DE4420409A1

DE4420409A1 - Photomaske mit Mustern zur Verringerung der Leistung eines Steppers

Info

Publication number: DE4420409A1
Application number: DE4420409A
Authority: DE
Inventors: Sang Man Bae
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1993-06-12
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2014-06-11
Also published as: US5468577A; JPH07146545A; KR950001887A; KR960000179B1; DE4420409B4; TW240334B; JP2730861B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Photomaske, die bei der Belichtung eines lichtempfindlichen Films bei ei ner Halbleitervorrichtung mit Licht einsetzbar ist, und ins besondere eine Photomaske, welche die Belichtung mit einer kleinen Energiemenge durchführen kann, wodurch Energie gespart wird.

Im allgemeinen muß zur Ausbildung eines vorbestimmten Musters eine Reihe von Verfahrensschritten ausgeführt werden, nämlich Beschichtung eines Wafers mit einem lichtempfindlichen Film, Belichten des Films mit Licht über eine Photomaske, und Ent wickeln des Films. Wenn ein Kontaktloch ausgebildet werden soll, so ist eine höhere Energie des Bestrahlungslichts er forderlich, als wenn andere Muster gebildet werden sollen.

Zur Erleichterung des Verständnisses des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung erfolgt nachstehend eine Beschreibung einer konventionellen Photomaske unter Bezugnahme auf einige der Figuren.

In Fig. 5 ist in einer Aufsicht eine konventionelle Photo maske gezeigt. Bei dieser Photomaske besteht ein Bereich zur Belichtung eines lichtempfindlichen Films mit Licht, wodurch ein Kontaktloch ausgebildet werden soll, aus einem chrom freien Material 3, und die anderen Bereiche bestehen aus ei ner Chromschicht 2.

In den Fig. 6A und 6B ist das Ergebnis der Belichtung mit Licht unter Verwendung der konventionellen Photomaske von Fig. 5 gezeigt. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, wird bei einer Bestrahlung der konventionellen Photomaske in einem Stepper (einer schrittweise arbeitenden Photolithographie vorrichtung) Licht in den Bereichen der Chromschicht 2 ober halb eines Quarzsubstrats 4 abgeblockt, wogegen es das Quarz substrat unterhalb des chromfreien Bereichs durchdringt und vorbestimmte Abschnitte eines lichtempfindlichen Films 7 er reicht, der auf einem Wafer 9 vorgesehen ist. Die bestrahl ten, vorbestimmten Abschnitte des lichtempfindlichen Films 7 werden in einem nachfolgenden Entwicklungsverfahren ent fernt.

Fig. 7 zeigt die Intensität des Lichts, welches auf den licht empfindlichen Film aufgestrahlt wird, woraus hervorgeht, daß der chromfreie Bereich höhere Intensitäten aufweist als die anderen Bereiche.

Es ist zu erwarten, daß die Belichtung mit Licht unter Ver wendung der konventionellen Photomaske Schwierigkeiten mit sich bringt, da dann, wenn die Chromschicht einen größeren Teil der Photomaske einnimmt, etwa bei einer Maske für ein Kontaktloch, eine höhere Energie für die Belichtung erforder lich ist. Wird ein Stepper mit niedriger Leistung verwendet, so kann unter Verwendung der konventionellen Photomaske eine hohe Auflösung nur schwer erzielt werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Überwindung der voranstehend genannten Schwierigkeiten, die beim Stand der Technik auftreten, und in der Bereitstellung einer energiesparenden Photomaske, die so ausgelegt ist, daß sie auftreffendes Licht an mehreren Hilfsmustern beugt, wo durch ein gewünschtes Muster auf einem Wafer mit weniger Ener gie ausgebildet wird, und daher Energie gespart wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich die voranste hend geschilderten Vorteile durch Bereitstellung einer ener giesparenden Photomaske mit folgenden Teilen erzielen: zu mindest einem ersten Musterbereich, in welchem Licht die Photomaske ohne Beugung durchdringen kann; und einem zweiten Musterbereich, in welchem mehrere feine Muster auf solche Weise ausgebildet sind, daß sie als Schlitze dienen, durch welche das Licht gebeugt wird, um die Energie des Lichts zu erhöhen, welches auf den ersten Musterbereich aufgestrahlt wird, und in solchem Ausmaß gebeugt wird, daß es keine für die Entwicklung des gesamten lichtempfindlichen Films aus reichende Energie aufweist, abgesehen unterhalb des ersten Musterbereichs.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weiter Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 5 eine schematische Aufsicht auf eine konven tionelle Maske

