DE2817426A1 - PHOTO PAINT FOR X-RAY RAY LITHOGRAPHY - Google Patents
PHOTO PAINT FOR X-RAY RAY LITHOGRAPHYInfo
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Description
R. A. H. Heinecke - 16 Fl 963R. A. H. Heinecke - 16 Fl 963
Die Priorität der Anmeldung Nr. 17308/77 vom 26. April 1977 in England wird beansprucht.The priority of application no. 17308/77 of April 26, 1977 in England is claimed.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fotolack/ der sich besonders für die Halbleiterherstellung unter Zuhilfenahme der Röntgenstrahlenlithographie eignet.The present invention relates to a photoresist / which is particularly suitable for semiconductor manufacture with the aid of X-ray lithography is suitable.
In neuerer Zeit besteht in der Halbleiterindustrie eine Nachfrage nach Techniken, die der Forderung nach billigeren und wesentlich komplexeren integrierten Schaltungen Rechnung tragen. Die derzeit übliche hauptsächlich angewandte Technik der optischen oder UV-Fotolithographie besitzt den Nachteil, daß Beugungseffekte, verursacht durch die Wechselwirkung von Lichtwellen mit der fotolithographischen Maske, und Reflexion und Streuung des Lichtes die Genauigkeit und Festlegung des zu erzeugenden Schaltungsmusters beschränken. Dieser Nachteil liegt in der Technik selbst und kann nur durch Verringerung der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlung beseitigt werden.Recently, there is a demand in the semiconductor industry for techniques that meet the demand for cheaper and take into account much more complex integrated circuits. The currently common, mainly applied technique of optical or UV photolithography has the disadvantage that diffraction effects caused by the interaction of light waves with the photolithographic mask, and reflection and Scattering of light limits the accuracy and definition of the circuit pattern to be generated. This disadvantage lies in the technology itself and can only be achieved by reducing the wavelength of the electromagnetic radiation used be eliminated.
Wie in der GB-Patentanmeldung Nr. 10033/75 beschrieben wird, läßt sich durch die Verwendung von Röntgenstrahlen bei derartigen Verfahren das angeschnittene Problem lösen, es besteht jedoch weiterhin die Einschränkung, daß die üblichen Fotolacke gegenüber Röntgenstrahlung verhältnismäßig unempfindlich sind. Die Fotolacke sind für gewöhnlich von organischer Natur und enthalten verhältnismäßig kleine Atome wie z. B. Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die im Gebiet der Röntgenstrahlenwellenlängen nicht stark absorbieren, so daß verhältnismäßig lange Belichtungszeiten erforderlich sind.As described in UK Patent Application No. 10033/75, the use of X-rays in such methods can solve the problem raised that exists however, there is still the restriction that the usual photoresists are relatively insensitive to X-rays. The photoresists are usually organic in nature and contain relatively small atoms such as e.g. B. carbon, Hydrogen and oxygen, which do not absorb strongly in the region of the X-ray wavelengths, so that they are relatively long exposure times are required.
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8Ö98U/0S608Ö98U / 0S60
R. A. H. Heinecke - 16 Fl 963R. A. H. Heinecke - 16 Fl 963
Ein bestehendes Verfahren zur Erhöhung der Röntgenstrahlenempfindlichkeit eines solchen Fotolackes besteht in der Einarbeitung von auf Elektronen ansprechenden Gruppen, wie z. B. Epoxygruppen/ in das Lackmolekül. Dies erhöht den Wirkungsgrad der von den Röntgenstrahlen erzeugten Fotoelektronen, die in dem Fotolack eine chemische Veränderung hervorrufen. Ein Nachteil dieser Technik besteht darin, daß durch eine Steigerung der Empfindlichkeit gegenüber Röntgenstrahlen bis zu einem Niveau, das einer annehmbarer Belichtungszeit entspricht, die thermische Stabilität und darüberpinaus der Kontrast und die Lagerbeständigkeit des Fotolackes unannehmbar niedrig wird.An existing method of increasing X-ray sensitivity such a photoresist consists in the incorporation of electron-sensitive groups, such as. B. Epoxy groups / in the paint molecule. This increases the efficiency the photoelectrons generated by the X-rays, which cause a chemical change in the photoresist. A disadvantage of this technique is that by increasing the sensitivity to X-rays up to a level that corresponds to an acceptable exposure time, the thermal stability and, moreover, the contrast and the shelf life of the photoresist becomes unacceptably low.
Ein anderes Verfahren übernimmt die Einbringung derjenigen Übergang smet al !atome, die Röntgenstrahlen bei den in betracht kommenden Wellenlängen stark absorbieren, so daß die Zahl der Fotoelektronen bei einer gegebenen Röntgenstrahlendosis erhöht wird. Dieses Verfahren bringt jedoch das erhebliche Risiko einer Verschmutzung des zu verarbeitenden Halbleitermaterials und erschwert das Ablösen des Fotolackes mit Hilfe von Plasma.Another procedure takes over the introduction of those transition smet al! atoms, the x-rays at the under consideration Absorb wavelengths strongly so that the number of photoelectrons increases for a given x-ray dose will. However, this method involves the considerable risk of contamination of the semiconductor material to be processed and makes it difficult to remove the photoresist with the help of plasma.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu verringern oder zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst.The invention is therefore based on the object of reducing or eliminating the disadvantages mentioned. This task will solved by the invention specified in claim 1.
