Фотошаблон (варианты) и способ его изготовления (варианты)

 

Фотошаблон для проецирования рисунка на полупроводниковую пластину, имеющую ступенчатый вид, содержит непроницаемый рисунок фотошаблона и подложку, имеющую ступени, сопряженные со ступенчатой структурой полупроводниковой пластины. Ступени имеют толщину, величина которой зависит от квадрата увеличения проекционной линзы и обеспечивает разность фаз 360±5^o между излучениями, проходящими через зону ступени и зону без ступени. В одном из вариантов фотошаблона ступени состоят из рисунка на оптически прозрачной пленке. При изготовлении фотошаблона ступени формируют протравливанием или наложением оптически прозрачного материала на всю подложку фотошаблона и выполнением на нем рисунка. Слой непроницаемого материала накладывается перед или после формирования ступеней из слоя прозрачного материала. Боковые стенки ступеней подложки фотошаблона выполнены перпендикулярными или в виде лестницы с множеством ступеней, или с наклоном. Наклон выполняют наклонным протравливанием с использованием наклона материала фоторезиста или формирования наклонной прокладки из прозрачной пленки. Обеспечиваются упрощение изготовления фотошаблона и формирование рисунка с высоким разрешением. 5 с. и 18 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к технике полупроводниковой фотографии и, в частности, к фотошаблону и способу его изготовления, который может обеспечить рисунок с высоким разрешением на полупроводниковой ступенчатой подложке.

Хорошо известно, что различные полупроводниковые рисунки могут быть выполнены с помощью техники фотолитографии.

Техника фотолитографии, в основном, может быть разделена на два процесса.

Во-первых, фоторезист, растворимость которого изменяется такими излучениями, как ультрафиолет, рентгеновские лучи или пучок электронов, наносится на изолирующую пленку или проводящую пленку на полупроводниковой подложке, т.е. на пленку, в которой будет выполнен рисунок. Предварительно определенная часть фоторезиста экспонируется с использованием фотошаблона, а часть, имеющая высокую растворимость, удаляется проявлением, чтобы сформировать рисунок фоторезистивного слоя.

Во-вторых, экспонированная часть пленки удаляется травлением, чтобы сформировать различные виды рисунков, такие как разводка или электрод.

С недавних пор фотолитография стала важным процессом, соответствующим высокой плотности упаковки полупроводниковых устройств. Особенно с тех пор, как полупроводниковые устройства проходят повторяющийся процесс последовательного производства и формирования рисунка множества пленок на полупроводниковой подложке, по мере развития процесса изготовления высокая плотность размещения полупроводниковых устройств достигается тогда, когда рисунок с высоким разрешением может быть выполнен на ступенчатой структуре.

Фиг. 1 показывает способ выполнения рисунка известным методом (см., например, EP 0359342 A2, 21.03.90).

Когда фотошаблон 2, где формируется рисунок, облучается ультрафиолетом или электронным пучком 1, рисунок фотошаблона проецируется через проекционную линзу 3 установки последовательного пошагового экспонирования на фоторезист, сформированный на полупроводниковой пластине, имеющей ступени 110. К этому времени фоторезист, сформированный на верху ступеней 110, достаточно облучен (позиция 4 означает экспонированный фоторезист, а позиция 5 означает неэкспонированный фоторезист), тогда как фоторезист 6, сформированный на зонах пластины, недоэкспонирован. В результате после проявления фоторезистр принимает показанный на фиг. 1 B вид. Это происходит потому, что слой фоторезиста на верху ступеней 110 более тонкий, чем на зонах пластины, которые находятся в низу ступеней для случая, когда фоторезист нанесен на полупроводниковую подложку, имеющую ступени 110. Таким образом, когда выполняется экспонирование, количество экспонированного фоторезиста на зонах пластины, находящихся в низу ступеней, незначительно. Поэтому фоторезист, находящийся внизу ступеней, имеет перемычки между линиями рисунка, что делает трудным формирование точного рисунка.

Для устранения вышеуказанного недостатка был предложен способ многослойного резиста - МСР (MLR) Фиг. 2 показывает способ выполнения рисунка с использованием МСР-способа.

