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Beschreibung
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Verfahren zum Herstellen eines Negativbildes.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Negativbildes
in einem auf einer Unterlage angeordneten Photoätzgrund.
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In der Halbleiterindustrie verlangt die Herstellung integrierter Schaltkreise
die extensive Anwendung von Photoätzverfahren, um bestimmte Schaltkreisbilder vorgegebener
Abmessungen auf der Oberfläche einer Unterlage zu erzeugen. Dies erfolgt allgemein
durch die Technik der Photolithographie, bei der ein Muster, welches dem Schaltbild
entspricht, auf die Oberfläche einer photoempfindlichen Schicht abgebildet wird,
und zwar mit Hilfe einer entsprechend ausgebildeten Maske. In einem nachfolgenden
Entwicklungsschritt werden die gewünschten Öffnungen in dem photosensitiven Ätzgrund
definiert, so daß die unbedeckten Bereiche der Oberfläche des Substrats einer Behandlung
unterworfen werden können, während die übrigen Bereiche gegenüber dieser Behandlung
abgeschirmt werden. Ursprünglich hat man negative Bildmasken und negative Photoätzgrundmaterialien
bei
der Chipfabrikation begünstigt. Jedoch erwiesen sich die den
negativen Photoätzgrundmaterialien innewohnenden Beschränkungen als unübersteiglich.
Diese Nachteile schließen begrenzte Auflösung, die häufige Anwendung des negativen
Bildes helle, glänzende Feldmasken und Lösungsmittel ein, welche bezüglich der Umwelt
und einer Einregelung Schwierigkeiten darbieten.
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Daher haben positive Photoätzgrundverfahren die negativen Verfahren
ersetzt, wobei positive Bildmasken mit allgemein dunkleren Feldern Anwendung fanden
sowie positive Photoätzgrundmaterialien, die bei Exponierung in Licht in wässrigen,
basischen Lösungen löslich werden. Die positiven Photoätzgrundmaterialien werden
im allgemeinen aus alkalisch löslichen Novolak-Harzen oder dergleichen gebildet,
die ihrerseits mit Sensibilisatoren, beispielsweise o-Chinondiazid kombiniert und
in handelsüblichen Lösungsmitteln suspensiert sind, beispielsweise in Äthylcelusolfe-Azetat.
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Die Absorption von Lichtenergie zwischen 300 nm und 450 nm führt zu
einem Verlust an Stickstoff, so daß sich ein hochreaktives Zwischenprodukt bildet,
welches sich in eine Keten-Verbindung umlagert. Nach kurzer Zeit (im Picosekundenbereich)
reagiert das Keten mit vorhandenem Wasser und bildet Indencarboxylsäure.
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Dieses angestrebte Endprodukt ist in einer wässrigen Base löslich,
während das unbestrahlte, nicht umgesetzte Chinondiazid relativ unlöslich ist. Beim
Eintauchen in einen alkalischen Entwickler werden die
bestrahlten
Bereiche entfernt, und es entsteht das positive Bild der Maske.
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In vielen handelsüblichen positiven Photoätzgrundmaterialien ist der
einzige wesentliche Unterschied die Natur der monomeren oder polymeren Strukturen,
mit denen das o-Chinondiazid kombiniert ist. Es ist jedoch wichtig, festzustellen,
daß jedes der handelsüblichen Produkte vollständig durchforscht und dokumentiert
ist, so daß wesentliche Eigenschaften, beispielsweise Haltbarkeit, Reaktionsgeschwindigkeit
bei Lichtbestrahlung, Dichte, Viskosität u.s.w. wohl bekannt sind. Die Definierung
dieser Eigenschaften ermöglicht es, Photoätzgrundverfahren genau und getreu zu wiederholen
und hierdurch die Hauptforderung bei der Herstellung integrierter Schaltkreise zu
erfüllen.
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Neuerdings besteht wieder ein Interesse an negativen Bildverfahren,
um die Beschränkungen der positiven Photoätzgrundabbildung und der damit zusammenhängenden
Verfahrenstechniken zu überwinden und die Adhäsion zu steigern, die Einflüsse stehender
Wellen zu reduzieren, den Ätzgrundkontrast und die resultierende Auflösung zu verbessern,
die Schutzeigenschaften gegenüber Implantat zu erhöhen u.s.w. In der US-PS 41 04
070 ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines negativen Photoätzgrundbildes
beschrieben, das auf einem positiven Photoätzgrundmaterial beruht. Bei diesem Verfahren
ist das oben beschriebene Photoätzgrundmaterial dadurch modifiziert, daß eine Imidazol-Verbindung
zugegeben ist,
beispielsweise 1 -Hydroxyäthyl-2-Alkylimidazolin.
