DE2143737A1

DE2143737A1 - Photoaetzverfahren

Info

Publication number: DE2143737A1
Application number: DE19712143737
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Fischer
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1971-09-01
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1973-03-08
Also published as: JPS5133445B2; FR2151130B1; IT963413B; JPS4833908A; FR2151130A1

Description

BobIIngen, den 13. August Li)71 gg-ba/sz

Ai.itLiches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: Docket GE 9 71 006

Photoätzverfahren

Die Erfindung betrifft ein Photoät^vertahren, bei dem die Oberfläche eines geeigneten Materials mit Photo Lack beschichtet, der Photolack über eine das Muster enthaltende Photomaske belichtet und entwickelt und anschließend die Ätzung des iJeiterials durchgeführt wird.

Derartige Photoätzverfahren finden bekanntlich Anwendung in der Photolithograpie. Ein zusätzliches, neueres Anwendungsgebiet ist die Halbleitertechnik.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll besonders im Hinblick auf die Anwendung in der Halbleitertechnik beschrieben werden, ohne daß dadurch eine Beschränkung auf dieses spezielle Anwendungsgebiet beabsichtigt ist.

Sämtliche in der integrierten Schaltungstechnik derzeit üblichen Herstellungsverfahren sind auf die Anwendung der maskierten Ätztechnik ausgerichtet. Dabei wird von lichtempfinlichen, organischen Verbindungen Gebrauch gemacht, die als Photolacke bekannt sind. Im Prinzip werden mittels einer in Verbindung mit dem Pho-

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tolack verwendeten Photomasks auf einem Halbleiterplättchen clLe verschiedenen für Diffusions-MetallisLerungs- und weiteren Prozesse erforderlichen Muster aufgebracht. Die verwendete Photomaske enthält das photographisch auf der Oberfläche eines geeigneten Maskenmaterials zu reproduzierende Bildmuster. Als Materialien koütmen bei den einzelnen Prozessen beispielsweise die Ober fluchen von Halbleitermaterial selbst, und von das Ilalbleitermaterial bedeckenden Oxyd- und Metallschichten in Frage.

Im wesentlichen enthält das aus der Photolithographic bekannte | Verfahren folgende Einzelschritte.

Die betreffende, bei anschließenden Prozessen als Haske zu verwendende Oberfläche eines geeigneten Materials wird zunächst mit dem lichtempfindlichen Photolack beschichtet. Auf diesen Photolack wird eine das gewünschte Bildmuster enthaltende Photomaske aufgebracht und insbesondere auf bereits in vorhergehenden Prozessen verwendete Bildmuster ausgerichtet. Nach geeigneter, durch die Photomaske hindurch erfolgter Belichtung der Photolackschicht wird das Bild der Photomasks in der Photoleickschicht entwickelt. Abhängig von der Verwendung von positivem oder negativem Photolich werden dabei entweder die belichteten oder die nicht belichteten Teile der PhotolackKchicht entfernt. Die verbleibenden TaL-F Ie der Photolackschi.cht werden fixiert, so daß sie von den nachfolgenden Ätz- und ähnlichen Prozessen nicht angegriffen werden. Sie bilden also insbesondere eine Ätzmaske, mit deren Hilfe das durch die verwendete Photomaske vorgegebene Bildmuster in die Oberfläche des darunter angeordneten Materials übertragen werden kann. Dabei findet eine Ätzung des Materials jeweils nur in den Bereichen statt, in denen die Photolackschicht fehlt. Nach Durchführung des Ätzprozessen werden auch die restlichen Teile der Photolackschicht entfernt, so daß das gewünschte Muster für die nachfolgenden Prozesse zur Verfügung steht.

Das in der Photolackschicht zu bildende Bildmuster kann nicht vollkommener sein als die für die Reproduktion verwendete Photo-

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maske. Aus diesem Grunde sind an die Qualität der Photomaske wesentliche Forderungen zu stellen. Selbstverständlich müssen die
geometrischen Dimensionen des Bildmusters korrekt sein und diese Dimensionen müssen relativ unabhängig von Temperatur- und Feuchtiyskeitseinflüssen sein. Das Bildmuster muß sowohl in den hellen als auch in den dunklen Bereichen eine gleichförmige Dichte
aufweisen, wobei die Übergänge zwischen hellen und dunklen Bereichen scharf definiert sein müssen.

