DE2528666C2 - Verfahren zur Herstellung einer Maske für Röntgenstrahl-Lithographie - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

1. auf den Schichtträger vor dem Aufbringen der Fotolackschicht eine erste, darauf haftende dünne Metallschicht aufgebracht wird, wobei Schichtträger und Metallschicht für Röntgenstrahlen transparent sind, uud

2. jeweils am Ende jedes Entwicklungsschrittes in den freigelegten Oberflächenbereichen durch die Plattierung ein Röntgenstrahlen absorbierendes Material aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hinsichtlich Elektronenstrahlung empfindliche Schicht etwa 200 nm bis 1 μπι dick ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Schicht aus Poly-Methylmethacrylat besteht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Schicht in einer Dicke aufgebracht wird, die größer oder gleich ist der minimalen Linienbreite der herzustellenden Maskenstruktur.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer unterschiedliche Dicken aufweisenden Maske entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dabei ist von dem älteren Vorschlag gemäß DF.-PS 20 589 ausgegangen.

Im gleichen Zusammenhang ist aus der DE-OS 19 527 ein Verfahren zum Ätzen eines Films an verschiedenen Stellen mit verschiedener Tiefe bekannt, wobei der Film mit einer strahlungsempfindlichcn Schicht überzogen und diese an den zu ätzenden Stellen bestrahlt wird. Dabei erfolgt die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen, die örtlich unterschiedliche Bestrahlungsdichten aufweisen. Der am tiefsten zu ätzende Bereich wird als erster mit der höchsten Bestrahlungsdichte bestrahlt. Die Bestrahlung erfolgt in den übrigen Bereichen mit demgegenüber verringerter Bestrahlungsdichte entsprechend der abnehmenden Dicke der durchzuführenden Ätzung. In mehreren Entwicklungsvorgängen wird zunächst die Fotolackschicht im Bereich der stärksten Bestrahlung vollständig entferni und die darunterliegende Schicht erstmals geätzt. Im nächsten Entwicklungsschritt werden die Bereiche mit der zweithöchsten Bestrahlungsdichte nunmehr vollständig entfernt und die hierbei freigelegten Bereiche geätzt Diese Entwicklungs- und anschließende Ätzschritte werden entsprechend der durchzuätzenden Schichtabstufung bzw. Bestrahlungsabstufung durchgeführt

Röntgenstrahlen sind mittlerweile für lithographische Herstellungsverfahren attraktiv geworden, weil sie die Ausbildung planarer Goldmuster auf dünnen Siliziumsubstraten erlauben, welche Muster ihrerseits ohne nennenswerte Absorption oder Streuung bzw. Beugung tief in ein Fotolackmaterial projiziert werden können. Nach dem Entwickeln schält man auf diese Weise Strukturen mit einem hohen Auflösungs- bzw. Wirkungsgrad. Solche vorteilhaften Anwendungen von Röntgenstrahl-Lithographieverfahren sind im einzelnen angesprochen in dem Aufsatz »X-Ray Lithography: Complementary Technique to Electron Beam Lithography«, von

H. I. Smith u. a., Twelfth Symposium on Electron, lon, Laser Beam Technology, MIT, Cambridge, Mass., Mai 21 -23,1973 sowie in der US-PS 37 43 842.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer für Röntgenstrahl-Lithographie verwendbaren Maske anzugeben, das die Erzielung einer weiter verbesserten Auflösung gestattet. Insbesondere sollen damit Strukturen mit minimaler Linienbreite herstellbar sein, die den mittels Ätzen hergestellten Masken überlegen sind. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Vorteilhafte Ausgestallungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert.

In den F i g. 1 bis 7 sind die zur Ausführung der Erfindung aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte illustriert. Wie in F i g. 1 dargestellt ist, beginnt man mit einem Substrat 2 aus irgendeinem Material, auf das eine Metallschicht 4 von ungefähr 20 bis 30 nm Dicke aufgebracht wird. Die Metallschicht 4 kann aus Gold, Kupfer, Permalloy oder einem anderen Metall bestehen, mit dem ein anderes Metall durch Elektroplattierung oder stromloses Abscheiden dauerhaft verbunden werden kann. Eine solche dünne Schicht 4 ist ebenso wie das Substrat 2 bezüglich Röntgenstrahlung sehr transparent.

Der nächste Herstellungsschritt ist in F i g. 2 gezeigt, wo ein (Elektronen-) strahlungsempfindlicher Resist-

Überzug 6, im folgenden auch Fotolackschicht 6 genannt, über die Metallschicht 4 aufgebracht wird. Diese Fotolackschicht wird mit einer Dicke aufgebracht, die größer ist als die beabsichtigte minimale Linienbreite der nachfolgend fertiggestellten Maske. Bei Einsatz einer Röntgenstrahlung mit Wellenlängen zwischen 0,2 bis 1 nm ist eine Fotolackschichtdicke von etwa 200 nm bis zu einem Mikrometer angemessen. Ein geeignetes Material füi' derartige strahlungscmpfindliche Über/.ü-

ge ist Poly-Methylmethacrylat oder PMMA, wobei dies ein Fotolack ist, der empfindlich gegenüber einer Elektroneneinstrahlung ist, so daß nach dem Belichten mit einer solchen Strahlung das PMMA mil einem entsprechenden Lösungsmittel entwickelt werden kann.

