DE4103565A1

DE4103565A1 - Verfahren zur bildung eines feinen musters auf einem halbleiter mit einer stufe

Info

Publication number: DE4103565A1
Application number: DE4103565A
Authority: DE
Inventors: Woo-Sung Han
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1991-02-06
Publication date: 1992-03-05
Also published as: ITRM910643A1; GB9105973D0; JPH04115515A; GB2247535A; US5134058A; KR930008139B1; FR2666449A1; ITRM910643A0; IT1250086B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Musters auf einer Oberfläche eines Festkörpermaterials, zum Beispiel eines Halbleiters, insbesondere ein Verfahren zur Bildung eines feinen Musters bei einem Fotoätzprozeß eines Halbleiters.

Seit die Großintegration von Halbleiterelementen eine allgemein bekannte Technologie bei der Herstellung der Halbleiterelemente ist, ist insbesondere eine präzise Fotoätzungtechnologie der Schlüssel, um eine Großintegration zu erzielen.

Im allgemeinen, da ein Herstellungsprozeß eines Halbleiterelements die sich wiederholenden Verfahrensschritte des Beschichtens und Herstellens einer Vielzahl von Schichten bzw. Filmen auf einem Trägermaterial, der Herstellung eines Musters zur Herstellung eines Fensters und die Injektion von Verunreinigungen umfaßt, erweist es sich insbesondere als wichtig, wie die feinen Muster gebildet werden, da dies die Zuverlässigkeit der Halbleiterelemente entscheidend bestimmt.

In den Fig. 1A bis 1C ist der allgemein verwendete, konventionelle Fotoätzprozeß zur Bildung eines Musters dargestellt.

In Fig. 1A ist dargestellt, wie eine erste Fotomaske mit einem bestimmten Muster durch ultraviolettes Licht entwickelt wird. Fotoempfindliche Materialien 4, 5 sind auf einem Halbleiter mit einer Stufe 3 aufgetragen. Wie in Fig. 1B dargestellt, wird das fotoempfindliche Material 4 einer ultravioletten Strahlung 2 ausgesetzt, während das fotoempfindliche Material 5 entsprechend dem Muster der ersten Fotomaske aus Fig. 1A dieser ultravioletten Strahlung nicht ausgesetzt wird. Da das fotoempfindliche Material (Stufenfläche) auf der Oberfläche der Stufe 3 und das andere fotoempfindliche Material (Nicht-Stufenfläche) auf der übrigen Fläche des Halbleiters außerhalb der Stufenfläche mit einer unterschiedlichen Dicke aufgetragen sind, wird die Nicht-Stufenfläche nicht vollständig durch die ultraviolette Strahlung 2 entwickelt, wodurch ein fotoempfindliches Material 6 der ultravioletten Strahlung 2 nicht ausgesetzt wird, wenn die ultraviolette Strahlung durch die erste Fotomaske mit dem vorgegebenen Muster eingestrahlt wird. Es ist leicht zu verstehen, daß ein solches Problem durch die unterschiedliche Dicke des fotoempfindlichen Materials in Folge der Existenz der Stufe 3 auftritt. Wegen dieser Schwierigkeit bleibt das unentwickelte fotoempfindliche Material 6 zurück, welches auf der Nicht-Stufenfläche ist, wie in Fig. 1C dargestellt, auch wenn das fotoempfindliche Material 4, das durch die ultraviolette Strahlung 2 entwickelt wurde, durch eine Entwicklungsflüssigkeit entfernt wurde. Auf diese Weise wird die Formation eines genauen Musters verhindert.

Daher ist es von Nachteil bei diesem vorbekannten Prozeß, daß nur unter Schwierigkeiten ein präzises und ausreichendes Musters auf einer Oberfläche eines Halbleiters mit einer Stufe ausgebildet werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bildung eines genauen Musters auf einem Halbleiter mit Stufe zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zum Formen eines genauen Musters auf einem Halbleiter mit einer Stufe die Verfahrensschritte: Vorbelichten bis zu einer vorgegebenen Tiefe nur des fotoempfindlichen Materials auf der Nichtstufenfläche durch ultraviolettes Licht und danach Belichten des gesamten fotoempfindlichen Materials durch ultraviolettes Licht, um das erwünschte feine Muster zu erzeugen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in den Figuren dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1A bis 1C ein konventionelles Verfahren zur Herstellung eines Musters von einem Halbleiter;

Fig. 2A bis 2E das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Musters.

