmuster ausgesetzt, das Photoresist entwickelt und die Justierungsmessung von neuem durchgeführt wird.
  • Fig. 17 zeigt die Fortsetzung der normalen Prozeßschritte, die dem in Fig. 14 dargestellten Schritt folgen, mit einem anschließenden Schritt zur Plasmahärtung des Photoresists und dem reaktiven Ionenätzen der Polysulfon- Trennschicht 40. Diesem Schritt folgt normalerweise ein Nachhärtungsschritt zur Härtung der Photoresistschicht
  • Fig. 18 stellt den nächsten Hauptschritt dar, bei dem die Polysiliziumschicht 26 und die Aluminium-Kupferschicht 24, die durch die Polysulfonschicht 40 und die Photoresistschicht 28'' maskiert sind, reaktiv ionengeätzt werden.
  • Fig. 19 zeigt den letzten Hauptschritt in dem Verfahren, nämlich das Auflösen der Trennschicht 40 in einem geeigneten Lösungsmittel, so daß die verbliebene, maskierende Photoresiststruktur 28'' entfernt werden kann.
  • Fig. 20 ist ein Verfahrensflußdiagramm des erfinderischen Verfahrens, das die Hauptschritte bei der Ausführung des Verfahrens zeigt.
  • Die Fig. 10 bis 19 zeigen die Abfolge der Strukturen, die sich aus dem Verfahren ergeben, einschließlich des Neugestaltungszyklusse, und Fig. 20 zeigt den Verfahrensablauf für die Erfindung. Beginnend mit der in Fig. 10 gezeigten zusammengesetzten Anordnung aus der Polysiliziumschicht 26, der Aluminium- Kupfer-Schicht 24 und der Siliziumdioxidschicht 22 auf der Oberseite des Substrates 20 fährt der Schritt 50 des Verfahrensablaufs mit Fig. 11 fort, wobei eine Schicht aus dem Trennmittel 40 auf die Oberfläche der Polysiliziumschicht 26 aufgebracht wird. Das Trennmittel wird hier als Polysulfon bezeichnet und seine spezielle Zusammensetzung ist folgendermaßen. Es wird als Zwischenprodukt eine Lösung mit bis zu 45,75 Gewichtsprozent eines Lösungsmittels, wie N-Methylpyrrolidon, gemischt mit 45,75 Gewichtsprozent eines Verdünnungsmittels, wie Diethylenglykol- Dimethylether, hergestellt. Zu dieser flüssigen Lösung werden 8,5 Gewichtsprozent eines Trennmittels, wie 5003 P-Polyethersulfon-Pulver hinzugefügt. Dieses Pulver kann zum Beispiel von ICI Chemical Company in Wilmington, Delaware bezogen werden. Das Pulver wird in den flüssigen Komponenten aufgelöst. Die Lösungsmittelkomponente kann einen Gewichtsprozentbereich von 35 bis 55, die Verdünnungsmittelkomponente einen Gewichtsprozentbereich von 35 bis 55 und die Pulverkomponente einen Gewichtsprozentbereich von 4 bis 15 aufweisen. Dann werden zu 98 Gewichtsprozent dieser Zwischenproduktlösung 2 Gewichtsprozent eines geeigneten, optisch absorbierenden Farbstoffes hinzugefügt, der ein Absorptionsmaximum aufweist, das bei einer optischen Wellenlänge liegt, die ungefähr der Wellenlänge der Hauptemission des Lichtes entspricht, das zur Belichtung des Photoresists verwendet wird. Es kann zum Beispiel eine Projektionseinrichtung wie der GCA 4800 DSW Stepperprojektor benutzt werden, der eine hauptsächliche optische Emissionswellenlänge von 436 Nanometer besitzt. Ein für diese optische Wellenlänge geeigneter absorbierender Farbstoff ist Orosol-Gelb-4GN-Monoazofarbstoff, der zum Beispiel von Ciba-Geigy Corporation in Hawthorne, New York erhältlich ist. Die Farbstoffkomponente kann einen Gewichtsprozentbereich von 0,5 bis 5 aufweisen, wenn sie mit der Zwischenproduktlösung gemischt wird. Die sich ergebende Lösung wird umgerührt, und man läßt sie mehrere Stunden lang stehen, wonach sie fertig ist, um als die Polysulfon-Trennmittelschicht 40 von Fig. 11 aufgebracht zu werden. Eine geeignete Dicke für das Aufbringen der Polysulfon-Trennschicht 40 ist ungefähr 0,3 Mikrometer. Ein typisches Verfahren für das Aufbringen kann zum Beispiel ein Schritt zum Aufbringen durch Aufschleudern sein.
