DE2451902B2 - Hochempfindlicher positiver Photolackschichtaufbau aus durch Strahlung abbaubaren, entwicklungsfähigen organischen Polymeren und Verfahren zur Herstellung einer Photolackmaske - Google Patents

Hochempfindlicher positiver Photolackschichtaufbau aus durch Strahlung abbaubaren, entwicklungsfähigen organischen Polymeren und Verfahren zur Herstellung einer Photolackmaske

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Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand.
Die Bildung von positiven Photolack- oder Photoresistmasken aus Photolackschichten von durch Strahlung abbaubaren Polymere wird z. B. in der US-PS 35 30 137 beschrieben, wonach eine derartige Schicht aus Polymethylmethacrylat auf eine Unterlage aufgebracht und bildweise einer energiereichen Strahlung, z. B. Röntgenstrahlen, Kernstrahlen oder Elektronenstrahlung, exponiert wird. Die bestrahlten Bereiche des Polymeren erleiden eine Molekulargewichtsabnahme und werden dadurch löslicher, worauf mit Hilfe eines Entwicklers bevorzugt die bestrahlten Teile der Schicht entfernt werden. Die Unterlage kann dann einem additiven oder subtraktiven Prozeü unterworfen werden, z. B. einer Metallisierung oder Ätzung, wobei die verbleibenden Teile der Photolackschicht die Unterlage bei der Verarbeitung schützen.
Aus der DE-OS 23 14 124 ist ein vergleichbares elektronenstrahlempfindliches Polymermaterial bekannt, dessen Photolackschicht auf tert.-Butylmethacrylat basiert und das sich durch eine verbesserte
r>o Zersetzbarkeit durch Strahlung auszeichnet, wodurch dessen Weiterverarbeitbarkeit erleichtert wird.
Es ist zwar möglich, Entwickler zu verwenden, welche nur die exponierten Teile der Photolackschicht angreifen und die nicht-exponierten Teile fast intakt lassen, doch wurde gefunden, daß eine viel höhere Empfindlichkeit der Photolackschicht erzielbar ist bei Verwendung eines Lösungsmittels, das sowohl die exponierten als auch die nicht-exponierten Teile der Photolackschicht, jedoch bevorzugt die exponierten Teile angreift. Die
to Photolackschichten werden in diesem Falle in so ausreichender Dicke aufgebracht, daß die nicht-exponierten Teile der Schicht eine hinreichende Dicke für die weitere Verarbeitung aufweisen.
Die Empfindlichkeit der Photolackschicht kann durch
*>5 das Verhältnis S/So definiert werden, worin S die Lösungsgeschwindigkeit der exponierten Schicht für eine gegebene Exponierungsdosierung und Sb die Lösungsgeschwindigkeit in Angström pro Minute
(A/min) für die nicht-exponierte Schicht bedeuten, im aligemeinen ist ein Verhältnis S/So von mindestens 2,0 für die meisten Arbeitsweisen erforderlich, damit eine hinreichende Dicke der nicht-exponierten Photolackschicht nach der Entwicklung verbleibt Zur Vergrößerung dieses Verhältnisses kann die Dosierung erhöht werden, was jedoch den Nachteil hat, daß die Exponierung selbst verlangsamt wird, insbesondere dann, wenn die Exponierung durch Abtasten mit einer Strahlung erfolgt So wird z. B. zur Erzeugung von integrierten Schaltungen oder Exponierungsmasken ein Abziehverfahren angewandt, bei dem zunächst eine bildweise Reliefschicht der Photolackschicht auf einer Unterlage gebildet wird, worauf eine Schicht eines Materials, z. B. eines Metalls für die Leitungen einer integrierten Schaltung, oder ein opakes Maskierungsmaterial für die Maskenfertigung, über der Photolackschicht und den exponierten Teilen der Unterlage aufgebracht wird. Die Photolackschicht wird dann abgezogen und nimmt das daraufliegende Material mit sich, so daß nur das Muster des in direktem Kontakt mit der Unterlage befindlichen Materials zurückbleibt (vgl. z. B. Hatzakis, Electron Resists for Micro Circuit and Mask Production, Journal of the Electro Chemical Society, Band 116, Nr. 7, Seiten 1033 bis 1037, JuIi 1969, und Hatzakis und Broers, Record of the Eleventh Symposion on Electron, Ion and Laser Beam Technology, Seiten 337 bis 344, San Francisko Press, Inc.). Die beschriebene Arbeitsweise nutzt die natürliche Unterätzung der Photolackschicht während der Exponierung mit energiereichen Strahlungen derart aus, daß das entwickelte Muster unten breiter als oben ist Dieses Profil unterstützt die Ausbildung einer Diskontinuität zwischen den Teilen von Material, die sich auf der Substratoberfläche befinden, und den Teilen, welche die Photolackschicht bedecken. Diese Diskontinuität ist nötig, damit die zum Ablösen der Photolackschicht dienende Lösung die nicht-exponierte Photolackschicht angreifen kann, so daß diese zusammen mit dem daraufliegenden Material entfernt wird.
