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Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine Photoresistmaterialstruktur aufweist, und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben.
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Photoresistmaterialien sind bekannt.
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Aus der
US 2005/0277064 A1 ein System mit mehreren Resistschichten bekannt, wobei jeweilige Barriereschichten zwischen den Resistschichten angeordnet sind. Die
US 7 129 025 B2 befasst sich mit einem Herstellungsverfahren für dreidimensionale Strukturen, bei dem eine Antireflexionsschicht zwischen negativen Resistschichten vorgesehen ist. Aus der
US 6 582 890 B2 sind Photolithographieverfahren zum Herstellen von Mehrschicht-Mikrostrukturen bekannt, wobei mehrere Schichten aus photodefinierbaren Zusammensetzungen verwendet werden, die unterschiedliche Belichtungswellenlängen aufweisen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und Anspruch 7 und ein Verfahren gemäß Anspruch 17 und Anspruch 27 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit einem Hohlraum an einem Substrat;
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2a–2d schematische Querschnittsansichten der Vorrichtung während einer Herstellung mittels des Verfahrens zum Herstellen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine Draufsicht der Materialstruktur, die in 2d umrissen ist;
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4a–4b Draufsichten auf Masken, die bei dem Verfahren zum Herstellen verwendet werden, das in 1 erörtert ist;
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5 ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit einem Hohlraum an einem Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6a–6d schematische Ansichten der Vorrichtung während einer Herstellung derselben;
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7 eine Draufsicht der Materialstruktur, wie es in 6b gezeigt ist;
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8a–8b Masken, die bei dem Verfahren zum Herstellen verwendet werden, das in 5 umrissen ist; und
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9 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung.
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1 erörtert einen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung, die eine Photoresistmaterialstruktur mit mehreren Photoresistschichten aufweist. Bei einem Schritt S11 wird eine erste Photoresistschicht an einem Substrat aufgebracht, wobei die erste Photoresistschicht ein negatives Photoresistmaterial aufweist. Das erste Photoresistmaterial kann beispielsweise ein SU-8-Resist sein und kann transparent sein. Bei einem Schritt S13 wird die so erzeugte Materialstruktur belichtet, derart, dass eine Region der ersten Photoresistschicht sich in einer ersten Region vernetzt und sich in einer zweiten Region nicht vernetzt.
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2a offenbart einen Teil einer Materialstruktur 11 mit einem Substrat 13 und einer ersten Photoresistschicht 15, die an dem Substrat 13 aufgebracht ist. Das Substrat kann beispielsweise ein Halbleitermaterial aufweisen, wie beispielsweise Silizium oder GaAs (GaAs = Galliumarsenid). Die Materialstruktur 11 wird durch ein Licht 16 belichtet, das beispielsweise ein i-Linie-Licht bzw. i-line-Licht sein kann, das durch einen i-Linie-Stepper bzw. i-line-Stepper erzeugt wird. Das Licht 16 dringt in einer ersten Region 17a in eine Maske 17 ein und dringt in einer zweiten Region 17b nicht in die Maske 17 ein. Eine Draufsicht der Maske 17, die während des Belichtens S13 der ersten Resistschicht 15 verwendet wird, ist in 4a umrissen. Wie es in 4a gezeigt ist, kann der Außenumfang bzw. Außenrand (Peripherie) der undurchsichtigen Region 17b oder der Außenumfang der transparenten Region 17a rechteckig sein.
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Das Licht 16 trifft an der Materialstruktur 11 in einer ersten Region 15a der ersten Photoresistschicht 15 auf, derart, dass das erste Photoresistmaterial der ersten Photoresistschicht 15 sich in der ersten Region 15a vernetzt. Wenn das Licht nicht an einer Oberfläche, die von dem Substrat 13 der ersten Photoresistschicht 15 abgewandt ist, in einer zweiten Region 15b der ersten Photoresistschicht 15 auftrifft, vernetzt sich die erste Photoresistschicht 15 in der zweiten Region 15b nicht.
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Nach dem Belichten S13 wird die so erzeugte Materialstruktur 11 beispielsweise in einem Ofen bei einer Temperatur in einem Bereich von 110° Celsius bis 150° Celsius über eine Zeitdauer in einem Bereich von 300 Sekunden bis 1500 Sekunden bei einem Schritt S15 gebacken. Während des Backens S15 heilt die erste Photoresistschicht 15 in der ersten Region 15a weiter aus.