Die Erfindung gibt einen Fotolack an geeignet für die Lithographie mit weichen Röntgenstrahlen, der eine organische Verbindung oder mehrere organische Verbindungen enthält, die auf absorbierte elektronmagnetische Energie hin eine dauernde physikalische oder chemische Veränderung erfahren, wobei eine oder mehrere der Verbindungen mindestens ein Atom eines N.ichtmetalls enthalten, dessen Röntgenstrahlenabsorbtionskennlinie eine oder mehrere Absorbtionsbanden im weichen Röntgenstrahlenbereich des elektromagnetischen Spektrums enthalten.The invention specifies a photoresist suitable for lithography with soft X-rays that contain one or more organic compounds that act on absorbed electron-magnetic energy to experience a permanent physical or chemical change, with a or more of the compounds have at least one atom of a non-metal whose X-ray absorption characteristic contains one or more absorption bands in the soft X-ray range of the electromagnetic spectrum.
Ö09844/0860Ö09844 / 0860
R. A. H. Heinecke - 16 Fl 963R. A. H. Heinecke - 16 Fl 963
Die Einführung von Halogenatomen in das Fotolackmolekül· ist kompatibel mit dem Röntgenstrahlen-MOS-Verfahren. Bei den für die Röntgenstrahlenlithographie im Bereich von 3 bis 15 A verwendeten Wellenlängen der weichen Röntgenstrahlen stellen Brom und Jod die für die Absorbtion der Röntgenstrahlen geeigneten Atome dar. So wird Brom bei Wellenlängen unterhalb von 8 Ä und Jod bei Wellenlängen oberhalb 8 8 verwendet. Die Atome absorbieren Energie, die dann auf das restliche Fotolackmolekül übertragen wird, so daß es zu einer chemischen Veränderung in den der Röntgenstrahlung ausgesetzten Bereichen des Fotolackes kommt.The introduction of halogen atoms into the photoresist molecule is compatible with the X-ray MOS method. Both for X-ray lithography in the range from 3 to 15 A. The wavelengths used for the soft X-rays make bromine and iodine the most suitable for the absorption of the X-rays Atoms represent. Bromine is used at wavelengths below 8 Å and iodine at wavelengths above 8 8. the Atoms absorb energy, which is then transferred to the rest of the photoresist molecule, causing it to undergo a chemical change occurs in the areas of the photoresist exposed to the X-rays.
Ein geeignetes Fotolackmaterial für die Röntgenstrahlenlithographie ist z. B. ein Terpolymer aus Methylmethacrylat, Äthylacrylat oder Glycidyi-Äthylacrylat, teilweise veräthert mit Acrylsäure. Wenigstens eines der Wasserstoffatome in jedem Terpolymerbaustein ist durch Brom ersetzt. Vorzugsweise werden die Wasserstoffatome durch die Halogenatome in den einzelnen Molekülen vor der Einführung der elektronenempfindlichen Gruppen substituiert, um einen Angriff auf Letztere zu vermeiden. Durch Einbringen von 10 bis 15 Gewichtsprozent an Brom in einem Fotolackmaterial läßt sich eine Verbesserung der Empfindlichkeit um den Faktor 10 bis 20 erreichen.A suitable photoresist material for X-ray lithography is z. B. a terpolymer of methyl methacrylate, ethyl acrylate or Glycidyl ethyl acrylate, partially etherified with acrylic acid. At least one of the hydrogen atoms in each Terpolymer building block is replaced by bromine. The hydrogen atoms are preferably replaced by the halogen atoms in the individual Molecules substituted before the introduction of the electron-sensitive groups in order to avoid attack on the latter. By Incorporation of 10 to 15 percent by weight of bromine in a photoresist material an improvement in sensitivity by a factor of 10 to 20 can be achieved.
Die Substitution von Wasserstoffatomen durch Halogenatome schafft ein Verfahren, bei dem die Empfindlichkeit der Röntgenstrahlenabsorbtion mit einer annehmbaren thermischen Stabiiität kombiniert ist. Auch läßt sich das Material für einen herkömmlichen Fotolack damit herstellen.The substitution of hydrogen atoms by halogen atoms creates a method in which the sensitivity of X-ray absorption combined with an acceptable thermal stability. The material can also be used for a conventional Use it to produce photoresist.
Die beschriebene Technik läßt sich bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen über den gesamten für die Röntgenstrahlenlithographie verwendeten Wellenlängenbereich anwenden. Die Ver-The technique described can be used in the manufacture of semiconductor components Apply over the entire wavelength range used for X-ray lithography. The Ver-
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Wendung von bromsubstituierten Fotolacken in Verbindung mit einer dünnen Siliciummaske und einer Röntgenstrahlenquelle die bei der k<£ -Siliciumlinie von 7,1 R arbeitet ist jedoch besonders wirkungsvoll, und das Verhältnis von Lackabsorbtion zu Maskendurchlässigkeit ist dabei sehr groß. Dies wiederum führt zu einer kurzen Belichtungszeit und einem starken Kontrast der fertigen Schaltungsvorlage.However, the use of bromine-substituted photoresists in conjunction with a thin silicon mask and an X-ray source operating at the k <£ silicon line of 7.1 R is particularly effective, and the ratio of resist absorption to mask permeability is very high. This in turn leads to a short exposure time and a strong contrast in the finished circuit template.
3 Patentansprüche3 claims
809844/0860809844/0860
Claims (1)
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