DE2314124B2 - Verfahren zur Herstellung eines Polymermusters unter Verwendung von Elektronenstrahl-empfindlichem Polymermaterial - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Polymermusters unter Verwendung von Elektronenstrahl-empfindlichem Polymermaterial

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polymermusters unter Verwendung von gegen Elektronenstrahlen empfindlichen Resistmaterialien, bei dem ein Film aus einem Resistmaterial einem Elektronenstrahl in einem vorbestimmten Muster ausgesetzt wird und die durch die Elektronenstrahlen zersetzten Produkte in den bestrahlten Bereichen mit einem Lösungsmittel für diese entfernt werden. Das Verfahren wird insbesondere angewendet zur Bildung von polymeren Resistmasken, die bei der Herstellung von integrierten Schaltungen, Druckplatten und dergleichen brauchbar sind.
Die Verwendung von durch Elektronenstrahlen zersetzbaren Polymeren zur Bildung von Resistmasken ist bereits aus der US-PS 35 35 137 bekannt, in der speziell Polymethylmethacrylat, das ein quaternäres Kohlenstoffatom im Rückgrat des Polymeren enthält, zur Verwendung für diesen Zweck beschrieben wird. Im allgemeinen werden solche Resistmasken hergestellt, indem ein Film oder eine Schicht des Polymeren (z. B. Polymethylmethacrylat) auf eine Unterlage aufgebracht wird und Teile des Films einem Elektronenstrahl in einem vorbestimmten Muster der gewünschten Maske ausgesetzt werden, um das Polymere in den bestrahlten Bereichen zu zersetzen. Anschließend werden die durch den Elektronenstrahl zersetzten Polymeren aus den bestrahlten Bereichen mit einem Lösungsmittel, das ein ausgeprägt unterschiedliches Lösungsvermögen für die zersetzten Produkte und das nicht-bestrahlte Polymere besitzt, entfernt.
Untersuchungen, wie die von A. R. Shultz u. Mitarb, in ihrem Artikel »Light Scattering and Viscosity Study of Electron-Irradiated Polystyrene and Polymethacrylates«, Journal of Polymer Science, Band XXII, Seiten 495 — 507 (1956), scheinen nahezulegen, daß die Zersetzung von Methacrylatpolymeren unter Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl durch Spaltung des Polymerrückgrats an der Stelle der quaternären Kohlenstoffbindungen auftritt
Die Verwendung von Alkylmethacrylaten bei der Bildung von durch Elektronenstrahlen zersetzbaren Resistmasken war jedoch auf den Methylester, wie in der vorgenannten US-PS 35 35 137, beschränkt, da angenommen wurde, daß die Verwendung von höheren Esterteilen, wie beispielsweise Äthyl, Propyl und
ίο dergleichen, zusätzliche primäre Kohlenstoff a tome einführen würde, die als Vernetzungsstellen bei Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl wirken würden, und ferner, daß die Verwendung von höheren Esterteilen zu einer geringeren Zersetzung des Polymeren führen würde. Aus diesen Gründen wurde die Verwendung irgendwelcher anderer Methacrylate außer Polymethylmethacrylat für die Bildung von Resistmasken mittels Elektronenstrahlen nicht vorgeschlagen.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Polymermusters unter Verwendung von gegen Elektronenstrahlen empfindlichen Resistmaterialien anzugeben, bei dem ein Film aus einem Resistmaterial einem Elektronenstrahl in einem vorbestimmten Muster ausgesetzt wird und die durch die Elektronenstrahlen zersetzten Produkte in den bestrahlten Bereichen mit einem Lösungsmittel für diese entfernt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß als Resistmaterial polymeres tert.-Butylmethacrylat eingesetzt wird.
Gemäß der Erfindung werden Resistmasken hergestellt durch Zersetzung von vorbestimmten Musterbereichen eines tert-Butylmethacrylatpolymeren durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen und Entfernung der zersetzten Produkte mit einem Lösungsmittel, das eine hohe Löslichkeit für diese und eine minimale Löslichkeit für die nicht-bestrahlten Teile des Polymeren aufweist.
