DE2627003A1

DE2627003A1 - Verfahren zur herstellung einer fuer die projektionslithographie verwendbaren selbsttragenden maske

Info

Publication number: DE2627003A1
Application number: DE19762627003
Authority: DE
Inventors: Aloysius Thomas Pfeiffer; Lubomyr Taras Romankiw
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1977-01-27
Also published as: US4022927A; FR2316635B1; JPS5322428B2; CA1072389A; GB1523535A; JPS525271A; FR2316635A1

Description

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin:

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Verfahren zur Herstellung einer für die ProjektionsIithographie verwendbaren selbsttragenden Maske^ _i _-___t_

In den letzten Jahren fand die Lithographietechnik zur übertragung von Mustern von Masken auf Bauelemente eine weitgehende Entwicklung und Verbreitung. Masken, wie sie für derartige Prozesse verwendet werden, werden mit einer Vielzahl von Strahlungsquellen, wie sichtbarem und Ultraviolettlicht sowie Röntgenstrahlen und Elektronenstrahlen verwendet. Ein Beispiel für ein Elektronenstrahlsystem ist aus in der US-Patentschrift Nr. 3 876 883 bekannt. Andere Systeme, die Licht als Strahlungsquelle verwenden, sind in den US-Patentschriften 3 152 938, 3 458 370, 3 712 816, 3 758 326 und 3 832 176 beschrieben.

Masken für Elektronenstrahlprojektion haben eine Anzahl von Forderungen, mit anderen Masken gemeinsam, und einige Forderungen, die ausschließlich den Elektronenstrahlmasken vorbehalten sind. ; An erster Stelle möchte man eine kleine Apertur haben, die gut definiert ist, weil die öffnung mit der geringsten Größe in der Maske die Größe der kleinsten Vorrichtung begrenzt, die von der Maske ; auf einen Empfänger übertragen werden kann. Die Fähigkeit zur Obertragung eines bestimmten Musters basiert auf dem Auflösungsvermögen der Maske mit diesem Muster. Außer diesen Forderungen besteht jedoch eine Forderung nur für die Elektronenstrahl-Projektionsmasken darin, daß die Maske selbsttragend sein muß, auch wenn die Maske während ihres Betriebes durch die Absorption von Elektronen aufgeheizt] Wird. Da der Elektronenstrahl im wesentlichen auch die dünnsten i Substrate nicht durchdringen kann, muß die Maske dadurch gekenn-

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zeichnet sein, daß an Stellen, wo der Elektronenstrahl durch die Maske treten soll, jegliches Material fehlt. Da die Maske eine genügende Festigkeit und Steifigkeit haben muß, um selbst tragend zu sein, muß die Maske selbst dick genug sein. Damit die Maske selbst tragend ist, muß die Maskendicke die seitliche Abmessung der kleinsten öffnung in der Maske überschreiten, d.h., das Ver- j hältnis der Dicke zur seitlichen Abmessung (oder Aspektverhältnis) muß größer als 1 sein. Da die meisten, wenn nicht alle, Elektronen-t· strahl-Projektionssysteme außerdem magnetische Fokussierspulen verwenden, um ein Muster zu projizieren, das bis zum Zehnfachen kleiner ist als das Originalmuster, muß die Maske aus einem nichtmagnetischen Material bestehen, um die Fokussierung nicht zu stören. Durch diese Technik hergestellte Masken können auch als Röntgenmasken in der Röntgenlithographie Verwendung finden.

Obwohl die Technik bisher Verfahren zur Bildung von Masken und Gittern entwickelt hat, besteht ein Problem bei der Erstellung einer Maske, die dick genug ist, um sich selbst zu tragen, insbesondere, wenn sie durch das Auftreffen von Elektronen aufgeheizt'

wird und etwa 7 cm Durchmesser hat und die eine sehr kleine Aper- '

tür liefern kann, die gut definiert ist, und ein Aspektverhältnis i größer 1 hat. Herkömmliche Prozesse reichen aus, um einigermaßen

gut definierte kleine Aperturen zu liefern durch Verwendung einer ■

computergesteuerten Maske odgl. und Belichten eines Photoresists \

oder eines anderen strahlungsempfindlichen Materials mit einem S

Elektronenstrahl, der durch die Maske moduliert wird. Eine einzige derartige Belichtung liefert jedoch nach dem bisherigen Stand ! der Technik keine Maske, die dick genug ist, um sich selbst tragen zu können. Wenn man versucht, die Dicke dadurch zu erhöhen, daß man lediglich die Parameter herkömmlicher Prozesse vergrößert, nimmt das Auflösungsvermögen ab. Andererseits kann man mehrere Belichtungen eines Photoresists oder eines anderen geeigneten strah- ; lungsempfindlichen Materials mit den bekannten Schritten der Entwicklung und/oder Entwicklung und Plattierung zwischen den Belichtungen verwenden. Eine Schwierigkeit bei dieser Lösung liegt darin,

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daß die für die verschiedenen Belichtungen verwendeten Masken mit dem hergestellten Objekt bei jeder der verschiedenen Belichtungen ausgerichtet werden müssen. Durch die extrem kleinen Abmessungen der verschiedenen Musterkomponenten auf der Maske erwies sich dieses Verfahren als sehr zeitraubend.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine Maske zu entwickeln, die für mit Elektronenstrahlen arbeitende Prozesse geeignet ist und bei der eine genaue Ausrichtung in den verschiedenen Belichtungsschritten nicht notwendig ist. Die Maske soll selbsttragend sein und eine genaue (Ausrichtung der Maske während ihrer Herstellung soll sich erübrigen.

!Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer für die Projektionslithographie verwendbaren selbsttragenden Maske, bei dem eine verhältnismäßig dünne Maske auf einem Substrat aufliegt und sich eine selektiv leicht zu entfernende Schicht zwischen dem Substrat und der Maske befindet und sowohl diese Schicht als jauch das Substrat für eine ausgewählte Strahlenart transparent sind, Welches Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet jist:

la) Beschichten der freiliegenden Oberfläche der Maske mit einem für die Strahlung empfindlichen Material bis zu einer gewünschten Dicke,

Bestrahlen der Maske mit der ausgewählten Strahlung, wobei sich die Maske mit dem Substrat zwischen der Strahlungsquelle und dem aufgebrachten strahlungsempfindlichen Material befindet,

3) Entwickeln des strahlungsempfindlichen Materials, um ausgewählte Teile davon zu entfernen und

&) Entfernen der selektiv leicht zu entfernenden Schicht, um die

I Maske von dem Substrat abzuheben und dadurch eine relativ dicke, selbsttragende Maske zu erhalten.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anschließend näher beschrieben. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1A-1I Schnitte einer Halbleiterscheibe (Wafer) in verschiedenen Fabrikationsstufen einer Maske unter Benutzung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. U eine Endansicht der fertigen Maske

Fig. 1K eine isometrische Ansicht mit teilweisem Ausschnitt der kompletten Maske

Fig. 2 in einem Ablaufdiagramm die verschiedenen Schritte der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Prozesses und

Fign. 3A - 3H Schnittansichten eines Wafers in verschiedenen

Stufen während der Maskenherstellung unter Benutzung eines anderen Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Prozesses.

