DE1696489C3 - Verfahren zur Herstellung eines positiven Resistbildes - Google Patents

Description

-CH₂-C

in der R· und R* ChP, C₆H₅, COOCH₃ oder COOC₂H₄OH bedeuten, in einer Schichtdicke bis zu 25 Mikron, auf eine Unterlage aufträgt; die Schicht erhitzt; mit einem Elektronenstrahl mit Beschleunigungsspannungen von 5 bis 3OkV und einer Ladungsdichte von 10~⁵ bis 2 χ 10-³C/cm² in einem vorbestimmten Muster bestrahlt; die Schicht mit einem Lösungsmittel für die entsprechend dem Strahlungsmuster gebildeten Abbauprodukte behandelt und das erhaltene Resistbild erhitzt

2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Polymermaterial aus Vinylpolymeren aus der Gruppe von Polyisobutylen, Poly-(«-methylstyrol), Poly-(methylmethacrylat) oder aus Methylmethacrylat-2-Hydroxyäthylmethacrylat-CopoIymer besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Polymermaterial aus Celluloseethern aus der Gruppe von Äthylcellulose und Methylcellulose oder Celluloseestern aus der Gruppe von Celluloseacetat, Cellulosepropionat und Celluloseacetat-butyrat besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht der verwendeten Polymermaterialien in einem Bereich von 6000 bis 20 000 liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des verwendeten Polymermaterials etwa 10 500 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Polymermaterial vor der Bestrahlung mit Elektronenstrahlen 30 Minuten lang auf eine Temperatur von 150 bis 180⁰C erhitzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Polymermaterial 30 Minuten lang auf 170° C erhitzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Lösungsmittelbehandlung erhaltene Resistbild auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Polymermaterials erhitzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Polymethylmethacrylat als Polymermaterial das bei der Lösungsmit-

telbehandlung erhaltene Resistbild 30 Minuten lang auf 130°C erhitzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittelbehandlung mit einem Lösungsmittelgembch durchgeführt wird, das ein Lösungsmittel und ein Nichtlösungsmittel für das Polymermaterial in solchen Mengen enthält, daß nur die Abbauprodukte in den mit Elektroner.strahlen bestrahlten Bereichen der Schicht gelöst werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel für Polyisobutylen 1 :1 Methylenchlorid-Benzol; für Poly-(«- methylstyrol)Benzol; für Polymethylenmethacrylat und Methylmethacrylat-2-Hydroxyäthylmethacrylat-Copolymer Methyläthylketon; für Celluloseacetat 1 :1 Methyläthylketon-Äthanol und als Nichtlösungsmittel für Polyisobutylen und Poly-{«-methylstyrol) Äthanol; für Polymethylmethacrylat und

Methylmethacrylat-2-Hydroxyäthyl-methacrylat-Copolymer Isopropanol und für Celluloseacetat Toluol angewendet werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines positiven Resistbildes auf einer Unterlage, bei dem eine Schicht aus Polymermaterial mit einer Strahlung bildmäßig bestrahlt wird und die durch die Bestrahlung gebildeten Abbauprodukte mit einem Lösungsmittel, in dem das nicht bestrahlte Polymermaterial unlöslich ist, entfernt werden.

Eines der Hauptprobleme bei der Herstellung integrierter Schaltungen ist die Herstellung von Masken hoher Auflösung zum Ätzen von Schutzüberzügen, die sich auf der Oberfläche von Halbleitermaterialien, wie beispielsweise Silicium oder Germanium, befinden. Da die Größe der Halbleiteranordnungen ein wesentlicher Faktor für die Betriebsgeschwindigkeit eines Computers ist, wurden viele Versuche unternommen, um die Größe der einzelnen Komponenten herabzusetzen und die Packungsdichte der Komponenten auf einem Chip zu erhöhen. Die Herabsetzung der Größe war jedoch dadurch begrenzt, daß bei den derzeit verwendeten Photoresistmaterialien und den Abbildungsmethoden

mit optischen Systemen, denen Ätz- und Diffusionsverfahren folgten, die Auflösung auf etwa 2,5 Mikron beschränkt war.