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Dann wird eine zweite Photoresistschicht, die ein positives Photoresistmaterial umfasst, das einen höheren Absorptionskoeffizienten bei einer vordefinierten Wellenlänge als das erste Photoresistmaterial aufweist, bei einem Schritt S17 an der ersten Photoresistschicht 15 aufgebracht. Die zweite Photoresistschicht kann eine kontinuierliche Schicht des zweiten Photoresistmaterials sein, die die vollständige Oberfläche der ersten Photoresistschicht 15 bedeckt, die dem Substrat 13 abgewandt ist. Das zweite Photoresistmaterial ist aus positiven Resist gebildet, wobei die zweite Photoresistschicht beispielsweise eine Dicke in einem Bereich von 10 μm bis 100 μm aufweisen kann.
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Danach wird die so erzeugte Materialstruktur 11 bei einem Schritt S19 belichtet, wobei 2b den Teil der Materialstruktur 11 während des Belichtens S19 zeigt. Eine zweite Photoresistschicht 19 wird an der ersten Photoresistschicht 15 aufgebracht, derart, dass die erste Photoresistschicht 15 zwischen dem Substrat 13 und der zweiten Photoresistschicht 19 angeordnet ist. Die zweite Photoresistschicht 19 weist zwei unterschiedliche Regionen auf, wobei eine Rahmenregion 19a auf der ersten Region 15a der ersten Photoresistschicht 15 positioniert ist und eine zweite Region 19b auf der zweiten Region 15b der ersten Photoresistschicht 15 positioniert ist.
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Ein Licht 20, das z. B. ein i-Linie-Licht sein kann und/oder durch einen i-Linie-Stepper erzeugt sein kann, dringt in eine Maske 21 in einer ersten transparenten Region 21a ein und trifft auf eine Oberfläche der zweiten Photoresistschicht 19 auf, derart, dass die Photoresistschicht 19 in einem dedizierten Abschnitt belichtet wird. Zusätzlich dazu weist die Maske 21 eine undurchlässige zweite Region 21b auf, in der das Licht 20 nicht in die Maske 21 eindringt, derart, dass die zweite Photoresistschicht 19 in einem anderen dedizierten Abschnitt nicht belichtet wird. Eine Draufsicht der Maske 21, die für das Belichten S19 verwendet wird, ist in 4b gezeigt. Wie es aus 4b zu sehen ist, kann der Umfang der transparenten Region oder der ersten Region 21a der Maske 21 rechteckig oder sogar quadratisch sein.
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2c zeigt eine Ansicht der Materialstruktur 11 nach dem Belichten. Die so implementierte Materialstruktur 11 wird auch eine Trägerstruktur genannt. In 2c sind sowohl eine erste Partition 19c, die dem Licht 20 ausgesetzt wurde, als auch eine zweite Partition 19d, die dem Licht 20 während des Belichtens nicht ausgesetzt wurde, zu sehen, wobei die erste Partition 19c und die zweite Partition 19d die zweite Region 19b bilden. Die Materialstruktur 11, die in 2c gezeigt ist, wird dann bei einem Schritt S23 gebacken, wobei das Backen bei einer Temperatur in einem Bereich von 120° Celsius bis 150° Celsius oder über eine Zeitdauer von 300 Sekunden bis 1500 Sekunden durchgeführt werden kann.
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Die so erzeugte Materialstruktur 11 wird dann bei einem Schritt S25 mit einem Entwickler in Kontakt gebracht, so dass das erste Photoresistmaterial der ersten Photoresistschicht 15 und das zweite Photoresistmaterial der zweiten Photoresistschicht 19 entwickelt werden, und die somit gebildete Materialstruktur 11 ist in 2d gezeigt. Die Materialstruktur 11, die in 2d umrissen ist, weist einen Hohlraum 23 und eine Abdeckung 25 mit Löchern 25a in der Abdeckung 25 auf, wobei die Löcher 25a sich von einer Oberfläche, die dem Substrat 13 zugewandt ist, zu einer Oberfläche erstrecken, die von dem Substrat 13 abgewandt ist. Bei der Materialstruktur 11 kann der Hohlraum 23 gebildet sein, derart, dass ein Abstand d des Abdeckungsabschnitts 25 oder eine Dicke der ersten Photoresistschicht 15 in einem Bereich von 20 μm bis 500 μm liegt.
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Während des Entwickelns S25 wurde das zweite Photoresistmaterial der zweiten Photoresistschicht 19 in der ersten Partition 19c der zweiten Photoresistschicht 19 entfernt, derart, dass die Löcher 25a gebildet werden. Nach der Bildung der Löcher 25a wurde das Photoresistmaterial des ersten Photoresistmaterials 15 durch den Entwickler gelöst, derart, dass der Hohlraum 23 sich innerhalb der Materialstruktur 11 bildete. Eine Draufsicht der Materialstruktur 11, die in 2d gezeigt ist, ist in 3 präsentiert. Wie es aus 3 zu erkennen ist, kann der Rahmenabschnitt 15a in der Materialstruktur 11 rechteckig sein, während ein Innenumfang des Rahmenabschnitts 15a, der durch die zweite Photoresistschicht 19 bedeckt ist, durch gestrichelte Linien angegeben ist und ebenfalls rechteckig sein kann. Die Löcher oder Öffnungen 25a können rechteckig sein oder sogar eine quadratische Form aufweisen.
