DE2623688A1 - Verfahren zum ausbilden von mustern bei der herstellung von elektronischen mikrobauteilen - Google Patents

Verfahren zum ausbilden von mustern bei der herstellung von elektronischen mikrobauteilen

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DE2623688A1 DE19762623688 DE2623688A DE2623688A1 DE 2623688 A1 DE2623688 A1 DE 2623688A1 DE 19762623688 DE19762623688 DE 19762623688 DE 2623688 A DE2623688 A DE 2623688A DE 2623688 A1 DE2623688 A1 DE 2623688A1
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Hideki Nishida
Norikazu Tsumita
Hirozi Yamada
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Hitachi Ltd
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Description

  • Verfahren zum Ausbilden von Mustern bei der Herstellung von elektronischen Mikrobauteilen Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Ausbilden von Mustern und insbesondere Verfahren zum Ausbilden von Mustern oder Strukturen, bei denen sehr feine, genaue Muster und Strukturen aus zwei oder mehreren Materialien hergestellt werden sollen, wie dies beispielsweise bei Mehrschichten-Verbindungen der Fall ist, die bei integrierten Schaltungen oder Magnetblasenelementen Verwendung finden.
  • Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen oder Magnetblasenelementen ist es häufig erforderlich, mehrere feine, genaue Muster aus wenigstens zwei Arten von Materialien auf dem Substrat auszubilden.
  • Bei den. herkömmlichen Verfahren ist es allgemein üblich, das sogenannte photolithographische Verfahren zu wiederholen, d. h.
  • eine Reihe von Vorgängen, beispielsweise ein Material, das ein Muster bilden soll, im Vakuum zu verdampfen, das Photolackmuster auszubilden und ein Abätzen vorzunehmen, zwei oder mehrere Male durchzuführen.
  • Diese herkömmlichen Verfahren sind nicht nur deshalb nachteilig, weil die Vorgänge und Verfahrensschritte kompliziert und zeitaufwendig sind, sondern auch deshalb, weil Schwierigkeiten dadurch auftreten, dass die Masken auf die Mikroplättchen äusserst genau aufgelegt und angeordnet werden müssen, wobei der Vorgang, bei dem die Masken aufgelegt werden, vor Ausbilden des Photolackmusters durchgeführt wird. Infolgedessen können bei Ausbilden und Aufbringen des Photolackes in gewissem Masse Verschiebungen und ein nicht genaues lagemässiges Aufbringen auftreten und es ist dabei unvermeidlich, dass die Muster, die an diesen Stellen ausgebildet werden, um 0,5 bis 1 µm von der Soll-tage abweichen In gleichem Masse, wie die Zahl der Vorgänge, bei denen die Masken aufgelegt werden, zunimmt, erhöht sich während des Herstellungsverfahrens natürlich auch die Ungenauigkeit bzw. die Abweichung der Lage der Muster von den Soll-Lagen auf Grund der Fehlausrichtung oder der nicht genauen Auflage der Masken. Diese Tatsache ist der Hauptgrund dafür, dass nicht genauere Muster hergestellt werden können.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die den herkömmlichen Vorfchren anhaftenden Nachteile zu umgehen und ein Verfahren anzugeben, mit dem mehrere sehr feine Muster aus wenigstens zwei Arten von Materialien sehr genau ausgebildet werden können, ohne dass Fehlers die auf Grund von einer nicht genauen Maskenlage bzw. einer Abweichung der tatsächlichen Maskenlage von der Soll-Maskenlage herrühren, nicht auftreten können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäse durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
  • Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren werden Photolack-Muster oder -Masken mit jeweils unterschiedlicher Dicke durch Bestrahlen gewünschter Bereiche des Photolackfilmes, der auf den laminierten Schichten aufgebracht ist, mit einer gewünschten Lichtmenge ausgebildet. Die laminierten Schichten weisen wenigstens zwei Schichten aus Materialien auf, die zur Bildung der Muster oder Strukturen herangezogen werden. Dadurch ergeben sich Bilder, Strukturen bzw. endgültige Muster. (Mit dem nachfolgend öfter verwendeten Ausdruck "Licht" ist nicht nur sichtbares oder unsichtbares Licht, wie beispielsweise ultraviolettes Licht gemeint, sondern unter diesem Ausdruck sind auch Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen zu verstehen.) Das Substrat, das zu einem Teil mit einem Photolack bestimmter Dicke und zu einem anderen oder zu anderen Teilen mit einem oder mehreren Photolack unterschiedlicher Dicke bedeckt ist, wird geätzt, so dass sich Muster ausbilden, wobei eines dieser Muster eine bestimmte Höhe aufweist, die von der Höhe oder den Höhen der anderen Muster abweicht, was auf Grund der Unterschiede in der Dicke der Photolackfilme zustande kommt.