Mit Elektronenstrahlen kann die Auflösung verbessert werden, weil diese mit außerordentlich kleinem Durchmesser erzeugt werden können und kürzere Wellenlängen besitzen. Bisher bekannte Photoresistmaterialien wurden mit Elektronenstrahlen bestrahlt. Diese Resistmaterialien haben sich jedoch bezüglich des Auflösungsvermögens für die Herstellung integrierter Schaltkreise nicht als geeignet erwiesen. So wurden beispielsweise bei der Herstellung einer 10 Mikron breiten Linie unter Verwendung von Elektronenstrahlen mit einer Beschleunigungsspannung von 10 kV und einem negativen Photoresist auf jeder Seite der Linie

fts eine 2 Mikron breite, gleichmäßig abfallende Kante erhalten. Ähnliche Verhältnisse von Linienbreite zur Kantenneigung wären, wenn die Linie nur 1 Mikron breit sein darf, unzulässig und bessere Ergebnisse

scheinen mit negativen Photoresistmaterialien nicht erzielbar zu sein.

Die meisten bisher bekannten positiven und negativen Photoresistmaterialien können mit aktinischer Strahlung bildmäßig belichtet werden. So ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 28 92 712 ein Verfahren zur Herstellung von Reliefbildern bekannt, bei dem eine Schicht aus einem Additionspolymeren einer äthylenisch ungesättigten Verbindung zur Herabsetzung des Molekulargewichts in den bestrahlten Bereichen einer aktinischer. Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 1800 und 7000 A ausgesetzt wird und die Abbauprodukte mit einem Lösungsmittel, in dem das nichtbestrahlte Polymer-material unlöslich ist, entfernt werden.

Die hohen Auflösungen, die für die Herstellung integrierter Schaltungen erwünscht sind, werden jedoch nicht nur durch den Ersatz optischer Systeme durch tlektronenstrahlsysteme erhalten; sie sind jedoch nicht nur eine Funktion der Energiequelle allein, sondern vielmehr auch eine Funktion der Eigenschaften der verwendeten Photoresistmaterialien. So können, wie oben gezeigt wurde, mit der Kombination Elektronenstrahlung und negativen Photoresistmaterialien die gewünschten Auflösungen nicht erhalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines positiven Resistbildes mit hoher Auflösung aus einem Polymermaterial, bei dem die bildmäßige Bestrahlung mit Elektronenstrahlen niedriger Energie vorgenommen wird, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man eine Schicht aus Polymermaterial aus der Gruppe von Cellulosederivaten oder von Vinylpolymeren und Copolymeren, in denen die Hälfte der Kohlenstoffatome der Hauptkette quaternäre Kohlenstoffatome sind, der folgenden Formel

i CH₂-C

in der R_t und R₂ CH₃, C₆H₅, COOCH₃ oder COOC₂H₄OH bedeuten, in einer Schichtdicke bis zu 25 Mikron auf eine Unterlage aufträgt; die Schicht erhitzt; mit einem Elektronenstrahl mit Beschleutiigungsspannungen von 5 bis 30 kV und ainer Ladungsdichte von 10~⁵ bis 2 χ 10-³C/cm² in einem vorbestimmten Muster bestrahlt; die Schicht mit einem Lösungsmittel für die entsprechend dem Strahlungsmuster gebildeten Abbauprodukte behandelt und das erhaltene Resistbild erhitzt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

In der Kernphysik sind zwar Vernetzung und Abbau gewisser Polymermaterialien unter Verwendung von Elektronenstrahlen im Energiebereich von 100 keV bis 100 MeV seit vielen Jahren bekannt (Effects of Ionization Radiation on Natural and Synthetic High Polymers, F. A. Bovey, Interscience Publishers, Inc., New York, 1958). Durch Elektronenstrahlen mit Beschleunigungsspannungen von 5 bis 30 keV induzierte chemische Reaktionen von Polymeren wurden bisher jedoch noch nicht untersucht. In dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Elektronenstrahlen dieses niedrigeren Energiebereichs denjenigen des obengenannten Energiebereichs wegen ihrer begrenzten Eindringtiefe, ihres kleinen Durchmessers, der einfacheren Ablenkung solcher Strahlen und aus wirtschaftlichen Gründen überlegen. Bei Anwendung von Elektronenstrahlen dieses niedrigen Energiebereichs zur Bestrahlung der erfindungsgemäß verwendeten positiven Resistmaterialien werden positive Resistbilder mit besonders hoher Auflösung erhalten.