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Bei weiteren Schritten, die in 1 oder 2a–d nicht gezeigt sind, kann die Materialstruktur 11, die in 2d gezeigt ist, durch ein Aufbringen einer weiteren Photoresistschicht auf die Materialstruktur 11 und ein optionales Strukturieren der weiteren Photoresistschicht versiegelt bzw. abgedichtet werden, wobei die weitere Photoresistschicht angeordnet sein kann, derart, dass die Löcher 25a vollständig oder partiell bedeckt sind und der Hohlraum 23 vollständig oder partiell versiegelt ist.
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Die Materialstruktur 11, die in 2d gezeigt ist, kann als ein WLP (WLP = Wafer Level Package = Gehäuse auf Waferebene) für eine Vorrichtung, wie beispielsweise einen BAW-Resonator (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) verwendet werden, bei dem ein Chip an dem Substrat 13 angeordnet sein kann, derart, das ein partiell oder vollständig versiegelter Hohlraum innerhalb des WLP über dem Chip an dem Substrat 13 gebildet ist. Eine derartige implementierte Hohlraumstruktur kann somit aus einem Material mit einem hohen Seitenverhältnis gebildet werden, wie beispielsweise einem SU-8-Resist. Das erste Photoresistmaterial oder das zweite Photoresistmaterial, die bei der Herstellung der Materialstruktur 11 verwendet werden, können für einen dedizierten Bereich einer Wellenlänge oder Lichtwellenlänge transparent sein, z. B. für ein i-Linie-Licht von einer Halogenlampe.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen, das in 1 erörtert ist, können die Schritte des Belichtens S13, S19 mittels eines i-Linie-Steppers durchgeführt werden, derart, dass die Abdeckung 25 während des Belichtens S19 mittels eines i-Linie-Steppers gebildet wird und die Rahmenregion 15a der ersten Photoresistschicht 15 bei dem Belichten S13 mittels eines i-Linie-Steppers gebildet wird.
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Das bei 1 erörterte Verfahren kann bei geringem Aufwand für die Konstruktion bzw. das Engineering und den Betrieb oder die Herstellung der Materialstruktur 11 durchgeführt werden, da das erörterte Verfahren zum Herstellen eine umfassende Reproduzierbarkeit der Belichtungsschritte S13, S19, S21 oder des Prozesses zum Belichten ermöglicht, wobei daher die störenden Wirkungen der Dickenvariationen der Photoresistschichten 15, 19 verringert werden, die auf das Substrat 13 oder auf einen Wafer aufgebracht sind. Weil alle Belichtungsschritte S13, S19 mittels eines i-Linie-Steppers durchgeführt werden können, müssen die Wafer während der Herstellung der Materialstrukturen 11 nicht manuell eingestellt werden.
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Daher sind die Materialstrukturen 11, die bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Herstellen erzeugt werden, durch eine niedrige Ausfallrate oder durch eine geringe Dichte von Ausfällen bei einer Mehrzahl der Materialstrukturen 11 gekennzeichnet, die an einem Wafer angeordnet sind und gemäß dem Verfahren hergestellt sind, das in 1 umrissen ist, da die Wirkungen einer Kontaktbelichtung umgangen werden können. Deshalb können die damit verwandten Ausfälle bei den Masken, die für ein Belichten verwendet werden, ebenfalls vermieden werden. Dadurch können die Ausfälle, die sich aus der Kontaktbelichtung ergeben, wie beispielsweise die Beschädigungen, die an der Resistschicht, die an dem Wafer aufgebracht ist, oder den Masken bewirkt werden, umgangen werden, da bei dem i-Linie-Stepper keine Masken an den Wafern selbst aufgebracht werden müssen.
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Zudem ist das Licht des i-Linie-Steppers durch eine geringe Bandbreite gekennzeichnet, derart, dass die störenden Auswirkungen eines Lichts hoher Wellenlängenbandbreite, das zum Belichten während der Herstellung der Materialstrukturen 11 verwendet wird, vermieden werden können. Abgesehen davon werden die Auswirkungen von Luftblasen in den Photoresistschichten 15, 19 auf die Form und Abmessungen der Materialstruktur 11 verringert.
