NL8304031A - Werkwijze volgens het volgens een patroon opbrengen van materiaal op een substraat. - Google Patents

Description

Betr.: Werkwijze volgens het volgens een patroon ophrengen van materiaal op een substraat. ___ i J* •w- VO 5082

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op het vormen van patronen.

Vele aspecten van de moderne technologie, zoals de vervaar-diging van geïntegreerde ketens, vereisen een zeer nauwkeurige replice-5 ring of vorming van patronen. De patronen worden meer in het bijzonder verkregen door een substraat met een stralingsgevoelig materiaal, gewoonlijk een lak genoemd, te bekleden en daarna gekozen gedeelten van de lak bloot te stellen aan straling, welke het blootgestelde gedeelte of meer of minder oplosbaar maakt, wanneer dit aan een geschikte ontwik-10 kelaar wordt onderworpen, dan het niet-belichte gedeelte. Nadat het meer oplosbare gedeelte van de lak is verwijderd, kan het nu vrijliggende sub-straatmateriaal worden gewijzigd, bijvoorbeeld door doteren of verwijderen van materiaal. De lak wordt negatief of positief genoemd, afhankelijk van het feit of het belichte gedeelte respectievelijk minder of 15 meer oplosbaar wordt dan het niet-belichte gedeelte. De lak kan direkt aan de stralingsbron worden blootgesteld of tussen de bron en de lak · kan een masker worden opgesteld.

Er zijn verschillende methoden ontwikkeld om deze lithogra- \ fische replicering of vorming van patronen te verwezenlijken. Zo zijn 20 bijvoorbeeld fotolithografie en röntgenstralenlithografie ontwikkeld. Een derde lithografische methode, de elektronenbundellithografie, is eveneens ontwikkeld. Deze methode is een zeer nauwkeurig middel met grote resolutie voor het vormen van patronen bij dunne-filminrichtingen en geïntegreerde ketens. De werkwijze is evenwel in het algemeen een serie-25 proces, d.w.z, dat de patronen stapsgewijs worden geregistreerd en het registreren bij deze methode is inherent traag en op dit moment duur. Hoofdzaakelijk tengevolge van deze beperkingen wordt de elektronenbundel-lithografie gewoonlijk slechts gebruikt voor het direkt registreren van patronen voor inrichtingen, welke bestemd zijn voor onderzoekdoeleinden 30 of wanneer de noodzaak tot een bijzonder grote resolutie of nauwkeurigheid het gebruik van deze methode vereist. Derhalve is op dit moment het voornaamste gebruik van de elektrodebundellithografie gelegen bij de vervaardiging van precisiemoedermaskers voor fotolithografie. Fotolithografie is de methode, welke op dit moment het meest algemeen wordt toege-35 past voor inrichtingsfabricage en de dure verwerking van moedermaskers S 3 o 4 0 3 i f ΐ - 2 - wordt gerechtvaardigd, omdat dergelijke maskers op dit moment worden gebruikt voor de vervaardiging van honderden, zo niet duizenden, plaatjes.

De moedermaskers, welke op dit moment worden gebruikt, bezitten meer in het bijzonder een van een patroon voorziene laag van chroom op een glazen 5 substraat.

De bovengenoemde beperkingen ten aanzien van snelheid en kosten, welke zich voordoen bij de huidige elektronenbundellithografiemethoden, blijken beter uit de hiernavolgende overwegingen. Wanneer een patroon-kenmerk, bijvoorbeeld een rechthoek bij een positieve lak, wordt gere-10 gistreerd, wordt bij een conventionele belichtingsbenadering de elektronenbundel op de een of andere wijze over het gehele gebied van het kenmerk aan een aftastbeweging onderworpen, waarbij de bundel in elk punt of adres binnen het kenmerk blijft gedurende de tijd, welke nodig is om de lak te belichten, De tijd, welke nodig is om een patroon te registreren, 15 wordt dan bepaald door de tijd, welke nodig is om de bundel voor elk kenmerk te positioneren, en voor elk kenmerk, de tijd, welke nodig is om het kenmerk te belichten. De minimumtijd, welke nodig is om een kenmerk te registreren, nadat de bundel eenmaal is gepositioneerd, wordt bepaald door de aftast snelheid en/of de dosering, welke nodig is voor het belich-20 ten van de lak tot het gewenste niveau met bepaalde bundelstroom. De re-gistratiesnelheid en de vereiste dosering behoren tot de centrale overwegingen voor ontwikkelingsontwerpkeuze van elektronenbundellithogra-fie-inriehtingen en lakken.

Tenzij het kenmerk, dat moet worden geregistreerd, een afmeting 25 heeft, welke vergelijkbaar is met de minimale adresafmeting van de bepaalde registratie-inrichting, welke wordt gebruikt, leidt een overweging van het zojuist beschreven proces tot de realisering, dat een groot gedeelte van de registratie redundant is aangezien meer van de lak wordt belicht dan absoluut nodig is om het patroon, d.w.z, de posities en de 30 vormen van de kenmerken, nauwkeurig te definiëren.

