DE2534795A1

DE2534795A1 - Verfahren zur herstellung von strukturen aus positiv-fotolackschichten auf einem traeger

Info

Publication number: DE2534795A1
Application number: DE19752534795
Authority: DE
Inventors: Johann Ing Grad Binder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1975-08-04
Publication date: 1977-02-10
Also published as: NL7608635A; BE844743A; JPS5219531A; FR2320584A1; GB1548017A; DE2534795C3; IT1067163B; FR2320584B1; DE2534795B2

Description

Verfahren zur Herstellung von Strukturen aus Positiv-Fotolackschichten auf einem Träger

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Strukturen aus Positiv-Fotolackschichten auf einem, insbesondere mit Profilstufen versehenen Träger, bei dem auf der Trägeroberfläche eine Positiv-Fotolackschicht, insbesondere in Schleudertechnik, erzeugt und danach belichtet und entwickelt wird, wobei nur die Stellen, an denen die Fotolackschicht beim Entwickeln in ihrer Dicke reduziert oder entfernt werden soll, belichtet werden.

Verfahren der eingangs genannten Art werden in der Halbleiterfertigung zur Herstellung, beispielsweise von Masken aus Fotolackschichten, angewandt. Dabei zeigt es sich, daß Dickenunterschiede der aufgetragenen Fotolackschicht zu ungleichmäßigen Linienbreiten in der Fotola,ckstruktur führen. Der Effekt wächst dabei mit zunehmendem Reflexionsvermögen der Trägeroberfläche. Ungleichförmige Schichtdicken treten auf jeden Fall dann auf, wenn der Träger Profilstufen aufweist und die Fotolackschicht in Schleudertechnik aufgebracht wird. Hierbei ergeben sich im Bereich der Stufen, deren Stufenhöhe in der Halbleiterfertigung bis zu einem /um und mehr betragen kann, große Schichtdickenunterschiede.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die aus Schichtdickenunterschieden resultierenden ungleichmäßigen Strukturbreiten vermieden werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die .Fotolackschicht vor der Belichtung mit monochromatischem Licht geringer Intensität ganzflächig und gleichmäßig vorbelichtet und anschließend VPA 75 E 7017 Ed 17 StI 609886/0627

ORIGINAL INSPECTED

vorentwickelt wird, wobei die Vorbelichtungszeit so klein gewählt wird, daß an den Stellen, an der die Laclcdicke ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge des monochromatischen Lichtes beträgt, die Abtragrate kleiner bleibt als an den Stellen, an der die Lackdicke ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge beträgt und daß die Vorentwioklungszeit so gewählt wird, daß an den Stellen, an der die Lackdicke ein ungeradzahliges Vielfaches der viertelten Wellenlänge beträgt, diese Dicke um ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge reduziert wird. Geringe Intensität des monochromatischen Lichtes bedeutet dabei, daß die Intensität bei der Vorbelichtung höchstens einen Wert aufweist, der eine halbe Größenordnung kleiner als die mittlere Intensität bei der eigentlichen Belichtung betragen soll.

Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß nach der Vorentwicklung die Fotolackscbicbt stufenförmig in Höhenschichten unterteilt ist. Die Dicke einer jeden solchen Schicht ist konstant und entlang ihres Randes durch eine steile Stufe von der nächsten Schicht abgegrenzt. Die Randlinie einer jeden solchen Schicht stellt entsprechend den Höhenlinien einer Landkarte eine Linie gleicher Schichtdicke dar. Die Stufenhöhe jeder Stufe ist gleich der im Fotolack gemessenen halben Wellenlänge des monochromatischen Lichtes. Bei der anschliossenden eigentlichen Belichtung, die der Strukturdefinition dient, entstehen in der gesamten Fotolackschicht stehende Wellen, wobei sich an der Lackoberfläche nur Intensitätsminima ausbilden. Da die Abtragrate beim Entwickeln über die gesamte belichtete Oberfläche annähernd konstant ist, zeigen die entwickelten Strukturen gleichmäßige Strukturbreiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt im Querschnitt senkrecht zur Trägeroberfläche eine im Schleuderverfahren aufgebrachte Fotolackschicht über einer Profilstufe des Trägers.

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Figur 2 zeigt in Draufsicht eine im herkömmlichen Verfahren entwickelte Struktur.

Figur 3 zeigt die in Figur 1 dargestellte Fotolackschicht nach der Vorentwicklung.

In der Figur 1 "befindet sich über dem mit der Profilstufe 11 versehenen Träger 1 die Fotolackschicht 2 der Dicke d. Die Spur 21 der Lackoberfläche zeigt einen weichen Verlauf, wodurch in der Nähe der Profilstufe des Trägers von der Dicke d abweichende Schichtdicken entstehen. Zum Zweck weiterer Erläuterungen ist die Lackschicht in Bereiche 3 "bis 7 unterteilt.