Die Dicke der Photolackschicht, die z. B. zur Durchführung eines derartigen Metallabziehverfahrens benötigt wird, muß im Verhältnis von mindestens etwa 1,5/1 zur Metallschichtdicke liegen, um eine Brückenbildung des Metalls zwischen dem auf der Unterlage und dem auf der Photolackschicht befindlichen Teil zu vermeiden. Der Verlust an exponierter Photolackschicht muß daher begrenzt werden, mit anderen Worten, das Löslichkeitsverhältnis S/So muß auf ein Maximum gebracht werden. Dies kann z.B. durch Erhöhung der Exponierzeiten erreicht werden, um dadurch eine größere Molekulargewichtsdifferenz zwischen den exponierten und nicht-exponierten Photolackschichtteilen zu bewirken, doch hat dies den Nachteil, daß der Exponierungsprozeß veilangsamt wird.
Ein weiterer Faktor der bei der Verwendung von energiereicher Strahlung zur Exponierung eine Rolle spielt, sind die Vorteile, die z.B. Strahlung von zunehmend höherer Energie, beispielsweise von 10 bis 5OkV, bietet. Damit läßt sich die Abtastzeit für eine Photolackschicht vermindern, da höhere A/cm2-Werte erzeugt wurden können und die energiereicheren Strahlen auth eine stärkere Rückstreuung der Elektronenstrahlung liefern. Es wurde jedoch gefunden, daß für jede vorgegebene Dicke der Photolackschicht die energiereicheren Strahlen weniger Elektronenrückstreuung und Unterätzung der Photolackschicht liefern, so daß übermäßige Exponierungszeiten erforderlich wären, um allein durch die Exponierung das gewünschte Unterätzungsprofil zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Photolackschichtenaufbau geschaffen, der sich durch erhöhte Empfindlichkeit auszeichnet und geeignete Profile für Abziehverfahren zur Erzeugung von Photolackmasken liefert
Die Erfindung wird durch die Zeichnung näher veranschaulicht, in der darstellen:
ίο Fig. 1 eine Kurve, welche die Aoflösangsgeschwindigkeit von Polymethylmethacrylat in Abhängigkeit von dessen Molekulargewicht zeigt,
F i g. 2 Kurven, welche die Photolackschichtdicke in Abhängigkeit von der Entwicklungszeit zeigen und somit die Auflösungsgeschwindigkeit von Polymethylmet'iacrylat bei verschiedenen Dosierungen der Exponierung darstellen.
F i g. 3 eine Empfindlichkeitskurve für Polymethylmethacrylat,
Fig.4A bis D Querschnittsansichten von Photolackmaterial gemäß Stand der Technik, bei welchen Teile abgebrochen sind, und
Fig.5A bis E Querschnittsansichten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei welchen ebenfalls Teile abgebrochen sind.
Erfindungsgemäß verwendbare Photolackschichten werden durch energiereiche Strahlung bei Dosierung über etwa 1 χ 10~6 Coulomb/cm2 abgebaut, wie dies in positiven Photolacksystemen üblich ist. Typische erfin-
.so dungsgemäß verwendbare Photolackschichten weisen z. B. Polymere vom Vinyltyp wie die niederen Alkylester von Methacrylat, n-Butylmethacrylat und tert-Butylmethacrylat, sowie diazo-sensibilisierte Novolackharze, wie sie in der US-PS 32 01 239 beschrieben sind, auf.
Die verschiedenen Schichten des Photolackschichtaufbaues können aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Polymeren bestehen, sofern sich die Unterschichten in der Entwicklerlösung schneller auflösen als die jeweils darüberliegende Schicht. Je nach gewünschtem Profil des Photolackreliefs können zwei oder mehr sich langsamer auflösende Schichten über sich schneller auflösenden Schichten angewandt werden.
