DE69020704T2 - Verfahren zur Herstellung einer Anordnung und Maskgruppe dazu. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Anordnung und Maskgruppe dazu.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, bei dem in einer photolithographischen Behandlung nacheinander mindestens zwei Teilmasken bezüglich eines gleichen Substrats ausgerichtet werden und eine Photolackschicht durch diese Teilmasken hindurch belichtet wird, um aneinander anschließende Bilder mit einem überlappenden Verbindungsgebiet zu erhalten, wobei bei dem Verbindungsgebiet eine erste Belichtung durch die erste Teilmaske hindurch erste Hälften von Details in der Photolackschicht bildet, mit ansteigenden (Graustufungen in Richtung ihrer Enden (abnehmende Belichtung), und eine zweite Belichtung durch die zweite Teilmaske hindurch zweite, den ersten Hälften entsprechende Hälften der Details in der Photolackschicht bildet, mit ansteigenden Graustufungen in Richtung ihrer Enden (abnehmende Belichtung), die die oben genannten Enden überlappen, wobei diese Graustufungen zu den bei der ersten Belichtung gebildeten Graustufungen komplementär sind, so daß insgesamt eine vollständige Belichtung der Details durch die beiden Belichtungen erhalten wird
  • Das überlappende Verbindungsgebiet wird also durch Enden von Hälften von in der Photolackschicht abgebildeten Details gebildet.
  • Ein Verfahren der eingangs erwähnten Art ist aus J.P. Rominger "Seamless Stitching for Large Area Integrated Circuit Manufäcturing" Optical/Laser Microlithography, Burn J. Lin, Editor, proc. SPIE, 922, S. 188-193 (1988) bekannt.
  • Zunehmend kleine Details sind bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen erforderlich, für die Abbildungssysteme mit hoher Auflösung verwendet werden, die sogenannten Waferstepper.
  • Das Abbildungsfeld eines Steppers ist jedoch größenmäßig begrenzt. Da zunehmend große Oberflächen für die integrierten Schaltungen benötigt werden, kann es vorkommen, daß eine Halbleiteranordnung nicht mehr in das Abbildungsfeld paßt. Wenn dennoch eine solche Anordnung hergestellt werden soll, kann die Maske in verschiedene Teilmasken aufgespalten werden, und die Teilmasken können anschließend auf eine Scheibe aus Halbleitermaterial abgebildet werden.
  • Damit gleiche Details der Schaltung bei einer Belichtung durch aufeinanderfolgende Teilmasken fließend ineinander übergehen, erhalten die Enden von Details von aneinander anschließenden Bildern im Bereich ihres Verbindungsgebiets entgegengesetzte Graustufungen.
  • Die oben erwähnte Veröffentlichung beschreibt, wie die Graustufungen erhalten werden, und zwar indem die verwendeten Masken mit einer zusätzlichen Maske versehen werden, die nicht in der Objektebene des Abbildungssystems liegt, so daß ein Halbschatten in der Bildebene erhalten wird.
  • Das zuletzt genannte Herstellungsverfahren hat einige Nachteile:
  • 1. Zur Herstellung der Masken sind zusätzliche Prozeßschritte erforderlich.
  • 2. Bei Abbildungssystemen, die nicht telezentrisch sind, hängt die Lage des Halbschattens in der Bildebene relativ zum Verbindungsgebiet von dem Abstand zwischen dem Verbindungsgebiet und der optischen Achse des Abbiidungssystems ab.
  • 3. Entsprechende Enden von Teilmasken müssen in einer geradlinigen Verbindungslinie enden. Dies begrenzt die Möglichkeiten für den Schaltungsentwurf. Eine Verbindungslinie ist eine Linie, die die Enden der aneinander anschließenden Details in einer Teilmaske verbindet und in zwei aufteilt und die praktisch parallel mit dem in der Nähe liegenden Rand der Teilmaske in diesen Enden verläuft.
  • 4. Verbindungen zwischen Enden von Teilmasken, die parallel zu einer Verbindungslinie verlaufen, sind nicht gut möglich.
  • 5. Zwischen aneinander anschließenden Bildern ist ein sehr breites Verbindungsgebiet erforderlich, d.h. in der Größenordnung von 150-1000 um.
  • Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile mindestens in wesentlichem Maße zu vermeiden.
