DE3844739C2 - Siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch - Google Patents

Siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch

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Description

Die Erfindung betrifft ein siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch, insbesondere ein siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch hoher Beständigkeit gegen reaktives Ionenätzen mit Sauerstoff, das alkalilöslich ist und zur Herstellung der oberen Schicht eines doppelschichtigen Resistsystems verwendet werden kann.
Einer der wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen ist eine feine Mustergebung der auf einer Unterlage gebildeten Photoresistschichten. Zur Durchführung der feinen Mustergebung von Photoresistschichten bediente man sich bisher photolithographischer Verfahren. Hierbei erfolgt eine Belichtung der Unterlagen mit (Licht) der G-Linie (Wellenlänge: 436 nm). Die geringste Strichbreite, die bei Belichtung mit (Licht) der G-Linie möglich ist, beträgt 0,5-0,6 µm. In den vergangenen Jahren hat der Bedarf nach Halbleitervorrichtungen hoher Integrationsdichte immer weiter zugenommen. Dies bedeutet, daß eine noch feinere Mustergebung von Photoresistschichten erforderlich ist. Zur Ausbildung feinerer Muster auf Photoresistschichten werden diese mit Licht kürzerer Wellenlänge, als sie sichtbare Strahlung aufweist, belichtet. Eine der Quellen für derartiges Licht ist ein Excimerlaser, der tiefe UV-Strahlung spezieller Wellenlänge zu emittieren vermag. Es gibt eine Reihe von Excimerlasern. Von diesen gewinnt ein KrF-Excimerlaser, der Licht einer Wellenlänge von 248 nm liefert, zunehmend an Bedeutung.
Als lichtempfindliche Verbindungen hoher Empfindlichkeit gegenüber Licht einer Wellenlänge von 248 nm sind einige Arten von cyclischen Diketonen bekannt. Resists mit diesen cyclischen Diketonen als lichtempfindlichen Mitteln werden bei Belichtung tiefer UV-Strahlung einer Wellenlänge von 248 nm alkalilöslich. Die belichteten Bezirke dieser Resists werden durch Entwickeln mit alkalischen Lösungen entfernt. Sämtliche dieser Resists sind vom positiven Typ. Bislang sind keine Resists vom Negativtyp mit einem Gehalt an diesen cyclischen Diketonen bekannt.
Die üblichen Photoresists vom Positivtyp mit Naphthochinondiazid absorbieren reichlich Licht einer Wellenlänge von 248 nm. Folglich verliert das auf eine Schicht aus einem dieser Photoresists aufgestrahlte Licht beim tieferen Eindringen in die Schicht nach und nach seine Intensität und erreicht kaum die Unterseite der Schicht, d. h. es vermag die Oberfläche einer Unterlage bzw. eines Substrats, auf der bzw. dem die Resistschicht gebildet ist, nicht zu erreichen. Folglich erhält die Resistschicht nach der Entwicklung der mit Licht einer Wellenlänge von 248 nm belichteten Schicht ein Muster dreieckigen Querschnitts. Wird nun ein Halbleitersubstrat unter Verwendung dieser Schicht als Ätzmaske geätzt, kann das Resistmuster nicht originalgetreu auf das Substrat übertragen werden.
Zur Erhöhung der Integrationsdichte von Halbleitervorrichtungen ist es nicht nur erforderlich, auf Unterlagen feinere Ätzmuster zu übertragen, sondern auch über mehrere Schichten reichende Verbindungen von Elementen der Vorrichtungen auszubilden, d. h. die Elemente dreidimensional anzuordnen. Zur Ausbildung von Elementen in mehrschichtiger Verbindung in einem Substrat mittels photolithographischer Verfahren muß auf einer teilweise stufigen und nicht flachen Halbleiterschicht ein Resistmuster erzeugt werden. Um nun das Resistmuster originalgetreu auszubilden, muß die Resistschicht ausreichend dick sein, damit die obere Resistoberfläche flach wird. Hier entsteht nun ein Problem, denn mit zunehmender Dicke der Resistschicht verschlechtert sich das Auflösungsvermögen des Resistmusters.