De uitvinding berust op het feit, dat de meeste informatie, welke betrekking heeft op het patroon, op een adekwate wijze wordt overgebracht, indien slechts de omtrek van elk kenmerk werd belicht aangezien deze de positie en de vorm van het kenmerk volledig bepaalt. De toon van 35 het kenmerk, welke normaliter wordt bepaald door het feit of de lak bin- , nen de omtrek aanwezig blijft of wordt verwijderd, kan in een daaropvolgende verwerkingsstap worden bepaald.

8304031 - 3 - 4 m

De uitvinding voor ziet derhalve in een werkwijze voor het volgens een "bepaald patroon aanbrengen van materiaal op een substraat, waarbij dit materiaal een stralingsgevoelig materiaal omvat, waarbij door hlnntstelling aan straling'tenminste gedeelten van bet materiaal worden 5 bepaald, die de omtrekken van de kenmerken van het patroon vormen, waarbij door deze bepaling aan straling blootgestelde eerste gebieden worden verkregen met karakteristieken, welke verschillen van die van niet aan straling blootgestelde, niet tot de omtrek behorende tweede gebieden, en het materiaal wordt getoond, waarbij de mate van dit tonen wordt begrensd 10 door de eerste gebieden.

De werkwijze van het blootstellen van slechts de kenmerkomtrek-ken en het selectief tonen van de inwendige gebieden bij een daaropvolgende stap kan de registratietijd in vele gevallen reduceren. Een dergelijk registratieproces kan ook andere voordelen hebben. In de eerste 15 plaats zal voor sommige patronen de stralingsdosis, die aan de substraat wordt toegevoerd, aanmerkelijk worden gereduceerd en kunnen gunstige resultaten worden gerealiseerd. Bij elektronenbundellithografie verstrooien de elektronen zich in zowel de lak als de substraat en de verstrooiing leidt tot een achtergrondsluiering en een effectieve ruimte-20 lijke variatie in optimale belichtingsdosis. Dit storende effect, dat gewoonlijk het nabijheidseffect wordt genoemd, dient te worden gereduceerd voor sommige typen kenmerken, bijvoorbeeld twee dicht bij elkaar gelegen en betrekkelijk grote blokken, indien slechts de omtrekken van de blokken worden geregistreerd. Voorts kunnen in sommige gevallen be-25 lichtingscorrecties op een meer eenvoudige wijze worden berekend in verband met de meer locale aard van het registratieproces. Verder kan bij een direkte registratie van substraten, welke onderhevig zijn aan elektronenbeschadiging, een verlaging van de werkelijke dosis het registratieproces meer toelaatbaar maken, indien slechts de kenmerkonrfcrekken 30 worden belicht, In de tweede plaats kan, indien het toonbesturingsproces voldoende flexibel is, dezelfde lak worden gebruikt voor zowel positieve als negatieve beelden zonder een significante verandering in de registratietijd, Derhalve kan een optimale lak, die om verschillende redenen is gekozen, zoals op basis van oplossend vermogen, voor elk toonpatroon 35 worden gebruikt.

Het is gebleken, dat een werkwijze voor het volgens een patroon opbrengen van een materiaal op een substraat, waarbij blootstelling aan 8 3 C 4 0 3 1 « * -instraling tenminste gedeelten van het materiaal worden "bepaald , waardoor omtrekken van de kenmerken worden gevormd, waarbij hij dit bepalen aan straling blootgestelde eerste gebieden worden gevormd, die karakteristieken hebben, welke verschillen van die van de niet aan straling bloot-5 gestelde, niet tot de omtrek behorende tweede gebieden, en het materiaal wordt getoond, waarbij de mate van dit tonen wordt beperkt door de eerste gebieden, gewenste eigenschappen vertoont.

Bij een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding kan het bepalen het blootstellen van een met een positieve lak beklede substraat aan 10 een elektronenbundel omvatten, waarna de lak wordt ontwikkeld, en wordt de tijd, welke nodig is om het kenmerk te belichten, en de totale stra-lingsdosis gereduceerd vergeleken met de gebruikelijke elektronehbundel-lithografie. Door het blootstellen aan straling wordt tenminste één karakteristiek van het materiaal in de belichte gebieden gewijzigd, d.w.z., 15 dat het belichte materiaal stralingsgevoelig is. Het tonen wijzigt tenminste een eigenschap van het materiaal, doordat bijvoorbeeld materiaal wordt verwijderd, dat of binnen öf buiten de aan straling blootgestelde gebieden is gelegen. Bij deze uitvoeringsvorm wordt bij het ontwikkelen de lak aan de omtrek van het kenmerk verwijderd, waardoor een 20 opening in de lak wordt gevormd. Het tonen kan geschieden met een zichzelf onderhoudende chemische reactie, welke in de lak wordt ingeleid in een punt hetzij binnen hetzij buiten het kenmerk en welk punt wordt begrensd door de opening in de lak. Derhalve dient de omtrek van het kenmerk, welke in de lak wordt gevormd, niet slechts om de geometrie van het ken-25 merk te bepalen, doch ook als een gleuf, die de binnenzijde van het kenmerk isoleert ten opzichte van toonprocessen, welke aan de buitenzijde worden ingeleid of omgekeerd, De omtrek is een ringvormig kenmerk, dat niet tot een willekeurig kleine afmeting kan worden gereduceerd, d.w.z., dat de omtrek "multiply connected" is. In verband met de analogie tus-30 sen de lithografische methode volgens de uitvinding en het gebruik van gleuven op terreinen om de uitbreiding van bosbranden te begrenzen, wordt de beschreven lithografiemethode voor het gemak betiteld als "bosbrand-lithografie".

