DE1622341A1 - Verfahren zum Herstellen von Kontaktbelichtungsmasken fuer Halbleiterzwecke - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von. Kontaktbelichtungamasken; für

  Halbleiterzecke

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  Neben der Belichtung von Potolackschichten durch optische

  Projektion werden: in der Halbleitertechnik in zunehmendem

  maße Belichtungen mittels gegen die Fotolackschieht ge-

  drückter Kontaktbelichtungsmasken vorgenommen. Eine .solche

  Maske besteht. aus einer strahlungsdurchlässigen und rundurch-

  lässigen Stelle aufweisenden Scheibe, z.B. einer Scheibe aus

  Quarz oder Glas, die auf die zu belichtende, insbesondere auf

  einer Halbleiterscheibe@aufgebrachte unbelichtete Fotolack!

  Schicht aufgelegt wird: Während der Belichtung tritt

  dann Strahlung nur über die -transparenten Stellen .der Kon-

  taktbelichtungsmaske an die Fotolackuchicht, die nach dem

  Entwickeln die _ gewünschte herzustellende Maske bildet, die

  z p B a als Ätzmaske oder Aufdampmaske Änwendung findet

  Es ist klar, daß Belichtungen mit derartigen Kontaktbelich-

  tungsma:ken einfacher als Projektionsbelichtungen zu hand-

  haben sind, was sich 3m Sinne der Reproduzierbarkeit der

  auf der Fotolackschicht zu erzeugenden Belichtungsstruktur -.

  sowie -im Sinne eines rascheren Arbeitens günstig auswirken

  mluß. Um jedoch die bei Verwendung einer sclchen.Kontaktbe-

  lichtungsnaske srforderliche`Genauigkeit der Struktur zu

  sichern, wird man bei der Herstellung einer solchen Maske

  oder mehrerer einander konkruenter Masken-von einem "Urbild"

  bzrr: Vorlage ausgehen und dieses Urbild bzw. Vorlage In de-

  finierter Verkleinerung zur Herstellung der Kontaktbe7.ich-

  tung,smaske Verwenden. Märrwird also bei-der Herstellung der

  Kontaktbelichtungsmauke auf einer transparenten Platte aus

  Cuarz oder Glas eine: Metalliserung aufbringen, diese Metalli-

  sierung nit einer Potolackschicht abdecken und diese Foto--

  lackschicht entsprechend der gewünschten Geometrie unter Vor-

  Wendung des Urbzlden als belichtud,>formendes Instrument .

  selektiv belichten. Auf diese Weise kommen auch sehr feine

  Botai7.s de 5 Urbild-es trotz der angewandten, oftmals erheb-

  li.ch$n Verkleinerung@noch zur Geltung. .Das Urbild kann zoB.-

  in Fora einer Glasplatte mit einer darhufgeklebten Folie,

  aus Metall oder Kunststoff bestehen, in welche die Löcher

  oder sonstigen Ausnehmungen in Form der gewünschten Geo-

  metrie gestanzt oder e-ingescllnitterl sind. Natürlich-sind

  auch Urbilder in form von mit Tusche oder undurchsichtigem _

  Kack gezeichneten Quarz--oder Glasplatten möglich. Schließ-

  lich kann-man auch daran denken, irgendwelche Vorlägen ab-.

  zufotografieren und die auf der fotografischen Platte ent-

  standene-Belichtungsstruktur als Urbild zu ver«eiidena hian

  muß-jedoch - besonders in dem -zuletzt genannten Fäll - -da-

  rauf achten, daß-das.Urbild im-Iaiteresse.der Erzielung de-

  finierter Verhältnisse-nu-r Bereiche vollständiger Opazität

  -und Bereiche vollständiger Traxwparenz aufweist, die ohne

  irgendwelche Übergänge aneinandergrenzen@ . -

  Es ist verständlich, daß geometrisch ähnliche, jedoch Un-

  terffchiede in den Dmendionen aufweisende Belichtungen dann

  die Anwendung einer projektiven Belichtung mit entsprechend

  veränderten Projektionsmaßstab:.-verlangt. Eu .ist jedoch in

  der Praxis sehr umständlich, jedesmal den Projektionsmaß-

  Stab-abändern zu müssen und ea vaäre -erwünscht, mit Hilfe

  einfacher Kontaktbollchtungümasken zu-unterschledlichen

  I.iaßstäben zu gelangen,--vor allem dann,, wenn es sich nur arm

  geringe, im Bereich einiger u liegender Maßstabuiterschie-

  de handelt. --ES ist daher Aufgabe-der-Erfindung,-hier `eine

  einfache Tjüsüng zu finden, die derartige - geometrisch ihn-

  liehe, sich .jedech in den -Abmessungen geringfügig; unterschei-

  Ge-

  dende--Strukturen.-auf Kon taktbelichtungsmasken. ,mit hoher

  nauigkeit und Reploeuzierbarkeit herzustellen gestattet.

