DE3714577C3 - Lichtempfindliches Gemisch, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung - Google Patents
Lichtempfindliches Gemisch, Verfahren zu seiner Herstellung und seine VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein lichtempfindliches Gemisch, das
insbesondere zur Herstellung feiner Bildmuster einer Foto
resistschicht für Halbleitervorrichtungen, wie integrierte
Schaltungen mit hoher und sehr hoher Integrationsdichte,
geeignet ist, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre
Verwendung.
Der rasche Fortschritt in der Halbleitertechnologie bedingt
einen schnell steigenden Bedarf für programmgesteuerte In
strumente, wie Rechner für industrielle Zwecke, Instrumente
für die Büroautomatisierung oder Personalcomputer, und
entsprechend für Halbleitervorrichtungen, wie integrierte
Schaltungen mit einer immer größeren Integrationsdichte oder
-grad. So werden beispielsweise nach den integrierten Schal
tungen mit 256 Kilobit integrierte Schaltungen mit einer
sehr hohen Integrationsdichte von 1 Megabit und mehr benö
tigt. Eine derart hohe Integrationsdichte bei integrierten
Schaltungen benötigt natürlich äußerst feine Bildmuster auf
der Halbleiterscheibe im sogenannten submikronen Bereich. So
liegt beispielsweise die Mindestlinienbreite, die mit hoher
Genauigkeit in der Fotoresistschicht wiedergegeben werden
kann, bei etwa 2 µm bei integrierten Halbleiterschaltungen
für dynamische Speicher mit 256 Kilobit, bei etwa 1,0 bis
1,3 µm in Vorrichtungen für dynamische Speicher mit 1 Mega
bit und etwa 0,7 bis 0,8 µm bei Vorrichtungen für dynamische
Speicher mit 4 Megabit, d. h., die Verfahren zur Herstellung
von Bildmustern müssen an diese extrem hohe Genauigkeit
angepaßt werden.
Bekanntlich werden die Bildmuster auf den Halbleiterscheiben
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen durch Foto
lithographie unter Verwendung einer Fotoresistzusammenset
zung hergestellt. Von den beiden Arten von Fotoresistzusam
mensetzungen, d. h. positiv-arbeitenden und negativ-arbeiten
den Zusammensetzungen, werden positiv-arbeitende Fotoresist
zusammensetzungen bei der Herstellung von feinen Bild
mustern, bei denen eine sehr genaue Wiedergabe der bildmuster
gemäßen Linie mit einer Breite von 1 bis 2 µm wesentlich
ist, bevorzugt.
Die Hauptbestandteile bei den meisten herkömmlichen, posi
tiv-arbeitenden Fotoresistzusammensetzungen sind ein al
kalilöslicher Novolak als filmbildende Komponente und
ein Chinondiazid als durch Licht zersetzbare oder licht
empfindliche Komponenten in Form eines Gemisches. Typische
Fotosensibilisatoren sind Ester einer Naphthochinondiazid
sulfonsäure und einer Verbindung mit mindestens einer pheno
lischen Hydroxylgruppe (vgl. US-A 34 02 044) oder andere
Ester (vgl. US-A 30 46 118, 31 06 465 und 31 48 983).
Als filmbildende Komponente der Fotoresistzusammensetzungen,
die typischerweise ein alkalilöslicher Novolak ist, können
auch andere Arten von Novolak eingesetzt werden, wie Phenol-
Formaldehyd-Novolake (vgl. US-A 34 02 044) und Kresol-Novo
lake (wie in "Elektrochemistry and Industrial Physical
Chemistry", Band 48, S. 584 (1980) beschrieben). Gemäß JP-A
58 17 112 kann die Empfindlichkeit einer positiv-arbeitenden
Fotoresistzusammensetzung mit einem Kresol-Novolak als
filmbildende Komponente verbessert werden durch entsprechen
de Wahl der Kresolisomerenanteile im zu Herstellung des
Kresol-Novolaks verwendeten Kresol.