Более подробно, нижний фоторезист 20 наносится на полупроводниковую пластину, имеющую ступенчатую структуру 110, верхний фоторезист покрывается изолирующим материалом 22, например, типа оксидной пленки. Затем полупроводниковая пластина облучается излучением 1 с использованием фотошаблона 2 и проекционной линзы 3 так, чтоб верхний фоторезист может быть экспонирован, как показано на фиг. 2 A (позиция 24 - неэкспонированный верхний фоторезист, 25 - экспонированный верхний фоторезист). Затем верхний фоторезист 25 проявляется для формирования верхнего рисунка 24a фоторезиста, как показано на фиг. 2 B. Затем, как показано на фиг. 2 C, изолирующий материал 22 анизотропно протравливается с использованием рисунка 24a верхнего фоторезиста, как маски для травления для последующего формирования изолирующего рисунка 22a, в нижний фоторезист 20 анизотропно протравливается для последующего формирования рисунка 20a нижнего фоторезиста.

Когда на полупроводниковой подложке, имеющей ступенчатый вид, выполняется рисунок с высоким разрешением с использованием МСР-способа, только верхний фоторезист формируется, экспонируется и проявляется, а изолирующий материал и нижний фоторезист анизотропно протравливаются, используя проявленный верхний фоторезист как маску травления для последующего выполнения рисунка. Следовательно, остатки фоторезиста не могут быть образованы на зонах полупроводниковой подложки, которые находятся внизу ступеней.

Тем не менее, HxReМСР-способ очень усложнен и его продуктивность низка, что вызывает увеличение стоимости. Кроме того, анизотропное травление может породить дефекты на полупроводниковой подложке.

Целью данного изобретения является обеспечение фотошаблона, который может сформировать верный рисунок с высоким разрешением на полупроводниковой подложке со ступенчатой структурой.

Другой целью данного изобретения является обеспечение способа изготовления, пригодного для изготовления фотошаблона простым методом.

Для достижения указанных целей предложен фотошаблон для проецирования рисунка на полупроводниковую подложку, сформированную в ступенчатом виде, содержащий: - подложку для фотошаблона, имеющую ступени, сопряженные с указанной ступенчатой структурой полупроводниковой подложки; и - непроницаемый рисунок фотошаблона для предотвращения попадания излучения на указанную подложку фотошаблона, где сформированы указанные ступени.

Желательно сформировать указанные ступени подложки фотошаблона так, чтобы иметь величину, где ступени полупроводниковой подложки умножаются на квадрат усиления проекционной линзы.

Далее желательно формировать ступени подложки фотошаблона так, чтобы иметь разность фаз 360±5^o, когда излучение идет через зону со ступенями и зону без ступеней на подложке фотошаблона.

Вдобавок ступени подложки фотошаблона создаются одного из трех типов, т. е. перпендикулярные, в виде лестницы с большим количеством ступеней и наклонные, имеющие предварительно заданный наклон.

Также предложен фотошаблон для перевода рисунка на полупроводниковую подложку, имеющую ступенчатую структуру, содержащий: - подложку фотошаблона; - рисунок оптически прозрачной пленки, сформированный на такой части указанной подложки фотошаблона, как ступени, сопряженные с указанной ступенчатой структурой указанной полупроводниковой подложки; и - непроницаемый рисунок фотошаблона для предотвращения попадания излучения на указанную подложку фотошаблона и указанный рисунок оптически прозрачной пленки.

Далее предложен фотошаблон для перенесения рисунка на полупроводниковую подложку, содержащий: - прозрачную подложку фотошаблона; - непроницаемый рисунок фотошаблона, сформированный на указанной подложке фотошаблона; и - рисунок на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, сформированной на части указанного рисунка прозрачного фотошаблона и указанной подложки фотошаблона, которая имеет структуру, соответствующую ступеням, сформированным на указанной полупроводниковой подложке для нанесения рисунка.

Желательно использовать материалы, например, фоторезист, мелкодисперсный хром, мелкодисперсный алюминий, спиновое стекло (SOG) или оксид кремния (SiO₂), удельные коэффициенты оптического пропускания которых отличаются от коэффициента материала, составляющего подложку фотошаблона, для составления пленочного рисунка, регулирующего коэффициент оптического пропускания.

Вдобавок толщина рисунка пленки, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, определяется так, чтобы избежать наличия разности фаз 180±20^o, когда излучение идет через зону рисунка пленки, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, и зону без рисунка подложки фотошаблона.

Для достижения другой цели данного изобретения предложен способ изготовления фотошаблона, содержащий операции:
- формирование ступеней на подложке фотошаблона, сопряженных со ступенчатой структурой полупроводниковой пластины;
- формирование слоя непроницаемого материала для предотвращения попадания излучения на всю указанную подложку фотошаблона, где сформированы указанные ступени; и
- формирование непроницаемого рисунка фотошаблона путем выполнения рисунка в слое непроницаемого материала.

