Bei der Röntgenstrahl-Lithographie wird eine Absorber-
Maske zur Abbildung von Strukturen in Schichten, die ge
genüber Röntgenstrahlen empfindlich sind, verwendet. Der
Röntgenstrahl durchdringt hierbei die Masken an den
nicht absorbierenden Stellen und belichtet die Röntgen-
Resist-Schicht. Die Absorber-Strukturen bestehen aus
Metallbereichen, beispielsweise aus Chrom-Gold-Schichten
in einer Dicke von ca. 0,41- 1µm. Bei der Durchstrah
lung der Maskenfolie mit dem Röntgenstrahl werden aus
diesen metallischen Absorber-Strukturen Sekundärelektro
nen befreit, die gleichfalls zur Röntgen-Resist-Schicht
gelangen können und dort eine unerwünschte Belichtung
bewirken. Durch diesen nachteiligen Effekt wird die
Strukturtreue und der Kontrast in der Röntgenstrahl-Li
thographie erheblich verschlechtert.In X-ray lithography, an absorber
Mask for imaging structures in layers, the ge
are sensitive to X-rays. The
X-ray penetrates the masks on the
non-absorbent areas and exposes the x-ray
Resist layer. The absorber structures consist of
Metal areas, for example made of chrome-gold layers
in a thickness of approx. 0.41-1 µm. When radiating
development of the mask foil with the X-ray are made
these metallic absorber structures secondary electrical
nen exempt, which also to the x-ray resist layer
can get there and an unwanted exposure
cause. Due to this disadvantageous effect
Structural fidelity and the contrast in the X-ray Li
thography significantly deteriorated.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zur Kontrasterhöhung bei der Röntgenstrahl-Litho
graphie anzugeben, durch das eine unerwünschte Belich
tung mit Sekundärelektronen vermieden wird. Diese Auf
gabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem
Röntgen-Resist in Richtung zur Strahlungsquelle eine
elektrische Zugfeldstärke erzeugt wird, die das Eindrin
gen anfliegender Elektronen in den Röntgen-Resist ver
hindert. Durch die genannte elektrische Zugfeldstärke
werden die Sekundärelektronen so umgelenkt, daß sie
nicht mehr zur Röntgen-Resist-Schicht gelangen können.
Die Zugfeldstärke wird vorzugsweise zwischen der Masken
folie und der Röntgen-Resist-Schicht aufgebaut, wobei
die Maskenfolie positiv gegenüber der Röntgen-Resist-
Schicht bzw. dem darunter angeordneten Substrat vorge
spannt wird. Die Spannungsdifferenz liegt in der Größen
ordnung zwischen 50 V bis 1 kV.The invention is therefore based on the object, a Ver
drive to increase the contrast in the X-ray litho
graph to indicate by which an undesirable exposure
device with secondary electrons is avoided. This on
gift is solved according to the invention in that before
X-ray resist towards the radiation source
electric tensile field strength is generated, which penetrates
against incoming electrons in the X-ray resist
prevents. Due to the electrical tensile field strength mentioned
the secondary electrons are deflected so that they
can no longer reach the X-ray resist layer.
The tensile field strength is preferably between the masks
foil and the X-ray resist layer, where
the mask film is positive compared to the x-ray resist
Layer or the substrate arranged below it
is stretched. The voltage difference is in the sizes
order between 50 V and 1 kV.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge
mäßen Verfahrens und der zu seiner Durchführung geeigne
ten Anordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachstehend wird die Erfindung noch anhand von Ausfüh
rungsbeispielen näher erläutert.Further advantageous embodiments of the fiction
method and the method suitable for its implementation
th order result from the subclaims.
The invention is based on Ausfüh
tion examples explained in more detail.
In der Fig. 1 ist eine Strahlungskammer 1 dargestellt,
die eine Vakuum- oder eine Helium-Atmosphäre aufweist.
In der Kammer 1 befindet sich eine Strahlungsquelle 2
zur Erzeugung der Röntgenstrahlen, die unter einem Öff
nungswinkel α zu dem Substrat 8 hin gerichtet sind. Das
Substrat 8, das beispielsweise aus einem Halbleiterkör
per wie Silizium oder Galliumarsenid besteht, ist mit der
Röntgen-Resist-Schicht 9 bedeckt, die beispielsweise aus
PMMA-Resist besteht. Das Substrat 8 kann seinerseits
wiederum zur Fixierung auf einem Trägerkörper 7 ange
ordnet sein.
In FIG. 1, a radiation chamber 1 is shown, having a vacuum or helium atmosphere. In the chamber 1 there is a radiation source 2 for generating the X-rays, which are directed at an opening angle α towards the substrate 8 . The substrate 8 , which consists, for example, of a semiconductor body such as silicon or gallium arsenide, is covered with the X-ray resist layer 9 , which consists, for example, of PMMA resist. The substrate 8 can in turn be arranged for fixation on a carrier body 7 .
Zwischen dem Röntgen-Resist 9 und der Strahlungsquelle
2 befindet sich die Maske, die aus einer dünnen Masken
folie 4 an einem dickeren äußeren Rahmenteil 3 besteht.
Auf der extrem dünnen Folie befindet sich die Absorber-
Struktur 5, beispielsweise aus Chrom, Gold oder Chrom-
Gold, durch die die auftreffenden Röntgenstrahlen absor
biert werden. Die zwischen den Absorber-Strukturen frei
liegenden Bereiche der Maskenfolie 4 werden von den Rönt
genstrahlen durchdrungen, die somit die Röntgen-Resist-
Schicht 9 an diesen Stellen belichten.Between the X-ray resist 9 and the radiation source 2 is the mask, which consists of a thin mask film 4 on a thicker outer frame part 3 . On the extremely thin film there is the absorber structure 5 , for example made of chrome, gold or chrome-gold, through which the incident x-rays are absorbed. The areas of the mask film 4 which are exposed between the absorber structures are penetrated by the X-rays, which thus expose the X-ray resist layer 9 at these locations.
Erfindungsgemäß wird nun zwischen der Maskenfolie 4 und
dem Substrat 8 ein Potential angelegt, durch das Sekun
därelektronen, die aus dem Absorbermaterial 5 austreten,
so abgelenkt werden, daß sie nicht zur Röntgen-Resist-
Schicht 9 gelangen können. Der positive Potentialanschluß
11 kann gegebenenfalls direkt an das Absorbermaterial an
geschlossen werden. Eine günstigere Möglichkeit besteht
jedoch darin, eine sehr dünne gesonderte Metallschicht 6,
auf die der Strahlungsquelle 2 zugewandten Rückseitenflä
che der Maskenfolie 4 und ihres Rahmens 3 aufzubringen.
Diese dünne Metallschicht 6 besteht vorzugsweise aus
Titan und ist so dünn, daß sie von den Röntgenstrahlen
ohne beachtenswerte Absorption durchdrungen wird. Eine
geeignete Dicke der Metallschicht liegt bei 20 nm.According to the invention, a potential is now applied between the masking film 4 and the substrate 8 , by which secondary electrons emerging from the absorber material 5 are deflected so that they cannot reach the X-ray resist layer 9 . The positive potential connection 11 can optionally be connected directly to the absorber material. A cheaper option, however, is to apply a very thin separate metal layer 6 to the rear side surface of the mask film 4 and its frame 3 facing the radiation source 2 . This thin metal layer 6 is preferably made of titanium and is so thin that it is penetrated by the X-rays without remarkable absorption. A suitable thickness of the metal layer is 20 nm.
Aus der Fig. 2a wird deutlich, wie eine andere geeignete
Maskenfolie hergestellt werden kann. Zunächst wird von
einem Grundkörper 3 ausgegangen, der beispielsweise aus
Silizium besteht und relativ dick ist. Auf diese Silizium-
Schicht wird eine ätzresistente Schicht 4 aufgebracht,
die beispielsweise aus Silizium-Nitrid besteht und ca.
2 µm dick ist. Eine ätzresistente Schicht läßt sich
auch dadurch erzeugen, daß in den Siliziumkörper an
der Oberfläche Bor mit sehr hoher Dotierung eindiffun
diert wird. Auf die Siliziumnitridschicht 4 wird nun
noch nach der Erfindung eine sehr dünne Metallschicht
6 a aufgebracht, die beispielsweise aus Titan besteht
und 20 nm dick ist. Die Absorber-Struktur 5 kann bei
spielsweise galvanisch abgeschieden werden, indem zu
nächst auf die Titanoberfläche eine Fotolackstruktur
10 aufgebracht wird, die durch normales Belichten und
Entwickeln strukturiert wird. Beim galvanischen Abschei
den werden die freigelegten Bereiche der Titanschicht
4 mit Chrom oder Gold beschichtet.From Fig. 2 it is clear how other suitable mask film can be produced. First of all, a basic body 3 is assumed, which for example consists of silicon and is relatively thick. An etch-resistant layer 4 , which consists for example of silicon nitride and is approximately 2 μm thick, is applied to this silicon layer. An etch-resistant layer can also be produced by diffusing boron with very high doping into the silicon body on the surface. A very thin metal layer 6a is on the silicon nitride layer 4 is now still according to the invention applied, for example, is made of titanium and is 20 nm thick. The absorber structure 5 can, for example, be electrodeposited by first applying a photoresist structure 10 to the titanium surface, which is structured by normal exposure and development. During the galvanic deposition, the exposed areas of the titanium layer 4 are coated with chrome or gold.
