DE1274444B

DE1274444B - Process for the production of photomasks for semiconductor devices

Info

Publication number: DE1274444B
Application number: DE1965S0095379
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Kurt Herrmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-02-09
Filing date: 1965-02-09
Publication date: 1968-08-01

Description

Verfahren zur Herstellung von Photomasken für Halbleiteranordnungen Die Herstellung von für Halbleiteranordnungen erforderlichen Mesa- und Planarstrukturen auf einkristallinen und dotierten mit einer Oxydschicht versehenen Germanium- bzw. Siliziurnoberflächen geschieht bekanntlich mit Hilfe von Kontaktmasken, die von einer Originalmaske durch Umkopieren erhalten werden. Die Originalmaske wird auf photographischem Wege hergestellt, indem eine mit einer photoempfindlichen Emulsionsschicht von etwa 8 #t versehene Glasplatte nach Auflage einer Schablone belichtet und durch anschließende Entwicklung die gewünschte Struktur abgebildet wird. Die so erhaltene Qualität der Abbildung wird - bedingt durch die Dicke der Emulsionsschicht - sehr stark gemindert, zumal die hier abzubildenden Strukturen in der Größenordnung von einigen Mikron liegen, so daß die Dicke der Emulsionsschicht das Doppelte oder sogar das Mehrfache der Strukturbreite beträgt. Dadurch verschlechtert sich die Randschärfe, und die Beugung macht sich sehr störend bemerkbar. Zusätzlich treten bei Verwendung dieser photograpischen Emulsionsschichten durch Verschmutzungen, insbesondere Staubteilchen aus der Luft, beim Einwickeln und Umkopieren nachteilige Effekte auf, die die Qualität der Strukturabbildungen verschlechtern. Bedingt durch die höhere Lichtempfindlichkeit der Emulsionsschicht ergibt sich so eine schwierige Handhabung und damit eine sehr begrenzte Lebensdauer. Eine weitere Reduzierung der Schichtdicke würde die Kontraste erheblich verschlechtern, da die in der Emulsionsschicht enthaltenen, zur Entwicklung beitragenden Silberkeime aus den Silberbromidkörnern nur kleine diskontinuierlich Punkte ergeben würden; aus diesem Grund muß die vorhandene Schichtdicke von 8 @i als äußerster Grenzwert bei Emulsionsplatten betrachtet werden, um noch einigermaßen brauchbare Kontraste in der Abbildung erhalten.Process for the production of photomasks for semiconductor devices The production of mesa and planar structures required for semiconductor arrangements on monocrystalline and doped germanium resp. As is known, silicon surfaces are done with the help of contact masks, which are made by an original mask can be obtained by copying. The original mask is on photographic route prepared by having a photosensitive emulsion layer of about 8 #t provided glass plate exposed and through after placing a stencil subsequent development the desired structure is mapped. The thus obtained The quality of the image is very high due to the thickness of the emulsion layer greatly reduced, especially since the structures to be depicted here are of the order of magnitude of a few microns, so that the thickness of the emulsion layer is double or even is a multiple of the structure width. This worsens the edge sharpness, and the diffraction is very disturbing. Additionally occur when using of these photographic emulsion layers from soiling, in particular dust particles from the air, when wrapping and copying, adverse effects on the quality the structure mappings deteriorate. Due to the higher sensitivity to light the emulsion layer is difficult to handle and therefore very difficult to handle limited life. A further reduction in the layer thickness would reduce the contrasts deteriorate significantly, as those contained in the emulsion layer, to development contributing silver nuclei from the silver bromide grains are only small discontinuous Would result in points; for this reason the existing layer thickness of 8 @i can be regarded as the ultimate limit value for emulsion plates, to some extent Get usable contrasts in the picture.