Fign. 1A-1J zeigen Schnittansichten eines Wafers, der zur Bildung einer Maske nach dem erfindungsgemäßen Prozeß verarbeitet wird. j Diese Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er- ! findung, bei dem Ultraviolettlicht die gewählte Strahlung bildet , und ein positives Photoresist oder für Röntgenstrahlung empfindliches Resist als strahlungsempfindliches Überzugsmaterial verwendet wird. Fig. 1A zeigt einen Schritt in dem Prozeß, in dem das Substrat 10 eine Zwischenschicht 11 trägt, die selbst mit einer Plattierungsbasis 12 bedeckt ist. Das Substrat kann aus Quarz, Glas, U.V.-transparenten Polymeren oder anderen Substratmaterialien bestehen, die für UV-Licht transparent sind oder aus Polymeren, die für die Röntgenstrahlung transparent sind. Die Zwischenschicht kann durch eine 500 bis 5000 A* dicke Schicht aus Mg,

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Ti, Al, Cr, Hf, Nb, Zn, Sb-Legierungen oder einer Kombination dieser Legierungen gebildet werden. Andere Materialien können solange verwendet werden, wenn sich das Material am Ende der Operation leicht selektiv ätzen läßt, um die oben auf der Zwischenschicht gebildete Maske abheben oder wegschwemmen zu können. Die Zwischenschicht kann durch Elektroplattierung, stromlosen Niederschlag, Aufdampfen, Zerstäubung oder ein anderes geeignetes Verfahren aufgebracht werden. Sie kann aber auch ein organisches Polymer enthalten, das für UV-Licht oder Röntgenstrahlen durchlässig ist, sich jedoch leicht selektiv in einer Lösung auflösen läßt, die in den nachfolgenden Fabrikationsschritten der Maske nicht verwendet wird. Oben auf der Zwischenschicht 11 befindet sich eine ungefähr 300 bis 3000 8 dicke Schicht eines als Plattierungsbasis dienenden Metalles 12 wie Cu, Au, Ag, Pd oder Pt oder ein anderes leicht plattierbares Material. Das Plattierungsgrundmetall wird natürlich verträglich mit dem Metall gewählt, das schließlich die Maske bildet. Der Niederschlag dieser Plattierungsbasis kann durch Aufdampfen oder stromlose Plattierung erfolgen.

Fig. 1B zeigt einen weiteren Herste1lungsschritt der Maske. Ein Resist, das ein positives Resist sein kann (wie Shipley 135OJ) wurde auf die Plattierungsbasis 12 aufgebracht. Die Dicke dieser j Schicht kann zwischen 1 und 5 Mikron liegen. Um das aufgebrachte j Resist in der Nähe der Kanten des Wafers zu belichten, wird dann j eine Kreismaske verwendet und dann nimmt ein Entwicklungsschritt ^: das belichtete Resist um die Kanten des Substrates oder Wafers herum weg. An diesem Punkt kann es empfehlenswert sein, die Kanten des Substrates mit Azeton oder einer anderen Substanz zu reinigen, ■ die das Resist leicht auflöst. Dann folgt ein weiterer Beiich- j |tungsschritt und das gewünschte Maskenmuster wird belichtet und !in das Resist hinein entwickelt. Dieser Schritt definiert die Kan- ^! ten des endgültigen Musters und daher ist eine genaue Belichtung und Entwicklung wesentlich. Zu diesem Zweck wird eine Silberemul- !

sion mit hoher Auflösung oder eine optische Chrommaske mit hoher i Auflösung verwendet. Bei Verwendung einer optischen Maske ist es von größter Wichtigkeit, daß ausgezeichneter Kontakt zwischen der

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Maske und der belichteten Oberfläche gehalten wird. Für diesen Zweck kann ein dünnes, der Maske entsprechendes Glas verwendet werden. Alternativ wird das Muster mit einem hochauflösenden Elektronenstrahl oder Röntgenstrahlen belichtet. Nach der Entwicklung hat die Maske jetzt die in Fig. 1B gezeigte Form, wo das entwickelte Resist 13 als in der belichteten Kreismaske und in der j Konfiguration des gewünschten Musters liegend dargestellt ist. Das in Fig. 1B gezeigte Muster dient natürlich nur der Illustration. Das gewünschte Muster kann typischerweise eine Anordnung von Quadraten mit 5 u Kantenlänge oder von Stäben mit 1Ou Mittenabstand oder von Quadraten mit 2,5 u Kantenlänge oder von Stäben \ mit 5 u Mittenabstand sein. i

Der nächste Schritt im Prozeß ist die Elektroplattierung eines Nichteisenmetalles oder einer Metallegierung mit Hilfe eines konstanten Stromes, der potentiostatischen oder pulspotentiostatischeni Plattierung, bei der das niedergeschlagene und entwickelte Resist j als Muster verwendet wird. In diesem Schritt werden 1 bis 3 Mikron ·, eines nichtmagnetischen, mit der Plattierungsgrundschicht vertrag- j liehen Metalles verwendet. Wenn die Zwischenschicht ein Polymer oder ein reagierendes Metall ist, wie Ti oder Cr, muß das Plattie- j rungsmaterial natürlich mit dieser Zwischenschicht verträglich sein (d.h., es muß ein Material sein, das durch die verwendeten Materialien nicht angegriffen wird, um die Maske durch Angreifen der Zwischenschicht abzuheben). Fig. 1C zeigt dann die Maske nach der Entfernung des verbleibendes Resists. Fig. 1C zeigt das plattierte Metall 14 auf der Plattierungsbasis 12 in dem gewünschten j

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Muster. An diesem Punkt wird zusätzlich Resist auf den Kanten auf-j getragen, indem man z.B. den Wafer auf eine Drehscheibe setzt und ; {seine Kanten mit einem Schwamm berührt, der in Resist getaucht 'wurde, wobei es sich um das vorher erwähnte Resist handeln kann. ₍ [Dieser Kantenüberzug schützt das Plattierungsgrundmetall vor dem Ätzmittel, das im nächsten Schritt benutzt wird. Fig. 1D zeigt das Plattierungsmetall 14, an den Kanten von dem Resistkantenschutz 15 jumgeben.

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j Der Wafer wird dann weiterverarbeitet, um die als Plattierungsbasis dienende Metallschicht 12 zu entfernen, wo durch die plattierten Metallteile 14 öffnungen definiert sind. Dieses Metall kann durch Sprühätzen, Ionenstrahlen oder andere geeignete Verfahren entfernt werden. Fig. 1E zeigt den Zustand des Wafers nach diesem Ätzschritt. Wie in Fig. 1E gezeigt ist, liegen jetzt Teile der Zwischenschicht 11 frei. An diesem Punkt werden die freiliegenden [Teile der Zwischenschicht 11 durch eine weitere Ätzoperation wie beispielsweise chemisches Ätzen entfernt. An diesem Punkt muß •die Ätzgeschwindigkeit genau gesteuert werden, weil das Unterischneiden der Mittelschicht auf ein Minimum begrenzt werden soll, jda sonst die Maske vorzeitig vom Substrat abgehoben werden kann. !Nach dieser zweiten Ätzung befindet sich der Wafer in dem in Fig. 1F gezeigten Zustand, d.h., das Substrat ist jetzt zwischen Teilen des plattierten Metalles 14 und den übrigen Teilen der Zwischenschicht 11 und der Plattierungsbasis 12 freigelegt.

