DE3344280A1 - Process for producing a semiconductor device and device for carrying out the process - Google Patents

Process for producing a semiconductor device and device for carrying out the process

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DE3344280A1 DE19833344280 DE3344280A DE3344280A1 DE 3344280 A1 DE3344280 A1 DE 3344280A1 DE 19833344280 DE19833344280 DE 19833344280 DE 3344280 A DE3344280 A DE 3344280A DE 3344280 A1 DE3344280 A1 DE 3344280A1
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John T. San Jose Calif. Andrews
Mark G. Palm Bay Fla. Bigelow
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Abstract

In a pattern production process for integrated circuits, a multilayer photoresist mask is formed. In one embodiment, a first layer (18) composed of a positive resist is applied to a semiconductor wafer (10, 16) and completely exposed using an ultraviolet light source (32). A second layer (20) composed of positive resist is immediately formed on the first layer (18) and then patterned using conventional means. The semiconductor wafer is then developed, the second layer (20) acting as a mask for the first layer (18), producing a thick photoresist mask having precise and well-defined openings (22, 24). The process is carried out with the aid of a device which comprises a system (26) for applying and centrifuge-coating a semiconductor wafer with a plurality of resist layers, means (50) for drying each layer when it is applied and means (32-34) for completely exposing a layer immediately before the application of the further layer. Resist is applied to the surface of a wafer supported on a spindle (30) from a dispensing mechanism (28), the spindle rotating so that the resist is spread across the surface of the wafer by centrifugal forces. The resist is exposed by means of an ultraviolet light source (32) while a dry gas is passed over it. From ... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervor- Method for manufacturing a semiconductor device

richtung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung integrierter Schaltungen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer verbesserten Fotoresist-Maske beim Herstellen einer Halbleitervorrichtung. direction and apparatus for carrying out the method The invention relates generally to integrated circuit manufacture, and in particular to a method and apparatus for making an improved photoresist mask in manufacturing a semiconductor device.

Integrierte Schaltungen werden typischerweise in Form von Scheiben oder Plättchen hergestellt, die jeweils eine große Anzahl einzelner integrierter Schaltungen enthalten. Die Plättchen werden nahezu vollständig mit Hilfe automatisierter Anlagen bearbeitet, die eine Luftbahn einer pneumatischen Fördervorrichtung zum Transportieren der Plättchen während der Herstellung enthalten. Eine typische Anlage ist in der US-PS 3 888 674 beschrieben. An verschiedenen Herstellungs- stufen werden Teile von Schichten auf der Plättchenoberfläche selektiv entfernt, indem das Plättchen durch eine Maskierungsschicht hindurch geätzt wird. Als Ätzmaske wird häufig ein Fotoresist benutzt, da es leicht in ein bestimmtes Muster gebracht werden kann und gegen viele Ätzmittel beständig ist.Integrated circuits are typically in the form of discs or platelets, each with a large number of individual integrated Circuits included. The platelets are almost entirely automated with the help of Edited systems that use an air path of a pneumatic conveyor to Transporting the platelets included during manufacture. A typical plant is described in U.S. Patent 3,888,674. At various manufacturing stages parts of layers on the wafer surface are selectively removed by the wafer is etched through a masking layer. As an etching mask A photoresist is often used as it can be easily patterned can and is resistant to many caustic agents.

In bisher angewendeten Prozessen wird auf dem Plättchen eine einzige dicke Fotoresistschicht angebracht und mit Hilfe einer Ultraviolett-Lichtquelle durch eine Fotomaske hindurch in ein Muster gebracht. Im Falle eines positiven Resists werden die belichteten Flächen empfindlich für einen Entwickler, der zum Entfernen des Resists und damit zum Bilden des gewünschten Musters aus Öffnungen in der Resistschicht benutzt wird. Die Resistschicht wird entsprechend der Beschreibung in der oben erwähnten US-PS 3 888 674 und in der US-PS 3 950 184 dadurch gebildet, daß das Resist auf ein Plättchen aufgetragen wird und das Plättchen in Drehung versetzt wird, damit das Resist durch Zentrifugalwirkung über die Oberfläche des Plättchens ausgebreitet wird. Das Resist wird dann durch Erhitzen des Plättchens gehärtet, worauf der Resist gemäß der obigen Ausführung in das gewünschte Muster gebracht wird. Diese Verfahrensschritte werden an verschiedenen Arbeitsstationen längs der automatisierten Produktionslinie durchgeführt.In the processes that have been used so far, a single thick layer of photoresist applied and with the help of an ultraviolet light source patterned through a photomask. In the case of a positive resist the exposed areas are sensitive to a developer that needs to be removed of the resist and thus for forming the desired pattern of openings in the resist layer is used. The resist layer is as described in the above-mentioned U.S. Pat. No. 3,888,674 and U.S. Pat. No. 3,950,184 formed by the resist on a plate is applied and the plate is rotated so that the resist is spread over the surface of the wafer by centrifugal action will. The resist is then hardened by heating the chip, whereupon the resist is brought into the desired pattern according to the above description. These procedural steps are at different workstations along the automated production line carried out.

