DE3216658A1

DE3216658A1 - Verfahren zur herstellung eines fotolackmusters auf einem halbleitersubstrat

Info

Publication number: DE3216658A1
Application number: DE19823216658
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Kawasaki Abe; Tiharu Kato; Shigeo Tokyo Koguchi; Hatsuo Yokohama Nakamura; Toshio Yokosuka Kanagawa Yonezawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1982-05-04
Publication date: 1982-11-25
Also published as: JPS57183030A; US4461825A; DE3216658C2

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl PL.-I NG. W. EITLE · D R. R E R. NAT. K.HOFFMANN ■ DI PL.-1 N G. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 M D NCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE)

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TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, KAWASAKI-SHI / JAPAN

Verfahren zur Herstellung eines Fotolackmusters auf einem Halbleitersubstrat

Die Erfindung betrifft ein Foto-Gravier-Verfahren, das bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet wird. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Bildung eines gewünschten Fotolackmusters (Muster aus einer lichtempfindlichen Abdeckschicht ) für Foto-Gravier-Verfahren.

Foto-Gravier-Verfahren sind bekannt als Verfahren, bei denen man eine Verunreinigungsregion aus einem gewünschten Muster auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausbildet. Bei einem solchen Foto-Gravier-

Verfahren bestehen die Stufen darin, dass man eine Schicht aus einem Fotolack auf ein Halbleitersubstrat (auf einer SiO₂~Schicht), bestehend aus einer Halbleiterschicht und einer Silikonoxidschicht, aufträgt, dass man die Fotolackschicht mit einer Maske abdeckt, die ein Muster aufweist, das dem Muster der zu bildenden Verunreinigungsregion entspricht, und dass man die Fotolackuchicht auf dem Substrat mit Licht mitte 1;; eines Ausrichters durch die Maske bestrahlt. Wenn man dann die Fotolackschicht später entwickelt, lösen sich nur die ausgesetzten Teile der Fotolackschicht auf (im Falle einer positiven lichtempfindlichen Abdeckschicht) oder die nicht-ausgesetzten Teile der Fotolackschicht lösen sich auf (im Falle einer negativen lichtempfindlichen Abdeckschicht) und auf diese Weise wird eine Fotolackregion mit dem gewünschten Muster ausgebildet. Verwendet man diese Fotolackregion als Maske, so wird ein dadurch freigelegter Siliziumfilm mittels Fluorwasserstoffsäure oder dergleichen geätzt und dadurch wird die Halbleiterschicht freigelegt. Dann wird eine Verunreinigung in die freigelegte Halbleiterschicht mittels Ionendiffusion oder dergleichen dotiert. Auf diese Weise erhält man ein Halbleitersubstrat mit einer Verunreinigungsregion in Form des gewünschten Musters.

Es treten jedoch Störungen während der Maskierung beim Foto-Gravier-Verfahren oder beim Abdecken der Fotolackschicht mit der Maske auf. Der Mechanismus der Ausbildung solcher Störungen hängt eng mit der Belichtungsmethode des Ausrichters und der Brüchigkeit der

Fotolackschicht zusammen. Die Ausbildung von Defekten wird besonders merkbar, wenn eine positive Fotolackschicht vom Phenol-Novolak-Typ einer Kontaktbelichtung ausgesetzt wird (die Belichtung wird durchgeführt, während die Maske und die Fotolackschicht miteinander in Kontakt sind). Dies hat erhebliche Beschränkungen bei der Mikronisierung von Halbleiterelementen, der hohen Packungsdichte und der Zuverlässigkeit des ausgebildeten Musters zur Folge.

Um die Bildung von Fotolackdefekten, die durch die Brüchigkeit von Fotolackschichten bedingt ist, zu vermeiden, hat man kürzlich schon vorgeschlagen, die Fotolacküberzugsschicht ,mit einem Material zu beschichten, das als'überbeschichtungsmittel geeignet ist, z.B. mit Polyvinylalkohol (PVA) oder Hydroxypropylzellulose (HPC). Sowohl PVA als auch HPC sind in Wasser und Alkali löslich und sind verhältnismässig wirksam, die vorerwähnten Defekte bei den Fotolacküberzugsschichten zu vermeiden. Diese Verfahrensweise wurde jedoch nicht in die Praxis umgesetzt, wegen der Nachteile, die später beschrieben werden.

