DE69607035T2 - Saures ionenaustauscherharz zur herstellung eines novolakharzes und so erhältliche photoresist-zusammensetzung - Google Patents
Saures ionenaustauscherharz zur herstellung eines novolakharzes und so erhältliche photoresist-zusammensetzungInfo
- Publication number
- DE69607035T2 DE69607035T2 DE69607035T DE69607035T DE69607035T2 DE 69607035 T2 DE69607035 T2 DE 69607035T2 DE 69607035 T DE69607035 T DE 69607035T DE 69607035 T DE69607035 T DE 69607035T DE 69607035 T2 DE69607035 T2 DE 69607035T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ppb
- photoresist
- sodium
- resin
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 title claims description 83
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 title claims description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 33
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 25
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 title claims description 24
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 title claims description 24
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 59
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 59
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 33
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 31
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 30
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 29
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 28
- -1 iron ion Chemical class 0.000 claims description 28
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 claims description 23
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 23
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 17
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 15
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 claims description 11
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 claims description 8
- CATSNJVOTSVZJV-UHFFFAOYSA-N heptan-2-one Chemical compound CCCCCC(C)=O CATSNJVOTSVZJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical group COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 claims description 7
- BHXIWUJLHYHGSJ-UHFFFAOYSA-N ethyl 3-ethoxypropanoate Chemical compound CCOCCC(=O)OCC BHXIWUJLHYHGSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 claims description 5
- CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;styrene Chemical group C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1C=C CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 19
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 14
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 10
- RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N m-cresol Chemical compound CC1=CC=CC(O)=C1 RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000001896 cresols Chemical class 0.000 description 9
- TUAMRELNJMMDMT-UHFFFAOYSA-N 3,5-xylenol Chemical compound CC1=CC(C)=CC(O)=C1 TUAMRELNJMMDMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IWDCLRJOBJJRNH-UHFFFAOYSA-N p-cresol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1 IWDCLRJOBJJRNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical group [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CUDYYMUUJHLCGZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxypropoxy)propan-1-ol Chemical compound COC(C)COC(C)CO CUDYYMUUJHLCGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MFKRHJVUCZRDTF-UHFFFAOYSA-N 3-methoxy-3-methylbutan-1-ol Chemical compound COC(C)(C)CCO MFKRHJVUCZRDTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229940118056 cresol / formaldehyde Drugs 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 3
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- NKTOLZVEWDHZMU-UHFFFAOYSA-N 2,5-xylenol Chemical compound CC1=CC=C(C)C(O)=C1 NKTOLZVEWDHZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N Niacin Chemical compound OC(=O)C1=CC=CN=C1 PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 2
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- QWVGKYWNOKOFNN-UHFFFAOYSA-N o-cresol Chemical compound CC1=CC=CC=C1O QWVGKYWNOKOFNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUFFULVDNCHOFZ-UHFFFAOYSA-N 2,4-xylenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(C)=C1 KUFFULVDNCHOFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GLDUZMNCEGHSBP-UHFFFAOYSA-N 2-(2-octylphenoxy)ethanol Chemical compound CCCCCCCCC1=CC=CC=C1OCCO GLDUZMNCEGHSBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVONRAPFKPVNKG-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethyl acetate Chemical compound CCOCCOC(C)=O SVONRAPFKPVNKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVLNDCLPPGIRCP-UHFFFAOYSA-N 2-nitro-3-phenylprop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C([N+]([O-])=O)=CC1=CC=CC=C1 YVLNDCLPPGIRCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XVLLZWIERLZPTK-UHFFFAOYSA-N 2-phenylethane-1,1,1-triol Chemical compound OC(O)(O)CC1=CC=CC=C1 XVLLZWIERLZPTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MNVMYTVDDOXZLS-UHFFFAOYSA-N 4-methoxyguaiacol Natural products COC1=CC=C(O)C(OC)=C1 MNVMYTVDDOXZLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-OUBTZVSYSA-N Carbon-13 Chemical compound [13C] OKTJSMMVPCPJKN-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WWKGVZASJYXZKN-UHFFFAOYSA-N Methyl violet 2B Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC=C1C(C=1C=CC(N)=CC=1)=C1C=CC(=[N+](C)C)C=C1 WWKGVZASJYXZKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011354 acetal resin Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011157 data evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 1
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- FDZZZRQASAIRJF-UHFFFAOYSA-M malachite green Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)=C1C=CC(=[N+](C)C)C=C1 FDZZZRQASAIRJF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940107698 malachite green Drugs 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000001393 microlithography Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- PGSADBUBUOPOJS-UHFFFAOYSA-N neutral red Chemical compound Cl.C1=C(C)C(N)=CC2=NC3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 PGSADBUBUOPOJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- 229960003512 nicotinic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000001968 nicotinic acid Nutrition 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 1
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N picric acid Chemical compound OC1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000006462 rearrangement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000001256 steam distillation Methods 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQIUQDDJKHLHTB-UHFFFAOYSA-N trichloro(ethenyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)C=C GQIUQDDJKHLHTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQZNLOXENNXVAD-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-4-yl)ethyl]silane Chemical compound C1C(CC[Si](OC)(OC)OC)CCC2OC21 DQZNLOXENNXVAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N tris(2-chloroethyl) phosphate Chemical compound ClCCOP(=O)(OCCCl)OCCCl HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLWJPGAKXJBKKA-UHFFFAOYSA-N victoria blue B Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC=C1C(C=1C=CC(=CC=1)N(C)C)=C(C=C1)C2=CC=CC=C2C1=[NH+]C1=CC=CC=C1 LLWJPGAKXJBKKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005050 vinyl trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08G8/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes
- C08G8/08—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ
- C08G8/10—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ with phenol
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/022—Quinonediazides
- G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/022—Quinonediazides
- G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
- G03F7/0233—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
- G03F7/0236—Condensation products of carbonyl compounds and phenolic compounds, e.g. novolak resins
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Novolakharzes mit einem einheitlichen Molekulargewicht und einem sehr niedrigen Gehalt an Metallionen, insbesondere an Natrium- und Eisenionen, durch Verwendung eines sauren Ionenaustauscherharzes als Katalysator bei der Herstellung eines solchen Novolakharzes. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Verwendung eines solchen Novolakharzes in lichtempfindlichen Zubereitungen und auf ein Verfahren zur Beschichtung von Trägern mit diesen lichtempfindlichen Zubereitungen sowie auf ein Verfahren zum Aufbringen dieser lichtempfindlichen Gemische auf einen Träger und zu ihrer Abbildung und Entwicklung.
- Photoresistzubereitungen kommen in der Mikrolithographie bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente, zum Beispiel bei der Produktion von Computerchips und integrierter Schaltkreise zur Anwendung. Bei diesen Verfahren wird gewöhnlich eine Photoresistzubereitung als dünne Schicht zunächst auf ein Trägermaterial aufgebracht, zum Beispiel auf einen zur Herstellung integrierter Schaltkreise verwendeten Siliciumwafer. Zur Verdampfung der Lösungsmittel in der Photoresistzubereitung und zur Fixierung der Beschichtung auf dem Trägermaterial wird der beschichtete Träger dann im Ofen getrocknet. Die getrocknete, beschichtete Oberfläche des Trägers wird anschließend abbildungsgemäß einer Strahlung ausgesetzt.
- Dadurch kommt es in den belichteten Bereichen der beschichteten Fläche zu einer chemischen Umwandlung. Sichtbares Licht, UV-Licht, Elektronenstrahlen- und Röntgenstrahlenenergie sind die heute bei mikrolithographischen Verfahren am häufigsten verwendeten Strahlungsarten. Nach dieser abbildungsgemäßen Belichtung wird der beschichtete Träger zur Lösung und Entfernung der belichteten oder der unbelichteten Bereiche der beschichteten Oberfläche des Trägers mit einer Entwicklerlösung behandelt.
- Verunreinigungen mit Metallen stellen bei der Produktion hochverdichteter integrierter Schaltkreise und von Computerchips seit langem ein Problem dar. Sie führen häufig zu größeren Mängeln, geringerer Ausbeute, Qualitäts- und Leistungsverlust. Bei Plasmaverfahren können im Photoresist enthaltene Metalle wie Natrium und Eisen vor allem während des Plasmastrippings eine Kontamination hervorrufen. Diese Probleme können allerdings während des Herstellungsvorgangs weitgehend überwunden werden. Zu diesem Zweck kommt zum Beispiel beim Hochtemperaturglühen das HCl-Gettern der Verunreinigungen zur Anwendung.