Die Unterschiede der Auflösungsgeschwindigkeit der Schichten können durch bekannte chemische und strukturelle Unterschiede oder eine Kombination derselben bewirkt werden, z. B. durch Variieren des Molekulargewichtes des Polymeren in jeder Schicht, da sich Materialien mit geringerem Durchschnittsmolekulargewicht eines Polymertyps schneller auflösen. Unterschiede in der Auflösungsgeschwindigkeit sind auch aufgrund des Isomereneffekts, z. B. der Taktizität der Polymere erzielbar bei Polymeren mit gleichem Molekulargewicht, jedoch mit unterschiedlicher räumlieher Anordnung von Monomereinheiten mit unterschiedlicher Lösungsgeschwindigkeit Ferner gelingt dies mit Copolymeren mit unterschiedlichen Verhältnissen von Monomeren sowie mit Polymeren, die funktioneile Gruppen von wechselnder Polarität aufweisen.
Im Falle von Molekulargewichtsdifferenzen erweisen sich Molekulargewichtsbereiche von Mn (Zahlendurchschnittsmolekulargewicht) = 5000 bis 100 000 für die Unterschicht und von Mn=20 000 bis 10 000 000 für die
b5 daraufliegende Schicht als brauchbar. Da jedes Polymermaterial ein Gemisch von Polymerketten unterschiedlicher Länge ist, können die Löslichkeitsdifferenzen verbessert werden durch Verwendung von Schich-
ten aus Polymeren, die jeweils einen verhältnismäßig engen Molekulargewichtsbereich oder eine enge Molekulargewichtsverteilung Mw/Mn aufweisen, wobei Mw das Gewichtsdurchschnittmolekulargewicht ist. Im allgemeinen liegt die Molekulargewichtsverteilung im Bereich von 1,5 bis 4,0, wobei etwa 1,5 bevorzugt wird. Molekulargewichtsverteilungen von weniger als 2,0 bei hohen Molekulargewichten (über einem Mn von etwa 300 000) können zu Rissen in der Schicht führen und sollten daher vermieden werden.
Die Wahl der Molekulargewichtsdifferenzen zwischen benachbarten Schichten hängt von der jeweiligen Photolackschichtanordnung und dem angestrebten Endprofil und der erforderlichen Enddicke ab, die vom Fachmann leicht bestimmt werden können. Ein Beispiel der Auflösungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Molekulargewicht ist für Polymethylmethacrylat in F i g. 1 gezeigt, woraus ersichtlich ist, daß große Unterschiede in der Auflösungsgeschwindigkeit bei Molekulargewichten erzielt werden, die von etwa 5000 bis 500 000 reichen, und daß dann die Kurve flacher wird.
Die Wirkung der Taktizität auf die Auflösungsgeschwindigkeit von drei unterschiedlichen Proben A, B und C von Polymethylmethacrylat in Methylisobutylketon bei 210C ist in Tabelle I wiedergegeben.
Tabelle I Taktizität in %
isotaktisch		 hetero taktisch syndiotaktisch Molekulargewicht X 103
Mw Mn 		40
31
29 		Sb
Ä/min
7,7
90,5
3,8 		41,7
8,5
26,1 		52,6
1,0
70,2 		80
62
51 		600
2600
1000
A
B
C
Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß eine verbesserte Empfindlichkeit erzielt werden kann, indem Schichten von ähnlichem Molekulargewicht, jedoch unterschiedlicher Taktizität aufeinandergeschichtet werden, weil Unterschiede in der Auflösungsgeschwindigkeit aufgrund der Taktizität vorliegen.
Die verwendeten Schichtendicken der erfindungsgemäßen Photolackschichtanordnung liegen in der Regel im bekannten, für diesen Zweck üblicherweise verwendeten Bereich. Die Schichtdicke sollte ausreichen, um bei der erzielten Enddicke der Photolackschicht übermäßige Bildung von Nadellöchern zu vermeiden oder um die für ein Abziehverfahren erforderliche Dicke zu ergeben. Im allgemeinen liegt die Dicke der Unterschicht im Bereich von etwa 1000 A bis 100 000 Ä. Die Dicke der Oberschicht sollte in bezug auf ihre Auflösungsgeschwindigkeit im Entwickler groß genug sein, um eine ausreichende Dicke wenigstens so lange zu gewährleisten, bis die Unterschichten bis zur Unterlage durchentwickelt sind. Im allgemeinen liegen die Dicken der Oberschicht im Bereich von etwa 200 A bis 20 000 A.