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder ver-35 wijzing naar de tekening, waarin men een bij wijze van voorbeeld gekozen uitvoeringsvorm vindt, en waarbij de fig. 1 - 6 in perspectief stappen bij een uitvoeringsvorm van bosbrandlithografie tonen, die tot een stel- 8 3 0 4 0 3 1 - 5 - sel met een bepaald patroon leiden.

De uitvinding zal "worden beschreven onder verwijzing naar een bepaalde uitvoeringsvorm, n.1. het geven van een patroon aan een metaal, bijvoorbeeld chroom, dat als een film op een isolatiemateriaal, zoals 5 glas, aanwezig is. Het isolatiemateriaal kan een substraat omvatten of kan bestaan uit een isolerende laag, "welke een substraat bedekt. Nadat deze uitvoeringsvorm is beschreven, is het de vakman zonder meer duidelijk, dat de werkwijze ook bij andere uitvoeringsvorm van toepassing is.

In fig. 1 vindt men een perspectivisch aanzicht van een stelsel, 10 voorzien van een isolerende substraat 1, bekleed met een laag 3, welke op zijn beurt is bekleed met een stralingsgevoelig materiaal 5? dat gewoon-lijk een lak wordt genoemd. De lak is een positieve lak, zoals bijvoorbeeld polymethylmethacrylaat. De substraat 1 bestaat bijvoorbeeld uit glas en de laag 3 omvat bijvoorbeeld een metaal, zoals chroom. Zoals aan-15 gegeven, is de omtrek van een kenmerk 7, dat rechthoekig is, op de lak geregistreerd, waarbij het geregistreerde gebied is aangegeven met 9· De belichting, d.w.z. de behandelingsstap, waarbij het kenmerk wordt geregistreerd, geschiedt bij voorkeur met een aftastende elektronenbundel, waarbij de karakteristieken van de belichte gebieden worden gewijzigd.

20 De details ten aanzien van het opwekken van en het laten aftasten door de bundel, de bundelintensiteit, enz., zijn bekend aan de vakman en zullen niet gedetailleerd worden omschreven. Men kan ook andere belichtings-methoden, zoals een gefocusseerde ionenbundélmethode toepassen en het is duidelijk, dat andere geometriën kunnen worden geregistreerd.

25 Het belichte gedeelte van de lak, dat meer oplosbaar is dan het niet-belichte gedeelte van de lak, wordt in een geschikte en bekende ontwikkelaar verwijderd om het in fig, 2 weergegeven stelsel te verkrijgen. Het nieuw belichte gedeelte van de chroomlaag wordt bijvoorbeeld door etsen in het belichte gebied verwijderd, waardoor men het stelsel volgens 30 fig. 3 verkrijgt, De resterende lak wordt dan afgestroopt, waardoor men een eiland 7 van chroom verkrijgt, dat ten opzichte van de omgeving daarvan is geïsoleerd door een gleuf in de chroomfilm, als aangegeven in fig.

4, De handelingen van het belichten van gedeelten van de lak met straling, het ontwikkelen van de lak en het verwijderen van het belichte ge-35 deelte van de chroomlaag, bepalen derhalve de omtrek van het kenmerk en omvatten de bepalingsstap voor deze uitvoeringsvorm.

De toonstap, waarbij een karakteristiek van het materiaal wordt 5304031 • ΐ -β- gewijzigd, vereist een verdere ets- of behandelingsstap..Het tonen van chroom kan op een aantal vijzen geschieden. Indien de substraat bij-voorbeeld in verdund ÏÏC1 wordt gedompeld en bijvoorbeeld met een aluminium voorwerp ergens buiten de omtrek wordt aangeraakt, d.w.z. in een 5 punt buiten de gleuf, verkrijgt men een "positief" beeld van het gewenste kenmerk, bijvoorbeeld een chroomrechthoek, als aangegeven in fig. 5· Het gebruik van een bekend op cerium gebaseerd in de handel verkrijgbaar etsmiddel met voortgezet contact met koper in een punt buiten de gleuf, leidt alternatief tot het "negatieve"beeld met omgekeerde toon, 10 dat is weergegeven in fig. 6, Het zal de vakman duidelijk zijn, dat voor de hand liggende instellingen in de afmetingen van het oorspronkelijk belichte lakpatroon nodig zijn, indien nauwkeurig identieke positieve en negatieve beelden moeten worden gevormd. De in de fig. 5 en 6 afge-beelde stelsels kunnen worden gebruikt als maskers bij de patroonvor-15 ming van substraten.