Die oben beschriebenen Nachteile werden bei dem Verfahren zur Herstellung von Photomasken für Halbleiteranordnungen insbesondere in der Mesa-und Planartechnik gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß ein Trägerkörper aus Glas Verwendung findet, auf dem eine lichtabsorbierende Metallschicht aufgebracht und anschließend mit einer geeigneten Photolackschicht versehen wird, daß nach Belichtung mittels eines hochauflösenden optischen Systems einer der abzubildenden Struktur entsprechenden Vorlage, die auf der Photolackschicht abgebildet wird, und anschließender Entwicklung die Teile der so freigelegten Metallschicht entfernt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Metallschicht aus Chrom verwendet wird, wobei diese insbesondere in einer Schichtstärke bis maximal 0,5 p zweckmäßigerweise aufgedampft wird.The above-described disadvantages become in the method of manufacture of photo masks for semiconductor arrangements, especially in mesa and planar technology eliminated according to the invention in that a support body made of glass use finds, on which a light-absorbing metal layer is applied and then is provided with a suitable photoresist layer that after exposure by means of a high-resolution optical system corresponding to the structure to be imaged Original, which is imaged on the photoresist layer, and subsequent development the parts of the metal layer thus exposed are removed. According to a further training the invention provides that a metal layer of chromium is used, wherein these are expediently vapor-deposited, in particular in a layer thickness of up to a maximum of 0.5 p will.

Bei einer auf dem Erfindungsgedanken beruhenden Ausführungsform des Verfahrens wird eine Photolackschicht in einer Schichtstärke bis 1 w auf die Metallschicht durch ein Schleuderverfahren aufgetragen.In an embodiment based on the concept of the invention A photoresist layer in a layer thickness of up to 1 w is applied to the metal layer applied by a centrifugal process.

Eine spezielle Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht vor, daß nach Belichtung und Entwicklung einer auf der Photolackschicht abgebildeten Struktur die Teile der so freigelegten Metallschicht vorzugsweise auf chemischem Wege entfernt werden.A special development of the method according to the invention provides before that, after exposure and development, an imaged on the photoresist layer Structure the parts of the metal layer thus exposed preferably on a chemical basis Paths to be removed.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber der Verwendung der Emulsionsplatten besteht im wesentlichen darin, daß die bei der Verwendung der Emulsionsplatte durch die in der photoempfindlichen Schicht vorhandenen, zur Entwicklung beitragenden Silberbromidkörner sehr hohen Kontrastverluste und Randschärfen vermieden werden, da bei Belichtung und Entwicklung des gemäß der Erfindung verwendeten Photolackes keine Grautöne erzeugt werden und somit Randverzerrungen vermieden werden.The advantage of the invention over the use of the emulsion plates consists essentially in the fact that when using the emulsion plate those present in the photosensitive layer which contribute to development Silver bromide grains very high loss of contrast and edge sharpening are avoided, because during exposure and development of the photoresist used according to the invention no gray tones are generated and thus edge distortions are avoided.

Die aufgedampfte unter dem Photolack befindliche Metallschicht wirkt gleichzeitig durch ihre stark reflektierenden Eigenschaften auf die Belichtungszeit reduzierend; trotzdem ist zum Vergleich zur oben beschriebenen Emulsionsplatte die zur Belichtung erfoderliche Lichtenergie um den Faktor 100 größer, obgleich entsprechend der Dicke der Emulsionsschicht auch dort längere Belichtungzeiten als bei normalen Photoplatten benötigt werden.The vapor-deposited metal layer under the photoresist works at the same time due to their highly reflective properties on the exposure time reducing; nevertheless, for comparison to the emulsion plate described above, the The light energy required for exposure is 100 times greater, albeit correspondingly the thickness of the emulsion layer there, too, longer exposure times than normal Photo plates are required.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Verwendung von Chrom ein guter und gleichmäßiger Ätzabtrag erzielt werden kann und daß zusätzlich die Kratzfestigkeit dieser Platten gegenüber Emulsionsplatten eine bessere Handhabung gewährleistet. An Stelle von Chrom können zum Aufdampfen der metallischen Schicht auch andere Metalle, wie Aluminium, Gold oder Nickel, verwendet werden. Wegen seiner niedrigen Aufdampftemperatur besitzt Chrom eindeutig Vorteile.Another advantage of the invention is that when used a good and even etching removal of chromium can be achieved and that In addition, the scratch resistance of these plates compared to emulsion plates is better Handling guaranteed. Instead of chromium, you can vaporize the metallic Layer, other metals such as aluminum, gold or nickel can also be used. Chromium clearly has advantages because of its low vapor deposition temperature.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist es weiterhin möglich, auf Grund der auf der Farbstoffbasis beruhenden Eigenschaften der Photolacke mit vollem Wirkungsgrad des Objektivs der zur Abbildung verwendeten Kamera zu arbeiten, während naturgemäß bei Anwendung von photoempfindlichen Emulsionsplatten der Wirkungsgrad nur wenige Prozent beträgt.The method according to the invention also makes it possible to due to the properties of the photoresists based on the dye to work at full efficiency of the lens of the camera used for imaging, while, of course, when using photosensitive emulsion plates, the efficiency is only a few percent.