Ступени подложки фотошаблона могут быть сформированы прямым протравливанием общей поверхности подложки фотошаблона, либо ступени, содержащие прозрачный для излучения материал, формируют на подложке фотошаблона наложением прозрачного материала, например, спиновое стекло (SOG), по всей подложке фотошаблона и выполнение рисунка в получившемся материале.

Вдобавок способ изготовления фотошаблона содержит операции:
- формирование слоя непроницаемого материала для предотвращения попадания излучения на всю подложку прозрачного фотошаблона;
- формирование прозрачного рисунка фотошаблона путем выполнения рисунка в указанном слое непроницаемого материала;
- формирование пленки, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания на всей подложке фотошаблона, когда формируется указанный непроницаемый рисунок фотошаблона; и
- формирование рисунка на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, путем выполнения рисунка на указанной пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, имеющей структуру, соответствующую ступеням на полупроводниковой пластине для нанесения рисунка, в части указанного рисунка непроницаемого фотошаблона и указанной подложки фотошаблона.

В соответствии с данным изобретением, экспонирование может осуществляться с одним и тем же фокусным расстоянием на ступенях и на полупроводниковой пластине. Чистый и верный рисунок может быть сформирован регулированием величины экспозиции при облучении ступеней.

Вышеуказанные цели и другие преимущества данного изобретения станут более понятными после подробного описания предпочтительного варианта выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 показывает способ формирования рисунка известным методом;
фиг. 2 показывает известный способ формирования рисунка с высоким разрешением с использованием способа многослойного резиста (МСР);
фиг. 3 показывает принципы проецирования базовой оптической системы;
фиг. 4 показывает способ формирования рисунка с высоким разрешением с использованием первого фотошаблона настоящего изобретения;
фиг. 5 - 12 - виды в разрезе, иллюстрирующие первый вариант выполнения способа изготовления первого фотошаблона по настоящему изобретению;
фиг. 13 - 16 - виды в разрезе, иллюстрирующие второй вариант выполнения способа изготовления первого фотошаблона по настоящему изобретению;
фиг. 17 - вид в разрезе, показывающий третий вариант выполнения способа изготовления первого фотошаблона по настоящему изобретению;
фиг. 18 - вид в разрезе, иллюстрирующий способ формирования рисунка с высоким разрешением с использованием второго фотошаблона настоящего изобретения;
фиг. 19 - 20 - виды в разрезе, иллюстрирующие способ формирования второго фотошаблона настоящего изобретения;
фиг. 21 и 22 - виды в разрезе, иллюстрирующие результаты моделирования формирования рисунка фоторезиста с использованием второго фотошаблона настоящего изобретения.

Данное изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 3 показывает принципы проецирования базовой оптической системы. Прежде всего принципы формирования изображения таковы.

Когда сформирована фаза, фокус оптической системы принимается за F, излучение, поступающее на оптическую систему, параллельно оптической оси из точки O проходит фокус (F), а излучение, проходящее через центр оптической системы, проходит без преломления. Верное изображение "I" формируется в точке, где пересекаются оба луча.

Как показано на фиг. 3, если имеется линейный объект, лежащий на линиях 10 и 11, идущих от оптической оси, сдвинутых в направлении оптической системы 9 на расстояние c, противоположные фазы 12 и 13 формируются на поверхности проекции в соответствии с вышеизложенными принципами. Линейный объект 10 фокусируется на зону 12, а линейный объект 11 фокусируется на зону 13, отстоящую от зоны 12 на расстояние d. При этом размер изображения (I) определяется в соответствии с увеличением (m) оптической системы. Увеличение может быть выражено следующим образом:

Увеличение оптической системы, используемой для обычной техники полупроводниковой фотолитографии - 1:1,1:4,1:5 или 1:10. Здесь в изображении "I", когда d считается ступенью полупроводниковой пластины, объект имеет ступени на расстоянии c. И таким образом на фотошаблоне формируются ступени, пропорциональные толщине ступеней полупроводниковой пластины, и когда на фотошаблоне формируется ступенчатая структура, противоположная ступенчатой структуре полупроводниковой пластины, то такой же фокус экспонирования может быть применен и к полупроводниковой пластине.

Фиг. 4 показывает способ формирования рисунка с высоким разрешением с использованием первого фотошаблона данного изобретения, изготовленного на основе принципов, описанных на фиг. 3.