De uitvinding wordt met succes toegepast, bij een uitvoeringsvorm van de metaalfilm. op een isolerend oppervlak, omdat voor deze uitvoeringsvorm op een eenvoudige.wijze verkrijgbare middelen voor het realiseren van bosbrandlithografie beschikbaar staan. Zo kan bijvoorbeeld 20 het verwijderen van het metaal volgens een smalle strook, die de omtrek van elk kenmerk bepaalt, geschieden met behulp van een lithografische procedure, zoals ionenbundellithografie, gevolgd door spetteren, enz., evenals door elektronenbundellithografie, gevolgd door de beschreven chemische etsing.

25 Ha het verwijderen van de omtrek van de kenmerken worden de nu begrensde uit metaal of een geleidende laag bestaande kenmerken elektrisch ten opzichte van hun omgeving geïsoleerd en dientengevolg kunnen toonprocessen worden uitgevoerd, welke bijvoorbeeld worden geregeld door verschillende elektrische voorspanningen aan individuele, geïsoleerde 30 kenmerken aan te leggen, d.w.z. een gedeelte van de elektrisch geleidende laag selectief voor te spannen. Deze uitvoeringsvorm kan worden betiteld als een elektrisch bestuurde, transparante lithografie of meer eenvoudig als ECBPL, Dergelijke elektrische voorspanningen kunnen bij verschillende elektrolytisehe oplossingen worden toegepast voor het ver-35 krijgen van een voorkeursetsing, anodisering, of elektrogalvanisering van de op een verschillende wijze voorgespannen gedeelten van de metaalfilm, waaraan langs lithografische weg een patroon en omtrek is gegeven.

8304031 - τ -

Bovendien lean Dij de specifieke uitvoeringsvorm van de chroom-film op een isolerende substraat de activiteit van bepaalde etsmiddelen, welke gewoonlijk worden toegepast bij bet etsen van chroom, èf worden belemmerd, of worden bevorderd door geschikte elektrische voorspanningen, 5 zoals deze kunnen worden veroorzaakt door contact met bepaalde metalen tijdens het etsen. Zo blijkt het bijvoorbeeld bij onderdompeling in verdund HC1, dat chroomfilms gewoonlijk zijn beschermd door een paciferings-laag, welke èf initieel aanwezig is èf in het HC1 wordt gevormd en welke niet zal worden geëtst. Dit gedrag reflecteert het bekende verschijnsel 10 van passifiteit in chroom en andere metalen. Fysisch en elektrisch contact tijdens de onderdompeling met een actief metaal, bijvoorbeeld Al of Sn, zoals eerder is genoemd, levert op een geschikte wijze een elektrische voorspanning, die de passiveringslaag in een locaal gebied om het contact verwijdert. Set chroom in dit gebied wordt chemisch actief en begint op 15 te lossen. Dit actieve gebied dient om naastgelegen passieve gebieden elektrisch tot een lage potentiaal voor te spannen op een wijze, overeenkomende met die van het actieve metaalcontact, waardoor deze eveneens actief worden, Op deze wijze wordt het gehele verbonden gebied van een chroomfilm actief gemaakt en lost dit op, terwijl die gebieden, welke 20 niet in elektrisch contact staan, passief blijven en niet oplossen.

i φ

Voorts kan de activiteit van de eerder genoemde op cerium gebaseerde etsmiddelen, die gewoonlijk worden toegepast voor het etsen van chroomfilms, worden belemmerd door een geschikte elektrische voorspan-ning, zoals deze kan worden veroorzaakt door contact met koper, terwijl 25 beide metalen zich in het etsmiddel bevinden. Een dergelijke elektrische » beveiliging strekt zich over een gedeelte van de chroomfilm uit, waarvan de grootte wordt bepaald door de spanningsvallen in de film, die een gevolg zijn van de stroom naar het beschermende contact. De afmeting van het beschermde gebied kan worden geregeld door factoren, bijvoorbeeld 30 filmeigenschappen, zoals specifieke weerstand, of etsmiddeleigenschappen,J zoals concentratie, te variëren. Men kan meervoudige beschermende contacten gebruiken voor het verkrijgen van elkaar overlappende beveiligingsgebieden, Deze methoden kunnen worden gebruikt om spanningsvariaties in de films tot een minimum terug te brengen en een beveiliging van een mas-35 ker met volledige afmeting kan op een eenvoudige wijze worden verkregen. Zoals de vakman duidelijk zal zijn, kunnen elektrische voorspanningen aan een groot aantal verschillende metalen naast chroom op substraten met ge- 8304031 - 8 -

* V

ringe geleiding in geschikte elektrolyten worden aangelegd voor het verkrijgen van patronen, die naar wens zijn getoond, onder gebruik van deze elektrische isolatiemethode.