Wird eine Fotolackschicht mit PVA beschichtet, so wird (1) Stickstoffgas, das durch die Belichtung gebildet wird, zwischen dem PVA und der Fotolackschicht gebildet, weil PVA nicht die Durchdringung von Stickstoff gas ohne weiteres ermöglicht. (2) Ein weiterer Grund ist der, dass die Musterbildung unregelmässig wird. (3) PVA enthält im allgemeinen Natrium, welches die Arbeitsweise des Halbleiterelementes nachteilig

* · A ft *

boeinf3.usst. (4) Wenn man PVA in einer Flasche aufbewahrt, so wird PVA trübe oder geliert aufgrund der Einwirkung von Bakterien. Wird ein solcher PVA für
die Beschichtung verwendet, dann verschlechtern sich die Uberzugseigenschaften und es tritt Lichtstreuung ein.

Wenn man dagegen HPC auf die Fotolackschicht aufbringt, dann reagiert (1) HPC leicht mit der Foto-

lackschicht bei der Belichtung. (2) Aus diesem Grund werden die Kanten des Musters, aus der Fotolackschicht ungleichmässig, so dass die Dimensionskontrolle des
Musters verschlechtert wird. (3) Wird HPC unter Verwendung von Natrium als Keitalysator ebenso wie bei

PVA hergestellt und enthält eine verhältnismässig grosso Menge Natrium. Dies macht die Verwendung von HPC sehr kostspielig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters aus einem Fotolack mittels eines Foto-Gravier-Verfahrens zu zeigen, welches nicht die Nachteile aufweist, die durch die Brüchigkeit der
Fotolackschicht verursacht werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines feinen Musters aus einem Fotolack zur Verfügung zu stellen, das mit hoher Präzision und
Reproduzierbarkeit abläuft. Verbunden mit dieser Aufgabe ist es auch, ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters aus einem Fotolack zu zeigen, bei dem die
Lebensdauer der für das Foto-Gravier-Verfahren verwendeten Maske verlängert wird.

Um die vorerwähnten und weitere Ziele der Erfindung zu erreichen, wird erfindungsgemäss ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters aus einem Fotolack auf einem Halbleitersubstrat bei einem Foto-Gravier-Verfahren gezeigt, das die folgenden Stufen umfasst:

Ausbildung eines Fotolackmusters auf einer grösseren Fläche eines Halbleitersubstrats,

Ausbildung auf der Fotolackschicht einer nicht-fotoempfindlichen organischen Schicht, enthaltend als Hauptbestandteil zyklisierten Polyisoprenkautschuk,

selektives Belichten der Fotolackschicht durch die erwähnte organische Schicht, enthaltend als Hauptbestandteil zyklisierten Polyisoprenkautschuk, und

Entwickeln der organischen Schicht und der Fotolackschicht.
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Fig. 1A bis 1G sind Querschnitte, welche das er-

findungsgemässe Verfahren gemäss einer Ausführungsform der Erindung erläutern,
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Fig. 2 ist eine grafische Darstellung,

welche die Beziehung zwischen der Dicke der organischen, einen zyklisierten Polyisoprenkautschuk als Hauptkomponente enthaltenden Schicht

und der Dichte der Nadellöcher, die in der Fotolackschicht ausgebildet werden, zeigt,

-

Fig, 3 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Häufigkeit, mit welcher die gleiche Maske verwendet wird, und den Veränderungen in der Ebene (in-plane variations)

des Fotolackmusters zeigen, wenn man einen organischen Lack, enthaltend als Hauptbestandteil einen zyklisierten Polyisoprenkautschuk, verwendet