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Ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit einer Materialstruktur ist in 5 gezeigt, wobei bei der Vorrichtung eine Photoresistmaterialstruktur zusammen mit einem Substrat einen Hohlraum zwischen dem Substrat und der Photoresistmaterialstruktur bildet. Bei einem Schritt S31 wird eine erste Photoresistschicht auf ein Substrat aufgebracht. Die erste Photoresistschicht weist ein negatives Photoresistmaterial auf, das beispielsweise ein negatives SU-8-Photoresist sein kann. Danach wird bei einem Schritt S33 eine zweite Photoresistschicht, die ein zweites Photoresistmaterial aufweist, auf die erste Photoresistschicht aufgebracht, derart, dass die erste Photoresistschicht zwischen dem Substrat und der zweiten Photoresistschicht angeordnet ist. Das zweite Photoresistmaterial weist einen höheren Absorptionskoeffizienten bei einer vordefinierten Wellenlänge als das erste Photoresistmaterial auf, wobei die vordefinierte Wellenlänge beispielsweise in einem Bereich von 300 μm bis 400 μm liegen kann. Licht einer derartigen Wellenlänge kann z. B. ein i-Linie-Licht sein, das in einer Lichtquelle in einem i-Linie-Stepper erzeugt wird.
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Nachfolgend werden bei einem Schritt S35 die erste Photoresistschicht und die zweite Photoresistschicht belichtet, derart, dass sich die erste Photoresistschicht in einer ersten Region vernetzt und sich in einer zweiten Region nicht vernetzt. 6a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer derartigen Materialstruktur 51 während des Belichtens S35. Die Anordnung 51 weist ein Substrat 53 auf, wie beispielsweise einen Wafer, einen Halbleiterwafer oder einen Siliziumwafer, auf den eine erste Photoresistschicht 55 aufgebracht ist. Auf eine Oberfläche der ersten Photoresistschicht 55, die von dem Substrat 53 abgewandt ist, wird eine zweite Photoresistschicht 57 aufgebracht, wobei die zweite Photoresistschicht ein positives Photoresistmaterial aufweist. Eine Dicke der zweiten Photoresistschicht 57 kann z. B. in einem Bereich von 1 μm bis 10 μm liegen.
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Ein Licht 59, bei dem es sich beispielsweise um ein i-Linie-Licht handeln kann, das in einer Lichtquelle eines i-Linie-Steppers erzeugt wird, dringt in eine Maske 61 in einer ersten transparenten Region 61a der Maske 61 ein und dringt in die Maske 61 in einer undurchlässigen zweiten Region 61b nicht ein. Eine Draufsicht der Maske 61 ist in 8a gezeigt, wobei 8a zeigt, dass ein Außenumfang der zweiten Region oder undurchlässigen Region 61b der Maske 61, die durch die transparente Region 61a umgeben ist, quadratisch sein kann, während der Außenumfang der transparenten Region 61a auch rechteckig oder quadratisch sein kann.
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Da das erste Photoresistmaterial der ersten Photoresistschicht 55 ein negatives Photoresistmaterial aufweist, vernetzt sich während des Belichtens S35 das erste Photoresistmaterial 55 in einer ersten Region 55a, in die Lichtstrahlen des Lichts 59 eindringen, und vernetzt sich in einer zweiten Region 55b nicht, in die keine Lichtstrahlen des Lichts 59 eindringen. Da das zweite Photoresistmaterial ein positives Photoresist ist, kann das positive Photoresistmaterial der zweiten Photoresistschicht 57 in einer ersten Region 57a der zweiten Photoresistschicht 57 nicht vernetzt werden, in die die Lichtstrahlen eindringen. Ferner bleibt die zweite Photoresistschicht in einer zweiten Region 57b der zweiten Photoresistschicht 57 vernetzt, in die keine Lichtstrahlen des Lichts 59 eindringen.
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Deshalb weist die Materialstruktur 51 nach dem Belichten S35 eine Mehrschichtstruktur von zwei Photoresistschichten 55, 57 auf, die auf das Substrat 53 aufgebracht sind, wobei das Photoresistmaterial des ersten Photoresistmaterials 55 in einer Rahmenregion 55a oder einer ersten Region 55a vernetzt ist und in einer zweiten Region 55b nicht vernetzt ist und das zweite Photoresistmaterial des zweiten Photoresists 57 in der ersten Region 57a der zweiten Photoresistschicht 57 nicht vernetzt ist und in der zweiten Region 57b der zweiten Photoresistschicht 57 vernetzt ist.