Eine der Maßnahmen zur Lösung dieses Problems besteht in der Anwendung eines mehrschichtigen Resistsystems. Dieses Resistsystem benutzt zwei oder mehrere aufeinander ausgebildete Resistschichten. Die oberste Schicht wird zuerst einer Mustergebung unterworfen. Danach erfolgt die Mustergebung der einzelnen darunterliegenden Schichten, wobei die jeweils oberste Schicht als Ätzmaske dient. Das gebräuchlichste mehrschichtige Resistsystem ist ein dreischichtiges System aus einer oberen Schicht, einer Zwischenschicht und einer unteren Schicht. Die untere, als Egalisierschicht bekannte Schicht liegt auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats, auf dem die Elemente einer Halbleitervorrichtung entstehen und die folglich nicht flach ist, auf. Die untere Schicht füllt die Spalte zwischen den Elementen, ist relativ dick und besitzt eine flache Oberfläche. Infolge Anwesenheit der unteren Schicht wird das eingestrahlte Licht absorbiert und nicht vom Substrat reflektiert. Reflektiertes Licht vermindert die Auflösung des in der oberen Schicht befindlichen Resistmusters. Die obere Schicht dient als lichtempfindliche Schicht und wird als Ätzmaske bei der Mustergebung der Zwischenschicht verwendet. Die Zwischenschicht ihrerseits dient als Ätzmaske bei der Mustergebung der unteren Schicht. Die Mustergebung der unteren Schicht erfolgt durch reaktive Ionenätzung unter Applikation eines Sauerstoffplasmas auf die Schicht. Folglich ist ein die Zwischenschicht bildender Resist gegenüber einer reaktiven Ionenätzung mit Sauerstoff beständig, d. h. er besitzt ein hohes Widerstandsvermögen bei reaktiver Ionenätzung mittels eines Sauerstoffplasmas.
Vorteilhaft an dem dreischichtigen Resistsystem ist, daß es auf der Halbleiteroberfläche, die abgestufte Teile aufweist und nicht flach ist, die Ausbildung ausreichend feiner Ätzmuster gestattet. Um aber auf der Halbleiteroberfläche Ätzmuster erzeugen zu können, muß der Ätzvorgang wiederholt werden. Folglich wird bei Benutzung des dreischichtigen Resistsystems die Herstellung von Halbleitervorrichtungen extrem kompliziert.
Es wurde auch bereits mit zweischichtigen Resistsystemen mit einer oberen Schicht, die sowohl als Zwischenschicht als auch als obere Schicht eines dreischichtigen Resistsystems dient, gearbeitet. Das zweischichtige Resistsystem gestattet es, die Anzahl der bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung erforderlichen Ätzvorgänge zu vermindern. Die obere Schicht besteht oftmals aus einem siliziumhaltigen Polymerisat ausreichender Lichtempfindlichkeit und angemessener Beständigkeit gegen eine reaktive Ionenätzung mit Sauerstoff. Als derartige Polymerisate eignen sich beispielsweise chlormethyliertes Polysiloxan und dergleichen. Als Entwickler des siliziumhaltigen Resists braucht man jedoch bei derartigen zweischichtigen Resistsystemen ein organisches Lösungsmittel. Die Verwendung organischer Lösungsmittel schafft jedoch Probleme, da das Lösungsmittel ein bei der Entwicklung gebildetes Resistmuster quillt und es dem Resistmuster unvermeidlich an der gewünschten Genauigkeit handelt.
Die DD-A-241 795 beschreibt einen UV-empfindlichen, negativ arbeitenden, siliziumhaltigen Photokopierlack, der eine Bisazido-Verbindung der folgenden Formel, einen partiell silylierten Novolak und ein geeignetes Lösungsmittel enthält.
Bisazido-Verbindung:
worin X für -SO₂- oder -Si(OH)₂- steht.
Im Falle von X gleich -Si(OH)₂- gehen die silanolgruppenhaltigen Bisazido-Verbindungen beim Erwärmen eine Kondensation unter Bildung von Polysiloxanen ein.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines siliziumhaltigen lichtempfindlichen Gemisches, das ein siliziumhaltiges alkalilösliches Harz und eine lichtempfindliche Verbindung enthält und eine hohe Auflösung und gute Beständigkeit gegenüber reaktivem Ionenätzen mit Sauerstoff zeigt.