In der Figur 2 sind in Draufsicht schematisch drei parallel zueinander verlaufende Fotolackstreifen 8, 9, 10 quer zu Profilstufen dargestellt. Der in Figur 1 dargestellte Querschnitt ist dabei längs der Linie A-B geführt. Die Profilstufen sind dabei vereinfacht durch die Linie 11, die mit der Profilstufe in der Figur 1 identisch ist, und die Linie 20 dargestellt. Der Teil des Trägers zwischen den Linien 11 und 20 liegt tiefer als die Bereiche außerhalb. Die Bereiche zwischen den gestrichelten Linien 82 und 91 bzw. 92 und 101 geben die belichteten Bereiche an. Die entwickelten Fotolackstreifen weisen nach der Entwicklung jedoch durch Ausbuchtungen und Einbuchtungen ungleichmäßige Linienbreite auf. Das Entstehen dieser ungleichförmigen Linienbreiten kann folgendermaßen erklärt werden: Beim Belichten entstehen durch Reflexionen an der Trägeroberfläche und unter der Lackoberfläche stehende Wellen in der Fotolackschicht. Diese stehenden Wellen weisen jeweils im Abstand eines ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge des verwendeten Lichtes im Fotolack von der.Trägeroberfläche aus Schwingungsbäuche, d.h. starke Intensitäten, auf, während sie im ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge einen Schwingungsknoten, d.h. geringe Intensität, aufweisen. Bei ungleichförmigen Lackdicken, insbesondere mit weichem Verlauf, sind unter der

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Lackoberfläcbe örtlich verschiedene Intensitäten des Lichtes vorhanden. Da die Abtragrate "beim Entwickeln proportional der Intensitätsverteilung ist, führt dies notgedrungen zu. .örtlich unterschiedlichen Abtragraten und damit zu ungleichförmigen Strukturbreiten. Am Beispiel der Figur 1 und Figur sei dies näher erläutert: Die Lackdicke d ist als Beispiel 3/2 λ gewählt, wobei Λ die Wellenlänge des monochromatischen Lichtes bedeutet. Diese Lackdicke liegt in den Bereichen 3 und 7 vor. Im Bereich 5 sei die Lackdicke Λ . In den Bereichen 4 bzw. 6 sei die Lackdicke 5/4 Λ bzw. 7/4 Λ In den Bereichen 3, 5 und 7 liegen unter der Lackoberflache Schwingungsknoten, so daß beim Vorentwickeln die Abtragrate in diesen Bereichen klein ist. In den Bereichen 4 und 6 liegen unter der Lackoberfläche Schwingungsbäuche, so daß die Abtragrate dort groß ist. Es entstehen also, wie in Figur dargestellt, in den Bereichen 4 und 6 starke. Einbuchtungen und damit starke Verkleinerungen der Streifenbreite.

In der Figur 3 ist die in Figur 1 dargestellte Fotolackschicht 2 nach dem Vorbelichten und nach dem Vorentwickeln dargestellt. Es ist dabei die Fotolackschicht 30 entstanden, die deutliche Stufen aufweist. Innerhalb jeder Stufe ist die Lackdicke konstant und beträgt ein Vielfaches von Λ/2. Die Stufenform entsteht dadurch, daß die Abtragrate an den Stellen, an denen die ursprüngliche Sohicht eine Dicke von einem ganzzahligen Vielfachen von Λ /2 aufweist, sehr gering ist, während sie in den Zwischenstellen größer ist und an den Stellen, an denen die Lackdicke ein ungeradzahliges Vielfaches von ^/4 beträgt, ein Maximum aufweist. Die Belichtungszeit und die Entwicklungszeit können so eingestellt werden, daß die verbleibende Lackdicke innerhalb der einzelnen Stufen ein ganzzahliges Vielfaches von ,λ/2 beträgti Die erforderlichen Zeiten können durch Versuche ermittelt werden. In der Figur 3 ist die Spur 21 der ursprünglichen Lackoberfläche vor der Vorbelichtung gestrichelt eingezeichnet. Die Stellen oder Bereiche, an denen die ursprüngliche Lackdicke ein ganzzahliges Vielfaches von λ /2 betrug, sind mit 31 bis 34

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bezeichnet. Bei der anschließenden eigentlichen Belichtung, die der Strukturdefinition dient, entstehen an der Lackoberflache nur Intensitätsminima. Die Abtragrate beim nachfolgenden Entv/ickeln ist über die gesarate belichtete Oberfläche annähernd konstant. Die entwickelten Strukturen zeigen daher nahezu gleichmäßige Breiten.

1 Patentanspruch
3 Figuren

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Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung von Strukturen aus Positiv-Fotolackschichten auf einem, insbesondere mit Profilstufen versehenen Träger, bei dem auf der Trägeroberfläche eine Positiv-Fotolacksohicbt, insbesondere in Schleudertechnik,erzeugt und danach belichtet und entwickelt wird, wobei nur die Stellen, an denen die Fotolackschicht beim Entwickeln in ihrer Dicke reduziert oder entfernt werden soll, belichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotolackschicht vor der Belichtung mit monochromatischen) Licht geringer Intensität ganzflächig und gleichmäßig vorbelichtet und anschließend vorentwickelt wird, wobei die Vorbelichtungszeit so klein gewählt wird, daß an den Stellen, an der die lackdicke ein ganzzahliges Vielfaches der halben Y/ellenlänge des monochromatischen Lichtes beträgt, die Abtragrate kleiner bleibt als an den Stellen, an der die Lackdicke ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der Y/ellenlänge beträgt, und daß die Vorentwicklungszeit so gewählt wird, daß an den Stellen, an der die Lackdicke ein ungeradzahliges Vielfaches der viertelten V/ellenlänge beträgt, diese Dicke um ein ungeradzahligea Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge reduziert wird.

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