Es hat sich in der Vergangenheit gezeigt, daß konventionelle Photoätztechniken insbesondere bei ihrer Anwendung in der integrierten Schaltungstechnik nicht in dem Maße perfekt sind, wie es eigentlich hinsichtlich einer wirtschaftlich vertretbaren Ausbeute an damit herstellbaren integrierten Schaltungen erforderlich wäre. Um scharfe Linien und Kanten im Bildmuster der herzustellenden Maske zu erzielen, ist man bestrebt, die Dicke der verwendeten Photomaske ebenso wie die Dicke der Photolackschicht möglichst dünn zu wählen. Es ist aber nicht auszuschließen, daß Unvollkommenheiten im Material und in der Beschichtung bei dünnen Schichten häufiger auftreten und ebenso belichtet und reproduziert werden wie das eigentliche Maskenbild. Dabei bestehen Fehler in der Photolackschicht meist darin, daß diese Stellen ohne Photolack
aufweist. Bei Fehlern in der Photomaske ist zunächst zu unterscheiden, ob es sich um positiven oder negativen Photolack handelt,
also um Photolack, bei dem bei der Entwicklung belichteter oder
unbelichteter Photolack entfernt wird. Grundsätzlich sind aber
die Fehlfir in der Photomaske einzuteilen in helle Fehlstellen
in an sich dunklen Bereichen, im folgenden Hell-Fehler genannt,
und in dunkle Fehlstellen in an sich hellen Bereichen, im folgenden Dunkel-Fehler genannt. Sämtlichen, hier betrachteten Fehlstellen ist gemeinsam, daß sie nur in zufälliger Verteilung auftreten .

Aus dem US-Patent 3 317 320 ist bereits ein Photoätzverfahren bekannt, durch das die Auswirkung von Fehlstellen in der Photolackschicht verhindert werden. Dabei wird zunächst eine erste Photo-

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lackschicht über eine erste Maske belichtet, die Photolackschicht entwickelt und die entsprechenden Teile entfernt. Anschließend wird eine zweite Photolackschicht aufgebracht, die über eine zweite Maske belichtet und wiederum entwickelt wird. Dieses Verfahren ist z. Z. nur mit negativem Photolack möglich. Daher hat es den Nachteil, daß sämtliche Hell- Fehler beider Photomasken reproduziert werden, obwohl der Aufwand, den zwei Photolackschichten und zwei Masken mit sich bringen, in Kauf genommen wird. Außerdem bleiben sowohl Hell- als auch Dunkel-Fehler zumindest teilweise erhalten, indem beispielsweise in ihrem Bereich die Dicke der gebildeten Ätzmaske jeweils auf die Hälfte reduziert wird. Aus diesem Grunde wird in dem genannten Patent zusätzlich ange- ' regt, zur Vermeidung der Maskenfehler nach der Belichtung der ersten Photolackschicht keine Entwicklung durchzuführen. Auch durch diese Maßnahme können aber Hell-Fehler nicht, und Dunkel-Fehler nur zum Teil vermieden werden.

Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Photoätzverfahren anzugeben, durch das durch in zufälliger Verteilung vorhandene Fehlstellen, sogenannte Hell- und Dunkel-Fehler, in Photomasken bedingte Fehler bei der Photolithographie im allgemeinen und insbesondere bei deren Anwendung in der integrierten Schaltungstechnik vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Photoätzverfahren zur Herstellung von Masken, bei dem die Oberfläche eines geeigneten Maskenmaterials mit Photolack beschichtet, der Photolack über eine das Muster enthaltende Photomaske belichtet und entwickelt und anschließend die Ätzung des Maskenmaterials durchgeführt wird, dadurch gelöst, daß die Photolackschicht mehrmals nacheinander jeweils unter Verwendung einer gesonderten, aber entsprechend ausgerichteten Photomaske einer für die Entwicklung der Photolackschicht nicht ausreichenden Teilbelichtung ausgesetzt wird und daß die Vollbelichtung durch die Summe der Teilbelichtung herbeigeführt wird.