Когда фотошаблон 14, где формируется рисунок фотошаблона, облучается ультрафиолетом или пучком электронов, рисунок фотошаблона с помощью излучения проецируется на фоторезист, сформированный на полупроводниковой пластине, имеющей ступени 110, через проекционную линзу 3 установки последовательного пошагового экспонирования.

В частности, как показано на фиг. 4 A, когда фоторезист наносится на полупроводниковую пластину, имеющую ступени 110, фоторезист откладывается более толстым слоем внизу ступеней, чем на верху ступеней.

Как показано на фиг. 4 A, если предполагается, что "a" - линия полутолщины фоторезиста на верху ступеней, а 4 "b" - линия полутолщины фоторезиста в низу ступеней, ступени, соответствующие "a-b", то есть разнице толщины между верхним и нижним краями ступеней, располагаются на полупроводниковой пластине.

Наилучшее экспонирование достигается тогда, когда прозрачная линза фокусируется на положении полутолщины фоторезиста. Следовательно, когда фотошаблон изготовлен так, чтобы ступени размера "a-b", т.е. разности толщины соответствующих фоторезистов верхнего и нижнего краев ступени, могли быть сформированы размером "A-B" на фотошаблоне, экспонирование с таким же фокусным расстоянием осуществляется на верхнем и нижнем краях ступени полупроводниковой пластины, как описано выше, для последующего формирования верного рисунка.

При этом размер ступени "A-B" на фотошаблоне есть "a-b" на полупроводниковой пластине в случае, когда прозрачная линза имеет увеличение 1:1, и "25·(a-b)", т. е. "a-b" - ступень на полупроводниковой пластине, умноженная на 25, в случае, когда прозрачная линза имеет увеличение 1:5. Следовательно, желательно иметь толщину "A-B", то есть ступени фотошаблона, равной "ступень (a-b)· увеличение проницаемых линз".

Кроме того, боковая зона ступени (позиция P на фиг. 12) фотошаблона действует как ахроматическая фазовая сдвиговая маска. И таким образом тонкая линия может быть проведена на полупроводниковой пластине благодаря разности фаз излучения в зоне ступеней и в зоне без ступеней фотошаблона. Следовательно, ступени на фотошаблоне должны регулироваться, чтобы разность фаз была равна 180^o. Толщина ступени для создания разности фаз именно 360^o, а не 180^o может быть выражена следующим образом:

Это уравнение может быть записано так:

где, если 2 π заменяется на разность фаз, то результат может быть выражен так:

где λ это длина волны используемого источника излучения,
n - это показатель преломления фотошаблона и t - это толщина ступени. Таким образом, если t = λ (n-1), длина волны используемого источника излучения равна 365 нм, а излучение -i- диапазона, и в качестве подложки фотошаблона используется кварц (показатель n преломления которого равен 1,5), то

Таким образом, ступени толщиной 730 нм должны быть сформированы на фотошаблоне, когда фотошаблону требуется иметь разность фаз предпочтительно 360^o, а не 180^o.

При этом, когда используется установка последовательного пошагового экспонирования, имеющая увеличение 1:5 своей прозрачной линзы, толщина ступеней на полупроводниковой пластине может быть выражена следующим образом:

Таким образом, если ступени в 292 находятся на полупроводниковой пластине, фотошаблон имеет разность фаз 360^o, когда на фотошаблоне формируются ступени в 730 нм (7300 ). Следовательно, эффект ахроматической фазовой сдвиговой маски может быть устранен и плохой фокус экспонирования на зонах без ступеней может быть улучшен. При этом разность фаз 360^o наиболее желательна с целью устранения эффекта ахроматической фазовой сдвиговой маски. Однако, эффект ахроматической фазовой сдвиговой маски может быть уменьшен, хотя и не полностью, если разность фаз не равна 2πn ± 20^o (n - целое число).

Таким образом, когда фоторезист экспонируется с использованием фотошаблона данного изобретения, экспозиция фокусируется на линии "a" на верху зоны ступеней и на линии "b" на зоне без ступеней. Таким образом, выполнение рисунка осуществляется чисто, без остатков фоторезиста на зоне пластины после проявления. При этом излучения g - диапазона (длина волны 436 нм), i - диапазона (длина волны 365 нм), h - диапазона (длина волны 405 нм), широкого диапазона (длина волны 300 - 500 нм, 240 - 300 нм), фторкриптонового лазера (длина волны 248 нм) и фтораргонового лазера (длина волны 193 нм) могут быть использованы как источники излучения для процесса экспонирования. Что касается фоторезиста, то должен быть выбран такой, который хорошо соответствует каждой длине волны вышеописанных источников излучения.