-to Es wurde gefunden, daß im Gegensatz zu Polymethylmethacrylat, bei welchem die Zersetzung des Polymeren bei Elektronenbestrahlung auf die Spaltung an den quaternären Kohlenstoffstellen in dem Polymerrückgrat beschränkt ist, die Zersetzung der tert-Butylmethacrylatpolymeren auch eine Abspaltung des tert.-Butylesterteils, möglicherweise unter Bildung von gasförmigem Isobuten, mit anschließender intermolekularer Reaktion von benachbarten Acylgruppen zu einem Anhydrid mit bis jetzt unbestimmtem Abschluß der übrigen Reste der zersetzten Polymerkette umfaßt. In jedem Falle umfassen die Zersetzungsprodukte verschiedene Teile des ursprünglichen Polymeren, die niedriges Molekulargewicht besitzen, was ihre Entfernung durch Lösungsmittel mit unterschiedlichem Lösungsvermögen für diese und die nicht-bestrahlten Bereiche des Polymeren, die in dem Lösungsmittel merklich weniger löslich sind, ermöglicht.
Erfindungsgemäß werden somit Muster, wie beispielsweise ätzbeständige Resistmasken, durch Zerset-
M zung eines tert-Butylmethacrylatpolymerresists oder -films unter einem Elektronenstrahl in einem vorbestimmten Muster und anschließende Entfernung des durch den Elektronenstrahl zersetzten Produkts in den bestrahlten Bereichen gebildet.
t>5 Im allgemeinen können Homopolymere und Copolymere von tert.-Butylmethacrylat verwendet werden, in denen das Resistmaterial zumindest etwa 25 Mol-% und vorzugsweise etwa 50 Mol-% tert.-Butylmethacrylat-
einheiten enthält Ein Beispiel für solche Copolymere ist das tert-Sutylmethacrylat/Methylmethacrylat-Copolymere. Normalerweise haben diese Resistpolymeren ein Zablendurchschnittsmolekulargewicht (Mn) im Bereich von etwa 25 000 bis etwa 1000 000 und ein Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht (Mw) im Bereich von etwa 50 000 bis etwa 2 000 000.
Das tert-Butylmethacrylat-Polymerresistmaterial wird normalerweise auf eine Unterlage aus einer Lösung desselben (die mit der Unterlage verträglich ist) in geeigneter Weise als Schicht aufgebracht, beispielsweise durch Zentrifugalbeschichten, und dann zur Entfernung des gesamten flüchtigen Materials getrocknet Ein solches Trocknen kann durch zusätzliches Trocknen bei erhöhten Temperaturen (beispielsweise 160 bis 170°C) ergänzt werden, um die Entfernung von flüchtigen Trägerstoffen sicherzustellen und den Polymerüberzug zu festigen.
Verschiedene Trägerunterlagen können als Trägerunterlagen für das erfindungsgemäße Polymerresistmaterial verwendet werden. So kann beispielsweise bei Anwendung des Polymerresistmaterials bei der Herstellung von Halbleitereinrichtungen oder integrierten Schaltungen die Trägerunterlage Halbleiter-Wafer oder Halbleiter-Chips umfassen, die mit Oxiden und Nitriden (beispielsweise Siliciumoxid/Siliciumnitrid als Diffusionsmasken und zur Passivierung) und/oder Metallen, die normalerweise bei den Metallisierungsstufen zur Bildung von Kontakten und Leitungsmustern auf Halbleiter-Chips verwendet werden, überzogen sind.
Nach Trocknen des Polymerresistmaterials wird dieses dann einem Elektronenstrahl in einem vorbestimmten Muster zur Begrenzung der bei der Verarbeitung erforderlichen Muster, beispielsweise integrierten Schaltungen, ausgesetzt. Der erforderliche spezielle Bestrahlungsfluß ist nicht kritisch und hängt normalerweise von der Zusammensetzung und der Dicke des Polymerresistmaterials ab. Normalerweise liegt für die Bestrahlung eines Polymerresistmaterials mit einer Dicke von 600 bis 2000 nm der Bestrahlungsfluß im Bereich von etwa 3,0 · 10"6 bis etwa 6,0 · 10-6C/cm2 bei einem Beschleunigungspotential von 15 bis 30 kV.