Das Aufbringen der Photolackschicht kann auf herkömmliche Weise erfolgen, beispielsweise durch Schleuderbeschichtung oder Tauchbeschichtung aus Lösungen in Lösungsmittel. Die Unterschichten werden vorzugsweise bei einer Temperatur über der Glasübergangstemperatur, jedoch unterhalb dem Zersetzungspunkt vorgebrannt, um eine Auflösung des Filmes zu vermeiden, wenn die Oberschichten durch Schleuderbeschichtung aufgebracht werden.
Die Exponierung erfolgt durch energiereiche Strahlung wie Elektronenstrahlung von etwa 3 bis 50 kV bei Exponierungszeiten, weiche Dosierungen von etwa 3 bis 30 MDcrocoalomb/cm2 liefern, je nach der Empfindlichkeit der verwendeten Photolackschichtstruktur.
Die Entwicklung erfolgt durch einen Entwickler, der bevorzugt die exponierten Teile der Schicht auflöst, z. B. mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch im Falle von Acrylatpolymeren und einem alkalischen Entwickler im Falle von Photolackschichten auf der Basis von diazo-sensibilisierten Phenol-Formaldehyd-Novolakharzen.
Nach der Entwicklung können die Photolackschichten bei Temperaturen nachgebrannt werden, welche die Adhäsion verbessern und den Film ohne Schmelzen oder Verzerren des Bildes trocknen, z. B. bei Temperatüren von etwa 100 bis 1500C.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
Dieses Beispiel zeigt die Empfindlichkeit und das
Verhalten einer Einschichtenstruktur des aus der DE-OS 23 14 124 bekannten Typs.
Eine 25 000 A dicke Schicht von Polymethylmethacrylat 01^=82 400; Afn=41 560) wurde aus einer 18gew.-°/oigen Lösung des Polymeren in Chlorbenzol auf mehrere oblatenförmige Silikonunterlagen (HaIbleiterplättchen) durch Schleuderbeschichtung aufgebracht unter Bildung einer Photolackschicht 10 auf eine Silikonunterlage 11 (vgL F i g. 4A). Die Photolackschicht wurde bei einer Temperatur von etwa 1600C in Luft für etwa eine Stunde vorgebrannt. Jede Probe wurde exponiert mit Strahlendosen, die von 1 χ 10~6 Coulomb/cm2 bis 300x 10-6 Coulomb/cm2 reichten, wobei ein Elektronenstrahl von 1 μ Durchmesser bei einer Energie von 25 kV angewandt wurde zur Exponierung eines Teils 12 jeder Schicht, wie in F i g. 4B gezeigt Die Proben wurden in Methylisobutylketon (MIBK) bei 21° C über Zeitspannen entwickelt, die von 1 bis 60 mm reichten. Bei jeder Stufe der Entwicklung wurde die Dicke der verbleibenden Photolackschicht gemessen und die Auflösungsgeschwindigkeit für verschiedene Dosierungen sind in den Kurven der Fig. 2, zusammen mit der Entwicklungskurve für eine nicht-exponierte Probe als Kontrolle, gezeigt Wie ersichtlich, löst sich die exponierte Schicht mit einer Geschwindigkeit S von 2400 A/min bei Dosierungen von 50x10-* Coulomb/cm2 auf, wahrend sich die nicht-exponierte Schiebt mit einer Geschwindigkeit 5b von 600 Ä/min auflöst ISe Nettofilmdicke der entwickelten Schicht beträgt 25 000 A minus 6600 A oder 18 «0 A bei einer
es Entwicklungszeit von 11 min. Die Empfindlichkeit der Photolackschicht wird definiert als Verhältnis Szu 5b fur verschiedene Dosierungen. Eine minimale Empfmdfichkeit für die Kontrolle in der Praxis beträgt 2,0. In Fig. 3
ist eine Empfindlichkeitskurve für verschiedene zunehmende Dosierungen von 10 bis 100 χ 10 h Coulomb/cm-' gc7.eigt. Die Dosierung für die erforderliche [Empfindlichkeit von 2,0 würde dann 20x10 h Coulomb/cm-1 betragen. Ein entwickelter Schichtaufbau wurde im Querschnitt untersucht, wobei ein Rasterelektronenmikroskop verwendet und eine Photographic von bOOO-facher Vergrößerung erhalten wurde. Es wurde ein Flankenprofil der Photolackschicht von etwa 45"C im Film festgestellt, wie es in der F i g. 4C gezeigt ist. Auf der Schicht 10 und dem exponierten Bereich der Unterlage 11 wurde durch Vakuumverdampfung eine 10 000 Ä dicke Schicht 13 aus Aluminium abgeschieden, wie dies in Fig. 41) gezeigt ist. Der mit Aluminium beschichtete Film wurde in warmes Aceton von 50°C eingetaucht, um zu versuchen, die Schicht 10 aufzulösen und den Teil der Aluminiumschicht, der nicht direkt auf der Oberfläche der Unterlage 11 gebildet war, abzuziehen, was aber offensichtlich deshalb nicht gelang, weil das Aluminium die geneigte Flanke der Schichtkante 14 überdeckte, so daß das Aceton die Schicht 10 nicht angreifen und entfernen konnte.
