DE1522525C3

DE1522525C3 - Verfahren zum Herstellen einer Photolackmaske

Info

Publication number: DE1522525C3
Application number: DE1522525A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Phys.Dr. 8000 Muenchen Touchy
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-12-06
Filing date: 1965-12-06
Publication date: 1975-01-16
Also published as: AT263088B; GB1159570A; DE1522525B2; DE1522525A1; US3518083A; NL6615154A; FR1508408A; CH465243A; SE348683B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Photolackmaske auf der Oberfläche einer Halbleiterscheibe, bei dem eine auf die Halbleiterscheibe aufgebrachte Schicht aus Photolack in identischer Weise an diskreten Stellen zur Erzeugung einer Anzahl von identischen Belichtungsstrukturen selektiv belichtet und dann durch Entwickeln in die gewünschte Photolackmaske übergeführt und bei dem zur Belichtung der Photolackschicht mittels eines Energiestrahles dessen Auftrefffleck über die gewünschten Stellen der Photolackschicht pantographisch nach Maßgabe der Bewegung eines das Urbild der Belichtungsgeometrie abtastenden Steuerorgans geführt wird.

Ein solches Verfahren ist in der Literaturstelle »Microelectronics and Reliability« (1965) Vol. 4, pp. 117 bis 122 beschrieben. Dabei wird ein elektronischer Pantograph mit einem gesteuerten Elektronenstrahl beschrieben, während andererseits die Anwendung eines Elektronenstrahls zum selektiven Belichten einer Photolackschicht ebenfalls zum Stand der Technik zählt. Schließlich war es auch bekannt, zur Vervielfachung der Abbildung sogenannte optische Vielfachlinsen, die in ihrer Wirkungsweise etwa der eines Fliegenauges entsprechen, anzuwenden.

Nun ist die Beschaffung eines elektronischen Pantographen sowie die Anwendung von Mitteln, weiche

ίο als Energiestrahl einen Elektronenstrahl verwenden, kompliziert und aufwendig. Ein solcher Strahl muß in komplizierter Weise getastet und über die zu belichtende Photolackschicht geführt werden. Zudem kann ein solcher Strahl die Belichtungsstrukturen nur sukzessive nacheinander schreiben. Will man dann hohe Schreibgeschwindigkeiten erzielen, so muß man mit einem erheblichen Aufwand an elektronischen Mitteln rechnen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, hier mit einfacheren Mitteln zum Ziele zu kommen, wobei außerdem angestrebt ist, Beugungserscheinungen und die durch sie bedingte Unscharfe der Abbildung weitgehend zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung ist zur Erreichung dieser Ziele vorgesehen, daß der für die Belichtung der Photolackschicht verwendete Energiestrahl aus einem Lichtbündel mittelseiner-eine der Zahl der zu erzeugenden diskreten Belichtungsstrukturen entsprechende Anzahl Öffnungen aufweisenden - Lochblende geformt und über ein die Lochblende auf die Photolackschicht abbildendes Objektiv der Photolackschicht zugeführt und daß außerdem die Bewegung der Auftrefffleckcn der belichtenden durch die Lochblende ausgeblendeten Strahlen auf der Photolackschicht durch die pantographisch gesteuerte Bewegung der Lochblende erzeugt wird.

Es empfiehlt sich dabei, die pantographisch gesteuerte Bewegung der die die Photolackschicht belichtenden Strahlen ausblendenden Lochblende mittels einer punktförmigen und das Urbild der Geometrie der Belichtungsstruktur infolge einer entsprechenden Führung abtastenden Marke abzutasten und die Bewegung dieser Marke über einen pantographischen Mechanismus auf die Stellung eines die Lochblende tragenden Kreuztisches zu übertragen. Ferner kann die das Urbild der Belichtungsstruktur auf die Bewegung der Lochblende übertragende Bewegung der Kontrollmarke sowohl die Umrisse als auch eine dichte Schraffur der Details der Belichtungsstruktur nachfahren. Die Kontrollmarke wird von einem Führungsgerät, z. B. einem Wagen, getragen, das einerseits den Pantographen steuert, andererseits alle Bewegungen der Kontroll- oder Abtastmarke mitmacht. Die Lochblende wird zweckmäßig mit monochromatischem Licht, z. B. Laserlicht, beaufschlagt, dessen Wellenlänge der Empfindlichkeit des Photolacks angepaßt ist.