Ein bei der Verwendung einer einzigen, auf der Oberfläche eines Plättchens mit unebener Oberflächenstruktur gebildeten dicken Fotoresistschicht besteht darin, daß das Resist über vertieften Bereichen dicker und über erhabenen Bereichen dünner ist. ber einer Kante einer vertikalen Stufe ist die Bedeckung besonders gering.One when using a single, on the surface of a platelet thick layer of photoresist formed with an uneven surface structure consists in that the resist is thicker over recessed areas and thinner over raised areas is. The coverage is particularly low above one edge of a vertical step.

Außerdem ist die Auflösung begrenzt, da eine größere Lichtenergie und/oder eine geringere Belichtungszeit erforderlich sind, um die dickeren Bereiche der Resistschicht richtig zu belichten. Die Auflösung wird auch durch den Stehwelleneffekt begrenzt, der durch von der Plättchenoberfläche reflektiertes Licht verursacht wird, das die Seitenwände der im Resist gebildeten Öffnung belichtet. Die Öffnung wird dadurch unnötigerweise während des Entwicklungsschritts erweitert. Die zur Bildung, Belichtung und Entwicklung der Resistschicht erforderliche Zeit ist wegen der Belichtungszeit und wegen der Durchführung jedes Verfahrensschritts an einer anderen Arbeitsstation besonders lang.In addition, the resolution is limited because of the greater light energy and / or a shorter exposure time is required to cover the thicker areas to expose the resist layer correctly. The resolution will too by limits the standing wave effect caused by reflected from the platelet surface Light is caused to expose the side walls of the opening formed in the resist. The opening is thereby unnecessarily widened during the developing step. The time required for the formation, exposure and development of the resist layer is because of the exposure time and because of the performance of each process step particularly long at another workstation.

Mit Hilfe der Erfindung werden viele Nachteile bisher angewandter Prozesse beseitigt, indem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einer mehrschichtigen Fotoresistmaske geschaffen werden.With the aid of the invention, many disadvantages have been applied to date Processes eliminated by a method and an apparatus for forming a multilayer Photoresist mask can be created.

In einer ersten Ausführungsform wird auf einem Halbleiterplättchen eine erste Resistschicht gebildet und mittels einer Ultraviolett-Lichtquelle vollständig belichtet. Eine zweite Resistschicht wird auf der ersten Schicht gebildet und in herkömmlicher Weise in ein Muster gebracht.In a first embodiment, on a semiconductor wafer a first resist layer is formed and completed by means of an ultraviolet light source exposed. A second layer of resist is formed on the first layer and in patterned conventionally.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einem Verfahren zum Herstellen und Belichten der ersten Schicht und zum Bilden der zweiten Schicht an Ort und Stelle, ohne daß das Plättchen zu einer anderen Arbeitsstation transportiert wird. Die erste Schicht wird gleichzeitig getrocknet und belichtet, während das Plättchen gedreht wird, woran sich unmittelbar das Aufbringen der zweiten Schicht anschließt. Die zweite Schicht kann wesentlich dünner als die erste Schicht gebildet werden, damit die erforderliche Belichtungszeit herabgesetzt wird und die Auflösung sowie die Genauigkeit der darin gebildeten Öffnungen verbessert werden.Another aspect of the invention resides in a method of manufacturing and exposing the first layer and forming the second layer in place, without the wafer being transported to another work station. The first Layer is dried and exposed simultaneously while the plate is rotated which is immediately followed by the application of the second layer. the second layer can be made much thinner than the first layer so the required exposure time is reduced and the resolution and the Accuracy of the openings formed therein can be improved.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält einen Resistabgabemechanismus, der nahe bei einer beweglichen und drehbaren Spindel zum Halten des Plätt- chens angeordnet ist. Eine Ultraviolett-Lichtquelle ist so befestigt, daß sie einen Ultraviolett-Lichtstrahl auf die Oberfläche des Plättchens lenkt, während das Plättchen rotiert. In einer weiteren Ausführungsform ist nahe dem Resistabgabemechanismus eine Düse angebracht, die einen Strahl eines trockenen Gases auf die Oberfläche des Plättchens lenkt, während eine Resistschicht mit dem Ultraviolett-Lichtstrahl belichtet wird.The apparatus for performing the method includes a resist dispensing mechanism, which is close to a movable and rotatable spindle for holding the plate chens is arranged. An ultraviolet light source is mounted to emit a beam of ultraviolet light deflects onto the surface of the platelet while the platelet rotates. In a In another embodiment, a nozzle is attached near the resist dispensing mechanism, which directs a jet of dry gas onto the surface of the plate, while a resist layer is exposed to the ultraviolet light beam.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen: Fig. 1 bis Fig. 5 Schnittansichten eines Teils eines Halbleiterplättchens in den verschiedenen Herstellungsstufen einer Fotoresistmaske nach der Erfindung, Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung der Fotoresistmaske nach der Erfindung und Fig. 7 eine schematische Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 6.The invention will now be explained by way of example with reference to the drawing. 1 to 5 show sectional views of part of a semiconductor wafer in the various stages of manufacture of a photoresist mask according to the invention, 6 shows a schematic side view of an embodiment of a device for Production of the photoresist mask according to the invention and FIG. 7 a schematic Front view of the device of FIG. 6.