ίο Gemäß der Erfindung wird eine dünne Schicht aus Polymermaterial auf eine Unterlage, die geätzt werden soll, aufgetragen. Die Schicht aus Polymermaterial ist gegenüber allen üblichen Ätzmitteln beständig und kann in Form eines positiven Resistbildes zur Abdeckung verwendet werden, da die von Energie getroffenen Bereiche löslich bleiben und entfernt werden, im Gegensatz zu den negativen Photoresistmaterialien, bei denen die von Energie getroffenen Bereiche unlöslich werden und als Maske verwendet werden. Geeignete Polymere sind Cellulosederivate und Vinylpolymere und Copolymere, bei denen die Hälfte der Kohlenstoffatome der Hauptkette quaternär sind. Ein geeignetes Polymermaterial, wie beispielsweise Celluloseacetat oder PoIymethylmethacrylat, wird mit einem geeigneten Lösungs- mittel so gemischt, daß die gewünschte Polymerkonzentration erhalten wird. Eine Schicht des Polymermaterials wird dann mittels Aufschleudern auf eine geeignete Unterlage aufgetragen und getrocknet Die getrocknete Resistschicht wird dann bei 170⁰C etwa 30 Minuten lang an der Luft gehärtet Dabei wird die Adhäsion an der darunter befindlichen Unterlage und die Beständigkeit der Resistschicht gegen chemisches Ätzen verbessert Da das Erhitzen die Resistschicht härtet, sind auch die Handhabungseigenschaften, beispielsweise die Kratzfe stigkeit verbessert Dann wird die getrocknete und gehärtete Resistschicht mit einem Elektronenstrahl mit einer Ladungsdichte im Bereich von 10~⁵ bis 2 χ ΙΟ-³ C/cm² bei einer Beschleunigungsspannung im Bereich von 5 bis 30 kV bestrahlt. Dabei findet ein Abbau oder eine Verminderung des durchschnittlichen Molekulargewichts des Polymermaterials in den bestrahlten Bereichen statt. Die Entfernung der Abbauprodukte erfolgt durch eine Lösungsmittelbehandlung. Ein Lösungsmittelgemisch, das aus einem Lösungsmit tel, das das Polymermaterial ohne Rücksicht auf sein Molekulargewicht aufzulösen vermag, und aus einem Nichtlösungsmittel für das Polymermaterial besteht wird auf die Schicht in solchen Mengenanteilen aufgetragen, daß nur die abgebauten Bereiche aufgelöst und entfernt werden. Nach dem Trocknen wird das entwickelte Resistbild 30 Minuten lang auf 130⁰C erhitzt, um eine Unterscheidung zu entfernen und die Auflösung des Resistbildes zu verbessern. Die oben beschriebene Arbeitsweise ermöglicht die Herstellung von Anordnungen mit Abmessungen von ein Mikron oder weniger.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beschreibung und den F i g. 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Fließschema, das die Herstellung eines positiven Resistbildes mit hoher Auflösung erläutert,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Elektronenstrahlvorrichtung, die zur Bestrahlung ausgewählter Teile einer Schicht aus Polymermaterial nach dem ertindungsgemäßen Verfahren verwendet wird,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine mit einer Oxidschicht versehene Halbleiterunterlage, bei der das Oxid geätzt werden soll, wobei ein Ausschnitt in dem Resist vor und

nach dem Erhitzen zur Verbesserung der Auflösung gezeigt ist.

