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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Maskieren mit Hilfe
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von Photolackbeschichtungen, wie sie zum Beispiel vielfach in der
Halbleitertechnologie verwendet werden, um auf Oberflächen bestimmte Muster und
Strukturen zu erzeugen. Hierzu wird etwa ein Halbleiterkörper aus Silizium, dessen
Oberfläche mit einer Oxidschicht oder Metallschicht bedeckt sein kann, zunächst
ganzflächig mit Photolack beschichtet und durch eine Belichtungsmaske in Kontaktkopie
oder Projektion belichtet. Danach wird der Lack - bei Verwendung von Positivlack
an den belichteten Stellen, bei Verwendung von Negativlack an den unbelichteten
Stellen - mit Hilfe eines Lösungsmittels herausgelöst und entfernt. Der nicht herausgelöste
restliche und auf der Oberfläche verbleibende Photolack dient nach einer Nachhärtung
als Ätzmaske für die darunter liegenden Oxid- oder Metallschichten, die in einem
nachfolgenden Ätzverfahrensschritt eine der Ätzmaske entsprechende Struktur erhalten.
Nach an sich bekannten und üblichen Verfahren lassen sich nun auf einer derart strukturierten
Oberfläche an vorgesehenen Stellen Kontaktierungen mit Leiterbahnen vornehmen oder
Dotierungen mit in den Halbleiterkörper einzubringenden Fremdstoffen erzeugen.
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Da durch eine gewisse und nur schwer vermeidbare Porosität der Photolackschicht
oder etwa auch durch Staubteilchen auf der Maskenschicht oder/und auf der Photolackschicht
störende Fehler vorhanden sein können und sich auf die nachfolgenden Verfahrensschritte
und damit schließlich auch auf die Güte und Funktionsfähigkeit der hergestellten
Bauelemente ungünstig auswirken, ist es erforderlich, derartige Fehler zu beheben
und die Photolackschicht möglichst vollständig flächendeckend aufzubringen. Man
versucht ~dies besonders dadurch zu erreichen, daß nacheinander zwei Photolackmasken
aufgebracht werden, wobei jede Photolackschicht um wenigstens eine Maskenmustereinheit
versetzt wird , weil die Wahrscheinlichkeit gering ist, daß zwei Fehler in der Photolackschicht
dann gerade
genau an ein und derselben Stelle auftreten. Vielmehr
kann in der Regel angenommen werden, daß ein gegebenenfalls nicht vermeidbarer Fehler
in der einen Schicht durch die zweite Schicht, die an dieser Stelle einwandfrei
ist, abgedeckt wird. Durch die auf diese Weise verminderte Fehlerhäufigkeit läßt
sich die Ausbeute an funktionsfähigen Bauelementen erhöhen.
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Das obengenannte -Verfahren weist zwei Nachteile auf, die sich einmal
aus den Grenzen der Justiergenauigkeit, zum andern als Folge der durch die zweite
Photolackschicht vergrößerten Schichtdicke ergeben. Diese Nachteile wirken sich
besonders dann ungünstig aus, wenn sehr feine Strukturinuster abgebildet werden,
deren Ausdehnung nur wenige Mikrometer umfaßt, wie es ja gerade in der Halbleitertechnologie
vielfach der Fall ist.
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Ein Justierfehler von etwa nur einem Mikrometer macht sich dann nämlich
schon sehr störend bemerkbar. So wird eine vorgesehene Öffnung in der ersten Photolackschicht,
für die beispielsweise eine Öffnungsweite von einigen Mikrometern und eine bestimmte
Form erforderlich sind, von der danach aufgebrachten zweiten Photolackmaske, deren
Öffnung nicht völlig mit der Lage der Öffnung in der ersten Photolackmaske übereinstimmt,
teilweise abgedeckt. Dadurch werden in unerwünschter Weise sowohl die Größe der
Öffnung verringert als auch ihre Gestalt verzerrt. Ebenso wie bei einer Öffnung
werden in entsprechender Weise die Fläche einer vorgesehenen Insel in der ersten
Photolackschicht durch einen Justierfehler der zweiten Photolackschicht vergrößert
und ihre Form verändert. Andererseits lassen sich bei großen Stückzahlen in der
industriellen Fertigung solche geringen Justierfehler mit einem vertretbaren Aufwand
an Arbeitszeit und Gerätschaft kaum vermeiden.