  • Das Verfahren fährt dann mit Schritt 52 fort, wobei eine Schicht aus einem Photoresist 28 auf die Polysulfon-Trennschicht 40, wie in Fig. 12 gezeigt, aufgebracht wird. Geeignete positive Photoresistmaterialien sind typischerweise vom auf dem Fachgebiet bekannten Novolakharz-Typ.
  • Der nächste Schritt 54 besteht darin, die Photoresistschicht 28 einem Lichtmuster, wie in Fig. 13 gezeigt, auszusetzen. Die resultierende, belichtete Photoresistschicht wird dann mit einer geeigneten Entwicklungslösung, wie 0,2 normalem Kaliumhydroxid, entwickelt, welche die Bereiche 28' der Photoresistschicht, die während des Belichtungsschrittes dem Licht 30 ausgesetzt waren, auflöst. Die resultierende Photoresiststruktur 28'' ist auf der Oberseite der Polysulfonschicht 40 in Fig. 14 gezeigt.
  • An diesem Punkt kann der Schritt 58 in Fig. 20, die Justierung der Photoresiststrukturen 28'' in Bezug auf andere Strukturen auf dem Halbleiterchip zu messen, durchgeführt werden. Der Schritt 60 von Fig. 20 zeigt, daß, wenn festgestellt wird, daß die Justierung nicht richtig ist, der Schritt 62 des Neugestaltungszyklus beginnt
  • Im Neugestaltungszyklus wird die Trennschicht 40 durch Verwendung von N-Methylpyrrolidon als einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst, und dies ermöglicht, daß sich die Photoresiststrukturen 28'' frei abheben und daß sie leicht entfernt werden können. Das Verfahren kehrt dann zum Schritt 50 von Fig. 20 zurück, bei dem eine neue Schicht aus dem Polysulfon-Trennmittel 40a aufgebracht wird, gefolgt vom Schritt 52, bei dem eine neue Schicht 28a aus dem Photoresist aufgebracht wird, wie in Fig. 16 dargestellt. Der Verfahrensablauf in Fig. 20 geht dann über die Schritte 54 und 56 weiter, so daß von neuem entwickelte Photoresiststrukturen vorhanden sind und im Schritt 58 hinsichtlich geeigneter Justierung vermessen werden können.
  • Beim Schritt 60 fährt, wenn festgestellt wird, daß die Justierung der Photoresiststrukturen 28'' in Ordnung ist, der normale Verfahrenszyklus mit Schritt 64 fort. Der Schritt 64 ist der Schritt zur Plasmahärtung der Photoresiststruktur 28'', bei dem eine geeignete Plasmasubstanz, wie ein Fluorkohlenstoff, in einer Kammer zum Plasmaätzen für eine schnelle Belichtung der Photoresiststruktur 28'' verwendet werden kann, wobei die Struktur 28'' für nachfolgende Schritte, in denen reaktiv ionengeätzt wird, gehärtet wird. Als nächstes geht das normale Verfahren mit Schritt 66 weiter, bei dem das reaktive Ionenätzen der Trennschicht 40 ausgeführt wird. Ein geeigneter Bestandteil zum Plasmaätzen ist ein Sauerstoffplasma, und ein Schritt, bei dem schnell reaktiv ionengeätzt wird, entfernt die verbliebene Polysulfon-Trennschicht 40, wobei die Polysiliziumschicht 26 freigelegt wird. Als nächstes folgt ein Schritt 68 zum Nachhärten, der ausgeführt wird, um die Photoresistschicht weiter zu härten. Der Schritt zum Nachhärten kann bei 135 Grad Celsius ausgeführt werden, was zu einer gehärteten Photoresist-Maskenstruktur 28'' führt, die dazu dient, die Bereiche der darunterliegenden Polysilizium- und Aluminium-Kupfer-Schichten, die in dem nachfolgenden Schritt, bei dem reaktiv ionengeätzt wird, nicht geätzt werden sollen, zu maskieren. Der Schritt 70 beginnt dann, die Polysiliziumschicht 26 und die Aluminium-Kupfer-Schicht 