Die Imidazol-Verbindung decarboxyliert das Reaktionsprodukt, das verbleibende Inden
enthält einen Lösungsverhinderer, der stärker hydrophob als der ursprüngliche Ätzgrund
ist. Somit werden die belichteten Bereiche unlöslich, während eine anschließende
volle Belichtung des Ätzgrundes und Entwicklungsschritte die ursprünglich nicht
belichteten Bereiche entfernen.
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Dieses Verfahren hat einen erheblichen Nachteil darin, daß die Imidazol-Verbindung
stark instabil ist. Das Imidazol bildet mit dem positiven Photoätzgrund keine Lösung,
sondern nur eine Suspension, was zu Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung einer
gleichförmigen Ausbreitung des Materials durch den Ätzgrund hindurch führt. Außerdem
reagiert Imidazolin chemisch mit dem Chinondiazid, wodurch die photosensitiven Eigenschaften
beeinflußt werden. Somit wird der positive Photoätzgrund in seiner Handhabung schwierig
und seine Reaktivität läßt sich nicht voraussagen. Diese Beschränkungen machen das
bekannte Verfahren für einen industriellen Einsatz völlig ungeeignet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren so zu
verbessern, daß auf einem positiven Photoätzgrund ein negatives Bild großer Genauigkeit,
hoher Reproduzierbarkeit und guter Stabilität erzeugt werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte
gelöst:
a) auf die Unterlage wird eine Schicht aus positiv wirkendem
Photoätzgrundmaterial mit einem Sensibilisator aufgebracht, welcher bei Belichtung
mit aktinischer Strahlung ein erstes, vorzugsweise saures Reaktionsprodukt bildet;
b) die Schicht aus dem Photoätzmaterial wird beispielsweise mit der aktinischen
Strahlung belichtet; c) die belichtete Schicht wird einem vorzugsweise basisch wirkenden
Material ausgesetzt, welches das erste Reaktionsprodukt in ein zweites Reaktionsprodukt
verwandelt, vorzugsweise die Säure des ersten Reaktionsproduktes neutralisiert,
und die belichteten Bereiche des Ätzgrundes relativ unlöslich, insbesondere in wässrigen,
alkalischen Lösungen, sowie relativ unempfindlich gegen weitere aktinische Bestrahlung
macht; d) die Schicht aus dem Photoätzgrundmaterial wird voll aktinischer Strahlung
ausgesetzt, wobei alle Bereiche voll bestrahlt werden, die ursprünglich während
der bildweisen Belichtung nicht oder nicht vollständig bestrahlt wurden; e) aus
der Schicht wird mit einem vorzugsweise alkalischen Entwickler ein Bild entwickelt,
wobei im wesentlichen die bildweise bestrahlten Bereiche des Ätzgrundes erhalten
bleiben und die nur voll bestrahlten Bereiche des Ätzgrundes entfernt werden.
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Die Erfindung vermittelt also allgemein ein neuartiges Verfahren zur
Herstellung eines Negativbildes unter Verwendung einer negativen Bildmaske und eines
positiven Photoätzgrundmaterials. Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens besteht
darin, daß ein neuartiger, nach der Belichtung vollzogener Bildumkehrschritt Anwendung
findet, der zur Erzeugung des negativen Bildes führt, ohne daß dabei irgendeine
Modifizierung des positiven Photoätzgrundmaterials zur Hilfe genommen werden müßte.
Das Verfahren vermittelt auch eine Verbesserung der Abbildung-durch Steuerung der
Geometrie der die Abbildung bestimmenden Teile des Photoätzgrundes.
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Die Bildumkehrmethode zur Ausbildung eines Negativbildes auf einer
Oberfläche unter Verwendung eines positiven Photoätzgrundmaterials umfaßt als ersten
Schritt das Aufbringen einer Schicht aus einem positiven Photoätzgrundmaterial auf
der Oberfläche eines Substrates. Das Photoätzgrundmaterial enthält einen Sensibilisator,
beispielsweise o-Chinondiazid, welches nach Belichtung mit aktinischer (chemisch
wirksamer) Strahlung eine Säure bildet. Der Photoätzgrund wird behandelt, so daß
er eine gleichförmige Schicht bildet, was durch Trocknung, milde Erwärmung oder
andere an sich bekannte Techniken erfolgen kann.
