DE3015034A1 - Verfahren zur herstellung von mikrostrukturen auf festen koerpern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von mikrostrukturen auf festen koerpern

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Mikro strukturen auf festen
  • Körpern Die Erfindung betrifft zwei der Photolithographie verwandte Verfahren zur Herstellung von Mikro strukturen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Solche Verfahren bilden die Grundlage der Herstellung von Transistoren und integrierten Schaltungen, sind aber auch für andere Zweige der Technik von Bedeutung.
  • In der bisher üblichen Photolithographie wird zunächst die gesamte Oberfläche des festen Körpers mit einem lackähnlichen Material (Photoresist oder Electronenresist) überzogen, das bei Bestrahlung mit Photonen oder Elektronen seine Löslichkeit ändert. Diese Schicht wird durch Belichtung bestimmter Stellen und anschließende Entwicklung mittels eines Lösungsmittels strukturiert. Durch die dabei entstehenden öffnungen wird die Struktur z.B. durch Ätzung auf den festen Körper kopiert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein schnelleres Verfahren zu schaffen, bei dem insbesondere das Verfahren ohne einen Nachprozess durchgeführt werden kann. Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schicht mittels eines Elektronen- Ionen- oder Photonenstrahles sofort strukturiert abgeschieden. Beschichtung und Belichtung sind also zu einem Prozeß zusammengefaßt, und die Anwendung eines Lösungsmittels zur Entwicklung entfällt ganz. Charakteristisch ist außerdem die Auswahl einander angepaßter Schichtmaterialien und Ätzverfahren, die die Verwendung sehr dünner Schichten, z.B. 80 nm, und folglich kurze Abscheidungszeiten und hohe Auflösung ermöglicht.
  • Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß Polimerisate des Restgases in Elektronenmikroskopen, die sich unter dem Einfluß des Strahles auf dem Objekt bilden (1), außerordentlich resistent gegen Plasma-Ätzung sind. Solche Schichten können aus vielen verschiedenen Gasen (2) und nicht nur mit Elektronenstrahlen sondern auch durch Ionen- oder Photonenstrahlen erzeugt werden. Man kann auch zunächst eine Kat;-lysator-Schicht aufdampfen, die man durch stellenweises Ausbrennen mit einem Elektronen- oder Laserstrahl strukturiert, worauf zur strukturierten Abscheidung der eigentlichen Schicht eine Glimmentladung genügt. Die abgeschiedene Schicht braucht auch nicht aus einem polymerisierten organischen Material zu bestehen. Es ist nur notwendig, daß sie beim Plasmaätzen erheblich weniger angegriffen wird als das darunter liegende Material (3). Dies gilt z.B. auch für SiO2, das aus einer Mischung von Sauerstoff und Tetraäthylorthosilikat mittels einer Glimmentladung auf Silizium abgeschieden wird, wenn man die Plasmaätzung in einem Gemisch aus CF4 und °2 ausführt.
  • Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher erläutern: Eine mit etwa 150 nm SiO2 überzogene Siliziumscheibe befindet sich in einem Gerät, das im wesentlichen einem Raster-Elektronenmikroskop gleicht, bei dem aber der Strahl weniger gut fokussierbar zu sein braucht. Der Strahldurchmesser könnte beispielsweise 0.5 Am betragen. Das Gerät ist über ein Nadelventil oder eine Druckregeleinrichtung mit einem temperierbaren Gefäß verbunden, welches das Quellmaterial für ein definiertes Restgas enthält, beispielsweise 1,3,5- Trichlorbenzol.
  • Der Restgasdruck im Elektronenstrahl-Gerät soll größer als 4x10-5 mbar sein. Nun wird nach bekannten Methoden mit dem Elektronenstrahl auf der SiO2-beschichteten Siliziumscheibe eine Struktur geschrieben, wobei sich auf der vom Strahl getroffenen Fläche eine organische Schicht abscheidet, die man beispielsweise bis zu eirer Dicke von 50 nm wachsen läßt.
  • Die so präparierte Scheibe wird nun in eine Plasma-Ätzanlage gebracht. Ätzt man die Si02-Schicht in einem CF4-Plasma, so bleibt sie an den mit der organischen Schicht bedeckten Stellen unversehrt und kann anschließend in bekannter Weise als DiffUSionS-l Implantations- srder Stzmaske für das darunter liegende Silizium verwendet werden.
  • Die Bedeutung der Erfindung liegt darin, daß feinere Strukturen als mit optischer Photolithographie hergestellt werden können, daß die Plasmaätzkammer gleichzeit4.g Targetkammer für die strukturierte Beschichtung sein kann und daß auch weitere Prozesse wie z.B. Ionenimplantation in der gleichen Kammer ausgeführt werden können. Wegen des Wegfallens eines nassen Entwicklungsprozesses kann das Material ständig in der Kammer bleiben.
  • Hierdurch entfällt beim Aufbringen einer zweiten Struktur die sonst erforderliche Justierung der Strukturen gegeneinander.
  • Damit sind wesentliche Voraussetzungen für eine Automatisierung geschaffen In Betracht gezogene Literatur: 1. H. König und G. Helwig, Z. Physik 129,491 (1951) 2. L.V. Gregor, ~Gas- Phase Deposition of Insulating Films" in G. Hass and R.E. Thun, Physics of Thin Films Bd. 3 S. 131, Academic Press 1966.
  • 3. A.T. Bell, Solid State Technology April 1978 S. 89.

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen auf festen Körpern mittels Strahltechnik (Elektronen-, Ionen- oder Photonenstrahl), dadurch h g e k e n n z e i c h n e t , daß mittels der Strahltechnik eine strukturierte Deckschicht aus einem gegen Plasmaätzung unempfindlichen Material erzeugt wird und die Struktur der Deckschicht auf das unter ihr liegende Material des festen Körpers durch Plasmaätzen übertragen wird.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen auf festen Körpern mittels Strahltechnik #(Elektronen, Ionen oder Photonenstrahl), dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zunächst auf dem festen Körper eine Katalysatorschicht aufgebracht wird, diese mittels der Strahltechnik strukturiert abgetragen wird, danach eine Deckschicht aus einem zur Bildung von Polymeren geeigneten Material aufgetragen wird, und danach unter Mithilfe des Katalysators die Polymerisation stattfindet und danach eine Plasmaätzung durchgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 - 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Deckschicht eine oder mehrere der folgenden Verbindungen enthält: Butadien, Cyclopentan oder Cyclopentadien oder deren Derivate, Chlorbenzol, Toluol, Naphtalin, Picolin, Diphenyl, Terphenyl, Tetraäthylorthosilikat plus Sauerstoff.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3 d a d u r c h gekennzeichnet, daß durch den Ionen-, Elektronen oder Photonenstrahl eine strukturierte Polymerisation der Verbindungen bewirkt wird und das Polymer sich als strukturierte Deckschicht auf dem Material des festen Körpers niederschlägt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2 d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht aus Molybdäntrioxid besteht.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 - 4 d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Abscheidung mittels eines Elektronen- oder Ionenstrahlers geschieht.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 2 - 5 d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Polymerenschicht mittels einer Glimmentladung geschieht.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 2 - 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abscheidung der Polymerenschicht mittels UV-Licht oder Röntgenstrahlung geschieht.
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