Beispiel 2
Dieses Beispiel zeigt die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielbaren Ergebnisse unter Verwendung eines Photolackschichtenaufbaus mit einer Doppelschicht aus Polymethylmethacrylat.
Wie in den F i g. 5A bis E veranschaulicht, wurde auf otrtatenförmige Unterlagen (Halbleiterplättchen) 21 eine 14 000 Ä dicke Schicht 23 aus Polymethylmethacrylat mit dem gleichen Molekulargewichtsbereich wie in Beispiel 1 ?us einer 18%igen Lösung in Chlorbenzol aufgebracht. Die Schicht 23 wurde bei etwa 160° C für etwa eine Stunde vorgebrannt, worauf aus einer 8gew.-%igen Lösung des Polymeren in Chlorbenzol eine zweite Schicht 24 aufgebracht wurde, die aus einem 7000 Ä dicken Film von Polymethylmethacrylat eines höheren Molekulargewichts bestand (Mw= 750 450; Mn =246 190). Der Doppelschichtaufbau wurde eine Stunde lang bei 1600C vorgebrannt und dann einem Elektronenabtaststrahl von 1 μ und 25 kV bei einer Dosierung von 7,5 χ 10 ~b Coulomb/cm2 ausgesetzt. Die Exponierung lieferte einen exponierten Teil 25 in den Schichten 23 und 24, wie in Fig.5B gezeigt ist. Die Auflösungsgeschwindigkeit (S0) des die Oberschicht bildenden nicht-exponierten Polymeren wurde zu 75 Ä/min bestimmt Der Doppelschichtaufbau wurde etwa 50 min in Methylisobutylketon als Entwickler bei etwa 21° C entwickelt Die nicht-exponierten Teile der Schicht 24 verloren etwa 3750A an Schichtdicke während der Entwicklung und die verbleibende Nettodicke des Doppelschichtaufbaus wurde zu 17 250 A bestimmt. Es wurde das unterätzte entwickelte Photolackprofil erhalten, wie es in F i g. 5C anhand eines Querschnittes gezeigt ist, der durch eine Photographic der entwickelten Photolackschichten bei 7000facher Vergrößerung mit Hilfe eines Rasterekktronenmflcroskops erhalten wurde.
Der entwickelte Photolackfikn wurde durch Aufdampfen mit einer 10 000 A dicken Schicht 27 aus Aluminium metallisiert EMe Photolackschichten and das daiüberliegende Aluminium wui*len,wiein Fig-SlJond 5E gezeigt, dnrdi Eintauchen in -warmes Aceton von 5O°C abgelöst Das Verhältnis der Photolackschichtdikke zur Metallschichtdicke betrug 17:1, and fur die BBdainTösimg der Alurmmumstreifen wurde em Verhältnis Breite zu Höhe von etwa 13: IJO gefunden (d.h.
13 000 Ä Bildbreite und 10 000 Ä Höhe). Der kleinste zwischen Aluminiumstreifen erzielbarc Abstand beträgt etwa die Hälfte der Nettodicke der Photolackschicht oder etwa 8500 Ä. Es wurde gefunden, daß die r> Minimaldosierung, die zum Ablösen einer 10 000 Ä dicken Aluminiumschicht erforderlich ist. beim erfindungsgemäßen Zweischichlenverfahren nur ein Sechstel der Dosierung beträgt, die für einen bekannten einschichtigen Film erforderlich ist.
