CS270749B1

CS270749B1 - Pozitivní elektronový rezist

Info

Publication number: CS270749B1
Application number: CS892375A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Doc Ing Csc Bednar; Vladimir Ing Csc Marousek; Oldrich Ing Csc Paleta
Original assignee: Bednar Bohumil; Marousek Vladimir; Paleta Oldrich
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1990-07-12
Also published as: CS237589A1

Abstract

Rezist je tvořen kopolymery (fluoralkvl )-2-propenoátů obecného vzorce CH? - CX-COO-CR1R2-(CF2CF2)n*H> kde X, R1, R2 je vodík nebo methyl a n je rovno 1 až 3 s deriváty kyseliny 2-propenové obecného vzorce CH2=CX-C0-Y, kde X je vodík nebo methyl a Y je -OH, -0CH2CH?0H, -0CH2CHoCH2 -nh2, -nhch2oh, -NHCH2CH(OH)CH3 nebo -0R·5, kde R' je alifatický alkyl obsahující 1 až 6 atomů uhlíku, přičemž kopolymer je tvořen alespoň dvěma monomery a molární hmotnost kopolymerů je 5 .104 až 1.10' g.mol'1.

Description

Vynález se týká pozitivního elektronového rezistu.

Rozvoj výroby integrovaných obvodů směřuje k obvodům s velmi vysokým stupněm integrace, obsahujícím více než 10⁶ aktivních prvků.

Pro přípravu submikronových aktivních prvků již nepostačuje klasická fotolitografie, jejímž limitujícím faktorem je vlnová délka expozičního záření. Tento problém řeší rentgemívá imtio o 1uktronnvrt litografie, vn kterých lze použít záření o vlnových délkách řádově 10¹ až 10'³ nm. ,

Při aplikaci elektronové litografie jsou jako rezisty používány speciální polymery s rozměry klubek menšími než 10 nm. Typickými pozitivními elektronovými rezisty jsou například homo- a kopolyméry (methyl)-2-methyl-2-propenoátu, mající citlivost řádou/ě 10 ³C. .cm'². Podstatně vyšší citlivost mají homopolymery (fluoralkyl)-2-propenoátů, -ale jejich adheze k podložce není často dostačující.

Tento nedostatek odstraňuje pozitivní elektronový rezist podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořen kopolyméry (fluoralkyl)-2-propenoátů obecného vzorce

CH₂ = CX - C00 - CR¹R²-(CF₂CF₂)_n - H, 1 2 kde X, R , R je vodík nebo methyl a n je rovno 1 až 3 s deriváty kyseliny 2-propenové obecného vzorce ch₂ = CX-CO-Y, kde X je vodík nebo methyl a Y je -OH, -OCH^H^H, -0CH₂CH_QCH₂, -NH₂,

-NHCHjOH,-NHCH₂CH(OH)CHj nebo OR³, kde R³ je alifatický alkyl obsahující 1 až 6 atomů uhlíku, přičemž kopolymer je tvořen alespoň dvěma monomery a molární hmotnost kopolymerů je 5.10⁴ - 1.10⁷ g.mol'^. Podle dalšího význaku je u kopolymerů, obsahujících více než dva monomery, další monomer kyselina (meth)akrylová.nebo 2-hydroxyethy 1(meth)-akrylát nebo 2 ,3-epoxypropy1(me th)akrylát nebo akrylamid či jeho deriváty v množství 0,1 až 10 % mo 1.

Podstatnou výhodou řešení podle vynálezu je zlepšení rozpuuůtůcích charaktur i :> l ik a zvýšení adheze rezistu k podložce ve srovnání s homopolymery (fluoralkyl)-2-propenoálů při současném zachování nebo i zvýšení jejich vysoké citlivosti vůči elektronovému zářen í.

Výše uvedené elektronové rezisty jsou připravovány radikálovou polymerizací prováděnou obvykle v roztoku vhodného rozpouštědla, je však možné je připravit i blokovou nebo suspenzní polymerizací. Použité (fluoralkyl)-2-propenoáty, případně fluoralkyl-2-methyl-2-propenoáty, jsou připravovány acylací odpovídajících fluoralkanolů kyselinou akrylovou, případně methakrylovou, nebo jejich chloridy.

Volbou polymeračních podmínek a struktury komonomerů lze regulovat nejen hodnoty molárních hmotností a distribuce vznikajících polymerů, ale i jejich hodnoty Tg, adhezi k podložce, rozpouštěcí charakteristiky a litografické vlastnosti.