Nach der Bestrahlung werden die durch den Elektronenstrahl zersetzten Produkte (mit niedrigen Molekulargewichten) in den bestrahlten Bereichen mit einem geeigneten Lösungsmitel (beispielsweise Isopropylalkohol, Cyclohexanon und dgl.), das ein merklich niedrigeres Lösungsvermögen für die nicht-bestrahlten Bereiche des Polymerresistmaterials hat, entfernt. Die Verwendung der tert-Butylmethacrylat-Polymerresistmaterialien ergibt, wie gefunden wurde, Muster hoher Auflösung, die mit den bisher bekannten Resistmaterialien nicht erreichbar sind.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung von Polymerresistmaterialien angegeben, die unter Verwendung eines Elektronenstrahls oder einer anderen Korpuskularstrahlung zu Mustern hoher Auflösung abgegrenzt werden können.
Mit dem erfindungsgemMßen Verfahren können polymere positive Resistmaterialien hoher Auflösung bereitgestellt werden, unter Verwendung eines durch einen Elektronenstrahl aktivierten Polymeren von tert.-Butylmethacrylat, das ausgezeichnete filmbildende Eigenschaften, unterschiedliche Löslichkeiten zwischen bestrahlten und nicht-bestrahlten Bereichen, Beständigkeit gegen verschiedene Ätzlösungen und eine leichte Entfernung der nicht-bestrahlten Bereiche mit einfachen Lösungsmitteln aufweist.
Im folgenden soll die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten tert-Butylmethacrylatpolymeren können nach üblichen Techniken
hergestellt werden. So kann beispielsweise ein Polymeres, das im nachfolgenden mit Polymeres A bezeichnet wird, durch Polymerisation von tert-Butylmethacrylatmonomerem bei Zimmertemperatur hergestellt werden. Die Polymerisation kann in einem l-l-Vierhalsreak-
tionskolben, der auf etwa 1000C vor der Einführung von Lösungsmittel und Monomerem erhitzt wurde, durchgeführt werden. Sauerstoff kann durch Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Stroms von gereinigtem Argon über der Lösung während der Polymerisation ausgeschlossen werden. Eine Lösung von 324 g (0,23MoI) tert-Butylmethacrylatmonomerem in 500 ml trockenem Toluol, die in dem Kolben enthalten ist, wird auf -500C abgekühlt, und 0,16 g (24 · 10"3 Mol) 1,6-m-n-Butyllithium-Katalysator wird zugegeben. Das Gemisch wird 30
Minuten gerührt, auf Zimmertemperatur erwärmt und in 31 kräftig gerührtes Wasser gegossen, um das Polymere auszufällen. Das Polymere wird dann durch wiederholte Ausfällung aus Aceton/Wasser gereinigt, wonach es im Vakuum bei 50 bis 60° C während 72 Stunden getrocknet wird. Man erhält 24,5 g (74,4%) weißes Produkt. Das Polymere wurde durch Infrarot-, NMR- und GPC-Untersuchung, Bestimmung der Glasoder Einfrieitemperatur (Tg) und Elementaranalyse charakterisiert Die Ergebnisse waren die folgenden:
Isotaktisches Poly-tert.-butylmethacrylat, Polymeres A
Glastemperatur, 7g "C:
Methode
Tg, C
TMA (thermische mechanische Analyse) 75,0 DSC (Differentialabtastanalyse) 78,3
Gelpermeationschromatographische Analyse:
Mn Mw Mw/Mn
300 000
Elementaranalyse		 356 000
(C8H14O2):		 1,19
Berechnet,
%		 Gefunden,
%
67,57
9,93
22,50
67,47
9,84
22,68
a = 70° (TMA), 97° (DCS) für isotaktisches Polymeres, Azimov u. Mitarb., Polymer Sei. USSR I, 929 (1965).
' Ein ataktisches Poly-tert.-butylmethacrylat (im nachfolgenden als Polymeres B bezeichnet) wurde in einem 250-rnl-Vierhalskolben unter einem ständigen Argonstrom polymerisiert. Ein gerührtes Gemisch von 71,1 g (0,50 Mol) tert.-Butylmethacrylatmonomerem in 72 ml trockenem Toluol wurde auf 70°C erhitzt, und 0,12 g (4,9-10-4MoI) Benzoylperoxid-Katalysator wurden zugegeben, und die Polymerisation wurde 15 Stunden
fortgesetzt. Das erhaltene viskose Gemisch wurde in 61 kräftig gerührtes Wasser gegossen, um ein weißes Pulver auszufällen. Das Polymere ivurde durch wiederholtes Ausfällen aus Aceton/Wasser-Gemischen gereinigt, gesammelt und im Vakuum bei 50 bis 60° C während 72 Stunden getrocknet Man erhielt 56 g (78,8%) weißes Pulver.