Der Resistkantenschutz 15 wird jetzt entfernt. Der Wafer wird dann mit einem positiven Resist überzogen (wie Shipley 135OJ öder PMMA). Dieser Resistüberzug kann mit 15 Mikron relativ dick sein (oder bis zu 15 oder 20 Mikron). Das überziehen muß sorgfältig erfolgen, so daß das Resist in die Löcher eindringt und sie füllt. Das kann erfolgen, indem man zuerst ein verdünntes Resist [und anschließend ein Resist in unverdünnter Form während der Ro- ' tation aufbringt. Wenn das Resist noch naß ist und fließt, kann | iaber auch ein Vakuum während der Rotation angewandt werden, wodurch! eingeschlossene Luftblasen aus Vertiefungen entweichen und diese mit Resist gefüllt werden. Eine Ring- und Rahmenmaske kann jetzt zum Belichten der Resistkanten verwendet werden, während die Mitte [des aktiven Teiles des Wafers durch eine Maske abgedeckt wird.

iese Belichtung kann konventionell sein, d.h. unter Verwendung leiner zwischen die Strahlungsquelle und die belichtete Oberfläche [des positiven Resists 16 gelegte Maske erfolgen. An diesem Punkt wird der Wafer einer weiteren Belichtung durch ultraviolettes Licht oder Röntgenstrahlen ausgesetzt, wobei das Substrat zwischen die UV-Quelle oder Röntgenstrahlenquelle und das Resist, wie bei-

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spielsweise in Fig. 1G gezeigt, gelegt wird. Die Belichtungszeit bestimmt sich üblicherweise nach der Dicke des Resists. Nach der Belichtung wird das Resist entwickelt und der Wafer bekommt die in Fig. 1H gezeigte Form. Die Hohlräume 16' im Resist 16 werden durch Belichtung mit den Ring- und Rahmenmasken erzeugt. Die Hohlräume zwischen dem plattierten Metall 14 treten jedoch durch Belichtung durch das Substrat hindurch auf. Diese Belichtung verwendet natürlich die Maskierungseigenschaften des ursprünglich plattierten Metalles 14, um diejenigen Teile des Resists vor der Belichtung zu schützen, die über den plattierten Metallteilen 14 liegen. Auf diese Weise erreicht man eine perfekte optische Ausrichtung.

An diesem Punkt wird das verbleibende Resist vorzugsweise nach den Angaben in der folgenden Tabelle gebrannt:

Von Raumtemperatur bis 60 C - 1 Stunde Vakuum; dann auf 120 ⁰C - 1 Stunde Vakuum dann auf 250 ⁰C - 2 Stunden Vakuum dann Heizung abschalten und Ofen auf Raumtemperatur zurückkehren lassen

Obwohl das obige Brennverfahren vorgezogen wird,ist es häufig ausreichend und erwünscht die Temperatur des Resists nur auf 135 C zu erhöhen, um das Sensitivierungsmittel im Resist zu zerstören. Wo PMMA benutzt wird, braucht die Temperatur nur auf etwa 110 bis 120 ⁰C angehoben zu werden. Außer der Zerstörung des Sensitivierungsmittels im Resist wird durch das Brennen die Querpolymerisation verstärkt und dadurch die Festigkeit des aufgebrannten Resists wesentlich erhöht. Unter dem Einfluß von Hitze und durch die Oberflächenspannungskräfte neigt das erwärmte Resist außerdem zum Fließen und Abrunden der oberen Kante von belichteten Löchern. Das ist ein sehr vorteilhafter Effekt, da er die Verwendung dicker Resistschichten bis zu 15 oder 20 Mikron gestattet. Die Dicke des Resists reduziert natürlich die Wirkung der Strahlung an den obersten Grenzen des Resists, was dazu führen kann, daß nur ein kleines Loch während des Entwicklungsprozesses geöffnet wird. Diese

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Erwärmung und die Oberflächenspannungskräfte vergrößern zusammen jedoch den Durchmesser des geöffneten Loches so, daß die kleine Öffnung auch in einem übermäßig dicken Resist kompensiert wird.

Die Höhe des zugefügten und jetzt gebrannten Resists 16 erhöht die Festigkeit der Maske in ausreichendem Maß, so daß eine zusätzliche Höhe nicht gebraucht wird. Wenn die Maske jedoch noch höher gemacht werden soll, dann können die vorhergehenden Schritte, beginnend mit dem überziehen mit positivem Resist, dargestellt in Fig. 1G, beliebig oft wiederholt werden. Jede nachfolgende Belichtung verwendet durch das Substrat übertragenes UV-Licht für eine perfekte optische Ausrichtung zwischen den übrigen Teilen des Resists sowie dem ursprünglich plattierten Metall 14.

Wenn die aufgebrannte' Resistschicht 16 hoch genug erscheint, wird ' zusätzliches Resist 17 in einer relativ dicken Schicht bis zu etwa 20 Mikron aufgetragen. Danach wird in einer konventionellen Belichtungsoperation eine Kreismaske oder Rahmenmaske oder eine Kombination der beiden Masken bei der Belichtung des Resists von oben verwendet, um einen Trägerrahmen für die nachfolgende Elektroplattierung zu definieren. In dieser Stufe der Verarbeitung hat der Wafer die in Fig. 11 gezeigte Form, wo das dicke positive Resist 17 dargestellt ist als in einem Bereich zur Plattierung eines Rahmens belichtet. Die Elektroplattierung erfolgt nun und liefert ein Rahmenmaterial in den Bereichen 16' bis zur Höhe des dicken positiven Resists 17 oder auch darüber, die bis zu 20 Mikron gehen kann. Nachfolgend wird das verbleibende Resist 17 entfernt .

Die Maske hat dann die in Fig. U gezeigte Form ohne die Schicht 19, die den Rahmen 18 als auf der ursprünglich plattierten Maske 14 und die zusätzliche Resistschicht 16 zeigt.

Der nächste Schritt im Prozeß ist das Wegätzen der Zwischenschicht 11 mit einer Chemikalie, die die Zwischenschicht, aber nicht die

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Maske selbst angreift. Nach Darstellung in Fig. U wird die Zwischenschicht 11 entfernt und die Maske vom Substrat 10 abgeschwemmt. Um die einheitliche Natur der selbsttragenden Maske zu zeigen, ist Fig. U eine Rückansicht der Maske, wogegen die Fign. 1A bis 11 Schnittansichten durch eine willkürliche Maske sind.

Wenn mehr mechanische Festigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit benötigt wird, wird die Maske an diesem Punkt in ein konventionelles Aufdampfgerät oder ein Zerstäubungsgerät gesetzt und weitere 1 bis 3 Mikron des Metalles 19 vorzugsweise oben auf der Maske gemäß Darstellung der Fig. U niedergeschlagen. In diesem Arbeitsgang wird die Maske vorzugsweise wenigstens 5 Mikron vom Substrat weg aufgehängt, so daß das niedergeschlagene Metall nicht in das Substrat läuft.

Fig. 1K zeigt eine isometrische Darstellung der kompletten Maske mit teilweisem Ausschnitt und die Figur zeigt insbesondere den dicken tragenden Rahmen 18 und die Beziehung des aktiven Bereiches des Wafers zu einem willkürlichen Muster. Die verschiedenen Schichten sind in den Teilen der Zeichnung dargestellt, die weggebrochen ist.

Bevor ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem negativen Resist anstelle des positiven Resists, dessen Verwendung in Fig. 1G gezeigt ist, beschrieben wird, wird zuerst das Ablaufdiagramm für diese beiden Prozesse in Fig. 2 beschrieben.

Der erste Schritt A des Prozesses in Fig. 2 ist das Niederschlagen einer leicht entfernbaren Zwischenschicht auf einem transpatenten Substrat. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. U erwähnt wurde, wird die Zwischenschicht 11 am Ende des Prozesses selektiv weggeätzt. Das Material der Zwischenschicht sollte sich daher selektiv ätzen lassen durch ein spezielles Ätzmittel, das jedoch gleichzeitig das Maskenmaterial an sich nicht angreift. Das Substrat 10 sollte für die im Prozeß entsprechend Fig. 1G verwendete Strahlung transparent sein, wobei es sich um eine Belichtung des

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Resists durch das Substrat hindurch handelt. Anstelle des im Zusammenhang mit Fig. 1G verwendeten UV-Lichtes können natürlich auch andere Strahlungsformen wie Röntgenstrahlen verwendet werden, obwohl dann ein anderes Substrat als Glas verwendet werden muß. Die Dicke der verwendeten Zwischenschicht kann zwischen 300 A und ungefähr 1 Mikron liegen. Je dicker die Zwischenschicht ist, um so schneller wird das Ätzmittel sie angreifen und die Maske im Abschlußschritt des Prozesses wegspülen. Andererseits wird bei einer größeren Dicke dieser Schicht auch die Mikro- oder MakroUnebenheit der Oberfläche zunehmen, was natürlich unerwünscht ist.