  Die Erfiaidung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen

  von - Koyitukt%elicntungsm4sken für Halblei terzvreckc 9. bei dem

  _eine Platte atü einer Seite mit einer- 1r,iretalli$ie-

  rung; veri elle319 diese-mit -einer. Fotolack schlc'ht- abgedeckt

  letztere unter ferwec#-un& ptn-r A° gewünsehte G achetrie

  aufweisenden Hilfsmaske (Urbild) selektiv belichtet und

  schließlich die Metallisierung an .den nach Entwickeln der-,

  rotolack Schicht freiliegenden Stellen weggeätzt wird. Die

  Erfindung, ist durch die Anwendung einer Hilfsmaske mit de--

  finiert unscharfen, d.h. eine definierte Gradation aufwei-

  senden.Konturen gekennzeichnet,-mit deren Hilfe die Foto,-

  lackschicht so belichtet wird, daßdie Konturen der aus

  ihr-entstandenen Ätzmaske Linien .der Hilfsmacke entspre-

  chen, die gegenüber der Begrenzung der lichtundurchlässi-

  gen Bereiche der Hilfsmaske in Richtung auf ihre trans-

  parenten Bereiche verschoben sind.. -

  Die Erfindung «wird finit Hilfe-der Figuren 1-4 erläutert:

  Dabei wird an Hand der -Figuren1 .- 40 die. Wirkung der ver-

  waschenen Konturen der Hilfsmaske bei der Herstellung-zwei-

  er Kontaktmasken mit verschiedenen Abmessungen-eines Be-

  lichtungafensters dargestellt:

  In Figur 1,,n.:iind die geometrischen Verhältnisse eines Bei-

  spiels einer bei den erfindungsgenäßen Verfahren zu ver-

  wendegden Ii:ilfsi.^.aske dargestellt. Die Hilfsmaske besteht

  beispielsweieeaus einer belichteten fotografischen Platte

  mit-einem Glasträger'und einer Emulsionsschicht. Im-In-

  der Auflösung feiner Details können Spezialplat--

  ten mit besonders hohem Auslösungsvermögen zweckmäßig

  sein. Die fotografische Platte ist= so belichtet, daß ein

  transparentes-Fenster F in einer undurchläsägen (v611=

  ständig. geschwärzten) Umgebung U (in der-Zeichnung schraf-

  fiert gärgestellt) in der lichtempfindlichen Schicht der

  Platte. entstanden isAtA. OD#l eont #EVe.n des Fensters F sollen

  /@1

  .unscharf sein,-was in der Zeichnung im Vergleich zu den

  meisten Fällen wohl übertrieben dargestellt ist. Dementi-

  sprechend ist ein innerer,-vollständig transparenter 3e-

  reich a vorhanden,. der über einen eine: allmähliche Grä--

  duntion aufweisenden Übergangsbereich g iii die vollstän-

  dig undurchlässige Umgebung.U des Fensters übergehtö':Die-

  Begrenzung zwischen dem Bereich -g und U ist mit .1 , -die Be-

  grenzung zwischen dem :Bereich -a-und g .mit 2 bezeichnet,. `@

  3 und. 4 sind zwei Linien, -:die innerhalb- des Bereiches g

  verlaufen., Es ist festzustellen, daß die Llnleil -#='1 , 2, 3 --

  und 4 einander geometrisch ähnlich sind. Im Beispielsfalle-

  hc,ndelt es sich um konzentrische Quadrate. In F'ig:. 1a ist

  -außerdem noch--eine Schnittlinie X-eingezeichnet, welche

  -4;ä gib t. -

  den Maßstab X für die Figuren 2"i>,-

  In Pig. 2_ist die -Abhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit D

  vom Ort X längc der in Fig. 1a dargestellten Schnittlinie X

  im Diagramm gezeigt. Man erkennt,- daß die durchgelassene

  Intensität in-dem der Umgebung -,U des Fensters =F entspre-'

  ghenden Bereich überall- gleich Null ist, während dem Be"

  reich a von Fig. 1, also- dem Bereich a' eine ]#ürchlässig-. -

  keit von etwa 100 0%o eiltspritht. Der dem Bereich.3 ent-

  sp.rechende Übergang ist veränderlich und-im Beispielsfal-

  le,-der auch iü der Praxis besonders zvreckmäßig -ist, linear..

