DE4420417A1 - Verfahren zur Herstellung einer Maske zur Erzeugung eines Musters auf einem Halbleiterbauelement - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Maske zur Erzeugung eines Musters auf einem HalbleiterbauelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Maske zur Erzeugung eines Musters auf einem Halbleiterbauele
ment, wobei das Muster zur Verwendung in einem optischen li
thographischen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbau
elements dient. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Ver
fahren zur Herstellung einer Maske zur Erzeugung eines Mu
sters auf einem Halbleiterbauelement, wobei die Belichtungs
energie während der Bildung eines Mikromusters auf einem Wa
fer erhöht wird.
Im allgemeinen wird zur Bildung eines Musters auf einem Wafer
ein Stepper verwendet. Eine herkömmliche Maske wird im Step
per verwendet. Ein Muster wird eng an der Maske zur Erzeugung
eines Mikromusters gebildet. Typischerweise ergibt sich bei
diesem Verfahren, daß Lichtenergie aus der Stepper-Licht
quelle nicht in ausreichender Weise durch die Maske auf den
Photoresist auf dem Wafer durchgelassen wird.
Mit anderen Worten, die Transmission von Lichtenergie durch
ein auf der Maske erzeugtes Bildmuster auf den Photoresist
auf dem Wafer wird durch Lichtablenkungs- und Lichteinfang-
Erscheinungen, die durch das Muster auf der Maske verursacht
werden, behindert. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, muß
die Belichtungsenergie erhöht werden.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht des Steppers zur Erläu
terung des Belichtungsverfahrens unter Verwendung einer her
kömmlichen Maske. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Photoresist
2 auf dem Wafer 1 gebildet. Um einen Bereich 4 auf dem Photo
resist 2 zu belichten, wird eine Maske 10, auf der ein Chrom
muster 12 unter einem Quarzsubstrat 11 ausgebildet ist, be
lichtet. Eine Objektlinse 3 wird über den Photoresist 2 ange
ordnet.
Die Lichteinfang-Erscheinung (in Fig. 1 durch eine gestri
chelte Linie wiedergegeben) bewirkt, daß aus der Stepper-
Lichtquelle (nicht abgebildet) ausgestrahltes Licht aufgrund
einer Reflexion am Chrommuster verschwindet. Abgelenktes
Licht und Licht, das an den Bereichen des Quarzsubstrats 11
zwischen den Chromschichtformationen durchgetreten ist, wird
aufgespalten in durchgelassenes Licht 0. Ordnung (L0), durch
gelassenes Licht positiver 1. Ordnung (L+1) und durchge
lassenes Licht negativer 1. Ordnung (L-1). Das durchgelassene
Licht (L0, L+1 und L-1) gelangt durch die Objektlinse 3 auf
den Photoresist 2. Dadurch entsteht auf dem Photoresist 2 ein
belichteter Bereich 4. Das durchgelassene Licht (L0, L+1 und
L-1) beeinträchtigt die flächige Abbildungsintensität, wo
durch nicht nur das Auflösungsvermögen sondern auch die
Brennpunkttiefe abnehmen.
Andererseits ist das Auflösungsvermögen um so besser, je ge
ringer die Intensität des durchgelassenen Lichts der positi
ven 1. Ordnung und des durchgelassenen Lichts der negativen
1. Ordnung im Vergleich zum durchgelassenen Licht der 0. Ord
nung ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten Schwierigkei
ten zu überwinden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Verfahren zur Abscheidung von Materialien mit hoher Re
flexionsintensität zwischen dem Quarzsubstrat und dem Chrom
muster bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der geeigneten Dicke des
Quarzsubstrats im Hinblick auf den Effekt der stehenden Wel
len bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
einer Maske zur Erzeugung eines Musters auf einem Halbleiter
bauelement, das folgende Stufen umfaßt:
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarzsubstrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chromschicht und Bemu stern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Photoresist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsubstrats und Ent fernen des Photoresists.
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarzsubstrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chromschicht und Bemu stern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Photoresist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsubstrats und Ent fernen des Photoresists.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Steppers zur Erläuterung eines
Belichtungsverfahrens unter Verwendung einer herkömmlichen
Maske;
Fig. 2A bis Fig. 2D Querschnittansichten zur Erläuterung der
Stufen bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Maske zur
Erzeugung eines Musters auf einem Halbleiterbauelement
Fig. 3A und Fig. 3B Querschnittansichten zur Darstellung der
Intensität des reflektierten Lichts im Verhältnis zum ein
fallenden Licht in Abhängigkeit von der Dicke eines Quarzsub
strats;
Fig. 4 einen Graphen zur Erläuterung der Intensität des re
flektierten Lichts in Abhängigkeit von der Dicke des Quarz
substrats; und
Fig. 5 eine Querschnittansicht des Steppers zur Erläuterung
eines Belichtungsverfahrens unter Verwendung der er
findungsgemäßen Maske.
