DE3015572A1 - Verfahren zum maskieren mit hilfe von photolackbeschichtungen - Google Patents

Verfahren zum maskieren mit hilfe von photolackbeschichtungen

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DE3015572A1
DE3015572A1 DE19803015572 DE3015572A DE3015572A1 DE 3015572 A1 DE3015572 A1 DE 3015572A1 DE 19803015572 DE19803015572 DE 19803015572 DE 3015572 A DE3015572 A DE 3015572A DE 3015572 A1 DE3015572 A1 DE 3015572A1
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layer
masking
photoresist
mask
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DE19803015572
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English (en)
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Siegfrid Dipl.-Ing. 4788 Warstein Potyka
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0035Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Maskieren mit Hilfe
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vergrößerung der Inseln der ersten Photolackmaske aufgehoben werden.
  • 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.
  • 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.
  • An einem Ausführungsbeispiel und an Hand der teilweise schematischen Figur sei die Erfindung noch einmal näher beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Strecke 12 entspricht der maximal zulässigen Dejustierung oder auch dem höchsten Wert der Unterstrahlung.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Maskieren mit Hilfe von Photolackbeschichtungen Patentansprüche 1. Verfahren zum Maskieren mit Hilfe von Photolackbeschichtungen, bei denen nacheinander zwei übereinander liegende Photolackbeschichtungen aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen in den Figuren der zweiten Belichtungsmaske und damit dann auch in der zweiten Photolackschicht jeweils derart um einen konstanten Betrag vergrößert und Insein in den Figuren der zweiten Belichtungsmaske und damit dann auch in der zweiten Photolackschicht jeweils derart um einen konstanten Betrag verkleinert werden, daß die als Folge der höchstens möglichen Dejustierung oder/und höchstens möglichen Unterstrahlung entstehende Verkleinerung der Öffnungen bzw. Vergrößerung der Inseln in der ersten Photolackmaske vermieden werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Betrag der Vergrößerung der Öffnungen bzw. der Verkleinerung der Inseln dem doppelten Betrag der höchstens möglichen Dejustierung oder der höchstens möglichen Unterstrahlung entspricht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Betrag der Vergrößerung der Öffnungen bzw.
    der Verkleinerung der Inseln dem größeren Wert des doppelten Betrages der höchstens möglichen Dejustierung und der höchstens möglichen Unterstrahlung entspricht.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3131031A1 (de) * 1981-08-05 1983-02-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum erzeugen der felddotierung beim herstellen von integrierten komplementaeren mos-feldeffekttransistoren
EP0570609A1 (de) * 1992-05-20 1993-11-24 International Business Machines Corporation Verfahren zum Erzeugen einer mehrstufigen Struktur in einem Substrat

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3131031A1 (de) * 1981-08-05 1983-02-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum erzeugen der felddotierung beim herstellen von integrierten komplementaeren mos-feldeffekttransistoren
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