Im dritten Verfahrensschritt wird die strahlungsempfindliche Schicht selektiv verschiedenen BclichtULgsmengen A, B bzw. C ausgesetzt, vgl. F i g. 3. Dabei ist angenommen, daß die Bestrahlungsmenge (bzw. -dichte) A größer ist als B und letztere wiederum größer ist als C. Derartig unterschiedliche Bestrahlungsdichten können rechnergesteuert festgelegt werden und bilden in ihr^n Details nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise wird über eine rechnergesteuerte Anweisung die Bewegung eines Schreibstrahles so festgelegt, daß die Verweilzeit des Strahles auf einem selektiven Flächenbereich genau definiert ist Dabei resultiert eine längere Verweilzeit des Schreibstrahles auf der strahlungsempfindlichen Schicht 6 in einer höheren Bestrahlungsdichte dieses Bereiches.

Nach einer solchen unterschiedlichen Bestrahlung entsprechend Fig.3 wird die Fotolackschicht 6 soweit entwickelt, bis das am stärksten bestrahlte Gebiet (Strahlbereich A) im Bereich 8 geöffnet ist, wogegen im Bereich der Strahlung B und C noch Resist-Malerial verbleibt, vgl. Fig.4. Als nächstes wird entsprechend F i g. 5 Gold oder ein anderes Röntgenstrahlen absorbierendes Material 10 in einer vorbestimmten Höhe innerhalb der öffnung 8 auf die dort freigelegte Metallschicht 4 niedergeschlagen. Danach wird der Entwicklungsvorgang des übrigen Fotolacks fortgesetzt, bis das Gebiet im Strahlbereich B vollständig zur öffnung 12 durchentwickelt ist, wobei jedoch die Fotolackschicht 6 im Bereich des Strahles C noch vorhanden ist. Wiederum wird dann eine vorbestimmte Metallmenge in die nunmehr beiden öffnungen niedergeschlagen, so daß die Metallschicht 10 durch die weitere Schicht 14 aufgestockt wird, die ihrerseits auch in der Öffnung 12 der Fotolackschicht 6 entsprechend F i g. 4 vorliegt. Die abschließende Entwicklung legt dann den Strahlbereich C frei.

Erneut wird eine vorbestimmte Menge Gold als Schicht 16 aufgebracht. Folglich werden drei unterschiedlich dicke Schichten aus Gold oder einem anderen Material erhalten, die dauerhaft mit der Metallschicht 4 verbunden sind. Die fertiggestellte Maske, von der nunmehr die gesamte Fotolackschicht 6 entfernt ist, weist über ihre Länge Bereiche unterschiedlicher Dicke auf, wobei auch mehr als drei unterschiedliche Dickenwerte vorgesehen werden können. Das hängt jeweils von der Dicke der anfänglichen strahlungsempfindlichen Schicht 6, deren Empfindlichkeit hinsichtlich der möglichen Abstufungen bei der Bestrahlung sowie der Möglichkeit ab, solche abgestuften Bestrahlungen einzustellen.

Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Maske für Röntgenstrahlen (F i g. 7) ist besonders wirkungsvoll, weil es möglich ist, diese Maske in einem einzigen Bestrahlungsvorgang in einer evakuierten Kammer auszubilden. Wollte man eine solche Maske mit unterschiedlichen Dicken einer Goldschicht in Stufenweisem Aufbau herstellen, wurden die damit verbundenen lustageprobleme erhebliche Schwierigkeiten bereiten. Die Ausrichtung der Maskenöffnungen für die getrennten Beslrahlungsvorgänge würde eine höhere Genauigkeit erfordern, als das eigentlich bezüglich der endgültigen Maske erfüllt sein müßte. Schließlich ist festzustellen, daß verschiedene Dicken der Metallschichten gewählt werden können, und zwar in Abhängigkeit von den Röntgenstrahlungen absorbierenden Materialien sowie der maximal r.ulässigen Abschwächung solcher Röntgenstrahlen durch das Substrat 2 und die damit verbundene Schicht 4 derart, daß die vollständige Röntgenstrahl-Maske als differentieller Röntgenstrahl-Absorber wirken kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer unterschiedliche Dicken aufweisenden Maske für mit Röntgenstrahlen durchzuführende lithographische Verfahren, bei dem

a) auf einen Schichträger eine gleichmäßige dicke strahlungsempfindliche Fotolackschicht aufgebracht und in dem gewünschten Muster einem einzigen Bestrahlungsvorgang mit örtlich unterschiedlichen Bestrahlungsmengcn ausgesetzt wird,

b) die derart unterschiedlich bestrahlten Bereiche einem ersten Entwicklungsprozeß unterworfen werden, so daß die am stärksten bestrahlten Bereiche der Fotolackschicht in voller Tiefe und die übrigen Bestrahlungsbereiche entsprechend ihrer geringeren Bestrahlungsmenge lediglich teilweise entfernt werden,

c) dann die vollständig freigelegten Oberflächenbereiche plattiert werden,

d) schließlich in entsprechend den Bestrahlungsabstufungen weiteren Entwicklungsprozessen weitere Bereiche der Fotolackschicht entfernt und

e) die freigelegten Oberflächenbereiche jeweils plattiert werden,