24 reaktiv ionenzuätzen, wobei ein geeigneter Bestandteil zum reaktiven Ionenätzen, wie eine auf dem Fachgebiet bekannte chlorierte Gasmischung, verwendet wird. Die Struktur an diesem Punkt ist in Fig. 18 gezeigt. In Fig. 20 besteht der letzte Hauptschritt 72 des normalen Verfahrens in der Auflösung der Trennschicht 40 mit N-Methylpyrrolidon, wodurch ermöglicht wird, daß sich die verbliebene Photoresiststruktur 28'' frei abhebt und entfernt werden kann. Danach kann der Wafer gereinigt werden, und es kann ein Formiergas-Temperschritt stattfinden, was zu der in Fig. 19 gezeigten, endgültigen, geätzten Struktur der Polysiliziumschicht 26 und der Aluminium-Kupfer-Schicht 24 führt. Während dieses Temperschritts legiert das Polysilizium mit dem Aluminium-Kupfer.
  • Das resultierende Verfahren weist den Vorteil auf, daß es aufgrund einer verbesserten Kontrolle über den rückreflektierten und gebeugten optischen Strahl während der Photoresistbelichtung gleichmäßige Linienbreiten bereitstellt. Das Verfahren weist den weiteren Vorteil auf, daß eine Neugestaltung der Photoresiststrukturen aufgrund des Vorhandenseins der Polysulfon-Trennschicht, welche die darunterliegende Polysiliziumschicht davor schützt, während der Entwicklungsschritte des Photoresists durch die Entwicklungslösung unabsichtlich angeätzt zu werden, einmal oder mehrere Male stattfinden kann.
  • In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann es, wenn die Polysiliziumschicht oder die Metallschicht oder die Siliziumdioxidschicht viele vertikale Erhebungen besitzen, angeraten sein, zusätzlich eine planarisierende Schicht aus einem Material wie einem modifizierten Bildumkehrphotoresist auf der Oberseite der polykristallinen Siliziumschicht vor dem Aufbringen der Polysulfon-Trennschicht 40 vorzusehen. Zudem wird oftmals als vorteilhaft angesehen, vor dem Aufbringen entweder einer planarisierenden Schicht oder der Polysulfon-Trennschicht einen Haftvermittler auf die Polysiliziumschicht aufzubringen, wobei ein Haftvermittler wie Hexamethyldisilizid ein geeigneter Haftvermittler zum Aufbringen auf die Oberfläche der Polysiliziumschicht 26 vor dem Aufbringen von, je nach Bedarf, einer Polysulfon- oder einer planarisierenden Schicht ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum reaktiven Ionenätzen mit folgenden Schritten:
Aufbringen einer Trennschicht (40), die ein Trennmittel beinhaltet, das aus einer Lösung eines Polysulfon-Bestandteils, gemischt mit einem absorbierenden Farbstoff besteht, auf eine zu ätzende Oberfläche (26);
Aufbringen einer Photoresistschicht (28) auf die Trennschicht (40);
Belichten des Photoresists (28) mit einer Quelle strukturierten Lichtes, so daß Licht, das durch die Photoresistschicht (28) hindurchdringt, in der Trennschicht (40) absorbiert wird;
Entwickeln des Photoresists;
Messen der Justierung der verbliebenen Photoresiststrukturen und Starten eines Neugestaltungszyklusses, wenn eine fehlerhafte Justierung gemessen wird;
wobei der Neugestaltungszyklus das Auflösen der Trennschicht (40), um die verbliebenen Photoresiststrukturen zu entfernen, und das Aufbringen einer Ersatzschicht (40a) für die Trennschicht (40), gefolgt von einer Ersatzschicht (28a) für das Photoresist, beinhaltet;