In Fig. 1 ist in einem Schnitt ein teilweise fertiggestelltes Halbleiterplättchen mit einem Siliziumsubstrat 10 dargestellt, auf dem eine Isolierschicht 12, eine Metallschicht 14 und eine weitere Isolierschicht 16 gebildet worden sind. Die Isolierschicht 16 besteht typischerweise aus Siliziumdioxid oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial. Der nächste Schritt bei der Bearbeitung des Plättchens besteht darin, in der Schicht 16 einen Durchgang zu bilden, damit ein Kontakt mit der Metallschicht 14 erhalten wird. Zu diesem Zweck wird auf der Isolierschicht 16 eine Fotoresistschicht 18 angebracht, damit eine Maske zum Abätzen der Isolierschicht 16 bis zur Metallschicht 14 geschaffen wird. Bei dem hier zu beschreibenden Prozeß wird die Fotoresistschicht 18 mit einer Dicke gebildet, die ausreicht, die Oberfläche der Isolierschicht 16 zu bedecken. Die Fotoresistschicht 18 ist über vertieften Bereichen der Oberflächenstruktur der Schicht 16 dicker und über erhabenen Bereichen dünner, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist.In Fig. 1 is a partially completed semiconductor wafer in a section shown with a silicon substrate 10, on which an insulating layer 12, a Metal layer 14 and a further insulating layer 16 have been formed. The insulating layer 16 is typically made of silicon dioxide or some other suitable insulating material. The next step in machining the platelet is in the layer 16 to form a via for contact with metal layer 14 to be obtained will. For this purpose, a photoresist layer 18 is applied to the insulating layer 16, thus a mask for etching away the insulating layer 16 up to the metal layer 14 created will. In the process to be described here, the photoresist layer 18 is coated with a A thickness sufficient to cover the surface of the insulating layer 16 is formed. The photoresist layer 18 is over recessed areas of the surface structure of the Layer 16 is thicker and thinner over raised areas, as can be seen from FIG. 1 is.

Die Fotoresistschicht 18 wird dann einer Strahlungsquelle ausgesetzt, wie durch Pfeile 19 in Fig. 2 angegeben ist, wobei diese Aussetzung für eine Zeitdauer erfolgt, die ausreicht, das Fotoresist vollkommen zu belichten, wie durch das Schraffieren veranschaulicht ist. Für den Fall einer positiven Fotoresistschicht 18 wird beispielsweise eine Ultraviolett-Lichtquelle verwendet. Es können auch andere Resistmaterialien bei dem hier zu beschreibenden Prozeß zusammen mit jeweils geeigneten Strahlungsquellen benutzt werden, beispielsweise ein Elektronenstrahl und ein dafür empfindliches positives Resist.The photoresist layer 18 is then exposed to a radiation source, as indicated by arrows 19 in Fig. 2, this exposure being for a period of time sufficient to fully expose the photoresist, such as by hatching is illustrated. In the case of a positive photoresist layer 18, for example uses an ultraviolet light source. Other resist materials can also be used in the process to be described here together with suitable radiation sources in each case be used, for example an electron beam and a sensitive one positive resist.

