DE1154327B

DE1154327B - Verfahren zur Herstellung von Mikromasken

Info

Publication number: DE1154327B
Application number: DET22948A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat August-Fr Dipl-Chem; Joachim Jentzsch; Anneliese Wuerth
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1962-10-27
Filing date: 1962-10-27
Publication date: 1963-09-12

Description

Verfahren zur Herstellung von Mikromasken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mikromasken, insbesondere Foto-, Plattier- und Ätzmasken, die vorzugsweise zur Erzeugung von Mikrostrukturen mit Hilfe des sogenannten Fotorestistverfahrens Verwendung finden.
In der Mikromodultechnik wie auch in der Halbleitertechnik werden bekanntlich Bauelemente hergestellt, deren Oberflächen feinste Strukturen, sogenannte Mikrostrukturen, aufweisen. Derartige Strukturen sind beispielsweise mäanderförmige Widerstandsbeläge auf isolierenden Trägerplatten oder rechteckförmige Diffusionsfenster und Kontaktierungen auf Mesatransistoren, die durch Masken, die diese feinsten Strukturen aufweisen, aufgedampft werden. Solche Strukturen sind auch beispielsweise in der Oxidschicht von Planartransistoren eingeätzte Vertiefungen, die zur Diffusion von Störstellen in das Halbleiterelement oder zur Kontaktierung des Halbleiterelementes dienen. Zur Herstellung solcher kleinsten Strukturen in Bedampfungsmasken oder auf Halbleiterbauelementen bedient man sich des sogenannten Fotorestistverfahrens. Bei diesem Verfahren wird auf die abzuätzende bzw. zu plattierende Oberfläche ein lichtempfindlicher Lack aufgetragen, dann eine Fotomaske aufgelegt und diese Anordnung belichtet.
Die unbelichteten Teile des Lackes können daraufhin abgewaschen werden, so daß an den Stellen der Oberfläche, an welchen geätzt bzw. plattiert werden soll, die schützende Lackschicht entfernt ist.
Bei diesem bekannten Verfahren war es bisher unmöglich, sehr feine Strukturen in der gewünschten Formtreue zu erzeugen. Diese Abweichung von der Ausgangsvorlage wird einmal durch unvermeidliche Abweichungen bei den fotografischen Verkleinerungen, zum andern durch verfahrensbedingte Veränderungen der Maßhaltigkeit während der Ätz-bzw. Plattierungsvorgänge verursacht. Dabei erfolgen außer geringfügigen Veränderungen der geometrischen Abmessungen durch Überstrahlungserscheinungen, Seitenätzungen oder seitliche Zuwachsungen auch Abrundungen scharf vorgegebener Ecken. Bei der Verkleinerungstechnik ist diese Eckenabrundung bedingt durch die Körnigkeit des verwendeten Fotomaterials, Abbildungsfehler des optischen Systems und Lichthoferscheinungen. Durch weitere Kopiervorgänge auf Fotolackschichten kann diese Eckenabrundung noch verstärkt werden. Außerdem müssen bei anschließenden Ätzungen oder Plattierungen Seitenätzungen bzw. seitliche Zuwachsungen berücksichtigt werden, die die Abrundungen der Ecken ebenfalls beeinflussen. Die Abrundungsradien liegen je nach Arbeitstechnik in der Größenordnung von etwa 5 bis 20 #t. Da zum Teil Strukturen mit sehr geringen Abmessungen gefordert werden, sind diese Ergebnisse nicht tragbar.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Masken anzugeben, die die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.
Erfindungsgemäß werden dazu die Strukturen auf der Ausgangsvorlage derart vorverzerrt, daß Verzerrungen, die während der fotografischen Verkleinerung und des anschließenden Ätz- bzw. Plattierungsprozesses entstehen, kompensiert werden.
Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert werden. Als ein erstes Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß eine Bedampfungsmaske für die Bedampfung der rechteckförmigen Basis- und Emitterkontaktierungen von Mesatransistoren hergestellt werden soll. Auf einer solchen Bedampfungsmaske befinden sich beispielsweise tausend rechteckförmige Schlitze, die eine Breite von etwa 7 p, und eine Länge von etwa 20 #t besitzen. In Fig. la ist ein derartiger rechteckförmiger Schlitz in stark vergrößertem Maßstab wiedergegeben. Würde man nun einen derartigen Schlitz in der Ausgangsvorlage aufzeichnen, ihn dann fotografieren und auf die gewünschte Größe verkleinern und schließlich mittels Fotorestistverfahrens auf eine dünne Metallfolie auftragen, so ergäbe sich etwa ein Schlitz, wie er in Fig. 1b dargestellt ist. Fig. 1c zeigt nun die Umrisse des Schlitzes entsprechend Fig. 1 a mit stark verlängerten Ecken, wie er auf die Ausgangsvorlage entsprechend der Erfindung gezeichnet werden muß, um die Eckenabrundungserscheinungen zu kompensieren. In Fig. 1d wurde außerdem noch eine seitliche Zuwachsung berücksichtigt.