- Durch die Entwicklung immer komplizierterer Halbleiterelemente wurde es immer schwieriger, diese Probleme zu lösen. Wenn Siliciumwafer mit einem flüssigen, positiven Photoresist beschichtet und dann abgestrippt werden, zum Beispiel mit einem Sauerstoffmikrowellenplasma, ist oft eine Verminderung der Leistung und Stabilität des Halbleiterelements zu beobachten. Bei wiederholtem Plasmastripping kommt es häufig zu einem weiteren Qualitätsverlust. Es zeigte sich, daß die Verunreinigung des Photoresists mit Metallionen, insbesondere mit Natrium- und Eisenionen, in erster Linie für diese Probleme verantwortlich ist. Ferner stellte sich heraus, daß sogar Metallkonzentrationen unter 1,0 ppm im Photoresist auf die Eigenschaften des Halbleiterelements bereits eine nachteilige Wirkung ausüben.
- Novolakharze finden in flüssigen Photoresistzubereitungen häufig als polymeres Bindemittel Verwendung. Die Herstellung dieser Harze erfolgt in der Regel durch eine Kondensationsreaktion zwischen Formaldehyd und einem oder mehreren mehrfach substituierten Phenolen in Anwesenheit eines sauren Katalysators wie Oxalsäure oder Maleinsäureanhydrid. Bei der Herstellung hochentwickelter Halbleiterelemente spielt die Verwendung eines Novolakharzes mit weit unter 1,0 ppm liegenden metallischen Verunreinigungen eine immer größere Rolle. Bei der Reinigung von Rohsubstanzen zur Entfernung von Metallen wird den Rohsubstanzen häufig auch eine sehr geringe Menge Stickstoffbase entzogen. In Abwesenheit einer solchen Stickstoffbase scheiterte die Herstellung von Novolakharz oft daran, daß das Harz bei der Hochtemperaturdestillation depolymerisiert wird.
- Es gibt zwei Arten von Photoresistzubereitungen: negativ arbeitende und positiv arbeitende. Werden negativ arbeitende Photoresistzubereitungen abbildungsgemäß einer Strahlung ausgesetzt, so sind die belichteten Bereiche der Zubereitung in der Entwicklerlösung weniger löslich (weil zum Beispiel eine Vernetzungsreaktion vonstatten ging), während die unbelichteten Bereiche der Photoresistbeschichtung nach wie vor eine relativ gute Löslichkeit aufweisen. Die Behandlung eines belichteten, negativ arbeitenden Photoresists mit einem Entwickler führt also zur Entfernung der unbelichteten Bereiche der Photoresistbeschichtung und zur Entstehung einer negativen Abbildung in der Beschichtung, wobei der gewünschte Teil der darunter befindlichen Trägeroberfläche, auf der die Photoresistzubereitung aufgebracht worden war, von der Beschichtung befreit wird.
- Setzt man hingegen positiv arbeitende Photoresistzubereitungen abbildungsgemäß einer Strahlung aus, werden die belichteten Bereiche der Photoresistzubereitung in der Entwicklerlösung leichter löslich (zum Beispiel infolge einer Umlagerungsreaktion), während die unbelichteten Bereiche weiterhin in der Entwicklerlösung relativ unlöslich sind. Die Behandlung eines belichteten, positiv arbeitenden Photoresists mit einem Entwickler führt also zur Entfernung der belichteten Bereiche der Beschichtung und zur Entstehung einer positiven Abbildung in der Photoresistbeschichtung. Auch hier wird der gewünschte Teil der darunter befindlichen Trägeroberfläche von der Beschichtung befreit.
- Nach dem Entwicklungsvorgang kann die jetzt teilweise ungeschützte Trägerfläche mit einer Ätzlösung oder mit Plasmagasen und dergleichen behandelt werden. Durch die Ätzlösung oder die Plasmagase wird der während der Entwicklung von der Photoresistbeschichtung befreite Teil des Trägers geätzt. Die Trägerbereiche, in denen die Photoresistbeschichtung noch intakt ist, sind dadurch geschützt, so daß ein Ätzbild entsprechend der für die abbildungsgemäße Belichtung verwendeten Photomaske entsteht. Anschließend können die verbleibenden Bereiche der Photoresistbeschichtung im Zuge eines Strippings entfernt werden. Es bleibt dann eine saubere, geätzte Trägeroberfläche. In manchen Fällen erweist sich nach der Entwicklung und vor der Ätzung eine Wärmebehandlung der verbleibenden Photoresistschicht als wünschenswert, um die Haftung dieser Schicht an das darunterliegende Trägermaterial und ihre Stabilität gegen Ätzlösungen zu verbessern.
- Zur Zeit werden positiv arbeitende Photoresistzubereitungen negativ arbeitenden vorgezogen, weil sich auf diese Weise in der Regel ein höheres Auflösungsvermögen und ein besseres Ätzbild erzielen läßt. Die Photoresistauflösung ist als das kleinste Bildmerkmal definiert, welches die Photoresistzubereitung nach Belichtung und Entwicklung von der Photomaske auf den Träger mit einem hohen Grad an Bildrandschärfe übertragen kann. Bei vielen Herstellungsverfahren ist heute eine Photoresistauflösung in der Größenordnung von < 1 u erforderlich. Darüber hinaus ist es fast immer wünschenswert, daß die entwickelten Photoresistwandprofile nahezu senkrecht zur Trägeroberfläche sind. Solche Abgrenzungen zwischen entwickelten und nicht entwickelten Bereichen der Photoresistbeschichtung kommen als exakte Bildübertragung von der Maske auf den Träger zum Ausdruck.
- In den letzten Jahren wurden bei der Synthese von Novolakharzen erhebliche Fortschritte erzielt. Es wurde berichtet, daß die Novolakharz-Struktur unter streng synthetischen Bedingungen Veränderungen erfährt, vor allem in Anwesenheit eines hochkonzentrierten sauren Katalysators und bei hohen Temperaturen (Rahman et al., "Rearrangement of Novolak Resin", Referat auf der SPIE-Tagung 1994; Khadim et al., "The Nature and Degree of Substitution Patterns in Novolaks by Carbon-13 NMR Spectroscopy", Referat auf der SPIE-Tagung 1993). Bei der Novolak- Reaktion wird ein Reaktor gewöhnlich mit Phenolverbindungen, einem sauren Katalysator wie Oxalsäure, Maleinsäure (Maleinsäureanhydrid), p-Toluolsulfonsäure oder einer anderen Mineralsäure beschickt und auf ca. 95ºC bis 100ºC erwärmt. Man setzt langsam Formaldehyd zu und erwärmt das Gemisch etwa 6 Stunden lang unter Rückfluß. Nach Abschluß dieser Kondensationsphase wird der Reaktor auf Destillation umgestellt, und die Temperatur wird auf ca. 200ºC angehoben. Dann wird langsam ein Vakuum aufgebaut, die Temperatur wird auf ca. 220ºC erhöht, und der Druck wird auf unter ca. 26,66 mbar (20 mm Hg) verringert. Nach dem Abdestillieren der flüchtigen Anteile wird das Vakuum aufgehoben. Man fängt das geschmolzene Harz auf und läßt es abkühlen. Im Verlaufe dieser Harzsyntheseschritte wurden bei verschiedenen Temperaturen Proben genommen und mittels Gasphasenchromatographie untersucht. Dabei ergab sich eine Herabsetzung der massegemittelten Molekülmasse des Polymers, insbesondere im Temperaturbereich zwischen 160ºC und 190ºC (Rahman et al., "The Effect of Lewis Bases on the Molecular Weight of Novolak Resins", Referat auf einer 1994 in Ellenville abgehaltenen Tagung). Das Absinken des Molekulargewichts wurde erst festgestellt, als Methylphenol in außergewöhnlich reiner Form vorlag. Solange Methylphenol eine Spur Stickstoffbase enthielt, war während des Destillationsvorgangs keine Herabsetzung des Molekulargewichts zu beobachten. In gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldungen (laufende Nummer 997,942, eingereicht am 29. 12. 1992 (WO 94/14862); laufende Nummer 999,500, eingereicht am 29. 12. 1992 (WO 94/14863)), die auf den gleichen Abtretungsempfänger wie die vorliegende Patentanmeldung lauten, wird ein verbessertes Verfahren zur Einstellung des Molekulargewichts über den mengenmäßigen Anteil von Lewis-Base in Phenolverbindungen vor und nach der Kondensation dargelegt. Es wurde offenbart, daß die geringe Menge an vorhandener Lewis-Base im Verlaufe der Reinigung der Phenolverbindungen mit einem Ionenaustauscherharz, bei der Destillation und/oder bei der Lösungsmittelextraktion zur Beseitigung von Metallionen ebenfalls entfernt wird. Infolge der Entfernung dieser Basen wurde das Novolakharz während des Herstellungsprozesses teilweise depolymerisiert. Die physikalischen Eigenschaften des depolymerisierten Harzes erfuhren wegen dieses Abbauvorgangs eine Veränderung, so daß das Harz zur Verwendung in Photoresistzubereitungen nicht mehr geeignet war. Diese Schwierigkeit kann durch Einstellung der Konzentration an Lewis-Säure weitgehend umgangen werden, zum Beispiel durch Zusatz einer geringen Menge Lewis-Base vor und nach dem Kondensationsschritt im Verlaufe der Herstellung von Novolakharz.
