DE3147644A1 - "verwendung einer chrom, eisen und sauerstoff enthaltenden schicht fuer die herstellung von fotomasken" - Google Patents

Description

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VERWENDUNG EINER CHROM, EISEN UND SAUERSTOFF ENTHALTENDEN SCHICHT FUER DIE HERSTELLUNG VON FOTOMASKEN

Fotomasken bestehen im allgemeinen aus einem für fotochemisch wirksame Strahlung durchlässigen Träger_s z.B. aus Glas oder Quarz, auf dem eine die betreffende Strahlung stark absorbierende Schicht in einer gewünschten Verteilung aufgebracht ist. Für höhere Ansprüche in Bezug auf Genauigkeit und Lebensdauer, wie sie z.B. in der Halbleitertechnik auftreten, haben sich bisher vor allem Masken mit Schichten aus Chrom bewährt. Chromschichten sind aber undurchsichtig und daher unpraktisch in Fällen, in denen es darauf ankommt, beim späteren Gebrauch die Maske gegenüber einer darunter (z.B. auf einem Hai bleiterplättchen) befindlichen Referenzstruktur zu justieren. Deshalb wurden auch schon semi transparente Masken verwendet mit Schichten aus Chromoxid, Silizium und vor allem aus Eisenoxid. Maskierungsschichten sollten einen hinreichenden "Kontrast" aufweisen, d.h., die fotochemisch wirksame Strahlung der bei der Benutzung der Maske

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verwendeten "Belichtungswellenlänge" stark absorbieren, für das für die Justierung verwendete sichtbare Licht ("Beobachtungswellenlänge") dagegen genügend transparent sein. Eisenoxid hat sich bisher am besten bewährt, weil es ein günstiges Transmissionsverhältnis ergibt, z.B. ist bei einer Transmission von 40% bei einer Beobachtungswellen-1 ange λ = 570 nm eine Transmission von nur 0,16% bei einer Belichtungswellenlänge von Λ = 450 nm erreichbar.

Da in der Praxis jedoch vorwiegend Chrommasken, transparente Masken dagegen in wesentlich geringerem Umfange verwendet werden, besteht das Bedürfnis nach einem semitransparenten Maskenmaterial, welches mit denselben Aetzmitteln bzw. Aetzeiηrichtungen und Chemikalien verarbeitet werden kann, wie die bisherigen reinen Chromschichten. Es .hat sich herausgestellt, dass Eisenoxid- und Siliziumschichten dem nicht entsprechen. Chromoxid ist zwar ätzbar, weist aber nur einen geringen Transmissionsunterschied zwischen der Beobachtungswellenlänge und der Belichtungswellenlänge auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Maskierungsschicht zu finden, welche einen grösseren Kontrast besitzt und gleichzeitig mit den Methoden, Chemikalien und Einrichtungen, welche für die Herstellung von Chrommasken schon vorhanden sind, ätzbar ist.

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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch definierte Erfindung gelöst, überraschenderweise hat sich gezeigt, dass es möglich ist, einer Chrom bzw. Chromoxid enthaltenden Schicht Eisen bzw. Eisenoxid in solchem Masse zuzusetzen, dass die optischen Eigenschaften, die für das spätere Justieren und Kopieren der Maske wichtig sind, erzielt werden, trotzdem aber eine genügende Aetzbarkeit gewährleistet ist. Wegen der Beimischung von Eisen zur Schicht muss zwar eine gewisse Verlangsamung des Aetzvorgangs bei der Herstellung in Kauf genommen werden, dafür aber wird der wesentliche Vorteil erreicht, dass derartige Schichten eine genügende Transparenz bei der Beobachtungswellenlänge besitzen, trotzdem aber wie Chromschichten verarbeitbar sind.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand der anliegenden Zeichnung noch näher erläutert. .

Es zeigt:

Figur 1 schematisch die an sich bekannten Einzelschritte (1a bis 1e) bei der Herstellung einer Maske;

Figur 2 die Abhängigkeit der Transmission der Maskenschicht· von der Wellenlänge für mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenem Fe/Cr-Verhältnis im Vergleich zu bekannten Maskenschichten aus reinem Chrom bzw. Chromoxid;

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Figur 3 die Aetzgeschwindigkeiten erfindungsgemässer Maskenschichten in Abhängigkeit vom Eisengehalt.