Erfindungsgemäß wird ein siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch bereitgestellt, das ein siliziumhaltiges alkalilösliches Harz und eine lichtempfindliche Verbindung enthält, die ein siliziumhaltiges Naphthochinondiazid, ein siliziumhaltiges Azid, ausgenommen solche der Formel
oder eine Verbindung der folgenden, allgemeinen Formel:
worin R₁ bis R₄ für Wasserstoffatome, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en), gegebenenfalls substituiertes Arylgruppen oder gegebenenfalls substituierte Silylgruppen stehen, ist.
Das betreffende siliziumhaltige lichtempfindliche Gemisch eignet sich als Material eines Photoresists ausreichender Beständigkeit gegenüber einer reaktiven Ionenätzung mit Sauerstoff, das zur Bildung der oberen Schicht in einem zweischichtigen Resistsystem verwendet werden kann. Eine aus diesem Photoresist bestehende obere Schicht läßt sich bei Applikation eines alkalischen Entwicklers erfolgreich zu einem feinen Resistmuster verarbeiten. Da als Entwickler keine organischen Lösungsmittel benötigt werden, wird die obere Schicht nicht gequollen.
Wie bereits erwähnt, enthält eine lichtempfindliche Masse gemäß der Erfindung ein siliziumhaltiges alkalilösliches Harz.
Beispiele hierfür sind:
  • A. ein Polymerisat mit in die Phenylgruppen eines Novolakharzes eingeführtem Silizium;
  • B. ein Polymerisat mit in einige OH-Gruppen eines Novolakharzes als Ethergruppe eingeführtem Silizium;
  • C. ein Polymerisat mit in die OH-Gruppen eines Vinylphenolharzes als Ethergruppe eingeführtem Silizium;
  • D. ein Polymerisat mit in die Methylgruppen eines Novolakharzes eingeführtem Silizium;
  • E. ein Polymerisat mit in Siloxanbindungen eingeführten Phenylgruppen oder
  • F. ein Polymerisat mit in ein Methylacrylharz eingeführtem Silizium
handeln.
Diese siliziumhaltigen alkalilöslichen Harze lassen sich durch die in Tabelle I angegebenen Formeln darstellen. Beim Polymerisat B kann das Novolakharz durch ein Isopropenyl- Phenolharz ersetzt werden. In ähnlicher Weise kann beim Polymerisat C das Vinyl-Phenolharz durch ein Isopropenyl-Phenolharz ersetzt werden. Bei den Polymerisaten B und C kann Silizium in OH-Gruppen auch als Estergruppe, statt als Ethergruppe, eingeführt werden. Beim Polymerisat F kann das Methacrylharz durch ein Acrylharz ersetzt sein.
Andererseits kann es sich bei dem siliziumhaltigen alkalilöslichen Harz um ein Mischpolymerisat aus Polyvinylphenol mit siliziumhaltigen Gruppen, z. B. in Benzolringe eingeführten siliziumhaltigen Alkylgruppen, mit einer Verbindung aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäurederivat, Acrylnitril und Styrolderivat handeln.
Vorzugsweise sollte es sich bei dem in einer lichtempfindlichen Masse gemäß der Erfindung enthaltenen alkalilöslichen Harz um ein solches handeln, dessen Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 248 nm in Form eines Films einer Dicke von 1,0 µm mindestens 50% beträgt. Enthält eine Photoresistschicht ein alkalilösliches Harz, dessen Durchlässigkeit für das betreffende Licht in Form eines 1,0 µm dicken Films weniger als 50% beträgt, und wird sie mit diesem speziellen Licht belichtet, kann nicht ausreichend intensives Licht zu der der belichteten Oberfläche der Photoresistschicht gegenüberliegenden Oberfläche (der Photoresistschicht) vordringen. Dies verhindert die Bildung qualitativ hochwertiger Photoresistmuster. Ein alkalilösliches Harz, das den geschilderten Anforderungen genügt, besteht aus einem Mischpolymerisat einer Verbindung aus der Gruppe Isopropenylphenol, Polyvinylphenol, Polyvinylphenol mit einem in den Benzolring eingeführten Siliziumsubstituenten, z. B. mindestens einer siliziumhaltigen Alkylgruppe, oder Vinylphenol mit einer Verbindung aus der Gruppe Styrol, Acrylnitril, Methylmethacrylat und Methylacrylat.