  • Das eingangs beschriebene Verfahren ist daher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Graustufungen durch Belichtung durch Teilmasken mit negativen Durchlässigkeitsgradienten in den Enden transparenter Gebiete hindurch erhalten werden, wobei die Gradienten den zu erhaltenden, ansteigenden Graustufungen entsprechen.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Nachteile praktisch vermieden werden können, wenn Teilmasken verwendet werden, bei denen in den durchscheinenden Gebieten Durchlässigkeitsgradienten vorhanden sind.
  • Hierfür sind keine zusätzlichen Schritte bei der Maskenherstellung erforderlich. Bei Abbildungssystemen, die nicht am Maskenende telezentrisch sind, ist außerdem die Lage des Halbschattens in dem Bildfeld relativ zum Verbindungsgebiet unabhängig vom Abstand zwischen dem Verbindungsgebiet und der optischen Achse des Abbildungssystems.
  • Das Verbindungsgebiet zwischen aneinander anschließenden Bildern braucht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht breiter als 10 um zu sein. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Gruppe von Masken mit mindestens zwei Teilmasken, bei der jede der Teilmasken mindestens ein Randgebiet hat, um ein überlappendes Verbindungsgebiet in einer Photolackschicht zu erhalten, wobei die beiden Randgebiete Enden von transparenten Gebieten umfassen, deren Enden in dem einen Randgebiet Enden in dem anderen Randgebiet entsprechen.
  • Erfindungsgemäß weisen die einander entsprechenden Enden der transparenten Gebiete komplementäre negative Durchlässigkeitsgradienten auf.
  • Bei der erfindungsgemäßen Gruppe von Masken und im Gegensatz zu derjenigen nach dem Stand der Technik ist es möglich, daß die Verbindungslinie in den Teilmasken eine gezackte Form hat oder daß die Enden in den Teilmasken parallel zur Verbindungslinie verlaufen.
  • Randgebiete in einer erfindungsgemäßen Maske können sehr schmal sein (beispielsweise ungefähr 10 um).
  • Eine solche Maske wird daher vorzugsweise bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung verwendet.
  • Die Verwendung der Gruppe von Masken entsprechend dem Verfahren ist jedoch nicht auf die Herstellung einer Halbleiteranordnung beschränkt.
  • Das Verfahren und die Gruppe von Masken gemäß der Erfindung können beispielsweise auch bei der Herstellung einer Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung verwendet werden. Zwar sind die abzubildenden Details in diesem Fall viel größer, aber die Tatsache, daß viel größere Oberflächen zueinander ausgerichtet werden müssen, ist hier auch ein Problem, so daß es gleichermaßen vorteilhaft ist, das Verfahren und die Gruppe von Masken gemäß der Erfindung zu implementieren.
  • Der Begriff "Gruppe von Masken" wird hier verwendet, um einen Unterschied zu machen mit einem Begriff wie z.B. Menge von Masken, um anzudeuten, daß eine Gruppe von Masken aus Teilmasken besteht, die zur Durchführung der Belichtung einer einzelnen Anordnung in einer einzigen Photolackschicht dienen sollen.
  • Mit komplementären Durchlässigkeitsgradienten ist gemeint, daß bei jedem Punkt der zu belichtenden Photolackschicht in den Verbindungsgebieten die Summe der Durchlässigkeiten der Teilmasken gleich 1 ist, so daß in jedem solchen Punkt die Graustufungen nach zwei Belichtungsvorgängen einander auslöschen.
  • Eine erfindungsgemäße Gruppe von Masken wird bei der Herstellung mit Hilfe eines Maskengenerators generiert.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Gruppe von Masken verläuft der Durchlässigkeitsgradient der Enden der transparenten Gebiete in den Randgebieten der Teilmasken stetig. In einer solchen Gruppe von Masken besteht die Teilmaske vorzugsweise aus stabilisierten Silberniederschlägen in Glassubstraten, mit einer zunehmenden Silberkonzentration in den Enden der transparenten Gebiete entsprechend dem negativen Durchlässigkeitsgradient.