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt eine weitere erfindungsgemäße Arbeitsweise unter Verwendung von gemischten ι > Polymerschichten.
A — Einzelne Poly-ftert.-butylmethacrylatJ-schicht
(Vergleich)
2Ii Ein 20 000 Ä dicker Film von Poly-(tert.-butylmethacrylat) (Mw= 104 000; Λ</π=52 5Ο0) wurde aus einer 15gew.-%igen Lösung des Polymeren in Chlorbenzol auf eine oblatenförmige Silikonunterlage aufgebracht. Der Film wurde bei einer Temperatur von etwa 160° C
2ϊ für etwa eine Stunde vorgebrannt. Dann wurde der Film einem Elektronenstrahl von 1 μ bei 25 kV und Dosierungen von 1 χ ΙΟ"6 bis 300x 10-6 Coulomb/cm2 exponiert. Bei einer Dosis von 25 χ 10-b Coulomb/cm2 wurde ein Empfindlichkeitsverhältnis SZS0 von 4:1 für
j(i die Entwicklung in Methylisobutylketon bei 210C festgestellt. Die Entwicklungsgeschwindigkeit S0 betrug 1500 A/min für den exponierten Bereich 5. Nach der Entwicklung betrug die verbleibende Schichtdicke
15 000Ä. Die Maximaldicke von Aluminium, die abge-Si zogen werden konnte, betrug 4500 A unter Verwendung von Aceton bei einer Temperatur von etwa 400C.
B — Doppelschichtaufbau aus einer Polymethylmethacrylatschicht über einer Poly-(tert.-butyl-4(1 methacrylat)-schicht (erfindungsgemäß)
Ein 15 000 A dicker Film von Poly-(tert-butylmethacrylat) wurde auf eine oblatenförmige Silikonunterlage aus einer 15gew.-°/oigen Lösung des Polymeren in
4) Chlorbenzol durch Schleuderbeschichtung aufgebracht und bei einer Temperatur von etwa 1600C etwa eine Stunde vorgebrannt. Eine zweite Photolackschicht aus Polymethylmethacrylat (Mw=I 93 450; Mn=246 190) mit einer Dicke von etwa 3000 A wurde aus einer
so 5gew.-%igen Lösung in Chlorbenzol aufgebracht und die Doppelschicht wurde bei einer Temperatur von etwa 160"C etwa eine Stunde getrocknet Die Schichten wurden unter Verwendung eines Mikro-Elektronenstrahls bei einer Energie von 25 kV bei Dosierungen von 1x10-« bis 30OxIO-6CoUlOnIbZCm2 exponiert. Es wurde festgestellt, daß eine Dosierung von 7,5 χ 10~6 Coulomb/cm2 bei 20minüöger Entwicklung in Methylisobutylketon bei 21°C eine verbleibende Filmdicke von
16 500 A ergab. Der Film wurde durch Dampfabscheidung mh einer 10 000 A dicken Schicht von Aluminium metallisiert Der Tefl der Ahiminhiinschicht welcher die verbleibende Photolackschicht bedeckte, konnte mit Erfolg zusammen mit der Photolackschicht durch Eintauchen in warmes Aceton von etwa 40° C abgg werden. Die Empfindlichkeit der Photolackschicht war sodann verbessert, wie sich aus der Verminderung der erforderlichen Dosierung von 25 χ ΙΟ-6 Coulomb/cm2 auf etwa 8 χ 10-* Coulomb/cm2
ergab. Das für ein erfolgreiches Abiösen erforderliche Dickenverhältnis der Ätzschicht zur Metallschicht hatte sich von etwa 3 auf etwa 1,6 vermindert.
Die Ergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemüße Verfahren in vorteilhafter Weise ein hinterschnittenes bzw. unterätztes Profil liefert, das die angestrebte Diskontinuität zwischen den Teilen der zusätzlichen Materialschicht, welche an der Photolackschicht haften, und denjenigen Teilen dieser Schicht, die direkt an die Unterlage gebunden sind, gewährleistet. Dieser vorteilhafte Effekt wird durch die raschere Auflösung der unteren Photolackschicht im Entwickler erreicht und braucht nicht durch Streuung von Elektronen bewirkt zu werden, was bei vernünftigen Dosierungen sowieso nicht gelingt, wenn Elektronenstrahlen mit höherer
10
Energie und größerem Durchdringungsvermögen /um Einsatz gelangen.