Ofschoon deze aspecten van de uitvinding op expliciete wijze 5 worden toegepast bij de beschreven uitvoeringsvormen onder gebruik van nat etsen, kunnen soortgelijke resultaten worden verkregen voor op plasma gebaseerd etsen of fysisch spetteren, waarbij het droge metaaloppervlak, dat de elektrisch isolerende omtrekken bevat, op een soortgelijke wijze kan worden getoond door aan de verschillende elektrisch gelsoleer-10 de kenmerken verschillende spanningen aan te leggen, waardoor geladen deeltjes in het plasma naar de voorgespannen gebieden worden aangetrokken of ten opzichte daarvan worden afgestoten.

Een aantal eigenschappen van ECBFL is de vakman duidelijk. Zo kan deze methode op een eenvoudige wijze worden gerealiseerd voor patro-15 nen van op een eenvoudige wijze verbonden kenmerken, d.w.z. kenmerken met één omgevende, uitwendige begrenzing en geen inwenzige begrenzingen, waarbij al deze kenmerken buiten hun begrenzingen zijn omgeven door een enkel gemeenschappelijk gebied, waarin alle punten met elkaar zijn verbonden. Dergelijke patronen kunnen in chroomfilms op isolerende substra-20 ten worden verkregen door in het gemeenschappelijke gebied bijvoorbeeld contact te maken met Al of Cu, zoals boven is beschreven, In vele gevallen kan ECBFL ook worden toegepast voor meervoudig verbonden kenmerken, d.w.z. kenmerken met inwendige begrenzingen. Voor een chroomlaag op een isolator, kunnen patronen van meervoudig verbonden kenmerken op een ge-25 meenschappelijke achtergrond, indien nodig, volledig worden geregistreerd voor het "positieve" geval, d.w.z. het geval, waarin het gemeenschappelijke gebied wordt verwijderd, door de betreffende inwendige gebieden van elk kenmerk, evenals de uitwendige omtrek te belichten en deze gebieden bijvoorbeeld in de eerste etsprocedure te verwijderen. Het gemeenschap-30 pelijke gebied wordt, zoals eerder is beschreven, bij de tweede etsprocedure verwijderd,

Het is evenwel gewenst te beschikken over adresseerbare middelen om meer algemene patronen van kenmerken te behandelen. Voor een chroomlaag op een isolator omvat een dergelijk middel het omlijnen van 35 alle kenmerken door geëtste gleuven en het daarna aanbrengen van Al- of Zn-deklagen op een klein gedeelte van elk kenmerk, waarvan de verwijdering gewenst is, Ha deze stap, welke "decoreren" worden genoemd, wordt 8304031 # V» ' - 9 - het stelsel in verdund AC1 ondergedompeld en worden de gedecoreerde kenmerken geëtst, omdat de metaaldecoraties hun passiviteit verliezen.

Deze procedure is meer complex aangezien een afzonderlijke lithografische handeling nodig is om de decoraties te verkrijgen. De voor patro-5 nen van op een eenvoudige wijze verbonden kenmerken beschreven meer eenvoudige werkwijze is evenwel reeds goed bruikbaar, omdat vele patronen, zoals individuele niveaus van geïntegreerde ketens, van dit eenvoudige type zijn of kunnen worden gemaakt.

Er zijn verschillende extra karakteristieken van bosbrand-10 lithografie, waarvan het de voorkeur verdient, dat deze worden genoemd.

Bij de beschreven ECBFL-uitvoeringsvorm en bij vele andere uitvoeringsvormen van BCL, is de eerste etsbehandeling, welke de kenmerkomtrek bepaalt, de kritische etsbehandeling voor lijnbreedteregeling, juist zoals dit bijvoorbeeld het geval is bij de gebruikelijke moedermaskerfabri-15 cage. In tegenstelling daarmede is bij de tweede etsing over een groter oppervlak een geringe kans van hetzij over-r hetzij onderetsing, aangezien de gleuven als zeer doeltreffende blokkeringen werken. Voorts worden bij bosbrandlithografie slechts relatief dunne lijnen geregistreerd voor een patroon, dat talrijke kenmerkvormen en -afmetingen kan bevatten. Men 2Q kan een verbeterde nauwkeurigheid in het patroon verkrijgen, omdat bepaalde behandelingsstappen, zoals de lakontwikkeling of natte etsbehandeling, dikwijls leiden tot resultaten, die wat kenmerkafmeting betreft, variëren.