  • Mit dem erfindungsgemässen Verfahren werden also mehrere Photolack-Muster mit jeweils unterschiedlicher Dicke auf der Oberfläche von Lagen gebildet, die aus mehreren Schichten bestehen und auf einem Substrat liegen. Die Photolackmuster werden durch Belichten des Photolackfilmes mit einem Licht durch eine Belichtungs-Photomaske gebildet, auf der mehrere Maskenmuster mit unterschiedlichem Durchlassfaktor bzw. -koeffizient ausgebildet sind. Die belichtete Oberfläche wird dann mit einem Ionenätzverfahren oder dgl. anschliessend geätzt, so dass zwei oder mehr Muster oder Strukturen aus unterschiedlichen Materialien durch einen einzigen Belichtungsvorgang ausgebildet werden können.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ist äusserst vorteilhaft bei der Herstellung von Mehrschichten-Verbindungen in Halbleiterbauteilen und zur Herstellung von Magnetblasen-Bauteilen anwendbar.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1A, 1B, 1C, 1D und 1E die Verfahrensschritte bei einem erfindungsgemässen Verfahren, Fig.2A und 23 die Verfahrensschritte bei einem weiteren erfindungsgemässen Verfahren und Fig. 3A, 3B, 3C und 3D Verfahrensschritte zur Herstellung einer Belichtungsmaske, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden kann.
  • Die Fig. 1A bis 1E zeigen die Verfahrensschritte gemäss einem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel, bei dem ein erstes Muster 2 einer einzigen Goldschicht 2 und ein zweites Muster 3 mit einer Goldschicht 2' und einer SiO2-Schicht 3, die auf der Goldschicht 2' aufgebracht ist, auf einem Substrat 1 mit einem einzigen Belichtungsvorgang ausgebildet werden.
  • Beim ersten Verfahrensschritt wird eine erste Schicht 8 aus Gold, eine zweite Schicht 9 aus SiO2 und ein Photolackfilm 10 nacheinander auf die Hauptoberfläche des Substrates 1 aufgebracht, wie dies in Fig. 1A dargestellt ist. Als Photolackfilm 10 kann entweder ein Positiv- oder Negativ-Photolackfilm verwendet werden. Bei der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsform wurde ein Positiv-Photolack AZ1350J der Firma Shipley Company verwendet. Wenn ein Negativ-Photolackfilm benutzt wird, kann das erfindungsgemässe Verfahren in grundsätzlich gleicher Weise durchgeführt werden, wie bei Verwendung eines Positiv-Photolackfilmes, wobei die gebildeten Strukturen der ausgehärteten Muster zum Positiv-Photolackfilm komphementär bzw. umgekehrt sind.
  • Wach dem ersten Verfahrensschritt wird der Photolackfilm 10 durch eine Belichtungsmaske 4 mit ultraviolettem Licht bestrahlt,-so dass die belichteten Teile des Photolackes mit einem Lösungsmittel gelöst werden können. Die bei diesem Verfahrensschritt verwendete Belichtungsmaske 4 enthält eine lichtdurchlässige Platte 5 aus Glas oder Kunststoff und die auf der Platte aufgebrachten Maskenmuster 6 und 7, bzw. die Faktoren der Lichtdurchlässigkeit der Maskenmuster 6 und 7 sind unterschiedlich.
  • Das Maskenmuster 6 ist für das verwendete Licht teil- bzw. halbdurchlässig und weist eine Struktur auf, die im ersten Muster 2 der einzigen Schicht aus Gold entspricht, die auf dem Substrat 1 ausgebildet ist. Das Maskenmuster 6 ist allgemein als Permalloy-oder Chromoxid-Schicht geeigneter Dicke, beispielsweise in der Grössenordnung von einigen zehn # ausgebildet. Die Schichten, die aus anderen geeigneten Materialien bestehen, können je nach Wunsch verwendet werden.