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Nach dem Belichten S35 wird die Materialstruktur 51, die in 3a gezeigt ist, bei einem Schritt S37 gebacken, wobei z. B. das Backen in einem Ofen bei einer Temperatur in einem Bereich von 100° Celsius bis 250° Celsius oder über eine Zeitdauer in einem Bereich von 300 Sekunden bis 1500 Sekunden durchgeführt werden kann. Aufgrund des Backens S37 heilt das erste Photoresistmaterial in der ersten vernetzten Region 55a weiter aus und heilt das zweite Photoresistmaterial in der vernetzten Region 57b weiter aus. Dann wird bei einem Schritt S39 die Materialstruktur 51 entwickelt, derart, dass das Photoresistmaterial der zweiten Photoresistschicht 57 in der ersten Region 57a entfernt wird und in der zweiten Region 57b verbleibt. Danach wird bei einem Schritt S41 eine dritte Photoresistschicht auf einer Oberfläche der zweiten Photoresistschicht 57 aufgebracht, wobei die Oberfläche der zweiten Photoresistschicht 57 von der ersten Photoresistschicht 55 abgewandt ist. Anders ausgedrückt wird die dritte Photoresistschicht auf die zweite Photoresistschicht 57 aufgebracht, derart, dass die zweite Photoresistschicht 57 zwischen der ersten Photoresistschicht 55 und der dritten Photoresistschicht angeordnet ist. Die dritte Photoresistschicht weist ein positives Resist.
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Nach dem Aufbringen S41 der dritten Photoresistschicht wird die dritte Photoresistschicht bei einem Schritt S43 belichtet, derart, dass die dritte Photoresistschicht in einer ersten Partition der zweiten Region vernetzt bleibt oder in einer zweiten Partition der zweiten Region nicht vernetzt bleibt. 6b zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung der Materialstruktur 51 während des Belichtens S43. Wie es aus 6b zu erkennen ist, ist eine dritte Photoresistschicht 63, die ein drittes Photoresistmaterial aufweist, an einer Oberfläche der zweiten Photoresistschicht 57, die von der ersten Photoresistschicht 55 abgewandt ist, und an einer Oberfläche der ersten Photoresistschicht 55 in der ersten Region 55a angeordnet, wobei die Oberfläche der ersten Photoresistschicht 55 von dem Substrat 53 abgewandt ist. Das dritte Photoresistmaterial weist einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten bei einer vordefinierten Wellenlänge als das zweite Photoresistmaterial auf, wobei die vordefinierte Wellenlänge in einem Bereich von 300 nm bis 500 nm liegen kann.
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Ein Licht 65, wie beispielsweise ein i-Linie-Licht von einer Lichtquelle in einem i-Linie-Stepper, dringt in eine weitere Maske 67 in einer ersten transparenten Region 67a der weiteren Maske 67 ein und dringt in einer zweiten undurchlässigen Region 67b nicht in die weitere Maske 67 ein. Eine Draufsicht der weiteren Maske 67, die während des Belichtens S43 verwendet wird, ist in 8b gezeigt. Wie es aus 8b zu sehen ist, kann der Umfang der transparenten Region 67a der Maske 67 rechteckig oder sogar quadratisch sein.
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Aufgrund des Belichtens S43 weist die dritte Photoresistschicht 63 eine erste Region oder eine Rahmenregion 63a, die über der ersten Region 55a der ersten Photoresistschicht 55 positioniert ist, und zwei Partitionen 63b, 63c auf, die über der zweiten Region 55b der ersten Photoresistschicht 55 oder an der zweiten Photoresistschicht 57 positioniert sind. Das dritte Photoresistmaterial der dritten Photoresistschicht bleibt hierdurch in der ersten Partition 63b in der zweiten Region vernetzt und wird weich oder verflüssigt sich in der zweiten Partition 63c aufgrund des Belichtens S43, derart, dass die dritte Photoresistschicht 63 in der zweiten Partition 63c nach dem Belichten S43 nicht vernetzt ist. Der Umfang und die Abmessungen der zweiten Partition 63c sind durch den Bereich definiert, in dem Licht in die Maske 67 eindringt und auf die Oberfläche der dritten Photoresistschicht 63 auftrifft.
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Die Belichtungsdosen, die Absorptionsfähigkeiten der zweiten Photoresistschicht 57 und der dritten Photoresistschicht 63 oder die Absorptionscharakteristika des zweiten Photoresistmaterials und des dritten Photoresistmaterials sind ausgewählt, derart, dass das Licht 65 nicht in die erste Photoresistschicht 55 eindringt oder dass lediglich ein kleiner Teil des Lichts 65 in die erste Photoresistschicht 55 während des Belichtens S43 eindringt. Beispielsweise kann bei einem Verfahren zum Herstellen die zweite Photoresistschicht 57 oder die dritte Photoresistschicht 63 implementiert sein, derart, dass 95% einer Intensität oder einer Energie von Licht, das auf die Oberfläche der dritten Photoresistschicht 63 auftrifft, die von der zweiten Photoresistschicht 57 abgewandt ist, durch die zweite Photoresistschicht 57 oder die dritte Photoresistschicht 63 absorbiert wird, derart, dass lediglich 5% der Intensität oder Energie des Lichts in die erste Photoresistschicht 55 eindringt.