Nach Fig. 3 wird auf der Schicht 18 eine zweite Resistschicht 20 angebracht. Die Schicht 20 ist vorzugsweise dünner als die Schicht 18, damit die erforderliche Belichtungszeit reduziert wird, wenn in ihr ein Muster gebildet wird. Die Dicke der Schicht 20 ändert sich natürlich in Abhängigkeit von den anschließend durchzuführenden Prozeß schritten. Wenn beispielsweise zur Erzeugung einer Öffnung in der Schicht 16 ein nasses Ätzmittel benutzt wird, genügt eine sehr dünne Schicht 20. Wird jedoch ein trockenes Plasmaätzmittel angewendet, dann muß die Schicht 20 dicker sein, da das Plasmaätzmittel auch das Resist ätzt. Die Schicht 20 wird dann mit Hilfe herkömmlicher, dem Fachmann bekannter Mittel in ein Muster gebracht und belichtet, damit die in Fig. 4 dargestellten belichteten Zonen 22 und 24 entstehen; schließlich wird das Plättchen einem Resistentwickler ausgesetzt, damit das belichtete Resist entfernt wird, so daß die Öffnungen in den Schichten 18 und 20 zurückbleiben, wie Fig. 5 zeigt. Da die Schicht 20 wesentlich dün-ner als eine bei einem herkömmlichen Prozeß angewendete einzige Resistschicht ist, werden, wie ohne weiteres erkennbar ist, eine beträchtlich kürzere Belichtungszeit und eine geringere Lichtintensität zur Musterbildung in der Schicht benötigt. Auf diese Weise können genauer und besser begrenzte Öffnungen in der Schicht 20 und in der aus den Schichten 18 und 20 gebildeten zusammengesetzten Maske erzeugt werden als bei bisher angewendeten einschichtigen Masken. Der hier beschriebene Prozeß ist also weniger empfindlich für den Stehwelleneffekt, da das Licht nicht von der Oberfläche der Schicht 18 reflektiert wird, wenn die Schicht 20 belichtet wird. Da jede der Schichten 18 und 20 dünner als eine bisher angewendete Einzelschicht ist, besteht ein weiterer Vorteil darin, daß ein Resist mit niedrigerer Viskosität benutzt werden kann, bei dem sich die Größe der Randwulste aus dem Resistmaterial verringert, die während der Bildung der Resistschichten entstehen.According to FIG. 3, a second resist layer 20 is applied to layer 18. The layer 20 is preferably thinner than the layer 18 so that the required Exposure time is reduced when a pattern is formed in it. The fat the layer 20 will of course vary depending on what is to be performed subsequently Process. If, for example, to create an opening in the layer 16 a wet etchant is used, a very thin layer 20 is sufficient If a dry plasma etchant is applied, then layer 20 must be thicker because the plasma etchant also etches the resist. Layer 20 is then applied using conventional, those skilled in the art brought into a pattern and exposed so that the in Fig. 4 illustrated exposed zones 22 and 24 arise; eventually that will The platelets were exposed to a resist developer so that the exposed Resist is removed leaving the openings in layers 18 and 20, such as Fig. 5 shows. Since the layer 20 is much thinner than a conventional one The only layer of resist applied to the process will be readily apparent is, a considerably shorter exposure time and a lower light intensity required for pattern formation in the layer. That way you can be more accurate and better limited openings in layer 20 and in that formed from layers 18 and 20 composite mask can be generated than with previously used single-layer Masks. The process described here is therefore less sensitive to the standing wave effect, since the light is not reflected from the surface of the layer 18 when the Layer 20 is exposed. Because each of the layers 18 and 20 is thinner than one before applied single layer is, another advantage is that a resist with lower viscosity can be used, in which the size of the edge bulges from the resist material, which arise during the formation of the resist layers.

In einer besonderen Ausführungsform des hier beschriebenen Prozesses, der als Beispiel ohne Einschränkung der Erfindung erläutert wird, wurde ein teilweise fertiggestelltes Plättchen durch Vorwaschen mit Hexamethyldisilan (HMDS) zum Trocknen der Plättchenoberfläche vorbereitet. Zur Ausbreitung des Trocknungsmittels wurde das Plättchen für eine Dauer von etwa 1,5 Sekunden mit etwa 500 Umdrehungen pro Minute gedreht; dann wurde es für eine Dauer von 6 Sekunden mit etwa 6000 Umdrehungen pro Minute gedreht, damit das HMDS entfernt wurde. Im Anschluß daran wurde in der Mitte des Plättchens eine Menge eines positiven Fotoresists aufgebracht, und das Plättchen wurde für die Dauer von 5 bis 15 Sekunden mit etwa 1500 bis 2500 Umdrehungen pro Minute gedreht, damit das Resist durch Zentrifugalwirkung gleichmäßig über die Oberfläche des Plättchens ausgebreitet wurde, so daß die Schicht 18 entstand.In a particular embodiment of the process described here, which is explained as an example without limiting the invention, has been a partial finished platelets by pre-washing with hexamethyldisilane (HMDS) to dry the platelet surface prepared. To spread the desiccant was the platelet for a period of about 1.5 seconds at about 500 revolutions per Minute turned; then it was rotated at about 6000 revolutions for 6 seconds rotated per minute to remove the HMDS. Subsequently, in the In the middle of the plate a lot of positive photoresist was applied, and that The platelet was rotated for a period of 5 to 15 seconds at approximately 1500 to 2500 revolutions rotated per minute so that the resist is evenly distributed over the Surface of the platelet was spread out so that the layer 18 was created.

Ein Beispiel eines positiven Resists, das bei dem hier beschriebenen Prozeß vorteilhaft angewendet werden kann, ist der bei der Firma Shipley Co., Newton, MA, erhältliche Typ des Resists AZ-1370. Die Viskosität dieses Resists beträgt etwa 5 bis 20 ~ 10## 3 Pas (5 bis 20 centipoise) abhängig von der gewünschten Dicke der Resistschicht und der Drehzahl des Plättchens. Das Plättchen wurde dann aus einer Ultraviolett-Lichtquelle mit einer Intensität von 5 bis 15 mW/cm2 für eine Dauer von etwa 10 bis 30 Sekunden belichtet, während es mit etwa 1000 Umdrehungen pro Minute gedreht wurde. Gleichzeitig wurde ein trockenes Gas, beispielsweise Stickstoff oder Luft, zur Entfernung des Lösungsmittels von der Schicht 18 über das Plättchen geleitet.An example of a positive resist used in the one described here Process which can be used advantageously is that at Shipley Co., Newton, MA, available type of AZ-1370 resist. The viscosity of this resist is about 5 to 20 ~ 10 ## 3 pas (5 to 20 centipoise) depending on the desired thickness of the Resist layer and the speed of rotation of the wafer. The plate was then made from a Ultraviolet light source with an intensity of 5 to 15 mW / cm2 for a duration exposed for about 10 to 30 seconds while it is exposed at about 1000 revolutions per Minute was turned. At the same time, a dry gas, such as nitrogen or air, to remove the solvent from layer 18 over the wafer directed.