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Die Photoätzgrundschicht wird dann mit Hilfe einer Maske oder dergleichen
unter Ausbildung einer Abbildung aktinisch wirksamer Strahlung ausgesetzt.
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Die bestrahlten Teile der Schicht reagieren und bilden eine Säure,
beispielsweise Indencarboxylsäure, die in wässrigen, basischen Lösungen löslich
ist.
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Ein wesentlicher Verfahrensschritt besteht dann darin, den Photoätzgrund
einer heißen Amindampfbehandlung auszusetzen, wodurch die Säure im Reaktionsprodukt
neutralisiert wird, beispielsweise durch Decarboxilierung der Indencarboxylsäure.
Das verbleibende Inden oder dergleichen enthält einen starken Lösungsverhinderer.
Die Amindampfbehandlung macht auch die belichteten Bereiche relativ unempfindlich
gegenüber weiterer Bestrahlung.
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An die Dampfbehandlung schließt sich eine "Flutlichtbehandlung" dergestalt
an, daß man die ganze Oberfläche der Schicht einer vollen Bestrahlung oder Belichtung
aussetzt, um die löslichen Teile des Photoätzgrundes,die ursprünglich aufgrund der
Maskierung nicht bestrahlt worden waren, löslich zu machen. Der Photoätzgrund wird
anschließend in einem alkalischen Entwickler entwickelt, um die im ~Flutlicht" voll
belichteten Teile zu entfernen. Die verbleibenden Bereiche des Photoätzgrundes bestehen
aus den durch die Maske hindurch belichteten Teilen, die reliefartig von der Substratoberfläche
abstehen und das negative Bild der ursprünglichen Belichtung durch die Maske hindurch
darstellen. Somit profitiert die Erfindung von den Vorteilen einer Abbildung durch
Dunkelfeldmaskierung, während gleichzeitig die allgemein überlegenen Eigenschaften
der positiven Photoätzgrundmaterialien ausgenutzt werden können.
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Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschema eines Verfahrens zur Herstellung
photolithographischer Negativbilder unter Verwendung positiver Photoätzgrundmaterialien;
Fig. 2 nacheinander Ansichten einer Unterlage bis 6 mit Photoätzgrund in den verschiedenen
Verfahrensstufen gemäß Fig. 1; Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung einer mit hoher
Intensität erfolgenden, bildweisen Belichtung durch eine enge Maskenöffnung hindurch;
Fig. 8 eine vereinfachte Darstellung einer mit niedriger Intensität erfolgenden,
bildweisen Belichtung durch eine enge Maskenöffnung hindurch und Fig. 9 ein Blockdiagramm
zur Darstellung der Eignung des Verfahrens zur Steuerung des Bildkontrastes und
der Böschungs-oder Neigungsgeometrie der Bildteile infolge Variation von Verfahrensparametern.
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Die Erfindung umfaßt allgemein ein Bildumkehrverfahren zur Erzeugung
negativer Bilder auf der Oberfläche eines Substrates unter Verwendung positiv wirkender
Photoätzgrundmaterialien in einem photolithographischen Prozeß. Mit Bezug auf das
Blockdiagramm der Fig. 1
und die Darstellungen in Fig. 2 bis 6
besteht ein Vorbereitungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, eine geeignete
Unterlage (Substrat) 11 auszuwählen, beispielsweise aus Siliziumdioxyd, Aluminium
oder dergleichen und hierauf eine ~saubere, im wesentlichen plane Oberfläche 12
auszubilden.
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Verfahrensschritt 1 Ein handelsübliches positives Photoätzgrundmaterial
mit einem Gehalt an einem Sensibilisator, der nach Belichtung mit aktinischer Strahlung
eine Säure bildet, beispielsweise o-Chinondiazid oder dergleichen, wird durch einen
an sich bekannten Beschichtungsprozeß auf die Oberfläche 12 aufgebracht. Solche
Materialien können beispielsweise sein: Shipley-Material der Reihen 1300 oder 1400,
Kodak-Material der Reihen 800, Hunt-Material der Reihen 200, etc.
