"Verfahren zum Abbilden von Strukturen auf lichtempfindlichen
Schichten unter Verwen- dung von Photomasken" Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Ab- bilden von Strukturen auf lichtempfindlichen
Schichten
unter Verwendung von Masken, ferner die hierbei benutzte
Maske
selbst und ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur
Herstellung einer derartigen
Maske. "A method of imaging of structures on light-sensitive layers using photomasks" The present invention relates to a method for imaging of structures on light-sensitive layers by using masks, and also the case used mask itself and a particularly advantageous process for the preparation of a such mask.
Verfahren zum Abbilden von Strukturen auf lichtempfindlichen Schichten
werden heute in vielen Zweigen der industriellen Fertigung mit großem Erfolg
angewandt. Häufig schließen sich dann an diese Verfahren weitere Arbeitsgänge,
wie bei- spielsweise Ätzprozesse an, um unter Verwendung der be-
lichteten
und entwickelten Schicht als Ätzmaske diese
Strukturen in den die lichtempfindliche
Schicht tragenden
Körper einzubringen. So stellt dieses Verfahren auch
bei
der-Herstellung von Halbleiterbauelementen nach der Planar-Technologie
einen wichtigen Arbeitsgang dar, mit dem die
Bauelemente-Strukturen
auf den Halbleiterkörper aufgebracht
werden. Als photographische Vorlage
dient bei all diesen be-
kannten Verfahren mP'isten@; eine geeignete Photoplatte, anf
(icr Ciic a,1,. 11,1 l d. 11,t t1 3t#_ l t@@# *-1@ in Form
vors I i .htrl@iu;-L31-
l@täi.gc.@3-.:"@1-:llc?Il cttE'[email protected]@t. s1111. Die
tiger blaic:n hat jednt,11 st--a Nachteil-, daß die auf den Plattere aufgebrachten
Strukturen mit ihren lichtunfiurchläsgigen bereichen: oftmals gerade die Stellen
auf der zu belichtenden Schicht bedecken, die a1 e Orientierungspunkte eine einfache
und sehr genaue Justierung der Maske für die, Belichtung dienen könnten. Die Justierung
muß in diesen Fällen dann über Hilfseinrichtungen erfolgen, was sehr aufwendig ist
unrl zudem nur relativ ungenaue. Ergebnisse liefert. Processes for imaging structures on light-sensitive layers are used today with great success in many branches of industrial production. Often these methods are followed by further work steps, such as etching processes , for example, in order to introduce these structures into the body carrying the light-sensitive layer using the exposed and developed layer as an etching mask. Thus, this method also in the manufacture of semiconductor devices according to the planar technology represents an important step, with which the components structures are applied to the semiconductor body. The photographic template for all of these known procedure mP'isten @; a suitable photo plate, anf
(icr Ciic a, 1 ,. 11,1 l d. 11, t t1 3t # _ lt @@ # * -1 @ in the form before I i .htrl @ iu; -L31-
l @ tai.gc. @ 3 -.:"@ 1-: llc? Il cttE '-! @ r-nc.l@t. s1111. The
tiger blaic: n has every, 11 st - a disadvantage - that the structures applied to the plate with their non-translucent areas: often just cover the areas on the layer to be exposed, the a1 e orientation points a simple and very precise adjustment of the mask for which, exposure could serve. In these cases, the adjustment must then be carried out using auxiliary devices, which is very complex and, moreover, only relatively imprecise. Delivers results.
Bei der Herstellung von. Halbleiterbauelementen verseicht man Schwierigkeiten
beiert Justieren durch die Verwendung von sogenannten Negativlacken zu umgehen.