Gemäß dem Fließschema von F i g. 1 wird ein positives Resistbild mit hoher Auflösung wie folgt hergestellt:

Stufe 1: Ein Polymer, beispielsweise Poly-(methylmethacrylat) mit einem Molekulargewicht von etwa 10 500 wird in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Methylisobutylketon in einer Konzentration von 10% gelöst

Stufe 2: eine dünne Schicht aus Polymermaterial wird auf einer Unterlage mittels Aufschleudern eines Tropfens der Polymerlösung und Trocknen bei Zimmertemperatur gebildet

Die Unterlage kann aus jedem beliebigen ätzbaren Material, beispielsweise aus Metallen, Halbleitern oder Metalloxiden bestehen. Sie kann beispielsweise ein Siliciumwafer mit einer Siliciumdioxidschicht mit einer Dicke von etwa 2600 A sein. Die Polymerlösung wird auf die Unterlage, während diese feststeht, aufgebracht; danach wird die Scheibe mit 5000 bis 10 000 UpM gedreht Die Schichtdicke ist eine Funktion der Konzentration der Lösung. Nach Erzielung einer gleichförmigen Schicht des Resists auf der Oberfläche der Unterlage wird der Resist 60 Minuten lang an der Luft bei Zimmertemperatur getrocknet.

Stufe 3: Die Schicht aus Polymermaterial wird eine ausreichende Zeitlang und bei einer ausreichenden Temperatur gehärtet, um die Adhäsions- und Handhabungseigenschaften zu verbessern.

Dazu wird die überzogene Unterlage bei einer Temperatur von 170⁰C 30 Minuten an der Luft erhitzt. Die Härtungsstufe beeinflußt die Bestrahlungseigenschaften des Resists nicht merklich, während sie dessen Härte und Kratzfestigkeit erhöht Die Härtung vor dem Bestrahlen beeinflußt auch die zu erhaltende Auflösung, da die Löslichkeit von schwach bestrahlten Bereichen in dem Entwickler auf ein Minimum herabgesetzt wird, d. h, es gibt fast keine Unterschneidungen mehr, und ein engerer Abstand der bestrahlten Teile des Resists ist möglich.

Stufe 4: Ausgewählte Teile der Schicht aus Polymermaterial werden mit einem Elektronenstrahl oder einer anderen Strahlung bestrahlt, um das durchschnittliche Molekulargewicht in diesen Bereichen herabzusetzen.

Nach dem Härten wird die Unterlage in die Vakuumkammer der in Fig.2 gezeigten Elektronenstrahlvorrichtung eingesetzt Die in Fig.2 gezeigte Elektronenstrahlvorrichtung 1 weist eine Elektronenkanone 2, Linsen 3 und 4 und Ablenkspulen 5 auf. Alle diese Teile befinden sich in dem luftdichten Gehäuse 6, das mit einer Vakuumpumpe auf sehr niedrige Drücke evakuiert werden kann. Bei der in Fig.2 gezeigten Vorrichtung wird die mit dem Resist überzogene Scheibe 7 in das luftdichte Gehäuse 6 eingesetzt, das auf einen Druck von etwa 10~⁵ Torr evakuiert wird und in ausgewählten Bereichen nut dem Elektronenstrahl bestrahlt Das Bestrahlen von Poly-(methylmethycrylat) wurde in einem Elektronenstrahl von 2000 A Durchmesser bei verschiedenen Beschleunigungsspannungen im Bereich von 5 bis 30 kV und bei einer Ladungsdichte von 10-^s bis 2 χ 10-³ C/cm² durchgeführt Für PoIy-(methylmethycrylat) -wurden die besten Ergebnisse bei einer Ladungsdichte im Bereich von 5 χ 10~⁵ bis 5 χ lO-^C/cirferhalten.

Die Bestrahlungsdosis des Resists wurde durch eine Änderung der Beschleunigungsspannung nicht merklich beeinflußt Die Beschleunigungsspannung ist nur insofern kritisch, als sie ausreichend groß sein muß, um eine Eindringtiefe durch die gesamte Resistschicht hindurch zu erzielen. Die Anwendung von Ladungsdichten, die über den oben definierten Bereich hinausgehen, führt zu S Vernetzungsreaktionen, so daß der Resist in den überbestrahlten Bereichen nicht mehr entfernt werden kann.