- In der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 366,634, eingereicht am 30. 12. 1994 (WO 96/21211), die auf den gleichen Anmelder wie die vorliegende Patentanmeldung lautet, wird ein verbessertes Verfahren zur Abscheidung eines Novolakharzes bei einer Temperatur unter ca. 140ºC mittels der oberflächennahen erzwungenen Dampfdestillation offenbart, mit dem ein starkes Absinken des Molekulargewichts des Harzes unter dem Einfluß hoher Temperaturen vermieden werden soll. Bekanntlich läßt sich ein in Alkali lösliches Novolakharz durch eine Kondensationsreaktion zwischen einem Gemisch von Phenolmonomeren und einer Aldehydquelle herstellen. Solche Verfahren zur Synthese von Novolakharz sind Gegenstand des US-Patents Nr. 4,346,799.
- Es zeigte sich, daß das Verfahren zur Synthese von Novolakharz durch Verwendung eines festen sauren Katalysators, der als Katalysator der Kondensationsreaktion wirkt und die Entfernung von Metallionen fördert, weiter verbessert werden kann. Dieser feste Katalysator wird nach der Kondensation wieder entfernt, zum Beispiel durch Filtrieren, so daß er im Verlaufe einer Hochtemperaturdestillation keine Depolymerisation verursachen kann.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Novolakharz mit einem gleichmäßigen Molekulargewicht und einem niedrigen Metallionengehalt, insbesondere einem geringen Natrium- und Eisengehalt, und zur Verwendung eines solchen Novolakharzes in lichtempfindlichen Zubereitungen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Photoresistzubereitung, die ein solches Novolakharz enthält und ein Verfahren zur Herstellung solcher Photoresistzubereitungen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Entfernung eines festen sauren Katalysators aus den Kondensationsprodukten der Phenolverbindungen und von Formaldehyd vor der Hochtemperaturdestillation, so daß ein Novolakharz mit einer weitgehend gleichmäßigen, massegemittelten Molekülmasse entsteht (Schwankungen bis höchstens ± 10%). Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen unter Verwendung solcher Photoresists, die ein solches Novolakharz und einen Photosensibilisator enthalten.
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich wasserunlösliches, in wäßrigem Alkali lösliches, filmbildendes Novolakharz herstellen, das durch Kondensation einer oder mehrerer Phenolverbindungen wie m-Kresol, p-Kresol, 3,5-Dimethylphenol oder 2,4-Dimethylphenol mit Formaldehyd gebildet wird. Die dabei entstehenden Novolakharze haben einen sehr niedrigen Gehalt an Metallionen wie Eisen-, Natrium-, Kalium-, Calcium-, Magnesium-, Kupfer- und Zinkionen. Der Metallionengehalt soll unter jeweils 200 ppb liegen. Natrium- und Eisenionen sind die am häufigsten vorkommenden und am leichtesten nachzuweisenden Verunreinigungen mit Metallionen. Der Gehalt an diesen Metallionen ist ein Kriterium für den Gehalt an anderen Metallionen. Der Gehalt an Natrium- und Eisenionen liegt bevorzugt unter jeweils 100 ppb, mehr bevorzugt unter jeweils 50 ppb, noch mehr bevorzugt unter jeweils 20 ppb und am meisten bevorzugt unter jeweils ca. 10 ppb.
- Wasserunlösliches, in wäßrigem. Alkali lösliches, filmbildendes Novolakharz mit einem sehr niedrigen Metallionengehalt läßt sich durch Kondensation von Formaldehyd mit einem sehr niedrigen Metallionengehalt mit einer oder mehreren Phenolverbindungen wie m-Kresol, p- Kresol sowie 2,4- und 2,5-Dimethylphenol mit einem sehr niedrigen Metallionengehalt herstellen. Die Kondensationsreaktion erfolgt in Anwesenheit eines festen sauren Katalysators wie Oxalsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid oder p-Toluolsulfonsäure. Zur Herstellung von Novolakharz mit einer sehr gleichmäßigen massegemittelten Molekülmasse und einem sehr niedrigen Metallionengehalt wird der feste saure Katalysator vor der Hochtemperaturdestillation zum Beispiel durch Filtrieren entfernt. Sofern nicht anders angegeben, ist unter Molekulargewicht die massegemittelte Molekülmasse zu verstehen.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Novolakharz mit einem gleichmäßigen Molekulargewicht und einem sehr niedrigen Metallionengehalt, insbesondere mit einem sehr niedrigen Gehalt an Natrium- und Eisenionen. Dieses Verfahren besteht aus folgenden Schritten:
- a) Kondensation von Formaldehyd mit einer oder mehreren Phenolverbindungen mit einem Natrium- und Eisengehalt von jeweils höchstens 50 ppb in Anwesenheit eines festen sauren Katalysators, wobei der genannte saure Katalysator ein saures Ionenaustauscherharz, mehr bevorzugt ein stark saures Ionenaustauscherharz wie Amberlyst® A-15 und am meisten bevorzugt ein Gemisch aus einem stark sauren Ionenaustauscherharz wie Amberlyst® A-15 und einem chelatbildenden Ionenaustauscherharz ist (Ionenaustauscherharz mit einer oder mehreren chelatbildenden Stellen, an die Metalle wie Eisen angelagert oder gebunden werden können), wie Amberlyst® IRC-718 in seiner sauren Form;
- b) Entfernen des festen Katalysators nach der Kondensation, zum Beispiel durch Filtrieren;
- c) Entfernen der nicht umgesetzten Phenolverbindungen, zum Beispiel durch Destillation, und damit Herstellung eines wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen, filmbildenden Novolakharzes mit einem gleichmäßigen Molekulargewicht und einem Natrium- und Eisenionengehalt unter jeweils 200 ppb, bevorzugt unter jeweils 100 ppb, mehr bevorzugt unter jeweils 50 ppb, noch mehr bevorzugt unter jeweils 20 ppb und am meisten bevorzugt unter jeweils ca. 10 ppb.
- Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer positiven Photoresistzubereitung mit einem sehr niedrigen Gesamtgehalt an Natrium- und Eisenionen. Dieses Verfahren besteht aus folgenden Schritten:
- a) Kondensation von Formaldehyd mit einer oder mehreren Phenolverbindungen mit einem Natrium- und Eisengehalt von jeweils höchstens 50 ppb in Anwesenheit eines festen sauren Katalysators, wobei der genannte saure Katalysator ein saures Ionenaustauscherharz, mehr bevorzugt ein stark saures Ionenaustauscherharz wie Amberlyst® A-15 und am meisten bevorzugt ein Gemisch aus einem stark sauren Ionenaustauscherharz wie Amberlyst® A-15 und einem chelatbildenden Ionenaustauscherharz ist, wie Amberlyst® IRC-718 in seiner sauren Form;
- b) Entfernen des festen Katalysators nach der Kondensation, zum Beispiel durch Filtrieren;
- c) Entfernen der nicht umgesetzten Phenolverbindungen, zum Beispiel durch Destillation, und damit Herstellung eines wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen, filmbildenden Novolakharzes mit einem gleichmäßigen Molekulargewicht und einem Natrium- und Eisenionengehalt unter jeweils 200 ppb, bevorzugt unter jeweils 100 ppb, mehr bevorzugt unter jeweils 50 ppb, noch mehr bevorzugt unter jeweils 20 ppb und am meisten bevorzugt unter jeweils ca. 10 ppb;
- d) Herstellung eines Gemisches aus 1) einer lichtempfindlichen Komponente in einer zur Photosensibilisierung der Photoresistzubereitung ausreichenden Menge, 2) dem wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen, filmbildenden Novolakharz und 3) einem geeigneten Photoresistlösungsmittel, wobei eine Photoresistzubereitung entsteht.
- Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Methode zur Herstellung von Halbleiterelementen durch Herstellung einer Photoabbildung auf einem Träger, wobei ein geeigneter Träger wie folgt mit einer positiv arbeitenden Photoresistzubereitung beschichtet wird:
- a) Kondensation von Formaldehyd mit einer oder mehreren Phenolverbindungen mit einem Natrium- und Eisengehalt von jeweils höchstens 50 ppb in Anwesenheit eines festen sauren Katalysators, wobei der genannte saure Katalysator ein saures Ionenaustauscherharz, mehr bevorzugt ein stark saures Ionenaustauscherharz wie Amberlyst® A-15 und am meisten bevorzugt ein Gemisch aus einem stark sauren Ionenaustauscherharz wie Amberlyst® A-15 und einem chelatbildenden Ionenaustauscherharz ist, wie Amberlyst® IRC-718 in seiner sauren Form;
- b) Entfernen des festen Katalysators nach der Kondensation, zum Beispiel durch Filtrieren;
- c) Entfernen der nicht umgesetzten Phenolverbindungen, zum Beispiel durch Destillation, und damit Herstellung eines wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen, filmbildenden Novolakharzes mit einem gleichmäßigen Molekulargewicht und einem Natrium- und Eisenionengehalt unter jeweils 200 ppb, bevorzugt unter jeweils 100 ppb, mehr bevorzugt unter jeweils 50 ppb, noch mehr bevorzugt unter jeweils 20 ppb und am meisten bevorzugt unter jeweils ca. 10 ppb;
- d) Herstellung eines Gemisches aus 1) einer lichtempfindlichen Komponente in einer zur Photosensibilisierung der Photoresistzubereitung ausreichenden Menge, 2) dem wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen, filmbildenden Novolakharz und 3) einem geeigneten Photoresistlösungsmittel, wobei eine Photoresistzubereitung entsteht;
- e) Beschichten eines geeigneten Trägers mit einer Photoresistzubereitung;
- f) Wärmebehandlung des beschichteten Trägers bis zur Entfernung von praktisch dem gesamten Photoresistlösungsmittel, abbildungsgemäße Belichtung der Photoresistzubereitung und Entfernen der abbildungsgemäß belichteten Bereiche der genannten Zubereitung mit einem geeigneten Entwickler, zum Beispiel mit einem wäßrig-alkalischen Entwickler.
- Wahlweise kann der Träger auch unmittelbar vor oder nach dem Entfernen der genannten Bereiche getrocknet werden.
- Bei diesem Verfahren kann ein saures Ionenaustauscherharz zur Anwendung kommen, zum Beispiel ein Styrol/Divinylbenzol-Kationenaustauscherharz. Solche Ionenaustauscherharze sind von Rohm and Haas Company erhältlich (zum Beispiel Amberlyst® 15 Ionenaustauscherharz).
- Formaldehyd wird bevorzugt als Lösung durch eine Säule geführt, die das saure Ionenaustauscherharz enthält, zum Beispiel eine Lösung von ca. 38% Formaldehyd in Wasser und Methanol. Solche Lösungen enthalten in der Regel mindestens jeweils 250 ppb bis 1000 ppb Natrium- und Eisenionen. Im Verlaufe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden diese Werte sogar auf jeweils unter ca. 10 ppb herabgesetzt.
- Die mit dem gereinigten Formaldehyd kondensierten Phenolverbindungen müssen ebenfalls einen geringen Metallionengehalt aufweisen. Geringe Metallionenkonzentrationen lassen sich durch Destillation solcher Phenolverbindungen erreichen, so daß der Gehalt an Natrium- und Eisenionen nur mehr jeweils 50 ppb beträgt oder noch geringer ist. So niedrige Konzentrationen entstehen auch, wenn die Phenolverbindungen durch eine Säule mit saurem Ionenaustauscherharz geführt werden. Dabei sinkt der Gehalt an Natrium- und Eisenionen auf Werte von 30 ppb oder darunter ab. Eine weitere Methode zur Erzielung so niedriger Metallionenkonzentrationen ist die Lösemittelextraktion. So können zum Beispiel Phenolverbindungen mit 10%iger Säurelösung in Wasser extrahiert werden, wobei der Metallionengehalt auf Werte von jeweils 30 ppb oder darunter absinkt.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Novolakharz, eine Photoresistzubereitung, die ein solches Novolakharz enthält und auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen, bei dem eine solche Photoresistzubereitung zur Anwendung kommt. Die Photoresistzubereitung entsteht durch Herstellen eines Gemisches aus einem Photosensibilisator, dem erfindungsgemäßen wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen Novolakharz und aus einem geeigneten Photoresistlösungsmittel. Zu den geeigneten Lösungsmitteln für solche Photoresists und für Novolakharze gehören Propylenglycolmonoalkylether, Propylenglycolalkyl (z. B. methyl)etheracetat, 2-Heptanon, Ethyl-3-ethoxypropionat, Ethyllactat, Gemische aus Ethyl-3-ethoxypropionat und Ethyllactat, Butylacetat, Xylol, Diglyme und Ethylenglycolmonoethyletheracetat. Propylenglycolmethyletheracetat (PGMEA), 2-Heptanon, Ethyllactat und Ethyl-3-ethoxypropionat (EEP) werden als Lösungsmittel bevorzugt.
- Wahlweise können der Novolakharz-Lösung, dem Sensibilisator und dem Lösungsmittel vor dem Aufbringen der Photoresistzubereitung auf den Träger auch andere Inhaltsstoffe wie Farbstoffe, Färbemittel, Mittel gegen Schlierenbildung, Egalisiermittel, Weichmacher, Haftverstärker, Entwicklungsbeschleuniger, Lösungsmittel und oberflächenwirksame Substanzen wie nichtionische Tenside zugesetzt werden. Beispiele für Farbzusätze, die zusammen mit den Photoresistzubereitungen erfindungsgemäß Verwendung finden können, sind Methylviolett 2B (C. I. 42535), Kristallviolett (C. I. 42555), Malachitgrün (C. I. 42000), Viktoriablau B (C. I. 44045) und Neutralrot (C. I. 50040) in Mengen zwischen 1 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Novolak und Sensibilisator. Diese Färbemittel tragen zu einer verbesserten Auflösung bei, indem sie die Lichtstreuung am Trägermaterial hemmen.
- Mittel gegen Schlierenbildung können bis zu einem Anteil von ca. 5 Gewichtsprozent verwendet werden, bezogen auf das Gesamtgewicht von Novolak und Sensibilisator. Zu den geeigneten Weichmachern gehören zum Beispiel Phosphorsäure-tri-(β-chlorethyl)-ester, Stearinsäure, Dicamphor, Polypropylen, Acetalharze, Phenoxyharze und Alkylharze. Ihr Gehalt kann zwischen ca. 1 und 10 Gewichtsprozent liegen, bezogen auf das Gesamtgewicht von Novolak und Sensibilisator. Weichmacherzusätze verbessern das Beschichtungsverhalten des Materials und ermöglichen das Aufbringen eines ebenen Films gleichmäßiger Dicke auf den Träger.
- Als Haftverstärker kommen zum Beispiel β-(3,4-Epoxy-cyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan, p-Methyl-disilanmethylmethacrylat, Vinyltrichlorsilan und γ-Aminopropyl-triethoxysilan in Mengen bis zu ca. 4 Gewichtsprozent in Betracht, bezogen auf das Gesamtgewicht von Novolak und Sensibilisator. Zu den geeigneten Entwicklungsbeschleunigern gehören zum Beispiel Pikrinsäure, Nikotinsäure oder Nitrozimtsäure in Mengen bis zu ca. 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Novolak und Sensibilisator. Solche Entwicklungsbeschleuniger wirken im Sinne einer Erhöhung der Löslichkeit der Photoresistbeschichtung sowohl in den belichteten als auch in den nicht belichteten Bereichen und kommen daher zur Anwendung, wenn vor allem eine Erhöhung der Entwicklungsgeschwindigkeit angestrebt wird, obgleich auf diese Weise bis zu einem gewissen Grad Kontrast verlorengeht, d. h. die entwickelten Bereiche der Photoresistbeschichtung werden durch den Entwickler zwar rascher gelöst, andererseits kommt es auf diese Weise auch zu einem größeren Verlust von Photoresistbeschichtung in den nicht belichteten Bereichen.