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Verfahrensschritt 2 Aus dem Photoätzgrundmaterial wird eine Schicht
13 dadurch gebildet, daß man das Lösungsmittel aus dem Material entweichen läßt.
Dies kann beispielsweise durch Lufttrocknung bei Umgebungstemperatur oder durch
milde Erwärmung in einem Ofen während etwa 30 Minuten bei 900C geschehen. Die Dicke
der Schicht 13 kann näherungsweise 5000 bis 50000 A oder mehr betragen (Fig. 2).
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Verfahrensschritt 3 Die Photoätzgrundschicht 13 wird durch eine Maske
14 hindurch in üblicher Weise exponiert, wobei eine aktinische (chemisch wirksame)
Strahlung Anwendung findet, beispielsweise UV-Licht im Bereich von 200 bis 500 nm
(Fig. 3).
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Verfahrensschritt 4 Die Schicht 13 wird einem Dampf ausgesetzt, der
in chemischer Hinsicht eine Base ist. Der Dampf kann beispielsweise eine Aminsubstanz
sein oder enthalten und von Tetramethyl-Ammonium-Hydroxid, Tiethanolamin, wasserfreiem
Ammonium-Hydroxid oder dergleichen abgeleitet sein. Die Behandlung wird während
ausreichend langer Zeit durchgeführt und bei genügend hoher Temperatur, so daß der
basische Dampf mit dem sauren Reaktionsprodukt in den belichteten Bereichen 16 des
Photoätzgrundes reagieren und diese unlöslich sowie verhältnismäßig unempfindlich
gegenüber weiterer Lichtbestrahlung machen kann. Dieser Vorgang erfordert etwa 0,6
bis 200 Minuten bei einer Temperatur von 10 bis 200ob (Fig. 4). Die Reaktion während
der Dampfbehandlung wird begünstigt durch erhöhte Temperatur und erhöhten Druck.
Der Druck kann beispielsweise von nahezu Vakuum bis mehr als Atmosphärendruck betragen.
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Verfahrensschritt 5 Die Schicht 13 wird anschließend (durch "Flutlicht")
über ihre gesamte Oberfläche hinweg vollständig belichtet, wobei eine gleichförmige,
aktinisch wirksame Strahlung in einem weiten Bereich der Belichtungsintensität Anwendung
findet. Alle vorher maskierten Bereiche 17 liegen nun frei und reagieren mit der
Bestrahlung, wodurch sie in Entwicklerlösungen unlöslich werden, wie sie für übliche
Entwicklung von Photoätzgrundmaterialien geeignet sind (Fig. 5).
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Verfahrensschritt 6 Die Photoätzgrundschicht wird in der bei positivem
Photoätzgrund üblichen Weise entwickelt, wobei Standard-Entwicklerlösungen Anwendung
finden. Anschliessend wird gespült und getrocknet. Die sich so ergebende Struktur
umfaßt die Teile 16 der Photoätzgrundschicht 13, welche an der Fläche 12 in denjenigen
Bereichen haften, wo ursprünglich die Maskenbelichtung erfolgte, wobei die übrigen
Teile 17 vollständig abgelöst sind und die Fläche 12 in diesen Bereichen frei liegt.
Die Teile 16 bilden somit das Negativ des durch die Maske 14 vermittelten Bildes,
und dieses Negativ ist reliefartig auf der Oberfläche der Unterlage 11 ausgebildet
(Fig. 6).
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Der unter Erwärmung erfolgende Verfahrensschritt der Aussetzung des
Photoätzgrundes gegenüber Amindampf kann auch in einem evakuierten, beheizten
Ofen
ausgeführt werden, beispielsweise in einem Ofen des Typs Star 2001/IR der Firma
Imtec Products, Inc., Sunnyvale, Californien. Es können jedoch auch andere Behandlungstechniken
Anwendung finden, beispielsweise ein Operieren bei üblichem oder höherem Druck in
Verbindung mit geeigneten Temperaturen, wie dies dem Fachmann an sich bekannt ist.
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Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin,
daß ein negatives Bild unter Verwendung eines unmodifizierten positiven Photoätzgrundes
erzeugt wird. Somit kann in den häufig auftretenden Situationen, in denen eine negative
Bildmaske ein dunkleres Feld als eine positive Bildmaske vermittelt, die erstere
zuhilfegenommen werden, um Relfexionen und Beugungen minimal zu halten, welche die
Geometrie und die Dimensionen des endgültigen Bildes nachteilig beeinflussen.