In der Figur ist eine zur Durchführung der Erfindunggeeignete Apparatur dargestellt. Das Urbild der vervielfältigt auf die Photolackmaske abzubildenden Belichtungsstruktur 15 (z. B. eine einfache Bleistiftzeichnung) ist auf einem Beleuchtungskasten 16 angeordnet und besitzt beispielsweise im Vergleich zu der auf der Photolackschicht zu erzeugenden cinzelnen Belichtungsstruktur den Maßstab 500:1. Der Träger der Abtast- oder Kontrollmarke A ist ein in der Ebene des Urbildes 15 bewegter Wagen 14, der mit dem Bedienungsarm des Pantographen 13 ver-

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!milden ist. Er trägt außerdem die Kontrollmarke A. kann man für größte Genauigkeit das Bild 12 mit ei-

Diese wird im Beispiclsfalle mit einem Zielfernrohr nem Mikroskop betrachten und mit Servomotoren

erzeugt, das als telezentrisches System aufgebaut und und Sekundärelektronenvervielfachern in bekannter

aus dem System der Objektive 17, einem Fadenkreuz Weise automatisieren.

mit Kreis IS und einem Okular 19 besteht, welches 5 Durch Auswechseln der Platte 5 kann jede be-

so eingestellt ist, daß das Fadenkreuz - durch das liebige Rasteranordnung bis zu einem einzigen System

Okular gesehen - in die Ebene des Urbildes fällt. Zu gestaltet werden. Für große, grobe Systeme ist es

diesem Zweck ist der Umlenkspiegel 20 vorgesehen, zweckmäßig, den Durchmesser der Löcher zu vergrö-

der - ebenso wie das Zielfernrohr — mit dem Wagen Bern oder eine geringere optische Verkleinerung

14 und damit mit dem Bedienungsarm des Pantogra- ¹⁰ (a:b) zu wählen.

phen 13 fest verbunden ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine

Zur Erleichterung der Führung des Wagens 14, die variable, schnelle und billige Möglichkeit gegeben,

manuell erfolgt, kann dieser mit einem elektrischen feinste Geometrien, die sich vielfach wiederholen oder

Antrieb versehen sein. solche, die sich weniger oft wiederholen, dafür eine

Die Bewegung des Wagens 14 überträgt sich mittels ^l5 größere Fläche bedecken und doch sehr feine Unter-

eines pantographischen Gelenkmechanismus 13 - strukturen aufweisen, wie beispielsweise integrierte

mechanisch einstellbar untersetzt - auf einen Präzi- Schaltungen, als Ätzmasken auszubilden, ohne daß

sionskreuztisch 6, der als Lochblende eine Platte 5 mit eine genaue Zeichnung im Maßstab 1000: 1 angefer-

definierten Löchern führt, die zweckmäßig im Step- tigt werden muß und verschiedene diffizile Verkleine-

und Repeatverfahren hergestellt sind, aber auch ge- a° rungsstufen mit Retuschierungen notwendig sind.

stanzt sein können. Es kann aber auch der Pantograph Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver-

13 durch eine vollautomatische Abtastvorrichtung, fahrens ist darin zu sehen, daß dieses Einschritt-Ver-

wie beispielsweise eine Photozelle, einen Multiplier, fahren vollautomationsfähig gestaltet werden kann

Lochkarten oder Programmsteuerung beaufschlagt und sehr anpassungsfähig an große und kleine, grobe

werden. Die Abtastbewegung kann auch durch elek- ³5 und feine Strukturen ist. Selbst feinste Strukturen

trische Steuerung auf den Präzisionstisch 6 übertragen können kleiner hergestellt werden, als das Auflö-

werden. Die Löcher in der Platte 5 auf dem Kreuz- sungsvermögen des abbildenden Objektivs es als ge-

tisch 6, die beispielsweise im Maßstab 500 : 1 vergrö- schlossenes Bild zulassen würde. Mit Spezialobjekti-

ßert in beliebiger Rasteranordnung angeordnet sind, ven können auf einer Kreisfläche von 25 mm 0 Löcher

werden mit monochromatischem Licht aus einer 3° von 2 /im 0 mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfah-

Strahlungsquelle 2, eventuell mit Laserlicht ausge- rens abgebildet werden.