Fig. 6A und 6B schematische Querschnittsansichten zur Er läuterung eines Belichtungsvorgangs eines lichtempfindlichen Films mit Licht unter Ver wendung der konventionellen Photomaske, ent lang einer Schnittlinie A-A′ von Fig. 5;

Fig. 7 die Energieverteilung des Lichts, welches auf die Photomaske von Fig. 5 aufgestrahlt wird;

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf eine Photo maske mit Hilfsmustern gemäß der vorliegen den Erfindung;

Fig. 2A und 2B schematische Querschnittsansichten zur Erläu terung des Belichtungsvorgangs eines licht empfindlichen Films mit Licht unter Verwen dung einer Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung, im wesentlichen entlang einer Schnittlinie A-A′ von Fig. 1;

Fig. 3 die Energieverteilung des Lichts, welches auf die Photomaske von Fig. 1 aufgestrahlt wird; und

Fig. 4 einen Graphen, welcher die Dicke des licht empfindlichen Films zeigt, die nach der Ent wicklung verbleibt, in bezug auf den Energie betrag des Lichts, welches auf die Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung aufgestrahlt wird.

Zunächst wird bei der ins einzelne gehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen das technische Grundprinzip der vorliegenden Erfindung vorgestellt. Licht mit konstanter Wellenlänge zeigt verschiedene Beugungsgrade abhängig von der Abmessung eines Schlitzes. Ein Hilfsmuster, welches größer als die Wellenlänge des Lichtes ist, welches in einem Stepper verwendet wird, und den Beugungsgrad des Lichts steuern kann, kann dazu verwendet werden, auf einem Wafer ein Muster auszubilden. Dies bedeutet, daß das Bild des Hilfsmusters, infolge des hohen Beugungsgrades nicht auf den Wafer übertragen wird. Zusätzlich addiert sich die In tensität des Beugungslichts zur Intensität des Bildes, wel ches von einem Maskenmuster herrührt, so daß ein vorbestimm tes Muster auf exakte Weise auf dem Wafer mit geringerer Strahlungsenergie hergestellt werden kann.

Eine Photomaske zur Erzielung der Grundlagen der vorliegen den Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind abgesehen von chromfreien Bereichen 23 mehre re feine Hilfsmuster 23′ aus einem chromfreien Material auf solche Weise ausgebildet, daß sie für das über eine Chrom schicht 22 aufgestrahlte Licht die Rolle von Schlitzen bil den. Das feine Hilfsmuster 23′ weist solche Abmessungen auf, daß seine kürzeste Länge größer als die Wellenlänge einer Bestrahlungsquelle ist, und seine größte Länge kürzer ist als die dreifache Wellenlänge.

In den Fig. 2A und 2B ist das Lithographieverfahren unter Verwendung der Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, erreicht ein über der Photomaske aufgestrahlte Licht einen lichtempfind lichen Film 27 (in diesem Fall einen lichtempfindlichen Positivfilm) über einem Wafer 29 durch ein Quarzsubstrat 24, entweder direkt oder gebeugt.

Das auf den lichtempfindlichen Film, der auf dem Wafer 29 vorgesehen ist, auftreffende Licht läßt sich im wesentlichen in zwei Gruppen einteilen. Eine stammt von den hauptsächli chen, chromfreien Bereichen 23 her, welche einen großen Ein fluß auf die Ausbildung eines Musters des lichtempfindlichen Films haben; die andere stammt von der Beugung durch die Schlitze her, nämlich die Hilfsmuster, welche eine Vertei lung des Lichts über breite Bereiche hervorrufen. Hierbei wird der lichtempfindliche Film mit schwachem Licht, dem gebeugten Licht, in einigen vorbestimmten Abschnitten 27 belichtet, und mit einem stärkeren Licht, nämlich der Summe des vertikal durch den chromfreien Bereich auftreffenden Lichts und des gebeugten Lichts, in anderen vorbestimmten Abschnitten 28 (lichtempfindlicher Positivfilm).