  • Das andere Maskenmuster 7 ist für das verwendete Licht lichtundurchlässig und weist eine Struktur auf, die dem zweiten Muster 3 entspricht, welches aus der laminierten Goldschicht 2' und der Si02-Schicht 3 besteht. Im allgemeinen weist das Maskenmuster 7 ei ne Metallschicht, beispielsweise eine Chromschicht auf, um gute Resultate zu erzielen.
  • Wenn Licht, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist, durch die Belichtungsmaske 4 auf den Photolackfilm 10 aufgestrahlt wird, werden die Bereiche des Photolackfilmes unterhalb den Bereichen der Maske, die nicht mit einem der Muster 6 oder 7 bedeckt ist, von dem Licht bestrahlt, das durch das lichtdurchlässige Substrat hindurchdringt und der Photolackfilm wird in diesen Bereichen sehr gut löslich. Der Bereich des Photolackfilmes unterhalb des lichtundurchlässigen Maskenmusters 7 wird in seiner Löslichkeit nicht verändert, d. h. dieser Bereich der Photolackschicht bleibt weiterhin schwer oder gar nicht löslich, da das Maskenmuster 7 kein Licht durchlässt. Der Bereich des Photolackfilmes unterhalb dem halbdurchlässigen Maskenmuster 6 wird bis zu einem gewissen Grade etwas löslich, da das Maskenmuster 6 etwas Licht durchlässt.
  • Wenn der Photolackfilm nach der Belichtung mit dem durch die Belichtungsmaske 4 hindurchtretenden Licht belichtet worden ist, wie dies in Fig. 1B dargestellt ist, bleibt der Photolackfilm 10' unterhalb des lichtundurchlässigen Maskenmusters 7 mit etwa der gleichen Dicke wie am Anfang erhalten, wogegen der Photolackfilm 10" unterhalb dem halbdurchlässigen Maskenmuster 6 gegenüber dem Anfangszustand dünner wird, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Die Dicke des Photolackfilmes 10", die nach dem Entwicklungsvorgang verbleibt, wird durch die Art des verwendeten Photolackes und den Bedingungen beim Belichtungs- und Entwicklungsvorgang bestimmt. Die gewünschte Dicke des Photolackfilmes 10" kann durch geeignete Wahl der zuvor genannten Parameter oder Bedingungen erhalten werden.
  • Das Substrat wird dann einem Ätzvorgang unterzogen, das mit einem sogenannten Ionen-Ätz- oder Plasma-Ätz-Verfahren durchgeführt wird, bis die Oberfläche der Bereiche des Substrates 1, auf dem keine Photolackschicht vorhanden ist, freiliegt. Wie in Fig. 1D dargestellt ist, wird in dem Bereich, in dem der Photolackfilm durch den zuvor beschriebenen Entwicklungsvorgang dann entfernt und die Oberfläche der SiO2-Echicht freigelegt ist, die Schicht 9 aus SiO2 und die Schicht 8 aus Gold vollständig entfernt und die Oberfläche des Substrates 1 freigelegt. Das dicke Photolackmuster 10' wird durch das Ionenätzverfahren nicht abgetragen, es wird gegenüber der Anfangsdicke lediglich etwas dünner und sowohl die Goldschicht 8 als auch die SiO2-Schicht 9 bleiben hinsichtlich ihrer Dicke unverändert. Dagegen wird das dünne Photolackmuster 10" durch den Ionenätzvorgang oder einen entsprechenden Vorgang vollständig entfernt. Es ist nur notwendig, das zu entfernende, dünne Photolackmuster 10" durch diesen Verfahrensschritt zu entfernen. Es kann der Bereich der SiO2-Schicht 9 unterhalb des Musters 10" auch bis. zu einem gewissen Grad abgeätzt werden, so dass diese SiO2-Schicht 9 durch das Ätzen etwas dünner wird, wie dies in Fig. 1D dargestellt ist.
  • Die freiliegende SiO2-Schicht 9 wird dann durch Behandlung mit einer Ätzlösung, die Fluorsäure und Ammoniumfluorid enthält, entfernt. Danach wird das verbleibende Photolackmuster 10' mit einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise mit Aceton oder einem Mittel, das den verwendeten Photolack entfernt, oder mittels Plasmabrennen beseitigt. Durch das zuvor beschriebene Verfahren wird das erste Muster 2 der nur aus Gold bestehenden Schicht und das zweite Muster 3 aus einer laminierten Goldschicht 2' und einer SiO2-Schicht 3 auf dem Substrat 1 ausgebildet, wie dies in Fig. 1E dargestellt ist.
