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Verfahren zur Herstellung von Resiststrukturen
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Der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Resiststrukturen
auf der Basis von Negativresists mittels kurzwelliger W-Strahlen.
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Bei der Herstellung von Resiststrukturen mittels kurzwelliger Uv-Strahlung
(Deep UV- bzw. DUV-Strahlen) wird bevorzugt im Bereich etwa zwischen 180 und 260
nm gearbeitet. Die dabei bislang verwendeten DUV-Resistmaterialien sind einerseits
Positivresists auf der Basis von Polymethylmethacrylat (PMMA), Polybutensulfon (PBS)
oder Polymethylisopropenylketon und andererseits Negativresists auf der Basis von
Polyisopren mit für DUV-Strahlung angepaßten Sensibilisatoren (siehe: "J-. Electrochem.
Soc.11, Vol. 127 (1980), S. 2759 und 2760).
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Die DUV-Positivresists befinden sich - mit Ausnahme von PBS - im allgemeinen,
trotz Sensibilisierung, im Hinblick auf eine rationelle Bestrahlung an der Empfindlichkeitsgrenze.
PBS hinwiederum ist hinsichtlich der Trockenätzresistenz, speziell beim Ätzen von
Al-Leiterbahnen, ungeeignet, PMMA sowie Polymethylisopropenylketon, und auch sensibilisiertes
Polyisopren, sind nur bedingt geeignet, da die Abtragungsraten zu hoch sind.
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Aufgrund dieser Tatsache wären vor allem bei der Strukturierung bereits
profilierter Scheiben mit hohen Stufenübergängen hohe und damit die Auflösung reduzierende
Ausgangslackdicken erforderlich. DUV-Negativresists auf Polyisoprenbasis schließlich
haben einen zu geringen Kontrast, um in bis zu 2 /um dicken Lackschichten feinste
Strukturen auflösen zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art in der Weise auszugestalten, daß die Herstellung von steilflankigen Resiststrukturen
auf bereits profilierten Scheiben ermöglicht wird, wobei das für DUV-Strahlen empfindliche
Resistmaterial bei hohem Kontrast (t ) 3) sowohl gegen chemische als auch physikalische
Ätzverfahren, d.h. Naß- und Trockenätzprozesse, resistent sein soll. Das Resistmaterial
soll sich ferner gut an Stufenübergänge (bis zu 2 /um) anschmiegen, damit keine
die Auflösung beeinträchtigende Lackdicken auftreten.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Resistmaterial
Co- oder Terpolymere folgender Struktur verwendet werden:
wobei n + m = 1 und für die Reste R, X, Y und Z folgendes gilt: R = H, Halogen (F,
Cl, Br, J), -CH2-Halogen oder -CH2-CH2-Halogen (Reste R gleich oder verschieden);
X = H, CH3 oder C2H5; Y = H, Cl oder Br, wobei die Reste Y gleich oder verschieden
sein können; und Z = 0 oder S.
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n und m geben die Zusammensetzung des Polymeren als Molenbruch an,
wobei n im Bereich von 0,99 bis 0,1 und vorzugsweise im Bereich etwa zwischen 0,9
und 0,2 liegt.
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Bei Terpolymeren gilt beispielsweise: m = m1 + m2 bzw.
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n=n1 + n2 wobei die Indices 1 und 2 jeweils verschiedene Comonomere
kennzeichnen. Im übrigen können sich bei den Terpolymeren die Comonomeren sowohl
im Rest R als auch im Rest X oder Y unterscheiden.
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Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Resistmaterialien
weisen einen hohen Kontrast auf, d.h.
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es können steile Strukturflanken erzielt werden; dies ist aber gleichbedeutend
mit einem hohen Auflösungsvermögen, insbesondere auch in dicken Schichten. Diese
Materialien zeigen ferner eine hohe Anschmiegsamkeit, sie eignen sich deshalb vor
allem auch für bereits strukturierte Scheiben mit Stufenübergängen. Darüber hinaus
besitzen die genannten Materialien eine hohe Trockenätzresistenz, wobei beispielsweise
die Selektivität bei RIE-Prozessen (RIE = Reactive Ion Etching) höher als die von
bekannten Resistmaterialien ist.
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Die vorstehend aufgeführten Eigenschaften verdanken die Resistmaterialien
zwei charakteristischen Partialstrukturen, nämlich einer Vinylcarbazol-Gruppierung
und einer Glycidylacrylat- bzw. Thioglycidylacrylat-Gruppierung. Die Vinylcarbazol-Gruppierung
stellt dabei eine RIE-resistente, äußerst kontrastreiche Partialstruktur mit basischem
Stickstoff dar, die zur chemischen Nachvernetzung mit dem Oxiran- (Z = O) bzw.
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Thiiranring (Z = S) geeignet ist. Die (Thio)Glycidylacrylat-Gruppierung
ist eine vernetzungsfähige, gegen DUV-Strahlen sehr empfindliche Partialstruktur.
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Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren als Resistmaterial
ein Copolymeres aus unsubstituiertem Vinylcarbazol und Glycidylacrylat oder -methacrylat
verwendet. Im übrigen sind die beim erfindungsgemäßen
Verfahren
eingesetzten Verbindungen in der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung
Akt.Z.
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P , Polyvinylcarbazole (VPA 81 P 7513 DE), beschrieben.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren können dem Resistmaterial vorteilhaft
Sensibilisatoren zugesetzt werden.