Die lichtempfindlichen Gemische gemäß der Erfindung enthalten ein siliziumhaltiges alkalilösliches Harz und eine lichtempfindliche Verbindung, die ein siliziumhaltiges Naphthochinondiazid, ein siliziumhaltiges Azid, ausgenommen solche der Formel
oder eine Verbindung der allgemeinen Formel:
worin R₁ bis R₄ für Wasserstoffatom, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en), gegebenenfalls substituierte Arylgruppen oder gegebenenfalls substituierte Silylgruppen stehen, ist.
Als siliziumhaltige alkalilösliche Harze eignen sich sämtliche in Tabelle I aufgeführten Harze. Die in Tabelle I erläuterten Harze enthalten eine Phenolgruppe und eine Carboxylgruppe, die für eine hohe Löslichkeit in wäßrigen alkalischen Lösungen sorgt. Daher können aus einem siliziumhaltigen lichtempfindlichen Gemisch gemäß der Erfindung bestehende Resistfilme mit Alkalien entwickelt werden. Darüber hinaus besitzen diese Harze eine hohe Beständigkeit gegen reaktives Ionenätzen mit Sauerstoff.
Als siliziumhaltige Naphthochinondiazide und siliziumhaltige Azide eignen sich die in Tabelle II dargestellten Verbindungen.
Geeignete Substituenten der durch R₁ bis R₄ in der allgemeinen Formel (I) dargestellten substituierten Alkylgruppen sind beispielsweise Halogenatome, ungesättigte Gruppen, Carbonylgruppen, Carboxylgruppen, Nitrilgruppen, Thioethergruppen und Thioestergruppen. Geeignete Substituenten der durch R₁ bis R₄ in der allgemeinen Formel (I) dargestellten substituierten Aryl- oder Silylgruppen sind beispielsweise Halogenatome, ungesättigte Gruppen, Carbonylgruppen, Carboxylgruppen, Nitrilgruppen, Thioethergruppen, Thioestergruppen, Alkylgruppen und Alkoxygruppen. Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel (I) finden sich in Tabelle III.
Vorzugsweise sollte die siliziumhaltige Ausführungsform eines lichtempfindlichen Gemisches gemäß der Erfindung 100 Gew.-Teil(e) siliziumhaltiges alkalilösliches Harz und 1-50 Gew.-Teile lichtempfindliche Verbindung enthalten. Enthält das betreffende Gemisch weniger als 1 Gew.-Teil lichtempfindliche Verbindung , besitzt sie keine ausreichende Lichtempfindlichkeit. Dies hat zur Folge, daß das Harz nach seiner Belichtung nicht in ausreichendem Maße gehärtet wird. Wenn andererseits das Gemisch mehr als 50 Gew.-Teile lichtempfindliche Verbindung enthält, bereitet ihr Auftragen auf eine Unterlage bzw. ein Substrat Schwierigkeiten.
Ein siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch gemäß der Erfindung kann erforderlichenfalls gewisse Zusätze enthalten. Beispiele für solche Zusätze sind UV-Absorptionsmittel, Sensibilisatoren, Inhibitoren für eine Wärmepolymerisation, Antilichthofmittel, die Haftung verbessernde Verbindungen, Netzmittel und Polymerisate. Inhibitoren gegen eine Wärmepolymerisation dienen dazu, die Qualität der betreffenden Masse über lange Zeit hinweg unverändert aufrechtzuerhalten. Antilichthofmittel dienen dazu, eine Hofbildung vom Substrat, auf das die Masse aufgetragen ist, zu verhindern. Die haftungsverbessernden Mittel erhöhen die Haftung zwischen dem Substrat und der Schicht aus der erfindungsgemäßen Masse. Netzmittel sorgen dafür, daß die Schicht aus der erfindungsgemäßen Masse eine flache und glatte Oberfläche erhält. Die Polymerisate dienen schließlich dazu, die Qualität der Schicht aus dem erfindungsgemäßen Gemisch zu verbessern. Bei den Polymerisaten kann es sich beispielsweise um Epoxyharze, Polymethylmethacrylharze, Propylenoxid-Ethylenoxid-Mischpolymerisate, Polystyrol, Silikonkautschuke und dergleichen handeln.