  • Vorstehend wurde ein Verfahren beschrieben, bei dem sowohl Ionenätzen als auch chemisches Ätzen angewandt wurde. Es ist natürlich auch möglich, die in Fig. 1E dargestellte Struktur direkt von dem in Fig. 1C dargestellten Verfahrensschritt aus herzustellen, indem das Ionenätzen, insbesondere das Ionenfräsen (ionmilling) angewandt wird, wenn die Ionenätzbehandlung nicht in dem in Fig. 1D dargestellten Verfahrensstand gestoppt, sondern weitergeführt wird. Das zuletzt genannte Verfahren wird sehr häufig angewandt. Wenn das zuletzt beschriebene Verfahren verwendet wird, bleibt manchmal auch dann ein kleiner Bereich des dicken Photolackmusters 10' übrig, nachdem die SiO2-Schicht unter dem dünnen Photolacknuster 10" entfernt worden is In diesem Falle kann das noch verbliebene Photolackmuster 10' durch Plasma-Ätzen entfernt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, können die Muster, die eine unterschiedliche Form aufweisen und aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, mit dem erfindungsgemässen Verfahren durch einen einzigen Belichtungsvorgang gebildet werden, wobei darüberhinaus beide Muster an gewünschten Stellen oder Bereichen laminiert sein können.
  • Die Ionenätz- oder Plasmaätz-Verfahren sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und sollen daher auch nicht im einzelnen erläutert werden. Diese Verfahren sind beispielsweise in der Zeitschrift "Journal of Vacuum Science and Technology, Band 8, Nr. 5 (1972),-Seiten 52 bis 70, in der Zeitschrift Kodak Seminer, Nr. 9,(1975) und in der Druckschrift IBM Technical Disclosure Bùlletin, Band 17, Nr. 71955 (1974) beschrieben.
  • Bei den zuver beschriebenen Verfahren wird nur das dünnere Pho@@@laekmuster 10" durch Ionenätzen entfernt, wie dies in Fig. @@ dargestellt ist und danach wird chemisches Ätzen ange-@@ndt. Wie zuvor beschrieben, ist es jedoch. auch möglich, die in Fig. 1E dargestellte Struktur ohne chemisches Ätzen auszubilden, :2amjich dadurch, dass der Ionenätzvorgang, der auf dem Entwicklungsvorgang folgt, fortgesetzt wird, um nicht nur das d2nnere Photolackumster 10", sondern auch die SiO2-Schicht 9 unter dem Huste 10" und darüberhinaus auch das dickere Photolacheuster 10' zu entfernen. Dieses Verfahren wird sehr häufig angewandt.
  • Zuvor wurde ein Verfahren beschrieben, bei dem Ionenätzen nach Ende des Entwicklungsvorganges angewandt wurde, dem ein chemisches Ätzen und ein Verfahren mit ausschliesslichem Ionenätzen folgte.
  • Das dem Eatwicklungsvorgang folgende Verfahren ist jedoch nicht nur auf diese zuvor beschriebenen beiden Verfahren beschränkt.
  • Eas Verfahren kann auch in vielfältiger Wei wabei ein Beispiel dafür anhand der Fig. 2A werden soll.
  • @@@ @@@@iackfilm wird in der in Fig. 10 dargestellten Weise @@@@@@@@ und danach wird die Gelsachicht 8 und die SiO2-Schicht 9 an den Stellen, an denen Kein Pholackfilm vorhanden ist, durch chemisches Ätzen entfernt, wobei die Photolackmuster 10' und 10" in der in Fig. 2A dargestellten Struktur vorhanden bleiben. Es wird ein Plasmaätz-Vorgang in einer Atmosphäre, in der Sanerstoff enthalten ist. durchgeführt und das dünnere Photoleckmuster 10" entfernt. Hierbei wird das dickere Photolackmuster 10' dünner, so dass sich die in Fig. 2B dargestellte Struktur ergist.
