DE2346719C3 - Mehrschichtige Bestrahlungsmaske für die Röntgenstrahl-Fotolithografie - Google Patents
Mehrschichtige Bestrahlungsmaske für die Röntgenstrahl-FotolithografieInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrschichtige Bestrahlungsmaske für die Rcntgenstrahl-Fotolithografie
aus einem Siliziumkörper, einer auf dem Siliziumkörper aufgebrachten Doppelschicht, bei der sich eine
Oxidschicht zwischen dem Siliziumkörper und einer weiteren Schk.it befindet, und einer auf dieser weiteren
Schicht aufgebrachten Absorp':.onsschicht aus einem
Röntgenstrahlen absorbierenden Material, welches maskierende Strukturen und wenigstens zwei Justiermarken
bildet.
Eine derartige Bestrahlungsmaske ist aus der Literaturstelle »Solid State Technology«, Juli 1972, S. 21
bis 25, bekannt.
Sie wird bei fotolithografischen Prozessen zur Herstellung von Halbleitersystemen mit Struki:urabmessungen
im Mikrometerbereich bei der Belichtung des Fotolacks Röntgenstrahlen verwendet. Bei Eierhitzung
von Röntgenstrahlen zur Belichtung werden Beugungserscheinungen bei der Projektion der der
maskierenden Strukturen auf die Fotolackschicht herabgesetzt, insbesondere dann, wenn ein endlicher
Abstand zwischen Bestrahlungsmaske und der Fotolackschicht beim Belichten eingehalten werden soll.
Nach dem Stand der Technik benutzt man die Röntgenstrahlen auch gleichzeitig dazu, die Bcstrahlungsmaske
bezüglich der Halbleiterscheiben, auf denen sich die Fotolackschicht befindet, in ihrer geometrischen
Position zu justieren.
Dazu werden in die Bestrahlungsmaske und in die zu belichtende Halbleiterscheibe Fenster als Justiermarken
geätzt. Bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen werden dann die Fotomaske und zu belichtenden Halbleiterscheibe
gegeneinander so verschoben, daß von einem unter den Justiermarken angebrachten Röntgenstrahlilctcklor
maximale Intensität angezeigt wird, Bei Durchführung dieses lustiervcrfahrens wird zwangsläufig
die zu belichtende Scheibe von Röntgenstrahlen durchdrungen und wenigstens zum Teil belichtet, i.ofern
nicht durch geeignete Mittel die Röntgenstrahlen so fein gebündelt werden, daß sie nur den in unmittelbarer
Nähe der |ustiermarke befindlichen Teil der Halbleiterscheibe treffen. Damit verlangt die Verwendung von
Röntgenstrahlen zur Justierung der Position der Halbleiterscheiben einen relativ großen Aufwand für
die Röntgenapparaturen. Ferner sind weitere Arbeitsprozesse an den Halbleiterscheiben erforderlich, da die
'. Scheiben an den entsprechenden Stellen dünn geätzt werden müssen. Schließlich sind, so lange die Justierung
nicht von einem Automaten vorgenommen wird, beim Arbeiten und Justieren mit Röntgenstrahlen erhebliche
Sicherheitsvorkehrungen für das Bedienung-personal
in erforderlich, was wiederum einen weiteren Aufwand
bedeutet.
Weiterhin sind aus »Photographie und Film in Industrie und Technik III« Seiten 80 bis 82 semitransparente
Masken bekannt, welche eine Justierung bei
:> sichtbaren Licht zulassen und für UV-Licht zum
Aufbelichten der Struktur transparent sind. Die Justierung erfolgt entweder dadurch, daß mit einem
Justiermikroskop die relative Lage zweier Justierniarken beobachtet wird, wobei die Justiermarke und die
_>ii Halbleiterscheibe zwischen Lichtquelle und Justiermikroskop
angebracht sind oder dadurch, daß sowohl das Justiermuster der Halbleiterscheibe als auch das
Justiermuster der Fotolackmaske auf Sensorfelder abgebildet werden und nach Abtastung mit Hilfe von
j; Stellmotoren zueinander ausgerichtet werden. Dabei
werden besondere Anforderungen an die spektrale Zusammensetzung der Justierbeleuchtung gestellt.