- Die Lösungsmittel können in der gesamten Zubereitung in Mengen bis zu 95 Gewichtsprozent vorliegen, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe in der Zubereitung. Nach dem Beschichten des Trägers mit der Photoresistlösung und dem Trocknen werden die Lösungsmittel natürlich weitgehend entfernt. Zu den geeigneten nichtionischen Tensiden gehören zum Beispiel Nonylphenoxy-poly(ethylenoxy)ethanol und Octylphenoxyethanol in Mengen bis zu ca. 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Novolak und Sensibilisator.
- Die fertige Photoresistlösung kann mit allen in der Photoresist-Technik üblichen Methoden auf das Trägermaterial aufgebracht werden, zum Beispiel durch Tauchen, Besprühen, Wirbelbettbeschichtung und durch Schleuderbeschichtung. Bei diesem letzteren Verfahren kann die Photoresistlösung zum Beispiel je nach der verwendeten Apparatur und der vorgesehenen Zeitdauer der Beschichtung auf einen bestimmten Feststoffgehalt eingestellt werden, um eine gewisse Schichtdicke zu erzielen. Geeignete Trägermaterialien sind zum Beispiel Silicium, Aluminium, polymere Harze, Siliciumdioxid, dotiertes Siliciumdioxid, Siliciumnitrid, Tantal, Kupfer, Polysilicium, Keramikwerkstoffe, Gemische aus Aluminium und Kupfer, Galliumarsenid und andere Substanzen der Gruppen III/V.
- Die mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellten Photoresistbeschichtungen eignen sich vor allem für thermal gezüchtete und mit Silicium/Siliciumdioxid beschichtete Wafer, wie sie bei der Herstellung von Mikroprozessoren und anderen mikroelektronischen Bauteilen von integrierten Schaltkreisen Verwendung finden. Aluminium/Aluminiumoxid-Wafer können ebenfalls eingesetzt werden. Als Trägermaterial kommen auch verschiedene polymere Harze, insbesondere transparente Polymere wie Polyester in Betracht. Der Träger kann eine mit einem Haftverstärker versetzte Schicht geeigneter Zusammensetzung besitzen, zum Beispiel eine Schicht, die Hexaalkyldisilazan enthält.
- Die Photoresistzubereitungslösung wird dann auf den Träger aufgebracht, und dieser wird bei einer Temperatur von ca. 70ºC bis ca. 110ºC ca. 30 bis ca. 180 Sekunden lang auf einer Heizplatte oder ca. 15 bis ca. 90 Minuten lang im Konvektionsofen behandelt. Diese Wärmebehandlung dient der Verringerung der Konzentration von Lösungsmittelresten im Photoresist und führt zu keinem wesentlichen thermischen Abbau des Photosensibilisators. In der Regel ist man bestrebt, die Lösungsmittelkonzentration auf ein Mindestmaß einzuschränken, so daß diese erste Wärmebehandlung fortgesetzt wird, bis praktisch alle Lösungsmittel verdampft sind und auf dem Träger noch eine dünne Schicht der Photoresistzubereitung mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 u verbleibt. Bei einer bevorzugten Ausführung dieser Erfindung liegt die Temperatur zwischen ca. 85ºC und ca. 95ºC. Die Behandlung wird fortgesetzt, bis bei der Beseitigung von Lösungsmitteln nur mehr eine relativ unerhebliche Änderungsgeschwindigkeit zu verzeichnen ist. Bei der Wahl der Temperatur und der Zeit richtet man sich nach den vom Anwender gewünschten Photoresisteigenschaften, wie auch nach der verfügbaren Apparatur und der handelsüblichen Beschichtungsdauer. Das beschichtete Trägermaterial kann dann durch Anwendung einer geeigneten Maske, von Negativen, Schablonen, Matrizen usw. in beliebigen Mustern einer aktinischen Strahlung ausgesetzt werden, zum Beispiel einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von ca. 300 nm bis ca. 450 nm, einer Röntgenstrahlung, Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen oder Laserstrahlen.
- Wahlweise kann das Photoresist dann nach der Belichtung und vor oder nach der Entwicklung noch einmal getrocknet oder einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Die Heiztemperatur kann dabei ca. 90ºC bis ca. 120ºC betragen, mehr bevorzugt ca. 100ºC bis ca. 110ºC. Das Photoresist kann ca. 30 Sekunden bis ca. 2 Minuten, mehr bevorzugt ca. 60 bis ca. 90 Sekunden lang auf einer Heizplatte oder ca. 30 bis ca. 45 Minuten lang im Konvektionsofen erwärmt werden.
- Die mit dem Photoresist beschichteten und belichteten Träger werden zur Entfernung der abbildungsgemäß exponierten Bereiche durch Eintauchen in eine alkalische Entwicklerlösung entwickelt oder einer Sprühentwicklung unterzogen. Die Lösung wird vorzugsweise aufgerührt, zum Beispiel durch Einleitung von Stickstoff ("nitrogen burst agitation"). Die Träger werden im Entwickler belassen, bis die Photoresistbeschichtung in den belichteten Bereichen vollständig oder zum größten Teil gelöst ist. Als Entwickler können wäßrige Lösungen von Ammonium- oder Alkalimetallhydroxiden verwendet werden. Ein bevorzugtes Hydroxid ist Tetramethylammoniumhydroxid. Wenn die beschichteten Wafer aus der Entwicklungslösung genommen werden, können sie nach der Entwicklung wahlweise einer Wärmebehandlung unterzogen oder getrocknet werden, um das Haftvermögen der Beschichtung zu verbessern und ihre chemische Stabilität gegen Ätzlösungen und andere Substanzen zu erhöhen. Diese Wärmebehandlung nach der Entwicklung kann ein Trocknen der Beschichtung und des Trägers im Ofen umfassen, die bei einer Temperatur unter dem Erweichungspunkt der Beschichtung erfolgen muß. Bei der industrielllen Anwendung, insbesondere bei der Herstellung von Mikroschaltkreiselementen auf Trägern aus Silicium /Siliciumdioxid, kann das entwickelte Trägermaterial mit einer gepufferten Ätzlösung auf Flußsäure-Basis behandelt werden. Die erfindungsgemäßen Photoresistzubereitungen sind gegen saure Ätzlösungen resistent und bieten einen wirksamen Schutz für die unbelichteten Bereiche der Photoresistbeschichtung.
- Die im folgenden aufgeführten spezifischen Beispiele geben einen genauen Einblick in die Verfahren zur Herstellung und Verwendung der erfindungsgemäßen Zubereitungen. Diese Beispiele sollen den Anwendungsbereich der Erfindung in keiner Weise begrenzen oder einschränken und sind nicht dahingehend zu interpretieren, daß die aufgezeigten Bedingungen, Parameter oder Werte zur praktischen Durchführung der Erfindung unbedingt eingehalten werden müssen.
- 150 g Kresole, bestehend aus 6,3 Mol m-Kresol und 3,0 Mol 3,5-Xylenol wurden in einen mit Kondensator, Thermometer und Tropftrichter versehenen Vierhalskolben eingebracht. 3 g Naßharz Amberlyst® A-15 (2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Kresole) wurden zugesetzt, und der Kolben wurde auf 95ºC erwärmt. 84,24 g Formaldehyd (Molverhältnis Kresol/Formaldehyd 1 : 0,78) wurden 1¹/&sub2; Stunden lang tropfenweise zugegeben. Die Reaktion wurde 12 Stunden lang bei 95ºC fortgesetzt. Propylenglycolmethyletheracetat (PGMEA, 150 ml) wurde zugesetzt, und die Ionenaustauscherkörner wurden abfiltriert. Nicht umgesetzte Rohkresole, Wasser und das Lösungsmittel wurden abdestilliert. Das Harz wurde als Schmelzmasse in einen Aluminiumtrog abgeschieden. Das gelchromatographisch ermittelte Molekulargewicht betrug 2776. Als Natrium- und Eisenionengehalt wurden 22 ppb bzw. 19 ppb bestimmt.