Im Schritt B wird eine Plattierungsbasis auf der Zwischenschicht niedergeschlagen. Die Schicht selbst kann 300 bis 3000 8 dick sein, sollte jedoch bei einer hinreichend niedrigen Temperatur niedergeschlagen werden, um eine Legierung der Plattierungsgrundschicht mit der darunterliegenden Zwischenschicht zu vermeiden.

Im Schritt C wird die Plattierungsschicht mit einem positiven Resist wie Shipley, einem elektronenempfindlichen Resist wie PMMA, oder einem röntgenempfindlichen Resist in einer Dicke von 1 bis 5 Mikron nach einem der herkömmlichen Verfahren überzogen. Der erste Belichtungs-Unterschritt im Schritt C ist die Belichtung einer Kreismaske zur Reduzierung der Resistdicke an der Kante des jWafers. Das zu verwendende Muster wird auf das Resist durch eine nachfolgende Belichtung übertragen, bei der es sich um eine UV-Be- j jlichtung, eine Röntgenbelichtung, oder eine Elektronenstrahlbelichtung handeln kann. Das Resist wird dann entwickelt.

Im Schritt D wird plattiert, wobei das entwickelte Resist als Muster dient. Das plattierte Material bildet die erste dünne Schicht jder Maske und kann so dick sein wie das Resist, nämlich 1 bis 5 Mikron.

Im Schritt E kann das Resist mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie Azeton, im Fall des Shipley-Resists entfernt werden und die Kanten des Wafers werden mit einem Resistüberzug durch Auftragen

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desselben mit einem in Resist getauchten Schwamm geschützt.

Im Schritt F wird die belichtete Plattierungsbasis durch irgendein bekanntes Verfahren entfernt.

Im Schritt G werden jetzt freiliegende Teile der Zwischenschicht ebenfalls geätzt, beispielsweise in einer Lösung aus AlCl₃/ wobei darauf zu achten ist, daß die Teile der Zwischenschicht nicht unterschnitten werden, die die Plattierungsschxcht der Maske tragen.

Im Schritt H kann der Kantenüberzug des Resists jetzt mit einem Lösungsmittel, wie beispielsweise Azeton, entfernt werden. An die-j sem Punkt des Prozesses hat der Wafer die in Fig. 1F gezeigte Fornu jedoch wurde der Kantenüberzug 15 entfernt. Jetzt folgen entweder die Schritte I - L oder die Schritte M-Q. Die Schritte I - L verwenden ein positives Resist und führen zu einer oder mehreren zusätzlichen Maskenschichten aus aufgebranntem Resistmaterial. Die Schritte M-Q andererseits arbeiten mit einem negativen Resist und führen zu einer Maske mit zusätzlich auf dem originalplattierten Metall 14 plattierten Metallschichten. In jedem Fall ist das ' Überziehen des Wafers mit der nächsten Resistschicht kritisch, \ d.h., entweder im Schritt I oder im Schritt M muß sichergestellt j werden, daß das aufgebrachte Resist die Löcher zwischen den plattierten Metallschichten bis hinab zum Substrat 10 vollständig füllt. Dazu wird beim Aufbringen des Resists der Wafer vollständig

in Vakuum gesetzt, um alle eingeschlossenen Luftblasen unter dem Resist auszutreiben. Vorzugsweise wird jedoch als erster überzug \ verdünntes Resist verwendet. Hinterher wird darauf ein dickerer und zähflüssigerer Resistüberzug der vollen Stärke aufgebracht. Der erste dünne überzug neigt dazu, in die Ecken und Winkel zu fließen und verhindert einen Lufteinschluß unter dem Resist.

^schließend wird das Ausführungsbeispiel, bei dem negatives Resist Verwendet wird, d.h., die Schritte M bis Q, beschrieben.

Nach dem zweifachen Überzugsschritt besteht der nächste Schritt N YO 974 080 609884/0740

in einer Belichtung des Wafers durch das Substrat 10 mit UV-Licht oder Röntgenstrahlen (wie in Fig. 1G dargestellt), und der anschließenden konventionellen Entwicklung des Resists. Bei Bedarf kann zur vollständigen Entfernung des entwickelten Resists mit Plasma geätzt werden. Schritt O ist eine Platierung z.B. von Gold oder einer Goldlegierung in den öffnungen des Resists bis zur Höhe des übrigen Resists.

Wenn an diesem Punkt genügend Material plattiert wurde, um die Maske auf die gewünschte Dicke zu bringen, kann das verbleibende Resist entfernt werden, im allgemeinen sind jedoch weitere Plattierungen erwünscht. Obwohl der verbleibende Resistüberzug im Schritt M jetzt entfernt werden kann, beläßt man ihn vorzugsweise und bringt einen weiteren überzug auf. Wie im Schritt M sollte sorgfältig bei diesem überzug darauf geachtet werden, daß der Einschluß von Luft unter dem Resist verhindert wird. Die Schritte M bis O können also so oft wiederholt werden, bis das plattierte Metall zur gewünschten Dicke aufgebaut ist. Dann kann der Schritt Q ausgeführt werden, um das verbleibende Resist mit einem geeigneten Lösungsmittel zu entfernen.

Die Schritte I bis L unterscheiden sich von den Schritten M -Q !

nur dadurch, daß bei ihnen ein positives Resist verwendet wird. j

Da die Schritte I bis L im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis U >

beschrieben wurden, werden sie hier nicht noch näher beschrieben. ,

Wenn die Maske also jetzt auf die gewünschte Dicke aufgebaut ist, !

^ird in den Schritten R bis U ein Rahmen für die weitere struktu- ! relle Unterstützung erzeugt. Diese Schritte sind im wesentlichen identisch, gleichgültig, ob ein positives oder negatives Resist benutzt wird.

Im Schritt R wird ein weiteres positives Resist auf die teilweise fertiggestellte Maske bis zur gewünschten Dicke eines Rahmens aufgetragen. In einem konventionellen Belichtungsschritt mit einem Rahmen oder einer Kreismaske und der Entwicklung des belichteten

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Resists wird ein Muster zur Plattierung des Rahmens geschaffen. Im Schritt F wird der Rahmen bis zur gewünschten Dicke plattiert/ die oft über die Dicke des Resists hinausgeht. Bei Bedarf können die Schritte R uns S so oft wiederholt werden, bis die gewünschte Rahmendicke erstellt ist. Der Rahmen hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 12 und 30 Mikron und ein geeignetes Rahmenmaterial ist Gold. Als positives Resist kann Shipley-Resist (135OJ) bis zu einer Dicke zwischen 15 und 30 Mikron verwendet werden, ein ausreichend dicker Rahmen läßt sich jedoch auch durch die Benutzung eines 25 bis 50 Mikron dicken Resists aufbauen.

Nach der Plattierung des Rahmens im Schritt S wird das Resist im Schritt T mit einem geeigneten Lösungsmittel wie Azeton odgl. entfernt.