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6c zeigt eine Querschnittsansicht der Materialstruktur 51 nach dem Belichten S43. In 6 ist zu sehen, dass die zweite Photoresistschicht 57 zwei unterschiedliche Partitionen 57a, 57b umfasst, die erste Partition 57a, in der das zweite Photoresistmaterial während des Belichtens S43 vernetzt geblieben ist, und die zweite Partition 57b, in der das zweite Photoresistmaterial nach dem Belichten S43 weich geworden ist oder sich verflüssigt hat. Der Umfang oder die Abmessungen der zweiten Partition 57b, in der das zweite Photoresistmaterial nach dem Belichten S43 nicht vernetzt ist, ist durch den Bereich definiert, in dem das Licht 65 während des Belichtens S43 in die zweite Photoresistschicht 57 eindringt.
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In 7 ist eine Draufsicht auf die Materialstruktur 51, die in 6c umrissen ist, gezeigt, wobei ein Innenumfang der ersten Region 63a der dritten Photoresistschicht mit gestrichelten Linien gezeigt ist. Wie es aus 7 zu erkennen ist, kann ein Außenumfang der zweiten Partition 63c, der Innenumfang der ersten Region 63a oder der Außenumfang der zweiten Region 63b der dritten Photoresistschicht rechteckig oder sogar quadratisch sein.
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Dann kann die Materialstruktur 51, die in 6c gezeigt ist, beispielsweise bei einem Schritt S45 in einem Ofen gebacken werden, wobei das Backen z. B. bei einer Temperatur in einem Bereich von 110° Celsius bis 150° Celsius oder über eine Zeitdauer in einem Bereich von 300 Sekunden bis 1500 Sekunden durchgeführt wird. Nach dem Backen S45 wird bei einem Schritt S47 die Materialstruktur 51 mit einem Entwickler in Kontakt gebracht, derart, dass das erste Photoresistmaterial, das zweite Photoresistmaterial oder das dritte Photoresistmaterial entwickelt wird. 6d zeigt einen Aufbau der Materialstruktur 51 nach dem Entwickeln S47.
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Wie es aus 6d zu erkennen ist, weist die Materialstruktur 51 das Substrat 53 und eine Mehrschichtphotoresistmaterialstruktur auf. Die Mehrschichtphotoresistmaterialstruktur wiederum ist aus drei Photoresistschichten 55, 57, 63 gebildet, die an einer Hauptseite des Substrats 53 angeordnet sind. Die Materialstruktur 51 weist die Rahmenregion 55a der ersten Photoresistschicht 55 und einen Abdeckungsabschnitt 69 auf, einschließlich der Regionen und Partitionen 57a, 57b, 63a, 63b, 63c der zweiten Photoresistschicht 57 und der dritten Photoresistschicht 63.
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Der Abdeckungsabschnitt 69 ist an dem Rahmenabschnitt 55a, der an der Hauptseite des Substrats 53 gebildet ist, derart positioniert, dass der Abdeckungsabschnitt einen Teil der Hauptseite des Substrats in einem Abstand zu der Hauptseite überspannt, derart, dass ein Hohlraum 71 gebildet ist, wobei der Hohlraum 71 durch das Substrat 53, die Rahmenregion oder den Rahmenabschnitt 55a und den Abdeckungsabschnitt 69 umgeben ist. Der Hohlraum 71 kann z. B. gebildet sein, derart, dass ein Abstand D des Abdeckungsabschnitts 69 von dem Substrat 53 oder eine Dicke der ersten Photoresistschicht 55 in einem Bereich von 20 μm bis 500 μm liegt. Wie es aus 6d zu erkennen ist, weist der Abdeckungsabschnitt 69 mehrere Löcher 69a oder Öffnungen auf, die die Entfernung des Opfermaterials des ersten Photoresistmaterials in der zweiten Region 55b ermöglichen, wobei die Löcher 69a sich von einer Oberfläche des Abdeckungsabschnitts 69, die dem Substrat 53 zugewandt ist, zu einer Oberfläche des Abdeckungsabschnitts 69 erstrecken, die von dem Substrat 53 abgewandt ist.
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Während des Entwickelns S47 wird deshalb das Material über die Öffnung 69a, über die der Entwickler das erste Photoresistmaterial in der zweiten Region 55b berührt, geätzt oder in dem Entwickler gelöst. Bei einem weiteren Schritt des Verfahrens zum Herstellen, das in 5 umrissen ist, kann eine vierte Photoresistmaterialschicht an der Materialstruktur 51, die in 6d gezeigt ist, aufgebracht werden, derart, dass die Löcher 69a partiell oder vollständig durch die vierte Photoresistschicht bedeckt sein können. Bei einem weiteren photolithographischen Schritt, der auch mittels eines i-Linie-Steppers durchgeführt werden könnte, könnte die vierte Photoresistschicht strukturiert werden. Daher könnte der Hohlraum 71 in der Materialstruktur 51 durch die vierte Photoresistschicht, die in der 6d nicht gezeigt ist, partiell oder vollständig versiegelt sein.