  • Allgemein soll unter dem Begriff Durchlässigkeitsgradient der Teilmasken verstanden werden, daß die Durchlässigkeit der Enden der Randgebiete der Teilmasken hinsichtlich der Auswirkung auf die Belichtung der Photolackschicht aus praktischen Gründen stetig verläuft
  • Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Gruppe von Masken umfassen die Enden der transparenten Gebiete in den Randgebieten der Teilmasken diskrete Gebiete, die lichtundurchlässig sind und in Anzahl und/oder Größe zunehmen und die wegen der Begrenzung des Auflösungsvermögens des zu verwendenden Abbildungssystems stetig abgebildet werden. In einer solchen Gruppe von Masken bestehen die Teilmasken häufig aus einer Chromschicht mit den erforderlichen Strukturen für die Teilmasken auf einem transparenten Substrat. Die Strahlungsstarke braucht bei der Generierung einer solchen Gruppe von Masken nicht geändert zu werden.
  • Die Gruppe von Masken mit Teilmasken mit Silberniederschlägen in Glassubstraten können auch mit diskreten Gebieten an den Enden ausgeführt sein, die lichtundurchlässig sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1a und 1b schematisch einen Querschnitt eines Abschnitts der Anordnung in aufeinanderfolgenden Schritten der Herstellung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Fig. 2 schematisch eine Draufsicht eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Gruppe von Masken,
  • Fig. 3 schematisch eine Draufsicht eines Abschnitts einer anderen erfindungsgemäßen Gruppe von Masken.
  • Eine Anordnung wird mittels des eingangs beschriebenen Verfahrens (siehe Fig. 1a und 1b) hergestellt, beispielsweise eine Halbleiteranordnung wie ein Bildsensor für eine Fernsehkamera, wobei in einer photolithographischen Behandlung mindestens zwei Teilmasken 1 und 2 übereinander relativ zum gleichen Substrat, beispielsweise einer Siliciumscheibe, ausgerichtet werden, woraufhin eine Photolackschicht 4 durch diese Teilmasken 1 und 2 hindurch belichtet wird, um aneinander anschließende Bilder 5, 6 mit einem überlappenden Verbindungsgebiet 7,8 zu erhalten.
  • Die Belichtung kann in üblicher Weise mit Hilfe eines Wafersteppers erfolgen.
  • Hierzu werden mit einer ersten Belichtung durch eine erste Teilmaske 1 im Verbindungsgebiet 7, 8 hindurch in der Photolackschicht 4 erste Hälften von Details mit ansteigenden Graustufungen in ihren Enden 7 gebildet (abnehmende Belichtung), woraufhin eine zweite Belichtung durch eine zweite Teilmaske 2 hindurch zweite Hälften 6 von Details in der Photolackschicht 4 entsprechend den ersten Hälften 5 mit ansteigenden Graustufungen bildet (abnehmende Belichtung), die komplementär zu den während der ersten Belichtung gebildeten Graustufungen in ihren Enden 8, die die oben genannten Enden überlappen, wobei die beiden Belichtungen eine Gesamtbelichtung der Details im Verbindungsgebiet 7, 8 liefern.
  • Die komplementären Graustufungen werden erfindungsgemäß durch Belichtung durch Teilmasken 1, 2 erhalten, die negative Durchlässigkeitsgradienten in Enden 9, 10 transparenter Gebiete 11, 12 entsprechend der zu erreichenden ansteigenden Graustufungen.
  • Es sei bemerkt, daß Strukturen der Teilmasken häufig in der Photolackschicht in verkleinertem Maßstab abgebildet werden. Dies ist in der Figur der Deutlichkeit halber nicht dargestellt. Die Photolackschicht 4 kann eine übliche Photolackschicht sein, und das Substrat 3 kann eine Siliciumscheibe sein, die beispielsweise bereits üblichen Behandlungen in Abscheidungs- und Ätzschritten unterworfen gewesen sein kann.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Gruppe von Masken (siehe Fig. 2) verwendet worden, die mindestens zwei Teilmasken 1 und 2 aufweist, wobei jede der Teilmasken mindestens ein Randgebiet 22, 23 hat, um ein überlappendes Verbindungsgebiet 7, 8 in der Photolackschicht 4 zu erhalten, wobei Enden 9, 10 von transparenten Gebieten 11, 12 in den beiden Randgebieten 22 und 23 vorhanden sind, so daß Enden 9 in der einen Randgebiet 22 Enden 22 in dem anderen Randgebiet entsprechen.