Im letzten Prozeßschritt U wird die Zwischenschicht entfernt, um [

ι die Maske vom Substrat abzuheben. In diesem Schritt wird mit einem geeigneten chemischen Ätzmittel, durch chemische Plasmaätzung oder durch elektrochemische Einrichtung eine Ätzoperation durchgeführt. Bei Bedarf kann jedoch im Schritt V eine weitere Schicht nichtmagnetischen Metalles von etwa 1 bis 3 Mikron niedergeschlagen werden.

pie Fign. 3A bis 3H zeigen die Herstellung einer Maske mit Hilfe eines negativen Resists in den Schritten M bis Q der Fig. 2.

pie Fign. 3A bis 3H sind Schnittansichten eines Wafers in verschiedenen Stufen der Herstellung einer sich selbst tragenden, relativ dicken, für die Elektronenstrahlbearbeitung geeigneten Maske nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Fig. 3A zeigt ein Substrat 20 aus Quarz, Glas oder einem anderen für die zur Belichtung des Negativresists durch das Substrat 20 verwendete Strahlung transparenten Material. In dem UV-Licht als Strahlung verwendenden Ausführungsbeispiel kann für diese Strahlung transparentes Glas benutzt werden. Wenn Röntgenstrahlen verwendet werden, könnte das Substrat ein Polymer oder Beryllium oder ein anderes Dielek-

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trikum sein wie Si₃O₄, das für die Strahlung transparent ist. Auf dem Substrat 20 wird eine Zwischenschicht 21 niedergeschlagen. (Am Ende des Prozesses wird diese Zwischenschicht 21 weggeätzt, um die Maske vom Substrat 20 zu trennen. Diese Zwischenschicht kann beispielsweise durch Aufdampfen niedergeschlagen werden und ihre ; Dicke kann zwischen 500 und 5000 8 liegen. Das Schichtmaterial kann aus einer oder mehreren Kombinationen folgender nichtmagnetischer Materialien bestehen; Cu, Ti, Zn, Cr, Tr, Hf oder Sb. Auf dieser Schicht wird die Plattierungsbasis 22 niedergeschlagen, beispielsweise ebenfalls durch Aufdampfen, vorzugsweise in einer j Dicke von 5OO 8. Wenn als Maskenmaterial Gold oder Platin oder

!andere Metalle verwendet werden, kann diese Plattierungsbasis Kupfer, Gold, Zink oder Platin enthalten.

Ein positives Photoresist wie Shipley 135OJ oder Polymethylmethacrylat wird jetzt auf der Plattierungsbasis in einer Dicke von I etwa 1 Mikron oder zwischen 0,5 und 5 Mikron niedergeschlagen.

I Der Wafer wird dann einer zur Entwicklung des Photoresists j geeigneten Strahlung unter Verwendung einer Kreismaske ausgesetzt, d.h. einer Maske, die Resist um die Kanten des Substrates herum entfernt. Nach der Entwicklung kann die Substratkante zur guten elektrischen Kontaktierung während späterer Plattierungsschritte gereinigt werden. Der Wafer wird dann wieder belichtet und entwickelt und diesesmal wird das gewünschte Maskenmuster angewandt. Obwohl die Belichtungsschritte in vielen bekannten Techniken durchgeführt werden können, wird zur guten Definition des Musters ein Elektronenstrahlphotoresist und als Belichtungsstrahlung ein Elektronenstrahl verwendet. Nach dem zweiten Entwicklungsschritt hat der Wafer die in Fig. 3B gezeigte Form, wo das entwickelte Resist 23 die Musterform angenommen hat.

Der nächste Schritt ist die Elektroplattierung eines nichtmagnetischen Metalles in den durch das entwickelte Resist definierten Bereichen. Die Plattierung würde grundsätzlich in einem Bereich bis zur Höhe des Resistes erfolgen, also zwischen 0,5 bis 3 Mikron

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Das plattierte Metall sollte mit der Zwischenschicht verträglich sein, d.h., ein Metall sein, das durch die zum Ätzen der Zwischenschicht verwendeten Chemikalien nicht angegriffen wird. Der PIatierungsprozeß selbst kann bei konstantem Strom, statischem Potential oder impulsweise angelegtes Potential erfolgen. Nach Entfernung des Resists hat der Wafer die in Fig. 3C gezeigte Form, wo das plattierte Metall mit der Zahl 24 bezeichnet ist und jetzt die Form der zur Belichtung des Wafers verwendeten Maske annimmt.

Zum Schutz der Kanten des Wafers während der nächsten Ätzschritte wird nun ein Resistkantenüberzug 25 aufgebracht, der die in Fig. 3D gezeigte Form annehmen kann. Die Fign. 3E und 3F zeigen den Zustand des Wafers nach den nächsten beiden Verfahrensschritten. Der nächste Schritt ist ein Ätzen der Plattierungsbasis, die zwischen den plattierten Metallteilen 24 freigelegt wird. Typischerweise kann das Ätzmittel aufgesprüht werden. Der nächste Schritt, an dessen Ende der Wafer die in Fig. 3F gezeigte Form hat, ist ein chemisches selektives Ätzen derjenigen Teile der Zwischenschicht, die nach der Entfernung der belichteten Teile der Plattierungsschicht entfernt wurden. Diese chemische Ätzung sollte so gesteuert werden, daß die Zwischenschicht nicht unterschnitten wird. Im nächsten Prozeßschritt wird der Resistkantenüberzug mit einem ge- ι eigneten Lösungsmittel entfernt. _:

Der nächste in Fig. 3G gezeigte Prozeßschritt ist das überziehen ' des Wafers mit einem negativen Resist. Das Resist sollte vorzugsweise zwischen 1 und 15 Mikron dick sein, für größere öffnungen !(Größe 7,5 Mikron) ist es jedoch besser, wenn das Resist dicker _; ist. Diese Resistschicht wird vorzugsweise in zwei überzugsopera-Itionen aufgebracht, und zwar wird bei der ersten Operation ein ver-jidünntes Resist verwendet, um Lufteinschluß unter dem Resist unter den Löchern zwischen dem plattierten Metall 24 zu vermeiden, und dann wird in einem zweiten Gang eine dickere Lösung des Resists !aufgebracht, um die Schicht auf die gewünschte Dicke zu bringen.

!Nachdem ein Resist aufgetragen ist, kann der Wafer die in Fig. 3G gezeigte Form annehmen.

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In einem nachfolgenden Prozeßschritt wird das Resist einer Strahlung ausgesetzt, beispielsweise UV-Licht. Um nicht noch eine Maske zu brauchen und die damit zusammenhängenden Ausrichtprobleme zu vermeiden, wird das Resist 26 durch das Substrat 20 belichtet, d.h., die Strahlungsquelle wird auf die dem Resist 26 gegenüberliegende Seite des Substrates gelegt. Je dicker das verwendete Resist ist, umso länger muß die Belichtungszeit sein, und je länger die Belichtungszeit innerhalb der praktischen Grenzen ist, umso besser ist das. Nach der Belichtung wird das Resist entwickelt und gebacken. Wenn sich das Resist als zu dick erweist, wird das nichtbelichtete Resist natürlich einfach im Entwicklungsschritt entfernt. Wenn das Resist außerdem so dick war, daß die Belichtung keine in den Abmessungen dem Abstand zwischen dem plattierten Metall entsprechenden Löcher öffnete, so wird die öffnung der Löcher an der Oberfläche des Resists durch das Brennen zusammen mit den Oberflächenspannungen vergrößert.