Stufe 5: Die ausgewählten Bereiche werden mit einem Lösungsmittel behandelt welches das bestrahlte Po- ο lymermaterial selektiv entfernt.

Die Entwicklung der bestrahlten Bereiche beruht auf der unterschiedlichen Löslichkeit des Polymeren nach dem Molekulargewicht Der Entwickler kann auf die Oberfläche des bestrahlten Resists aufgebracht werden, oder die gesamte Unterlage kann in den Entwickler eingetaucht werden. Der Entwickler besteht aus einem Gemisch eines Lösungsmittels, das das Polymermaterial ohne Rücksicht auf dessen Molekulargewicht zu lösen vermag, und eines Lösungsmittels, das das Polymerma terial ohne Rücksicht auf dessen Molekulargewicht nicht aufzulösen vermag, in solchen Mengenanteilen, daß nur die Abbauprodukte in den bestrahlten Bereichen aufgelöst werden. Die Wirkung des Elektronenstrahls auf das Polymermaterial besteht darin, daß das durchschnittliche Molekulargewicht in den bestrahlten Bereichen herabgesetzt wird. Bei der Zubereitung des Entwicklers stellt man die Mengenanteile der beiden Lösungsmittel so ein, daß das Polymermaterial mit Molekulargewichten unterhalb eines bestimmten MoIe kulargewichts gelöst wird. Dieses bestimmte Molekular gewicht liegt zwischen dem Molekulargewicht des Ausgangsmaterials und dem des abgebauten Polymeren. Die Zusammensetzung des Polymermaterials sollte so eingestellt werden, daß der Molekulargewichtsbereich des lösbaren Polymermaterials merklich geringer als das Ausgangsmolekulargewicht ist

Es sollte beachtet werden, daß Polymere im allgemeinen nicht monodispers sind, d. h. die einzelnen Moleküle nicht alle das gleiche Molekulargewicht besitzen. Der Abbau muß daher um so weitgehender vorgenommen werden, je breiter die Anfangsverteilung ist, bevor ein klarer Unterschied zwischen bestrahlten und nichtbestrahlten Bereichen gemacht werden kann. Es ist jedoch möglich, die Empfindlichkeit durch Verwendung nahezu monodisperser Polymerer zu erhöhen. Die Wahl des durchschnittlichen Molekulargewichts für das Ausgangsmaterial beruht auf praktischen Überlegungen, wie beispielsweise der Viskosität der Beschichtungslösungen, der Zugänglichkeit und natür lieh des Endverhaltens. Die Entwicklungszeit ist ein weiterer praktischer Parameter, der in Betracht gezogen werden sollte. Entwicklungszeiten um 1 Minute wurden bei den erfindungsgemäß verwendeten Polymeren erreicht Zur Entwicklung von abgebautem PoIy-

SS (methylmethacrylat) eignet sich ein Gemisch von lösendem Methylisobutylketon und nichtlösendem Isopropanol im Verhältnis von 30:70. Nach Beendigung der Entwicklung wird der Resist an der Luft oder unter Difluordichlormethan getrocknet

Stufe 6: Das erhaltene Resistbild wird eine ausreichende Zeitlang auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um die sich aus der seitlichen Ausdehnung der Strahlung während des Bestrahlens ergebende Unterschneidung zu entfernen.

6s Während der Einwirkung des Elektronenstrahls auf den Resist bewirkt die seitliche Ausbreitung desselben ein Unterschneiden des Resists, das die erhältliche minimale Linienbreite vergrößert und somit das