leuchtet und durch das Objektiv 7 abgebildet. Diese Die vorliegende Erfindung schafft somit die Mögdienen als Schreibflecken oder Belichtungsmarken B, lichkeit, auf einer einzigen Siliciumeinkristallscheibe die entsprechend der Anordnung der Löcher in der mit einem Durchmesser von 2,5 cm gleichzeitig etwa Platte 5 die Figur, die der Motorwagen 14 abfährt, 35 H)OO Systeme mit 6 μπι breiten Emitterstreifen zu vielfach und verkleinert auf der lichtempfindlichen erzeugen. Der Abstand der nächstfolgenden Geome-Schicht 9 einer auf einem Justiertisch 10 angeordne- trie ist dabei abhängig von der Auflösungsschärfe des ten Fotoplatte aufzeichnen. Zur besseren Ausnutzung Objektivs. Dabei können sämtliche in der Planartechder Strahlungsquelle 2 und einer gleichmäßigen Aus- nik erforderlichen Ätzmasken aus fotoempfindlichem leuchtung der abzubildenden Blendenöffnung dient 40 Material zur Herstellung von Fenstern in der Oxidhaut ein Kondensorsystem 3 und ein Hohlspiegel 1. Die der Siliciumoberfläche zwecks Eindiffusion und richtige Belichtungszeit wird durch die Abtastge- Metallisierung hergestellt werden. Außerdem läßt schwindigkeit, die Filterkombination 4 und die sich das Verfahren in sehr vorteilhafter Weise auch Blende 8 eingestellt. Hat man z. B. die Konturen mit zur Herstellung von gedruckten Schaltungen verwenlangsamer Abtastgeschwindigkeit nachgezeichnet, so 45 den.

wird man sie im Inneren des Bildes wegen der weniger Eine Gesamtverkleinerung von 500:1 wird ergroßen Genauigkeitsforderung mit höherer Abtastge- reicht, wenn das Verhältnis der optischen Verkleineschwindigkeit, dafür aber um so stärkerer Ausleuch- runga: b = 1:5 und das mechanische Untersetzungstung belichten. Bei allen nicht zu belichtenden Gebic- verhältnis c:d = 1:100 gewählt wird. (Siehe ten ist es möglich, Strukturen herzustellen, die 50 entsprechende Pfeile in der Figur!)
praktisch unabhängig von der Größe der Schreibflek-

ken sind, so, wie man mit einem groben Schwarzstift Beispiel

nur grobe schwarze Gebiete, aber sehr kleine weiße Der Lochdurchmesser in der mit 5 bezeichneten

Gebiete, z.B. Schlitze, Stege oder Wellenlinien her- Platte beträgt 30 μπι, das Raster 2,5 mm. Bei der opti-

stellen kann. 55 sehen Verkleinerung a:b = 1:5 ergibt sich der

Ist es erforderlich, Folgemasken auf eine vorhan- Durchmesser einer Belichtungsmarke auf der licht-

dene Geometrie gleichen Rasters aufzujustieren, so empfindlichen Schicht 9 mit 6 /im, das Raster beträgt

werden die Löcherbilder in einer Nullstellung des Mo- 0,5 mm auf einer Kreisfläche von 25 mm 0. Daraus

torwagens 14 als Justierpunkte benutzt und der Mas- errechnet sich die Zahl der auf einer Siliciumeinkri-

kenträger wird auf dem Justiertisch 10 über einen 60 stallscheibe von 25 mm 0 enthaltenen Systeme zu

Klappspiegel 11 scharf eingestellt und justiert. Dabei 1000.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Photolackmaske auf der Oberfläche einer Halbleiterscheibe, bei dem eine auf die Halbleiterscheibe aufgebrachte Schicht aus Photolack in identischer Weise an diskreten Stellen zur Erzeugung einer Anzahl von identischen Belichtungsstrukturen selektiv belichtet und dann durch Entwickeln in die gewünschte Photolackmaske übergeführt und bei dem zur Belichtung der Photolackschicht mittels eines Energiestrahls dessen Auftrcfffleck über die gewünschten Stellen der Photolackschicht pantographisch nach Maßgabe der Bewegung eines das Urbild der Belichtungsgeometrie abtastenden Steuerorgans geführt wird, d a d u r c h g e k e η η-ze ich net, daß der für die Belichtung der Photolackschicht verwendete Energiestrahl aus einem Lichtbündel mittels einer - eine der Zahl der zu erzeugenden diskreten Belichtungsstrukturen entsprechende Anzahl Öffnungen aufweisenden - Lochblende geformt und über ein die Lochblende auf die Photolackschicht abbildendes Objektiv der Photolackschicht zugeführt und daß außerdem die Bewegung der Auftreffflecken der belichtenden durch die Lochblende ausgeblendeten Strahlen auf der Photolackschicht durch die pantographisch gesteuerte Bewegung der Lochblende erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Pantographen mittels einer punktförmigen und über das Urbild der Belichtungsstruktur geführten Marke gesteuert und die Bewegung der Marke über den Pantographen auf einen die Lochblende tragenden Kreuztisch übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die punktförmige Marke mittels eines Zielfernrohrs mit Fadenkreuz erzeugt wird.

4. Verfahrer.' nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die belichtenden Strahlen aus einem monochromatischen Lichtbündel ausgeblendet werden.