In Figur 1a bedeutet 3 den transparenten Träger, auf dem als erstes die Maskenschicht 2 aufgebracht wird. Diese wird sodann mit einer lichtempfindlichen Schicht 1 bedeckt, z.B. mit einem sogenannten positiven Foto Tack, der unter der Einwirkung einer für ihn fotochemisch wirksamen Strahlung bei einer nachfolgenden "Entwicklung" ablösbar wird, während die nichtbelichteten Teile der Schicht 1 gegen den "Entwickler" und das Aetzmittel resistent bleiben. (Die sogenannten negativen Fotolacke, die es ebenfalls gibt, verhalten sich gerade umgekehrt.)

Darauf erfolgt - siehe Figur 1b - die Belichtung z.B. mittels einer Vorlage 4, entsprechend der zu erzeugenden Struktur, anschliessend wird der Fotolack an den belichteten Stellen 5 abgelöst und man erhält eine Lackschicht 5'gewünschter Struktur (Fig. 1c), durch welche die darunterliegende Maskierungsschicht 2 bei der nachfolgenden Aetzung stellenweise geschützt wird. An diesen Stellen wird also die Maskierungsschicht nicht abgeätzt (Figur 1d). Schliesslich werden die nach dem Aetzen noch vorhandenen Reste 5 der nichtbelichteten Teile der Fotolackschicht abgelöst, sodass die fertige Maske (1e) übrigbleibt.

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Die für ein solches Verfahren erforderlichen Maskierungsschichten gemäss Erfindung, die also Chrom, Eisen und Sauerstoff enthalten, können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z.B. durch Aufdampfen oder Aufstäuben oder durch Abscheiden aus metallorganischen Dämpfen ("Chemical Vapour Deposition"). Alle diese Verfahren sind in der Literatur vielfach beschrieben worden, z.B. in L. Holland "Vacuum Deposition of Thin Films" Chapman & Hall, London.

Unter anderem wurden folgende Ausführungsbeisptele erprobt: Maskierungsschichten, die durch reaktive Kathodenzerstäubung einer Chrom und Eisen enthaltenden Legierung in Sauerstoff erhalten wurden, wiesen, je nach der prozentuellen Zusammensetzung der Chrom-Eisen-Legierung, von der ausgegangen wurde, ein Verhältnis von Eisen zu Chrom von 0,18 bis 1 auf. Der bei der reaktiven Aufstäubung

-4 angewendete Sauerstoffpartial druck betrug 3χΐΟ Torr. Die diesen Beispielen entsprechenden Transmissionskurven sind in der Figur 2 dargestellt. Zum Vergleich wurden auch noch die Transmissionskurven einer reinen Chromschicht und einer Chromoxidschicht eingetragen. Es ist ersichtlich, dass mit steigendem Eisengehalt der Unterschied zwischen den Transmissionen bei der Beobachtungswellenlänge und der Belichtungswellenlänge wesentlich erhöht werden konnte, wobei die Aetzgeschwindigkeit für ein Fe/Cr-Verhältnis gleich 1 auf etwa den 6. Teil des Anfangswertes absank. Andererseits war bei einem Ver-

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hältnis von Eisen zu Chrom von weniger als 0,15 der Unterschied der genannten Transmissionen nur mehr geringfügig, weshalb empfohlen wird, im Rahmen der Erfindung Schichten zu verwenden, bei denen das Verhältnis der Zahl der Fe-Atome zur Zahl der Cr-Atome im Bereich von 1:10 bis 1:1d.h. 0,1 bis 1 liegt.

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Claims (5)

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   PATENTANSPRUECHE

   'Verwendung einer Chrom, Eisen und Sauerstoff enthaltenden Schicht auf einem im Bereich fotochemisch wirksamer Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung transparenten Träger für die Herstellung von Fotomasken durch Niederschlagen der Schicht auf dem Träger und nachfolgendes Wegätzen von Teilen der Schicht entsprechend der erwünschten Maskenstruktur.
2. 2. Verwendung von Schichten nach Anspruch 1, dadurch gekenn zei chnet, dass das Verhältnis der Zahl der Eisenatome zur .Zahl der Chromatome in der Schicht im Bereich von 0,15 bis 1,0 liegt.
3. 3. Verwendung von Schichten gemäss Anspruch 1, bei denen die Eisen- und Chromatome in der Schicht in oxydierter Form enthalten sind.
4. 4. Verwendung von Schichten gemäss Anspruch 1, bei denen der Chromgehalt im Bereich von 15 bis 40 Atomprozenten liegt.
5. 5. Verwendung von Schichten gemäss Anspruch 1, bei denen der Eisengehalt im Bereich von 6 bis 20 Atomprozenten liegt.

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