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Darüber hinaus vermittelt das hier beschriebene Verfahren eine bisher
nicht erreichbare Kontrolle und Steuerung des Kontrasts, der Geometrie und der Dimensionsgenauigkeit
sowie Auflösung der Bildbestandteile. Diese Verbesserung der Photomicrolithographie
geht auf die Tatsache zurück, daß die Intensität und Gesamtenergie der im ursprünglichen
Bildbelichtungsschritt projizierten aktinischen Strahlung direkt auf die Definierung
des oberen Teils der Bildbestandteile bezogen ist, während die Intensität und Gesamtenergie
der im Verlauf der "Flutlicht"-Behandlung verwendeten Strahlung direkt auf die Neigung
der Seitenwände und die Basisbreite der Bildbestandteile bezogen ist. So ist beispielsweise
in Fig. 7 eine
repräsentative Bildbelichtung durch einen Schlitz
von ein Micron Breite in einer undurchsichtigen Maske 14 vorgenommen, um das positive
Photoätzgrundmaterial 17 entsprechend zu belichten. Aufgrund der engen Beziehung
der Wellenlänge der belichteten Strahlung zur Schlitzbreite treten erhebliche Beugungseffekte
und Muster stehender Wellen im Photoätzgrnnd unterhalb der öffnung 21 auf. Während
die Schicht dem das Bild projizierenden Licht bei üblichen Wellenlängen bei Ätzgrundempfindlichkeit
ausgesetzt ist, spreizt der primäre Beugungseffekt das eintretende Licht auf und
bestrahlt einen Schwaden, der sich mit zunehmender Tiefe erweitert. In der Tat sind
die seitlichen Lappen 22, welche seitlich von der Unterseite der Öffnung 21 aus
divergieren, signifikant exponiert, wenn auch nicht so vollständig wie der Ätzgrund
innerhalb des Bereichs der Öffnung 21.
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Der Bereich der öffnung 21 ist durch die Dicke des Ätzgrundes hindurch
voll belichtet.
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Eine Steigerung oder Verminderung der das Bild projizierenden Belichtung
mit Bezug auf übliche Exposition, wodurch die Maskenbestandteile getreu wiedergegeben
werden, erzeugt dimensionsmäßige Vergrößerungen bzw.
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Verkleinerungen im oberen Teil des Bildes 23. Bei einer Verringerung
der normalen Belichtung wird die gesamte Breite der Öffnung 21 nicht voll bestrahlt.
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Die Energie der das Bild erzeugenden Strahlung kann ein Bild bis zur
vollen Tiefe des Ätzgrundfilms bestrahlen, während die Bereiche 24 der seitlichen
Lappen lediglich teilweise exponiert sind, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Auch
eine Abschwächung
und die Tiefe von Fokuseffekten wirken dahin,
einen negativen Belichtungsgradienten mit zunehmender Tiefe zur Ätzgrundzwischenfläche
zu verursachen. Somit kann die Intensität und Gesamtenergie der ursprünglichen Belichtung
Volumina 22 oder 24 definieren, in denen eine partielle Exposition stattgefunden
hat. Tatsächlich kann ein Kontinuum von Belichtungsvariationen unterhalb der Maskenöffnung
definiert und entsprechend gesteuert werden.
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Es ist wichtig, festzustellen, daß in den teilweise belichteten Teilen
des Photoätzgrundes eine gewisse Menge des Chinondiazids oder eines ähnlichen Verhinderers
(Inhibitor) umgesetzt wurde, um Indencarboxylsäure oder eine andere Säure zu bilden,
während ein wesentlicher Betrag des Inhibitors unreagiert verbleibt. Die Dampfumkehrbehandlung
fixiert das Reaktionsprodukt, jedoch macht dann die anschließende "Flutlicht"-Exposition
wenigstens einen Teil des verbleibenden Verhinderers löslich. Als Ergebnis hiervon
können die am Rand belichteten Teile 22 und 24 entweder im wesentlichen während
des Entwickelns unaufgelöst verbleiben oder sie verbleiben im wesentlichen intakt,
je nach dem Grad der "Flutlicht"-Belichtungsenergie, die dem Photoätzgrund mitgeteilt
wird, und der Menge an Verhinderer, der hierauf übrig bleibt. Die Wirksamkeit des
Prozesses der vollständigen (Flutlicht) Belichtung des Ätzgrundes, die sich leicht
steuern läßt, und mit dem Kontinuum der Belichtungsvariation im Ätzgrund in Wechselwirkung
tritt, ermöglicht die selektive und genaue Entfernung oder Zurückhaltung praktisch
jedes Teils
der belichteten Bereiche. Somit bestimmt der "Flutlicht"-Belichtungsschritt
den Neigungswinkel der Bildwand, des Profiles und der Abmessung der Bildbasis.