Aus der US-Patentschrift 23 82 674 ist eine Bestrahlungsmaske
für Röntgenstrahlen mit einer maskieren-
Hi den Struktur und einem Träger bekannt, der aus Glas
besteht und sowohl für Röntgenstrahlen als auch für Strahlen aus dem Gebiet des sichtbaren Spektralbereiches
durchdringbar ist. Die Dicke des Trägermaterials beträgt etwa 1 mm, wodurch die Abbildlingsschärfe bei
ii einer lichtoptischen Justierung erheblich gegenüber
einer dünnen Schicht vermindert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bestrahlungsmaske für fotolitografische Verfahren, bei denen
eine auf einer Halbleiterscheibe aufgebrachte fotoemp-
Ki findliche Schicht mit Röntgenstrahlen belichtet wird, zu
schaffen, die es ermöglicht, die Justierung der Fotomaske und der zu belichtenden Halbleiterscheibe mit
sichtbarem Licht und einem Auflichtmikroskop vorzunehmen, ohne daß auf die erforderliche Abbildungs-
■r» schärfe verzichtet werden muß und bei der außerdem
auch die notwendige mechanische Stabilität des Trägers vorhanden ist.
Diese Aufgabe wird mit einer wie oben angegebenen mehrschichtigen Reslrahlungsmaske gelöst, die erfin-
-.<> dungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Siliziumkörper in den Bereichen, die über den
maskierten Strukturen und den Justiermarken liegen, bis zur Oxidschicht durchgeätzt ist, und daß die Oxidschicht
eine Siliziumdioxidschicht und die weitere Schicht eine
■■>'■ aus Polyimidharz bestehende Stützschicht ist.
Gegenüber der Bcstrahlungsmaske aus der Zeitschrift,
»Solid State Technology«, Juli 1972, S. 21 bis
S. 25, hat die Bcstrahlungsmaske nach der Erfindung den Vorteil, daß die Doppelschichf, auf der die Jusliermar-
Wi ken und die Röntgenstrahlen absorbierenden Strukturen
aufgebracht sind, eine wesentlich größere mchanische Festigkeit aufweist als das als Träger verwendete
dünngeätzte Siliziumplättchen. F.ine Doppelschicht aus Siliziumdioxid vereinigt insbesondere die Tempcratur-
i.-. bcständigkeit des Siliziumdioxids mit der Zähigkeit und
Festigkeit des Polyimidhar/.cs, so daß eine solche Bestrahlungsmaske sowohl gegenüber thermischen als
auch gegenüber mechanischen Beanspruchungen sehr
widerstandsfähig ist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daü beim Betrachten der lustiermarken mit dem Mikroskop im
Auflicht die mil dem Fotolack versehene Halbleiterscheibe
nicht durchstrahlt werden muD. Zur Justierung "·
kann ein Mikroskop für Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich verwendet werden, wenn der Träger
auch für diese Strahlung durchdringbar ist.
In der Fig. I ist im Prinzip die Wirkungsweise der
Belichtung mii einem Ausführungsbeispiel der erfin- μ
dungsgemäßen Bestrahlungsmaske erläutert. Dabei ist der besseren Übersicht wegen auf die Abbildung der in
Fig. J dargestellten Doppelsehichten verzichtet. Die
Bestrahlungsmaske 1 besteht aus einem Siliziumkörper,
der auf der einen Breitseite einer Oberfläche mit einem ι Träger 2 aus Polyimidharz beschichtet ist. Dieser Träger
2 ist etwa 1 bis 5 μιη dick. An den Stellen 3 und 4 ist die
Bestrahlungsmaske mit Hilfe eines selektiven Ätzmittels,
das nur Silizium aber nicht das Polyimid angreift, durchgeätzt. An der Stelle 3 ist auf den Träger 2 die ju
Justiermarke 5 aus Gold mit einer Dicke von etwa 1 μπι
angeordnet. An der Steile 4 sind auf dem Träger 2 die maskierenden Strukturen 6 angeordnet. Auf der zu
bearbeitenden Halbleiterscheibe 7, die die Fotolackschicht 22 trägt, ist eine komplementäre lustierniarke 8
angebracht, die mit Hilfe der senkrecht auf den Träger einfallenden Lichtstrahlen 9 und des Mikroskops 10 in
Opposition zu der Justiermarke 5 gebracht wird. Die Justierung der Position der Halbleiterscheibe 7 ist dann
erreicht, wenn die Umrisse der Justieriiiarke 8 m
vollständig im Auflicht durch das Mikroskop beobachtet werden können.