Auflösungsvermögen des Resists herabsetzt. Es sei nun auf Fig.3 Bezug genommen, in der auf einer Halbleiterunterlage 8, beispielsweise aus Silicium, eine Oxidschicht 9 und auf dieser eine Photoresistschicht 10 angeordnet ist. Die Schicht 10 weist einen Ausschnitt 11 auf, der bei der Entwicklung erhalten wird und dem bestrahlten Bereich der Photoresistschicht 10 entspricht. Die Flanken 12 des Ausschnittbereichs 11 sind von der Oberfläche der Resistschicht 10 in einem solchen Ausmaß nach innen geneigt, daß die Breite des Ausschnittbereichs 11 an der Oberfläche der Schicht 9 größer als an der oberen Oberfläche der Schicht 10 ist. Die gestrichelten Linien 13 zeigen, in welchem Ausmaß sich die Abmessungen des Resists ändern, wenn er eine gegebene Zeitlang auf eine gewünschte Temperatur erhitzt wird. Allgemein sollte das Erhitzen auf Temperaturen unterhalb derjenigen Temperatur, bei welcher der Resist fließt, erfolgen. Der Resist sollte Temperaturen ausgesetzt werden, die sein Erweichen bewirken und eine langsame Änderung der Abmessungen ergeben, bis die des ursprünglichen Musters erreicht sind. Im Falle von Poly(methylmethycrylat) entfernt ein Erhitzen auf 130⁰C während 30 Minuten praktisch das Unterschneiden, das sich aus der seitlichen Ausdehnung des Elektronenstrahls während des Bestrahlens ergibt.

Ein Erhitzen auf eine höhere Temperatur während einer kürzeren Zeit liefert das gleiche Ergebnis.

Stufe 7: Die freigelegte Unterlage wird mit einem Ätzmittel geätzt

Außer dem obengenannten Poly-(methylmethycrylat) können auch andere Polymere, beispielsweise Cellulosederivate oder Vinylpolymere und Copolymere, in denen die Hälfte der Kohlenstoffatome der Hauptkette quaternäre Kohlenstoffatome sind, in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Celluloseacetat und Äthylcellulose haben sich als besonders geeignet erwiesen, doch sind auch andere Celluloseester, wie beispielsweise Cellulosepropionat, Celluloseacetat-butyrat, Cellulosetriacetat, Celluloseacetat-N.N-diäthylaminoacetat u. dgl., und andere Celluloseäther, wie beispielsweise Methylcellulose, Ν,Ν-Diäthylaminoäthylcellulose, Carboxymethylcellulose u. dgl. brauchbar.

Die obengenannten Vinylpolymeren und Copolymeren können durch die Formel

R,

CH₂-C

35

R₃.

wiedergegeben werden, in der Ri und R2 Substituenten aus der Gruppe von CH₃, C₆H₅, COOCH₃, COOC₂H₄OH sind. Polymere dieser Gruppe sind zusätzlich zu Poly-(methylmethycrylat) Polyisobutylen, Poly-(«-methylstyrol) und Methylmethacrylat-2-Hydroxyäthylmethacrylat-Copolymer. Die Verwendung anderer Materialien dieser Gruppe, wie beispielsweise verschiedener Polymethacrylsäureester, Polymethacrylnitril, und Derivaten der obengenannten Polymeren ist ebenfalls vorgesehen. Ein Molekulargewichtsbereich des Polymermaterials von 6000 bis 20 000 hat sich als am geeignetsten erwiesen.

Die obengenannten Polymermaterialien werden aus Lösungen auf die Unterlagen aufgebracht In der folgenden Tabelle I sind die verwendeten Polymermaterialien und die dazugehörigen Lösungsmittel und Polymerkonzentrationen angeführt.

Tabelle I

Polymermaterial

Lösungsmittel

Konzentration

Poly-(methylmethacrylat)

Polyisobutylen

Poly-{ix-methylstyrol)

Methylmethacrylat-2-Hydroxy-

äthylmethacrylat-Copolymer

Celluloseacetat

Äthylcellulose

Methylisobutylketon	10
Trichlorethylen	5
Trichloräthylen	15
Methylisobutylketon	10

:1 Cyclohexanon-Methyläthyl-

keton-Gemisch 4:1 Toluol-Äthanol

Die in Tabelle I angegebene prozentuale Polymerkonzentration ist nicht kritisch, sie hat sich jedoch als geeignet zur Bildung der Resistbilder erwiesen und wird hauptsächlich! durch die erforderliche Resistdicke (etwa 5000 A) bestimmt, die mit einer gegebenen Drehgeschwindigkeit erzielbar ist