0 oder wenn man einen solchen organi

schen" Überzug nicht verwendet,

Fig. 4 ist eine grafi'sche Darstellung, wel

che die, Beziehung zwischen dem Ungesättigtsheitsgrad des zyklisierten

Polyisoprenkautschuks und der Adhäsionshäufigkeit des Kautschuks an die Maske zeigt,

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, wel

che die Beziehung zwischen der Belichtung und dem restlichen Verhältnis der Fotolackschicht zeigt, wenn man eine organische Schicht, enthaltend als Hauptbestandteil einen zyklisier

ten Polyisoprenkautschuk verwendet oder wenn man diesen nicht verwendet,

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, wel-

ehe die Beziehung zwischen der Ent

wicklungszeit und der Dimensionsveränderung zeigt, wenn man eine organische'

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Schicht, enthaltend einen zyklisierten Polyisoprenkautschuk aks Hauptbestandteil, verwendet oder nicht verwendet.
5

Die bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Methode werden unter Bezug auf Fig. 1A bis 1G beschrieben.

Es wird ein Halbleitersubstrat 1 hergestellt (Fig. 1A). Das Halbleitersubstrat 1 besteht aus einer Halbleiterschicht 2 aus Silizium oder dergleichen und einer Oxidschicht 3 aus Siliziumoxid oder dergleichen. Das "Halbleitersubstrat", wie es hier verwendet wird, bedeutet ein Substrat mit wenigstens einer Halbleiterschicht.

Unter Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung wird die Oxidschicht 3 mit einer Fotolackschicht aus einem Phenol-Novolak-Typ beschichtet. Dann wird in einem Ofen unter Ausbildung einer Fotolackschicht (4) eine Vorhärtung (pre-baking, Fig. 1B) vorgenommen.

Eine Lösung eines zyklisierten Polyisoprenkautschuks, die kein optisches Vernetzungsmittel enthält, wird über die Fotolackschicht.(4) unter Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung oder dergleichen aufgetragen. Ein zweites Härten wird dann in einem Ofen durchgeführt unter Ausbildung einer organischen Schicht (5), die als Hauptbestandteil einen zyklisierten Polyiisoprenkautschuk enthält (Fig. 1C). Das für den zyklisierten

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_ -1 O _

Polyisoprenkautschuk verwendete Lösungsmittel soll vorzugsweise die Fotolackschicht (4) nicht auflösen. Verwendet man eine positive Fotolackschicht, so sind geeignete Lösungsmittel beispielsweise aromatische Verbindungen, wie Xylol, Brombenzol, Benzol, Monochlorbenzol, Dichlorbenzol und Toluol? alizyklische Verbindungen, wie Methylcyclohexan und Kerosen; sowie Trichlorethane Der Ausdruck "eine organische Schicht enthaltend darin zyklisierten Polyisoprenkautschuk

TO als Hauptbestandteil" bedeutet eine zyklisierte PoIyisoprenkautschukschicht und eine Schicht, die im wesentlichen aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk und dem vorerwähnten Lösungsmittel besteht. Vorzugsweise hat der zyklisierte Polyisoprenkautschuk ein Molekulargewicht von 50.000 bis 200.000. In einigen Fällen können jedoch auch zyklisierte Polyisoprenkautschuke mit Molekulargewichten von bis zu 220.000 mit Vorteil verwendet werden. Zyklisierter Polyisoprenkautschuk mit einem Molekulargewicht von 100.000 bis 200.000 ist gegenwärtig im Handel erhältlich und kann für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Der Ungesättigtheitsgrad des zyklisierten Polyisoprenkautschuks beträgt vorzugsweise 6_r5 + 1,0 mmol/g und insbesondere 6,0 + 0,5 mmol/g. Die Temperatur und die Zeit für die zweite Vorhärtung sollen so gewählt werden, dass die Fotolackschicht (4) nicht thermisch abgebaut (thermisch verändert) wird und dass der grösste Teil des Lösungsmittels aus der Lösung des zyklisierten Polyisoprenkautschuks verdampft. Die zweite Härtung kann beispielsweise 10 bis 15 Minuten bei 85°C durchgeführt werden. Vorzugsweise beträgt die Dicke der zyklisierten

Polyisoprenkautschukschicht 0,8 um oder mehr.