Unter gewissen Umständen kann als Alternative zum UV-Licht auch Röntgenstrahlung verwendet werden. Dann muß natürlich ein für diese Strahlung empfindliches negativ arbeitendes Resist benutzt ; werden. Außerdem muß, was noch wichtiger ist, die Originalplattie·? rung 24 dick genug sein, um für die nachfolgende Verarbeitung ein annehmbares Kontrastverhältnis zu liefern. Das Substrat 20 sollte' natürlich für die Röntgenstrahlung transparent sein. Nach Ent- ; wicklung des Resists kann ein weiterer in Fig. 3H gezeigter Plat-! tierungsschritt ausgeführt werden. Das Plattierungsmetall ist da-i bei so auszuwählen, daß es durch die bei der Entfernung der Zwi- j schenschicht in einem späteren Prozeßschritt verwendeten Ätzmittel nicht angegriffen wird, und für die zuerst plattierte Schicht we-I der kathodisch noch anodisch ist. Die Plattierung kann bei konstantem Strom, statischem Potential oder bei impulsweise ausge- ,

legtem Potential ausgeführt werden. ,

Wenn der in Fig. 3H gezeigte Plattierungsschritt keine für die i vorgesehenen Zwecke ausreichend dicke Metallschicht erzeugt, kann man in weiteren Schritten negatives Resist auftragen, durch das

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Substrat belichten, Entwickeln und Plattieren, bis man die gewünschte Maskendicke erreicht hat. Für jeden nachfolgenden Belichtungsschritt muß die Belichtungszeit natürlich vergrößert werden, weil die Strahlung immer dickere Resistschichten durchdringen muß.

In den übrigen Prozeßschritten werden der Maskenrahmen hergestellt und schließlich die Zwischenschicht entfernt, um die Maske vom Substrat zu spülen. Diese Schritte sind ähnlich wie die Schrit-* te, die im Zusammenhang mit den Fign. 1H bis 1K erklärt wurden. Bei diesen Operationen kann das Substrat auf herkömmliche Weise

durch eine Rahmenmaske belichtet werden. ;

Bei den folgenden spezifischen Beispielen für die Herstellung ei- j ner selbsttragenden Maske, die für Elektronenstrahlprojektion ge- J eignet ist, wird im Beispiel 1 ein positives Resist für den zweiten Belichtungsschritt verwendet und im Beispiel 2 ein negatives j

ι Resist.

Beispiel 1

Auf einem für UV-Licht transparenten Glassubstrat wird eine Zwischenschicht von Cr bis zu einer Dicke von 3000 8 aufgedampft. Eine Plattierungsbasis aus Gold wird bis zu einer Dicke von 500 8 S peL einer Temperatur aufgedampft, die niedrig genug ist, um eine j Legierung mit der Cr-Zwischenschicht zu vermeiden. Unter Drehung Wird dann ein positives Resist wie Shipley 135OJ auf die Plattiejrungsschicht bis zu einer Dicke von 2 Mikron aufgezogen. Unter Verwendung einer Kreismaske auf dem Resist wird dieses belichtet und entwickelt. Die Kanten des Wafers werden dann in einem mit Azeton getauchten Schwamm gereinigt. Das gewünschte Maskenmuster wird dam} mit UV-Licht belichtet bei ungefähr 3500 8 und wie üblich entwickelt unter Verwendung einer Chrommaske oder einer Silberemulsionsmaske mit hoher Auflösung. In die offenen Bereiche im Resist wird dann Gold bis zu einer Dicke von 1 bis 3 Mikron elektroplattiert. Das übrige Resist wird dann mit Azeton entfernt. Der Wafer wird gedreht und ein in Resist getauchter Schwamm am Außendurch-

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messer des Schwammes angelegt, um einen Kantenüberzug aus Resist aufzubringen. Die Plattierungsgrundschicht wird dann durch Zerstäu*· ben geätzt, wo sie zwischen dem 1 bis 3 Mikron dickplattiertem Gold freigelegt ist. Der Wafer wird in ein Bad aus AlCl₃ gesetzt, um die Zwischenschicht, die durch die Ätzoperation freigelegt wurde, selektiv auszuätzen. Dieser Prozeß wird so gesteuert, daß die Cr-Schicht unter dem plattierten Gold nicht unterschnitten oder geätzt wird. Nach der chemischen Ätzung wird der Kantenüberzug aus Resist entfernt und der Wafer mit einem positiven Resist wie Shipley 135OJ oder 1375 in zwei Schritten überzogen. j Im ersten Schritt wird ein im Verhältnis von zwei Teilen Shipleyresist 135OJ zu einem Teil Verdünnung verdünntes Resist unter Dreihen mit etwa 3000 U/min, aufgebracht. Im zweiten überzugsj schritt wird ein dickeres Resist, das im Verhältnis von sechs Teilen Shipley 135OJ Resist zu einem Teil Shipley 135OJ Verdünnung !Verdünnt ist, ebenfalls bei 3000 U/min, aufgebracht. Die beiden j Resistüberzüge erzeugen einen zwei Mikron dicken Resistfilm. Eine I Kreis- oder Rahmenmaske oder eine Kombination dieser beiden Masken !wird jetzt für eine konventionelle Belichtung verwendet, d.h., die Masken werden zwischen eine UV-Lichtquelle (3500 8) und die Oberfläche des Resists gelegt. Hierbei wird eine relativ lange Be-! lichtung vorgenommen, da eine überbelichtung erwünscht ist. Das ;

Resist wird ebenfalls einer zusätzlichen UV-Belichtung (ebenfalls etwa 3500 8) ausgesetzt, wobei ein Substrat zwischen die Lichtquelf Ie und den Resistüberzug gelegt wird. Die Länge dieser Belichtung hängt von der Dicke des Resistüberzuges ab und für eine Dicke von J 2 Mikron ist eine Zeit von ungefähr 25 Sekunden erwünscht. Alle | drei Muster werden jetzt mit einem konventionellen Lösungsmittel : entwickelt. Das verbleibende Resist wird dann gebrannt, um die Tem<peratur des Resistes über 135 ⁰C anzuheben und das Sensitivierungslmittel im Resist zu zerstören, damit sich eine möglichst große Mischpolymerisation ergibt, ohne gleichzeitig das Resist zum Fließen zu bringen und so die öffnungen zu verdecken. Die Temperatur wird typischerweise stufenweise angehoben, zuerst auf 6O⁰C, dann auf 120 °c und dann auf 200 bis 250 ⁰C in einem Ofen, und dann

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läßt man den Ofen auf Raumtemperatur abkühlen. Für ein komplexes Muster, beispielsweise ein Zickzackmuster, kann die Brennzeit bei 120 ⁰C eingeschränkt werden auf 5 bis 10 Minuten und bei 250 ⁰C '; auf eine Minute. Andere Muster können auf der anderen Seite ein Brennen bei 120 °C während einer Stunde und bei 250 ⁰C während zwei Stunden erlauben. Auf dem gebrannten Resist wird dann eine weitere zwei Mikron dicke Schicht von Shipley 135OH-Resist aufgetragen, über eine Kreis- oder Rahmenmaske oder eine Kombination dieser Masken wird jetzt belichtet und entwickelt. Dann erfolgt eine Goldplattierung in den Bereichen, aus denen das Resist durch Entwicklung entfernt wurde, bis zu einer Dicke von 10 Mikron zur Bildung eines Goldrahmens. Das verbleibende nichtgebrannte Resist wird auf übliche Weise entfernt. Die Zwischenschicht wird in einer gesättigten Lösung aus AlCl- bei 90°C während ungefähr drei bis vier Stunden oder mehr Zeit, wie sie zum Abschwemmen der Maske vom Substrat notwendig ist, weggeätzt. Wenn die fertige Maske weiter ! verstärkt werden soll, kann sie in eine Aufdampfvorrichtung ge- i hängt und 100 8 Cr und 1 bis 2 Mikron Au auf das gebrannte Resist j

aufgedampft werden.