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Dieses Verfahren weist insbesondere den Vorteil auf, daß die Auswirkungen sämtlicher möglicher Maskenfehler vermeidbar sind, £;o daß sich insbesondere bei der Anwendung des Verfahrens in der integrierten Schaltungstechnik wirtschaftlich vertretbare Ausbeuten erzielen lassen. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel besteht darin, daß aufeinanderfolgende Photomasken jeweils eine mindestens um die Justiertoleranz vergrößerte Mustergeometrie aufweisen. Dabei wird bei geringfügiger Verringerung der erreichbaren Ausbeute vermieden, daß eine vollkommen exakte Maskenjustage erforderlich ist.

Insbesondere besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß bei Anwendung von N .£. 3 Masken und Teilbelichtungen die Teilbelichtungen so gewählt werden, daß jeweils nach der (N - l)ten Teilbelichtung die Vollbelichtung erreicht wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß bei aus regelmäßig angeordnetem Einzelmuster zusammengesetzten Muster einer Photomaske lediglich eine erweiterte Einzelmaske verwendet und die Teilbelichtungen jeweils nach Verschieben dieser Maske bis zur erneuten Deckung des Musters vorgenommen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. IA bis IB jeweils am Ende einzelner Verfahrensschritte

das erfindungsgemäße Verfahren bei Anwendung von zwei Teilbelichtungen,

Fig. IE den bei Anwendung von zwei Teilbelichtungen erzielten Verlauf der aufgenommenen Lichtenergie,

Fig. IF den entsprechenden Verlauf der aufgenommenen

Lichtenergie, wenn nur relativ schmale Fehlstellen in den Photomasken vorhanden sind,

Fig. 2A bis 2E jeweils am Ende einzelner Verfahrensschritte Docket GE 971 006 309810/0917

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das erfindungsgemäßa Verfahren bei Anwendung von drei Teilbelichtungen und

Fig. 2F den Verlauf der aufgenommenen Lichtenergie bei

Anwendung von drei Teilbelichtungen.

Wie bereits erwähnt, soll das erfindungsgemäße Verfahren in seiner Anwendung bei der der integrierten Schaltungstechnik beschrieben werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von der Tatsache ausgegangen, daß eine komplette Entwicklung eines Bildmusters auf einer Photolackschicht eine Belichtung mit einer festliegenden minimalen Lichtenergie, bezogen auf die Flächeneinheit, voraussetzt. Normalerweise wird diese minimale Lichtenergie während einer einzigen Belichtung erreicht. Es wird nun davon Gebrauch gemacht, daß diese erforderliche minimale Lichtenergie auch durch eine Serie jeweils eine geringere Lichtenergie aufweisender Teilbelichtungen erzielt werden kann. Die Gesamtenergie ergibt sich als Summe der Energien der Teilbelichtungen. Für die einzelnen Teilbelichtungen wird jeweils entweder eine gesonderte Maske mit demselben Bildmuster oder aber, wenn sich das Bildmuster aus regelmäßig angeordneten Einzelmustern zusammensetzt, dieselbe Maske verwendet, die nach jeder Teilbelichtung um jeweils ein Einzelmuster verschoben wird. Zieht man in Betracht, daß die Hell- und Dunkel-Fehler der Photomasken in zufälliger Verteilung auftreten, so kann unterstellt werden, daß Fehlstellen aufeinanderfolgender Photomasken nicht übereinander zu liegen kommen. Das bedeutet, daß im Bereich einer Fehlstelle höchstens eine Teilbelichtung mit reduzierter Lichtenergie erfolgt. Ist die Lichtenergie einer Teilbelichtung gering genug gewählt, so werden die Fehlstelen der betreffenden Photomaske nicht reproduziert.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit lediglich zwei Teilbelichtungen ergibt sich aus den Fign. IA bis IE. Als Anwendungsbeispiel diene die Herstellung einer Diffusionsmaske in der integrierten Schaltungstechnik. Fig. IA zeigt einen Ausschnitt eines Halbleitersubstrats S, dessen Oberfläche durch Oxyidation mit einer