Wird das siliziumhaltige lichtempfindliche Gemisch gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Photoresists verwendet, wird es zunächst in einem Lösungsmittel zur Herstellung einer Beschichtungslösung gelöst. Diese wird dann direkt auf ein Substrat oder auf eine auf dem Substrat gebildete flache Schicht aufgetragen. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Ketone, wie Cyclohexanon, Aceton, Methylethylketon und Isobutylketon, Ethylenglykole, wie Methylglykol, Methylglykolacetat oder Ethylglykolacetat, Ester, wie Ethylacetat, Butylacetat oder Isoamylacetat und Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel.
Im folgenden wird die Herstellung eines Photoresistmusters mittels eines als Photoresist aufgetragenen siliziumhaltigen lichtempfindlichen Gemisches gemäß der Erfindung näher erläutert.
Zunächst wird auf einem Substrat, bei dem es sich beispielsweise um ein fremdatomdotiertes Siliziumsubstrat mit einer darauf gebildeten Siliziumoxidschicht und einer auf der Siliziumoxidschicht befindlichen leitenden Schicht aus polykristallinem Silizium handelt, eine Egalisierschicht gebildet. Zu diesem Zweck wird das für diese Schicht benötigte Harz in einem Lösungsmittel gelöst, worauf die erhaltene Lösung zur Herstellung einer Egalisierschicht, beispielsweise durch Spinnbeschichtung auf das Substrat aufgetragen und -getrocknet wird. Verwendbare Harze sind solche, die einen dünnen Film zu bilden vermögen. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Toluol, Xylol, Ethylglykolacetat, Cyclohexan und dergleichen. Der zur Herstellung der Egalisierschicht verwendeten Harzbeschichtungslösung können Zusätze, z. B. eine Diazoverbindung, einverleibt werden, damit die gebildete Egalisierschicht eine rasche Wärmehärtung erfährt. Zur Herstellung dieser Schicht eignen sich handelsübliche Photoresists aus Novolakharzen und Naphthochinondiaziden. Die Beschichtungslösung (zur Herstellung der Egalisierschicht) besitzt eine Viskosität von 20-100, vorzugsweise 60-100 nPas. In einem solchen Viskositätsbereich läßt sich die Beschichtungslösung ohne Schwierigkeiten durch Spinnbeschichtung auftragen. Zweckmäßigerweise sollte die Egalisierschicht eine Dicke von 1-2 µm, vorzugsweise 1,5-2,0 µm, erhalten. Wenn die Dicke 1 µm unterschreitet, erhält sie - wenn sie auf die Oberfläche eines Substrats mit abgestuften Teilen aufgetragen ist - keine glatte Oberseite. Wenn ihre Dicke andererseits 2 µm übersteigt, besteht die Gefahr, daß das letztlich erhaltene Ätzmuster nur eine unzureichende Auflösung zeigt. Nach dem Trocknen kann die Egalisierschicht gebrannt werden. Das Brennen erfolgt bei einer Temperatur, die hoch genug ist, um das Lösungsmittel vollständig aus der Schicht auszutreiben, und über der Einfriertemperatur des zur Bildung der betreffenden Schicht verwendeten Harzes liegt. Das Brennen erfolgt zweckmäßigerweise 0,5-120 min bei 50-250°C, vorzugsweise 1-90 min bei 80-220°C.
Danach wird auf der Egalisierschicht mit Hilfe des siliziumhaltigen lichtempfindlichen Gemisches gemäß der Erfindung eine Resistschicht gebildet. Zu diesem Zweck wird das Gemisch in einem der genannten Lösungsmittel gelöst, wobei eine Beschichtungslösung erhalten wird. Diese wird in üblicher bekannter Weise, z. B. durch Spinnbeschichtung, auf die Egalisierschicht aufgetragen und -getrocknet, wobei eine Resistschicht entsteht. Die Beschichtungslösung besitzt eine Viskosität von zweckmäßigerweise 10-100, vorzugsweise 10-60 mPas. Die Dicke der Resistschicht beträgt zweckmäßigerweise 0,1-1,0 µm, vorzugsweise 0,2-0,6 µm. Wenn die Dicke der Resistschicht 0,2 µm unterschreitet, besitzt sie keine ausreichende Beständigkeit gegen reaktives Ionenätzen mittels Sauerstoff, so daß die Möglichkeit einer Lunkerbildung im Film besteht. Wenn andererseits ihre Dicke 1,0 µm übersteigt, wird die Auflösung unzureichend. Zur vollständigen Entfernung des Lösungsmittels aus der Resistschicht wird die auf der Egalisierschicht liegende Resistschicht vorzugsweise gebrannt. Wenn nämlich das Lösungsmittel in der Resistschicht verbleibt, kommt es bei der Belichtung dieser Schicht zu einer starken Lichtstreuung in der Schicht, wodurch unvermeidlich die Auflösung des gebildeten Resistmusters verschlechtert wird.