In der DE-A 26 16 992 wird ein lichtempfindliches Material
zur Herstellung von Druckformen und Ätzresistagen beschrie
ben, in dem die lichtempfindliche Schicht ein nicht vernetz
ter Novolak aus einem Isomerengemisch von m- und p-Kresol
und Formaldehyd mit einer durchschnittlichen Molekülmasse
von 1200-3800 ist.
Die DE-A 33 22 886 betrifft eine bilderzeugende Harzmasse
aus einem Poly(olefinsulfon) und einem Novolak, der aus
einem Isomerengemisch von p- und m-Kresol hergestellt worden
ist. Dieses Gemisch ist jedoch nur gegenüber Energiestrah
len, wie Elektronenbündel oder Röntgenstrahlen, empfindlich.
Aus JP 164740/85 sind lichtempfindliche Gemische für Positivresists
auf der Basis eines Novolaks bekannt, der aus
einem mindestens ternären Phenolgemisch hergestellt ist,
das mindestens aus m-Kresol, p-Kresol sowie einem Xylenol
oder einem weiteren Phenol besteht, das entweder direkt
oder über eine Alkylenbrücke mit einem Brückenkohlenstoffatom
phenylsubstituiert ist, wobei das Xylenol und das
weitere Phenol im Reaktionsgemisch auch zusammen vorliegen
können. Das Phenolgemisch gemäß dieser Druckschrift kann
darüber hinaus ferner noch ein zusätzliches Phenol enthalten,
wofür unter anderen Ethylenphenol und t-Butylphenol genannt
sind. In diesen Fällen enthält das Reaktionsgemisch
zur Novolak-Herstellung entsprechend mindestens vier
Phenolkomponenten.
In Solid State-Technologie, 1984, S. 115-120, sind schließlich
Novolake für Positivresists, die aus einem handelsüblichen
Phenolgemisch (vgl. die dortige Zusammenfassung)
hergestellt sind, das neben m- und p-Kresol auch o-Kresol,
o-Ethylphenol und Xylenole enthält, und ihre gelchromatographische
Fraktionierung und Analyse sowie die Eigenschaften
dieser Fraktionen beschrieben.
Die für die entsprechenden Novolak-Fraktionen angegebenen
m-Kresol/p-Kresol-Verhältnisse und deren Fotoresisteigenschaften
beziehen sich demgemäß auf aus Phenoldestillaten
als Ausgangsmaterialien (vgl. S. 115, "Synthetic
Procedures"), hergestellte Novolake, die neben m-Kresol-
und p-Kresol-Struktureinheiten noch die genannten weiteren
Phenolkomponenten als Strukturelemente enthalten.
Die Belichtung der Fotoresistschicht wird entweder durch
direkten Kontakt oder durch verkleinernde Projektion
durchgeführt. Bei der Kontaktbelichtung wird die auf der
Oberfläche einer Halbleiterscheibe gebildete Fotoresist
schicht durch eine bildmustergemäße Fotomaske, die in direk
tem Kontakt mit der Fotoresistschicht
ist, belichtet. Dieses Verfahren ist wegen des Kontrastes
des Bildmusters günstig, da eine bildmustergemäße
Fotoresistschicht mit deutlich
höherem Kontrast sogar dann erhalten werden kann, wenn die
verwendete Fotoresistzusammensetzung in bezug auf Kontrast
und Genauigkeit der Bildmusterwiedergabe von nur geringer
Qualität ist. Allerdings hat dieses Verfahren auch einige
Nachteile: So wird beispielsweise die Fotomaske mechanisch
durch den direkten Kontakt mit der Fotoresistschicht bei
jeder Belichtung beschädigt, so daß bei der Handhabung der
Fotomaske größte Sorgfalt notwendig ist und die gute Quali
tät der Fotomasken nur mit großen Kosten erhalten werden
kann. Außerdem muß das Bildmuster der Fotomaske im gleichen
Maßstab sein wie das zu reproduzierende Bildmuster, so daß
eine bildmustergemäße Fotomaske mit so hoher Genauigkeit
unvermeidlich sehr teuer ist, insbesondere dann, wenn die
Linienbreite des Bildmusters im submikronen Bereich liegt.