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I \ HO I O ι

Oxydschicht M bedeckt ist. Die Oxydschicht M wird am Ende des Prozesses als Diffusionnnaske M¹ bzw. M" verwendet. Auf die Oxydschicht M ist eine Photolackschicht PR aufgebracht. Die Photolackschicht PR ist wiedeium mit einer eisten Photomaske Ml bedeckt. Diese Photomaske zeigt beispielsweise helle Bereiche 11 und 12 und einen dunklen Bereich 13. Innerhalb des dunklen Bereiches ist eine einen Hell-Fehler darstellende Fehlstelle Dl angenommen. Innerhalb des hellen Bereiches 12 liegt ein Dunkel-Fehler D2. Diese Fehlstellen bestehen also entweder aus kleinsten lichtdurchlässigen Stellen in an sich lichtundurchlässigen Teilen oder aus licht-undurchlässigen Stellen in an sich lichtdurchlässigen Bereichen der Photomaske. Fig. IA zeigt die Anordnung nach der ersten Teilbelichtung. D. h., unterhalb der lichtdurchlässigen Bereiche 11, Dl und 12 ist die Photolackschicht PR teilbelichtet, was durch die schraffierten Schichtteile 14, 16 und 17 angedeutet ist. Unterhalb der lichtundurchlässigen Bereiche 13 und D2 findet keine Belichtung statt, was durch die punktierten Bereiche 15 und 18 kenntlich gemacht ist. Der Hell-Fehler Dl hat also einen unerwünschten, teilbelichteten Bereich 16 in der Photolackschicht PR zur Folge. Der Dunkel-Fehler D2 bewirkt, daß ein Bereich 18 der Photolackschicht PR unbelichtet ist, der an sich teilbelichtet sein müßte. Die bei dieser ersten Teilbelichtung zugeführte Lichtenergie würde nicht für eine Entwicklung des Photolacks ausreichen. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei einer Vollbelichtung anstelle dieser ersten Teilbelichtung die unterhalb der Fehlstellen Dl und D2 liegenden Schichtbereiche entweder vollbelichtet oder nicht bali eiltet wären. Diese Fehlstellen würden bei der anschließenden Entwicklung zu echten Fehlern werden.

Im nächsten Verfahrensschritt (Fig. IB) wird die erste Maske Ml entfernt und eine zweite, im Muster entsprechende Photomaske M2 aufgebracht. Selbstverständlich muß die zweite Photomaske entsprechend der bereits belichteten Teile exakt justiert werden. Da die angenommenen Fehlstellen nur in zufälliger Verteilung auftreten, kann angenommen werden, daß bei der zweiten Photomaske

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M2 die lichtdurchlässigen Bereiche 21 und 22 keine Dunkel-Fehler und der lichtundurchlässige Bereich 23 keinen Hell-Fehler aufweist. Bedingung ist aber nur, daß in beiden Photomasken keine sich überdeckende Fehlstellen vorhanden sind. Die nunmehr durchgeführte zweite Teilbelichtung bewirkt, daß die· Stellen der Photolackschicht PR, die beiden Belichtungen ausgesetzt waren, nunmehr voll belichtet sind, was durch die engschraffierten Bereiche 24 und 27 angedeutet ist. Der bei der ersten Teilbelichtung fälschlicherweise nicht belichtete Bereich 18 stellt sich nunmehr als halbbelichteter Bereich 28 in Fig. IB dar. Der bei der ersten Teilbelichtung fälschlicherweise teilbelichtete Bereich 16 wird der zweiten Teilbelichtung nicht ausgesetzt, so daß er in Fig. IB

als teilbelichteter Bereich 26 erhalten bleibt. Der bei der ersten Teilbelichtung nicht belichtete Bereich 15 bleibt als nicht belichteter Bereich 25 erhalten. Die Fign. IC und ID zeigen die Anordnung nach der Entwicklung des Photolacks, wobei zu unterscheiden ist, ob positiver oder negativer Photolack verwendet wurde. In der Anordnung gemäß Fig. IC ist die Verwendung von negativem Photolack PR¹ angenommen, was bedeutet, daß die unbelichteten oder nur teilbelichteten Bereiche 25, 26 und 28 verschwinden, so daß öffnungen 25" und 28' entstehen, während die belichteten Bereiche 24 und 27 als Bereiche 24' und 27' erhalten bleiben. Fig. ID zeigt die Anordnung bei Verwendung von positivem Photolack PR", bei dem die unbelichteten Bereiche 24" und 27" verschwinden, ψ während die belichteten oder teilbelichteten Bereiche 25", 26" und 28" erhalten bleiben. Bei der hier gewählten Darstellung sind die Grenzen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zwei Teilbelichtungen ersichtlich. Es zeigt sich nämlich offensichtlich, daß nur der Hell-Fehler Dl zum Verschwinden gebracht wird und nicht zur Wirkung kommt. Dagegen setzt sich der Dunkel-Fehler D2 fort und bleibt als Fehlstelle auch im entwickelten Photolack erhalten. Dies ist durch die Bereiche 28' in Fig. IC und 28" in Fig. ID angedeutet. Die Tatsache, daß bei Anwendung von lediglich zwei Teilbelichtungen nur die eine Art von Fehlerstellen ohne Auswirkung bleibt, ergibt sich auch aus dem Verlauf der aufgenommenen Lichtenergie, die in Fig. IE über der Breite der Gesamtanordnung aufge-