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Derartige Materialien sind beispielsweise Diazoniumsalze und Bisdiazochinone
oder feste Brom- und Jodkohlenwasserstoffe, wie Tetrabromkohlenstoff. Vorzugsweise
werden beim erfindungsgemäßen Verfahren als Sensibilisatoren Bisazide verwendet.
Derartige Verbindungen sind beispielsweise aus der DE-OS 29 48 324 bekannt.
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Geeignete Bisazide sind beispielsweise 4.4'-Diazidostilben, 2. 6-Di
(4' -azidobenzal) -4-methyl-cyclohexanon, 4.4! -Diazido-diphenylmethan und 4.4'-Diazidodiphenylethan.
Als Sensibilisatoren in Form von Diazoniumsalzen können p-Diazodimethylanilin-fluoroborat
und p-Diazo-N-dimethyl-m-phenetidin-fluoroborat eingesetzt werden; ein geeignetes
Bisdiazochinon ist beispielsweise 2.4-Bis(6-diazo-5 .6-dihydro-5-oxo-1-naphthalin-
sulfonyloxy) -benzophenon.
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Anhand von Beispielen soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
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Beispiel Resiststrukturen aus einem Copolymerisat von Vinylcarbazol
und Glycidylmethacrylat Zur Herstellung des Copolymerisates werden Glycidylmethacrylat
und Vinylcarbazol beispielsweise im Molver-
hältnis 1:1 in Gegenwart
von Azoisobutyronitril it Benzol bei einer Temperatur von ca. 80 0C unter Inertgas
umgesetzt. Nach dem Reaktionsende wird das entstandene Copolymerisat, das einen
Stoffmengenanteil an Glycidylmethacrylat von xi = 0,7 besitzt, d.h. 70 56 Glycidylmethacrylat
enthält, mit n-Hexan aus der Lösung ausgefällt und durch zweimaliges Umfällen aus
Chloroform und Hexan gereinigt. Das im Vakuum (Druck p # 1,33 Pa) getrocknete Polymerpulver
weist eine Viskositätszahl von 44 ml/g auf.
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Zur Feststellung der Empfindlichkeit und des Kontrastverhaltens wird
eine 10 ige Polymerlösung in Chlorbenzol bei 3000 Upm zu einem 1 /um dicken, transparenten
Film auf einen mit Siliciumdioxid versehenen Silicium-Wafer aufgeschleudert. Nach
30minütiger Trocknung bei ca. 1100C wird der Resistfilm an der Luft segmentartig
mit einer 600 W-Xenon-Quecksilber-Höchstdrucklampe bei unterschiedlichen Bestrahlungszeiten
bestrahlt.
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Anschließend wird der bestrahlte Resistfilm 90 s lang in Methylethylketon
entwickelt und gleichlang in einem Gemisch aus Methylisobutylketon und Isopropanol
nachentwickelt. Dann wird mit Isopropanol gespült und bei ca. 170 0C für 30 min
nachgetrocknet. Die unterschiedlich hohen, auf dem Wafer verbleibenden Resiststege
werden mit einem ALPHA-Step-Schichtdickenmeßgerät vermessen, auf die Ausgangslackdicke
reduziert und die somit normierten Filmdicken mit den Belichtungszeiten korreliert.
Aus der zeichnerisch darstellbaren sogenannten Kontrastkurve (siehe Kurve 1 der
Figur, bei der auf der Abszisse die Bestrahlungsdauer t in Sekunden und auf der
Ordinate die normierte Schichtdicke d/do aufgetragen ist) ergibt sich dann die Empfindlichkeit
und der Kontrast.
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Beispiel 2 Resiststrukturen aus einem Copolymerisat von Vinylcarba#ol
und Glycidylacrylat Entsprechend Beispiel 1 wird aus Glycidylacrylat und Vinylcarbazol
ein Copolymerisat mit einem Stoffmengenanteil an Glycidylacrylat von xi = 0,44 hergestellt;
hierbei wird von einer Monomerphase mit einem Molverhältnis Glycidylacrylat/Vinylcarbazol
wie 1:3 ausgegangen.
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Das gereinigte Polymerpulver wird entsprechend Beispiel 1 charakterisiert.
Dabei zeigt sich, daß sich mit dem Einbau von Glycidylacrylat in das Copolymere
die Empfindlichkeit um den Faktor 4 erhöht.
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Beispiel 3 Werden die in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Copolymeren
mit 1,5 56 2.6-Di(4'-azidobenzal)-4-methylcyclohexanon sensibilisiert, so kann die
Empfindlichkeit in beiden Fällen um den Faktor 4 gesteigert werden (vgl.
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Kurve 2 der Figur). Wird der Sensibilisatorgehalt auf 3 56 erhöht,
so nimmt - wie Kurve 3 der Figur entnommen werden kann - die Empfindlichkeit wieder
ab.
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Beispiel 4 Werden die in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Copolymeren
mit 1,0 56 4.4'-Diazido-diphenylmethan sensibilisiert, so kann die Empfindlichkeit
in beiden Fällen um den Faktor 8 gesteigert werden.
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Beispiel 5 Werden die in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Copolymeren
mit 2 56 p-Diazodimethylanilin-fluoroborat versetzt, so kann in beiden Fällen eine
Empfindlichkeitssteigerung um den Faktor 5 erreicht werden.
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4 Patentansprüche 1 Figur