Вдобавок ступень на полупроводниковой пластине может быть определена в диапазоне, который допускается глубиной поля проекционных линз. Следовательно, толщина "A-B" ступени фотошаблона должна быть сформирована в диапазоне, удовлетворяющем следующему выражению:

Фиг. 5 - 12 - это виды в разрезе, иллюстрирующие первый вариант выполнения способа изготовления первого фотошаблона данного изобретения.

Фиг. 5 показывает операции нанесения фоторезистов 17 и 17а на подложку 15 фотошаблона и экспонирования полученной структуры.

Фоторезисты 17 и 17а, имеющие толщину 0,3 - 2,0 мкм, наносятся на подложку 15 фотошаблона, состоящую из материала, проницаемого для оптического излучения 1, например, из кварца. Затем полученная структура облучается, чтобы экспонировать предварительно определенную часть фоторезиста 17а, которая должна протравить подложку фотошаблона.

Фиг. 6 показывает операцию протравливания главной поверхности подложки 15, после чего формируется рисунок 17 фоторезиста.

Рисунок 17 фоторезиста формируется главным образом проявлением экспонированного фоторезиста. Затем общая поверхность подложки 15 фотошаблона анизотропно протравливается с использованием рисунка 17 как маски для травления.

Фиг. 7 показывает операцию удаления рисунка 17 фоторезиста и удаления его остатков.

Подробнее, подложка 15 фотошаблона, имеющая предварительно определенную ступень, формируется удалением рисунка 17 фоторизиста.

Фиг. 8 показывает операцию формирования слоя 18 непроницаемого материала на подложке 15 фотошаблона, имеющей ступень.

Слой 18 непроницаемого материала формируется помещением непроницаемого материала для предотвращения попадания облучения, например, хрома на подложку 15 фотошаблона, где формируется ступень. При этом оксидная пленка хрома может дополнительно помещаться на хроме так, чтобы сформировать слой 18 непроницаемого материала.

Фиг. 9 показывает операцию нанесения фоторезистов 19 и 19а на слой 18 непроницаемого материала и экспонирования полученного материала.

Подробнее фоторезисты 19 и 19а наносятся на слой 18 непроницаемого материала и экспонируются излучением 1. Таким образом, фоторезисты 19 и 19а могут быть разделены на экспонированный фоторезист 19а и неэкспонированный фоторезистр 19.

Фиг. 10 показывает операцию рисунка на фоторезистах.

Подробнее рисунок 20 фоторезиста формируется проявлением фоторезистов 19 и 19а.

Фиг. 11 показывает операцию формирования рисунка 18а непроницаемого фотошаблона путем выполнения рисунка на слое 18 непроницаемого материала.

Подробнее слой 18 непрозрачного материала анизотропно протравливается с использованием рисунка 20 фоторезиста в качестве маски для протравливания.

Фиг. 12 показывает операцию счищения рисунка 20 фоторезиста и удаления его остатков.

Подробнее непроницаемый рисунок 18а фотошаблона, состоящий из непрозрачного материала, формируется удалением рисунка 20 фоторезиста для завершения фотошаблона данного изобретения. Позиция P означает боковую зону ступени между зоной ступени и зоной без ступени, описанными выше.

Фиг. 13 - 16 - это виды в разрезе, показывающие второй вариант выполнения способа изготовления первого фотошаблона данного изобретения.

Фиг. 13 показывает операцию нанесения фоторезистов 17 и 17а на подложку 15 фотошаблона и экспонирования результата.

Прежде всего, как показано на фиг. 5, фоторезисторы 17 и 17а наносятся на подложку 15 фотошаблона. Затем предварительно определенная часть фоторезиста экспонируется излучением I. При этом фоторезисты 17 и 17а могут густо наноситься толщиной приблизительно 2-3 мкм. Или могут использоваться фоторезисты 17 и 17а, имеющие большой уклон для наклонного протравливания благодаря свойствам материала.

Фиг. 14 показывает операцию выполнения наклонного протравливания подложки 15 фотошаблона с использованием рисунка 21 фоторезиста.

Подробнее рисунок 21 фоторезиста, имеющий наклон, формируется протравливанием экспонированного фоторезиста 17а. При этом в качестве метода придания фоторезисту наклона, как показано на фиг. 13, фоторезист, имеющий большой наклон, зависящий от свойств материала, может использоваться так, чтобы выполнить наклонное протравливание. Иначе, рисунок на фоторезисторе выполняется перпендикулярно и температура плавления повышается выше температуры перехода материала, составляющего подложку 15 фотошаблона для того, чтобы заставить фоторезист испаряться и стекать вниз.