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zeichnet ist. Dabei entspricht El der Energie der ersten und E2 der Energie der zweiten Teilbelichtung. Die Lichtenergie EO entspricht der für die Entwicklung erforderlichen Mindest-Energiemenge. Der Verlauf e21 entspricht der ersten Teilbelichtung. An keiner Stelle wird die Mindest-Energie erreicht. Nach der zweiten Teilbelichtung wird der Verlauf e22 eingestellt. Auch hier ist zu ersehen, daß im Bereich des Dunkel-Fehlers D2 nur eine halbe Belichtung erzielt wird, die für die Entwicklung nicht ausreicht, so daß die Fehlstelle erhalten bleibt. Aus dem entsprechenden Figurverlauf in Fig. IF wird aber deutlich, daß auch die Dunkel-Fehler D2 größtenteils keine Auswirkung haben, wenn die Fehlstellen relativ kleinflächig sind. Es ist nämlich festzustellen, daß bei der Belichtung infolge des auftretenden Streueffektes auch bei der ersten Teilbelichtung unterhalb des Dunkel-Fehlers D2 eine teilweise Belichtung erfolgt. Damit wird auch im Bereich eines kleinflächigen Dunkel-Fehlers bei der zweiten Teilbelich-' tung die Vollbelichtung erreicht, so daß die Fehlstelle bei der Entwicklung verschwindet. Dies ist durch die entsprechenden Energieverläufe e21' und e22" in Fig. IF dargestellt.

Betrachtet man nunmehr wieder die Fign. IC und ID, so ist zu ersehen, daß durch Anwendung eines geeigneten Ätzmittels in den vom Photolack befreiten Bereichen 25' bzw. 24" und 27" die Oxydschicht M entfernt wird und eine entsprechende Diffusionsmaske M¹ bzw. M" erhalten bleibt.

Bereits bei Anwendung von drei Teilbelichtungen wird erreicht, daß sämtliche möglichen Fehlstellen Dl und D2 mit Sicherheit wirkungslos werden. Die entsprechenden Verfahrensschritte und zugehörigen Überlegungen ergeben sich aus den Fign. 2A bis 2F. Der einzige, wesentliche Unterschied des Verfahrensablaufs gemäß den Fign. 2A bis 2D gegenüber dem Verfahrensablauf gemäß den Figuren IA bis ID besteht also darin, daß die Vollbelichtung durch drei Teilbelichtungen in Verbindung mit drei getrennten Masken herbeigeführt wird. Der Einfachheit halber ist wiederum angenommen, daß die Fehlstellen bereits in der ersten Maske Ml

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auftreten. Selbstverständlich könnten diese Fehlerstellen auch in einer der beiden folgenden Masken M2 und M3 enthalten sein. Wesentlich ist nur, daß infolge der zufälligen Verteilung der Fehlstellen angenommen werden kann, daß niemals zwei Fehlstellen zweier oder gar sämtlicher Masken nach, der Ausrichtung der Masken zur Deckung kommen.

