DE10101734C2 - Verfahren zum Ausbilden einer Ätzmaske auf einem Substrat - Google Patents

Verfahren zum Ausbilden einer Ätzmaske auf einem Substrat

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer Ätz­ maske auf einem Substrat, bei dem zunächst eine Photolack­ schicht auf einem Substrat aufgebracht und strukturiert wird.
Derartige Verfahren sind allgemein bekannt. Üblicherweise wird nach dem Aufbringen der Photolackschicht diese zunächst belichtet und dann entwickelt. Die Photolackschicht deckt dann diejenigen Bereiche des Substrats ab, die nicht geätzt werden sollen. Photolackschichten, die für das reaktive Io­ nen-Ätzen verwendet werden, müssen vor der Durchführung des Ätzschritts ätzstabil gemacht werden. Dazu wird der Photolack auf hohe Temperaturen oberhalb der Verglasungstemperatur des Photolacks aufgeheizt.
Ein Nachteil des bekannten Verfahren ist, daß der Photolack beim Aufheizen flüssig wird, so daß sich verrundete Struktu­ ren ergeben. Es ist dann nicht mehr möglich, definierte, steile Flanken im Substrat zu ätzen.
Möglicherweise kann ein Photolack durch ein aus der JP 01 137 634 A bekanntes Verfahren zum Teil stabilisiert werden. Dort wird eine strukturierte Photolackschicht in ei­ nem Si aufweisenden Gas bei 80°C und anschließend bei 120°C gebacken, um eine silylierte Schicht auf der Oberfläche der Photolackschicht zu erzeugen. Diese silylierte Schicht ist zwar gegen das Trocken-Ätzen resistenter als der Photolack, aber benötigt ein kompliziertes Verfahren.
Eine andere Möglichkeit zur Stabilisierung eines Photolacks ist aus der JP 61 188 539 A bekannt. Dort wird eine erste Photolackschicht, die gegen das Trocken-Ätzen resistent ist, auf ein Substrat aufgebracht. Auf die erste Photolackschicht wird eine zweite Siloxan aufweisende Photolackschicht, die gegen O2-Plasma Ätzen resistent ist, aufgebracht. Die zweite Photolackschicht wird durch eine Maske belichtet und entwic­ kelt. Die erste Photolackschicht wird dem Muster der zweiten Photolackschicht entsprechend durch O2-Plasma Ätzen struktu­ riert. Hier wird auch ein kompliziertes Verfahren und eine relativ dicke erste Photolackschicht benötigt.
Aus der EP 0 498 109 A1 ist ein Verfahren zur Strukturierung eines Halbleitersubstrates bekannt, welches mehrere Photo­ lackschichten und eine Metalliserungsschicht in einem mehr­ schrittigen Prozeß verwendet. Dort wird die Metallisierungs­ schicht flächig u. a. auf eine strukturierte Photolackschicht aufgebracht. Auf die Metallisierungsschicht wird eine zweite Photolackschicht aufgebracht, strukturiert und danach eine Metallschicht elektrolytisch aufgebracht, ohne dass die Pho­ tolackschichten wärmebehandelt werden. Die beiden Photolack­ schichten und ein Teil der Metallisierungsschicht werden zum Schluß entfernt. Obwohl die Metallisierungsschicht hier zur Strukturierung des Substrates dient, bleibt sie zum größten Teil ein Bestandteil des Endprodukts.
In der DE 199 15 899 A1 wird ein Verfahren zur Erhaltung ei­ nes Resistmusters mit einem verringerten Lochdurchmesser oder Trennabstand beschrieben. Dort wird eine organische Schicht auf einer strukturierten Photolackschicht durch eine Vernet­ zungsreaktion zwischen dieser ersten Photolackschicht und ei­ ner zweiten Photolackschicht erzeugt und eine Wärmebehandlung anschließend durchgeführt. Bei der Wärmebehandlung wird die strukturierte Photolackschicht absichtlich verformt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausbilden einer Ätz­ maske anzugeben, mit dem sich definierte, steile Flanken in einem darunterliegenden Substrat ätzen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Photolackschicht eine Metallisierungsschicht aufgebracht wird, die Photolackschicht wärmebehandelt wird und die Metal­ lisierungsschicht danach entfernt wird.
Durch die Metallisierungsschicht wird der Photolack beim Auf­ heizen stabilisiert. Die dünne Metallisierungsschicht stützt den Photolack und hindert ihn am Verfließen. Nach dem Entfer­ nen der Metallisierungsschicht ergibt sich daher eine ätzsta­ bile Ätzmaske mit scharf ausgeprägten Strukturen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge­ genstand der abhängigen Ansprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand der beige­ fügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer auf ein Substrat aufgebrachten Photolackschicht;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Abschnitt der Photo­ lackschicht aus Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der Photolackschicht aus Fig. 1 nach dem Aufheizen bei Anwendung des Ver­ fahrens gemäß der Erfindung; und