  • Die einander entsprechenden Enden 9, 10 der transparenten Gebiete 11, 12 haben komplementäre negative Durchlässigkeitsgradienten.
  • Es ist möglich, daß die Verbindungslinie 21 der Teilmasken in der erfindungsgemäßen Gruppe von Masken eine gezackte Form hat.
  • Es ist auch möglich, daß die Enden 9, 10 in der Teilmaske parallel zu der Verbindungslinie 31 verlaufen (siehe Fig. 3).
  • Die Gruppe von Masken wird in üblicher Weise mit Hilfe eines Maskengenerators hergestellt.
  • Die Enden 9, 10 der transparenten Gebiete 11, 12 in den Randgebieten 22, 23 der Teilmasken 1, 2 umfassen beispielsweise diskrete Gebiete auf einem Glassubstrat, die lichtundurchlässig sind und in Anzahl und/oder Abmessung ansteigen, beispielsweise in einer Chromstruktur. Die diskreten Gebiete haben eine solche Größe, daß sie stetig mit dem gewünschten Durchlässigkeitsgradienten in einer üblichen Weise wegen der Begrenzung des Auflöungsvermögens des zu verwendenden Abbildungssystems abgebildet werden können.
  • Falls gewünscht können mehr als zwei Teilmasken verwendet werden. Sowohl positive als auch negative Photolackmaterialien können in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, bei dem in einer photolithographischen Behandlung nacheinander mindestens zwei Teilmasken bezüglich eines gleichen Substrats ausgerichtet werden und eine Photolackschicht durch diese Teilmasken hindurch belichtet wird, um aneinander anschließende Bilder mit einem überlappenden Verbindungsgebiet zu erhalten, wobei bei dem Verbindungsgebiet eine erste Belichtung durch die erste Teilmaske hindurch erste Hälften von Details in der Photolackschicht bildet, mit ansteigenden Graustufungen in Richtung ihrer Enden, und eine zweite Belichtung durch die zweite Teilmaske hindurch zweite, den ersten Hälften entsprechende Hälften der Details in der Photolackschicht bildet, mit ansteigenden Graustufungen in Richtung ihrer Enden, die die oben genannten Enden überlappen, wobei diese Graustufungen zu den bei der ersten Belichtung gebildeten Graustufungen komplementär sind, so daß insgesamt eine vollständige Belichtung der Details durch die beiden Belichtungen erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Graustufungen durch Belichtung durch Teilmasken mit negativen Durchlässigkeitsgradienten in den Enden transparenter Gebiete hindurch erhalten werden, wobei die Gradienten den zu erhaltenden, ansteigenden Graustufungen entsprechen.
2. Gruppe von Masken mit mindestens zwei Teilmasken, bei der jede der Teilmasken mindestens ein Randgebiet hat, um ein überlappendes Verbindungsgebiet in einer Photolackschicht zu erhalten, wobei die beiden Randgebiete Enden von transparenten Gebieten umfassen, deren Enden in dem einen Randgebiet Enden in dem anderen Randgebiet entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden Enden der transparenten Gebiete komplementäre negative Durchlässigkeitsgradienten aufweisen.
3. Gruppe von Masken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie in den Teilmasken eine gezackte Form hat.
4. Gruppe von Masken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden in den Teilmasken parallel zur Verbindungslinie verlaufen.
5. Gruppe von Masken nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der transparenten Gebiete in den Randgebieten der Teilmasken diskrete Gebiete umfassen, die lichtundurchlässig sind und in Anzahl und/oder Größe zunehmen und die wegen der Begrenzung des Auflösungsvermögens des zu verwendenden Abbildungssystems stetig abgebildet werden.
6. Gruppe von Masken nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlässigkeitsgradient der Enden der transparenten Gebiete in den Randgebieten der Teilmasken stetig verläuft.
7. Gruppe von Masken nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmasken aus stabilisierten Silberniederschlägen in Glassubstraten bestehen, mit einer zunehmenden Silberkonzentration in den Enden der transparenten Gebiete entsprechend dem negativen Durchlässigkeitsgradient.
8. Verwendung der Gruppe von Masken nach einem der Ansprüche 2 bis 7 bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung.
9. Verwendung der Gruppe von Masken nach einem der Ansprüche 2 bis 7 bei der Herstellung einer Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung.
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