Die Schicht 20 wurde durch Aufbringen von Resist auf der Oberfläche der Schicht 18 gebildet, während das Plättchen für eine Dauer von etwa 5 bis 10 Sekunden mit 1000 bis 2000 Umdrehungen pro Minute gedreht wurde, damit eine Schicht 20 mit gleichmäßiger Dicke erzeugt wurde. Zum Härten des Resists wurde das Plättchen dann erhitzt und unter Anwendung herkömmlicher Mittel gemustert und entwickelt, damit Öffnungen im Resist hergestellt wurden, wie oben beschrieben wurde und wie in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn ein Plasmaätzmittel zum Ätzen der Schicht 16 benutzt wird, beträgt die Gesamtdicke der Schichten 18 und 20 vorzugsweise etwa 2,5 bis 3,5 pm, da das Atzmittel auch das Resist angreift. Bei Verwendung eines nassen Ätzmittels genügt eine Schichtdicke von etwa 1,5 bis 2,5 um. Die erforderliche Belichtungszeit zur Bildung eines Musters in der Schicht 20 ist wesentlich niedriger als die zum Belichten einer vergleichbaren einzelnen Resistschicht, wie sie in bisherigen Prozessen zur Anwendung kam, was zu einer vergrößerten Durchlaufzahl fertiger Plättchen und zu einer besseren Auflösung des in ihnen gebildeten Musters führt.Layer 20 was made by applying resist to the surface the layer 18 is formed while the platelets for a period of about 5 to 10 Seconds with 1000 to 2000 revolutions per minute was rotated so that a layer 20 was produced with a uniform thickness. The wafer was used to cure the resist then heated and patterned and developed using conventional means, so that openings were made in the resist as described above and how is shown in FIG. When a plasma etchant is used to etch layer 16 the total thickness of layers 18 and 20 is preferably about 2.5 to 3.5 pm, as the etchant also attacks the resist. When using a wet etchant a layer thickness of about 1.5 to 2.5 μm is sufficient. The required exposure time to form a pattern in the layer 20 is much lower than that for Exposure of a comparable individual resist layer as in previous processes was used, resulting in an increased number of finished platelets and leads to a better resolution of the pattern formed in them.

Die verschiedenen Schritte des oben geschilderten Prozesses können an getrennten Arbeitsstationen durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Herstellung und Belichtung der Schicht 18 sowie die Herstellung der Schicht 20 an Ort und Stelle an einer einzigen Arbeitsstation erfolgen, damit eine weitere Reduzierung der Verarbeitungszeit und eine Minimalisierung der Handhabung der Plättchen und deren Kontaktmöglichkeiten mit Verunreinigungen erhalten werden.The various steps of the process outlined above can be carried out at separate workstations. It is particularly beneficial however, if the production and exposure of the layer 18 as well as the production of layer 20 can be done in place at a single workstation so a further reduction in processing time and a minimization of handling the platelets and their contact possibilities with impurities are obtained.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Prozesses wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 erläutert. Ein herkömmliches Plättchenbehandlungs- und Plättchendrehsystem ist durch das Bezugszeichen 26 gekennzeichnet. Das System 26 enthält einen Resistabgabemechanismus mit einer Abgabedüse 28. Ferner enthält dieses System eine Spindel- oder Halteanordnung 30, mit deren Hilfe ein Plättchen von einer (nicht dargestellten) Lufttransportbahn abgenommen und entsprechend den Anforderungen gedreht werden kann.An apparatus for performing the process described is will now be explained with reference to FIGS. 6 and 7. A conventional platelet treatment and die turning system is indicated by reference numeral 26. The system 26 includes a resist dispensing mechanism having a dispensing nozzle 28. Further includes this system a spindle or holding assembly 30, with the help of which a plate removed from an air transport path (not shown) and corresponding to the Requirements can be rotated.

Ein Lufttransportsystem, ein Resistabgabemechanismus und eine Plättchenspindelanordnung sind in den oben erwähnten US-PS 3 950 184 und 3 888 674 beschrieben.An air transport system, a resist dispensing mechanism, and a die spindle assembly are described in U.S. Patents 3,950,184 and 3,888,674, referenced above.