Dieses Produkt wurde wie folgt charakterisiert:
7>95°C (TMA), 96°C (DSC) (Literatur: 1180C, 130° C, Azimov u. Mitarb.).
Die GPC-Analyse zeigte die folgende Molekularverteilung:
Mn
Mw/Mn
359 950
177 590
Beispiel 1
2,03
Die obigen Polymeren A und B und ein drittes Polymeres C wurden durch Zentrifugalbeschichtung aus einer 9- bis 12gew.-°/oigen Lösung in Methylisobutylketon auf eine oxidierte Oberfläche einer Siliciumhalbieiterunterlage, die mit 2500 bis 6000 U/min gedreht wurde, als Schicht aufgebracht
Das Polymere C in diesem Beispiel enthielt ein isotaktisches teit-Butylmethacrylatpolymeres mit einer Tg(TMA) von 75,5° C, einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht (Mn) von 29 700 und einem Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht (Mw) von 38 200. Nach Trocknen der überzogenen Trägerunteriage mit einem Vorerhitzen bei 165CC für 60 Minuten wurden die Unterlagen dann bezüglich des minimalen Bestrahlungsflusses (MEF) durch Rasterboxsensitometrie geprüft, um die minimale Intensität eines Elektronenstrahls zu bestimmen, die erforderlich ist um die bestrahlten Bereiche des Polymeren vollständig zu entfernen. Für diese Prüfung wurde ein Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von 2000 nm mit einem Strom von 1 bis 2 - 10~9 A 1,2,4,6,8 usw. mal über eine Folge von etwa 0,3 mm χ 0,3 mm Bereiche des Polymeren geführt, wonach mit einem Lösungsmittel mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Zeiten entwickelt wurde.
Poly Unter MEF Entwicklungs Nicht-bestrahltes , Dicke, nm
meres lage C/cm2 bedingungen Polymeres am Ende
zu Beginn 6600
A 1 3,0 · 10"6 9 min in Isopropylalkohol 1230
IPA zu H2O = 85 : 15 5000
A 2 4,8 · 10"6 2 min IPA zu H2O = 9:1 790 geschätzt
7700
B 3 5,8 · 10"6 2,5 min Cyclohexanon 1080 7500
B 4 5,8 ■ 10"6 3 min IPA 1090 5900
B 5 4,4 ■ 10"" 5 min IPA 990 5800
B 6 4,5 · 10"6 3,5 min Cyclohexanon , 1080 7700
C 7 6,3 · 10"6 3,5 min IPA 1070
Zur Anwendung des Polymer-B-Resistmaterials wurde die zu beschichtende oxidierte Oberfläche der Unterlage mit Bis-trimethylsilylacetamid vorbehandelt, um die Adhäsion des Polymeren an der oxidierten Oberfläche der Unterlage zu erhöhen.
Jede Neigung zur Polymerredisposition während der Entwicklung in den geöffneten Resistmusterbereichen kann leicht durch Sprühspülen des mit dem Entwickler naßbehandelten Wafers mit einem Stiekstoffzerstäuber, der Acetonitril 3 bis 5 Sekunden vor dem Trockenblasen mit Stickstoff absprüht, verhindert werden.