- 150 g Kresole, bestehend aus 6,3 Mol m-Kresol und 3,0 Mol 3,5-Xylenol wurden in einen mit Kondensator, Thermometer und Tropftrichter versehenen Vierhalskolben eingebracht. 6 g Naßharz Amberlyst® A-15 (4 Gewichtsprozent, bezogen auf die Kresole) und 100 g Dipropylenglycolmethylether (DPGME) wurden zugesetzt, und der Kolben wurde auf 95ºC erwärmt. 84,67 g Formaldehyd (Molverhältnis Kresol/Formaldehyd 1 : 0,78) wurden 1¹/&sub2; Stunden lang tropfenweise zugegeben. Die Reaktion wurde 12 Stunden lang bei 95ºC fortgesetzt. DPGME (100 ml) wurde zugesetzt, und die Ionenaustauscherkörner wurden abfiltriert. Nicht umgesetzte Rohkresole, Wasser und das Lösungsmittel wurden abdestilliert. Das Harz wurde als Schmelzmasse in einen Aluminiumtrog abgeschieden. Das gelchromatographisch ermittelte Molekulargewicht betrug 3091. Als Natrium- und Eisenionengehalt wurden 29 ppb bzw. 23 ppb bestimmt.
- 150 g Kresole, bestehend aus 5,0 Mol m-Kresol und 3,0 Mol 3,5-Xylenol wurden in einen mit Kondensator, Thermometer und Tropftrichter versehenen Vierhalskolben eingebracht. 4 g Naßharz Amberlyst® A-15 (2,66 Gewichtsprozent, bezogen auf die Kresole), 2,0 g saures Amberlyst® IRC-718 (1,33%) und 100 g 3-Methoxy-3-methylbutanol (MMB) wurden zugesetzt, und der Kolben wurde auf 95ºC erwärmt. 84,41 g Formaldehyd (Molverhältnis Kresol/Formaldehyd 1 : 0,80) wurden 1¹/&sub2; Stunden lang tropfenweise zugegeben. Die Reaktion wurde 6 Stunden lang bei 95ºC fortgesetzt. 100 ml MMB wurden zugesetzt, und die Ionenaustauscherkörner wurden abfiltriert. Nicht umgesetzte Rohkresole, Wasser und das Lösungsmittel wurden abdestilliert. Das Harz wurde als Schmelzmasse in einen Aluminiumtrog abgeschieden. Das gelchromatographisch ermittelte Molekulargewicht betrug 3644. Als Natrium- und Eisenionengehalt wurden 60 ppb bzw. 19 ppb bestimmt.
- 50 g Photoresistprobe wurden nach folgender Formulierung hergestellt:
- RI-292 (Mischester aus Trihydroxyphenylethan, 70% 2,1,4- und 30% 2,1,5-Diazonaphthochinonsulfonylchlorid) 2,51 g
- Harz aus Beispiel 1 11,46 g
- PGMEA 36,00 g
- 10% FC-430 (98,5%iger fluoraliphatischer polymerer Ester) und 1,5% Toluol (Bezugsquelle: 3M Corp.) als PGMEA-Lösung 0,13 g
- Die Resistprobe aus Beispiel 1 wurde 1,29 mm dick auf einen mit Hexamethyldisilazan (HMDS) behandelten Siliciumwafer unter leichtem Trocknen (110ºC, 60 Sekunden) auf einer i-line- Heizplatte (SVG® 8100) aufgebracht. Nach dem gleichen Verfahren wurde die Resistprobe aus Beispiel 2 1,29 mm dick auf einen solchen Siliciumwafer aufgebracht. Unter Verwendung eines i-line-Steppers 0,54 NA (Nikon®) und eines Auflösungsretikels (Nikon®) wurde die Belichtungsmatrix auf den beschichteten Wafer aufgedruckt. Die belichteten Wafer wurden 60 Sekunden lang bei 110ºC auf einer i-line-Heizplatte getrocknet. Die Wafer wurden dann mit dem Entwickler AZ® 300 MIF TMAH (2,38%iges Tetramethylammoniumhydroxid) entwickelt. Die entwickelten Wafer wurden mittels eines Rasterelektronenmikroskops Hitachi® S-400 SEM untersucht. Eine Solldosis (dose to print, DTP) wurde mit der günstigsten Brennweite gemessen, und die für die Reproduktion eines bestimmten Merkmals erforderliche Dosis wurde ermittelt. DTP, Auflösung und Fokustiefe (depth of focus, DOF) wurden gemessen und sind der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1
- Zur Herstellung der zur Bestimmung der Viskosität verwendeten Lösung wurden 7 g Harz in einem 100-ml-Meßkolben in Cyclohexanon gelöst. Die Lösung wurde durch ein 5-u- Druckspritzenfilter filtriert. Ihre Viskosität wurde bei 25ºC mit einem Viskosimeter Cannon- Fenske® Nr. 200 gemessen. Das relative Molekulargewicht (RMG) wurde unter Verwendung der folgenden Formel ermittelt:
- RMG = {log(n/no)/c}²
- c = Konzentration des Harzes in g/ml
- n = Viskosität des Harzes in Cyclohexanon
- no = Viskosität von Cyclohexanon
- Bei jeder Probe wird je ein Wafer 30 Sekunden lang mit 2000, 4000 bzw. 6000 U/min schleuderbeschichtet. Alle Wafer werden 30 Minuten bei 90ºC getrocknet. Man mißt die Filmdicke bei n = 1,64 und interpoliert die zur Erzielung eines 1,6 um dicken Films erforderliche Geschwindigkeit durch logarithmische Regression (Basis 10).
- Das Molekulargewicht der Polymere (massegemittelte Molekülmasse [Mw] und Molekulargewicht-Zahlenmittel [Mn]) wurde gelchromatographisch aus verdünnten Lösungen des Polymers in Tetrahydrofuran (THF) gemessen. Die zu diesem Zweck verwendete Apparatur bestand aus einem programmierbaren, automatischen Probennehmer (Waters, Millipore Corp.), einer Vakuumpumpe, aus Chromatographiesäulen mit Heizung und aus einem an ein Datenauswertungssystem Shimadzu® CR 30A mit entsprechender Software (Version 1.1, Shimadzu®, Teile Nr. T/N 22301309-91) angeschlossenen Differentialrefraktometer. Bei dem Refraktometer handelte es sich um das Waters®-Modell 410 und um 4 in Reihe geschaltete Chromatographiesäulen (500, 1000, 10000 und 100000 Angström; Bezugsquelle: Waters). Die Eichung des Systems erfolgte mit multiplen verfügbaren Polystyrol-Standards mit folgenden Molekulargewichten:
- Eichnorm (Polystyrol) Molekulargewicht
- 1 470000
- 2 170000
- 3 68000
- 4 34500
- 5 9200
- 6 3200
- 7 1250
- Die Standards sind im wesentlichen monodispers und bestehen hauptsächlich aus einem einzelnen Molekulargewicht. Mit dem auf diese Weise geeichten System wurde die massegemittelte Molekülmasse (Mw), das Molekulargewicht-Zahlenmittel (Mn) und die Polydispersität (Mw/Mn) für die entsprechend den nachstehenden Beispielen hergestellten Polymere bestimmt.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen
Novolakharzes, wobei dieses Verfahren aus folgenden Schritten besteht:
a) Kondensation von Formaldehyd mit einer oder mehreren phenolischen
Verbindungen mit einem Natrium- und Eisenionengehalt von jeweils ≤ 50 ppb, in
Anwesenheit eines festen, sauren Katalysators, wobei der genannte saure Katalysator
ein saures Ionenaustauscherharz ist;
b) Entfernen des festen Katalysators nach der Kondensation;
c) Entfernen der nicht umgesetzten phenolischen Verbindungen, wobei ein
wasserunlösliches, in wäßrigem Alkali lösliches, filmbildendes Novolakharz mit einem
Natrium- und Eisenionengehalt von jeweils < 200 ppb entsteht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der genannte Katalysator nach der
Kondensationsreaktion abfiltriert werden kann.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Natrium- und Eisenionengehalt auf jeweils
unter 100 ppb herabgesetzt wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer positiven Photoresistzubereitung, das folgende Schritte
umfaßt:
a) Kondensation von Formaldehyd mit einer oder mehreren phenolischen
Verbindungen mit einem Natrium- und Eisenionengehalt von jeweils 50 ppb, in
Anwesenheit eines festen, sauren Katalysators, wobei der genannte saure Katalysator
ein saures Ionenaustauscherharz ist;
b) Entfernen des festen Katalysators nach der Kondensation;
c) Entfernen der nicht umgesetzten phenolischen Verbindungen, wobei ein
wasserunlösliches, in wäßrigem Alkali lösliches, filmbildendes Novolakharz mit einem
Natrium- und Eisenionengehalt von jeweils < 200 ppb entsteht;
d) Herstellung eines Gemisches aus 1) einer zur Photosensibilisierung der
Photoresistzubereitung ausreichenden Menge einer lichtempfindlichen Komponente,
2) dem wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen, filmbildenden
Novolakharz und 3) einem geeigneten Photoresistlösungsmittel, wobei eine
Photoresistzubereitung entsteht.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der genannte Katalysator nach der
Kondensationsreaktion abfiltriert werden kann.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Natrium- und Eisenionengehalt auf jeweils