Durch die beim Ausführungsbeispiel der Erfindung gewählte Dicke läßt sich die Abbildungsschärfe und
insbesondere die Tiefenscharfe bei einer lichiopiischen
Justierung wesenilicn verbessern.
Der Vorteil der Justierung der Halbleiterscheibe in Auflicht liegt darin, daß die Lichtstrahlen 9 die
Halbleiterscheibe 7 im Gegensatz zur Justierung mit Hilfe von Röntgenstrahlen nicht durchdringen müssen.
Durch diese Tatsache wird eine Ätzung zur Reduzierung der Dicke der Halbleiterscheibe in der näheren
Umgebung der Jusiiermarke 8 vermieden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Verwendung handelsüblicher
optischer Justiergerät, wie z. B. Justiermikroskope, die
lediglich mit einer zusätzlichen Vorrichtung zur Röntgenstrahlbelichtung gekoppelt werden müßten.
Da die Halbleiterscheibe 7 in zwei linearen Freiheitsgraden (x.y)iow'ie einem Rotationsfreiheitsgrad (Θ) auf
seiner Unterlage beweglich ist, so sind zur eindeutigen Positionierung der Halbleiterscheibe 7 zwei gleichartige
Paare von Justiermarken zur Justierung der Scheibe erforderlich. In F i g. 2 ist die Anordnung der Justiermarken
auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe 7 dargestellt. Dabei dienen die Justier: j.rken 5 und 8 z. B.
zur Fixierung in x-Richtung bzw. y-Kic'itung und die
Justiermarken 50 und 80 z. B. zur Fixierung bei Drehung inö-Richtung.
In F i g. 3 ist ein Querschnitt der Bestrahlungsmaske 1
im DeIr1U dargestellt. Dabei besteht der Träger (II, 12)
für die Bestrahlungsmaske 1 aus einer SiO2-Schicht II
und einer Stützschicht 12 aus Polyimid. Die Stützschicht 12 hat eine Dicke, die zwischen 3 und 10 μηι liegt. Auf
dieser Stützschicht 12 befinden sich dan.i die maskierenden
Strukturen 6 sowie die lustiermarke 5. Die SiOj-Schicht ist etwa 5 μπι dick und wird entweder
thermisch oder mit Hilfe eines Sputterverfahrens hergestellt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Mehrschichtige Bestrahlungsmaske für die Röntgenstrahl-Fotolithografie aus einem Siliziumkörper,
einer auf dem Siliziumkörper aufgebrachten Doppelschicht, bei der sich eine Oxidschicht
zwischen dem Siliziumkörper und einer weiteren Schicht befindet, und einer auf dieser weiteren
Schicht aufgebrachten Absorptionsschichi: aus einem Röntgenstrahlen absorbierenden Material,
welche maskierende Strukturen und wenigstens zwei Justiermarken bildet, dadurch gekennzeichnet,
daß der Siliziumkörper (1) in den Bereichen, die über den maskierenden Strukturen (6)
und den Justiermarken (5) liegen, bis zur Oxidschicht durchgeätzt ist, und daß die Oxidschicht eine
Siliziumdioxidschicht (11) ist und die weitere Schicht
eine aus Polyimidharz bestehende Stützschicht (12) ist.
2. Bestrahlungsmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumdioxidschicht (11)
thermisch oder im Sputter-Verfahren erzeugt ist.
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