Затем главная поверхность подложки 15 фотошаблона наклонно протравливается путем выполнения анизотропного протравливания, где рисунок 21 фоторезиста, имеющий вышеописанный наклон, используется как маска для протравливания. В другом способе перпендикулярная ступень формируется на подложке фотошаблона, как показано в первом варианте выполнения, и наносится прозрачная изолирующая пленка. Затем прозрачная изолирующая пленка опять протравливается так, чтобы сформировать прокладку из прозрачной изолирующей пленки на боковой стенке, перпендикулярной ступени подложки фотошаблона. Затем наклонное протравливание может быть выполнено с использованием наклона прокладки из прозрачной изолирующей пленки.

Фиг. 5 показывает операцию счищения рисунка 21 фоторезиста и удаления его остатков.

Подробнее рисунок 21 фоторезиста, используемый как мака для протравливания, удаляется для формирования подложки 15 фотошаблона, имеющей предварительно заданную ступень.

Фиг. 16 показывает операцию формирования слоя 22 непроницаемого материала на подложке 15 фотошаблона, имеющей вышеописанную ступень.

Подробнее материал, который может предотвратить попадание излучения источника, например, хром наносится на подложку 15 фотошаблона, где сформирована ступень для последующего формирования слоя 22 непроницаемого материала.

В соответствии с вышеописанным вторым вариантом выполнения, если сложно сформировать разность фаз ступени подложки фотошаблона, описанной в первом варианте выполнения, равной 360^o, процесс анизотропного протравливания не является необходимым в том случае, когда на подложке фотошаблона сформирована ступень. И наклонное протравливание выполняется на поверхности подложки фотошаблона, чтобы избежать зависимость от толщины ступени фотошаблона.

На фиг. 17 - вид в разрезе, показывающий третий вариант выполнения способа изготовления первого фотошаблона данного изобретения.

Подробнее в третьем варианте выполнения боковая зона ступени подложки фотошаблона формируется в многоступенчатом виде, чтобы избежать зависимости от толщины ступени фотошаблона, как во втором варианте выполнения.

Кроме того, как показано в вариантах 1, 2 и 3 выполнения, ступень фотошаблона формируется следующим образом:
прозрачный для излучения материал, например спиновое стекло (SDG), наносится на всю подложку фотошаблона без протравливания подложки фотошаблона; затем оптически прозрачная пленка протравливается фотолитографией, чтобы сформировать ступень, состоящую из рисунка оптически прозрачной пленки на подложке фотошаблона.

Фиг. 18 иллюстрирует способ формирования рисунка с высоким разрешением с использованием второго фотошаблона данного изобретения.

Когда фотошаблон 2, на котором сформирован рисунок фотошаблона, облучается таким излучением, как ультрафиолет или пучок электронов, рисунок фотошаблона с помощью излучения проецируется на фоторезист, сформированный на полупроводниковой пластине, имеющей ступень 110, через проекционную линзу 3 установки последовательно пошагового экспонирования.

В частности, рисунок 30 формируется на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, имеющей структуру, соответствующую степеням полупроводниковой пластины, на которой должен быть выполнен рисунок и который состоит из материала, удельный коэффициент оптического пропускания которого для излучения 1 отличается от материала подложки 2 фотошаблона. Величина экспонирования, проходящая через зону C рисунка на подложке фотошаблона, должна регулироваться так, чтобы быть ниже величины экспонирования, проходящей через зону D без рисунка. Таким образом, верный рисунок может быть сформирован на полупроводниковой подложке, имеющей ступень. Вдобавок, толщина рисунка 30 на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, должна быть определена так, чтобы избежать разности фаз 180 ± 20^o, когда излучение проходит через зону рисунка и зону без рисунка на полупроводниковой подложке.

Подробнее после покрытия фоторезистом полупроводниковой пластины, имеющей ступень 110, фоторезист экспонируется с использованием фотошаблона, на котором формируется рисунок 30 на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания. Затем фоторезист разделяется на экспонированный фоторезист 32 и неэкспонированный фоторезист 31. В частности, фоторезист d на полупроводниковой пластине экспонируется через зону D без рисунка фотошаблона. С другой стороны, фоторезист с на ступени 110 полупроводниковой пластины экспонируется через зону C рисунка фотошаблона. Таким образом, величина экспонирования, излученного на полупроводниковую пластину, больше излученного на ступень полупроводниковой пластины. В результате проблема, состоящая в том, что рисунок может быть сформирован неполностью из-за недостаточного количества экспонирования, может быть решена. Соответственно может быть сформирован рисунок 31а фоторезиста.