Die erlindungsgetnäße Verbesserung der Empfindlichkeit der Photolackschicht ergibt sich aufgrund der > Tatsache, daß die für den Mehrschichtenaufbau benötigte Entwicklungszeit etwa gleich lang wie die Entwicklungszeit für die obere Schicht allein ist. Aufgrund des Schlitzes der oberen Schicht erfolgt während der Entwicklung kein Dünnerwerden der in darunterliegenden Schichten, so daß das Empfindlichkeitsverhältnis S/S» nahe dem Verhältnis der Atiflösungsgeschwindigkeit S der exponierten niedriger-molckularen Unterschicht zur Auflösungsgcschwindigkeii .Si der nicht-exponierten Oberschicht liegt.

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Hochempfindlicher positiver Photolackschichtaufbau aus durch Strahlung abbaubaren, entwicklungsfähigen organischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten des Photolackmaterials auf eine Unterlage aufgeschichtet sind, wobei jede Schicht ein durch Strahlung abbaubares organisches Polymeres enthält und jede aufeinanderfolgende Schicht aus einem solchen Material ist, das sich im Photolackschicht-Entwickler langsamer auflöst als die darunterliegende Schicht
2. Photolackschichtaufbau nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Unterlage,
eine erste Schicht aus Photolackmaterial, aufge-. schichtet auf die Unterlage, wobei diese Schicht ein durch Strahlung abbaubares Polymeres enthält, und eine zweite Schicht aus Photolackmaterial, welche auf der ersten Schicht aufliegt, wobei die zweite Schicht ein durch Strahlung abbaubares Polymeres enthält, welches eine geringere Auflösungsgeschwindigkeit im Photolackschicht-Entwickler hat als das Polymere der ersten Schicht
3. Photolackschichtaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere der ersten Schicht einen niedrig-Alkylester von Methacrylsäure und das Polymere der zweiten Schicht einen niedrig-Alkylester von Methacrylsäure enthält
4. Photolackschichtaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Unterschiedes in der Auflösungsgeschwindigkeit das Molekulargewicht des Polymeren der zweiten Schicht größer ist als das Molekulargewicht des Polymeren der ersten Schicht
5. Photolackschichtaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht Polymethylmethacrylat enthält.
6. Photolackschichtaufbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymethylmethacrylat in der ersten Schicht ein geringeres Molekulargewicht hat als das Polymethylmethacrylat der zweiten Schicht.
7. Photolackschichtaufbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil des Polymethylmethacrylats in der ersten Schicht isotaktisch und der Hauptteil des Polymethylmethacrylats in der zweiten Schicht syndiotaktisch ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Photolackmaske mit dem Schichtaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Unterlage eine erste Schicht aus Photolackmaterial aufschichtet, wobei diese Schicht ein durch Strahlung abbaubares Polymeres enthält, auf diese erste Schicht eine zweite Schicht aus Photolackmaterial aufschichtet, wobei die zweite Schicht ein durch Strahlung abbaubares Polymeres enthält, das sich im Photolackschicht-Entwickler langsamer auflöst als das Polymere der ersten Schicht, Teile dieser Schichten mit energiereicher Strahlung eines Elektronenstrahls mit einer Energie von etwa 3 bis 50 kV exponiert und zur Entfernung der exponierten Teile dieser Schichten und zur Freilegung der Unterlage durch Behandlung der Schichten mit einem Lösungsmittel entwickelt, das bevorzugt die exponierten Anteile auflöst.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schicht mit einer Dicke von etwa 1000 A bis etwa 100 000 A und eine zweite Schicht mit einer Dicke von etwa 200 A bis etwa 20 000 A angewendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekeiaizeichnet daß in der ersten Schicht ein Polymeres mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von etwa 500 bis etwa 100 000 und in der zweiten Schicht ein Polymeres mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von etwa 20 000 bis etwa 10 000 000 angewandt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die entwickelten Schichten und die Unterlage mit einer Schicht von Material mit solcher Dicke beschichtet werden, daß Teile dieser Materialschicht, welche direkt auf der Unterlage aufliegen, nicht mit den Teilen der Materialschicht verbunden sind, welche die Photolackschichten bedecken, und diese Photolackschichtteile und die darüberliegenden Teile von Material so abgelöst werden, daß nur die Teile des Materials zurückbleiben, welche direkt auf der Unterlage gebildet sind.
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