Im System 26 ist eine Ultraviolett-Lichtquelle enthalten, mit deren Hilfe das Plättchen nach der Bildung der Schicht 18 belichtet werden kann. In einer Ausführungsform enthält die Lichtquelle eine Quecksilberlampe 32, die in einem parabolischen Reflektor 34 so angebracht ist, daß ein UV-Lichtstrahlenbündel erzeugt wird, das dann gegen einen Filterspiegel 36 gelenkt wird, der infrarote Strahlung durchläßt, UV-Strahlung jedoch reflektiert. Der Spiegel 36, der auch als Wärmeableitkörper für die Infrarotstrahlung wirkt, ist in einem solchen Winkel angebracht, daß er das UV-Lichtstrahlenbündel durch einen Verschluß 38, einen optischen Integrator 40 und eine Sdminellinse 42 zu einem Drehspiegel 44 lenkt, der den Strahl auf ein auf der Spindel 30 gehaltenes Plättchen richtet. Der optische Integrator 40 erzeugt in bekannter Weise ein gleichmäßigeres UV-Lichtstrahlenbündel, das von der Sammellinse 42 auf den Spiegel 44 fokussiert wird.System 26 includes an ultraviolet light source with Help the platelet can be exposed after the formation of the layer 18. In a Embodiment, the light source includes a mercury lamp 32, which is in a parabolic Reflector 34 is mounted so that a UV light beam is generated, the is then directed against a filter mirror 36 which transmits infrared radiation, However, UV radiation is reflected. The mirror 36, which also acts as a heat sink for the infrared radiation acts, is attached at such an angle that it the UV light beam through a shutter 38, an optical integrator 40 and a standard lens 42 too a rotating mirror 44 directs the directs the beam onto a small plate held on the spindle 30. The optical one Integrator 40 generates a more uniform UV light beam in a known manner, which is focused on the mirror 44 by the converging lens 42.

Wie in Fig. 7 am besten zu erkennen ist, durchläuft das UV-Lichtstrahlenbündel nach dem Spiegel 44 ein Quarzfenster 46, das in einem Gehäuse 48 angebracht ist, und gelangt zur Spindel 30. Das Gehäuse 48 ermöglicht die Aufrechterhaltung eines Uberdrucks in einem die Spindel 30 umgebenden Gebiet,damit der Wert der Verunreinigungen minimalisiert wird, denen ein Plättchen während der Bildung der Schichten 18 und 20 ausgesetzt ist. Ferner enthält die Vorrichtung eine (nicht dargestellte) Quelle eines trockenen Gases, das von einer Düse 50 gegen die Spindel 30 gelenkt wird. Die Gasströmungsmenge wird auf einem niedrigen 3 Wert von beispielsweise etwa 5 bis 10 cm3/min gehalten, damit das Resist auf dem Plättchen ausreichend getrocknet wird, ohne daß Verunreinigungen, die sich in dem Gehäuse 48 befinden können, aufgewirbelt werden.As can best be seen in FIG. 7, the UV light beam passes through it after the mirror 44 a quartz window 46 which is mounted in a housing 48, and arrives at the spindle 30. The housing 48 enables a Overpressure in an area surrounding the spindle 30, so that the value of the impurities is minimized, which a platelet during the formation of the layers 18 and 20 is exposed. The device also includes a source (not shown) a dry gas directed against the spindle 30 from a nozzle 50. The gas flow rate is set to a low 3 value of, for example, about 5 Maintained up to 10 cm3 / min so that the resist on the platelet dries sufficiently is whirled up without impurities that may be in the housing 48 will.

In einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Vorrichtung kann der Drehspiegel 44 weggelassen werden, indem die UV-Lichtquellenanordnung schwenkbar neben dem Fenster 46 angebracht wird. Auf diese Weise kann das Strahlenbündel auf die Spindel 30 gelenkt werden, indem die gesamte UV-Lichtquellenanordnung bewegt wird. In gewissen Anwendungsfällen sind der optische Integrator 40 und die Sanmellinse 42 nicht erforderlich, wenn die Parameter des parabolischen Reflektors 34 und die Brennweiten des Systems so gewählt werden, daß ein UV-Lichtstrahlenbündel mit ausreichender Intensität auf die das Plättchen tragende Spindel 30 gelenkt wird.In a further embodiment of the device described can the rotating mirror 44 can be omitted by making the UV light source assembly pivotable next to the window 46 is attached. In this way the bundle of rays can open the spindle 30 can be steered by moving the entire UV light source assembly will. In certain applications, the optical integrator 40 and the Sanmell lens are 42 not required if the parameters of the parabolic reflector 34 and the Focal lengths of the system are chosen so that a UV light beam with sufficient Intensity on the spindle 30 carrying the platelet is directed.