Bei der Belichtung durch verkleinernde Projektion kann dage
gen das Bildmuster der Fotomaske fünf- bis zehnmal größer
als das zu reproduzierbare Bildmuster auf der Fotoresist
schicht sein, so daß eine Fotomaske mit hoher Genauigkeit
für die Bildmusterherstellung im submikronen Bereich relativ
billig hergestellt werden kann. Der Nachteil dieses Verfah
rens liegt jedoch im Vergleich zur direkten Belichtung mit
Fotomasken im Lichtkontrast zwischen den zu belichtenden und
nicht zu belichtenden Flächen. Deswegen kann die Belichtung
durch verkleinernde Projektion bei der Wiedergabe eines
Bildmusters mit sehr hoher Genauigkeit nur dort angewendet
werden, wo die Fotoresistzusammensetzung bei relativ niedri
gem Kontrast sehr lichtempfindlich ist.
Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wie inte
grierten Schaltungen mit sehr hoher Integrationsdichte,
bestehen die herzustellenden Bildmuster in der Fotoresist
schicht nicht nur aus Linien mit einer gleichen Linien
breite, sondern auch aus Linien mit verschiedenen Breiten,
die in komplizierter Weise kombiniert sind. Diese Tatsache
beeinträchtigt sehr die Qualität der Bildmusterwiedergabe,
da die minimale Belichtungsdosis, mit der die Fotoresist
schicht durch Entwicklung von den belichteten Bereichen
entfernt werden kann, sehr von der Linienbreite abhängt.
Wird die Mindestbelichtungsdosis eines Bildmusters mit einer
Linienbreite von 2,0 µm als Einheit genommen, so beträgt
beispielsweise die Mindestbelichtungsdosis für Bildmuster
mit einer Linienbreite von 1,5 und 1,0 µm 1,2 bis 1,3 bzw.
1,5 bis 1,7. Das heißt, daß eine Belichtungsdosis, die für
eine Linie mit einer bestimmten Breite optimal ist, in dem
gleichen Muster zu klein oder zu groß sein kann für Linien,
die eine
kleinere oder größere Linienbreite aufweisen. Das
bedingt entweder eine ungenügende Wiedergabe von feinen
Linien oder ein übermäßiges Entfernen der Fotoresistschicht
bei breiteren Linien, so daß die Genauigkeit der Bildmuster
wiedergabe nicht über die Gesamtfläche des Bildmuster opti
mal ist. Dazu kommt, daß die Oberfläche einer Halbleitervor
richtung nach der Herstellung nicht vollkommen flach ist,
sondern im allgemeinen von Bereich zu Bereich stufenweise
Höhenunterschiede von 0,5 bis 1,0 µm aufweist, so daß die
Dicke einer Fotoresistschicht, die auf einer solchen stufi
gen Oberfläche hergestellt worden ist, nicht einheitlich
sein kann und auf der Oberseite der Stufe kleiner als auf
der unteren Seite ist. Wird eine solche Fotoresistschicht be
lichtet und entwickelt, so ist im allgemeinen die Linien
breite des in der Fotoresistschicht wiedergegebenen Bild
musters in dem Bereich, in dem die Fotoresistschicht dünner
ist, geringer als in dem Bereich, in dem die Fotoresist
schicht dicker ist, wodurch die Genauigkeit der Bildmuster
wiedergabe beeinträchtigt wird.
Beim Ätzen der Oberfläche einer Halbleiterscheibe, auf die
eine bildmustergemäße Fotoresistschicht im submikronen Be
reich hergestellt worden ist, ist das unerwünschte Phänomen
der Seitenätzung bei einem Naßverfahren mehr oder weniger
unvermeidlich, so daß das Ätzen gelegentlich in einem Troc
kenverfahren unter Verwendung eines Plasmas, bei dem das
Seitenätzen nicht auftritt, durchgeführt wird. In diesem
Trockenätzverfahren wird jedoch die bildmustergemäße Foto
resistschicht als Ätzmaske durch das Plasma angegriffen,
wodurch eine allmähliche Verminderung der Filmdicke erfolgt.