Фиг. 19 - 20 - это вид в разрезе для иллюстрации способа изготовления второго фотошаблона данного изобретения.

Фиг. 19 показывает операцию формирования пленок 40 и 40а, регулирующих удельный коэффициент оптического пропускания, на подложке 15 фотошаблона, где формируется непроницаемый рисунок фотошаблона, и экспонирования сформированных пленок, регулирующих удельный коэффициент оптического пропускания.

Подробнее непроницаемый материал для предотвращения попадания излучения, например, хром формируется на подложке 15 фотошаблона, состоящей из материала, прозрачного для излучения, например, кварца, и на непроницаемом материале выполняется рисунок, чтобы сформировать непроницаемый рисунок фотошаблона. Затем пленки 40 и 40а, регулирующие удельный коэффициент оптического пропускания, удельный коэффициент оптического пропускания которых отличается от материала подложки 15 фотошаблона, например, фоторезиста, накладывается по всей подложке 15 фотошаблона, где формируется непроницаемый рисунок фотошаблона. Затем предварительно определенная часть 40 фоторезиста экспонируется излучением I.

Фиг. 20 показывает операцию формирования рисунка 40а пленки, регулирующей удельный коэффициент пропускания.

Подробнее рисунок 40а пленки, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, состоящей из фоторезиста, формируется на подложке фотошаблона путем протравливания экспонированного фоторезиста 40. При этом фоторезист может быть заменен мелкодисперсным хромом, мелкодисперсным алюминием спиновое стекло (SOG) или SiO₂. Когда используется спиновое стекло (SDG), он накладывается по всей подложке фотошаблона методом центрифугирования и фоторезист накладывается на спиновое стекло (SOG). Затем после экспонирования и проявления фоторезиста спиновое стекло (SOG) анизотропно протравливается там, где используется рисунок фоторезиста как маска для протравливания, чтобы сформировать рисунок спиновое стекло (SOG) подложки фотошаблона.

На фиг. 21 и 22 - виды сверху и в разрезе соответственно, показывающие моделирование формирования рисунка фоторезиста с использованием второго фотошаблона данного изобретения.

Подробнее, фоторезистр для формирования рисунка накладывается толщиной примерно 1 мкм на полупроводниковую пластину, имеющую ступень. Затем источник излучения i-диапазона (длины волны 365 нм) излучает дозу в 95 мкК и фоторезист экспонируется и проявляется.

В частности, 80% от величины экспонирования излучается на ступень полупроводниковой пластины, тогда как 100% от величины экспонирования излучается на полупроводниковую пластину. Таким образом, проблема, состоящая в том, что рисунок на полупроводнике формируется неполностью, может быть решена для последующего формирования верного рисунка.

Соответственно, когда используется новый фотошаблон данного изобретения, экспонирование с таким же фокусным расстоянием может быть приложено к полупроводниковой пластине. Таким образом, чистый и верный рисунок может быть сформирован регулированием количества экспонирования, излученного на ступень и на полупроводниковую пластину.

Кроме того, способ однослойного резиста, имеющий легкий процесс, может быть использован вместо МСР - способа, имеющего сложный процесс, что дает преимущества в упрощении процесса и уменьшения стоимости. Далее надежность полупроводникового устройства может быть улучшена с уменьшением технологических нарушений и малого выхода.

Формула изобретения

1. Фотошаблон для проецирования рисунка на полупроводниковую пластину, имеющую ступенчатый вид, содержащий подложку фотошаблона и непроницаемый рисунок фотошаблона для предотвращения попадания излучения на подложку фотошаблона, отличающийся тем, что подложка фотошаблона имеет ступени, сопряженные со ступенчатой структурой полупроводниковой пластины.

2. Фотошаблон по п.1, отличающийся тем, что ступени имеют толщину, величина которой получается умножением толщины ступеней полупроводниковой пластины на квадрат увеличения проекционной линзы.

3. Фотошаблон по п.1, отличающийся тем, что толщина ступеней формируется так, чтобы иметь разность фаз 360 ± 5^o между излучениями, проходящими через зону ступени и зону без ступени.

4. Фотошаблон по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки ступеней подложки фотошаблона выполнены перпендикулярными ступеням.

5. Фотошаблон по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки ступеней подложки фотошаблона выполнены в виде лестницы с множеством ступеней.