Im Betrieb wird ein zu verarbeitendes Plättchen von der Spindel 30 gehalten, die das Plättchen in eine Kammer 52 im Gehäuse 48 absenkt. Aus der Düse 28 wird Resist auf die Mitte des Plättchens abgegeben, das dann von der Spindel 30 zur Bildung der Schicht 18 gedreht wird. Der Verschluß 38 wird dann zur Belichtung des Plättchens mit dem UV-Lichtstrahlenbündel geöffnet, während sich das Plättchen dreht. Stickstoff, trockene Luft oder ein anderes geeignetes inertes, trockenes Gas strömt aus der Düse 50 über die Oberfläche des Plättchens. Während sich das Plättchen immer noch dreht, wird der Verschluß 38 geschlossen, und es wird erneut Resist aus der Düse 28 zur Bildung der Schicht 20 abgegeben. Wenn-die zweite Resistschicht 20 gleichmäßig auf der Plättchenoberfläche verteilt worden ist, wird-die Spindel 30 angehalten, und das Plättchen wird zu einer weiteren Arbeitsstation transportiert, wo es in der oben beschriebenen Weise gemustert und entwickelt wird.In operation, a wafer to be processed is removed from the spindle 30 kept that the platelet in a Chamber 52 in housing 48 is lowered. Resist is dispensed from nozzle 28 onto the center of the wafer, which is then removed from the spindle 30 is rotated to form the layer 18. The shutter 38 is then to expose the platelet to the UV light beam while it is open the tile rotates. Nitrogen, dry air or another suitable inert, dry gas flows from the nozzle 50 over the surface of the wafer. While if the wafer is still rotating, the shutter 38 is closed and it will Resist is released again from the nozzle 28 to form the layer 20. If-the second Resist layer 20 has been distributed evenly on the wafer surface, the Spindle 30 stopped and the wafer is transported to another work station, where it is patterned and developed in the manner described above.

Mit Hilfe der Erfindung werden somit ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung einer mehrschichtigen Fotoresistmaske auf einem Plättchen, beispielsweise einer Halbleiterscheibe, geschaffen. Ferner wird mit Hilfe der Erfindung eine Maske mit einer beliebigen Dicke geschaffen, die genauere und besser begrenzte Öffnungen enthält.With the help of the invention, an improved method and an improved apparatus for making a multilayer photoresist mask on a plate, for example a semiconductor wafer, created. Further is created with the help of the invention, a mask with any thickness that contains more precise and better delimited openings.

Anhand der obigen Beschreibung und der Zeichnungen sind für den Fachmann ohne weiteres weitere Ausführungen und Abwandlungen der beschriebenen Erfindung erkennbar, die den Rahmen der Erfindung nicht verlassen.Based on the above description and the drawings are for those skilled in the art readily further embodiments and modifications of the invention described recognizable, which do not leave the scope of the invention.

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Claims (19)