Danach wird die Resistschicht belichtet. In anderen Worten wird auf die Resistschicht durch eine Maske eines gegebenen Musters UV-Strahlung (Wellenlänge: 365 nm, 436 nm, 313 nm, 254 nm oder 248 nm), ein Elektronenstrahl oder Röntgen- Strahlung appliziert. Während der Belichtung befindet sich die Maske entweder in Berührung mit oder im Abstand von der Resistschicht.
Danach wird die Resistschicht mit einer wäßrigen alkalischen Lösung entwickelt. Diejenigen Teile der Resistschicht, die belichtet wurden, oder diejenigen Teile der Schicht, die unbelichtet blieben, werden mit der alkalischen Lösung weggelöst, wobei ein Resistmuster entsteht. Bei der wäßrigen alkalischen Lösung handelt es sich entweder um eine wäßrige organische Alkalilösung, z. B. eine wäßrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung, oder eine wäßrige anorganische alkalische Lösung, z. B. eine wäßrige Ammoniaklösung, eine wäßrige Natriumhydroxidlösung oder eine wäßrige Kaliumhydroxidlösung. Die wäßrige Alkalilösung kann auf verschiedene Weise, z. B. durch Eintauchen oder Aufsprühen auf die Resistschicht appliziert werden.
Danach wird die Egalisierschicht durch Applikation eines Sauerstoffplasmas (auf die Schicht) einer Trockenätzung, d. h. einer reaktiven Ionenätzung mittels Sauerstoff unterworfen. Bei der Trockenätzung wird das Resistmuster als Maske verwendet. Wenn das Resistmuster dem Sauerstoffplasma ausgesetzt wird, bildet sich auf der Oberfläche des Resistmusters ein Material ähnlicher Zusammensetzung wie Siliziumdioxid (SiO₂). Dieser Film zeigt eine hohe Beständigkeit gegen reaktive Ionenätzung mittels Sauerstoff, die 10- bis 100mal größer ist als diejenige der Egalisierschicht. Folglich kann man lediglich die belichteten Stellen der Egalisierschicht ohne Beeinträchtigung des Resistmusters wegätzen. Dies hat zur Folge, daß das Resistmuster auf die Egalisierschicht übertragen und eine Musterschicht gebildet wird. Die reaktive Ionenätzung mittels Sauerstoff dauert - wie üblich - 1 bis 120 min in einer Niederdruckatmosphäre (133 Pa × 10-4 bis 133 Pa × 10-1) bei 0,01 bis 10 W/cm².
Danach wird unter Verwendung der Musterschicht als Maske das Substrat geätzt. Diese Ätzschicht kann entweder als Naßätzung oder Trockenätzung durchgeführt werden. Die Trockenätzung wird bevorzugt, da auf diese Weise Muster mit einer Mindeststrichbreite von 3 µm oder weniger hergestellt werden können.
Schließlich wird das restliche Harze vom Substrat mittels eines geeigneten Entferners oder durch Applikation eines Sauerstoffgasplasmas auf das Substrat entfernt.
Bei diesem zweischichtigen Resistsystem können der Übertragung eines Musters auf ein Substrat auch noch andere Stufen hinzugefügt werden. Solche zusätzliche Stufen sind beispielsweise eine Vorbehandlung zur Erhöhung der Haftung zwischen der lichtempfindlichen Schicht und der Egalisierschicht oder zwischen der Egalisierschicht und dem Substrat, ein Brennen vor und nach der Entwicklung oder eine erneute Bestrahlung mit UV-Strahlung vor der Trockenätzung.