Deshalb sollte die bildmustergemäße Linie der Fotoresist
schicht einen solchen Querschnitt haben, daß die Linien
breite selbst bei Verminderung der Filmdicke nicht durch den
Angriff des Plasmas beim Trockenätzen beeinträchtigt wird.
Die beschriebenen Probleme betreffen die schlechte Wieder
gabe oder Genauigkeit zwischen dem Bildmusteroriginal auf
der Fotomaske und dem in der Fotoresistschicht wiedergege
benen Bildmuster. Die Gründe dafür sind die Kontrastabnahme
bei der Belichtung durch verkleinernde Projektion zwischen
den belichteten und den nicht belichteten Flächen, der Un
terschied in den optimalen Belichtungsdosen zwischen Linien
mustern mit verschiedenen Linienbreiten und der Unterschied
in der Filmdicke der Fotoresistschicht auf beiden Seiten
einer Stufe einer Scheibenoberfläche mit stufenweisen Höhen
unterschieden.
Diese Probleme können als Ganzes nur durch Verwendung eines
lichtempfindlichen Gemisches gelöst werden, die das Bild
muster mit hoher Genauigkeit wiedergibt und deren Belich
tungsdosis keinen Einfluß auf die Abmessungen des wiederge
gebenen Bildmusters hat. Ein derartiges Gemisch sollte fol
gende Eigenschaften aufweisen: Das wiedergegebene Bildmuster
sollte eine Linienbreite haben, die ohne Vergrößerung oder
Verkleinerung eine genaue Wiedergabe des ursprünglichen
Bildmusters der Fotomaske ist, unabhängig von der Belich
tungsdosis oder der Entwicklungszeit. Die bildmustergemäße
Linie der Fotoresistschicht sollte aufrecht auf der Sub
stratoberfläche stehen und einen rechteckigen Querschnitt
mit deutlich gewinkelten Schultern haben. Linien mit einer
unerwünschten Querschnittskonfiguration haben Schleppkanten
auf der Substratoberfläche, auch wenn sie definiert gewin
kelte Schultern aufweisen, da die Fotoresistschicht an den
dünnen Schleppkanten durch den Angriff des Ätzplasmas ver
schwinden und so eine Veränderung der Linienbreite des Foto
resistbildmusters verursachen kann.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein lichtempfindliches
Gemisch zur Verfügung zu stellen, das die oben beschriebenen
Probleme nicht aufweist und zu einer bildmustergemäßen Foto
resistschicht führt, die eine sehr genaue Wiedergabe des
ursprünglichen Bildmusters ist und bei der die Belichtungs
dosis auf die Breite der bildmustergemäßen Linien keinen
Einfluß hat.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Das erfindungsgemäße lichtempfindliche Gemisch enthält
- (A) 100 Masseteile eines Bindemittels, das ein mit einem Isomerengemisch von p- und m-Kresol hergestellter Novolak ist, und
- (B) 20 bis 60 Masseteile eines Naphthochinondiazidosulfonsäureesters als Fotosensibilisator;
es ist dadurch gekennzeichnet, daß der Novolak aus einem ternären Gemisch aus
- (a) 10 bis 45 Masse-% m-Kresol,
- (b) 35 bis 88 Masse-% p-Kresol und
- (c) 2 bis 30 Masse-% eines substituierten Phenols der allgemeinen Formel (I), R · C₆H₄ · OH (I)in der R C₂-₆-Alkyl oder C₂-₆-Alkenyl und C₆H₄ Phenylen bedeuten, hergestellt ist.
Die Erfindung wird durch die Figuren erläutert, es zeigen
Fig. 1, 2 und 3 je den Querschnitt einer bildmustergemäßen
Linie der gemäß den Beispielen hergestellten Fotoresist
schicht.
Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen, lichtempfind
lichen Gemisches ist der spezifische Kresol-Novolak, der ein
Kondensationsprodukt eines ternären Gemisches von m- und p-
Kresol und substituierten spezifischen Phenolen und Form
aldehyd ist. Das ternäre Gemisch enthält im wesentlichen (a)
10 bis 45 Masse-%, vorzugsweise 20 bis 40 Masse-%,
m-Kresol, (b) 35 bis 88 Masse-%, vorzugsweise 40 bis
60 Masse-%, p-Kresol und (c) von 2 bis 30 Masse-%, vor
zugsweise von 10 bis 25 Masse-%, eines substituierten Phe
nols der allgemeinen Formel (I). Wird der Novolak im erfin
dungsgemäßen lichtempfindlichen Gemisch aus einem Gemisch
hergestellt, in dem das Mischverhältnis der drei Phenolarten
außerhalb des oben angegebenen Bereichs liegt, so ist die
Fotoresistschicht in bezug auf Lichtempfindlichkeit und/oder
Querschnittskonfiguration der bildmustergemäßen Linien der
Fotoresistschicht unbefriedigend.
In der Formel (I) bedeutet R beispielsweise Ethyl, Isopropyl
oder tert.-Butyl, Vinyl oder Allyl. Obwohl R an
den Benzolkern in jeder Stellung in bezug auf die Hydroxyl
gruppe gebunden sein kann, ist die 2-
oder 4-Stellung zur
Hydroxylgruppe bevorzugt. Beispiele für geeignete substitu
ierte Phenole als dritte Komponente sind 2- und 4-Ethylphe
nole, 2- und 4-tert.-Butylphenole, 2- und 4-Allylphenole, 2-
und 4-Isopropylphenole und 2- und 4-Phenylphenole. Diese
Verbindungen können entweder allein oder als Kombination von
mindestens zwei Phenolen je nach Bedarf verwendet werden.
Die Komponente (A) des erfindungsgemäßen lichtempfindlichen
Gemisches ist ein Phenol-Novolak, der durch Kondensation des
ternären Phenolgemisches und Formaldehyd erhältlich ist. Der
bei der Herstellung des erfindungsgemäßen lichtempfindlichen
Gemisches verwendete Formaldehyd kann als wäßrige Lösung,
wie Formalin, oder als Polymer, wie Paraformaldehyd, vorlie
gen.
Die Komponente (B) des erfindungsgemäßen lichtempfindlichen
Gemisches ist ein Fotosensibilisator, der im wesentlichen
aus einem Naphthochinon-diazidosulfonsäureester besteht.
Diese Verbindung kann leicht durch Veresterung der Naph
thochinon-diazidolsulfonsäure mit einer Verbindung mit minde
stens einer phenolischen Hydroxylgruppe in an sich bekannter
Weise hergestellt werden.
Beispiele für Verbindungen mit mindestens einer phenolischen
Hydroxylgruppe sind Alkylgallate, Polyhydroxybenzophenone,
wie Tetrahydroxybenzophenone, Trihydroxybenzole, Trihydroxy
benzol-monoether, 2,2′,4,4′-Tetrahydroxydiphenylmethan,
4,4′-Dihydroxydiphenylpropan, 4,4′-Dihydroxydiphenylsulfon,
2,2′-Dihydroxy-1,1-dinaphthylmethan, 2-Hydroxyfluoren, 2-
Hydroxyphenanthren, Polyhydroxyanthrachinone, Purpurogallin
und seine Derivate sowie 2,4,6-Trihydroxybenzoesäurephenyl
ester.
Liegt die Menge an Komponente (B) über 60 Masseteile, so
weist die Fotoresistzusammensetzung eine deutlich verminder
te Lichtempfindlichkeit auf, wogegen bei einer zu geringen
Menge eine nachteilige Wirkung auf die Querschnittskonfigu
ration der bildmustergemäßen Linie der Fotoresistschicht
auftritt.
Das erfindungsgemäße lichtempfindliche Gemisch wird im all
gemeinen in Form einer Lösung verwendet, die durch Lösen des
oben beschriebenen Kresol-Novolaks und des Naphthochinon
diazidosulfonsäureesters in einem geeigneten organischen
Lösungsmittel hergestellt wird. Beispiele für organische
Lösungsmittel sind Ketone, wie Aceton, Methylethylketon,
Cyclohexanon und Isoamylketon, mehrwertige Alkohole und ihre
Derivate, wie Ethylenglykol, Ethylenglykol-monoalkylether
und ihre Acetate, Ethylenglykol-monoacetat, Monomethyl-,
Monoethyl-, Monopropyl-, Monobutyl- und Monophenylether von
Diethylenglykol oder dessen Monoacetat, cyclische Ether, wie
Dioxan, und Ester, wie Methyl-, Ethyl- und Butylacetat.