unter 100 ppb herabgesetzt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das genannte Photoresistlösungsmittel unter
Propylenglykolmethyletheracetat, Ethyllactat, 2-Heptanon und Ethyl-3-ethoxypropionat
ausgewählt wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements durch Schaffung einer
Photoabbildung auf einem geeigneten Träger, wobei dieses Verfahren aus folgenden Schritten
besteht:
a) Kondensation von Formaldehyd mit einer oder mehreren phenolischen
Verbindungen mit einem Natrium- und Eisenionengehalt von jeweils 550 ppb, in
Anwesenheit eines festen, sauren Katalysators, wobei der genannte saure Katalysator
ein saures Ionenaustauscherharz ist;
b) Entfernen des festen Katalysators nach der Kondensation;
c) Entfernen der nicht umgesetzten phenolischen Verbindungen, wobei ein
wasserunlösliches, in wäßrigem Alkali lösliches, filmbildendes Novolakharz mit einem
Natrium- und Eisenionengehalt von jeweils < 200 ppb entsteht;
d) Herstellung eines Gemisches aus 1) einer zur Photosensibilisierung der
Photoresistzubereitung ausreichenden Menge einer lichtempfindlichen Komponente, 2)
dem wasserunlöslichen, in wäßrigem Alkali löslichen, filmbildenden Novolakharz
und 3) einem geeigneten Photoresistlösungsmittel, wobei eine
Photoresistzubereitung entsteht;
e) Beschichten eines geeigneten Trägers mit der Photoresistzubereitung;
f) Wärmebehandlung des beschichteten Trägers bis praktisch das gesamte
Photoresistlösungsmittel entfernt ist, abbildungsgemäße Belichtung der
lichtempfindlichen Zubereitung und Entfernung der abbildungsgemäß belichteten Bereiche
dieser Zubereitung mit einem geeigneten Entwickler, zum Beispiel mit einem wäßrig
alkalischen Entwickler.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der genannte Katalysator nach der
Kondensationsreaktion abfiltriert werden kann.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Natrium- und Eisenionengehalt auf jeweils
unter 100 ppb herabgesetzt wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das genannte Photoresistlösungsmittel unter
Propylenglykolmethyletheracetat, Ethyllactat, 2-Heptanon und Ethyl-3-ethoxypropionat
ausgewählt wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1-11, wobei der feste saure Katalysator ein
Styrol/Divinylbenzol-Kationenaustauscherharz ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/587,874 US5665517A (en) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | Acidic ion exchange resin as a catalyst to synthesize a novolak resin and photoresist composition therefrom |
PCT/US1996/020165 WO1997025359A1 (en) | 1996-01-11 | 1996-12-17 | Acidic ion exchange resin as a catalyst to synthesize a novolak resin and photoresist composition therefrom |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69607035D1 DE69607035D1 (de) | 2000-04-13 |
DE69607035T2 true DE69607035T2 (de) | 2000-10-19 |
Family
ID=24351537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69607035T Expired - Fee Related DE69607035T2 (de) | 1996-01-11 | 1996-12-17 | Saures ionenaustauscherharz zur herstellung eines novolakharzes und so erhältliche photoresist-zusammensetzung |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5665517A (de) |
EP (1) | EP0873368B1 (de) |
KR (1) | KR19990077077A (de) |
DE (1) | DE69607035T2 (de) |
TW (1) | TW412564B (de) |
WO (1) | WO1997025359A1 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5837417A (en) * | 1994-12-30 | 1998-11-17 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Quinone diazide compositions containing low metals p-cresol oligomers and process of producing the composition |
US5928836A (en) * | 1997-09-29 | 1999-07-27 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Fractionated novolak resin copolymer and photoresist composition therefrom |
US5936071A (en) * | 1998-02-02 | 1999-08-10 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Process for making a photoactive compound and photoresist therefrom |
US6121412A (en) * | 1998-11-12 | 2000-09-19 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Preparation of fractionated novolak resins by a novel extraction technique |
US6297352B1 (en) * | 1998-11-12 | 2001-10-02 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Method of reducing metal ion content of film-forming resins using a liquid/liquid centrifuge |
KR100979871B1 (ko) * | 2002-04-01 | 2010-09-02 | 다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | ArF 엑시머 레이저 레지스트용 중합체 용액의 제조 방법 |
CA2597321A1 (en) * | 2005-02-11 | 2006-08-17 | Battelle Memorial Institute | Ehd aerosol dispensing device and spraying method |
Family Cites Families (49)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2929808A (en) * | 1956-04-04 | 1960-03-22 | Exxon Research Engineering Co | Removal of metal contaminants in polymerization processes |
US4033909A (en) * | 1974-08-13 | 1977-07-05 | Union Carbide Corporation | Stable phenolic resoles |
US4033910A (en) * | 1975-09-26 | 1977-07-05 | Union Carbide Corporation | Methyl formate as an adjuvant in phenolic foam formation |
GB1509354A (en) * | 1976-04-24 | 1978-05-04 | Maruzen Oil Co Ltd | Process for purifying halogenated alkenyl-phenol polymers |
US4250031A (en) * | 1977-03-01 | 1981-02-10 | Unitika Ltd. | Phenolic chelate resin and method of adsorption treatment |
US4195138A (en) * | 1978-06-26 | 1980-03-25 | The Dow Chemical Company | Chelate resins prepared from the cured reaction product of a polyalkylenepolyamine and epoxide |
US4452883A (en) * | 1983-05-17 | 1984-06-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Barrier resin for photothermographic color separation |
US4567130A (en) * | 1984-07-27 | 1986-01-28 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for etching single photopolymer layer utilizing chemically soluble pigments |
US4584261A (en) * | 1984-07-27 | 1986-04-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for etching nonphotosensitive layer under washoff photopolymer layer |
JPH063549B2 (ja) * | 1984-12-25 | 1994-01-12 | 株式会社東芝 | ポジ型フォトレジスト現像液組成物 |
US4636540A (en) * | 1985-07-08 | 1987-01-13 | Atlantic Richfield Company | Purification of polymer solutions |
US4784937A (en) * | 1985-08-06 | 1988-11-15 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Developing solution for positive-working photoresist comprising a metal ion free organic base and an anionic surfactant |
JPS6232453A (ja) * | 1985-08-06 | 1987-02-12 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | ポジ型ホトレジスト用現像液 |
US4747954A (en) * | 1985-09-16 | 1988-05-31 | The Dow Chemical Company | Removal of metals from solutions |
US4721665A (en) * | 1986-09-29 | 1988-01-26 | Polychrome Corporation | Method for neutralizing acidic novolak resin in a lithographic coating composition |
JPS6472155A (en) * | 1987-09-12 | 1989-03-17 | Tama Kagaku Kogyo Kk | Developing solution for positive type photoresist |
GB8729510D0 (en) * | 1987-12-18 | 1988-02-03 | Ucb Sa | Photosensitive compositions containing phenolic resins & diazoquinone compounds |
JPH01228560A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-09-12 | Hitachi Chem Co Ltd | 不純金属成分の低減された溶液の製造法 |
JP2640545B2 (ja) * | 1988-08-10 | 1997-08-13 | ヘキスト セラニーズ コーポレーション | 感光性ノボラック樹脂 |
US5212044A (en) * | 1988-09-08 | 1993-05-18 | The Mead Corporation | Photoresist composition including polyphenol and sensitizer |
US5753406A (en) * | 1988-10-18 | 1998-05-19 | Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. | Radiation-sensitive resin composition |
US5175078A (en) * | 1988-10-20 | 1992-12-29 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Positive type photoresist developer |
JPH03128903A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-05-31 | Fine Kurei:Kk | 合成樹脂の改質方法および改質合成樹脂 |