  Fotolacke haben nur- im Gegensatz zu einer fotografischen

  Emulsion die.-Eigenschaft, auf Belichtung ohne Gradation

  anzusprechen. Außerdem wird., wenn es sich um einen Foto-

  lack handelt., der nach Belichtung vom Entwickler gelöst:

  wird, während der unbelich ete oder-unterbelichtete : Zack n

  ah seiner Unterlage haften bleibt,'eine der Kontur 1 -in Fig. 1ü-_entsprechende_ .Kontur auf der belichteten Fotolackschicht erst nach langer Bclichtungsdauor entstehen. Offensichtlich :kommt es für das: Ansprechen des Fotolacks auf die einer bestimmten Stelle zugeführten Gesamtenergiemenge an: Es wird deshalb klar, daß die Erzielung einer Kontur gemäß einer Linie 3 in rig. 11-eine höhere Energiemenge bzw.-Energiedichte verlangt als die Erzielung einer Kontur 4 (Homogenität des Fotolacks und der Belichtung sei im Bereich vorausgesetzt). Demzufolge. muß man zur Erzielung eines kleineren Fensters F", (fig. 4#1_) bei der Belichtung der Fotolackschicht weniger Licht aufwenden als zur Erzielung eines größeren Fenstets F' (Fig. 3t). Diese Unterschiede können in bekannter `leise durch Unterschiede der Belichtungsdauer und/oder-der Lichtintensität:und/oder der Lichtbeschaffenheit (langwelligeres, kurzwelligeres Licht.) erzielt werden. - -?n den Figuren 3 und 4 sind die Verhältnisse bei zwei- verschiedenen>, durch Kontaktbelichtung mittels einer- Hilf'smas- -ke gemäß Fig. 1 hergestellten Kontaktbelchtungsmasken im Schnitt dargestellt. In beiden Pällenbedeutet T einen-aus einer planparallelen Quarzscheibe-bestehenden Träger und M eine aus aufgedampften Chrom oder iäfolybdän bestehende Metallisierung, die mit Hilfe der in der soeben beschriebenen Weise belichteten Fotolackschicht F geätzt wurde, so daß Fenster F' und F" entstanden sind. AufGrund der vorstehenden Ausführungen. erkennt man, daß zur 'Erzielung des Fensters-F" eine kürzere-Belichtung und/oder BelchtungsintCnsitäterforderlich war, als zur Herstellung des Fensters F'.

  Durch bekannte fatonetrische 1,Icssungen- ist es,- vor älleh,,;

  trenn man ein Photometer mit ausreichenden Ausströmungsver-

  mögen verwendet- auf-jeden.Fall möglich, Diagramme gemäß

  Fig.:2i von Fenstern-it verviaschenen Konturen aufzunöhmen,

  welche es dann-gestatten,-reproduzierbare und genau vorge-

  gebene Bedingungen zu erzielen. Es darf außerdem darauf auf-

  merksam gemacht werden, daß für die Durchführbarkeit des

  erfindungsgemäßen Verfahrens -es keinesfalls notwendig ist,

  daß der Potalacksich an belichteten Stellen ablöst und an

  unbelichteten Stellest atehenbleibt..rotolacke, welche das

  umgekehrte Verhalten zeigen, lassen sich: auf die Erfindung

  ebenfalls anwenden. In diesem Fall würde der transparente

  -Bereich a in Figl @-V- einem vollständig undurchlässigen. Be-

  re4:ch entsprechen, während die 'Umgebung U-gei äB Fis. 1

  durchlässig wäre. Statt des Maximums gemäß Fig.. 21, würde

  ein ftinmum mit der Intensität Null auftreten, das zu den

  den Randbereichen U entsprechenden durchlässigen Bereichen

  über einen Böschungsbereich3 übergeht. Die Verhältnisse bei

  den Figuren 3e und 4V müßten allerdings abgeändert@-werden. '