Příklad 1

Směs monomerů obsahující (2,2,3,3-tetrafluor-2-methyl-2-butyl)methakrylát (4,3 g), methylmethakrylát (3,2 g) a (2-hydroxyethyl)methakrylát (0,5 g) byla polymerizována v roztoku dioxanu při teplotě 60 °C po dobu 6 hodin za iniciace 2,2-azo-bis-isobutyronitrilu -2 -1 o koncentraci 1.10 mol.l . Vzniklý polymer byl vysrážen v přebytku n-heptanu a po přesrážení z roztoku v chloroformu byl sušen do konstantní hmotnosti při 25 °C/0,13 kPa. Obsah fluorovaného monomeru v kopolymeru byl 33,4 '-í mol, = 155 000 g.mol'³, M_w/M_n = 2,4.

Polymer byl nanesen na křemíkové podložky z roztoku v methylcellosolvacetátu a byl predtvrzen při teplotě 120 °C po dobu 30 minut. K expozicím byly použity vrstvy o tloušíce 0,5 až 1 jjm. Citlivost k elektronovému záření byla stanovena na elektronovém litografu BS600 při urychlujícím napětí 20 kV. Exponovaná vrstva byla vyvolávána v xylenu. Nalezená z - 2 citlivost Dp = 5,6.10 C.cm a hodnota kontrastu = 1,9.

CS 270749 Bl .

Příklad 2

Směs (3,3,4,4-tetrafluor-2-methyl-2-butyl)methakrylátu (80 '-í hmot.), (3,3,4,4,5,5,6,6-oktafluor-2-hexyl)methakrylátu (16 % hmot.) a (N-hydroxymethyl)akrylamidu (4 % hmot.) byla polymerizována v roztoku dloxanu při teplotě 70 °C po dobu 3 hodin za iniciace 2,2-azo-bis-isobutyronitrilu o koncentraci 5.10^ mol.!'.^-1. Vzniklý polymer byl vysrážen v n-heptanu a vysušen. Po ozáření na lineárním urychlovači elektronů byly stanoveny hodnoty G(s) = 4,7 a G(x) = 0,7. '

Příklad 3

Kopolymer (3,3,4,4-tetrafluor-2-butyl)methakrylátu (65 % mol.) s butylmethakrylátem (35 % mol) mající M_w = 365 000 g-mol^-1 a M_w/M_n = 2,2 byl připraven za obdobných· podmínek jako v příkladu 2. Rezist připravený a exponovaný stejným postupem jako v příkladu 1 měl - 6 - 2 při vyvolávání v systému methylisobutylketon-heptan citlivost 2.10 C.cm a kontrast f- 5,1.

Příklad 4

Kopolymer (3,3,4,4-tetrafluor-2-methyl-2-buty1)methakrylátu (65 % mol.), butylmethakrylátu (32 \ mol.) a 2,3-epoxypropylmethakrylátu (3 '-s mol.) byl připraven za stejných podmínek jako v příkladu 3 a měl M_w = 420 000 g.mol''·. Rezist připravený a exponovaný jako v příkladu 1 měl při vyvolání v systému methylisobutylketon-2-propanol citlivost

Op = 2,5.10 C.cm a kontrast^ = 1,7. Jeho adheze k podložce byla lepší než u kopolymeru připraveného v příkladu 3.

Příklad 5

Kopolymer obsahující 61 % mol. (3,3,4,4-tetrafluor-2-butyl)akrylátu, 37,6 % mol. 2-ethylhexylakrylátu a 1,4 % mol. 2,3-epoxypropylmethakrylátu byl připraven a zpracován • Z ^2 obdobně jako v příkladu 1. Získaný rezist měl citlivost Op = 5,4.10 C.cm a kontrast / = 2,1.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Pozitivní elektronový rezist, vyznačený tím, že je tvořen kopolymery (fluoralkyl)-2-propenoátů obecného vzorce

CH₂ = CX-C00-CR¹R^{2 *}-(CF₂CF₂)_n-H, 1 2 kde X, R , R je vodík nebo methyl a n je rovno 1 až 3 s deriváty kyseliny 2-propenové obecného vzorce ch₂ = CX-CO-Y, kde X je vodík nebo methyl a Y je -OH, -0CH₂CH₂0H, -0CH₂CHgCH_2> -NH_2> -NHCH₂0H, -NHCH₂CH(0H)CHj nebo -0r\ kde R^ je alifatický alkyl obsahující 1 až 6 atomů uhlíku, přičemž kupolymer je tvořen alespoň dvěma monomery a molární hmotnost kopolymerů je 5.10^{4 *} - 1.10⁷ g.mol'¹.

2. Pozitivní elektronový rezist podle bodu 1, vyznačený tím, že u kopolymerů, obsahujících více než dva monomery, je dalším monomerem kyselina (meth)akrylová nebo 2-hydroxyethyl (meth)akrylát nebo 2,3-epoxypropyl(meth)akrylát nebo akrylamid či jeho deriváty v množství t), 1 už 10 % mu 1.