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Der zweite Nachteil ist dadurch begründet, daß bei Verwendung
von
zwei Photolackschichten wegen der nun doppelt so dicken Schicht die Maske auch doppelt
so weit, als es bei nur einer einzigen Photolackschicht der Fall ist, von der zu
strukturierenden Oberfläche entfernt ist. Wegen der immer auftretenden Unterstrahlung
während der Belichtung des Photolacks wird dahr die Abbildung der Öffnung beim zweiten
Maskierschritt dann kleiner als beim ersten sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren zum Maskieren mit
Hilfe von Photolackbeschichtungen Fehler in der Belichtungsmaske oder/und in der
Schicht durch Verwendung einer zweiten Photolackmaske zu beheben, gleichzeitig aber
die oben beschriebenen Nachteile der Verwendung einer solchen zweiten Photolackmaske
auf möglichst einfache und wirtschaftliche Weise, die auch für die Fertigung hoher
Stückzahlen geeignet ist, zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Maskieren mit Hilfe von
Photolackbeschichtungen, bei denen nacheinander zwei übereinander liegende Photolackbeschichtungen
aufgebracht und Jeweils durch Belichtungsmasken belichtet werden, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß Öffnungen in den Figuren der zweiten Belichtungsmaske und damit
dann auch in der zweiten Photolackmaske jeweils derart um einen konstanten Betrag
vergrößert und Inseln in den Figuren der zweiten Belichtungsmaske und damit dann
auch in der zweiten Photolackmaske jeweils derart um einen konstanten Betrag verkleinert
werden, daß die als Folge der höchstens möglichen Deåustierung oder/und höchstens
möglichen Unterstrahlung entstehende Verkleinerung der Öffnungen bzw.
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Vergrößerung der Inseln der ersten Photolackmaske aufgehoben werden.
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Zweckmäßigerweise werden die Öffnungen in der zweiten Photolackschicht
mindestens jeweils um den doppelten Betrag der höchstens möglichen Dejustierung
oder der höchstens möglichen
Unterstrahlung vergrößert - bzw. die
Inseln in der zweiten Photoiackschicht um den entsprechenden Betrag verkleinert
-, um unabhängig von der Richtung der Fehler der Dejustierung oder Unterstrahlung
zu sein. Sofern sowohl Fehler der Dejustierung als auch Fehler der Unterstrahlung
gleichzeitig wirksam werden, wird für die Vergrößerung der Öffnungen bzw. für die
Verkleinerung der Inseln der zweiten Photolackschicht jeweils nur der größere der
beiden Werte berücksichtigt.
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Mit der Erfindung wird erreicht, daß mit den verhältnismäßig einfachen
Mitteln der Änderung der Dimensionierung der Maskenmuster in der zweiten Photolackschicht
die Vorteile der doppelten Photolackbeschichtung erhalten, ihre Nachteile dagegen
behoben werden.
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An einem Ausführungsbeispiel und an Hand der teilweise schematischen
Figur sei die Erfindung noch einmal näher beschrieben.
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In der Figur ist ein Substrat 1 dargestellt, das von einer Oberflächenschicht
2 bedeckt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Substrat um einen Siliziumkörper
oder einen andern Halbleiterkörper handeln, auf dessen Oberfläche sich eine Metallschicht
oder Oxidschicht oder eine andere Passivierungsschicht (z.B. Nitridschicht) 2 befindet.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf Halbleiterkörper wie etwa Silizium,
beschränkt, sondern kann auch auf anderen Gebieten überall dort erfolgreich eingesetzt
werden, wo Photolacke Anwendung finin. Allerdings stellt die Halbleitertechnologie
ein sehr wichtiges Anwendungsfeld dar, weil die Erfindung bei den verschiedenartigen
Halbleiterbauelementen, wie Dioden, Transistoren, Thyristoren, Triacs, Integrierten
Schaltungen usw., mit teilweise sehr komplizierten Strukturen kleinster Längenbereiche
gerade mit besonderem Vorteil benutzt werden kann.