Wie erläutert, besitzen siliziumhaltige lichtempfindliche Gemische gemäß der Erfindung eine hohe Beständigkeit gegen reaktives Ionenätzen mit Sauerstoff und sind darüber hinaus alkalientwickelbar. Folglich eignen sie sich als Ausgangsmaterial zur Herstellung der oberen Schicht eines zweischichtigen Resistsystems, da die obere Schicht eine ausreichende Lichtempfindlichkeit und Beständigkeit gegen reaktives Ionenätzen mit Sauerstoff aufweisen muß. Darüber hinaus besteht keine Gefahr, daß das in dem Gemisch enthaltene Harz quillt, da zur Entwicklung der Schicht aus diesem Gemisch keine organischen Lösungsmittel benötigt werden. Die Verwendung des betreffenden Gemisches ist nicht auf die Herstellung zweischichtiger Resistsysteme beschränkt. Sie eignet sich auch bei einem einschichtigen Resistsystem.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiele 1 bis 14
Siliziumhaltige alkalilösliche Harze gemäß Tabelle IV werden in den in Tabelle VI angegebenen Verhältnissen mit lichtempfindlichen Verbindungen gemäß Tabelle V gemischt, worauf die jeweiligen Mischungen zur Herstellung von insgesamt vierzehn lichtempfindlichen 20%igen Beschichtungslösungen in Ethylglykolacetat gelöst werden. Die einzelnen Lösungen werden - wie im folgenden beschrieben - zur Herstellung von Resistmustern verwendet.
Zunächst wird auf ein Siliziumsubstrat ein handelsüblicher Novolak-Resist aufgetragen und nach dem Trocknen 15 min lang auf 200°C erhitzt. Hierbei entsteht eine Egalisierschicht einer Dicke von 2,0 µm. Danach werden die verschiedenen, in der geschilderten Weise zubereiteten Beschichtungslösungen auf die Egalisierschicht aufgetragen und -getrocknet, wobei jeweils ein Resistfilm einer Dicke von 0,6 µm erhalten wird. Der jeweils erhaltene Resistfilm wird dann mit Hilfe einer Vorrichtung zur stufenweisen Belichtung einer NA von 0,35 unter den in Tabelle VII angegebenen Bedingungen mit UV-Strahlung einer in Tabelle VII angegebenen speziellen Wellenlänge belichtet. Der jeweils belichtete Resistfilm wird 40 s lang mit einer wäßrigen TMAH-Lösung einer in Tabelle VII angegebenen Konzentration entwickelt, wobei in der oberen Schicht ein Resistmuster entsteht.
Das Siliziumsubstrat, auf dem das Resistmuster erzeugt wurde, wird dann in Niederdruckatmosphäre (266×10-2 Pa) mit 0,06 W/cm² durch Applikation eines Sauerstoffplasmas (auf das Siliziumsubstrat) mittels einer handelsüblichen Trockenätzvorrichtung einer reaktiven Ionenätzung mittels Sauerstoff unterworfen. Bei dieser reaktiven Ionenätzung mittels Sauerstoff wird das Muster der oberen Schicht auf die Egalisierschicht, d. h. die darunterliegende Schicht, übertragen, wobei insgesamt vierzehn zweischichtige Resistmuster erhalten werden.
Vergleichsbeispiele 1 und 2
Das alkalilösliche Harz 23-2 gemäß Tabelle IV und die lichtempfindliche Verbindung 24-8 gemäß Tabelle V werden miteinander in dem in Tabelle VI angegebenen Verhältnis gemischt. Weiterhin werden das alkalilösliche Harz 23-3 gemäß Tabelle IV und die lichtempfindliche Verbindung 24-9 gemäß Tabelle V in dem in Tabelle VI angegebenen Mischungsverhältnis gemischt. Beide Mischungen werden zur Herstellung von zwei lichtempfindlichen Beschichtungslösungen in Ethylglykolacetat gelöst. Die erhaltenen Beschichtungslösungen werden entsprechend Beispielen 1 bis 14 zur Herstellung von zwei zweischichtigen Resistmustern verwendet.
Die vierzehn zweischichtigen Resistmuster der Beispiele 1 bis 14 werden ebenso wie die zwei doppelschichtigen Resistmuster der Vergleichsbeispiele 1 und 2 mittels eines Elektronenmikroskops auf ihr Auflösungsvermögen und auf die Beständigkeit der Muster der oberen Schicht dieser zwei- bzw. doppelschichtigen Resistmuster gegenüber einer reaktiven Ionenätzung mittels Sauerstoff hin untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII zusammengestellt.