6. Фотошаблон по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки ступеней подложки фотошаблона выполнены с наклоном, имеющим предварительно определенный угол наклона.

7. Фотошаблон для проецирования рисунка на полупроводниковую пластину, имеющую ступенчатый вид, содержащий подложку фотошаблона и непроницаемый рисунок фотошаблона, отличающийся тем, что на поверхности подложки фотошаблона сформированы ступени, состоящие из рисунка на оптически прозрачной пленке и сопряженные со ступенчатой структурой полупроводниковой пластины, а непроницаемый рисунок фотошаблона сформирован для предотвращения попадания излучения на подложку фотошаблона и рисунок на оптически прозрачной пленке.

8. Фотошаблон по п.7, отличающийся тем, что прозрачный рисунок содержит спиновое стекло (SOG).

9. Способ изготовления фотошаблона, включающий операции формирования слоя непроницаемого материала для предотвращения попадания излучения на всю подложку фотошаблона и формирование непроницаемого рисунка фотошаблона путем выполнения рисунка в слое непроницаемого материала, отличающийся тем, что перед формированием слоя непроницаемого материала на подложке фотошаблона формируют ступени, сопряженные со ступенчатой структурой полупроводниковой пластины.

10. Способ изготовления фотошаблона по п.9, отличающийся тем, что ступени формируют протравливанием поверхности подложки фотошаблона.

11. Способ изготовления фотошаблона по п.9, отличающийся тем, что ступени формируют наложением оптически прозрачного материала на всю подложку фотошаблона и выполнением рисунка на прозрачном материале.

12. Способ изготовления фотошаблона по п.9, отличающийся тем, что боковые стенки ступеней имеют перпендикулярную форму из-за анизотропного протравливания подложки фотошаблона.

13. Способ изготовления фотошаблона по п.9, отличающийся тем, что боковые стенки ступеней формируют в виде лестницы со множеством ступеней.

14. Способ изготовления фотошаблона по п.9, отличающийся тем, что боковые стенки ступеней формируют наклонной формы наклонным протравливанием.

15. Способ изготовления фотошаблона по п.14, отличающийся тем, что формирование наклонной формы наклонным протравливанием выполняют с использованием наклона материала фоторезиста.

16. Способ изготовления фотошаблона по п. 14, отличающийся тем, что формирование наклонной формы включает в себя операции формирования перпендикулярных ступеней на подложке фотошаблона, наложения прозрачной пленки, формирования наклонной прокладки из прозрачной пленки на боковой стенке перпендикулярных ступеней протравливанием прозрачной пленки и наклонного протравливания с использованием наклона прокладки из прозрачной пленки.

17. Способ изготовления фотошаблона по п.9, отличающийся тем, что в качестве непроницаемого материала используют хром.

18. Способ изготовления фотошаблона по п.17, отличающийся тем, что оксидную пленку хрома накладывают на хром.

19. Фотошаблон для проецирования рисунка на полупроводниковую пластину, имеющую ступенчатый вид, содержащий прозрачную подложку фотошаблона и непроницаемый рисунок фотошаблона, сформированный на подложке фотошаблона, отличающийся тем, что содержит рисунок на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, который сформирован на части непроницаемого рисунка фотошаблона и подложки фотошаблона и который имеет структуру, соответствующую ступеням, сформированным на полупроводниковой пластине.

20. Фотошаблон по п.19, отличающийся тем, что толщина рисунка на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, определена так, чтобы избежать наличия разности фаз 180 ± 20^o между излучениями, проходящими рисунок на пленке, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, и зону без рисунка на подложке фотошаблона.

21. Способ изготовления фотошаблона, включающий операции формирования слоя непроницаемого материала для предотвращения попадания излучения на всю прозрачную подложку фотошаблона и формирование непроницаемого рисунка фотошаблона путем выполнения рисунка в слое непроницаемого материала, отличающийся тем, что включает операции формирования пленки, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, на всей подложке фотошаблона, где формируют непроницаемый рисунок фотошаблона, и формирования рисунка на пленке, регулирующей коэффициент оптического пропускания, имеющего структуру, соответствующую ступеням полупроводниковой пластины.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что материал пленки, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, отличается от материала подложки фотошаблона.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что материал пленки, регулирующей удельный коэффициент оптического пропускания, выбирается из группы, содержащей фоторезист, мелкодисперсный хром, мелкодисперсный алюминий, спиновое стекло (SOG), а подложка выполнена из кварца.

Приоритет по пунктам:
04.03.93 по пп.1 - 19;
22.03.93 по пп.20 - 24.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22