Voorts heeft het optreden van defecten bij BFL andere kwali-25 tatieve aspecten dan bij de gebruikelijke lithografie. Bij ECBFL kan een kenmerk van een patroon worden uitgewist, indien een puntdefect aan de omtrek van het kenmerk aanwezig is, waardoor dit elektrisch met een naburig kenmerk wordt verbonden. Indien nodig, kunnen problemen, die zich bij dergelijke defecten voordoen, worden verlicht door bijvoorbeeld omr-30 trekken met dubbele breedte bij grote kenmerken te gebruiken. Verschillende typen defecten, welke normaliter schadelijk zijn bij de gebruikelijke lithografische methoden, zoals bijvoorbeeld een stofdeeltje aan het lakoppervlak, of een puntdefect in een lak, leiden evenwel niet tot schadelijke effecten bij vele uitvoeringsvormen van bosbrandlithografie, 35 indien deze in het inwendige van een kenmerk bevinden.

Voorts kunnen bij de tussengelegen stap bij ECBFL, waarbij de omtrekken zijn bepaald, doch het tonen niet is uitgevoerd, sommige de- S3 0403 1 - 10 - fecten op een geschikte wijze zowel worden vastgesteld als hersteld. Zo kan bijvoorbeeld de elektrische isolatie van de verschillende kenmerken, die op een eenvoudige wijze zijn verbonden, worden beproefd door het patroon waar te nemen met aftastelektronenmicroscopie (SEM) of andere mid-5 delen, welke gevoelig zijn voor hun elektrische potentiaal. Wanneer SEM wordt gebruikt, zullen elektrisch geïsoleerde kenmerken letterlijk "oplichten" in verband met laadeffecten. Men kan dan een poging doen om het patroon te repareren of men kan het patroon in dit betrekkelijk vroege stadium van de inrichtingsbehandeling totaal uitschieten voordat meer 10 behandelingskosten worden gemaakt. Indien er bijvoorbeeld een micro-kortsluiting over een omtrek aanwezig is tengevolge van een onvolledige etsbehandeling, kan door een verdere etsbehandeling de kortsluiting worden opgeheven. Bij een direkte registratie van een gecompliceerde keten, treedt deze diagnose op in een vroeg stadium van de behandeling, en is 15 het waarschijnlijk, dat het patroon en derhalve de· inrichting nog kan worden gered. Voorts kan bij de werkelijke inrichtingsbehandeling de versterking van een defect, dat op een enigszins : natuulijke weg bij bosbrandlithografie optreedt, gunstig zijn in plaats van anderszins, aangezien een defect bij de rand van een kenmerk dikwijls, ofschoon on-20 zichtbaar, fataal kan zijn bij de gebruikelijke lithografische diagnose.

Zoals reeds is vermeld, is het de vakman duidelijk, dat ECBFL kan worden uitgebreid tot het geven van patronen aan andere metalen of geleidende materialen op andere isolerende substraten, en dat de isolerende substraat kan bestaan uit een isolerende bufferlaag of isolerende 25 bufferlagen, welke zijn aangebracht op geleidende of gedeeltelijk geleidende substraten of op substraten, waarop reeds voorafgaande inrichtings-niveaus zijn aangebracht. Een dergelijk stelsel maakt de direkte registratie van inrichtingspatronen door ECBFL of andere BFL-uitvoeringsvormen mogelijk, omdat het uiteindelijke metaalpatroon kan worden gebruikt als 30 een masker voor het selectief verwijderen van de bufferlaag en het daarna behandelen van de zich daaronder bevindende substraat.

Bovendien is de uitvinding niet beperkt tot positieve lakken en het etsen van lijnen. Indien een negatieve lak wordt toegepast bij een aftil- of negatief reliëfproces, kunnen patronen, overeenkomende met die, 35 welke reeds zijn besproken, worden behandeld door het identieke patroon te registreren en daarna langs elektrogalvanische weg of door neerslaan metaal aan te brengen na het ontwikkelen van deze lak, gevolgd door een 3304031 - ,·* - 11 - verwijderen van de lak, waardoor gewenste bepaalde metaalpatronen overblijven.

Ofschoon de bepaalde beschreven uitvoeringsvorm betrekking heeft op het registreren van de gehele omtrek van de kenmerken, is het duide-5 lijk, dat de uitvinding niet het registreren van de gehele amtrek vereist. Zo kunnen bijvoorbeeld toevallige onderbrekingen in de omtrek aanwezig zijn. Echter dient in hoofdzaak de gehele omtrek te worden geregistreerd, d.w.z. er moet voldoende omtrek worden geregistreerd om de kenmerksvorm .op een ondubbelzinnige wijze aan te geven. Bovendien moet 10 voldoende van de omtrek worden geregistreerd voor het kunnen regelen van het toonproces. De omtrek kan ook met verschillende breedten en met inwendige structuren worden geregistreerd. Zo kan de omtrek bijvoorbeeld tweemaal worden geregistreerd en lijnen omvatten, die de binnenste en buitenste lijnen met elkaar verbinden, waardoor men een structuur ver-15_ krijgt, die analoog is aan een trottoir.