Gemäß Fig. 2b wird sodann das Silizium 3 durch ein
selektives Ätzmittel so entfernt, daß nur am äußersten
Rand der herzustellenden Maskenfolie ein dicker Stabili
sierungssteg 3 zurückbleibt. Im Inneren dieses Steges
verbleibt nur die dünne Siliziumnitridschicht 4 mit
der darauf angeordneten Titanschicht 6 a und der auf der
Titanschicht 6 a angeordneten Absorber-Struktur 5, nach
dem die Fotolackschicht 10 wieder entfernt wurde. In
der Fig. 2b ist ferner der Substratkörper 8, beispiels
weise aus einkristallinem Silizium mit der darauf auf
gebrachten Röntgen-Resist-Schicht 9 angedeutet.Referring to FIG. 2b is 3 remains then the silicon 3 by a selective etchant is removed so that only at the outermost edge of the mask film manufactured sierungssteg a thick Stabili. Inside this web only the thin silicon nitride layer 4 remains with the titanium layer disposed thereon 6 a and on the titanium layer 6 a arranged absorber structure 5, after the photoresist layer 10 was removed. In FIG. 2b is also the substrate body 8, as indicated example made of monocrystalline silicon with the thereon accommodated X-ray resist layer 9.
Beim Auftreffen von Röntgenstrahlen auf die Absorber-
Struktur 5 werden Sekundärelektronen in der dargestell
ten Weise frei, die ohne zusätzliche Maßnahmen zu der
Röntgen-Resist-Schicht 9 gelangen könnten und diese
belichten würden. Nunmehr wird jedoch nach der Erfin
dung an die Titanschicht 6 a ein positives Potential
am Anschluß 11 gegenüber dem Potential des Substrates 8
am Anschluß 12 angelegt. Die Elektronen, die aus der Ab
sorber-Struktur austreten, werden folglich abgelenkt und
von der Titan-Folie aufgenommen und abgeleitet. Durch
diese erfindungsgemäße Maßnahme ist es gelungen, den Kon
trast in der Röntgenstrahl-Lithographie und die Struktur
treue erheblich zu verbessern.When X-rays strike the absorber structure 5 , secondary electrons are released in the manner shown, which could reach the X-ray resist layer 9 without additional measures and would expose it. Now, however, after the inven tion on the titanium layer 6 a, a positive potential at the terminal 11 is applied to the potential of the substrate 8 at the terminal 12 . The electrons that emerge from the absorber structure are consequently deflected and absorbed and derived by the titanium foil. Through this measure according to the invention it has been possible to significantly improve the contrast in the X-ray lithography and the structure faithfully.
Eine Variante der Erfindung besteht darin, daß direkt
auf die Röntgen-Resist-Schicht 9 eine sehr dünne, für
Röntgenstrahlen durchlässige Metallschicht aufgebracht
wird, an die gleichfalls positives Potential gegenüber
dem Substratpotential anzulegen ist. Aus der Absorber-
Struktur 5 austretende Elektronen gelangen dann zwar
bis zu dieser Metallschicht auf dem Röntgen-Resist 9,
können aber nicht in belichtungswirksamer Weise den Rönt
gen-Resist 9 durchdringen. Sie werden vielmehr von der
Metallschicht aufgefangen und abgeleitet.A variant of the invention consists in that a very thin, X-ray-permeable metal layer is applied directly to the X-ray resist layer 9 , to which a positive potential with respect to the substrate potential is also to be applied. From the absorber structure 5 exiting electrons then pass though up to this metal layer on the X-ray resist 9, but can penetrate the Rönt gen-resist 9 is not in exposure effectively. Rather, they are caught and derived from the metal layer.