Die organische Schicht 5 wird dann mit einer Maske 6 abgedeckt. Unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Ausrichters wird die Fotolackschicht (4) selektiv durch die Maske 6 und die organische Schicht 5 belichtet (Fig. 1D). Der Ausrichter besteht im allgemeinen aus einer Quecksilberlampe und die Wellenlänge des Lichtes, welches von dieser emittiert wird, liegt im allgemeinen bei 300 bis .450 nm. Da zyklisierter Polyisoprenkautschuk Licht dieser Wellenlänge gut durchlässt, kann man die Fotolackschicht 4 gut belichten.

Dann wird die organische Schicht 5 vollständig durch Entwicklung entfernt (Fig. 1E). Für diese Entwick-• lung muss man einen Entwickler verwenden, der im wesentlichen nicht die darunterliegende Fotolackschicht auflöst. Wird ein Phenol-Novolack-Typ-positiver Fotolack für die Fotolackschicht verwendet, dann kann man den Entwickler gemäss den nachfolgenden Beispielen auswählen. Beispiele für einen solchen Entwickler sind aromatische Verbindungen, wie Xylol, Brombenzol, Benzol, Monochlorbenzol, Dichlorbenzol und Toluol; alizyklische Verbindungen, wie Methylcyclohexan und Kerosen; sowie Trichlorethylen. Ein oberflächenaktives Mittel (z.B. Alkylbenzolsulfonat) kann dem vorerwähnten Entwickler in Mengen von einigen Prozenten zugegeben werden. Ein anionisches oder ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel werden dabei vorzugsweise verwendet. Wird eine negative Abdeckschicht

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als Fotolackschicht verwendet, kann ein handelsüblicher Entwickler für negative Abdeckschichten, wie Xylol, n-Heptan, Trichren oder dergleichen, verwendet werden. Wird ein Entwickler verwendet, so wird die Uberbeschicht entfernt und gleichzeitig werden die nicht-vernetzten Teile der darunterliegenden negativen Abdcckschicht mit einem Muster versehen.

Die Fotolackschicht 4 wird dann entwickelt (Fig. 1F).

Diese Entwicklungsstufe kann in gleicher Weise wie bei einem üblichen Foto-Gravier-Verfahren vorgenommen werden. Bei Verwendung einer Phenol-Novolak-Typ-positiven Abdeckschicht kann als Entwickler beispielsweise Xylol verwendet werden. Auf diese Weise erhält man ein Abdeckschichtmuster mit Öffnungen 7.

Anschliessend findet eine Nachhärtung statt. Der nicht mit der Fotolackschicht 4 bedeckte Teil wird mit Fluorwasserstoffsäure geätzt, wobei man diese Fotolackschicht als Maske vorwendet und dann wird die Fotolackschicht 4 entfernt (Fig. 1G). Dies kann in gleicher Weise wie bei einem üblichen Foto-Gravier-Verfahrcn durchgeführt werden. Auf diese Weise erhält man das Halbleitersubstrat 1 mit dem gewünschten Muster.

Wird eine negative Abdeckschicht, wie OMR-83 (Handelsname? Tokyo Oyo Kagaku K.K.) als Fotolackschicht 4 verwendet, so kann die Entwicklungsstufe der organischen Schicht 5 und der Fotolackschicht 4 in einer einzigen Stufe vorgenommen werden. Dies beruht darauf, dass bei diesen Entwicklungsstufen der gleiche Entwickler,

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z.B. n-Heptan, verwendet werden kann.

Beispiel· 1_

Es werden organische Schichten aus zyklisiertem PoIyisoprenkautschuk verschiedener Dicke hergestellt. Die Dichte der Nadellöcher (Nadellöcher/cm²), die in der Fotolackschicht nach der Maskierung gebildet werden, werden bei jeder Probe gemessen. Die verendete Fotolackschicht war eine positive Abdeckschicht vom Phenol-Novolak-Typ und hatte eine Dicke von 1,5 μπι. Die erzielten Ergebnisse werden in Fig. 2 gezeigt.

