DE4420417C2 - 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
Halbleiterbauelement, wobei das Muster zur Verwen
dung in einem optischen lithographischen Verfahren zur
Herstellung eines Halbleiterbauelements dient Insbe
sondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her
stellung einer Maske zur Erzeugung eines Musters auf
einem Halbleiterbauelement, wobei die Belichtungs
energie während der Bildung eines Mikromusters auf
einem Wafer erhöht wird.
Im allgemeinen wird zur Bildung eines Musters auf
einem Wafer ein Stepper verwendet. Eine herkömmli
che Maske wird im Stepper verwendet. Ein Muster wird
eng an der Maske zur Erzeugung eines Mikromusters
gebildet Typischerweise ergibt sich bei diesem Verfah
ren, daß Lichtenergie aus der Stepper-Lichtquelle nicht
in ausreichender Weise durch die Maske auf den Photo
resist auf dem Wafer durchgelassen wird.
Mit anderen Worten, die Transmission von Lichtener
gie durch ein auf der Maske erzeugtes Bildmuster auf
den Photoresist auf dem Wafer wird durch Lichtablenk
ungs- und Lichteinfang-Erscheinungen, die durch das
Muster auf der Maske verursacht werden, behindert.
Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, muß die Belich
tungsenergie erhöht werden.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht des Steppers zur
Erläuterung des Belichtungsverfahrens unter Verwen
dung einer herkömmlichen Maske. Wie in Fig. 1 gezeigt,
wird ein Photoresist 2 auf dem Wafer 1 gebildet. Um
einen Bereich 4 auf dem Photoresist 2 zu belichten, wird
eine Maske 10, auf der ein Chrommuster 12 unter einem
Quarzsubstrat 11 ausgebildet ist, belichtet. Eine Objekt
linse 3 wird über den Photoresist 2 angeordnet.
Die Lichteinfang-Erscheinung (in Fig. 1 durch eine
gestrichelte Linie wiedergegeben) bewirkt, daß aus der
Stepper-Lichtquelle (nicht abgebildet) ausgestrahltes
Licht aufgrund einer Reflexion am Chrommuster ver
schwindet Abgelenktes Licht und Licht, das an den Be
reichen des Quarzsubstrats 11 zwischen den Chrom
schichtformationen durchgetreten ist, wird aufgespalten
in durchgelassenes Licht 0. Ordnung (L0), durchgelasse
nes Licht positiver 1. Ordnung (L + 1) und durchgelasse
nes Licht negativer 1. Ordnung (L - 1). Das durchgelas
sene Licht (L0, L + 1 und L - 1) gelangt durch die Ob
jektlinse 3 auf den Photoresist 2. Dadurch entsteht auf
dem Photoresist 2 ein belichteter Bereich 4. Das durch
gelassene Licht (L0, L + 1 und L - 1) beeinträchtigt die
flächige Abbildungsintensität, wodurch nicht nur das
Auflösungsvermögen sondern auch die Brennpunkttiefe
abnehmen.
Andererseits ist das Auflösungsvermögen um so bes
ser, je geringer die Intensität des durchgelassenen
Lichts der positiven 1. Ordnung und des durchgelasse
nen Lichts der negativen 1. Ordnung im Vergleich zum
durchgelassenen Licht der 0. Ordnung ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten
Schwierigkeiten zu überwinden. Eine weitere Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Abscheidung von
Materialien mit hoher Reflexionsintensität zwischen
dem Quarzsubstrat und dem Chrommuster bereitzustel
len. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ver
fahren zur Bestimmung der geeigneten Dicke des
Quarzsubstrats im Hinblick auf den Effekt der stehen
den Wellen bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Her
stellung einer Maske zur Erzeugung eines Musters auf
einem Halbleiterbauelement, das folgende Stufen um
faßt:
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarzsubstrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chromschicht und Bemustern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Photore sist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsubstrats und Entfernen des Photoresists.
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarzsubstrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chromschicht und Bemustern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Photore sist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsubstrats und Entfernen des Photoresists.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der beige
fügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Steppers zur Erläute
rung eines Belichtungsverfahrens unter Verwendung ei
ner herkömmlichen Maske;
Fig. 2A bis Fig. 2D Querschnittansichten zur Erläute
rung der Stufen bei der erfindungsgemäßen Herstellung
einer Maske zur Erzeugung eines Musters auf einem
Halbleiterbauelement
Fig. 3A und Fig. 3B Querschnittansichten zur Dar
stellung der Intensität des reflektierten Lichts im Ver
hältnis zum einfallenden Licht in Abhängigkeit von der
Dicke eines Quarzsubstrats;
Fig. 4 einen Graphen zur Erläuterung der Intensität
des reflektierten Lichts in Abhängigkeit von der Dicke
des Quarzsubstrats; und
Fig. 5 eine Querschnittansicht des Steppers zur Erläu
terung eines Belichtungsverfahrens unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Maske.