Das Härten vor Einwirkung der Strahlung kann in einem Temperaturbereich von 150 bis 180° C durchgeführt werden. Im allgemeinen ist die erforderliche Härtzeit um so kürzer, je höher die angewendete Temperatur ist

Die oben beschriebenen Pölymermaterialien können bei Ladungsdichten im Bereich von 10~⁵ bis 2 χ 10~³ C/cm² bei Beschleunigungsspannungen von 5 bis 30 kV bestrahlt werden. Die Beschleunigungsspannung ist natürlich eine Funktion der Dicke des Resists. Bei 30 kV Beschleunigungsspannung können etwa 25 Mikron organisches Material von dem Elektronenstrahl durchdrungenwerden.

Die oben beschriebene Entwicklung für Poly-(methylmethacrylat) kann auch bei anderen Polymeren angewendet werden. In der nachfolgenden Tabelle II sind andere Pölymermaterialien zusammen mit den verwendeten Lösungsmitteln und Nichtlösungsmitteln und das Verhältnis von Lösungsmittel zu Nichtlösungsmittel zur Erzielung einer optimalen Entwicklung angegeben. Außerdem zeigt die Tabelle II die minimale Bestrahlungsdosis bei 10 kV und die unter Verwendung eines Elektronenstrahls mit einem Durchmesser von 2000 A erhaltene Auflösung in Mikron. Alle verwendeten Entwickler ergaben eine Entwicklungszeit unter 1 Minute.

ίο

Tabelle II

Eigenschaften von positiven Elektronenresistmaterialien

Resist

Optimaler Entwickler
Lösungsmittel

Nichtlösungsmittel Verhältnis

Minimale Auflösung

Bestrahlungsdosis

bei 10 kv

(C/cm?) (Mikron)

Celluloseacetat

Polyisobutylen

Poly-(a-methylstyrol)
Poly-(methylmethacrylat)
M ethylmethacrylat-2-Hydroxyäthylmethacrylat-Copolymer

Bezüglich des Erhitzens nach der Entwicklung sei bemerkt, daß alle Polymermaterialien eine Verbesserung bezüglich der Auflösung erfahren; wenn sie eine Zeitlang erhitzt werden. Die angewendete Temperatur soll nicht über der Temperatur liegen, bei der der Resist fließt Versuche haben gezeigt, daß bei Temperaturen von nur 100⁰C eine gewisse Verbesserung der Auflösung des so behandelten Resists auftritt Es gibt jedoch eine Temperatur, bei deren Anwendung der Resist in seinen Abmessungen so verändert wird, daß er die Abmessungen des ursprünglichen Musters erreicht

1 :1 Methyläthyl-	Toluol	40:60	5x10-"
keton-Äthanol-
Gemisch
1 :1 Methylenchlorid-	Äthanol	70:30	5xl0-5
Benzol-Gemisch
Benzol	Äthanol	10:60	10-"
Methylethylketon	Isopropanol	30:70	5xlO-5
Methylethylketon	Isopropanol	30:70	5xlO-5

<0,8

<0,8 <0,8

Nach dem oben beschriebenen Verfahren werden Resistbilder von außerordentlich hoher Auflösung erhalten. Wegen des Erhitzens nach der Entwicklung sind die erhaltenen Auflösungen viel höher als diejenigen, die erreicht werden können, wenn die Resistbilder unmittelbar nach der Entwicklung verwendet werden. Mit den beschriebenen Resistmaterialien können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Anordnungen mit Abmessungen von 1 Mikron oder weniger sehr viel leichter als bisher hergestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines positiven Resistbildes auf einer Unterlage, bei dem eine Schicht aus einem Polymermaterial mit einer Strahlung bildmäßig bestrahlt wird und die durch Bestrahlung gebildeten Abbauprodukte mit einem Lösungsmittel, in dem das nicht bestrahlte Polymermaterial unlöslich ist, entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schicht aus Polymermaterial aus der Gruppe von Cellulosederivaten oder von Vmylpolymeren und Copolymeren, in denen die Hälfte der Kohlenstoffatome der Hauptkette quaternäre Kohlenstoffatome sind, der folgenden Formel