Bezugnehmend auf die grafische Darstellung in Fig. 2 bedeutet die Angabe, dass die Dicke der organischen Schicht 0 μιη ist, dass sich keine Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk gebildet hat. Aus dieser grafischen Darstellung ist erkennbar, dass die Dichte der in der Fotolackschicht gebildeten Nadellöcher von der Dicke der organischen Schicht abhängt. Betragt die Dicke der organischen Schicht 0,8 μΐη oder mehr, so wird die Dichte der in der Fotolackschicht gebildeten Nadellöcher auf 1/3 bis 1/5 vermindert, gegenüber der Dichte, bei welcher eine organische Schicht nicht ausgebildet war.

Beispiel 2

Veränderungen in der Ebene (in-plane variations)

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(13 Wert) von Mustern aus Fotolackschichten wurden gemessen bei einer Anzahl von Mustern aus Fotolackschichten, die mit der gleichen Maske gebildet worden waren. Die. Messungen wurden in der nachfolgend beschriebenen Weise durchgeführt. Die "In-plane"-Veränderungen bedeuten die Standardabweichung der Grosse der gebildeten Muster auf den Fotlackschichten.

Eine positive Abdeckschicht aus einem Phenol-Novolak-Typ (OFPR2, Handelsname; Tokyo Oyo Kagaku K.K.) wurde in einer Dicke von 1 μπι auf einem Substrat in üblicher Weise hergestellt. Darüber wurde eine Lösung aus zyklisicrtem Polyisoprenkautschuk in Xylol als Lösungsmittel beschichtet^ Dann wurde 10 Minuten bei einer Temperatur von 85°C erwärmt, wobei sich eine organische Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk ' in einer Dicke von 1 μπι ausbildete. Nach dem Maskieren wurde die Struktur Licht bei 300 uW/cm² während 20 Sekunden unter Verwendung eines Ausrichters ausgesetzt.

Anschliessend wurde ein Entwickler aus Xylol und 1 % Alkylbenzolsulfonat über die organische Schicht gesprüht und die Entwicklung wurde während einer Zeit von 20 Sekunden·durchgeführt. Die organische Schicht wurde dann vollständig entfernt. Nach dem Trocknen wurde die Fotolackschicht 60 Sekunden unter Verwendung eines Ammoniumsalz-Entwicklers (TM2, Handelsname; Tama Kagakusha) entwickelt unter Anwendung üblicher Verfahren. Auf diese Weise entstand ein Muster auf der Fotolackschicht.

Unter Verwendung der gleichen Maske wurde eine zweite

Fotolackschicht auf einer zweiten Platte belichtet und unter den gleichen Bedingungen, wie vorher angegeben, entwickelt. Unter Verwendung der gleichen Maske wurde eine dritte Fotolackschicht auf einer dritten Platte belichtet und unter den gleichen Bedingungen entwickelt, In ähnlicher Weise wurden bis zu 19 Fotolackschichten auf verschiedenen Platten belichtet und unter Verwendung der gleichen Maske unter gleichen Bedingungen entwickelt.

· Zum Zwecke des Vergleichs wurden 15 Muster von Fotolacken auf getrennten Platten unter gleichen Bedingungen wie zuvor angegeben gebildet, mit der Ausnahme, dass keine organischen Schichten aus zyklisiertem PoIyisoprenkautschuk gebildet wurden.

Die erzielten Ergebnisse werden in Fig. 3 gezeigt. Dort wird die Anzahl der gebildeten Muster von Fotolacken auf der Abszisse aufgetragen (1 bedeutet dabei das erste Fotoiackmuster auf der ersten Platte und 10 das zehnte Fotolackmuster auf der zehnten Platte). •Die "In-plane"-Veränderungen sind auf der Ordinate aufgetragen. Bezugnehmend auf die grafische Darstellung in Fig. 3 bedeutet die Kurve X den Fall, bei dem eine organische Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk ausgebildet war und die Kurve Y gibt den Fall an, bei dom die organische Schicht nicht ausgebildet war. Aue dieser grafischen Darstellung ist ersichtlich, dass dann, wenn eine organische Schicht aus dem zyklisierten Polyisoprenkautschuk nicht ausgebildet wurde, die "In-plane"-Veränderungen des Fotolackmusters in dem