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Eine sorgfältige Steuerung der Verfahrensparameter einschließlich
der Prozeßtemperatur während der Dampf umkehr, der Dampfkonzentration, Druck und
Zeit sowie ~Flutlicht"-Belichtungsenergie kann bestimmen, ob die Teile 22 oder 24
im entwickelten Bild verbleiben, und zwar entweder voll oder teilweise. Diese Teile
definieren im allgemeinen nicht nur die schrägen Seitenwände und unteren Außenbereiche
(Basis) der Bildbestandteile, sondern auch die Randabschnitte der Oberfläche dieser
Bildbestandteile. Diese physikalischen Kenndaten sind direkt auf den Bildkontrast
bezogen und werden gesteuert durch Erwärmen und durch die Bedingungen der anfänglichen
Belichtung und der Dampfexposition, sowie durch "Flutlicht"-Exposition und Entwicklung.
Aufgrund der Tatsache, daß diese Verfahrensparameter genau und reproduzierbar gesteuert
werden können, liefert das erfindungsgemäße Verfahren verbesserte Bilder, bei denen
die Geometrie der Bildbestandteile auf den spezifischen Anwendungsfall bei der Herstellung
integrierter Schaltungen zugeschnittenwerden kann. So kann beispielsweise eine Bildöffnung
in einer Maske von ein Micron Breite mit einer geringfügig geschrumpften Geometrie
nachgebildet werden, was eine Bildlinienbreite von 0,5 Micron oder kleiner ergibt.
Dieser Effekt stellt eine wesentliche Bildverbesserung dar.
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Die Bestimmung dieser geometrischen Eigenschaften durch Variation
der Verfahrensschritte ist stark vereinfacht in Fig. 9 dargestellt. Wenn sich an
die intensivere Bildexposition (Fig. 7) eine relativ intensive (Flutlicht)-Bestrahlung
anschließt, werden die seitlichen Teile 22 im wesentlichen eliminiert und die voll
exponierte Öffnung 21 liefert ein Bildprofil 27 mit planer Oberseite, gut definierten
Kanten und allgemein senkrechten Seitenwänden. Tatsächlich können die Seitenwände
bei zunehmender "Flutlicht"-Belichtung nach einwärts schräg verlaufen. Wenn sich
an die intensive Bildexposition eine relativ schwache "Flutlicht"-Exposition anschließt,
behält das sich so ergebende Bildprofil 29 die plane Oberseite und eine gute Kantendefinierung,
wobei jedoch die Seitenwände nach auswärts schräg zu einer wesentlich verbreiterten
Basis verlaufen.
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Wenn sich an eine schwache Bildbelichtung (Fig. 8) eine starke "Flutlicht"-Bestrahlung
anschließt, ist das sich so ergebende Bildprofil 26 definiert durch eine erhebliche
Entfernung der Teile 24. Die Konfiguration 26 umfaßt somit einen im allgemeinen
flachen, engen Oberteil und einen ebensolchen Basisabschnitt.
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Eine schwache Bildbelichtung, der sich eine schwache "Flutlicht"-Belichtung
anschließt, ergibt ein Strukturprofil 28, bei dem die Teile 24 im wesentlichen intakt
sind. Das Profil 28 umfaßt einen schmalen, oberen Bereich und zum Basisteil schräg
verlaufende Seitenwände.
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Die vereinfachten Darstellungen der Fig. 9 beziehen sich auf Extremfälle.