Diese organischen Lösungsmittel können entweder allein oder
als Gemisch von mindestens zwei Verbindungen je nach Bedarf
verwendet werden.
Das erfindungsgemäße lichtempfindliche Gemisch kann ggf. mit
verschiedenen Arten bekannter Zusätze vermischt werden, die
mit den Hauptbestandteilen vertäglich sind und herkömmli
cherweise in Fotoresistzusammensetzungen verwendet werden,
wie Hilfsharze, Weichmacher, Stabilisatoren und Farbstoffe
zur besseren Sichtbarkeit des Bildmusters nach der Entwick
lung.
Das erfindungsgemäße lichtempfindliche Gemisch kann in jedem
Verfahren zur Herstellung einer bildmustergemäßen Foto
resistschicht verwendet werden. So kann beispielsweise die
Oberfläche eines Substrats, wie einer Siliciumhalbleiter
scheibe, mit dem erfindungsgemäßen Gemisch in Form einer
organischen Lösung mit einer geeigneten Beschichtungsvor
richtung, wie einer Schleuder (Spinner), beschichtet und zu
einer einheitlichen Fotoresistschicht getrocknet werden, die
dann bildmustergemäß belichtet wird, und zwar entweder durch
verkleinernde Projektion oder durch eine Fotomaske mit dem
gewünschten Muster in einem geeigneten Belichtungsapparat.
Die Fotoresistschicht wird dann mit einer Entwicklerlösung,
beispielsweise einer wäßrigen Lösung einer organischen Base,
wie Tetramethylammoniumhydroxid oder Cholin, in einer Kon
zentration von 2 bis 5 Masse-% entwickelt, so daß die Foto
resistschicht selektiv in den Bereichen weggelöst wird, in
denen das lichtempfindliche Gemisch durch die Belichtung
eine erhöhte Löslichkeit in der Entwicklerlösung erhalten
hat. Auf diese Weise wird eine sehr genaue verkleinerte
Wiedergabe des Musters der Fotomaske erhalten. Das so wie
dergegebene Bildmuster ist eine sehr genaue Wiedergabe des
Bildmusters der Fotomaske bis in die äußersten Feinheiten
mit einer Linienbreite im submikronen Bereich mit Maß
genauigkeit. Die Maßgenauigkeit wird nicht einmal bei der
Belichtung durch verkleinernde Projektion einer Substrat
oberfläche mit Stufenhöhendifferenzen beeinträchtigt, die
sonst einen schlechten Kontrast gibt. Das erfindungsgemäße
lichtempfindliche Gemisch kann daher mit Vorteil bei der
Herstellung von sehr genauen Halbleitervorrichtungen, wie
integrierten Schaltungen mit sehr großer Integrationsdichte,
verwendet werden.
Die Erfindung wird durch die Beispiele erläutert.
In an sich bekannter Weise wird ein Kresol-Novolak durch
Kondensation eines ternären Reaktionsgemisches aus 40 Masse-%
m-Kresol, 50 Masse-% p-Kresol und 10 Masse-% 2-Ethylphenol
mit Formalin in Gegenwart von Oxalsäure als Katalysator
hergestellt. Ein lichtempfindliches Gemisch in Form einer
Lösung wird durch Lösen von 100 Masseteilen des so herge
stellten Kresol-Novolaks und 30 Masseteilen Naphthochinon-
1,2-diazido-5-sulfonsäure-2,3,4-trihydroxybenzophenonester
in 390 Masseteilen Ethylenglykol-monoethyletheracetat herge
stellt und durch ein Membranfilter mit einem Porendurchmes
ser von 0,2 µm filtriert.
