DE4211242A1 - Polarisations-belichtungsvorrichtung und verfahren zur herstellung einer polarisationsmaske - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Polarisations-Belichtungsvor­ richtung zum Richten von polarisiertem Licht auf eine Polari­ sationsmaske unter Verwendung eines Polarisators sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsmaske zur Ver­ besserung der Auflösung durch Anwendung einer solchen Pola­ risations-Belichtungsvorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine bekannte Belichtungsvorrichtung mit einer Cr-Maske, und Fig. 3 zeigt den Ablauf eines Verfahrens zum Strukturieren unter Verwendung der bekannten Belichtungsvor­ richtung nach Fig. 2.

Nach Fig. 2 umfaßt die bekannte Belichtungsvorrichtung eine Lichtquelle 1 zum Abstrahlen von Licht, eine Fokussierlinse 2 zum Fokussieren des von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichts, eine Cr-Maske 3c, die das von der Fokussierlinse 2 fokussierte Licht durchläßt, und eine Minimum-Projektions­ linse 4 zur Transkription auf einen Wafer 5 unter Minimierung des durch die Cr-Maske 3c durchgelassenen Lichts.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird das Verfahren zum Bilden der Struktur unter Verwendung der Belichtungseinrichtung nach Fig. 2 beschrieben.

Von der Lichtquelle 1 abgestrahltes Licht einer einzigen Wel­ lenlänge wird durch, die Fokussierlinse 2 selektiv durchge­ lassen und fokussiert. Die Cr-Maske 3c läßt das fokussierte Licht durch, und das Durchgangslicht wird durch die Minimum- Projektionslinse 4 auf den Wafer 5 übertragen.

Dabei wird die Struktur der Cr-Maske 3c durch das übertragene Licht auf den Wafer 5 übertragen, so daß die Struktur ent­ sprechend der Form der Cr-Maske 3c gemäß Fig. 2 gebildet wird.

Die Struktur hoher Dichte kann jedoch mit dieser Belichtungs­ vorrichtung, die die Cr-Maske verwendet, wegen der Interfe­ renz des Lichts nicht präzise aufgelöst werden.

Ferner kann zwar die Auflösung der Struktur durch Verwendung einer Phasenumkehrmaske anstelle der Cr-Maske verbessert werden, aber der Herstellungsvorgang ist kompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbes­ serten Belichtungsvorrichtung mit einem Polarisator sowie eines Verfahrens zur Herstellung einer Polarisationsmaske unter Verwendung einer solchen Polarisations-Belichtungs­ vorrichtung.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird durch die Erfindung eine Polarisations-Belichtungsvorrichtung mit einem Polari­ sator angegeben, die folgendes aufweist: eine Lichtquelle zum Abstrahlen von Licht, ein Paar von Polarisationsplatten zum jeweiligen Polarisieren des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts, eine Fokussierlinse zum Fokussieren des durch die Po­ larisationsplatten polarisierten Lichts, eine Polarisations­ maske, die von dem durch die Fokussierlinse fokussierten polarisierten Licht nur das Licht der gewünschten Struktur durchläßt, und eine Minimum-Projektionslinse zum Bilden der Struktur auf einem Wafer durch Minimierung des durch die Polarisationsmaske gehenden Lichts.

Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsmaske angegeben, das folgende Schritte aufweist: Abscheiden einer Cr-Schicht auf einem Quarzsub­ strat, Strukturieren der Cr-Schicht zur Bildung einer Cr- Maske, Bilden einer ersten Polarisationsschicht, Ätzen der ersten Polarisationsschicht unter Anwendung des Fotoätzver­ fahrens, Bilden einer zweiten Polarisationsschicht zum Ab­ decken der ersten Polarisationsschicht, und Ätzen der zweiten Polarisationsschicht, so daß sie alternierend mit der ersten Polarisationsschicht gebildet wird.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Polarisations- Belichtungsvorrichtung mit einem Polarisator gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bekannten Belichtungsvorrichtung mit einer Cr-Maske;

Fig. 3 ein Schema, das ein Verfahren zum Bilden der Struktur unter Verwendung der bekannten Cr-Maske zeigt;

Fig. 4 Querschnittsansichten, die ein Verfahren zur Her­ stellung einer Polarisationsmaske unter Anwendung der Polarisations-Belichtungsvorrichtung mit dem Polarisator gemäß der Erfindung zeigen; und

Fig. 5 ein Diagramm, das die Dichte des Lichts bei der Polarisationsmaske nach der Erfindung und bei der Cr-Maske nach dem Stand der Technik verdeutlicht.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ stehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 4 und 5 näher er­ läutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Polarisations- Belichtungsvorrichtung mit dem hier angegebenen Polarisator.

Nach Fig. 1 umfaßt die Polarisations-Belichtungsvorrichtung mit Polarisator die Lichtquelle 1 zum Abstrahlen von Licht, ein Paar von Polarisationsplatten 6a und 6b, die das von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Licht jeweils polarisieren, die Fokussierlinse 2 zum Fokussieren des durch die Polarisa­ tionsplatten 6a und 6b polarisierten Lichts, die Polarisa­ tionsmaske 3, die von dem durch die Fokussierlinse 2 fokus­ sierten Licht nur das Licht der gewünschten Struktur durch­ läßt, und die Minimum-Projektionslinse 4 zum Bilden der Struktur auf dem Wafer 5 unter Minimierung des durch die Polarisationsmaske 3 durchgegangenen Lichts.