Die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Photomasken für Halbleiteranordnungen haben wegen ihrer gegen äußere Einflüsse stabileren Oberfläche, insbesondere wegen der Kratzfestigkeit, eine 100- bis 150mal längere Standzeit als die nach dem Emulsionsverfahren produzierten Masken, so daß die erhöhten Aufwendungen, einmal bedingt durch das zusätzliche Aufbringender Chromschicht, zum anderen durch die zur Belichtung erfoderlichen viel höheren Lichtintensitäten berechtigt sind.The photomasks produced by the method according to the invention for semiconductor arrangements have, because of their more stable surface against external influences, especially because of the scratch resistance, a 100 to 150 times longer service life than the masks produced by the emulsion process, so that the increased expenses, on the one hand due to the additional application of the chrome layer, on the other hand through the much higher light intensities required for exposure are justified.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von Rastern mit 1000 bis 2500 Einzelbildern, weil dadurch die Gleichmäßigkeit der schärferen Abbildung der zur Herstellung von Halbleiteranordnungen erforderlichen Strukturen mit äußerst geringen Abmessungen besonders gut gewährleistet ist.The method is particularly suitable for the production of grids with 1000 to 2500 individual images, because this increases the evenness of the sharper image of the structures required for the production of semiconductor arrangements with extremely small dimensions is particularly well guaranteed.

Die Erfindung wird an Hand eines in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated by means of one of the FIGS. 1 and 2 shown Embodiment explained in more detail.

Wie in F i g.1 im Querschnitt dargestellt, wird auf einen Trägerkörper 1 aus Glas eine sehr dünne Metallschicht 2, insbesondere aus Chrom, von beispielsweise 0,5 [. Schichtstärke aufgedampft, die dann in einem Schleuderverfahren mit einer Photolackschicht 3 von beispielsweise 1 [, Schichtdicke überzogen wird. Nach Auflage einer der gewünschten Abbildung entsprechenden Schablone wird mittels eines hochauflösenden optischen Systems belichtet, die belichtete Schicht entwickelt und die so freigelegten Teile der Metallschicht vorzugsweise auf chemischem Wege abgelöst.As shown in cross section in FIG. 1, a support body 1 made of glass a very thin metal layer 2, in particular made of chromium, of for example 0.5 [. Layer thickness evaporated, which is then in a centrifugal process with a Photoresist layer 3 of, for example, 1 [layer thickness is coated. According to edition a template corresponding to the desired image is made using a high-resolution optical system exposed, the exposed layer developed and the exposed Parts of the metal layer are preferably removed chemically.

F i g. 2 zeigt im Querschnitt eine gemäß der Erfindung hergestellte Photomaske, wobei die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie in F i g.1 haben.F i g. Figure 2 shows, in cross section, one made according to the invention Photomask, the reference numerals having the same meaning as in FIG. 1.

Claims

Claims: 1. A method for producing photomasks for Semiconductor arrangements, especially in mesa and planar technology, d a d u r c h e k e n n n -z e i n e t that a support body made of glass is used, on which a light-absorbing metal layer is applied and then with a suitable photoresist layer is provided that after exposure by means of a high resolution optical system of a template corresponding to the structure to be imaged, which is based on the photoresist layer is imaged, and then developing the parts of the so exposed metal layer can be removed.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that a metal layer of chromium is used.

3. Procedure according to Claim 1 and 2, characterized in that the metal layer up to a maximum of 0.5 #t layer thickness is vapor-deposited onto the carrier body.

4. The method according to claim 1, characterized in that the photoresist layer has a layer thickness of up to 1 #t is applied to the metal layer using a centrifugal method.

5. Procedure according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the removal the parts of the metal layer exposed in this way is carried out by etching.