Fortsetzen des Verfahrens, wenn festgestellt wird, daß die Justierungsmessung in Ordnung ist, mit reaktivem Ionenätzen der Trennschicht (40) unter Verwendung der verbliebenen Photoresiststruktur als Maske;
reaktives Ionenätzen der durch die Photoresistschicht und die Trennschicht maskierten Oberfläche (26);
Auflösen der Trennschicht (40), um die verbliebenen Photoresiststrukturen (28'') zu entfernen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trennschicht (40) aus einer Lösung besteht, die zwischen 4 und 15 Gewichtsprozent Polyethersulfon-Pulver, zwischen 35 und 55 Gewichtsprozent N-Methylpyrrolidon und zwischen 35 und 55 Gewichtsprozent eines Verdünnungsmittels enthält, wobei dann diese Lösung darin aufgelöst einen geeigneten Farbstoff enthält, dessen optischer Absorptionskoeffizient ein Maximum aufweist, das im wesentlichen bei der Wellenlänge der maximalen Emission des Lichtes liegt, das in dem Photoresist-Belichtungsschritt verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der absorbierende Farbstoff aus Orosol-Gelb-4GN-Monoazo-Farbstoff besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Trennmittel aus einer Lösung besteht, die ungefähr 8,5 Gewichtsprozent Polyethersulfon-Pulver, ungefähr 45,75 Gewichtsprozent N-Methylpyrrolidon und ungefähr 45,75 Gewichtsprozent Diethylenglykol- Dimethylether enthält, wobei dann diese Lösung darin aufgelöst einen geeigneten Farbstoff enthält, dessen optischer Absorptionskoeffizient ein Maximum aufweist, das im wesentlichen bei der Wellenlänge der maximalen Emission des Lichtes liegt, das in dem Photoresist-Belichtungsschritt verwendet wird.
5. Trennmittel zur Verwendung in einem Verfahren zum reaktiven Ionenätzen, um eine verbesserte Funktion eines positiven Photoresists zu ermöglichen, der auf der Oberseite einer Schicht aus dem Trennmittel aufgebracht ist, wobei die Trennmittel-Zusammensetzung folgendes beinhaltet:
eine Lösung, die zwischen 4 und 15 Gewichtsprozent Polyethersulfon-Pulver, zwischen 35 und 55 Gewichtsprozent N-Methylpyrrolidon und zwischen 35 und 55 Gewichtsprozent eines Verdünnungsmittels enthält, wobei dann diese Lösung darin aufgelöst einen geeigneten Farbstoff enthält, dessen optischer Absorptionskoeffizient ein Maximum aufweist, das im wesentlichen bei der Wellenlänge der maximalen Emission des Lichtes liegt, das in Photoresist-Belichtungsvorgängen verwendet wird.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, die des weiteren beinhaltet, daß
der absorbierende Farbstoff aus Orosol-Gelb-4GN-Monoazofarbstoff besteht.
7. Trennmittel zur Verwendung in einem Verfahren zum reaktiven Ionenätzen, um eine verbesserte Funktion eines positiven Photoresists zu ermöglichen, der auf der Oberseite einer Schicht aus dem Trennmittel aufgebracht ist, wobei die Trennmittel-Zusammensetzung folgendes beinhaltet:
eine Lösung, die ungefähr 8,5 Gewichtsprozent Polyethersulfon-Pulver, ungefähr 45,75 Gewichtsprozent N-Methylpyrrolidon und ungefähr 45,75 Gewichtsprozent Diethylenglykol-Dimethylether enthält, wobei dann diese Lösung darin aufgelöst einen geeigneten Farbstoff enthält, dessen optischer Absorptionskoeffizient ein Maximum aufweist, das im wesentlichen bei der Wellenlänge der maximalen Emission des Lichtes liegt, das in Photoresist-Belichtungsvorgängen verwendet wird.
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