  • Die durch den zuvor beschriebenen Plasmaätz-Vorgang freigelegte SiO2-Schicht 9 wird durch chemisches Ätzen und das verbleibende Photoiackmuster 10' durch Auflösen im einem erganischen Lösungsmittel oder einem Mittel, das den Photolack entfennt oder durch einen Abbrennvorgang entfernt, so dass sich die bei dem zuvor beschriebenen Verfahren ergebende und in Fig. 1E dargestellte Struktur ausbildet.
  • Zunächst soll ein Beispiel zur Herstellung einer Belichtungsmaske, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet wird, beschrieben werden.
  • Wie in Fig. 3A dargestellt ist, wird auf die Hauptfläche eines lichtdurchlässigen Glases 5 ein erstes Maskenmuster 7 aus einer dünnen Chromschicht mit der gewünschten Form und einer Dicke von 500 #, und dann eine Permalloy-Schicht 1 sowie ein Positiv-Photolackfilm 15 mit dem Photolackmaterial AZ1350J nacheinander aufgebracht. Eine weitere lichtdurchlässige Glasplatte 16, auf der ein Muster 17 aus einer Chromschicht mit derselben Form oder Ausbildung wie bei dem zweiten Maskenmuster ausgebildet ist, wird auf die Platte 5 gelegt, wie dies in Fig. 3B dargestellt ist. Dann wird ultraviolettes Licht, das schematisch durch die mit dem Bezugszeichen 11 versehenen Pfeile dargestellt ist, aufgestrahlt und denach der Photolackfilm entwickelt. Infolgedessen bleibt der Bereich 15@, der e dem wei ten Maskenmuster des Photolackfilmes 15 entspricht, beibehalten, um das Maskenmuster zu bilden, während der andere Bereich der Photolackschicht entfernt wird, wie dies in Fig. 3C dargestellt ist.
  • Es--kann eine Belichtungsmaske 4 hergestellt werden, bei der die lichtdurchlässige Glasplatte 5 mit dem lichtundurchlässigen --ersten Maskenmuster 7 aus einer Chromschicht und dem zweiten halbdurchlässigen Maskenmuster 14 aus einer Permalloy-Schicht versehen ist, wie dies in Fig. 3D dargestellt ist. Diese Ausgestaltung der lichtdurchlässigen Glasplatte 5 ist dieselbe wie die in Fig. 1B dargestellte. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese Glasplatte 5 mit den genannten Schichten dadurch gebildet, dass der freiliegende Bereich der Permalloy-Schicht 14 durch eine Ätzlösung, die Phosphorsäure und Salpeter säure enthält, entfernt und danach wird das zuvor erwähnte Mas- @enm@ster 13' durch geeignete Einrichtungen oder Massnahmen entfernt.
  • Der Durchlassfaktor des lichtundurchlässigen Maskenmusters 7 sollte vorteilhafterweise 0,1 bis 1 % und das teil- bzw. halbdurchlässige Muster 14 der Belichtungsmaske 4 sollte 10 bis 80 % für ultraviolettes Licht vorzugsweise betragen. Die Chromschicht mit einer Dicke von 500 # sollte einen Durchlassfaktor von etwa 0,5 % und Permalley-Schicht mit einer Dicke von 70 # sollte einen Durchlassfaktor von etwa 50 % für ultraviolettes Eicht besitzen.
  • Nachfolgend soll ein Verfahren zur Ausbildung von Mustern, die mit der in der zuvor beschriebenen Weise hergestellten Belich-@ungsmaske erläutert werden.
  • Auf einer Hauptoberfläche des Glassubstrates 1 wird durch Vakuum verdampfen oder ein Zerstäubungs- oder Aufspritzverfahren nacheinander eine 0,5 µm dicke Goldschicht 8 und eine 0,2 µm dicke @@O@-Schicht 9 aufge@@acht (vgl. Fig. 1A).