Bij de beschreven uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van elektronenlithografie. Het is evenwel duidelijk, dat bij andere uitvoeringsvormen met succes gebruik kan worden gemaakt van een andere straling. Zo kan bijvoorbeeld op het terrein van de lithografie de inval-20 lende straling bijvoorbeeld de vorm hebben van deeltjes, zoals elektronen, ionen, atomen, moleculen of fotonen, zoals die van licht- of röntgenstralen. De invallende straling kan de vorm hebben van gefoeusseerde, enkelvoudige of meervoudige bundels, die tot een vlek of een bepaalde vorm, bijvoorbeeld een lijnsegment of een rechthoek worden gefocusseerd. Het 25 stralingspatroan op de substraat kan ook worden gevormd door gefocusseer-de beelden of door schaduwen, die door een geschikt masker worden geworpen. Men kan de straling over het stralingsgevoelige materiaal een af-tastbeweging laten uitvoeren, zodat de straling op verschillende tijdstippen in verschillende gebieden invalt of in alle gewenste gebieden ge-30 lijktijdig invalt.

De invloed van de streling op het stralingsgevoelige materiaal kan bijvoorbeeld zijn, dat het materiaal wordt geërodeerd, zoals bij fysisch spetteren of reactief ionenetsen, waardoor de chemische of gy-sische eigenschappen van het materiaal worden gewijzigd, zoals bij het 35 belichten van lakken, of zelfs materiaal wordt toegevoegd, zoals bij ionenimplantatie of materiaalneerslag door deeltjes. De straling kan ook leiden tot een onderlinge menging of chemische reacties tussen gescheiden S3 0 4 0 3 1 - 12 - bestanddelen van de oppervlaktelagen.

Opgemerkt wordt, dat bet materiaal, waarmede de substraat is .bekleed, meer dan êén materiaallaag kan omvatten. Deze lagen kunnen afzonderlijk of in combinatie dienen voor bet verschaffen van de vereiste 5 stralingsgevoeligheid en kunnen ook bijdragen tot bet bepalen van de toon van bet patroon. Voorts kan de substraat zodanig stralingsgevoelig zijn, dat bet proces wordt bevorderd, zoals bijvoorbeeld bij bet doteren van silicium door een gefocusseerde ionenbundel, waarmede de substraatgelei-ding wordt gewijzigd, teneinde een daaropvolgende selectieve, elektroche-10 msche behandeling, bijvoorbeeld etsing, van de omgevende kenmerken mogelijk te maken.

De begrenzingen kunnen volledig worden bepaald door de stralings-belicbting, zoals bijvoorbeeld bij gefocusseerde ionenbundeletsing of er kunnen extra stappen nodig zijn, zoals bijvoorbeeld bij bet ontwikkelen 15 van lakken. Bovendien kan een aantal stappen nodig zijn om de begrenzing voor inrichtingsvervaardiging volledig te bepalen, zoals bijvoorbeeld bij bet ontwikkelen van lakken, gevolgd door bet verwijderen of wijzigen van een zich daaronder bevindende laag, zoals bet etsen van metaalfilms.

•Ionen, d.w.z. bet wijzigen van een karakteristiek van de ken-20 merken in bet materiaal, kan middelen omvatten, waarbij bet materiaal in bet omlijnde kenmerk zich anders gedraagt dan bet materiaal buiten bet kenmerk, waarbij de begrenzing wordt gebruikt om het mogelijk te maken, dat naast elkaar gelegen kenmerken op verschillende wijzen worden gemo-difieerd. Tonen kan ook door de rand van het materiaal worden geblokkeerd. 25 Elektrische middelen, waarin de verschillende kenmerken op verschillende elektrische potentialen worden gehouden, zijn boven beschreven. Andere nuttige methoden voor bet differentiëren tussen kenmerken in bet toon-proces omvatten een stof of verschijnsel, dat wordt voortgeplant door of op bet materiaal, doch dat geen kenmerkomtrek of ^begrenzing kan pasr 30 seren, omdat de eigenschappen van de begrenzing verschillen van die van het naastgelegen materiaal. Het voortplanten van stoffen kan bet diffunderen van opgeloste atomen, moleculen of ionen, een elektrische lading of vloeistoffen, die bet oppervlak van bet materiaal of de holten daar van bevochtigen, omvatten. Voortplantingsverschijnselen kunnen elektrische 35 of magnetische velden, warmte, geluid of fazeverandering omvatten. De laatstgenoemde kan bijvoorbeeld een verandering in kristalstructuur, smelten, verglazen, polymeerverknoping of ketenonderbreking omvatten. Bij 8304031 te .’3' - 13 - vele uitvoeringsvormen kan de spreiding van de stof of het verschijnsel worden begrensd door het materiaal bij de kemnerkbegrenzingen te verwijderen. Men kan echter ook een wijziging van de materiaaleigenschappen bij de begrenzingen gebruiken om het toonproces te regelen.