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Masse, ansteigen, wci die Anzahl der Verwendungen der Maske ansteigt. Im Gegensatz hierzu nehmen die "In-plane"· Veränderungen des Fotolackmusters nicht wesentlich zu, wenn die organische Schicht ausgebildet ist und zwar auch, wenn eine Anzahl von Fotolackmustern unter Verwendung der gleichen Maske hergestellt wird. Wie schon erwähnt, nehmen die "In-plane"-Veränderungen des Fotolackmusters zu, wenn man die Maske wiederholt verwendet, wenn man die übliche Verfahrensweise anwendet, bei welcher keine organische Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk ausgebildet wird. Dies ist hauptsächlich auf die Brüchigkeit des Fotolacks zurückzuführen. Tritt diese auf, dann bildet sich ein feines Muster von etwa 2 μπι Breite und das Muster wird zum Teil kontinuierlich. Wenn dagegen eine organische Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk als Uberbeschichtung verwendet, wird, kann der Grad der Ungesättigtheit des zyklisierten Polyisoprenkautschuks verhältnismässig gering sein. Dann klebt die organisehe Schicht nicht wesentlich während der Maskierung und der Belichtung an der Maske. Darüber hinaus ergibt sich durch die organische Schicht ein Dämpfungseffekt im Falle der Maskierung und auf diese Weise wird ein Schaden an der darunterliegenden Fotolackschicht aufgrund von Stössen bei der Maskierung verhindert. Deshalb wird die Maske nicht verunreinigt. Selbst wenn die Maske wiederholt verwendet wird, erhöhen sich die "In-planc"-Veränderungen des Fotolackmusters nicht wesentlich. Man kann auf diese Weise ein feines Muster von etwa 2 μΐη Breite mit grosser Genauigkeit bilden.

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Beispiel 3

Unter Verwendung von zyklisierten Polyisoprenkautschuken verschiedener Ungesättigtheit wurde die Be-. 5 Ziehung zwischen dem Grad der üngesättigtheit des zyklisierten Polyisoprenkautschuks und der Häufigkeit der Anhaftung des Kautschuks an die Maske untersucht. Die Häufigkeit der Anhaftung des Kautschuks an der Maske wird angegeben in Prozent der Anhaftung der organischen Schicht aus dem zyklisierten Polyisoprenkautschuk an der Maske, wenn man die Maske nach dem Markieren entfernt. Das Lösungsmittel für den Kautschuk, die Dicke der organischen Schicht und die Erwärmungsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 2.

Der Grad der Ungesättigtheit wurde gemessen, indem man eine geeignete Menge des zyklisierten· Polyisoprenkautschuks mit einer Mischung aus gleichen Mengen von m-Chlorbenzoesäure und Benzol vermischte. Nach Zugabe einer ausreichenden Menge an Kaliumjodid wurde eine Titrierung mit Natriumthiosulfat durchgeführt. Der Ungesättigtheitsgrad oder die Anzahl der Doppelbindungen (mmol/g) wird durch folgende Beziehung ausgedrückt:

D-NFA
^D ~ 2WS

darin bedeuten: D.= Grad der Ungesättigtheit (mmol/g),

N = Normalität von Natriumthiosulf at,

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Λ = titrierte Menge (ml),

W = Gewicht (g) des zyklisierten

Polyisoprens, S = Feststoffgehalt. 5

Die erzielten Ergebnisse werden in Fig. 4 gezeigt. Aus dieser grafischen Darstellung geht hervor, dass die Häufigkeit der Anhaftung des Kautschuks an der Maske zunimmt, wenn der Grad der Ungesättigtheit des zyklisierten Polyisoprenkautschuks 6,5 nunol/g übersteigt. Deshalb soll der Ungesättigtheitsgrad des Kautschuks vorzugsweise im Bereich von 6,0 + 0,5 mmol/g betragen. Wenn dagegen der Ungesättigtheitsgrad im Bereich von 6,5 + 1,0, mmol/g beträgt, kann das Muster aus dem Fotolack durch Massenproduktion hergestellt werden, ohne dass praktische Probleme auftreten.