Beispiel 2
Ein 50/50-Copolymeres von tert.-Butylmethacrylat und Methylmethacrylat wurde aus einem Gemisch von 21,9 g (0,15MoI) tert-Butylmethacrylatmonomerem und 15,4 g (0,15MoI) Methylmethacrylatmonomerem bei 80°C in 44 ml trockenem Toluol mit 0,075 g (3,1 ■ IO-4 Mol) Benzoylperoxid-Katalysator polymerisiert. Nach 15 Stunden wurde das Polymere durch Gießen des Gemischs in 4 I Wasser unter raschem Rühren gewonnen. Das Polymere wurde durch wiederholtes Ausfällen aus Aceton/Wasser-Lösung gereinigt, wonach es 7i Stunden bei 50 bis 60°C im Vakuum getrocknet wurde. Man erhielt 25 g (67%ige Umwandlung) eines weißen Produkts. Dieses Produkt wurde wie folgt charakterisiert:
Elementaranalyse (CnH22O4) n:
50 Berechnet, Gefunden,
C
H
O
55 Tg(TMA)
GPC-Analyse:		 64,44
9,15
26,41
81±5 C		 64,47
9,84
22,68
ί>0 Mw Wn Ww/Wn
947 900
102 630
8,26
Eine 12gew.-°/oige Lösung des Copolymeren in Cellosolveacetat wurde auf die oxydierte Oberfläche verschiedener Siliciumhalbleiter-Wafer zentrifugalbeschichtet und dann bei 165°C 30 Minuten vorerhitzt.
wobei die Beziehung von Drehzahl zu Filmdicke die folgende war:
U/min
Dicke, nm
2000
4000
6000
1220
920
750
Beispiel 3
Berechnet,
Gefunden,
C 66,05 66,57
H 9,95 9,79
O 24,39 24,0
10
Die obigen mit Polymerresistmaterial überzogenen Wafer wurden dann mit einem Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von 2000 nm in Rasterboxsensitometrie-Testen bestrahlt, um ihre MEF zu bestimmen, wobei die Entwicklung während 90 Sekunden in Cyclohexanon unter Rühren und mit einer 5sekündigen Sprühspülung mit Acetonitril vorgenommen wurde. Das Copolymere zeigte MEF-Werte von 6,0 bis 6,2 · 10-6C/ cm2.
20
Ein tert-Butylmethacrylat/Methylmethacrylat-Copo- !ymeres (80/20) wurde durch Copolymerisation eines Gemischs von 34 g (0,24 Mol) tert- Butylmethacrylatmonomerem und 6 g (0,06 Mol) Methylmethacrylatmonomerem in 43 ml Toluol, das 24 Stunden bei 50° C mit 0,05 g (3 10-4MoI) Azoisobutyronitril (AIBN) als Katalysator erhitzt wurde, gebildet Das Copolymere wurde wie in Beispiel 2 aufgearbeitet, wobei 18 g (450/oige Umwandlung) eines weißen Copolymeren erhalten wurden.
Die Eleinentaranalyse für dieses 80/20-Copolymere war die folgende:
35
40
45
50
55
In Rasterboxsensitometrie-Prüfungen zeigte dieses Copolymere einen MEF-Wert von 44 · 10-6C/cm2.
Bei der Bewertung der erfindungsgemäßen tert-Butylmethacrylatresistpolymeren wurde gefunden, daß Überzüge des Polymeren auf thermisch oxidierten Oberflächen von Siliciumhalbleitersubstraten mit Erfolg in einem Durchgang bei mäßigem Strom von 300 nA bei 15 kV mit einem runden Elektronenstrahl von 2000 nm Durchmesser bestrahlt werden konnten, um nach geeigneter Verarbeitung, wie oben beschrieben, ein haftendes Schutzmuster hoher Auflösung zu ergeben, das gegen übliche Oxidätzverfahreiisbedingungen und üblicherweise bei der Herstellung von Halbleitereinrichtungen verwendete Lösungen beständig ist So wurden oxidierte Silicium-Wafer, die mit den erfindungsgemäßen Resistpolymeren überzogen waren, nach Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl mit gepufferter Fluorwasserstofflösung (7 :1) geätzt, um nach einfachem Lösungsmittelabstreifen ein sauberes Oxid-geätztes Muster mit ausgezeichneter Kantenschärfe bei mikroskopischer Beobachtung mit hoher Auflösung (lOOOfache Vergrößerung) zu liefern, wobei kein Versagen der Resistadhasion an der Unterlage in Form von feinen Löchern aufgrund einer Ätzmittelpenetration des Resistbilds beobachtet wurde.