  Zur Herstellung einer Hilfsmaske gemäß Fig. 1 t. .können ver-

  schiedene Bethoden angewendet werden. Allen diesen Metho-

  den ist. _:gemeinann eine erste Vorlage mit scharfen Konturen,

  beispielsvreiae in Gestalt einer auf -einer Glasplatte äüfge-

  klebten, mit: einem Fenster versehenen Folie. Außerdem wird

  in allen Pillen eine die Grundlage der herzustellenden Hilfs-

  maske-bildende fotografische Platte oder dergl: benötigt. Im

  cin%chaten Fall kommt man oldle Verssendung abbildender Mit-

  tel aus-, nämlich dann, wenn die Größenverhältnisse der Vor-

  Tage bereits den Größenverhältnissen der herzustellenden Hilfsmaske entsprechen, so daß man mit einfacher Kontakt-Belichtung zum Ziele kommt. 1-Jan wird dann dafür sorgen, daß die Belichtungsquelle-von Zeit zu Zeit während der'Ee-Lichtung etwas verschoben wird, so daß ein Schattenwurf stattfindet und-von-allen Rändern der Vorlage während der Gesämtbelichtungsdauer in gleicher Weise veränderliche Schatten ausgehen. Gegebenenfalls kann die Kontaktbelichtungsmaske ih geringem Abstand von 'der Potoemulsion angeordnet werden, um die Schattenwirkung zu vergrößern. Eine andere Möglichkeit bildet eine optische Projektion,. Hierzu braucht man nur nach erfolgter-Scharfeinstellung des projisierenden Strahlenganges den Strahlengang n*definierter Weise verstellen, damit die Abbildung der Vertage auf die lichtempfindliche Schicht der.fotografischen Platte unscharf wird. In Ahbetracht der Sensibilität vieler fotografischer Platten wird man die Scharfeinstellung zweckmäßig reit einen Licht vornehmen, gegen das die fotografische Platte-nicht oder nur vrenig sensibilisiert ist: Eine .eitere I,`.öglichkeit besteht darin, daß man. entweder dem Belichtungsstrahlcngang oder der die .Grundlage der Hilfsmaske bildenden fotografischen Platte- eine eine Unschärfe der Konturen herbeiführende vibrand e Betregung geringen Ausmaßes erteilt.
• Es ist 'klar, daß man die Unschärfe der Konturen bei der Herstellung der Hilfsmaske und die Erzielung der gewünschten Verkleinerung nicht in ein und demselben JArbeits-`gang.erreichen ouß'. Beispielsweise kann man zunächst die ` Unschärfe unter Anwendung eines Abbildungsmaßstabes, der der. der Vorlage V entspricht,-erzeugen. Man gelangt dann zu einer Zwischenmaske, die dann unter Verkleinerung nochaas abgebildet wird,: um de schließlich zu erzielende. Hilfsmaske zu erhalten.;.-.
• Schleali,ch besteht auch noch die Möglichkeit, die fcytografischen Prozesse bei der Herstellung der Hlfsmaska mit den in der Fotografie üblichen Weichzeichnerlinien bzvr. Filtern zu erzielen.-

Claims (3)

1. _ - Patentansprüche ---------------- ---------------- 1. Verfahren-zum Herstellen von Kontaktbelichtungsmadken fair Halbleiterzwecke, bei dem eine transparente Platte an einer Seite mit einer Lletaalisierung#versehen, diese mit ei- . ner Fotolackachicht abgedeckt, letztorc unter Verwendung einer die gewünschte Geontrie aufweisenden Hilfsmaske selektiv belichtet und schließlich die liietallisierung -an den nach Entwickeln der Fotolackschieht freiliegenden Stellen weggeätzt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung einer-Hilfsmaske mit definiert unscharfen - d.h. eine definierte Gradation aufweisenden- Konturen, mit deren Hilfe die Potolackschicht so belichtet wird, daß die Konturen der aus ihr entstehenden htznaske Linien der Hilfsmaske entsprechen, die gegenüber der Begrenzung der lichtundurchlässigen Bereiche der Hilfsmaske in- Richtung auf ihre.trsnsparenten Bereiche (a) verschoben sind.-
2. 2. Verfahren nach Anspruch. 1, gekennzeichnet durch .die Anwendung einer durch Belichtung einer fotografischen Platte entstandenen Hilfsmaske, bei der die Unschärfe durch Fehleinstellung des projektiven Strahlenganges erzeugt ist.
3. 3. Verfahren nach.Anspruch -1, gekennzeichnet durch die Anwendung einer Hilfsmaske, bei der die unscharfen Konturen durc wechselnde Schattenwirkung der Berandung einer Vorlage (V) unter Anwendung einer Kontaktbelichtung erzeugt sind: Verfahren: nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwen- dang einer Hilfsmaske' deren undcharfe Konturen durch Zit- terberregungen der Vorlage--(V)- und/oder der fotografischen Platte erzeugt e. 5# Verfahren nach einem der Ansprüche 1:-4, gekennzeichnet durch eine Hilfsmaske in Form einer fotografischen Plat- te, die durch optische Abbildung mit Hilfe von Weichzeich- nein belichtet wurde-.