Auszugehen ist wiederum von einem Halbleitersubstrat S, dessen Oberfläche durch Oxydation mit einer in eine Diffusionsmaske M¹ bzw. M" umzuwandelnde Oxydschicht M bedeckt wird. Auf dieser Oxydschicht ist wiederum die Photolackschicht PR und darüber die erste Photomaske Ml angeordnet. Diese Photomaske weist wiederum lichtdurchlässige Bereiche 11 und 12 und einen, lichtundurchlässigen Bereich. 13 auf. Außerdem ist ein Es.ll-Feh.le?: Dl und ein Dunkelfehler D2 als vorhanden angenommen«, Bai der ersten Teilbelichtung mit einer Lichtenergie El (Fig. 2F) _s die einem Drittel der Gesamtenergie bei Vollbelichtung entspricht, werden also die durch weite Schraffur gekennzeichneten, zu einem Drittel teilbelichteten Bereiche 14, 16 und 17 gebildet_a ünbelichtet bleiben die Bereiche 15 und 18. Dabei stellen die Bereiche 16 und 18 durch die Fehlstellen Dl und D2 hervorgerufene Fehler dar. Fig. 2B zeigt, die Anordnung nach dem Aufbringen der fehlerfreien zweiten Maske M2 und Durchführung der zweiten Teilbelichtung. Diese zweite Photomaske ist selbstverständlich, auf das bereits belichtete Bildmuster ausgerichtet und weist die lichtdurchlässigen Bereiche 21 und 22 und de,, liehtundurchlässigen Bereich 23 auf. Bei der zweiten Teilbelichtimg werden die Bereich 14 und 27 zu zwei Dritteln teilbalichtet {Summe der Energien El und E2 in Fig. 2F). Dieser Belichtungszustand ist durch die dichtere Schraffur gekennzeichnet, ünbelichtet bleibt weiterhin der nunmehr mit 25 bezeichnete seitherige Bereich 15. Die der Fehlstelle 16 entsprechende Fehlstelle 26 wird von der zweiten Teilbelichtung nicht betroffen. Dagegen erfolgt eine Teilbelichtung der Fehlstelle 18 zu einem Drittel, was durch den weitschraffierten Bereich 28 angedeutet ist. Bei der dritten Teilbelichtung (Fig. 2C) in Verbindung mit der dritten Maske .M3,

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die die lichtdurchlässigen Bereiche 31 und 32 und den lichtundurchlässigen Bereich 33 aufweist, werden die Bereich 24 und 27 aus Fig, 2B entsprechend der Summe der drei Lichtenergien El, E2 und E3 (Fig. 2F) vollbelichtet, was durch die enge Schraffur der Bereiche 34 und 37 angedeutet ist. ünbelichtet bleibt der nunmehr mit 35 bezeichnete Bereich 25. Die durch den Hell-Fehler Dl bewirkte Fehlstelle 16, bzw. 26 bleibt weiterhin zu einem Drittel teilbelichtet und ist mit dem Bezugszeichen 36 versehen. Wesentlich ist bei dieser abschließenden dritten Teilbelichtung, daß der bei der zweiten Teilbelichtung noch vorhandene, zu einem Drittel teilbelichtete Bereich 28 (Fig. 2B) nunmehr einer weiteren Teilbelichtung unterworfen wird. Dabei bildet sich der zu zwei Dritteln teilbelichtete Bereich 38. Wie aus der Fig. 2F zu ersehen ist, sind die Energien El, E2 und E3 der Teilbelichtungen so gewählt, daß die Vollbelichtung bereits bei zwei Teilbelichtungen erreicht ist. Der Verlauf e31 der ersten Teilbelichtung verläuft noch unterhalb der für die Vollbelichtung erforderlichen Mindestenergie EO. Bei der zweiten Teilbelichtung (Verlauf e32) wird diese Mindestenergie bereits an sämtlichen, gewünschten Stellen überschritten. Lediglich im Bereich des Dunkel-Fehlers D2 liegt die aufgenommene Lichtenergie entsprechend einer Teilbelichtung noch unterhalb der Mindestenergie. Doch diese Fehlstelle wird bei der dritten Teilbelichtung (Verlauf e33) endgültig behoben. Die Fig. 2D zeigt die Anordnung bei Verwendung eines negativen Photolacks PR¹ nach der Entwicklung. Die entwickelte Photolackschicht PR¹ bildet nunmehr eine Ätzmaske mit den eine Ätzung verhindernden Bereichen 34*, 37' und 38' und einem Maskenfenster 35¹, 36". Durch einen Ätzprozeß kann demnach in der Diffusionsmaske M¹ ein Maskenfenster 40¹ erzeugt werden. In Fig. 2E ist die Herstellung einer komplementären Anordnung dargestellt, die durch die Verwendung einer positiven Photolackschicht PR" zustande kommt. Hier bleiben bei der Entwicklung der Photolackschicht der unbelichtete Bereich 35" und der zu einem Drittel teilbelichtete Bereich 36" erhalten, während die vollbelichteten Bereiche 34 und 37 und der zu zwei Dritteln belichtete Bereich 38 entfernt

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werden, so daß in der gebildeten Ätzmaske Maskenfenster 34" und 37" bzw. 38" entstehen. Nach Durchführung der Ätzung bleibt demnach der Bereich 40" der Diffusionsmaske M" erhalten.