In ähnlicher Weise wurden mit Säure gereinigte thermisch oxidierte P-Silicium-Wafer, die mit tert.-Butylmethacrylatresistpolymerem überzogen waren, mit Erfolg in einem Durchgang mit einem 12,7 · ΙΟ-4 mm quadratisch geformten Elektronenstrahl (wie in der US-Patentschrift 36 44 700 beschrieben) bei einem Strahlstrom von 60±5nA bestrahlt Nach geeigneter Aufarbeitung, Ätzen und Ablösen wurde ein reines FET-Muster hoher Qualität auf dem Oxid beobachtet, das in seinen Eigenschaften den oben beschriebenen Oxidätzmustern vergleichbar war.
Im Vergleich zu dem obigen erfordert ein Polymethylmethacrylatpolymerresistmaterial, wie es in der US-Patentschrift 35 35 137 beschrieben ist, zwei Durchgänge eines 30OnA Strahlstroms in einem runden 2032 · ΙΟ-4 mm Punktelektronenstrahl für eine brauchbare Resistbestrahlung. In dem quadratischen Strahlsystem der genannten US-Patentschrift 36 44 700 bei stufenweisem Betrieb des Strahls erfordert das PoIymethylmethacrylatresistpolymere einen Strahlstrom von 130 bis 150 nA, d. h. etwa den doppelten, der für das erfindungsgemäße tert-Butylmethacrylatpolymerresistmaterial erforderlich ist, um ein brauchbares Resistbild zu ergeben. Die Einsparung der Bestrahlungszeit die sich aus der Verwendung des erfindungsgemäßen tert-Butylmethacrylatresistpolymeren bei einmaligem Durchgang ergibt, ist klar ersichtlich, da bei dem runden Strahl, 2032 · 10-4mm—300 nA-System, ein quadratisches Chip von 5,08 mm Kantenlänge, wie gefunden wurde, 8 Sekunden für jeden Bestrahlungszyklus erfordert Mit dem Methylmethacrylatresistpolymeren beträgt, wie gefunden wurde, die tatsächliche Bestrahlungszeit je entsprechendem Chip 16 Sekunden. Es ist ersichtlich, daß diese Zeit mit dem tert-Butylmethacrylatresistpolymeren auf 8 Sekunden herabgesetzt wird. Bei 200 Chips je Wafer bedeutet dies eine Herabsetzung der tatsächlichen Waferbestrahlungszeit von 26,7 Minuten auf 13,13 Minuten.
Bei Verwendung eines quadratischen 3.81 · 10~4 mni Elektronenstrahls in einem Bestrahlungssystem der vorgenannten US-Patentschrift 36 44 700 ist ersichtlich, daß bei der Herabsetzung des erforderlichen Strahlstroms mit tert-Butylmethacrylatpolymerresistmaterial die erhaltenen Vorteile bezüglich Lebensdauer des Strahlsystems, Systemstabilität und Zuverlässigkeit und größerer Genauigkeit und stabiler Einstellung der quadratischen Fleckform und -größe beträchtlich sind. Alternativ kann der Strahlstrom bei einem Normalwert von 130 bis 15OnA gehalten und die Bestrahlungsrate unter Verminderung der Bestrahlungszeit auf die Hälfte je Chip verdoppelt werden.
Bei einer mit einem runden Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von 2000 nm durchgeführten Rasterboxsensitometrie wurden die folgenden Minimal-BestrahlungsfluBwerte (MEF) für tert-Butylmethacrylatpolymerresistmaterial und Methyhnethacrylatpolymerresistmaterial erhalten.
Resistmaterial 60 MEF C/cm2 für
vollständiges
Entfernen in
der Rasterbox
Polymethylmethacrylat
Poly-tert-butylmethacrylat
7-12
3- 6
HT6
HT6
Es sei bemerkt, daß diese Werte in gewissem Ausmaß eine Funktion des Entwicklungsverfahrens, der anfängli-
chen Resistmaterialdicke und der Resistmaterialenddikke nach dem Entwicklungsverfahren sind.