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Da das Belichten S35, das Belichten S43 und/oder das optionale Belichten der vierten Photoresistschicht jeweils in einem i-Linie-Stepper durchgeführt werden können, kann das Verfahren zum Herstellen auf einfache Weise ausgeführt werden, wie es bereits oben umrissen ist.
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Die in 1 und 5 umrissenen Verfahren können verwendet werden, um eine Mehrzahl 81 von WLPs an einem Wafer 83 zu herzustellen. Die Gruppe oder die Mehrzahl 71 der WLPs an dem Substrat 83 ist in 9 gezeigt. Wie es aus 9 zu erkennen ist, weist das WLP einen Rahmenabschnitt 85 und einen Abdeckungsabschnitt 87 mit mehreren Löchern 89 in dem Abdeckungsabschnitt 87 auf. Ein erster Hohlraum 91a ist durch den Wafer 83, den Rahmenabschnitt 85 und den Abdeckungsabschnitt 87 umgeben, während 9 auch einen zweiten Hohlraum 91b eines benachbarten WLP zeigt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit dem WLP können laterale Abmessungen oder eine Erstreckung des Hohlraums 91a, 91b in eine Richtung parallel zu einer Oberfläche eines Wafers 83 in einem Bereich von 20 μm bis 1000 μm oder in einem Bereich von 100 μm bis 400 μm liegen. Ein Abstand des Abdeckungsabschnitts 87 von einer Oberfläche des Wafers 83 oder ein Minimum eines Abstands zwischen einem Punkt an einer Oberfläche des Substrats 83, die dem Abdeckungsabschnitt 87 zugewandt ist, und einem Punkt des Abdeckungsabschnitts 87 kann in einem Bereich von 10 μm bis 500 μm oder in einem Bereich von 50 μm bis 250 μm liegen.
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Die Substrate 13, 53, 83 können irgendein Material wie ein Halbleitermaterial aufweisen, wie beispielsweise ein Silizium oder ein GaAs. Das erste Photoresistmaterial der ersten Photoresistschicht 15 in der Materialstruktur 11 ist ein negatives Photoresist, wie beispielsweise ein SU-8-Resist. Das zweite Photoresistmaterial der zweiten Photoresistschicht 19 ist ein positives Photoresistmaterial.
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Bei der Materialstruktur 51 ist das erste Photoresistmaterial einer ersten Photoresistschicht 55 ein negatives Photoresistmaterial, z. B. ein negatives SU-8-Photoresistmaterial.
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Ferner ist das Photoresistmaterial der zweiten Photoresistschicht 57 in der Materialstruktur 51 ein positives Photoresistmaterial.
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Zusätzlich ist das Photoresistmaterial des dritten Photoresistmaterials 63 ein positives Photoresist.
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Bei der Materialstruktur 11 kann ein Verhältnis des Absorptionskoeffizienten des zweiten Photoresistmaterials der zweiten Photoresistschicht 19 zu einem Absorptionskoeffizienten des ersten Photoresistmaterials der ersten Photoresistschicht 15 in einem Bereich von 5 bis 100 liegen. Jedoch sind irgendwelche Verhältnisse des Absorptionskoeffizienten des zweiten Photoresistmaterials zu dem Absorptionskoeffizienten des ersten Photoresistmaterials Alternativen hierzu, solange bei einer vordefinierten Wellenlänge der Absorptionskoeffizient des zweiten Photoresistmaterials höher als der Absorptionskoeffizient des ersten Photoresistmaterials ist. Die vordefinierte Wellenlänge kann in einem Bereich von 300 nm bis 400 nm liegen; jedoch können irgendwelche Werte der vordefinierten Wellenlänge Alternativen hierzu sein.
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Bei der Materialstruktur 51 kann bei einer vordefinierten Wellenlänge ein Verhältnis des Absorptionskoeffizienten des zweiten Photoresistmaterials der zweiten Photoresistschicht 57 zu einem Absorptionskoeffizienten des ersten Photoresistmaterials der ersten Photoresistschicht 55 in einem Bereich von 5 bis 100 liegen, dennoch sind irgendwelche Verhältnisse des Absorptionskoeffizienten des zweiten Photoresistmaterials zu dem Absorptionskoeffizienten des ersten Photoresistmaterials Alternativen hierzu. Die vordefinierte Wellenlänge kann in einem Bereich zwischen 300 nm bis 400 nm liegen, jedoch sind irgendwelche Wellenlängenwerte Alternativen hierzu. Zudem kann ein Verhältnis eines Absorptionskoeffizienten des zweiten Photoresistmaterials der zweiten Photoresistschicht 57 zu einem Absorptionskoeffizienten des dritten Photoresistmaterials der dritten Photoresistschicht 63 in einem Bereich von 5 bis 100 liegen, wobei die vordefinierte Wellenlänge in einem Bereich von 300 nm bis 400 nm liegen kann. Dennoch sind irgendwelche Werte des Verhältnisses des Absorptionskoeffizienten des zweiten Resistmaterials zu dem Absorptionskoeffizienten des dritten Photoresistmaterials Alternativen, während irgendwelche Werte für die vordefinierten Wellenlängen denkbar sind.