Patentansprüche Verf Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens eine erste Schicht aus positivem-Resist gebildet wird, daß die gesamte erste Resistschicht einer Strahlungsquelle ausgesetzt wird, daß über der ersten Resistschicht eine zweite Schicht aus positivem Resist gebildet wird, daß ausgewählte Bereiche der zweiten Resistschicht der Strahlungsquelle ausgesetzt werden und daß die der Strahlungsquelle ausgesetzten Bereiche der zweiten Resistschicht und der direkt darunterliegenden zweiten Resistschicht entwickelt werden, damit ein vorbestimmtes Muster aus Öffnungen entsteht, die durch die Schichten bis zur Oberfläche des Halbleiterplättchens reichen. Claims Verf method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that on a surface of a semiconductor die a first layer of positive resist is formed that the entire first resist layer a radiation source is exposed that over the first resist layer a second Layer of positive resist is formed that selected areas of the second Resist layer are exposed to the radiation source and that of the radiation source exposed areas of the second resist layer and the one directly below it Second layer of resist can be developed to create a predetermined pattern of openings arises, which extend through the layers to the surface of the semiconductor wafer. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aussetzungsschritt den Schritt des Trocknens der ersten Resistschicht enthält.2. The method according to claim 1, characterized in that the first The exposing step includes the step of drying the first resist layer. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten Aussetzungsschritt die erste Resistschicht einer Ultraviolett-Strahlungsquelle ausgesetzt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that in the the first step of exposing the first resist layer to an ultraviolet radiation source is exposed. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem zweiten Aussetzungsschritt die zweite Resistschicht selektiv einer Ultraviolett-Strahlungsquelle ausgesetzt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that in the second step of selectively exposing the second resist layer to a source of ultraviolet radiation is exposed. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte der Bildung und Aussetzung der ersten Resistschicht und der Bildung der zweiten Resistschicht an Ort und Stelle (in situ) durchgeführt werden.5. The method according to claim 4, characterized in that the steps the formation and exposure of the first resist layer and the formation of the second Resist layer can be carried out in situ (in situ). 6. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens eine erste Schicht aus positivem Fotoresist gebildet wird, daß die gesamte Oberfläche der ersten Schicht einer Strahlungsquelle ausgesetzt wird, während trockenes Gas über diese Fläche geleitet wird, daß an Ort und Stelle eine zweite Schicht aus positivem Fotoresist über der ersten Schicht gebildet wird, daß ein vorbestimmtes Zonenmuster auf der Oberfläche der zweiten Schicht der Strahlungsquelle ausgesetzt wird und daß die ausgesetzten Bereiche der zweiten Resistschicht und der direkt darunterliegenden ersten Resistschicht entwickelt werden, damit in dem vorbestimmten Muster Öffnungen durch die erste und die zweite Schicht erzeugt werden.6. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that that on a surface of a semiconductor die a first layer of positive Photoresist is formed that covers the entire surface of the first layer of a radiation source is exposed while dry gas is passed over this area that in place and place a second layer of positive photoresist over the first layer is formed that a predetermined zone pattern on the surface of the second Layer is exposed to the radiation source and that the exposed areas of the second resist layer and the first resist layer directly below it are so that openings through the first and second in the predetermined pattern Layer can be generated. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Ultraviolett-Lichtquelle enthält.7. The method according to claim 6, characterized in that the radiation source contains an ultraviolet light source. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Stickstoff ist.8. The method according to claim 7, characterized in that the gas Is nitrogen. 9. Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch Mittel zum Drehen des Halbleiterplättchens mit einer vorbestimmten Drehzahl, angrenzend an die Drehmittel angebrachte Mittel zum Abgeben einer vorgewählten Resistmenge auf eine Oberfläche des Plättchens und Mittel, mit denen diese Oberfläche des Plättchens einer Strahlungsquelle ausgesetzt wird.9. Apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized by means for rotating the semiconductor die at a predetermined speed, means for dispensing a preselected amount of resist mounted adjacent to the rotating means on a surface of the platelet and means with which this surface of the platelet exposed to a radiation source. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussetzungsmittel Einrichtungen enthalten, mit denen die Oberfläche des Plättchens einer Strahlungsquelle ausgesetzt wird, während sich das Plättchen dreht.10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the suspension means Devices included with which the surface of the platelet is a radiation source is suspended while the platelet rotates. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel zum Lenken eines Gasstroms zu der Oberfläche des Plättchens.11. The device according to claim 10, characterized by means for Directing a flow of gas to the surface of the wafer. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussetzungsmittel folgende Bestandteile enthalten: eine Ultraviolett-Lichtquelle, eine angrenzend an die Ultraviolett-Lichtquelle angebrachte Reflektoreinrichtung zur Formung eines Ultraviolett-Strahlenbündels, eine Einrichtung zum Herausfiltern eines vorbestimmten Strahlungsspektrums aus dem Ultraviolett-Strahlenbündel und eine Einrichtung zum Lenken des Ultraviolett-Strahlenbündels auf die Oberfläche des Plättchens.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the Exposure agents contain: an ultraviolet light source, reflector means mounted adjacent the ultraviolet light source for forming a beam of ultraviolet rays, a device for filtering out a predetermined radiation spectrum from the ultraviolet ray bundle and means for directing the ultraviolet ray beam onto the surface of the plate. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Lenken des Gases eine Gasquelle und eine an die Gasquelle angeschlossene und angrenzend an die Resistabgabemittel angebrachte Düseneinrichtung enthalten.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the Means for directing the gas, a source of gas and one connected to the source of gas and nozzle means mounted adjacent the resist dispensing means. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Stickstoff ist.14. Apparatus according to claim 12, characterized in that the Gas is nitrogen. 15. Vorrichtung zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch Mittel zum Drehen eines Halbleiterplättchens mit einer vorbestimmten Drehzahl, angrenzend an die Drehmittel angebrachte Mittel zum Abgeben einer vorgewählten Resistmenge auf eine Oberfläche des Plättchens, Mittel zum Lenken eines Gasstromes gegen die Oberfläche des Plättchens und Mittel, mit denen die Oberfläche des Plättchens einer Strahlungsquelle ausgesetzt wird, während sich das Plättchen dreht.15. Apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized by means for rotating a semiconductor die at a predetermined speed, means for dispensing a preselected amount of resist mounted adjacent to the rotating means on a surface of the platelet, means for directing a flow of gas against the Surface of the platelet and means with which the surface of the platelet is a Radiation source is exposed while the wafer rotates. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussetzungsmittel folgende Bestandteile enthalten: eine Ultraviolett-Lichtquelle, eine angrenzend an die Ultraviolett-Lichtquelle angebrachte Reflektoreinrichtung zur Formung eines Ultraviolett-Strahlenbündels, eine Einrichtung zum Herausfiltern eines vorbestimmten Strahlungsspektrums aus dem Ultraviolett-Strahlenbündel und eine Einrichtung zum Lenken des Ultraviolett-Strahlenbündels auf die Oberfläche des Plättchens.16. The device according to claim 15, characterized in that the Exposure agents contain: an ultraviolet light source, reflector means mounted adjacent the ultraviolet light source for forming a beam of ultraviolet rays, a device for filtering out a predetermined radiation spectrum from the ultraviolet ray bundle and means for directing the ultraviolet ray beam onto the surface of the plate. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Lenken des Gases eine Gasquelle und eine an die Gasquelle angeschlossene und angrenzend an die Resistabgabemittel angebrachte Düseneinrichtung enthalten.17. The device according to claim 16, characterized in that the Means for directing the gas, a source of gas and one connected to the source of gas and nozzle means mounted adjacent the resist dispensing means. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Stickstoff ist.18. The device according to claim 17, characterized in that the Gas is nitrogen. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Lenken des Ultraviolett-Strahlenbündels einen schwenkbar gelagerten Spiegel enthalten.19. The device according to claim 18, characterized in that the Means for directing the beam of ultraviolet rays is a pivoted mirror contain.
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