In diesem Zusammenhang wurde bei den durchgeführten Bestrahlungsversuchen gefunden, daß das tert.-Butylmethacrylatpolymerresistmaterial eine zweite unerwartete und außerordentlich vorteilhafte Eigenschaft während der Ausrichtung der Halbleiterplättchen und der Bearbeitungszyklen zeigt Es sei bemerkt, daß eine geeignete Ausrichtung in diesen Systemen von einer ausreichenden Stärke, Ausrichtung und Orientierung der Elektronenstrahlrückstreusignale abhängt, da ein sich langsam bewegender Elektronenstrahl zuvor eingravierte oder geätzte Ausrichtmarken auf dem Plättchen abtastet Die typische Strahlbelichtungszeit für die Ausrichtmarkierungen beträgt 256 μ see im Vergleich zu 2 μ sec bei dem tatsächlichen Bestrahlungszyklus. Dies führt zu einer erheblichen Bestrahlung, die eine Zersetzung des Resistmaterials bewirkt, verbunden mit einer Wärmezersetzung infolge der in dem Resistmaterial entstehenden Wärme und der unter der Resistschicht durch Eindringen des Strahls und Absorption in den Siliciumsubstraten mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wenn sie mit Siliciumoxid und Glas überzogen sind, erzeugten Wärme. Demzufolge werden von dem viskosen Resistmaterial Gase an das Vakuum (in der Umgebung des Elektronenstrahls) abgegeben. Bei dem Methylmethacrylatpolymerresistmaterial führt eine blasige, faltige und teilweise vernetzte Struktur dazu, daß die Rückstreusignale in ihrer Richtung abgelenkt und/oder willkürlich verteilt werden, wodurch so viel Störungen in das Signal eingeführt werden, daß die Erkennung, (beispielsweise durch einen Rechner) der Ausrichtsignale sehr häufig so nachteilig beeinflußt wird, daß die Ausrichtung nicht durchgeführt werden kann.
Bei tert-Butylmethacrylat-Polymerresistmaterial wurden bei den Ausrichtmarken solche blasige faltige Strukturen nicht beobachtet, unabhängig von dem geprüften Substrat oder den geprüften Substratkombinationen (beispielsweise Kupfer-Aluminium-Überzüge
ίο auf oxidierten Oberflächen von Silicium). Es blieb vielmehr im Gegenteil eine glatte dünne Stelle zurück, wenn die Ausrichtabtastung durchgeführt wurde. Gleichzeitig wurde gefunden, daß die Rückstreusignale von den Ausrichtmarken eine ausreichende Intensität und ungestörte Ausrichtung aufwiesen, so daß automatische Ausrichtsysteme mit Erfolg verwendet werden konnten, wodurch es möglich war, daß die Chip-Bestrahlung normal ohne Nachlaufen der Maschine vorgenommen werden konnte.
Wenn die Ausrichtung bei optimalem Strahlstrom für tert-Butylmethacrylatpolymerresistmaterial durchgeführt wird, wird die durch die Ausrichtung belichtete Resiststelle sauber von der Ausrichtmarke abentwickelt Bei für ein Polymethylmethacrylatpolymer-Resistmaterial geeigneter Bestrahlung blieben, wie festgestellt wurde, vernetzte unlösliche Materialien auf der Markierung nach Entwicklung zurück, die schwierig zu entfernen sind außer durch so drastische Maßnahmen, wie Sauerstoffplasma-Trockenpolieren, ein Verfahren, das für gewisse Halbleitereinrichtungen, wie beispielsweise FETs, nachteilig sein kann.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Polymermusters unter Verwendung von gegen Elektronenstrahlen empfindlichen Resistmaterialien, bei dem ein Film aus einem Resistmaterial einem Elektronenstrahl in einem vorbestimmten Muster ausgesetzt wird und die durch die Elektronenstrahlen zersetzten Produkte in den bestrahlten Bereichen mit einem Lösungsmittel für diese entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Resistmaterial polymeres tert-Butylmethacrylat eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus polymerem tert-Butylmethacrylat auf eine Unterlage aufgebracht und auf dieser behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage ein Halbleitermaterial eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymermaterial ein Copolymeres von terL-Butylmethacrylat und Methylmethacrylat eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymermaterial überwiegend Poly-terL-butylmethacrylat eingesetzt wird.
DE2314124A 1972-03-24 1973-03-21 Verfahren zur Herstellung eines Polymermusters unter Verwendung von Elektronenstrahl-empfindlichem Polymermaterial Expired DE2314124C3 (de)

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