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Bei der Materialstruktur 11 kann die zweite Photoresistschicht 19 implementiert sein, derart, dass mehr als 95% einer Energie des Lichts 20, das an einer Oberfläche der zweiten Photoresistschicht 19 auftrifft, die von der ersten Photoresistschicht abgewandt ist, durch die erste Photoresistschicht absorbiert wird, wobei eine Wellenlänge des auftreffenden Lichts in einem Bereich von 300 nm bis 400 nm liegen kann. Jedoch sind irgendwelche Implementierungen der Materialstruktur 11, wobei das zweite Photoresistmaterial einen höheren Absorptionskoeffizienten als das erste Photoresistmaterial bei einer vordefinierten Wellenlänge aufweist, Alternativen dafür. Bei der Materialstruktur 51 können die zweite Photoresistschicht 57 oder die dritte Photoresistschicht 63 implementiert sein, derart, dass mehr als 95% einer Energie eines Lichts, das an der Oberfläche der dritten Photoresistschicht 63 auftrifft, die von der zweiten Photoresistschicht abgewandt ist, durch die zweite Photoresistschicht 57 oder die dritte Photoresistschicht 63 absorbiert wird, wobei eine Wellenlänge des auftreffenden Lichts in einem Bereich zwischen 300 nm und 400 nm liegen kann. Dagegen sind irgendwelche Implementierungen der zweiten Photoresistschicht oder der dritten Photoresistschicht Alternativen dafür.
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Bei den Materialstrukturen 11, 51 kann eine Dicke der ersten Photoresistschicht 15, 55 in einem Bereich zwischen 20 μm und 500 μm liegen, jedoch sind irgendwelche Werte der Dicke der ersten Photoresistschicht 15, 55 Alternativen dafür. Bei der Materialstruktur 11 kann die Dicke der zweiten Photoresistschicht 19 in einem Bereich von 10 μm bis 100 μm liegen, jedoch können irgendwelche Werte der Dicke der zweiten Photoresistschicht 19 Alternativen dafür sein.
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Zudem kann die Dicke der zweiten Photoresistschicht 57 in einer Materialstruktur 51 einen Wert in einem Bereich von 1 μm bis 10 μm aufweisen, aber irgendwelche Werte der Dicke der zweiten Photoresistschicht 57 sind denkbar. Zusätzlich kann die Dicke der dritten Photoresistschicht 63 in einem Bereich von 10 μm bis 100 μm liegen, dennoch sind irgendwelche Werte der Dicke der dritten Photoresistschicht 63 denkbar. Bei den Materialstrukturen 11, 51 einer Vorrichtung kann ein Verhältnis der Dicke der Rahmenabschnitte 15a, 55a der ersten Photoresistschicht zu einer Dicke der Abdeckungsabschnitte 25, 69 in einem Bereich von 2 bis 20 liegen, aber irgendwelche Werte des Verhältnisses der Dicke der Rahmenabschnitte 15a, 55a zu der Dicke der Abdeckungsabschnitte 25, 69 sind Alternativen dafür. Ferner kann bei den Materialstrukturen 11, 51 bei einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung ein Verhältnis eines maximalen Abstands zwischen zwei Punkten an dem lateralen Außenumfang des Rahmenabschnitts 15a, 55a zu der Dicke der Rahmenabschnitte 15a, 55a in einem Bereich zwischen 4 und 1000 liegen, dennoch sind irgendwelche Werte des Verhältnisses Alternativen dafür. Bei den Materialstrukturen 11, 51 kann ein maximaler Abstand zwischen zwei Punkten eines Außenumfangs des Rahmenabschnitts 55a in einem Bereich von 10 μm bis 1000 μm liegen, aber irgendwelche Werte des maximalen Abstands können Alternativen dafür sein.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung, die eine Materialstruktur aufweist, wie es in 1 erörtert ist, können die Schritte des Backens S15, S23 bei einem alternativen Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Herstellen ausgelassen werden.
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Zudem kann bei dem Verfahren zum Herstellen, das in 5 umrissen ist, das Backen S37, S45 ausgelassen werden.
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Ferner kann bei einem Verfahren zum Herstellen das Backen S15, S23, S37, S45 bei irgendeiner Temperatur über eine beliebige Zeitdauer ausgeführt werden.