Es zeigt sich also, daß das erfindungsgemäße Verfahren sämtliche möglichen Fehlstellen in einer Photomaske, d. h. also Hell-Fehler und Dunkel-Fehler bei negativem und positivem Photolack, nicht zur Auswirkung kommen läßt, wenn mindestens drei Teilbelichtungen durchgeführt werden. Die Teilbelichtungen sind dabei so zu wählen, daß die Summe von zwei Teilbelichtungen bereits die für die Entwicklung erforderliche Belichtung ergibt, während nur eine Teilbelichtung nicht ausreichend ist. Wie im Zusammenhang mit den Fign. IA bis IF dargestellt, werden beim Verfahren mit nur zwei Teilbelichtungen unter Umständen relativ großflächige Dunkel-Fehler nicht beseitigt. Aber schon beim Verfahren mit nur zwei Teilbelichtungen werden in zufälliger Verteilung auftretende Fehler zu einem Großteil vermieden, so daß schon hier mit einer größeren Ausbeute zu rechnen ist. Dies ist eine Folge der insbesondere bei kleinflächigen Fehlstellen auftretenden Lichtstreuung.

Um bei manchen Anwendungsfällen unter Abwägung der Wirtschaftlichkeit das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderliche Ausrichten aufeinanderfolgender Photomasken zu vereinfachen, kann bei nur geringer Einbuße an Ausbeute folgende Methode angewandt werden. Betrachtet man beispielsweise das Verfahren mit zwei Teilbelichtungen, so wird die erste Belichtung mittels einer regulären, das Bildmuster in den gewünschten Abmessungen enthaltenden Photomaske durchgeführt. Bei der zweiten Belichtung wird dagegen eine Photomaske verwendet, die eine mindestens um die Justiertoleranz vergrößerte Mustergeometrie aufweist. Da das zu übertragende Bildmuster nur durch die Summe beider Teilbelichtungen in seinen Abmessungen bestimmt wird, ist die Mustergeometrie der ersten Maske maßgeblich. Fehlstellen, die in den durch die vergrößerte Mustergeometrie der zweiten Maske nicht von beiden Masken überdeckten Bereich fallen, werden bei dieser

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Methode reproduziert und ergeben einen Verlust an Ausbeute. Sämtliche weiteren Fehlstellen werden jedoch weiterhin eliminiert.

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Claims

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- 14 PATENTANSPRÜCHE

Photoätzverfahren, bei dem die Oberfläche eines geeigneten Materials mit Photolack beschichtet, der Photolack über eine das Muster enthaltende Photomaske belichtet und entwickelt und anschließend die Ätzung des Materials durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Photolackschicht mehrmals nacheinander jeweils unter Verwendung einer gesonderten, aber das gleiche Muster enthaltenden und entsprechend ausgerichteten Photomaske einer für die Entwicklung der Photolackschicht nicht ausreichenden Teilbelichtung ausgesetzt wird und daß die Vollbelichtung durch die Summe der Teilbelichtungen herbeigeführt wird.
2. Photoätzverfahren nach Anspsruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Photomasken jeweils eine mindestens um die Justiertoleranz vergrößerte Mustergeometrie aufweisen.
3. Photoätzverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von η _>. 3 Masken und Teilbelichtungen die Teilbelichtungen so gewählt werden, daß jeweils nach der (n - Uten Teilbelichtung die Vollbelichtung erreicht wird.
4. Photoätzverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem aus regelmäßig angeordneten Einzelmustern zusammengesetzten Muster einer Photomaske lediglich eine erweiterte Einzelmaske verwendet und die Teilbelichtungen jewils nach Verschieben dieser Maske bis zur erneuten Dekkung des Musters vorgenommen werden.
5. Anwendung des Photoätzverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Ln der Halbleitertechnik gebräuchlichen Masken dient.

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