DE2534795B2

DE2534795B2 - Verfahren zur herstellung von strukturen aus positiv-fotolackschichten

Info

Publication number: DE2534795B2
Application number: DE19752534795
Authority: DE
Inventors: Johann Ing.(grad.) 8034 Umeipiaffenhofen Binder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1975-08-04
Publication date: 1977-09-29
Also published as: GB1548017A; IT1067163B; DE2534795C3; DE2534795A1; NL7608635A; FR2320584B1; FR2320584A1; JPS5219531A; BE844743A

Description

Verfahren entwickeile Struktur.

F i g. 3 zeigt die in F i g. I dargestellte loiolacksehicht nach der Vorentwicklung.

In der I- i g. I befindet sich über dem mit der Proi'lstufe 11 versehenen Träger 1 die Fotolackschicht 2 der Dicke d. Die Spur 21 der Lackoberfläche zeigt einen weichen Verlauf, wodurrch in der Nähe der ^rofilstufe des Trägers von der Dicke d abweichende Schichtdikken entstehen. Zum Zweck weiterer Erläuterungen ist die Lackschichtdicke in Bereiche 3 bis 7 unterteilt.

In der F i g. 2 sind in Draufsicht schematisch drei parallel zueinander verlaufende Fotolackstreifen 8,9, 10 quer zu Profilstufen dargestellt. Der in F i g. 1 dargestellte Querschnitt ist dabei längs der Linie A — B der Fig. 2 geführt. Die Profilstufen sind dabei vereinfacht durch die Linie 11, die mit der Profilstufe in der F i g. 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 Vierteils der Wellenlänge einen Schwingungsknoten, d. h. geringe Intensität, aufweisen. Bei ungleichförmigen Lackdikken, insbesondere mit weichem Vorlauf, sind unter der Lackoberfläche örtlich verschiedene Intensitäten des Lichtes vorhanden. Da die Abtragrate beim Entwickeln proportional der Intensitätsverteilung ist, führt dies notgedrungen zu örtlich unterschiedlichen Abtragralen und damit zu ungleichförmigen Strukturbreiten. Am Beispiel der F i g. 1 und F i g. 2 sei dies näher erläutert:

Die l.ackdickc ι/ist als Ik.-ispie! Ϊ/2Λ gewählt, wobei A die Wellenlänge des monochromatischen Lichtes bedeutet. Diese l.ackdicke liegt in cien Bereichen 3 und 7 vor. Im Bereich 5 sei die l.ackdicke A. in den Bereichen 4

•s bzw. 6 sei die l.ackdicke 5/4A b/w. 7/4A. In den Bereichen 3, 5 und 7 liegen unter der Laekoberfläche Schwingungsknoten, so daß bei,η Vorentwickeln die Abtragrale in diesen Bereichen klein ist. In den Bereichen 4 und 6 liegen tinier der Lackoberfläche

iü Schwingungsbäuche, so daß die Abtragrate dort groß is'.. Es entstehen also, wie in F i g. 2 dargestellt, in den Bereichen 4 und 6 starke Einbuchtungen und damit starke Verkleinerungen der Streifenbreite.

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

j5 34 bezeichnet. Bei der anschließenden eigentlichen Belichtung, die der Strukturdefinition dient, entstehen an der Lackoberfläche nur Intensitätsminima. Die Abtragrate beim nachfolgenden Entwickeln ist über die gesamte belichtete Oberfläche annähernd konstant. Die entwickelten Strukturen zeigen daher nahezu gleichmäßige Breiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Strukturen aus Positiv-Fotolackschichten ;iuf einem reflektieren- s den, insbesondere mit Profilstufen versehenen Träger für die Halbleitcrfertigung, bei dem auf der Trägeroberfläche eine Posiiiv-Fotolackschicht, insbesondere in .Schleudertechnik, erzeugt, danach belichtet und entwickelt wird, wobei die belichteten iu Stellen in ihrer Dicke reduziert oder entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotolackschicht vor der Belichtung mit monochromatischem Licht einer Intensität, die mindestens eine halbe Größenordnung kleiner als die mittlere Intensität bei der eigentlichen Belichtung ist, ganzflächig und gleichmäßig vorbelichtet und anschließend vorentwickelt wird, wobei die Vorbclichtungszeit so klein gewählt wird, daß an den Stellen, an der die Lackdicke ein ganzzahligcs 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 wobei die Vorentwicklungszeit so gewählt wird, daß an den Stellen, an der die Lackdicke ein ungerad/.ahiiges Vielfaches von einem Verteiler der Wellenlänge beträgt, die Lackdicke um ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge reduziert wird, und daß anschließend die eigentliche Belichtung mit einer Wellenlänge erfolgt, bei der an der Lackoberfläche nur Intensitäisminima entstehen.

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

Verfahren der eingangs genannten Art werden in der Halbleiterfertigung zur Herstellung, beispielsweise von Masken aus Fotolackschichten, angewandt. Ein solches Verfahren ist aus der DT-AS 19 58 037 bekannt. Dort wird auf eine metallbeschichte Halbleiteroberfläche ein positiver Fotolack aufgetragen, der danach über eine positive Fotomaske belichtet wird. Nach dem Belichten werden die belichteten Flächenteile mit Hilfe eines Entwicklers entwickelt und dann die belichteten Flächenteile des Fotolacks und die unmittelbar darunterliegende Metallschicht zum Herstellen eines positiven Leitungsmusters abgeätzt. Bei Anwendung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zeigt es sich, daß Dickenunterschiede der aufgetragenen Fotolackschicht zu ungleichmäßigen Linienbreiten in der Fotolackstruktur 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 μιτι und mehr betragen kann, große Scliichtdickeniiiiterschiede.

Aus Hifi!-; Transactions on Electron Devices, Vol. ED-22 (IuIi 1475) Nr. 7, S. 464 bis 466 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die belichtete Fotolackschicht gebacken und dann erst entwickelt wird. Dadurch soll der Einfluß von stehenden Wellen in der Fotolackschicht vermindert werden. Aus der FR-PS 22 24 787 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Fotolackschicht mit einer Lichtquelle, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittiert, belichtet wird. Die Lichtquelle weist eine an die spektrale Lackschichtempfindlichkeit angepaßte homogene Intensilätsverteilung auf. Dadurch soll ebenfalls der Einfluß von Intensitätsunterschieden, die durch stehende Wellen verursacht werden, vermindert werden. In beiden zuletzt genannten Druckschriften wird dabei von Fo:olac!<schichten gleichmäßiger Dicke ausgegangen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein weiteres 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 eine Intensität, die mindestens eine halbe Größenordnung kleiner als die mittlere Intensität bei der eigentlichen Belichtung ist, ganzflächig und gleichmäßig vorheuchlet und anschließend vorentwikkelt wird, wobei die Vorbelichtungszeit so klein gewählt wird, daß an den Stellen, an der die Lackdicke 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 wobei die Vorentwicklungszeit so gewählt wird, daß an den Stellen, an der die Lackdicke ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge beträgt, die Lakdicke um ein ungeradzahliges Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge reduziert wird, und daß anschließend die eigentliche Belichtung mit einer Wellenlänge erfolgt, bei der an der Lackoberfläche nur Intensitätsminima entstehen.

Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß nach der Vorentwicklung die Fotolackschicht 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 anschließenden 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.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand von Figur näher erläutert.

F i g. 1 zeigt im Quersdhnitt senkrecht zur Trägeroberfläche eine im Schleuderverfahren aufgebrachte Fotolackschicht über einer Profilstufe des Trägers.

F i g. 2 zeigt in Draufsicht eine im herkömmlichen