Verschiedene Materialkombinationen entsprechend der folgenden Tabelle können bei dem allgemein aufgezeichneten Beispiel verwendet werden:

Beispiel

Substrat

Glas

sehr dünnes Glas

röntgentransparen-i tes Polymer)

Zwischenschicht

Ti

Ta

	Au	135OJ	8	Cu	I i
Plattierungsschicht	Shipley	3500		Shipley 135OJ	au ;
Resist	U.V.			U.V. 3500 8	PMMA i
Belichtung				Elektronen strahl
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Erste plattierte Maske

Au

Cu

Au

Resist für Rückbelichtung

PMMA

Shipley 135OJ Elektronenstrahlresist

Belichtung	u.v. 2000 8	u.v. 2000 S	Röntgen
Tragende Schicht	gebranntes PMMA	gebranntes Shipley 135OJ	PMMA
Abschwemmen	20%ige HP in wässriger Lösung	20%ige HP in wässriger Lösung	20%ige HF in wässriger Lösung
Zusätzliche Verstärkung	Ti und Au aufgedampft	Ti und Cu aufgedampft	Ta und Au aufgedampft

Beispiel 5;

5000 A Ti werden auf ein für UV-Licht transparentes Glassubstrat aufgedampft. Eine Goldschicht von 300 S wird auf das Ti bei einer Temperatur aufgedampft, die niedrig genug ist, um eine Legierung von Gold und Ti zu vermeiden. Auf die Goldschicht wird 1,5 bis 3,0 Mikron Shipley-Resist {135OJ) aufgebracht. Dieses Resist wird durch 3500 Ä U.V. unter Verwendung des gewünschten Musters wie gewöhnlich belichtet und das Resist dann entwickelt. Eine 1 Mikron dicke Goldschicht wird dann unter galvanostatischen Bedingungen in einem Goldbad wie dem Selrex-Schwefelkomplexband DBT 510, ielektroplattiert. Das übrige Resist wird mit Azeton entfernt. Die freigelegte goldene Plattierungsbasis wird dann durch Sprühen geätzt. Nach der Sprühätzung wird die freigelegte Zwischenschicht aus Ti chemisch in einer gesättigten Lösung von 20%iger HF in Wasser geätzt, wobei der Prozeß so gesteuert wird, daß die Goldplattierung nicht unterschnitten wird. Der Wafer wird mit dem Photoresist KFTR überzogen, das in einem Verhältnis von zwei Teilen KFTR

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zu einem Teil KMER-Verdünnung verdünnt ist und mit 3000 U/min, gedreht. Eine zweite Schicht von KTPR, im Verhältnis 6 Teile KTFR zu ein Teil KMER,-Verdünnung verdünnt, wird aufgetragen, während sich der Wafer mit 3000 U/min, dreht. Die beiden Resistbeschichtungen ; bilden einen zwei Mikron dicken KTFR-FiIm. Das Resist wird eine | halbe Stunde lang an der Luft getrocknet und dann 10 Minuten lang bei 110 ⁰C gebrannt. Das Resist wird dann mit UV-Licht belichtet, das 25 Sekunden lang durch das Substrat geschickt wird, und dann zwei Minuten lang in einem KTFR-Entwiekler entwickelt. Sprühentwicklung und Sprühmittelspülung beenden die Entwicklung. Der Resistrest wird in einem Formgas 6 bis 10 Minuten lang mit einer Leistung von 50 Watt plasmageätzt. Zwei Ätzperioden von je 5 Minu- | ten mit einer dazwischenliegenden Kühlperiode von 5 Minuten werden bevorzugt. Unter galvanostatischen Bedingungen wird dann Gold bis zu einer Dicke von 2 Mikron in einem Selrex-Goldbad BDT 510 elek- ■ troplattiert. Eine zweite Anwendung von KTFR erfolgt, diesesmal j in einem Schritt. Nach dem oben vorgeschriebenen Trocknen und dem ι Brennen wird das Resist 90 Sekunden lang wieder mit UV-Licht durch : das Substrat belichtet. Anschließend folgt eine weitere Plasmaätzung des Resistrestes und ein weiterer Elektroplattierungsschritt Eine 5 Mikron dicke Schicht von Shipley-Resist 135OH wird dann aufgebracht und eine Rahmenmaske auf übliche Weise belichtet und entwickelt. Eine 12 bis 20 Mikron dicke Goldschicht wird dann im Rahmenbereich elektroplattiert und das Shipley-Resist mit Azeton entfernt. Das Resist KTFR wird mit einem gebräuchlichen Abziehmittel Vie J-100 oder mit Plasma von O₂ und N_ entfernt. Die verbleibenden Teile der 5000 A* Ti-Schicht werden in einer gesättigten Lösung aus 20%iger HF in wässriger Lösung bei 90 ⁰C drei bis vier Stunden geätzt oder so lange wie notwendig, um die Maske vom Substrat abzuspülen. Bei Bedarf kann eine weitere Au-Schicht aufgedampft werden, um die Maske zu verstärken.

Bei der Ausführung des vorher allgemein beschriebenen Beispieles j können die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten verschiedenen ;. Materialkombinationen verwendet werden: I

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Beispiel	6	7	8	⁹
Substrat	Glas	Quarz	sehr dünnes	für Röntgen strahlen transpa rentes Polymer
Zwischenschicht	Cr	Ti	Cr	Ta
Plattierungs- schicht ι	Au	Cu	Au	Au
Resist j	Shipley 135OJ	Shipley 135OJ	Shipley 135OJ	PMMA i
Belichtung ! i	U.V. 3500 A	U.V. 3500 Ä	U.V. 3500 Ä	Röntgen-Strahlen
erste plattierte Maske ι	Au	Au	Au	Au ^!

Resist für Rückbelichtung KTFR

KOR

negatives Resist für Röntgen- ι Strahlen

belichtung

U.V. U.V. U.V. 3500 δ 2000 A 2000 Ä

Röntgen-Strahlen

Pragende Schicht	Au	Cu	Cu	Au
Abschwemmen	AlCl₃	20%ige wässrige Lösung	20%ige wässrige Lösung	20%ige wässrige Lösung I
zusätzliche	aufge dampft Au	aufge dampft Cu	aufge dampft Cu	aufge dampft ' Au

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung einer für die Projektionslithographie verwendbaren selbsttragenden Maske mit einem Aspekt* Verhältnis > 1 zur Erhöhung der Festigkeit der Maske, bei dem eine verhältnismäßig dünne Maske auf einem Sübtrat aufliegt und sich eine selektiv leicht zu entfernende Schicht zwischen dem Substrat und der Maske befindet und sowohl diese Schicht als auch das Substrat für eine ausgewählte Strahlung transparent sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Beschichten der freiliegenden Oberfläche der Maske

(12, 14, Fig. 1G) mit einem für die Strahlung empfindlichen Material (16) bis zu einer gewünschten Dicke,

b) Bestrahlen der Maske mit der ausgewählten Strahlung, wobei sich die Maske mit dem Substrat (10) zwischen der Strahlungsquelle und dem aufgebrachten strahlungsempfindlichen Material befindet,

c) Entwickeln des strahlungsempfindlichen Materials, um ausgewählte Teile davon zu entfernen und

d) Entfernen der selektiv leicht zu entfernenden Schicht (11), um die Maske (12, 14, 16) von dem Substrat abzuheben und dadurch eine relativ dicke, selbsttragende Maske zu erhalten.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die freiliegende Fläche der Maske aufgebrachte strahlungsempfindliche Material ein positives Photoresist ist.

Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Entwicklungsschritt ein Brennschritt folgt, in dem die Temperatur des strahlungsempfindlichen Materials soweit erhöht wird, daß die Sensibilisatoren des Photoresists zerstört werden, worauf ein

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- 25 Abkühlungsschritt bis auf die umgebungstemperatur folgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Entwicklungsschritt die Temperatur des strahlungsempfindlichen Materials auf mindestens 110 °C erhöht wird, woran sich ein Abkühlungsschritt des Materials auf die Umgebungstemperatur anschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Temperatur des strahlungsempfindlichen Materials in mehreren Stufen erhöht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schritte des Beschichtens, des Bestrahlens und des Entwickeins mehrmals ausgeführt werden, bevor die leicht selektiv entfernbare Schicht entfernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Dicke in dem Beschichtungsschritt kleiner oder gleich 15 Mikron ist.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Beschichtungsschritt in zwei Arbeitsgangen ausgeführt wird, wobei im ersten Arbeitsgang ein verhältnismäßig dünnflüssiges und im zweiten Arbeitsgang ein verhältnismäßig zähes Photoresist verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsschritte unter einer Drehbewegung erfolgen.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die ausgewählte Strahlungsart ultraviolettes Licht ist.

11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Schritt zum Entfernen das chemische Ätzen der Zwischenschicht umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, : daß auf den Entwicklungsschritt und vor dem Schritt zum Entfernen der selektiv leicht zu entfernenden Schicht ein Schritt zum galvanischen Herstellen eines dicken Unterstützungsrahmens vorgesehen ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß ein weiterer Schritt zur Verstärkung der Maske durch Abscheiden, Aufdampfen oder Zerstäuben von zusätzlichem ; nichtmagnetischem Material auf die Maske nach dem Schritt j zum Entfernen der leicht zu entfernenden Schicht vorgesehen! ist. '

14. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Photoresist ein Shipley-Resist verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Photoresist PMMA verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

daß der Brennschritt bei einer Temperatur von mindestens 135 C ausgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß der Brennschritt bei einer Temperatur von mindestens 110 ⁰C ausgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die ausgewählte Strahlung eine Röntgenstrahlung ist.

daß das Brennen bei einer Temperatur von 250-⁰C ausgeführt

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß d
wird.

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20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Material ein negatives Photo-

resist ist.

j21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schritt zur Metallplattierung in die während des EntwicklungsSchrittes freigelegten Flächen eingeschlossen ist.

;22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schritte des Beschichtens, Bestrahlens, Entwickeins . und Plattierens mehrere Male ausgeführt werden.

!23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Dicke der Beschichtung kleiner oder gleich 15 Mikron ist.

I24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,

daß das Beschichten in mindestens zwei Beschichtungsschrit- ! ten erfolgt, in deren erstem ein verhältnismäßig dünnflüsj siges negatives Photoresist verwendet wird, während im zv/eij ten ein verhältnismäßig zähes negatives Photoresist benutzt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

daß die ausgewählte Strahlung aus Ultraviolettlicht besteht.

26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

daß als ausgewählte Strahlung Röntgenstrahlung verwendet wird.

27. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

daß das Entfernen der leicht zu entfernenden Schicht durch chemisches Ätzen der Zwischenschicht erfolgt.

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28. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichten unter Drehung erfolgt.

29. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Photoresist eines mit der Bezeichnung KTFR verwendet wird.

30. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

daß als Photoresist eines mit der Bezeichnung KOR verwendet wird.

31. Verfahren zur Herstellung einer selbsttragenden Maske für Elektronenstrahlprojektion, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Beschichten eines für eine erste Strahlung transparenten Substrates (20; Fig. 3) mit einer leicht selektiv entfernbaren Schicht (21), die aus der Gruppe der folgenden Elemente ausgewählt wurde: Cu, Ti, Au, Cr, Ta, Hf, Sb und

Cn oder aus Mischungen davon,

b) Beschichten des im Schritt a) hergestellten Produktes mit einem als Plattierungsbasis (22) dienenden Metall, das aus der Gruppe Cu, Au, Ag, Cn, Pd und Pt ausgewählt wurde,

c) Beschichten des im Schritt b) erhaltenen Produktes mit einem Photoresist (23) , das für eine zweite Strahlung empfindlich ist, die die gleiche wie die erste Strahlung j sein kann, |

ι

d) Belichten des im Schritt c) erhaltenen Produktes mit ei- j ner zweiten Strahlung, welche eine Maske durchdringt,

! die das gewünschte Muster enthält,

e) Entwicklung des Photoresists, Plattieren von Metall (24) in die durch das entwickelte Resist definierten Bereiche und Entfernen des übrigen Photoresists,

f) Entfernen der freiliegenden Teile der im Schritt b) abgeschiedenen Schicht,

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g) Entfernen der belichteten Teile der im Schritt a) abgeschiedenen Schicht,

h) Beschichten des im Schritt g) erhaltenen Produktes mit einem zweiten für die erste Strahlung empfindlichen Photoresist (26) ,

i) Bestrahlen des zweiten Photoresists mit der ersten Strahlung, die das Substrat durchläuft, wobei das zweite Resist durch die erste Strahlung bestrahlt wird, die nicht durch das im Schritt e) abgeschiedene Metall blockiert wird,

j) Entwickeln des zweiten Photoresists und

k) Entfernen der entfernbaren Schicht (21), um dadurch die Maske vom Substrat abzuheben.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,

daß das zweite Photoresist ein positives Photoresist ist und daß das entwickelte zweite Photoresist bei einer Temperatur von mindestens 110 ⁰C nach dem Schritt j) und vor dem Schritt k) gebrannt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenntemperatur zumindest 135 ⁰C beträgt.

34. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, ^; daß das Photoresist ein positives Photoresist ist und daß das entwickelte zweite Photoresist bei einer Temperatur von 250 °C nach dem Schritt j) und vor dem Schritt k) gebrannt ] wird. '■

35. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,

daß der Beschichtungsschritt h), der Bestrahlungsschritt i), der Entwicklungsschritt j) und der Brennschritt mehrmals ausgeführt werden.

36. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, ι

daß die erste Strahlung aus ultraviolettem Licht besteht. ■

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37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete ultraviolette Licht eine Wellenlänge von mehr als 3500 8 besitzt.

38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, j daß das verwendete ultraviolette Licht eine Wellenlänge . in der Größenordnung von 2000 S aufweist. ;

39. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, ; daß das zweite Photoresist ein negatives Photoresist ist. :

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, ! daß nach dem Schritt j) ein weiterer Schritt zur Plattierung von zusätzlichem Metall in die Bereiche vorgenommen wird, aus denen das zweite Photoresist im Schritt j) ent- ! fernt wurde. ^!

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet,

daß der Beschichtungsschritt h), der Belichtungsschritt i), der Entwicklungsschritt j) und der Plattierungsschritt mehrmals ausgeführt werden.

42. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet,

daß das Entfernen der leicht zu entfernenden Schicht durch chemisches Ätzen erfolgt.

43. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schritt h) aus einer Reihe von Beschichtungsschritten besteht, wobei in einem anfänglichen Beschichtungsschritt ein relativ dünnflüssiges zweites Photoresist und im nachfolgenden Beschichtungsschritt ein relativ zähflüssiges zweites Photoresist verwendet wird.

44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der im Schritt h) ausgeführten Beschichtungsschritte unter Drehung erfolgt.

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' 45. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,

i daß die erste Strahlung aus Röntgenstrahlung besteht.

; 46. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,

■ daß ein weiterer Schritt zur Abscheidung einer nichtmagne-

! tischen Materialschicht durch Niederschlagen, Aufdampfen

_s oder Zerstäuben vorgesehen ist.

47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet,

I daß das zusätzliche nichtmagnetische Material aus der

[ Gruppe der aus Cu, Au, Ti, Cr und Ta bestehenden Gruppe

^! oder aus Kombinationen der Elemente vorgenommen wird.

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