DE2624832B2 - Verfahren zum herstellen von lackmustern - Google Patents

Description

hinreichenden Dampfdrucks des notwendige Temperatur eingestellt wird

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß e.n photoempfindlicher Lack verwendet wird. ^P 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzewhne , daem elektronenstrahlempfindlicher Lack verwendet

wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Öffnungen aufweisenden Lackmustern auf einem

Substrat.

Lackmuster, insbesondere solche aus photo- oder elektronenstrahlempfindlichen Lacken, werden bei- ι spielsweise bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen als Masken verwendet. Dabei bestimmen die Abmessungen der Öffnungen in den als Maske dienenden Lackmustern, welche insbesondere bei Ätzprozessen benötigt werden, die minimale, räumliche Ausdehnung der Halbleiteranordnungen. Wegen den mit den kleinen Abmessungen verbundenen günstigen Eigenschaften, wie z. B. verminderten Kapazitäten, zeigen Halbleiteranordnungen mit kleinen Abmessungen gegenüber solchen Anordnungen mit größeren Abmessungen eine bessere Leistungsfähigkeit und eine größere Schaltgeschwindigkeit und sie erleichtern den Aufbau von integrierten Schaltungen hoher Dichte. Gemäß dem Stand der Technik werden die kleinsten Abmessungen bei Anwendung lithographischer Verfahren unter Verwendung strahlungsempfindlicher Lacke erzielt. Bisher setzt aber die erreichbare Auflösung, d. h. der geringste Abstand, zweier Objektpunkte, die man noch getrennt abbilden kann, bei der Belichtung dp;. Bemühungen, kleinere Abmessungen zu erhalten, eine Grenze. Im Fall von Lackmaterial, welches photo- d. h. lichtempfindlich, ist, ist es deshalb bisher außerordentlich schwierig, Linienauflösungen zu erhalten, welche kleiner als 2,54 μιη sind. Beim Belichten mit Elektronenstrahlen treten bisher diese Schwierigkeiten auf. wenn Öffnungen unterhalb etwa 1,25 μιτι gewünscht werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren ,!hau, wen., das Lackmuster, um den Lack ci^Ron 7u bringen, dem Dampf eines den Lack

f^Um A n\ ösunßsmitfels ausgesetzt wird. Diese Durchlösenden Losunjpm^ ^ ^ ^ ^ ^

Aufwand bewerkstelligen. Beispielsweise ist es Weise möglich, das Laclcmuster, um es bringen, in einen geschlossenen, jedoch zu bringen, in dessen unteren

Teil eine genügen«* .«enge des Lösungsmittels sich befindet und in dem Behälter e.ne zur Erreichung eines u thVnden Dampfdrucks des Lösungsm.ttels notwendige Temperatur' einzustellen. Ein solcher Behälter kt ein sehr einfaches Gerät. Be. seiner Anwendung ist d r Ve brauch an Lösungsmittel gering. Dadurch ,st das Verfahren billig und eine wesentliche Belastung durch ι ösunesmitteldämpfe tritt nicht ein.

Es ist vorteilhaft, als Lösungsmittel Azeton zu verwenden. Dieses Lösungsmittel ist billig, kommerziell in s^hr reiner Form erhältlich und löst seht gut e.ne E-oße Anzahl von Lackmalereien. ^g?„ vorteilhafter Weise läßt s.ch das Verfahren auf nhotoempfindliche und auf elektronenstrahlempf.ndl.-Se Lacke anwenden. Es ist auf diese Weise möglich, die K^tanntesten ausgefeiltesten und am allgemeinsten a wandten Maskierungsverfahren, nämlich die lithographischen Verfahren, die m.t erf.ndungsgemaßen Verfahren zu kombinieren.

Die gewünschten Abmessungen lassen s.ch erreichen, indem der Lacktyp, die Lackschichtdicke, das Losungs-, Sei die Temperatur und die Zeit der Behandlung festliegt und aufeinander abgestimmt werden Dadurch läßt sich das Verfahren in sehr vorteilhafter We.se flexibel an den Gesamtprozeß der Herstellung von inieerierten Schaltungen anpassen. , Das e Lungsgemäße Verfahren läßt s.ch vorte.lh.ft durchführen, wenn als Substrat ein mit einer SiO₂-Schicht abgedeckter Körper verwendet wird. SiO₂ ist als bei Halbleitern gängigste Material zur Herstellung von Passivierungsschichten und von Masken be Verfahrenssctritren, bei denen das Halbleitermatenal ^d0Werd^Wen^dextrem kleine Öffnungen oder Öffnungen mit einem extrem kleinen Toleranzbereich angestrebt, so ist es vorteilhaft, ein Substrat zu verwenden, das im Bereich der Öffnungen planar ist. Das Fließen hangt dann ausschließlich von den oben genannten genau kontrol- !;»_rkaren Parametern ab.