Im folgenden wird auf die Fig. 2A bis 2E Bezug genommen. Eine erste Fotomaske 10 ist entsprechend Fig. 2A so ausgebildet, daß unter Beachtung einer Stufe 30 aus Fig. 2B nur auf der Oberfläche der Stufe 30 aufgetragenes fotoempfindliches Material vor der UV-Strahlung 20 geschützt ist. Das fotoempfindliche Material 40, 50, das eine Fotoempfindlichkeit von ungefähr 30 bis 70% aufweist und auf der Nicht-Stufenfläche aufgetragen ist, wird durch die UV-Strahlung 20 belichtet. Dabei bezieht sich die Fotoempfindlichkeit auf das Minimum der Fotobelichtungsenergie, die zum Belichten des Bodens eines fotoempfindlichen Materials ausreicht, wenn das fotoempfindliche Material durch die UV-Strahlung 20 belichtet wird. Diese Energie wird in der Einheit mj/cm² dargestellt.

Eine fotoempfindliche Lösung, die z. B. bei dieser Ausführungsform verwendet wird, ist TSMR-365LB von der Tokyo Oka Co. Ltd. mit einer Fotoempfindlichkeit von 120 mj/cm². Die Lösung ist ein positiver Belichtungstyp und die Dicke der Stufe 30 ist ungefähr 0,3 bis 1,0 Mikrometer.

Da nur das fotoempfindliche Material 40, 50, das entsprechend der Fig. 2A und 2B auf der Fläche ohne Stufe durch die UV-Strahlung 20 belichtet wird, ist die Fotobelichtungsenergie 35 bis 84 mj/cm², d. h. ungefähr 30 bis 70% der Fotoempfindlichkeit. Nachdem der Prozeß der Vorbelichtung vollzogen ist, ist es von Vorteil, wenn die Dicken 31, 32 des unbelichteten fotoempfindlichen Materials gleichmäßig über die Oberfläche des Halbleiters ist, eingeschlossen der Oberfläche der Stufe 30.

Danach, wenn eine zweite Belichtung mit einer zweiten Fotomaske 60 mit einem erwünschten Muster gemäß Fig. 2C durchgeführt wird, wird das unbelichtete fotoempfindliche Material 81 auf der Nicht-Stufenfläche wie auch das unbelichtete fotoempfindliche Material 80 auf der Stufenfläche von oben bis unten gleichmäßig, wie in Fig. 2D dargestellt, belichtet.

Danach wird das fotoempfindliche Material 90, das durch die Belichtung mit UV-Strahl löslich geworden ist, durch Einsatz der Entwicklungsflüssigkeit NMD-W von einer Konzentration von 2,38% entfernt. Die Entwicklungsflüssigkeit stammt von der Tokyo Oka Co., Ltd. Als Ergebnis ist ein genaues Muster entsprechend der Fig. 2E geformt. Kein unbelichtetes fotoempfindliches Material verbleibt auf der Oberflächenfläche 82 des Halbleiters, wie es in Fig. 2E dargestellt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Vorbelichtung gemäß der Fig. 2A und 2B die Dicke des fotoempfindlichen Materials eingeebnet hat, welches danach zur Bildung des erwünschten genauen Musters durch die UV-Strahlung 70 belichtet wurde.

Obgleich die Stufe in dieser Ausführungsform der Erfindung eine Dicke von 0,3 bis 1,0 Mikrometern aufwies, kann das gleiche Verfahren durch Anpassen der Fotobelichtungsenergie an das fotoempfindliche Material entsprechend der Dicke der Stufe durchgeführt werden.

Wie in der vorangehenden Beschreibung dargelegt wurde, weist die vorliegende Erfindung den Vorteil auf, daß die Zuverlässigkeit des Fotoätzprozesses, der auf der Oberfläche eines Halbleiters mit einer Stufe durchgeführt wird, gesteigert wird, weil erfindungsgemäß eine ungleichmäßige Formation des Musters verhindert werden kann, die sich durch fehlende Belichtung in der Nicht- Stufenfläche auf der Oberfläche des Halbleiters ergibt.

Claims

1. Ein Verfahren zum Bilden eines Musters auf einer Oberfläche eines Festkörpermaterials, z. B. eines Halbleiters mit wenigstens einer Stufe, wobei eine Stufenfläche auf der Oberfläche der Stufe und eine Nicht-Stufenfläche auf der übrigen Oberfläche des Halbleiters gebildet ist, mit den folgenden Verfahrensschritten:

Auftragen eines fotoempfindlichen Materials auf der Oberfläche des Halbleiters;
Vorbelichten des fotoempfindlichen Materials auf der Nicht-Stufenfläche mittels einer ersten Fotomaske und UV-Strahlung;
Belichten des gesamten fotoempfindlichen Materials durch eine zweite Fotomaske mit einem gegebenen Muster durch UV-Strahlung nach Entfernen der ersten Fotomaske; und
Entwicklen und Entfernen nur des fotoempfindlichen Ma terials, das in dem Vorbelichtungs- und Belichtungs schritt durch UV-Strahlung belichtet wurde.

2. Das Verfahren zur Bildung eines Musters nach Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß unbelichtetes, fotoempfindliches Material auf der Nicht-Stufenfläche mit 30 bis 70% der Fotoempfindlichkeit im Vergleich zum fotoempfindlichen Material im Vorbelichtungsschritt belichtet wird.