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht der Photolackschicht aus Fig. 1 nach dem Aufheizen bei Anwendung eines her­ kömmlichen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Substrats 1 mit einer Oberfläche 2. Das Substrat 1 kann homogen ausgebil­ det sein oder einen auf einem Grundsubstrat aufgebrachten Schichtaufbau aufweisen. Um die Oberfläche 2 durch Ätzen zu strukturieren ist auf der Oberfläche 2 eine Photolack­ schicht 3 aufgebracht, die beispielsweise aus einem handels­ üblichen Positivlack hergestellt ist. Die Photolackschicht 3 weist zusammenhängende Zungen 4 und einzelne Inseln 5 auf. Die Inseln 5 sind in Fig. 1 pyramidenstumpfförmig ausgebil­ det und weisen abgeschrägte Flanken 6 auf.
Durch die Anwendung eines anisotropen Ätzverfahrens wird die Struktur der Photolackschicht 3 in das darunterliegende Sub­ strat 2 übertragen. Insbesondere wird während des Ätzvorgangs die Photolackschicht 3 gleichmäßig abgetragen. Um die Über­ tragung der Struktur der Photolackschicht 3 auf das Substrat zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die Photolack­ schicht 3 ätzstabil ist. Das bedeutet, daß sich die Form der Photolackschicht nur entsprechend dem gleichmäßigen Abtrag in Ätzrichtung ändern darf.
Um die Formhaltigkeit der Photolackschicht 3 zu gewährlei­ sten, wird diese oberhalb der Verglasungstemperatur wärmebe­ handelt. Dadurch ergibt sich eine besonders harte Photolack­ schicht 3, die auch bei Anwendung eines Ätzverfahrens, wie dem reaktiven Ionenätzen, ätzstabil ist.
Um die Photolackschicht während der Wärmebehandlung am Ver­ fließen zu hindern, wird auf die Photolackschicht 3 eine Me­ tallisierungsschicht 7 aufgebracht. Die Metallisierungs­ schicht 7 kann aus Metall, wie beispielsweise aus Al, Pt, Ni oder Au, oder auch aus Metalloxiden bestehen. Zum Aufbringen der Metallisierungsschicht 7 kommen Verfahren wie Sputtern oder Aufdampfen in Frage. Zweckmäßigerweise ist die Dicke der Metallisierungsschicht 7 größer als 10 nm. Es sind auch Schichtdicken bis zu einer Dicke von 200 nm denkbar. Aller­ dings muß dann die Metallisierungsschicht 7 schrittweise auf­ gebracht werden, da ansonsten die Photolackschicht 3 zu heiß wird und aufweicht.
Nach dem Aufbringen der Metallisierungsschicht 7 wird die Photolackschicht 3 wärmebehandelt. Dazu wird die Photolack­ schicht 3 auf Temperaturen oberhalb der Verglasungstemperatur aufgeheizt. Die Verglasungstemperaturen für verschiedene Pho­ tolackschichten 3 sind dem Fachmann bekannt. Üblicherweise wird der Photolackschicht 3 auf eine Temperatur unterhalb von 200°C aufgeheizt.
Nach dem Abkühlen der Photolackschicht 3 ergibt sich eine be­ sonders harte und stabile Photolackschicht 3.
Anschließend wird die Metallisierungsschicht 7 durch ein ge­ eignetes Ätzverfahren entfernt. Derartige Ätzverfahren sind dem Fachmann bekannt und nicht Gegenstand der Anmeldung.
In Fig. 3 ist vergrößert eine der Inseln 5 der Photolack­ schicht 3 nach dem Entfernen der Metallisierungsschicht 7 dargestellt. Man erkennt daß die Insel 5 nach wie vor scharfe Kanten hat und definierte Flanken 6 aufweist. Demgegenüber ist in Fig. 4 die gleiche Insel 5 nach der Anwendung einer herkömmlichen Wärmebehandlung ohne Metallisierungsschicht 7 dargestellt. In diesem Fall weist die Insel 5 nach Abschluß des Verfahrens lediglich die Gestalt eines Kugelsegments auf. Die ursprüngliche pyramidenstumpfförmige Form der Insel 5 ist nicht länger erkennbar.
Das hier beschriebene Verfahren eignet sich daher insbesonde­ re um genaue definierte Strukturen in der Oberfläche 2 des Substrats 1 auszubilden.
Bezugszeichen
1
Substrat
2
Oberfläche
3
Photolackschicht
4
Zunge
5
Insel
6
Flanke
7
Metallisierungsschicht
8
Kante

Claims (9)

1. Verfahren zum Ausbilden einer Ätzmaske auf einem Sub­ strat, bei dem zunächst eine Photolackschicht (3) auf einem Substrat (1) aufgebracht und strukturiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Photolackschicht (3) eine Metallisierungsschicht (7) aufgebracht wird,
die Photolackschicht (3) wärmebehandelt und dadurch stabilisiert wird und
die Metallisierungsschicht (7) danach entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallisierungsschicht (7) oberhalb von 10 nm liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungsschicht (7) durch Sputtern auf die Photolackschicht (3) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungsschicht. (7) durch Aufdampfen auf die Photolackschicht (3) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungsschicht (7) aus Metall hergestellt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus der Gruppe der Elemente Al, Pt, Ni, Au ausgewählt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungsschicht (7) aus einem Metalloxid her­ gestellt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Photolackschicht (3) bei der Wärmebehandlung auf eine Temperatur oberhalb der Verglasungstemperatur des Photolacks aufgeheizt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Photolackschicht (3) bei der Wärmebehandlung auf eine Temperatur unterhalb von 200°C aufgeheizt wird.
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