  • @ie @@@@@ Oberfläche der Schicht 9 wird ein 1,2 µm dicker Photolackfilm 10 aus dem Photolack AZ1350J aufgebracht und durch die Belichtungsmaske 4 wird ultraviolettes Licht, das in der Zeichnung schematisch durch die mit dem Bezugszeichen 11 verschenen Pfeile dargestellt ist, gestraht. Bei diesem Beispiel wird eine Hoschdruck-Quecksilbenlampe als Lichtquelle verwendet und das ultravielette licht mit einer Intensität von 50 Kilolux @@@@@@@@@@@ larg auf die Photolakschlicht aufgestrahlt V@@ @@@@@@@ Der Photolackfilm wird bei einer Temperatur von 18° C etwa 2 Minuten lang mit einer 50%igen, wässrigen Lösung des Mittels AZ1350 entwickelt, um den Photolackfilm 10 an den Stellen ganz aufzulösen, die dem ultravioletten Licht direkt ausgesetzt waren. Die Dicke der Photolackmuster 10' und 10", die nach Durchführung des Entwickelvorganges unter den zuvor genannten Bedingungen und Parametern erhalten wurden, Waren 1,2 µm bzw. 0,5 µm (vgl. Fig. 10).
  • Es wurde 40 Minuten lang ein Ionenfräsvorgang (ion milling operation) durchgeführt, wobei eine Stromdichte der Argon-Ionen von 0,3 mA/cm2 eine Beschleunigungsspannung von 600 Volt und ein Vakuum Druck von 10-5 5 Torr beibehalten wurde. Dadurch bilden ten sich Muster mit einer 0,5 µm dicken einzigen Goldschicht 2 und einer Doppelschicht, die aus der Goldschicht 2' und einer 0,2 µm dicken Siliciumschicht 3 besteht (vgl. Fig. 1E).
  • Bei dem uvor beschriebenen Beispiel wurde ein Verfahren zur Ausbildung von Mustern mit einem ersten Muster aus einer einzigen Schicht und einem zweiten Muster aus einer Doppelschicht beschrieben und dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung auch bei einem Verfahren angewendet werden. mit dem Mehrschichten-Verbindungen in einem Halbl eit erbauteil hergestellt werden, da verschiedene Muster mit verschiedenen Strukturen durch das erfindungsgemässe Verfahren ausgebildet werden können.
  • Beispielsweise kann ein erstes Muster aus einer einzigen Goldschicht und ein zweites Muster aus einer Dreifachschicht aus Gold-SiO2-Gold durch einen einzigen Vorgang auf dem Substrat n ausgebildet werden, wenn das zuvor beschriebene Verfahren bei der Behandlung eines Mikroplättchens herangezogen wird, das zwischen -der SiO2-Schicht 9 und dem Photolackfilm 10 eine weitere Goldschicht aufweist. Die auf diese Weise hergestellte dreifache -Schicht ist sehr vorteilhaft verwendbar für eine Mehrschichten-Verbindung in einem Halbleiterbauteil oder dgl., da diese Dreifachschicht einen Aufbau aufweist, bei dem eine isolierende Schicht zwischen zwei leitenden Schichten liegt.
  • Die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendete Belichtungsmaske kann nicht nur durch das im Zusammenhang mit dem zuvor beschriebenen Beispiel angegebenen Verfahren, sondern auch unter Verwendung des Photoverstärkers (photorepeater) hergestellt werden, der im einzelnen in dem Artikel " "Photolithography in Integrated Gircuit Mask Metrology" in "IBM Research and Development," Band 18, Nr. 3 (Mai 1974), Seiten 225 ff. beschrieben ist.
  • Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren sind auf dem Substrat zueinander unterschiedliche Muster dadurch ausgebildet worden, dass das sehr gut aufliegende Substrat und die Belichtungsphotomaske dem Licht ausgesetzt wird, wie dies in Fig. 1B dargestellt ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf dieses Belichtungsverfahren beschränkt, bei dem das Substrat und die Belichtungs-Photomaske eng aufeinander liegen, um vom Licht bestrahlt zu werden. Es ist beispielsweise auch möglich, den Belichtungsvorgang unter Vrwendung eines Linsen systems durchzuführen, das zwischen dem Substrat und der Belichtungs-Photomaske angeordnet ist, wobei ein Projektor-Maskenausrichter (projector mask aligner) verwendet wird, der im einzelnen in dem Artikel "Projection Printed Photolithographic Image Positive Photoresists" in der Zeitschrift "IEEE Trans. Electron Device", Band ED-22, Seiten 478 ff. (1975) beschrieben ist. Mit diesem Verfahren kann das Maskenmuster der Belichtungs-Photomaske verkleinert oder vergrössert und dadurch in die gewünschte Grösse gebracht, sowie auf die Photolackschicht projeziert werden.