Aus Tabelle VII geht hervor, daß die zweilagigen Resistmuster aus den erfindungsgemäßen Massen der Beispiele 1 bis 14 eine hohe Auflösung zeigen und daß die Beständigkeit der Muster der oberen Schicht gegenüber einer reaktiven Ionenätzung mittels Sauerstoff (ausgedrückt als "Ätzgrad") 10- bis 15mal größer ist als diejenige der Egalisierschicht. Die Tabelle VII zeigt ferner, daß die Resistmuster der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ein geringeres Auflösungsvermögen zeigen als die Resistmuster der Beispiele 1 bis 14, obwohl die Beständigkeit der Muster in der oberen Schicht gegenüber einer reaktiven Ionenätzung mittels Sauerstoff (ebenfalls) hoch ist. Die Muster der oberen Schicht bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigen Öffnungen dreieckiger Querschnitte und vermögen folglich nicht zur Übertragung originalgetreuer Muster auf die Egalisierschicht beizutragen. Darin unterscheiden sie sich von den Mustern der oberen Schicht bei den Beispielen 1 bis 14, die Öffnungen rechteckiger Querschnitte zeigen.
Tabelle I
Tabelle II
Tabelle III
Tabelle IV
Tabelle V

Claims (3)

1. Siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch mit einem siliziumhaltigen alkalilöslichen Harz und einer lichtempfindlichen Verbindung, die ein siliziumhaltiges Naphthochinondiazid, ein siliziumhaltiges Azid, ausgenommen solche der Formel oder eine Verbindung der allgemeinen Formel: worin R₁ bis R₄ für Wasserstoffatome, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatom(en), gegebenenfalls substituierte Arylgruppen oder gegebenenfalls substituierte Silylgruppen stehen, ist.
2. Lichtempfindliches Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem alkalilöslichen Harz um ein Polymerisat mit einer hydroxylgruppenhaltigen Arylgruppe oder mit einer Carboxylgruppe handelt.
3. Lichtempfindliches Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 100 Gew.-Teile des alkalilöslichen Harzes und 1-50 Gew.-Teil(e) der lichtempfindlichen Verbindung enthält.
DE3844739A 1987-12-10 1988-12-09 Siliziumhaltiges lichtempfindliches Gemisch Expired - Fee Related DE3844739C2 (de)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900735A1 (de) * 1989-01-12 1990-07-26 Hoechst Ag Neue mehrfunktionelle (alpha)-diazo-(beta)-ketoester, verfahren zu ihrer herstellung und deren verwendung
EP0431971B1 (de) * 1989-12-07 1995-07-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Lichtempfindliche Zusammensetzung und harzumhüllte Halbleiteranordnung
DE4014649A1 (de) * 1990-05-08 1991-11-14 Hoechst Ag Neue mehrfunktionelle verbindungen mit (alpha)-diazo-ss-ketoester- und sulfonsaeureester-einheiten, verfahren zu ihrer herstellung und deren verwendung
DE4014648A1 (de) * 1990-05-08 1991-11-14 Hoechst Ag Positiv arbeitendes strahlungsempfindiches gemisch und strahlungsempfindliches aufzeichnungsmaterial fuer die belichtung mit duv-strahlung
DE69218393T2 (de) * 1991-12-16 1997-10-16 Wako Pure Chem Ind Ltd Resistmaterial
JP2007246417A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Canon Inc 感光性シランカップリング剤、表面修飾方法、パターン形成方法およびデバイスの製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD241795A1 (de) * 1985-10-21 1986-12-24 Univ Berlin Humboldt Uv-empfindlicher, negativ arbeitender, siliciumhaltiger photokopierlack

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE754916A (nl) * 1969-11-11 1971-02-17 Agfa Gevaert Nv Fotopolymerisatie van ethylenisch onverzadigde organische verbindingen
US4624909A (en) * 1984-04-27 1986-11-25 Nec Corporation Silicon-containing novolak resin and resist material and pattern forming method using same
US4521274A (en) * 1984-05-24 1985-06-04 At&T Bell Laboratories Bilevel resist

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD241795A1 (de) * 1985-10-21 1986-12-24 Univ Berlin Humboldt Uv-empfindlicher, negativ arbeitender, siliciumhaltiger photokopierlack

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