Gemäß Fig. 2A werden eine reflektierende Schicht 23
und eine Chromschicht 22 nacheinander auf einem
Quarzsubstrat 21 gebildet. Die reflektierende Schicht 23
wird beispielsweise durch Aufbringen einer dünnen
Aluminiumschicht oder eines Silberfilms mit hohem Re
flexionsvermögen erzeugt.
Gemäß Fig. 2B wird ein Photoresist 24 auf der
Chromschicht 22 gebildet. Anschließend wird der Pho
toresist 24 in der gewünschten 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 unterzo
gen werden.
Gemäß Fig. 2D wird ein Bereich des Quarzsubstrats
21 entsprechend dem Ätzmuster der Chromschicht 22
und der reflektierenden Schicht 23 in einer gewünschten
Tiefe freigelegt. Der Photoresist 24 wird sodann nach
einem herkömmlichen Verfahren entfernt, wodurch
man eine erfindungsgemäße Maske erhält. Der freilie
gende Bereich des Quarzsubstrats 21 wird unter Be
rücksichtigung des Effekts der stehenden Wellen in ei
ner gewünschten Tiefe geätzt.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei dem in Verbin
dung mit Fig. 2A bis Fig. 2D beschriebenen Verfahren
die reflektierende Schicht 23 zwischen dem Quarzsub
strat 21 und der Chromschicht 22 ausgebildet wird.
Ferner ist es wichtig, die Dicke des Quarzsubstrats 21
festzulegen, 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, fest
gelegt werden.
Bei Festlegung der gesamten Dicke "d" und der Dicke
"d"' ergibt sich die Ätztiefe des freigelegten Bereichs des
Quarzsubstrats 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 Er
läuterung der Intensität des reflektierten Lichts im Ver
hältnis zum einfallenden Licht in Abhängigkeit von der
Dicke des Quarzsubstrats. Fig. 4 zeigt einen Graphen
zur Erläuterung der Intensität des reflektierten Lichts in
Abhängigkeit von der Dicke des Quarzsubstrats.
Die Definition der Dicke "d" des Quarzsubstrats wird
nurmehr unter Bezugnahme auf Fig. 3A erläutert.
Wenn Licht aus der Stepper-Lichtquelle auf das Quarz
substrat 21 trifft, muß die Beziehung zwischen der Wel
lenlänge des an der Grenzfläche 30 des Quarzsubstrats
21 mit der reflektierenden Schicht 23 reflektierten
Lichts und der Dicke des Quarzsubstrats 21 die folgende
Bedingung erfüllen:
dsinΘ = 1/4.(2n - 1).λ (1)
wobei d die Dicke des Quarzsubstrats zwischen der re
flektierenden Schicht und der äußeren Grenzfläche des
Quarzsubstrats bedeutet; Θ den Winkel der Reflexion
des reflektierten Lichts bedeutet; und n eine positive
Zahl ist.
Die Definition der Dicke "d" des Quarzsubstrats wird
nachstehend 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'sinΘ = 1/4.(2n - 1).λ (2)
worin Θ den Reflexionswinkel des reflektierten Lichts
bedeutet; d' die Dicke des Quarzsubstrats an Lücken
zwischen benachbarten Bereichen der reflektierenden
Schicht bedeutet; und n eine positive Zahl ist.
Somit variiert; wie in Fig. 4 gezeigt die Intensität
Lichtreflexion in Abhängigkeit von der Dicke des
Quarzsubstrats. Das Quarzsubstrat muß daher so be
schaffen sein, daß die Intensität der Lichtreflexion bei
der Dicke "d" ein Maximum erreicht (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
Erläuterung des Belichtungsverfahrens unter Verwen
dung der erfindungsgemäßen Maske.
Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäß erzielte erhöhte Be
lichtungsenergie von nicht-reflektiertem Licht, das wäh
rend der Bildung des Mikromusters auf dem Wafer 1
durch das Maskenmuster hindurchtritt.
Das durch die Lücken zwischen den reflektierenden
Schichten durchtretende Licht (L) wird in durchgelasse
nes Licht 0. Ordnung (L0), durchgelassenes Licht positi
ver 1. Ordnung (L + 1) und durchgelassenes Licht nega
tiver 1. Ordnung (L - 1) zerlegt. Anschließend durch
läuft es die Objektlinse 3 und belichtet einen Bereich 4
des Photoresists 2.