Im Belichtungsprozeß sind kontinuierliche Abwandlungen der einzelnen Strukturen
möglich. Weiterhin kann diese Feinkontrolle des endgültigen Bildes zwanglos über
den Bereich der Abmessungen hinweg ausgeführt werden, die bei der Herstellung integrierter
Schaltungen üblich sind, und zwar von weniger als ein Micron bis zum mehr als zehn
Micron. Die extremen Fälle sind mit einer nominellen, bildweisen Belichtung zu vergleichen
und mit einer nominellen "Flutlicht"-Exposition, die ein Bildprofil 30 liefert mit
vertikalen Seitenwänden, allgemein horizontaler Oberseite und guter Definition der
oberen Kanten. Die Dimension dieser Bildstruktur gibt die entsprechende Ausbildung
und Größe der Maske getreu wider.
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Beispiel Eine termische Oxidschicht von 5000 A Dicke wurde auf einer
Siliziumunterlage durch an sich bekannte Techniken hergestellt. Ein positives Photoätzmaterial
(Shipley 1470) wurde schichtförmig auf die Oxidoberfläche aufgebracht, wozu ein
MTI-Drehbeschichter Anwendung fand. Es wurde eine Schicht mit einer Dicke von 10000
A gebildet. Die Unterlage wurde anschließend in einem Konvektionsofen während 30
Minuten auf 900C milde erhitzt.
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Die Unterlage wurde anschließend einer bildweisen Exposition in einer
Belichtungsvorrichtung des Typs TRE-800 unterworfen, wobei eine Maske mit einem
Testmuster
Anwendung fand, welches Bestandteile im Bereich von
0,75 bis 100 Micron aufwies. Die belichtete Ätzgrundschicht wurde anschließend einem
erwärmten Amindampf ausgesetzt, der aus einer der im obigen Verfahrensschritt 4
erwähnten Substanzen gewonnen war. Die Dampfbehandlung erfolgte in einem aufbeheizten
Vakuumofen (Star 2001/IR). Die Dampfbehandlung erfolgte während 105 Minuten bei
900C.
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Die beschichtete Unterlage wurde anschließend voll mit UV-Strahlung
belichtet, wobei die Intensität etwa 500 mj/cm2 betrug. Hierzu fand eine breitbandige
UV-Strahlungsquelle Anwendung. Anschließend wurde die beschichtete Unterlage in
einer wässrigen, alkalischen Lösung (Shipley MF-314) entwickelt und in einer MTI-Sprüh-Strom-Vorrichtung
gespült. Eine übliche, dem Aushärten dienende Erwärmung vervollständigte das Verfahren.
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Nachdem das beschichtete Substrat in den Ofen (Star 2001/IR) gelegt
ist und bevor die Dampfbehandlung beginnt, kann der Ofen so programmiert werden,
daß der Ätzgrundfilm im Vakuum erwärmt wird und die bekannten Vorteile einer nach
Belichtung erfolgenden Aufheizung aufweist.
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Nach Abschluß dieser Behandlung waren alle Linien und Zwischenräume
von 2 Micron perfekt aufgelöst.
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Daneben waren alle Bildlinien bis zu 0,8 Micron und Zwischenräume
bis zu 0,7 Micron klar aufgelöst. Somit vermittelt das erfindungsgemäße Verfahren
folgende Vorteile:
1) Verbesserte Auflösungsmöglichkeiten vorhandener
Ausrüstung, welche bisher auf 1,25 Micron bei der Fokuseinstellung im Beispiel beschränkt
waren; 2) die Möglichkeit, ein spannungsfreies Bild durch den photomicrolithographischen
Bereich von 10 Micron bis zu Bestandteilen kleiner als 1 Micron zu erzeugen; 3)
Reduzierung des Effekts stehender Wellen auf die Bilder; 4) Möglichkeit, die Vorteile
von Masken umgekehrter Polarität zu realisieren, beispielsweise größere Kontrolle
der kritischen Dimension, beruhend auf der Reduzierung unkontrollierter Reflektionen
von darunterliegenden Flächen, Eignung für "liftoff"-Behandlung von chemisch oder
physikalisch im Dampf abgeschiedenen, plattierten oder in ähnlicher Weise abgeschiedenen
Filmen, gesteigerte Möglichkeit darunterliegende Ausrichtungsmarkierungen zu beobachten,
etc.; 5) Möglichkeit, die Bilddefinitionen zu steuern durch Steuerung der Größe,
Form und Neigung der Bildbestandteile und 6) Möglichkeit, ein verbessertes Bild
durch Kontrastverbesserung herzustellen.