Es wird nun im folgenden eine bewährte Methode erklärt, mit welcher es möglich ist, die notwendige Größe der Vorverzerrung, d. h. der Eckenverlängerung, zii bestimmen. Zur Feststellung des Eckenabrundungsradius, den die verwendeten fotografischen Einrichtungen und Materialien sowie der anschließende Ätz- bzw. Plattierungsprozeß verursachen, wird eine Versuchsmaske hergestellt. Auf der Ausgangsvorlage zu dieser Versuchsmaske wird eine Struktur aufgezeichnet, die der Form der gewünschten Mikrostruktur entspricht, beispielsweise wie Fig. la. Nun folgt der fotografische Verkleinerungsprozeß und anschließend der Ätz- bzw. Plattierungsprozeß. Am Endprodukt wird nun der entstandene sogenannte Eckenabrundungsradius -er soll mit a bezeichnet werden - gemessen. Ist dieser Radius a bekannt, so kann mit Hilfe einer einfachen Rechnung, wie sie in Fig.2 erläutert wird, die erforderliche Eckenverlängerung berechnet werden.
Fig.2 zeigt als Beispiel eine rechtwinklige Ecke eines auszuätzenden Schlitzes. Diese Ecke ist durch die einzelnen Arbeitsprozesse abgerundet worden, wobei der entsprechende Viertelkreis einen Eckenabrundungsradius a aufweist. Die Eckenverlängerungsbogen berühren den Eckenabrundungskreis an den beiden Endpunkten des Viertelkreises und berühren sich gegenseitig, d. h., eine Rechteckseite und die Winkelhalbierende der Ecke sind Tangenten an den Verlängerungsbogen. Daraus ergibt sich eine einfache Konstruktion und Berechnung des Vorgaberadius r.
Vom Mittelpunkt des Eckenabrundungskreises Ma werden die Senkrechten zu den Schlitzseiten (Rechteckseiten), d. h. die Strecken M"A und M"A', gezogen und diese nach außen verlängert.
Auf der Winkelhalbierenden der Ecke wird vom Eckpunkt E aus die Strecke EA (= EA') nach außen abgetragen (B). Der so gewonnene Punkt B ist der Berührungspunkt der beiden Verlängerungsbogen. Im Punkt B wird die Senkrechte zur Winkelhal.-bicrenden errichtet. Die Schnittpunkte dieser Senkrechten mit den Geraden durch M"A und MaA' ergeben die Mittelpunkte der Verlängerungsbogen M, und M,'.
Zur Berechnung des Vorgaberadius dient folgende Formel: Im angeführten Beispiel gilt somit für a=90° : r=2-4a.
In Fig.3 und 4 sind die einzelnen Verfahrensschritte ohne Vorverzerrung und mit erfindungsgemäßer Vorverzerrung für die Herstellung einer plattierten Nickelmaske dargestellt.
Fig. 3a zeigt die gewünschte Struktur ohne Vorverzerrung auf der Ausgangsvorlage. Nach der fotografischen Verkleinerung entsteht ein Negativ, auf welchem sich der »Verkleinerungsabrundungsradius ai« ausgewirkt hat. Mit Hilfe des Fotoresistverfahrens wird nun diese Struktur als Lackschicht auf eine Trägerplatte, beispielsweise auf Remanit, übertragen (Fig.3c) und dann nickelplattiert. An den mit Lack bedeckten Stellen bildet sich bekanntlich keine Nickelschicht, es wirkt sich aber noch der »Plattierabrundungsradius a2« aus, so daß die Struktur entsprechend Fig.3c am Endprodukt, wie sie in Fig.3d dargestellt ist, noch stärker abgerundet ist. Bekanntlich kann nun die plattierte Nickelschicht als Folie von der Trägerplatte haus Remanit abgehoben werden.
Fig: 4a bis 4d zeigen nun die einzelnen Verfahrensschritte mit erfindungsgemäßer Vorverzerrung, wobei Fig. 4a die Struktur auf der Ausgangsvorlage darstellt; Fig.4b ist die Struktur als verkleinertes fotografisches Negativ; Fig.4c zeigt die Struktur als Lackschicht auf der Trägerplatte, und in Fig. 4d ist das gewünschte Endprodukt nach dem Plattierungsprozeß dargestellt.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren in der Art anzuwenden, daß während des Verkleinerungsprozesses Korrekturen der Ecken vorgenommen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Mikromasken, insbesondere Foto-, Plattier- und Ätzmasken, die vorzugsweise zur Erzeugung von Mikrostrukturen mit Hilfe des Fotoätzverfahrens Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzfiguren auf der Ausgangsvorlage derart vorverzerrt werden, daß Verzerrungen, die während der fotografischen Verkleinerungs- und des anschließenden Atz- bzw. Plattierungsprozesses entstehen, kompensiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Herstellung der Mikrostrukturen auftretenden Eckenabrundungen durch Eckenverlängerung kompensiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Fotomaske für ein Fotoätzverfahren deren Eckenverlängerungen spitz auslaufend ausgebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Fotomasken für ein Plattierungsverfahren deren Eckenverlängerungen auf der Ausgangsvorlage stumpf endend ausgebildet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung ausreichend scharfer Ecken der Eckenverlängerungsradius r aus dem Eckenabrundungsradius a bestimmt wird.