Daher rührt, wie aus Fig. 3 hervorgeht, die Energievertei lung 26 des auf den lichtempfindlichen Film auftreffenden Lichts von der Summe der Energieverteilung 6′, die in Ab wesenheit der Hilfsmuster 23′ gebildet wird, und der Ener gieverteilung 26′′ infolge der Hilfsmuster 23′ her, welche über den gesamten lichtempfindlichen Film konstant ist. Da her wird verstärktes Licht auf die vorbestimmten Abschnitte 28 des lichtempfindlichen Films aufgestrahlt, so daß das Muster des lichtempfindlichen Films mit weniger Energie aus gebildet werden kann. In diesem Zusammenhang kann der Her steller der Maske die Energieverteilung des auftreffenden Lichts durch die Dichte und ordnungsgemäße Anordnung der Hilfsmuster 23′ einstellen.

In Fig. 4 ist die Dicke des lichtempfindlichen Films aufge tragen, die nach der Entwicklung übrigbleibt, in bezug auf die Lichtenergie. Eine Entwicklung des belichteten, licht empfindlichen Films läßt nur die vorbestimmten Bereiche 27 übrig, wobei der lichtempfindliche Positivfilm 28 entfernt wird. Dies liegt daran, daß mit dem gebeugten Licht infolge des Hilfsmusters 23′ nicht die bestimmte Energiemenge (Ei) erreicht werden kann, die zur Entfernung des lichtempfind lichen Films erforderlich ist.

Wie voranstehend erläutert kann eine Verteilung von Bestrah lungslicht hoher Energie über einem vorbestimmten Abschnitt nur dadurch erzielt werden, daß eine geeignete Umordnung der Hilfsmuster erfolgt, ohne die Intensität der Lichtquelle zu erhöhen, gemäß der vorliegenden Erfindung. Daher läßt sich mit der vorliegenden Erfindung eine Verringerung der Bearbei tungszeit erzielen, sowie eine Verlängerung der Lebensdauer einer Lichtlampe in dem Stepper, und ebenso die Nutzung ei nes Steppers mit niedrigerer Leistung.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfin dung wie voranstehend beschrieben werden Fachleuten auf die sem Gebiet nach Kenntnis der vor anstehenden Beschreibung auffallen. Zwar wurden bestimmte Ausführungsformen der Erfin dung mit zahlreichen Einzelheiten beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, daß sich Variationen und Abänderungen dieser Ausführungsformen durchführen lassen, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen er geben.

Claims

1. Photomaske, gekennzeichnet durch Muster zur Verringerung der Leistung eines Steppers, mit:
zumindest einem ersten Musterbereich, in welchem Licht die Photomaske ohne Beugung durchdringen kann; und
einem zweiten Musterbereich, in welchem mehrere feine Muster so ausgebildet sind, daß sie als Schlitze dienen, durch welche das Licht gebeugt wird, um die Energie des Lichts zu erhöhen, welches auf den ersten Musterbereich aufgestrahlt wird, und in solchem Ausmaß gebeugt wird, daß es eine Energie erlangt, die nicht zur Entwicklung des gesamten lichtempfindlichen Films ausreicht, abgese hen unterhalb des ersten Musterbereichs.

2. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Muster eine kürzeste Entfernung aufweisen, die größer als die Wellenlänge des Lichts ist, und eine größ te Entfernung, die kürzer ist als das Dreifache der Wel lenlänge.

3. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Musterbereich Abmessungen aufweist, die zur Fest legung der Abmessungen eines Kontaktloches ausreichen.

4. Photomaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Musterbereich und der zweite Musterbereich ent weder reliefartig oder im Tiefdruck ausgeformt ist, der unabhängig entweder mit Chrom beschichtet ist oder nicht.