5 Ofschoon de meer in het bijzonder beschreven uitvoeringsvorm betrekking heeft op een geïntegreerde halfgeleiderketen- of andere micro-ketenvervaardiging, kan de beschreven werkwijze ook op andere terreinen worden toegepast, waarbij patronen op substraten worden gevormd. Zo is het bijvoorbeeld duidelijk, dat het verschaffen van harde kopieën en 10 weergaven door de beschreven methode kan worden vereenvoudigd.

Men kan ook andere uitvoeringsvormen realiseren. Zo kunnen bijvoorbeeld de omtrekken van de kenmerken met een positieve lak worden geregistreerd en kan de lak daarna worden ontwikkeld voor het vormen van gleuven, die de kenmerken omlijnen. Metaal kan onder een zodanige hoek 15 worden opgedampt, dat sommige gedeelten van de gleuven niet worden bekleed, zoals bijvoorbeeld de bodems. De resulterende metaalfilm. omvat kenmerken, die elektrisch ten opzichte van elkaar zijn geïsoleerd door de lakgleuven, en welke door ECBFL of andere toonprocedures kunnen worden getoond. De overgebleven lak, die door het tonen van de metaalfilm is 20 vrijgegeven, kan door plasma-etsen of een andere methode worden verwijderd en de substraat kan dan worden gemodifieerd.

Bij weer een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding kunnen twee lagen van een positieve lak op een substraat worden aangebracht.

De kenmerken kunnen dan op de eerder beschreven wijze worden geregis-25 treerd en de lak kan worden ontwikkeld. Voor sommige gekozen kenmerken, vindt dan in punten binnen de omlijningen een sterke stralingsbelichting plaats. Deze belichting is voldoende sterk om te veroorzaken, dat de beide laklagen in deze gebieden onoplosbaar worden gemaakt. Vervolgens wordt een oplosmiddel gebruikt om alle onderste laklagen op te lossen, behalve 30 wat betreft de onoplosbare gebieden, waardoor de lak in de kenmerken zonder de inwendige sterke belichting kan worden verwijderd. Het resulterende stelsel kan bijvoorbeeld als een masker voor ionenimplantatie of andere gerichte processen worden gebruikt, waarbij de substraat wordt gemodifieerd.

35 3-3 0 4 0 3 1

Claims (12)

1. Werkwijze voor het vormen van een materiaalpatroon op een substraat , waarbij het materiaal een stralingsgevoelig materiaal omvat, waarbij door blootstelling‘aan straling gedeelten van het materiaal, die kenmerken van het patroon vormen, worden bepaald, waarbij bij dit bepalen 5 aan straling blootgestelde eerste gebieden worden verschaft, die eigenschappen hebben, welke verschillen van die van niet aan straling blootgestelde, niet tot de omtrek behorende tweede gebieden met het kenmerk, dat de eerste gebieden tenminste een deel van slechts de omtrekken van kenmerken van het patroon vormen en verder het genoemde materiaal wordt ge-10 toond, waarbij de mate van dit tonen door de eerste gebieden wordt begrensd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het materiaal verder een elektrisch geleidende laag tussen het stralingsgevoelige materiaal en de substraat omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het stra lingsgevoelige materiaal een lak omvat, k. Werkwijze volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de straling elektromagnetische straling omvat. 5« Werkwijze volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de straling 20 een deeltjesbundel omvat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat de deeltjes bundel elektronen omvat. 7* Werkwijze volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat bij het be palen de lak wordt ontwikkeld en daardoor gedeelten van de elektrisch 25 geleidende laag worden vrijgegeven,

8. Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de elektrisch geleidende laag een metaalfilm omvat.

9· Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat bij het be palen dié gedeelten van de elektrisch geleidende laag worden verwijderd, 30 die bij het ontwikkelen zijn vrijgekomen.

10. Werkwijze volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat de elektrisch geleidende laag chroom omvat. Π. Werkwijze volgens conclusie 7 of 9 met het kenmerk, dat de lak wordt afgestroopt.

12. Werkwijze volgens conclusie 11 met het kenmerk, dat bij het to- 8304031 —'V - 15 - ' nen een gedeelte van de elektrisch geleidende laag selectief wordt voorgespannen en in een etsmiddel wordt gedompeld.

13. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat bij het tonen een gedeelte van het-chroom met een metaal wordt gecontacteerd en p in een etsmiddel wordt gedompeld. 1U. Werkwijze volgens conclusie 13 met het kenmerk, dat het metaal Al omvat en het etsmiddel ÏÏC1 omvat.

15· Werkwijze volgens conclusie 13 met het kenmerk, dat het metaal koper omvat en het etsmiddel een op cerium gebaseerd chroometsmiddel 10 omvat.

16. Werkwijze volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat het tonen een voorkeursetsing omvat. 1T. Werkwijze volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat het tonen anodiseren omvat.

18. Werkwijze volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat het tonen elektrogalvaniseren omvat, • v 'i. * " " " \' ~ 83 04 0 3 1'