Die beispielsweise bei der Herstellung eines Transistors für die Basis- bzw'. Emitterdiffusion
benötigten Fenster erscheinen bei uer-endung von Negativlacken auf- den- entsprechendere
Masken als lichtundurchlässige.F1ächen, während die restliche Maskenfläche lichtdurchlässig
ist-. Eine Justierung der Maske zur Abbildung der Emitterstruktur innerhalb des
bereits in den Halbleiterkörper eingebrachten Basisfensters ist- damit ohne große
Schwierigkeiten möglich. Bei Verwendung von Positivlacken würde sich dieser Justiervorgang
jedoch wesentlich komplizierter gestalten, da hier die gesamte Maskenfläche mit
Ausnahme der
i;rrtttez.trul,i.u-r ii=Jhtxitü #r1@1."tissg Nein inüßte und--
,eine --Orient--.
tx.@=x.@in;@ arg (is:- Bcigx:eii.zura@#-::I iiii:e. d.es .B,sisfE@-ii@
te.3 11el der
' ,tiz, t:i erung s,#=g*-a ,. nicht müg:l ini ist. Tr otzd'enr
riiii:=.; - gerade
bei der Herstellung von `ii&lbleiterbauelement-en wünschenswert.' -fosi-tvlzicke
verwenden zu können. Wesen doch diese Laece-. gegeniitaei@ den Nega-twlacken--@resentlic:he'Vortesle
auf; die besonders, in einem- höheren Auflösungsvermögen und einer größeren Empfindlichk.e.t
zu.'sehen sind.-Außerdem Lassen sich bei Positivlacken wesentlich höhere .Randschärfen
erzielen, was im Ilrnbli.ck auf -die von:Iioch:txequenzbaiielementen--große Bedeutung
-besitzt'. --Als ein weiterer Vorteil der Positivlacke sei noch. -erwähnt, .'-daß
durch die spe_z'elle Ausführiuiig der Bierbei verwandten Masken .bedingt, hei--denen
-nur die abzubildenden Strukturen als transparpn'te Flächen -er-scheinen,_Störungen
durch Staubteilchen auf der Maske, die bei Negatvlgcken die gefürchteten Löcher
iri den als -Ätzmaske .dienenden'.l.acksch:cht.en hervorrufen-- kaum auftreten -`
können.Di_e Ausbeute ai auf einer Halb@leit-erscheibe gemein.-sam hergestellten
Bauelementen kann daher durch die Verwendung-von Positivlacken wesentlich gesteigert@werden..In the production of. In semiconductor components, difficulties can be avoided when adjusting by using so-called negative resists. The example in the manufacture of a transistor for the base or '. Windows required for emitter diffusion appear as opaque areas when negative resists end on masks, while the rest of the mask area is translucent. Adjustment of the mask for mapping the emitter structure within the base window that has already been introduced into the semiconductor body is thus possible without great difficulty. When using positive resists, however, this adjustment process would be much more complicated, since here the entire mask surface with the exception of the i; rrtttez.trul, iu-r ii = Jhtxitü # r1 @ 1. "tissg no inüßte and--, a --Orient--.
tx. @ = x. @ in; @ arg (is: - Bcigx: eii.zura @ # - :: I iiii: edes .B, sisfE @ -ii @ te.3 1 1 el der
', tiz, t: i erung s, # = g * -a,. not müg: l ini is. In spite of the riiii: = .; - just
desirable in the manufacture of semiconductor components. -fosi-tvlzicke to be able to use. Be this Laece-. Gegeniitaei @ den Nega-twlacken - @ resentlic: he'Vortesle up; which can be seen in particular, in a higher resolution and a greater sensitivity. In addition, with positive resists significantly higher edge sharpening can be achieved, which in the light of the -of: sequence elements - great importance - owns'. --A further advantage of the positive resists is. -mentions, .'- that due to the specific design of the beer in related masks, that means -only the structures to be depicted appear as transparent surfaces -disturbances caused by dust particles on the mask, which are the case with negative people The dreaded holes in the "etch mask" Positive resists can be significantly increased @ ..
Es ist nun wohl hauptsächlich den bei. der'Justierung auftretenden
-Schwierigkeiten_zuzuschreiben,;daß sich Positivlacke trotz ihrer guten Eigenschaften-beder
Herstellung-von Halbleiterbauelementen nicht durchsetzen konnten:
Der
vorliegenden Erfindung liegt `nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Abbilden von Strukturen auf lichtempfind-
lichen Schichtei. unter
Verwendung von Masken aufzuzeigen, das diese Schwierigkeiten beim Justieren
nicht aufweist.
Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß die Belichtung der lichtempfindlichen Schicht durch eine
Maske
erfolgt, die zur Abbildung einer Struktur nur für
das Licht
eines ganz-bestimmten Wellenbereiches Bereiche
sehr niedriger
Transparenz aufweist, und daß außerdem bei, diesem Belichtungsvorgang
eine Lichtstrahlung verwendet wird, die Spektrallinien innerhalb
diesen Wellenbereichs besitzt. _ Hei dem erfindungsgemäßen
Verfahren wird dann für die justier#ng eine Beleuchtung
gewählt ;=bei. der auch die beim 'Belichtungsvorgang undurchlässigen
,Bereiche lichtdurchlässig sind: Bei-
spielsweise kann das Juatierlicht
so gewählt ,werden-, .daß die-Maske bei dieser "Beleuchtung _ihre.maximale
Transparenz be-
sitzt. Das erfinduhgsgeniäße Verfahren gestaltet
sich nun in
seiner Durchführung bebonders--vorteilhaft, Wenn
das Justierlicht mit seiner spektralen !Verteilung außerhalb des
Empfindlichkeitsbereiches der lichtempfindlichen Schicht liegt..
Der
besondere Vorteil dieses Verfahrens ist-nun--ganz-allg;emein darin zu sehen,.
daß hier Schwierigkeiten bei der Maskenj'usterung durch verdeckte Orientierungspunkt=e
überhaupt nicht auftreten können. Speziell auf die `Herstellung von
Halbleiterbauelomente
bezogen" bedeutet dieses:, daß mit; der
Einführung dieses Verfahrens-nun-Auth-eine
lichtempfindlichen Schichten-aus Positivlacken möglich ist
und die-damit
verbundenen , oben bereits- aufgezählten Vorteile
der -Positivlacke
in vollem Umfang ausgenutzt werden können.,
.ohne daß.besondere Schwierigkeiten.
bei der Maskenjustierung. in Kauf genQmmen-werden müssen:
Dem Empfndlichkeitsbereich der meisten heute erhältlichen Photolacke
ent-aprechend, der
etwa in-einem Lichtwellenbereich zwischen-3o* nm
-und 45o nm liegt, hat sich beispielsweise bei einer speziellen--Ausführungsform
dieses erfindungsgemäßen Verfahreza für die Belichtung ein.
Licht
mit einer Wellenlänge von 4o5 nm, .besonders bewährt.-Für die--Justierung
wird dann ein Licht mit einer-Wellenlänge von .58o nm-_benutzt,`@das_genügend
weit außerhalb des Empfindlichkeitsbereiches das-.Photolackes liegt. It is now mainly the two. der'Justierung -Schwierigkeiten_zuzuschreiben occurring; that positive resists despite their good qualities-beder production-by could not prevail semiconductor devices: The present invention is now `the object of providing a method for imaging of structures on lichtempfind- union Schichtei. using masks to show that this does not have these difficulties in alignment. The method according to the invention is characterized in that the light-sensitive layer is exposed through a mask which has areas of very low transparency for imaging a structure only for the light of a very specific wave range, and in that light radiation is also used in this exposure process is used, which has spectral lines within this wave range . _ Hei the method according to the invention is then used for the readjustment # ng illumination chosen; = at. The areas that are impermeable during the exposure process are also translucent: For example, the juicing light can be chosen so that the mask has its maximum transparency with this illumination. The inventive method is now implemented in its implementation Particularly advantageous when the adjustment light with its spectral distribution lies outside the sensitivity range of the light-sensitive layer. The particular advantage of this method is — now — generally to be seen in the fact that there are difficulties in mask adjustment can not occur at all due to hidden orientation points = e . Especially related to the `production of semiconductor components" this means: that with; the introduction of this process-now-Auth-a light-sensitive layer-of positive resists is possible and the associated advantages of the positive resists already enumerated above can be fully exploited without particular difficulties. when adjusting the mask. in buying genQmmen-will have: the Empfndlichkeitsbereich of most photoresists available today ent-aprechend, which is about in-one light wave range between-3o nm -and 45o nm *, for example, has at a special - embodiment of this Verfahreza invention for exposure a. Light with a wavelength of 405 nm, .pecially proven.-For the adjustment , a light with a -wavelength of 58o nm is used that is sufficiently far outside the sensitivity range of the photoresist .