  • Wenn als Strahlung zur Belichtung eine Strahlung mit grossem Durchstrahlungsvermögen, beispielsweise Röntgenstrahlen,verwendet wird, so wird ein Maskenmuster mit Metallschichten unterschiedlicher Dicke verwendet, damit die Strahlungsmenge der zur Belichtung verwendeten Strahlung auf den jeweiligen Bereichen des Photolackfilmes unterschiedlich bemessen werden kann.
  • Vorstehend wurde ein Verfahren zur Ausbildung von zwei Musterarten beschrieben, bei dem eine Belichtungsmaske verwendet wurde, die mit zwei Maskenmusterarten versehen sind, wobei die beiden Maskenmusterarten einen unterschiedlichen Durchlassfaktor für die Strahlung aufweisen. Es können auch drei oder mehr Arten von Mustern durch nur einen Belichtungsvorgang gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, wobei eine Belichtungsmaske mit drei oder mehr Arten von Maskenmustern verwendet wird, die jeweils einen unterschiedlichen Durchlassfaktor für die Strahlung aufweisen und wobei drei oder mehr Schichten auf dem Substrat aufgebracht sind.
  • Wie bereits erwähnt, wird beim herkömmlichen Verfahren der Photoätzvorgang zwei oder mehrere Male wiederholt und das Maskenauflegverfahren, sowie der Belichtungsvorgang wird ebenfalls mehr als zweimal wiederholt, um zwei oder mehr Arten von Mustern auf einem Substrat auszubilden. Im Gegensatz dazu ist es gemäss der vorliegenden Erfindung lediglich erforderlich, den Photoätzvorgang, den Maskenauflegvorgang und den Belichtungsvorgang jeweils nur einmal durchzuführen. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht nur deshalb vorteilhaft, dass das Verfahren vereinfacht ist, sondern auch deshalb, weil feinere, genauere Muster mit hoher Genauigkeit ausgebildet werden können, da keine Verschiebung bzw. keine Diskrepanzen zwischen den Mustern entstehen können, die sonst bei dem Maskenauflegvorgang leicht-und häufig auftreten.

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Herstellen von Mustern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Photolackfilm auf laminierte Schichten aufgebracht wird, die wenigstens zwei auf einem Substrat liegende Schichten mit jeweils vorgegebener Dicke aufweisen, dass die gewünschten Bereiche des Photolackfilmes mit einer entsprechenden Lichtmenge belichtet werden, dass der Photolackfilm entwickelt wird, so dass mehrere auf den laminierten Schichten liegende Photolackmuster gebildet werden, die jeweils zueinander unterschiedlich dick sind und dass die beim Entfernen der Photolackschichten während des Entwicklungsvorganges freigelegten Bereiche der laminierten Schichten, das dünnste Photolackmuster und wenigstens eine Schicht der laminierten Schichten, die unter dem dünnsten Photolackmuster liegt, entfernt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Entfernen des Photolackschichtfilmes während des Entwicklungsvorganges freigelegten Bereiche der laminierten Schichten, das dünnste Photolackmuster, wenigstens eine Schicht der laminierten Schichten, die unter dem dünnsten Photolackmuster liegt und wenigstens der grösste Teil des dicken, während des Entwicklungsvorganges ausgebildeten Photolackmusters durch lonenätzen entfernt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Entfernen der Photolackschicht während des Entwicklungsvorganges freigelegten Bereiche der laminierten Schichten sowie das dünnste Photolackmuster durch Ionenätzen und wenigstens eine Schicht der laminierten Schichten, die unter dem dünnsten Photolackmuster liegen, durch chemisches Ätzen entfernt werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtung durch eine Belichtungsmaske ausgeführt wird, die mehrere Maskenmuster mit jeweils unterschiedlichen Lichtdurchlassfaktoren aufweist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsmaske wenigstens ein erstes Maskenmuster, das für die bei der Belichtung verwendete Strahlung teilweise durchlässig ist, und ein zwei tes Maskenmuster aufweist, das. für die Strahlung undurchlässig ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassfaktor des ersten Maskenmusters 10 bis 80 % und des zweiten Maskenmusters 0,1 bis 1 % für ultraviolettes Licht beträgt.
DE19762623688 1975-05-28 1976-05-26 Verfahren zum ausbilden von mustern bei der herstellung von elektronischen mikrobauteilen Pending DE2623688A1 (de)

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