Das Licht (L) unterliegt ferner einer Reflexion an der
reflektierenden Schicht 23. Ein Teil des an der reflektie
renden Schicht 23 reflektierten Lichts verschwindet aus
dem Quarzsubstrat 21. Jedoch wird ein großer Teil des
an der reflektierenden Schicht 23 reflektierten Lichts
am äußeren Rand des Quarzsubstrats 21 erneut durch
den Effekt der stehenden Wellen reflektiert, und zwar
zurück zur geätzten Oberfläche der Maske 20. Das der
artig erneut reflektierte Licht wird sodann durch eine
Lücke zwischen benachbarten Bereichen der reflektie
renden Schicht 23 durchgelassen und zusätzlich in
durchgelassenes Licht 0. Ordnung (L'0), durchgelasse
nes Lichtpositiver 1. Ordnung (L' + 1) und durchgelasse
nes Licht negativer 1. Ordnung (L' - 1) zerlegt (in Fig. 5
durch gestrichelte Linien dargestellt. Infolgedessen wird
ein Bereich des Photoresists 2 auch mit Licht (L'0, L' + 1
und L' - 1) nach Durchgang durch die Objektlinse 3
belichtet. Somit wird das vom Chrommuster eingefan
gene und reflektierte Licht dazu gebracht, durch die
chromlosen Lücken zu treten, was zu einer erhöhten
Belichtungsenergie des durch derartige Lücken, die
durch Ätzen der Maske erzeugt worden sind, durchge
lassenen Lichts führt.
Die Dicke des Quarzsubstrats in den Lückenberei
chen zwischen benachbarten Bereichen der Chrommu
sterschicht ist so beschaffen, daß der Effekt der stehen
den Wellen ein Minimum erreicht, während die Dicke
der Bereiche des Quarzsubstrats, auf dem das Chrom
muster gebildet ist, so beschaffen ist, daß der Effekt der
stehenden Wellen ein Maximum erreicht.
Wie vorstehend beschrieben, werden erfindungsge
mäß Materialien mit einer hohen Intensität des Lichtre
flexionsvermögens zwischen dem Quarzsubstrat und
dem Chrommuster gebildet. Ferner wird die Dicke des
Quarzsubstrats im Hinblick auf den Effekt der stehen
den Wellen so festgelegt, daß die von der bemusterten
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 Belichtungsenergie des durch den weggeätzten Be
reich der gemusterten Maske durchgelassenen Lichts
bei der Bildung eines Mikromusters auf dem Wafer er
höht. Infolgedessen verringert sich die Belichtungszeit
und die Brennpunkttiefe nimmt zu.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung einer Maske zur Er
zeugung eines Musters auf einem Halbleiterbauele
ment, gekennzeichnet durch folgende Stufen:
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarz substrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chrom schicht und Bemustern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Pho toresist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsub strats und Entfernen des Photoresists.
sequentielles Ausbilden einer reflektierenden Schicht und einer Chromschicht auf einem Quarz substrat;
Abscheiden eines Photoresists auf der Chrom schicht und Bemustern des Photoresists;
Ätzen der Chromschicht und der reflektierenden Schicht in Entsprechung zum Muster auf dem Pho toresist; und
Ätzen eines belichteten Bereichs des Quarzsub strats und Entfernen des Photoresists.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die reflektierende Schicht aus Alumi
nium gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die reflektierende Schicht aus Silber
gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke des
Quarzsubstrats zwischen der reflektierenden
Schicht und der äußeren Grenzfläche des Quarz
substrats entsprechend folgender Gleichung fest
gelegt wird:
dsinΘ = 1/4.(2n - 1).λ
wobei d die Dicke des Quarzsubstrats zwischen der der reflektierenden Schicht und der äußeren Grenzfläche des Quarzsubstrats bedeutet; Θ den Reflexionswinkel des reflektierten Lichts bedeutet;
und n eine positive Zahl ist.
dsinΘ = 1/4.(2n - 1).λ
wobei d die Dicke des Quarzsubstrats zwischen der der reflektierenden Schicht und der äußeren Grenzfläche des Quarzsubstrats bedeutet; Θ den Reflexionswinkel des reflektierten Lichts bedeutet;
und n eine positive Zahl ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke des
Quarzsubstrats an Lücken zwischen benachbarten
Bereichen der reflektierenden Schicht zur Trans
mission von Licht gemäß folgender Gleichung fest
gelegt wird:
d'sinΘ = 1/4.(2n).λ
wobei d' die Dicke des Quarzsubstrats an Lücken zwischen benachbarten Bereichen der reflektieren den Schicht bedeutet; Θ den Reflexionswinkel des reflektierten Lichts bedeutet; und n eine positive Zahl ist.
d'sinΘ = 1/4.(2n).λ
wobei d' die Dicke des Quarzsubstrats an Lücken zwischen benachbarten Bereichen der reflektieren den Schicht bedeutet; Θ den Reflexionswinkel des reflektierten Lichts bedeutet; und n eine positive Zahl ist.
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