Als Weiterführung des= Erfindung saedankene sei-'lm-folgenden
eine Photomaske beschrieben,- -die bei der Durchführung=-=des -erfindungsgemäßen
Verfahrens- verwendet werden: kann. _
Diese Maske ist
so ausgeführt, daß eine lichtdurchlässige
Trägerplatte teilweise mit einem
Belag überzogen ist, der
Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbiert.
Dieser Belag
kann beispielsweise aus einer Trägersubstanz bestehen,
der
ein Farbstoff beigemischt ist. Der Farbton dieses beige-
mischten
Farbstoffes bestimmt dann den Durchlässigkeits-
bereich dieses Belages.
Als Trägersubstanzen eignen sich
dabei Lacke: Ist die Durchlässigkeit
dieser Lackschicht aus
irgendwelchen Gründen noch zu hoch, so kann
dieser Belag aus' einer sehr dünnen Metallschicht, die selbstverständlich
noch
lichtdurchlässig sein muß und einer darauf abgeschiedenen,
den
Farbstoff enthaltenen Lackschicht bestehen. Als Metall-
schicht hat sich hierbei
Aluminium gut bewährt. Die Träger-
platte besteht bei dieser Maske nach
der Eriindung vorzugs- . weise aus. Glas, während als Farbstoff sogenannte
Azofarb-Stoffe als besonders geeignet erscheinen. As a continuation of the invention, a photomask is described which can be used when carrying out the method according to the invention. _ This mask is designed in such a way that a transparent carrier plate is partially covered with a coating that absorbs light of a certain wavelength. This covering can consist, for example, of a carrier substance to which a dye is added. The color of this mixed dye then determines the permeability range of this covering. Lacquers are suitable as carrier substances : If the permeability of this lacquer layer is still too high for any reason, this coating can consist of a very thin metal layer, which of course still has to be translucent, and a lacquer layer deposited on it and containing the dye. As a metal layer, aluminum has proven itself well. According to the invention, the carrier plate in this mask is preferably made. expose. Glass, while so-called azo color substances appear to be particularly suitable as a dye.
Zur Herstellung dieser Maske wird man nun am einfachsten
so
verfahren, daß auf eine Glasplatte eine halbdurchlässige
Metallschicht
aufgedampft wird, daß diese Schicht anschließend
mit einest
lichtempfindlichen Lack überzogen wird, der einen
in der Lackflüssigkeit
gelösten Farbstoff enthält, daß fer-
ner auf optischem Weg eine Struktur
auf diese Lackschicht über-
tragen,. durch einen.Entwicklungsprozeß-dieser
Lack dar Struktur
entsprechend wieder. teilweise entfernt und das Mietall
an den
freigelegten Stellen weggeätzt wird.
Eine
andere Ausführungsform der beim erfindungsgemäßen Verfahren, verwendeten
Maske kann beispielsweise darin bestehen,
daß der die-Maakenstruktur
bildende, das Lichteines bestimmten Wellenbereiches a absorbierende:Belag
aus Siliziummonoxyd (Si0) besteht. f Zur- Herstellung dieser
Maske wird beispielsweise so ver-
fahren werden, daß eine Glasplatte
mit Siliziunmonoxyd bedampft wird und in diese auf der
GI.aäglatte--abgeschiedene Sinziumoxydechicht die abznbildendenStrukturen
mit -Hilfe eine Photoätzverfahrens eingebracht werden. To prepare these mask you will now proceed most easily so that a semi-permeable metal layer is vapor-deposited on a glass plate, that this layer is then coated with Ernest photosensitive lacquer, which contains a dissolved in the coating liquid dye that FER ner an optical means Transfer the structure to this lacquer layer . by means of a development process - this lacquer represents the structure again accordingly. partially removed and the rented area is etched away at the exposed areas. Another embodiment of the mask used in the method according to the invention can consist, for example, in the fact that the coating which forms the maak structure and absorbs the light of a certain wave range a consists of silicon monoxide (SiO). f Zur- preparation of these mask is, for example, drive comparable so that a glass plate having Siliziunmonoxyd is vaporized and in this on the GI.aäglatte - the abznbildendenStrukturen -Help with a photo-etching process are introduced deposited Sinziumoxydechicht.