Eine Siliciumscheibe mit 10 cm Durchmesser wird einheitlich
mit der so hergestellten Fotoresistlösung zu einer Schicht
dicke (trocken) von 1,3 µm unter Verwendung einer Resist
beschichtungsvorrichtung beschichtet, getrocknet und 90 s
auf einer 110°C heißen Platte zu einer Fotoresistschicht
auf der Scheibe vorgehärtet. Die Siliciumscheibe mit der
Fotoresistschicht wird dann mit UV-Licht in einem Verkleine
rungsprojektor durch eine Rasterversuchsmaske belichtet und
30 s bis 23°C mit einer 2,38 Masse-%igen Tetramethylammo
niumhydroxidlösung als Entwicklerlösung entwickelt.
Die kürzeste Belichtungszeit zur vollständigen Entfernung
der bildmustergemäßen Linie mit einer Breite von 1,0 µm im
belichteten Bereich betrug 1000 ms. Die so erhaltenen bild
mustergemäßen Linien der Fotoresistschicht hatten einen
idealen rechteckigen Querschnitt, wie schematisch in Fig. 1
dargestellt, wo die Linie 2 mit
senkrechten Seitenflächen auf dem Substrat 1 steht.
Die in den Beispielen 2 bis 4 verwendeten Kresol-Novolake
wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, daß
das dritte Phenol, das mit m- und p-Kresol und Formaldehyd
umgesetzt wurde, 4-tert.-Butyl-, 2-Allyl- und 4-
Isopropylphenol war und das Mischverhältnis von m- und p-
Kresol zu dem dritten Phenol wie in der Tabelle angegeben
ist. Die in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 verwendeten
Novolake wurden aus einem Gemisch von m- und p-Kresolen
allein in dem in der Tabelle angegebenen Mischverhältnis
hergestellt; es wurde kein drittes Phenol verwendet.
Die in diesen Beispielen und Vergleichsbeispielen verwen
deten lichtempfindlichen Gemische wurden je durch Lösen von
100 Masseteilen Phenol-Novolakharz und eines Fotosensibili
sators I, II, III oder IV in den unten angegebenen Mengen in
390 Masseteilen Ethylenglykol-monoethyletheracetat herge
stellt.
Fotosensibilisator I: Veresterungsprodukt von 0,1 mol 2,3,4-
Trihydroxybenzophenon und 1,6 mol Naphthochinon-1,2-diazido-
5-sulfonylchlorid.
Fotosensibilisator II: Veresterungsprodukt von 1,0 mol
2,4,6-Trihydroxybenzophenon und 1,8 Mol Naphthochinon-1,2-
diazido-5-sulfonylchlorid.
Fotosensibilisator III: Veresterungsprodukt von 1,0 mol
2,3,4-Trihydroxybenzophenon und 2,0 mol Naphthochinon-1,2-
diazido-5-sulfonylchlorid.
Fotosensibilisator IV: Veresterungsprodukt von 1,0 mol
2,3,4,4′-Tetrahydroxybenzophenon und 2,2 Mol Naphthochinon-
1,2-diazido-5-sulfonylchlorid.
Die Lichtempfindlichkeit jedes dieser lichtempfindlichen
Gemische wurde untersucht, d. h. die kürzeste Belichtungs
zeit, bei der eine sehr genaue Wiedergabe des Bildmusters aus
Linien und Zwischenräumen mit einer Linienbreite von 1 µm
erhalten werden konnte, wurde bestimmt und in ms in der
Tabelle angegeben. In der Tabelle ist die Querschnittskon
figuration der bildmustergemäßen Linien durch die Symbole a,
b und c angegeben, die den Querschnittskonfigurationen der
bildmustergemäßen Linien auf dem Substrat der Fig. 1, 2 und
3 entsprechen.
Es wird gemäß Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß
die Rasterversuchsmaske durch eine Maske mit einem Muster
von Linien und Zwischenräumen von 1,25 und 2,0 µm Breite
ersetzt wurde. Das Bildmuster der auf der Siliciumscheibe
hergestellten Fotoresistschicht war eine sehr genaue Wieder
gabe des Bildmusters der Rasterversuchsmaske.