Die Erfindung wird anhand von durch Zeichnungen

erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Querschnitt eines Behälters, in dem die Proben mit dem Lackmuster mit Lösungsmitteldampf behandelt werden,

Fig. 2A in Draufsicht das Muuer einer nach dem Stand der Technik hergestellten Lackmaske,

F i g. 2B in Draufsicht das in F i g. 2A gezeigte Muster einer Lackmaske nach der Behandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig.3a einen Querschnitt an der angezeigten Stelle durch das in der F i g. 2A gezeigte Muster und

F i g. 3B einen Querschnitt an der angezeigten Stelle durch das in der F i g. 2B gezeigte Muster.

Um eine Lackmaske herzustellen, die öffnungen aufweist, deren Linienbreiten unterhalb 1 μηι liegen, wird zunächst eine Maske gemäß dem Stand der Technik hergestellt. Soll beispielsweise eine integrierte Halbleiteranordnung mittels der photol'thographischen Maskiertechnik hergestellt weiden, so wird das Halbleitersubstrat 1 in der Fig.3A zunächst mit einer Diffusionsmaskierschicht 2 aus Siliciumdioxid bedeckt, auf welche eine Photolackschicht 3 aufgebracht wird. Dazu wird üblicherweise das Halbleitersubstrat 1 zur Erzeugung der Schicht 2 oxydiert. Die Schicht 2 wird anschließend gereinigt und auf sie wird dann die Photolackschicht 3 aufgebracht, welche gehärtet, durch eine Maske belichtet und entwickelt wird, so daß in ihr gemäß dem gewünschten Muster öffnungen entstehen. Das Muster der öffnungen ist in F i g. 2A gezeigt und in der Fig.3A als öffnung 4 angedeutet. Die Oberfläche der Oxidschicht 2 ist innerhalb der öffnung 4 eben. Gemäß dem Stand der Technik wird dann mittels Ätzung die Oxidschicht 2 an den nicht von der Lackschicht 3 bedeckten Stellen weggeätzt. Die geätzte Oxidschicht kann dann wiederum als Maske bei einer nachfolgenden Diffusion von Dotierungsmaterial in das Substrat 1 hinein dienen. Durch die Abmessungen der Flächen, in die diffundiert wird, ist die Größe der herzustellenden Halbleiteranordnung bestimmt. Die Abmessungen der öffnungen 4 in der Lackschicht 3 bestimmen somit letztlich die Abmessungen der Flächen, in die diffundiert wird.

Nachdem die in F i g. 2A und 3A gezeigte Lackmaske gemäß dem Stand der Technik fertiggestellt ist, wird die Struktur mit dem Lackmuster in den in der F i g. 1 gezeigten Behälter 5 gebracht, welcher eine Atmosphäre 6 von Dämpfen eines den Lack lösenden Lösungsmittels enthält. Eine ausreichende Menge 7 des Lösungsmittels bedeckt dazu den Boden des Behälterinnenraumes. Der Dampf 6 verteilt sich durch den Rost 8 gleichmäßig im Behälter und kommt mil den Oberflächen der Strukturen 9 in Berührung, die auf dem Rost 8 angeordnet sind. Der Lack auf den Oberflächen der Strukturen 9 absorbiert den Dampf 6 und beginnt deshalb gleichmäßig in die öffnungen 4 hineinzufließen, da sein Volumen durch die Dampfabsorption zunimmt und gleichzeitig seine Viskosität abnimmt. Das Fließen des Lacks ist wegen der ebenen Ausbildung der Oxidschicht 2 ungehindert innerhalb der öffnungen, wie z.B. innerhalb der öffnung 4 in der Fig. 3A. Das ungehinderte Fließen erleichtert eine gleichmäßige, kontrollierte Verkleinerung der öffnungen entsprechend den während des Fließens angewandten Prozeßparametern.

Ein Verfahren, bei dem Lack zum Fließen gebracht wird, ist bereit in der OS 25 25 224 beschrieben. Eb dient jedoch dort dazu, die Oberfläche integrierter Schaltungen durch selektives Maskieren mit Photolack einzuebnen. Das Fließen des Lacks läßt sich dabei nicht durch Variation der Prozeßparameter steuern. Vielmehr wird dort der Lack auf e\nsr unebenen Substratoberfläche in den tiefer liegenden Bereichen aufgebracht. Die Flanken der höher liegenden Bereiche bestimmen die Grenzen, innerhalb derer der Lack fließt.

Wie die Abmessungen der öffnungen in der Lackschicht gemäß der vorliegenden Erfindung reduziert werden, ist ersichtlich aus dem Vergleich der F i g. 2A und 2B bzw. den F i g. 3A und 3B. Die F i g. 2A zeigt eine Lackmaske gemäß dem Stand der Technik, die benutzt wird zur Herstellung der Isolationszonen integrierter Halbleiterschaltungen. Auf den Flächen 3 verbleibt der Lack nach der Belichtung und der Entwicklung. Die Flächen 4 sind die öffnungen in der Lackschicht, welche die Stellen der gewünschten Isolationszonen definieren. Fig. 3A zeigt einen die öffnung 4 einschließenden Querschnitt an der in der Fi g. 2A angezeigten Stelle.

Wenn die Struktur mit dem Lackmuster gemäß den F i g. 2A und 3A den Dämpfen im Lösungsmittelbehälter 5 in der Fig. 1 für eine bestimmte Zeit bei einer bestimmten Temperatur ausgesetzt wird, verkleinert sich, wie in Fig. 2B und 3B gezeigt ist, die Fläche der öffnung 4. Da die öffnungen sich über einer ebenen Fläche der darunterliegenden Schicht 2 befinden, ist das Fließen des Lacks unbehindert, d. h., der Lack trifft beim Fließen nicht auf körperliche Hindernisse, und die Kanten der Lackschicht 3, die den Rand jeder öffnung bestimmen, bewegen sich gleichmäßig entsprechend den durch Parameter, wie Lackdicke, Art des Lösungsmittels, Temperatur und Zeit der Behandlung, gegebenen Bedingungen vorwärts.

Die Temperatur im Lösungsmittelbehälter wird typischerweise auf 25 ± I⁰C gehalten, wenn ein Photolack, der als Harzkörper einen m-Kresol-Formaldehyd-Novolak oder eine Mischung aus einem m-Kresol-Formaldehyd-Novolakund einem Polyvinyl-methyläther und als Sensibilisator ein Diazoketon enthält, verwendet wird. Wenn der Lack vom ersten Typ in einer Dicke zwischen 1 und 2 μηι oder wenn der Lack vom zweiten Typ in einer Dicke zwischen 0,7 und 1,5 μηι aufgetragen wird, können 2,5 bis 3 μηι breite öffnungen auf eine Breite von etwa 0,25 μηι verkleinert werden, wenn das Photolackmuster während etwa 5 Minuten im Behälter 5 der Fig. 1 Azetondämpfen ausgesetzt wird. Das Ausmaß der Verkleinerung der öffnung kann geändert werden, indem die Art des Lackmaterials, beispielsweise ein photoempfindlicher oder ein elektronenstrahlempfindlicher Lack, die Art des Lösungsmittels, die Zeit und Temperatur der Behandlung sowie die Dicke der Lackschicht variiert wird. Normalerweise wird sich mit zunehmend dickerer Lackschicht die öffnung zunehmend schneller verkleinern, wenn die übrigen Parameter gleich bleiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   ,. Verfahren zum Herstellen von öffnungen aufweisenden Lackmustern auf einem Sutatnu.

   seiner Ausbildung; a

   zeichnet, daß das Lackmuster, um den Lack zum Fließen zu bringen, dem Dampf e.nes den L** lösenden Lösungsmittels, beapielswe.se von Azeton, AJ

   TAJ nach Anspruch , oder 2, djd-n* gekennzeichnet, daß das Substrat mit dem Lack™ Lr. um den Lack zum Fließen ™*™W™^

   u „ mit dem insbesondere solche Lackmuster anzugeben, mn öffnungen aufweisen, deren

   auf einem ^^γ^_^ _reprodu2,_{ierbar und steuer}bar in

   ^BrCnen _f^r Icmäßigen Rahmen ohne großen zeitlichen

   einem fabrikmamee „_{t werden kön}

   und apparauven Au wand he^ ^^ ^ ^

   D.ese Aufgabe wjra _daß ^^ _bek

   genannten Art **™*J_{W erzeugt wird}, _{aas dem} in seiner Ausbildung ähnlich ist, aber "öffnungen aufweist, und daß anschließend der κ _tJm Fließen auf dem Substrat in die Öffnungen K^f.mSindungsgemäßen Verfahren läßt sich die

   ^Ml A ftffnuSi reproduzierbar auf weniger als _Bre.te der Öffnungen^ P^,.^ _{Gesetzmaßigkeit}

   ■ichung noch kleinerer Breiten entgegen. ■Ben erfolgt hinreichend langsam, so daß heliebipe Breiten zwischen dem genannten Wert und 5er BrSe. von der ausgegangen wurde, reproduz.erbar