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Auf die Oberflächenschicht 2 ist eine erste Photolackschicht 3 aufgebracht,
die mittels bekannter Verfahren durch eine erste-Belichtungsmaske belichtet und
entwickelt wird. Auf diese Photolackmaske wird eine zweite Photolackschicht 4 aufgebracht,
und durch eine zweite Belichtungsmaske 5 belthtet.
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In der Photolackschicht 3 zeigt das Bezugszeichen 6 einen Fehler an,
der etwa durch Staubteilchen oder eine poröse Stelle der Photolackschicht 3, oder
ein Maskenfehler der ersten Belichtungsmaske verursacht sein kann. Diese Fehlstelle
6 wirkt sich jedoch nicht nachteilig aus, weil sie durch die zweite Photolackschicht
4, die in dem Bereich der Fehlstelle 6 einwandfrei ist, abgedeckt wird.
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Das Bezugszeichen 7 zeigt einen Fehler in der zweiten Photolackschicht
4 an, der durch einen Fehler 8 in der Belichtungsmaske 5 entstanden ist. Auch dieser
Fehler 8 wirkt sich nicht nachteilig aus, weil er wiederum durch die erste Photolackschicht
3 behoben wird, die an der Stelle des Fehlers 8 einwandfrei ist.
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Für spätere Maßnahmen am Substrat 1, wofür die Oberflächenschicht
2 teilweise an einigen Stellen entfernt werden muß, ist beispielsweise im Bereich
9 der ersten Photolackschicht 3 eine Öffnung vorgesehen, die - zur vereinfachten
Darstellung in der Zeichnung - etwa die Form eines kreisförmigen Loches hat, deren
Form im übrigen aber den jeweils erforderlichen Gegebenheiten angepaßt wird.
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Um diese Öffnung 9 herzustellen, wird die Lackschicht 3 mit Hilfe
der üblichen Verfahrensschritte der Belichtung und der Ablösung durch ein geeignetes
Mittel entfernt, wobei die Größe der Maskenöffnung der Belichtungsmaske sowie die
belichtete und die abgelöste Fläche der Lackschicht 3 genau der vorgesehenen Fläche
angepaßt sind.
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Für die Öffnung 10 der zweiten Photolackschicht 4 wird dagegen erfindungsgemäß
eine größere Maskenöffnung 11 der Belichtungsmaske 5 gewählt, die jeweils am Rand
im Verhältnis zur Öffnung 9 um eine doppelte Strecke 12 erweitert ist.
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Die Strecke 12 entspricht der maximal zulässigen Dejustierung oder
auch dem höchsten Wert der Unterstrahlung.
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Stimmen nun die Ränder 13 oder 14 der Maskenöffnung 11 und damit dann
auch der Öffnung 10 der zweiten Photolackschicht 4 nicht mit den vorgegebenen Rändern
15 und 16 der Öffnung 9 der ersten Photolackmaske 3 überein, weil wegen der Dejustierund
oder der Unterstrahlung eine völlige Ubereinstimmung nicht oder nur mit sehr großem
Aufwand zu erreichen ist, so wird dennoch auf der jeweils gegenüberliegenden Seite
der Öffnung der entsprechende Rand 14 oder 13 nicht in die Öffnung 9 hineinragen
und damit dann auch nicht die Größe und Form der Öffnung 9 verringern oder verändern.
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Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung werden daher Fehler
6 der ersten Photolackschicht 2 und Fehler der ersten Belichtungsmaske ebenso wie
Fehler 7 und 8 der zweiten Photolackschicht 4 und der zweiten Belichtungsmaske 5
behoben, dennoch werden dabei gleichzeitig Größe und Form der vorgesehenen und hergestellten
Öffnung 9 durch die zweite Photolackschicht 5 nicht beeinträchtigt.