Es wurde gemäß Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied,
daß die Rasterversuchsmaske durch die in Beispiel 6 ver
wendete Maske ersetzt wurde und die Belichtungszeit 450 ms
betrug. Ein Bildmuster mit Linien und Zwischenräumen von
1,25 µm Linienbreite konnte auf der Siliciumscheibe wie
dergegeben werden, wogegen ein Bildmuster mit Linien und
Zwischenräumen von 2,0 µm Linienbreite nur unvollständig
wiedergegeben werden konnte, da es aus einem Linienmuster
von 1,6 µm Breite und einem Zwischenraummuster von 2,4 µm
Breite bestand.
Claims (10)
1. Lichtempfindliches Gemisch mit
- (A) 100 Masseteilen eines Bindemittels, das ein mit einem Isomerengemisch von p- und m-Kresol hergestellter Novolak ist, und
- (B) 20 bis 60 Masseteilen eines Naphthochinon diazidosulfonsäureesters als Fotosensibilisator,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Novolak aus einem ternären Gemisch aus
- (a) 10 bis 45 Masse-% m-Kresol,
- (b) 35 bis 88 Masse-% p-Kresol und
- (c) 2 bis 30 Masse-% eines substituierten Phenols der allgemeinen Formel (I), R · C₆H₄ · OH (I)in der R C₂-₆-Alkyl oder, C₂-₆-Alkenyl und C₆H₄ Phenylen bedeuten, hergstellt ist.
2. Lichtempfindliches Gemisch nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Novolak aus einem Gemisch aus
20 bis
40 Masse-% m-Kresol, 40 bis 60 Masse-% p-Kresol und
10 bis 25 Masse-% des
substituierten Phenols der Formel (I) hergestellt ist.
3. Lichtempfindliches Gemisch nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das substituierte
Phenol unter 2- und 4-Ethyl-, 2- und 4-tert.-Butyl-, 2- und 4-
Allyl- und 2- und 4-Isopropylphenolen
ausgewählt ist.
4. Lichtempfindliches Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Naphthochinondiazido
sulfonsäureester ein Ester der Naphthochinondiazidosul
fonsäure mit einer Verbindung
mit mindestens einer phenolischen Hydroxylgruppe ist.
5. Lichtempfindliches Gemisch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mindestens einer phenolischen Hydroxylgruppe unter Alkylgallaten, Polyhydroxybenzophenonen, Trihydroxybenzolen, Tri
hydroxybenzol-monoether, 2,2′,4,4′-Tetrahydroxy-diphenyl
methan, 4,4′-Dihydroxydiphenylpropan, 4,4′-Dihydroxy
diphenylsulfon, 2,2′-Dihydroxy-1,1-dinaphthylmethan, 2-
Hydroxyfluoren, 2-Hydroxyphenanthren, Polyhydroxyanthra
chinonen, Purpurogallin und 2,4,6-Trihydroxybenzoesäure
phenylester ausgewählt ist.
6. Verfahren zur Herstellung des lichtempfindlichen Gemi
sches nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
durch
durch
- - Herstellung eines Novolaks durch Kondensation eines Phenolgemisches, das ein Isomerengemisch von m-Kresol und p-Kresol enthält, mit Formaldehyd in Gegenwart einer Säure als Katalysator und
- - Lösen von 100 Masseteilen des so hergestellten Novolaks und von 20 bis 60 Masseteilen eines Naphthochinondiazidosulfonsäureesters in einem geeigneten organischen Lösungsmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß der Novolak aus einem ternären Gemisch aus
- (a) 10 bis 45 Masse-% m-Kresol,
- (b) 35 bis 88 Masse-% p-Kresol und
- (c) 2 bis 30 Masse-% eines substituierten Phenols der allgemeinen Formel (I), R · C₆H₄ · OH (I)in der R C2-6-Alkyl oder C2-6-Alkenyl und C₆H₄ Phenylen bedeuten, hergestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Verwen
dung von Ketonen, mehrwertigen Alkoholen und ihren Deri
vaten, Estern und/oder cyclischen Ethern als organisches
Lösungsmittel.
8. Verwendung des lichtempfindlichen Gemisches nach einem
der Ansprüche 1 bis 5 in Form einer Lösung zur Herstel
lung von positiv-arbeitenden Fotoresistschichten.
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