Beispiel 4

Die Wirkung der Ausbildung der organischen Schicht aus dem zyklisierten Polyisoprenkautschuk auf das Rest -Verhältnis des Fotolacküberzugs wurde untersucht. Das restliche Verhältnis des Fotolacküberzugs ist das Verhältnis aus der Dicke des Fotolacküberzugs nach dem Belichten und Entwickeln zu dem nach dem Härten. Das heisst, dass ein Restverhältnis von 0 bedeutet, dass die Fotolackschicht vollständig entfernt ist.

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Die Fotolackschicht wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 2 belichtet und entwickelt, mit der Ausnahme, dass die Belichtung variiert wurde. Die erzielten Ergebnisse werden in Fig. 5 gezeigt. Kurve X gibt den Fall an, bei dem eine organische Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautsch.uk als überbeschichtung verwendet wurde und Kurve Y gibt den Fall an, bei dem eine organische Schicht nicht verwendet wurde. Aus dieser grafischen Darstellung wird ersichtlich, dass man die Belichtung etwas erhöhen muss um das gleiche Restverhältnis zu erzielen, wenn eine organische Schicht ausgebildet wurde im Vergleich zu dem Fall, bei dem die organische Schicht nicht gebildet wurde. Die Rate der Erhöhung der Belichtung hängt von der Art des Entwicklers ab, welcher zum Entwickeln der organischen Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk verwendet wird. Dieses Phänomen ist wahrscheinlich der Tatsache zuzuschreiben, dass das Lösungsmittel aus dem zyklisierten Polyisoprenkautschuk in der Oberfläche der darunterliegenden Fotolackschicht dispergiert ist und die Fotolackschicht härtet.

Beispiel 5

Die Beziehung zwischen der Entwicklungszeit der Fotolackschicht und der Dimensionsveränderung wurde untersucht. Die Dimensionsveränderung bedeutet den Unterschied zwischen der Maskengrösse und der Grosse des Fotolackmusters.

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Fotolackmuster wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 2 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass die Entwicklungszeiten für die Potolackschichten verändert wurden.
5

Die Ergebnisse werden in Fig. 6 gezeigt. Kurve X gibt den Fall an_r bei dem eine organische Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautsch.uk verwendet wurde und Kurve Y bedeutet den Fall, dass die organische Schicht nicht ausgebildet wurde. Aus dieser grafischen Darstellung wird' ersichtlich, dass die Entwicklungszeit zur Erzielung einer Dimensionsveränderung von 0 sich erhöht, wenn die organische Schicht ausgebildet ist. Aber auch wenn die organische Schicht ausgebildet ist, kann die Musterausbildung befriedigend durchgeführt werden, wenn die Entwicklungszeit verlängert wird. Wenn die Ent-• wicklungszeit durch die Verwendung der organischen Schicht zu stark erhöht wird, kann man die Konzentration des verwendeten Entwicklers erhöhen.

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden Defekte, die aufgrund der Brüchigkeit der Fotolackschicht auftreten, wirksam vermieden und man kann gleichmässige und feine Muster mit hoher Präzision ausbilden. Darüber hinaus wird eine Massenproduktion von feinen Mustern von etwa 1.um Breite, wie sie bisher nicht möglich war, mit ausreichender Zuverlässigkeit ermöglicht. Darüber hinaus wird die Lebensdauer der Maske verlängert. Da durch die vorliegende Erfindung Plattchendefekte wirksam verhindert werden können, kann dadurch auch die Ausbeute bei der Herstellung der Elemente erhöht werden.

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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Restverhältnis der nicht belichteten Teile der Fotolackschicht erhöht werden kann, weil die Oberflächenschicht der Fotolackschxcht durch das Lösungsmittel aus dem zyklisierten Polyisoprenkautschuk gehärtet wird. Infolgedessen werden die Kanten des gebildeten Musters scharf ausgeprägt und ergeben einen höheren Kontrast.