DE3923426A1 (de) * | 1989-07-15 | 1991-01-17 | Hoechst Ag | Verfahren zur herstellung von novolak-harzen mit geringem metallionengehalt |
JPH0465415A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-03-02 | Hitachi Chem Co Ltd | 不純金属成分の低減されたノボラツク樹脂の製造法 |
JPH04178451A (ja) * | 1990-11-09 | 1992-06-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | ポジ型フオトレジスト組成物 |
US5446125A (en) * | 1991-04-01 | 1995-08-29 | Ocg Microelectronic Materials, Inc. | Method for removing metal impurities from resist components |
US5378802A (en) * | 1991-09-03 | 1995-01-03 | Ocg Microelectronic Materials, Inc. | Method for removing impurities from resist components and novolak resins |
JPH0768296B2 (ja) * | 1991-11-28 | 1995-07-26 | 丸善石油化学株式会社 | ビニルフェノール系重合体の金属除去方法 |
JPH0768297B2 (ja) * | 1991-11-28 | 1995-07-26 | 丸善石油化学株式会社 | フォトレジスト用ビニルフェノール系重合体の精製方法 |
SG48902A1 (en) * | 1991-12-18 | 1998-05-18 | Hoechst Celanese Corp | Metal ion reduction in novolak resins |
US5346799A (en) * | 1991-12-23 | 1994-09-13 | Ocg Microelectronic Materials, Inc. | Novolak resins and their use in radiation-sensitive compositions wherein the novolak resins are made by condensing 2,6-dimethylphenol, 2,3-dimethylphenol, a para-substituted phenol and an aldehyde |
JP3184530B2 (ja) * | 1992-03-06 | 2001-07-09 | クラリアント・ファイナンス・(ビーブイアイ)・リミテッド | 金属イオンレベルが低いフォトレジスト |
US5300628A (en) * | 1992-06-29 | 1994-04-05 | Ocg Microelectronic Materials, Inc. | Selected chelate resins and their use to remove multivalent metal impurities from resist components |
SG52770A1 (en) * | 1992-07-10 | 1998-09-28 | Hoechst Celanese Corp | Metal ion reduction in top anti-reflective coatings for photoresists |
CA2097791A1 (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-01 | Sunit S. Dixit | High aspect ratio, flexible thick film positive photoresist |
JP3727335B2 (ja) * | 1992-11-25 | 2005-12-14 | Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 | フォトレジスト用底部反射防止塗料における金属イオンの低減 |
US5286606A (en) * | 1992-12-29 | 1994-02-15 | Hoechst Celanese Corporation | Process for producing a developer having a low metal ion level |
WO1994014858A1 (en) * | 1992-12-29 | 1994-07-07 | Hoechst Celanese Corporation | Metal ion reduction in polyhydroxystyrene and photoresists |
US5614349A (en) * | 1992-12-29 | 1997-03-25 | Hoechst Celanese Corporation | Using a Lewis base to control molecular weight of novolak resins |
US5476750A (en) * | 1992-12-29 | 1995-12-19 | Hoechst Celanese Corporation | Metal ion reduction in the raw materials and using a Lewis base to control molecular weight of novolak resin to be used in positive photoresists |
US5472616A (en) * | 1993-10-27 | 1995-12-05 | Shipley Company, Inc. | Modified anion exchange process |
US5350714A (en) * | 1993-11-08 | 1994-09-27 | Shipley Company Inc. | Point-of-use purification |
US5500127A (en) * | 1994-03-14 | 1996-03-19 | Rohm And Haas Company | Purification process |
WO1996012214A1 (en) * | 1994-10-12 | 1996-04-25 | Hoechst Celanese Corporation | Low metal ion photoactive compounds and photoresists compositions produced therefrom |
US5521052A (en) * | 1994-12-30 | 1996-05-28 | Hoechst Celanese Corporation | Metal ion reduction in novolak resin using an ion exchange catalyst in a polar solvent and photoresists compositions therefrom |
US5750632A (en) * | 1994-12-30 | 1998-05-12 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Isolation of novolak resin by low temperature sub surface forced steam distillation |
US5837417A (en) * | 1994-12-30 | 1998-11-17 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Quinone diazide compositions containing low metals p-cresol oligomers and process of producing the composition |
US5614352A (en) * | 1994-12-30 | 1997-03-25 | Hoechst Celanese Corporation | Metal ion reduction in novolak resins solution in PGMEA by chelating ion exchange resin |
-
1996
- 1996-01-11 US US08/587,874 patent/US5665517A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-17 WO PCT/US1996/020165 patent/WO1997025359A1/en active IP Right Grant
- 1996-12-17 EP EP96944859A patent/EP0873368B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-17 DE DE69607035T patent/DE69607035T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-17 KR KR1019980705212A patent/KR19990077077A/ko active IP Right Grant
-
1997
- 1997-01-09 TW TW086100172A patent/TW412564B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1997025359A1 (en) | 1997-07-17 |
TW412564B (en) | 2000-11-21 |
US5665517A (en) | 1997-09-09 |
KR19990077077A (ko) | 1999-10-25 |
EP0873368B1 (de) | 2000-03-08 |
DE69607035D1 (de) | 2000-04-13 |
EP0873368A1 (de) | 1998-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69318182T2 (de) | Metallionen reduktion in rohmaterialen | |
DE69215383T2 (de) | Reduktion des metallionengehaltes in novolakharzen | |
DE69521147T2 (de) | Reduktion des metallionensgehaltes in novolakharzen mit einem ionenaustauschharz in einem polaren lösungsmittel, und photoresistzusammensetzungen mit diesen novolaken | |
DE68926351T2 (de) | Bestimmte dreikernige novolakoligomerderivate als photoaktive verbindungen und ihre verwendung in strahlungsempfindlichen mischungen | |
DE69320468T2 (de) | Photoresists mit einem niedrigem grad metallionen | |
DE69529972T2 (de) | Fotoresist-enthaltende Mischungen aus fotoaktiven Verbindungen | |
DE69518442T2 (de) | Verfahren zur herstellung von positiv arbeitenden photoresistzusammensetzungen, die p-kresololigomere mit niedrigen metallionengehalten enthalten | |
DE69607637T2 (de) | 4,4'-(1-(4-(1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl)phenyl)ethylidene)bisphenol mit niediegem gehalt an metallionen und damit hergestellten photoresistszusammensetzungen | |
DE69611837T2 (de) | Reduktion des metallionengehaltes in fotoresist-formulierungen, mit chelataustauscherharzen | |
DE69507343T2 (de) | Reduzierung des gehaltes an metall-ionen einer lösung in pgmea von novolak-harzen mit einem chelatbildenden ionenaustausch-harz | |
DE69817003T2 (de) | Fraktioniertes copolymer eines novolakharzes und photoresist-zusammensetzung davon | |
DE69504210T2 (de) | Isolierung von novolakharzen durch wasserdampfdestillation bei niedrigen temperaturen mit zwangzufuhr unterhalb der oberfläche | |
DE69805646T2 (de) | Eine kondensationspolymer enthaltende photoresistzusammensetzung | |
DE69121001T2 (de) | Positiv arbeitende Fotolackzusammensetzung | |
DE69711433T2 (de) | Verfahren zur verringerung metallionen-verunreinigungen in ein polares lösunsmittel enthaltenden photoresistzusammensetzungen durch ionenaustausch | |
DE69330965T2 (de) | Verwendung von lewis-basen zur molekulargewichtskontrolle von novolakharzen | |
DE69704573T2 (de) | Fraktioniertes novolakharz aus einem cresol-formaldehydreaktiosgemisch und daraus hergestellte photolackzusammensetzung | |
DE69603373T2 (de) | Fraktionierung von phenol-formaldehyd-kondensaten und die hergestellte fotoresistzusammensetzungen | |
DE69607035T2 (de) | Saures ionenaustauscherharz zur herstellung eines novolakharzes und so erhältliche photoresist-zusammensetzung | |
DE69314965T2 (de) | Novolakharzgemische | |
DE69624790T2 (de) | Fotoempfindliche verbindungen | |
DE69609074T2 (de) | Fraktionierung von phenol-formaldehyd-kondensaten und die hergestellte fotoresistzusammensetzungen | |
DE69505265T2 (de) | Metallionengehalt reduzierung von novolakharzlösungen mit einem anionenaustauscherharz | |
DE68915168T2 (de) | Wärmestabile phenol-harzzusammensetzungen und deren verwendung bei lichtempfindlichen zusammensetzungen. | |
DE69703557T2 (de) | Fraktioniertes novolakharz und daraus hergestellte photolackzusammensetzungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |