DE1572195A1 - Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen kleiner Linienbreite - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Nikrostruk*buren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen kleiner Linienbreite mit Hilfe lichtempfindlicher Schichtend In der Halbleitertechnik werden Mikrostrukturen kleiner Linienbreite z. B. im Falle von Transistoren und Festkörperechaltungen oder auch z. B. für die Belichtungs- und guf4ampfmasken von Transistoren, Festkörper- und Dünnfilmschaltunße4 unter Zuhilfenahme der bekannten Photolacktechnik hergestellt. Ä:l$gmein ist die kleinste, technologisch noch herstellbare äbmeseuzg einer Struktur hauptsächlich durch drei Faktoren bedingt, nämlich durch das Ausmaß der Unterätzung der Photolackmaskeng das Auflösungsvermögen der lichtempfindlichen schichten (Photolack oder photographische Platte) und das Auflösungsvermögen der bei der Ver-

  kleinerung verwendeten Optik. Bei Kontaktbelichtung mit Struk-

  turen extrem kleiner Abmessungen kommt auße:.,dem noch die Beugung.

  an der Struktur selbst dazu. Während das .Uuflösungsvermögen der

  Optik durch deren Apertur und .hberrationen-uad die verwendete

  Lichtwellenlänge bestimmt ist, wird das Äuflösungsvermögen der

  lichtempfindlichen Schichten hauptsächlich von ihrem Diffusions-

  lichthof begrenzt. Bei der Abbildung durch ein Objektiv auf eine

  photographische Schicht.überlagerasich die Auflösungsvermögen

  des Objektives und der Schicht, wobei sichMurch einunförmigen

  Intensitätsverlauf definierten Kontrastübertragungsfunktionen K - f(4) miteinander multiplizieren; hierbei ist L Linienzahl/mm. Die Auflösung L Max ist dann durch die Linienzahl/mm definierte bei welcher der Kontrast K den Jert.0 bzw. den nicht mehr wahrnehmbaren Schwellenwert $min erreicht.
• Versuche haben nun gezeigt, daB sich das luflösungsvermögen Lmax bzw, der Verlauf der Kontrastübertragungsfunktion bei L < Lmax günstig beeinflussen läBt, wenn zur Abbildung bzw. Belichtung polarisiertes Licht verwendet wird. Die Verbesserung tritt dabei senkrecht zur Polarisationsrichtung des Lichtes ein, ohne daß 2.n der Polarisationsrichtung eine Verschlechterung zu beobachten wäre. Für die Abbildung richtungsunabhängiger Strukturen ist die- ser Umstand kaum von Bedeutung. Anders lie-en dagegen die Verhältnisse bei Halbleiterbauelementen Festkörper:4:und Dünnfilms'cäältungen. Hier handelt es sich meist um Strukturen, bei denen eine 8inhtung bevorzugt ist. Durch geeignete Anordnung der einzelnen Elemente erhält man eine Vorzugsrichtung für die ganze Anordnung bzw. Maskei indem Elemente, die besonders schmale Linien enthaltens wie z. Bt Transistoren und Widerstände für hohe Prequeüzen baw. kleine Schaltzeiten, so angeordnet werden: da@ diese schmalen Linien alle in der gleichen Richtung verlaufen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Nikrostrukturen kleiner Linienbreite mit Hilfe lichtempfindlicher Schichten anzugeben, bei dessen Anwendung auch Nikrostrukturen von sehr geringer Linienbreite mit ausreichendem $ontrast hergestellt werden können. Erfindungagemäg wird die äufgabe dadurch gelöst, daB ein Verfahren vorgeschlagen wird, bei den zur Belichtung bzw. Abbildung der gewUnsehten lluster polarisiertes Licht verwendet wird.. Es wird weiter vorgeschlagen, daß dabei die Polarisationsrichtung des `Lichtes in Richtung der Längen der schmalen Linien den Maskenmustere bzw. senkrecht zu den kritischen Abmessungen verläuft. Es werden dann die schmalen Linien in Richtung ihrer Breite schärfer abgebildet als im Fall der Verwendung von unpolaarrisiertem Licht. R Weiterhin wird eine Anordnung für eine Festkörper- oder Dünn filmsehaltungsanordnung vorgeschlagen, bei der die schmalen Linien aller Elemente der Halbleiteranordnung oder Dünnfilm- Schaltung oder wenigstens die schmalen Linien bzw. die kritischen Abmessungen der zur Herstellung benutzten Masken in dergleichen Richtung verlangen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand der Figur erläutert. In ihr ist ein Teil einer Festkörperschaltung dargestellt.. 1 ist ein isolierter xransistor mit dem@Emitteranschluß 29 dem Basisanschlu8 3 und demlollektoranachluß 4. 5 ist ein Basis- I widerstand und_.6 ein Kollektorwiderstand, 7 und 8.sind Verbindungsleitungen. Um kleine Emitter- und Kollektorkapazitäten und einen niedrigen Basiswiderstand zu erzielen# sind geringe Linienbreiten des Emitteransohlußstreifens 2 und des BasisanschluBstreifens 3 und für den Abstand zwischen 2 .und 3 sowie zwischen 3 und der Basisberandung 9 erforderlich. Weiterhin muß zur Erzielung geringer Koppelkapazitäten der Widerstände 5 und 6 deren Linienbreite und zur besseren Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes auch deren Linienabstand möglichst klein sein. Alle diese kritischen Abmessungen liegen in der gleichen Richtung, wie dies die Figur zei&. Bei der Herstellung dieser Mikrostrukturen mit Hilfe eines lichtempfindlichen Lackes auf der Oberfläche der Anordnung, welcher durch Belichtungsmasken hindurch belichtet wird, wird daher erfindungsgemäß polarisiertes Licht einer Polarisationsrichtung verwendet, welche senkrecht zur Breite der schmalen Linien der dargestellten Mikrostruktur verläuft, wie dies in der Figur durch den oingezeichneten Doppelpfeil lo angedeutet ist, linalog wendet man das erfindungsgemäße Verfahren bei der letzten optischen Verkleinerung zur Herstellung von Belichtungsmasken und.zur direkten Abbildung au± Photblackschichten an, ebenso zur Vervielfältigung von Belichtungsmasken nach einer Mustermaske durch Kontaktbelichtung. Unter schmalen Linien, die in die gleiche Richtung gelegt werden, sollen dabei nicht nur z. B.. Emitter-, Basis- oder Widerstandsstreifen verstanden werden, sondern allgemein kritische Abmessungen wie z. B. sehr kleine Abstände der Emitter-, Basis- und Widerstandsstreifen oder anderer Elemente auch wenn.diese selbst größere Abmessungen besitzen. Bei Feldeffekt- bzw. MOS-Transistoren gilt dies z. B. für die :abstände der Gate-Elektrode von der Source- und Drain-Elektrode. In der Festkörperschaltung selbst können z° B. die schmalen Linien der Transistoren und die der aufgedampften Dünnfilmwiderstände verschiedene Richtungen haben. Die Polarisationsrichtung muß nur zur .. jeweiligen Transistor- bzw. Widerstandsmaske ausgerichtet sein. Die Kontrastübertragungsfunktion lichtempfindlicher Schichten verschiebt sich in bekannter weise mit abnehmenderWellenlänge au kleineren @Jerten hin, wird also schlechter. Bei der optischen Verkleinerung wird im allgemeinen mit monochromatischem Licht einer dellenlänge zwischen ca. 25o - 550 nm gearbeitet, bei der das Objektiv die günstigste Kontrastübertragungsfunktion besitzt" Bei der Belichtung des Photolackes L'_ureh die Belichtungsmaske hindurch wird dagegen meist das broito Spektrum einer quecksilberdampflampe benutzt, welche Linien hoher Intensität bis zu 250 nm Wellenlänge enthält, die sich auch dann noch kontrastvermindernd auswirken könnenf werut,_sie durch das Glas der Belichtungsmaske etwas gedämpft werden. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, das kurzwellige :rede des Empfindlichkeitsbereiches des Photolackes nicht auszunutzen, sondern vielmehr den verwendeten Spektralbereich durch Vorschalten eines Filters auf Wellenlängen > 350 nm oder sogar > 4oo nm zu begrenzen, insbesondere im Falle der oben vorgeschlagenen Verwendung von polarisiertem Licht, dar die Polatisationswirkung der meisten FQlarisatoren stark wellenlängenabhängig ist. Bei der optischen 21bbildung durch ein Objektiv werden Polarisator und Filter zwGclmäl,ig in den beleuchtenden Strahlengang und nicht in den abbildenden Strahlengang geschaltet.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Nikrostrukturen kleiner Linien- breite mit Hilfe lichtempfindlicher Schichten, dadurch gekennzeichnet, daB Zur Belichtung bzw. Abbildung der gct-rünschten lauster polarisiertes Licht verwendet wird. 2. Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsrichtung des verwendeten polarisierten Lichtes in Richtung der Längen der schmalen Linien bzr._.scnkrecht zu den kritischen abmessungen des Husters vorläuft. 3. Verfahren nach anspruch 1 oder 2, gekennzciclinet durch seine ..awendung bei der Kontaktbelichtung einer lichtempfindlichen Schicht durch eine Belichtungsmaske oder bei der optischen und vorzugsweise verkleinerten :rbbildung eines Husters auf eine lichtempfindliche Schicht, vorzugsweise eine photographische Platte oder eine Photolackschicht. 4. Verfahren nach Umspruch 1, 2 oder 3, gekanazeichnet durch seine Verwendung bei der Herstellung von Tdikrosirukturen bei Festkörpers oder Dünnfilmschaltungen. 5. Verfahren nach j'Inspruch 1, 2 oder 3, gekenuzzcichnet durch seine Verwendung zur Herstellung von Belichtungsmasken oder zur Vervielfältigung von Belichtungsmasken nach ,;irrer Muster- maske oder zur Herstellung von kufdampfmasken. 6.@ Verfahren nach einem der vorhergehenden :#nsprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektralbereich der vcri-jendeten Licht- nm quelle durch Vorschalten eines Filters auf Jellenlängen > 350 bzw. 4oo nm begrenzt wird. Eine mit Hilfe des Verfahrens gemäß Anspruch 19 2 oder 4 hergestellte Festkörper- oder Dünafilmachaltung! dadurch ge- kennzeichnet, daß die schmalen Linien der Elemente._der jewei-- I' -in Schaltung in der gleichen Richtung verlauf en. B. Eine mit Hilfe des Verfahrens gemäß nn.spruch 1 9 2 oder 5 hergestellte Maske, dadurch gekennzeichnet, d.,ul die schmalen Linien b$w. die kritischen Abmessungen des Maskenmusters in der gleichen Richtung verlaufend