Der Begriff "Fotolack" wird hier gleichbedeutend mit fotoempfindlicher Überzugsschicht verwendet.

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Claims

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1. Verfahren zur Herstellung eines Fotolackmusters auf einem Halbleitersubstrat, bei dem man folgen de Stufen vornimmt:

Ausbildung eines Fotolackmusters (4) auf einer grösseren Oberfläche eines Halbleitersubstrats (D,

selektives Belichten der Fotolackschicht (4) und

Entwicklen der Fotolackschicht (4) unter Ausbildung eines Fotolackmusters,

dadurch gekennzeichnet, dass man weiterhin folgende Stufen durchführt:

Ausbildung einer nicht-fotoempfindlichen organisehen Schicht (5), enthaltend zyklisierten Polyisoprenkautschuk als Hauptbestandteil, auf der Fotolackschicht (4) nach der Bildung der Fotolackschickt (4) auf der grösseren Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) und

selektives Belichten der Fotolackschicht (4) durch die organische Schicht (5) und anschliessendes Entwickeln und Entfernen der organischen Schicht (5).

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der üngesättigtheitsgrad des zyklisierten Polyisoprenkautschuks 6,5 + 1,0 mmol/g ist.

3. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ungesättigtsheitsgrad 6,0 + 0,5 mmol/g ist.

4. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Schicht die als Hauptbestandteil den zyklisierten Polyisoprenkautschuk enthält, eine Dicke von nicht weniger als etwa 0,8 μΐη hat.

5. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der zyklisierte Polyisoprenkautschuk ein Molekulargewicht von 50.000 bis 200.000 hat.

6. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Stufe, bei welcher auf der Fotolackschicht die organische Schicht, enthaltend zyklisierten Polyisoprenkautschuk als Hauptbestandteil gebildet wird, die Beschichtung der Fotolackschicht mit einer Lösung des zyklisierten Polyisoprenkautschuks erfolgt, worauf man dann die aus der Lösung gebildete Schicht trocknet.

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7. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklisierten Polyisoprenkautschuk als Hauptbestandteil enthaltende organische Schicht im wesentlichen aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk besteht.

8. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die zyklisierten Polyiso-

.prenkautschuk als Hauptbestandteil enthaltende orga nische Schicht aus zyklisiertem Polyisoprenkautschuk und dem Lösungsmittel für den zyklisierten Polyisoprenkautschuk besteht.

9. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotolackschicht eine positive Abdeckschicht ist.

10. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Abdeckschicht eine Phenol-Novolak-Typ-positive Abdeckschicht ist.

11. Verfahren gemäss Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel für die Lösung des zyklisierten Polyisoprcnkautschuks (a) eine aromatische Verbindung aus der Gruppe Xylol, Toluol/ Benzol, Monochlorbenzol, Dichlorbenzol und Brombenzol, (b) eine alizyklische Verbindung aus der Gruppe Methylcyclohexan und Keroson oder (c) Trichlorethylen ist.

12. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 9 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass man die Stufe der Entwicklung und Entfernung der organischen Schicht (5) durchführt unter Verwendung eines ersten Entwicklers, und dass die Fotolackschicht (4) mittels eines zweiten Entwicklers entwickelt wird, wobei der erste Entwickler (a) eine aromatische Verbindung aus der Gruppe Xylol, Toluol, Benzol, Monochlorbenzol, Dichlorbenzol und Brombenzol, (b) eine alizyklische Verbindung aus der Gruppe Methylcyclohexan und Kerosen oder

(c) Trichlorethylen ist.

13. Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch g e k e η η zeichnet, dass der erste Entwickler zusätzlich ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält.

14. Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Entwickler zusätzlich ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel enthält.

15. Verfahren gemüse einem der Ansprüche 1 bin 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotolackschicht eine negative Abdecksehicht ist.

16. Verfahren gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Entwickeln der organischen Schicht (5) und der Fotolackschicht (4) unter Verwendung von Xylol, n-Heptan und/oder Trichlorethylen durchgeführt wird.