Gemäß Fig. 2A werden eine reflektierende Schicht 23 und eine
Chromschicht 22 nacheinander auf einem Quarzsubstrat 21 ge
bildet. Die reflektierende Schicht 23 wird beispielsweise
durch Aufbringen einer dünnen Aluminiumschicht oder eines
Silberfilms mit hohem Reflexionsvermögen erzeugt.
Gemäß Fig. 2B wird ein Photoresist 24 auf der Chromschicht 22
gebildet. Anschließend wird der Photoresist 24 in der ge
wünschten Breite bemustert.
Fig. 2C erläutert die Stufe, bei der die Chromschicht 22 und
die reflektierende Schicht 23 entsprechend dem Muster des
Photoresists 24 einem Ätzvorgang unterzogen werden.
Gemäß Fig. 2D wird ein Bereich des Quarzsubstrats 21 entspre
chend dem Ätzmuster der Chromschicht 22 und der reflektieren
den Schicht 23 in einer gewünschten Tiefe freigelegt. Der
Photoresist 24 wird sodann nach einem herkömmlichen Verfahren
entfernt, wodurch man eine erfindungsgemäße Maske erhält. Der
freiliegende Bereich des Quarzsubstrats 21 wird unter
Berücksichtigung des Effekts der stehenden Wellen in einer
gewünschten Tiefe geätzt.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei dem in Verbindung mit
Fig. 2A bis Fig. 2D beschriebenen Verfahren die reflektie
rende Schicht 23 zwischen dem Quarzsubstrat 21 und der Chrom
schicht 22 ausgebildet wird.
Ferner ist es wichtig, die Dicke des Quarzsubstrats 21 fest
zulegen, d. h. es ist wichtig, daß die gesamte Dicke "d" des
Quarzsubstrats 21 und die geringere Dicke "d′", die sich vom
Boden des Quarzsubstrats 21 bis zu einem geätzten Bereich des
Quarzsubstrats 21 erstreckt, festgelegt werden.
Bei Festlegung der gesamten Dicke "d" und der Dicke "d′" er
gibt sich die Ätztiefe des freigelegten Bereichs des Quarz
substrats 21 gemäß Fig. 2 durch den Ausdruck "d-d′".
Fig. 3A, 3B und 4 erläutern die Festlegung der Dicke des
Quarzsubstrats.
Fig. 3A und 3B zeigen Querschnittansichten zur Erläuterung
der Intensität des reflektierten Lichts im Verhältnis zum
einfallenden Licht in Abhängigkeit von der Dicke des Quarz
substrats. Fig. 4 zeigt einen Graphen zur Erläuterung der In
tensität des reflektierten Lichts in Abhängigkeit von der
Dicke des Quarzsubstrats.
Die Definition der Dicke "d" des Quarzsubstrats wird nunmehr
unter Bezugnahme auf Fig. 3A erläutert. Wenn Licht aus der
Stepper-Lichtquelle auf das Quarzsubstrat 21 trifft, muß die
Beziehung zwischen der Wellenlänge des an der Grenzfläche 30
des Quarzsubstrats 21 mit der reflektierenden Schicht 23 re
flektierten Lichts und der Dicke des Quarzsubstrats 21 die
folgende Bedingung erfüllen:
d sinR = 1/4 · (2n-1) · λ . . . (1)
wobei d die Dicke des Quarzsubstrats zwischen der reflektie
renden Schicht und der äußeren Grenzfläche des Quarzsubstrats
bedeutet; R den Winkel der Reflexion des reflektierten Lichts
bedeutet; und n eine positive Zahl ist.
Die Definition der Dicke "d′" des Quarzsubstrats wird nach
stehend unter Bezugnahme auf Fig. 3B erläutert.
Wenn Licht aus der Stepper-Lichtquelle auf das Quarzsubstrat
21 gelangt, muß die Beziehung zwischen der Wellenlänge des an
der Grenzfläche 30 reflektierten Lichts und der Dicke des
Quarzsubstrats 21 die folgende Bedingung erfüllen:
d′sinR = 1/4 · (2n-1) · λ . . .(2)
worin R den Reflexionswinkel des reflektierten Lichts bedeu
tet; d′ die Dicke des Quarzsubstrats an Lücken zwischen be
nachbarten Bereichen der reflektierenden Schicht bedeutet;
und n eine positive Zahl ist.
Somit variiert; wie in Fig. 4 gezeigt, die Intensität Licht
reflexion in Abhängigkeit von der Dicke des Quarzsubstrats.
Das Quarzsubstrat muß daher so beschaffen sein, daß die In
tensität der Lichtreflexion bei der Dicke "d" ein Maximum er
reicht (der Peak in Fig. 4) und eine minimale Intensität der
Lichtreflexion bei der Dicke "d′" erzielt wird (Minimum in
Fig. 4).
Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht des Steppers zur Erläu
terung des Belichtungsverfahrens unter Verwendung der erfin
dungsgemäßen Maske.
Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäß erzielte erhöhte Belich
tungsenergie von nicht-reflektiertem Licht, das während der
Bildung des Mikromusters auf dem Wafer 1 durch das Maskenmu
ster hindurchtritt.
Das durch die Lücken zwischen den reflektierenden Schichten
durchtretende Licht (L) wird in durchgelassenes Licht
0. Ordnung (L0), durchgelassenes Licht positiver 1. Ordnung
(L+1) und durchgelassenes Licht negativer 1. Ordnung (L-1)
zerlegt. Anschließend durchläuft es die Objektlinse 3 und be
lichtet einen Bereich 4 des Photoresists 2.
Das Licht (L) unterliegt ferner einer Reflexion an der re
flektierenden Schicht 23. Ein Teil des an der reflektierenden
Schicht 23 reflektierten Lichts verschwindet aus dem Quarz
substrat 21. Jedoch wird ein großer Teil des an der reflek
tierenden Schicht 23 reflektierten Lichts am äußeren Rand des
Quarzsubstrats 21 erneut durch den Effekt der stehenden Wel
len reflektiert, und zwar zurück zur geätzten Oberfläche der
Maske 20. Das derartig erneut reflektierte Licht wird sodann
durch eine Lücke zwischen benachbarten Bereichen der reflek
tierenden Schicht 23 durchgelassen und zusätzlich in durchge
lassenes Licht 0. Ordnung (L′0), durchgelassenes Lichtposi
tiver 1. Ordnung (L′+1) und durchgelassenes Licht negativer
1. Ordnung (L′-1) zerlegt (in Fig. 5 durch gestrichelte Li
nien dargestellt. Infolgedessen wird ein Bereich des Photore
sists 2 auch mit Licht (L′0, L′+1 und L′-1) nach Durchgang
durch die Objektlinse 3 belichtet. Somit wird das vom Chrom
muster eingefangene und reflektierte Licht dazu gebracht,
durch die chromlosen Lücken zu treten, was zu einer erhöhten
Belichtungsenergie des durch derartige Lücken, die durch Ät
zen der Maske erzeugt worden sind, durchgelassenen Lichts
führt.
Die Dicke des Quarzsubstrats in den Lückenbereichen zwischen
benachbarten Bereichen der Chrommusterschicht ist so beschaf
fen, daß der Effekt der stehenden Wellen ein Minimum er
reicht, während die Dicke der Bereiche des Quarzsubstrats,
auf dem das Chrommuster gebildet ist, so beschaffen ist, daß
der Effekt der stehenden Wellen ein Maximum erreicht.
Wie vorstehend beschrieben, werden erfindungsgemäß Materia
lien mit einer hohen Intensität des Lichtreflexionsvermögens
zwischen dem Quarzsubstrat und dem Chrommuster gebildet. Fer
ner wird die Dicke des Quarzsubstrats im Hinblick auf den Ef
fekt der stehenden Wellen so festgelegt, daß die von der be
musterten Chromschicht reflektierte Energie zur Erzeugung des
Bilds auf dem Wafer ausgenutzt wird. Außerdem wird die Dicke
des Quarzsubstrats unter Berücksichtigung des Effekts der
stehenden Wellen festgelegt. Dabei wird die Belichtungsener
gie des durch den weggeätzten Bereich der gemusterten Maske
durchgelassenen Lichts bei der Bildung eines Mikromusters auf
dem Wafer erhöht. Infolgedessen verringert sich die Belich
tungszeit und die Brennpunkttiefe nimmt zu.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung einer Maske zur Erzeugung
eines Musters auf einem Halbleiterbauelement, gekennzeichnet
durch folgende Stufen:
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarzsubstrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chromschicht und Bemu stern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Photoresist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsubstrats und Ent fernen des Photoresists.
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarzsubstrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chromschicht und Bemu stern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Photoresist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsubstrats und Ent fernen des Photoresists.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die reflektierende Schicht aus Aluminium gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die reflektierende Schicht aus Silber gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Quarz
substrats zwischen der reflektierenden Schicht und der äuße
ren Grenzfläche des Quarzsubstrats entsprechend folgender
Gleichung festgelegt wird:
dsinR = 1/4 · (2n-1) · λwobei d die Dicke des Quarzsubstrats zwischen der der reflek
tierenden Schicht und der äußeren Grenzfläche des Quarzsub
strats bedeutet; R den Reflexionswinkel des reflektierten
Lichts bedeutet; und n eine positive Zahl ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Quarz
substrats an Lücken zwischen benachbarten Bereichen der re
flektierenden Schicht zur Transmission von Licht gemäß fol
gender Gleichung festgelegt wird:
d′sinR = 1/4 · (2n) · λwobei d′ die Dicke des Quarzsubstrats an Lücken zwischen be
nachbarten Bereichen der reflektierenden Schicht bedeutet; R
den Reflexionswinkel des reflektierten Lichts bedeutet; und n
eine positive Zahl ist.
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Effective date: 20140101 |