Bei der mit dem Polarisator ausgestatteten Polarisations-Be­ lichtungsvorrichtung ist also ein Paar von Polarisationsplat­ ten 6a und 6b zur verschiedenen Polarisation des Lichts zwi­ schen der Lichtquelle 1 und der Fokussierlinse 2 vorgesehen, und die Polarisationsmaske 3, die von dem durch die Fokus­ sierlinse 2 fokussierten Licht nur Licht mit der gewünschten Struktur durchläßt, ist zwischen der Fokussierlinse 2 und der Minimum-Projektionslinse 4 angeordnet.

Das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht wird nur durch eine der beiden Polarisationsplatten 6a und 6b polarisiert. Wenn das Licht durch die Polarisationsplatte 6a geht, wird das Licht von der Lichtquelle 1 durch die Polarisationsplatte 6a polarisiert. Das polarisierte Licht wird durch die Fokus­ sierlinse 2 fokussiert und auf die Polarisationsmaske 3 ge­ richtet.

Wenn dabei das Licht auf die Polarisationsmaske 3 gerichtet wird, geht es nicht durch die Struktur 3b, sondern durch die Struktur 3a, so daß die Struktur 3a durch die Minimum-Projek­ tionslinse 4 auf dem Wafer 5 gebildet wird.

Dagegen geht das durch die Polarisationsplatte 6b polarisier­ te Licht nur durch die Struktur 3b der Polarisationsmaske 3, so daß auf dem Wafer 5 die Struktur 3b gebildet wird.

Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Polarisa­ tionsmaske unter Anwendung der Polarisations-Belichtungsvor­ richtung nach Fig. 1.

Zuerst wird gemäß Fig. 4(a) eine Cr-Schicht auf einem Quarz­ substrat 7 abgeschieden und strukturiert, um die Cr-Maske 3c zu bilden. Die erste Polarisationsschicht 8 wird auf der Ge­ samtoberfläche gebildet.

Nach Fig. 4(b) wird die Gesamtoberfläche mit einer lichtemp­ findlichen Schicht 9 beschichtet und durch Fotoätzen geätzt. Dann wird unter Nutzung der strukturierten lichtempfindlichen Schicht 9 die erste Polarisationsschicht 8 weggeätzt und ver­ bleibt über der Cr-Maske 3c.

Nach Fig. 4(c) wird die lichtempfindliche Schicht 9 entfernt und auf der Gesamtoberfläche die zweite Polarisationsschicht 10 gebildet.

Nach Fig. 4(d) wird durch Fotoätzen die zweite Polarisations­ schicht 10 weggeätzt und verbleibt über der Cr-Maske 3c zwi­ schen der ersten Polarisationsschicht 8.

Das Diagramm von Fig. 5 zeigt die Dichte von Licht im Fall der Polarisationsmaske gemäß der Erfindung und im Fall der bekannten Cr-Maske.

Bei der Cr-Maske ist die Differenz der Lichtdichte klein, wie bei A in Fig. 5 zu sehen ist. Es ist daher sehr schwierig, unter Anwendung der Cr-Maske die Struktur zu formen. Mit der Polarisationsmaske kann die Auflösung verbessert werden, weil die Differenz der Lichtdichte größer als bei der Cr-Maske ist, wie C in Fig. 5 zeigt.

Wenn ferner die Amplitude des Punktes P EsinRp ist, wird die Lichtdichte in der Cr-Maske zu (EsinRp + EsinRp)² = 4E²sin²Rp. Andererseits wird die Licht­ dichte in der Polarisationsmaske zu E²sin²Rp + E²sin²Rp = 2E²sin²Rp, so daß sie auf die Hälfte reduziert ist.

Wie eingangs gesagt wurde, besteht das Problem, daß einer­ seits bei Verwendung der konventionellen Cr-Maske die Struk­ tur nicht präzise aufgelöst wird und andererseits der Her­ stellungsvorgang einer Phasenumkehrmaske kompliziert ist; durch die Erfindung wird die Auflösung verbessert, indem eine einfache Polarisations-Belichtungsvorrichtung verwendet wird, und die Maske kann unter Anwendung einer konventionellen CAD- Methode hergestellt werden.

Claims (2)

1. Polarisations-Belichtungsvorrichtung mit Polarisator, die aufweist: eine Lichtquelle (1) zum Abstrahlen von Licht, eine Fokussierlinse (2), die das Licht fokussiert, und eine Mini­ mum-Projektionslinse (4) zum Bilden einer Struktur auf einem Wafer (5) durch Minimieren des durch die Fokussierlinse fo­ kussierten Lichts, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Lichtquelle (1) und der Fokussierlinse (2) ein Paar von Polarisationsplatten (6a, 6b) angeordnet ist, die das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht jeweils polarisieren, und
daß zwischen der Fokussierlinse (2) und der Minimum-Pro­ jektionslinse (4) eine Polarisationsmaske (3) angeordnet ist, die von dem durch die Fokussierlinse (2) fokussierten polari­ sierten Licht nur Licht der gewünschten Struktur durchläßt.

2. Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsmaske, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Abscheiden einer Cr-Schicht auf einem Quarzsubstrat (7); Strukturieren der Cr-Schicht zur Bildung einer Cr-Maske (3a);
Bilden einer ersten Polarisationsschicht (8);
Wegätzen der ersten Polarisationsschicht (8) unter Nutzung einer lichtempfindlichen Schicht;
Bilden einer zweiten Polarisationsschicht (10), die die erste Polarisationsschicht (8) überdeckt; und
Wegätzen der zweiten Polarisationsschicht (10), so daß sie alternierend mit der ersten Polarisationsschicht (8) gebildet ist.