DE8608209U1 - Auf Substraten aus halbleitenden oder piezoelektrischen Materialien erzeugte Mikrostrukturen aus elektronenstrahlempfindlichem Resistmaterial - Google Patents
Auf Substraten aus halbleitenden oder piezoelektrischen Materialien erzeugte Mikrostrukturen aus elektronenstrahlempfindlichem ResistmaterialInfo
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Description
Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 86 H 8015 DE
Lhuf Substraten aus halbleitenden oder piezoelektrischen
Materialien erzeugte Mikrostrukturen aus elektronenstrahl empfindlichem Resistmaterial. "^
oder piezoelektrinischen Materialien erzeugte Mikrostrukturen aus elektronenstrahlempfindlichem Resistmaterial.
Elektronenstrahlempfindliche Resistmaterialien, welche zur Erzeugung von Mikrostrukturen in der Halbleitertechnologie
für die Herstellung höchstintegrierter Schaltungen verwendet werden, sind zum Beispiel Polymethylmethacrylatlacke
(PMMA). Diese Lacke, die in einem Aufsatz von H. W. Deckman und J. H. Dunsmuir in der Zeitschrift
J. Vac. Sei. Techno!. Bl (4), 1983, auf den Seiten 1166
bis 1170, naher beschrieben sind, werden in dünnen Schichten auf die Halbleitersubstrate aufgebracht, mittels
eines Elektronenstrahls mit einer Struktur versehen und im Anschluß an die Bestrahlung einem Entwicklungsprozeß
unterworfen, in welchem die als Maskierung dienende Lackstruktur erzeugt wird. Dabei treten folgende
Probleme auf:
1. Ei ist schwierig, eine reproduzierbare Schichtdicke
einzustellen. J
I
2. Aufgrund der Wechselwirkung der zu belichtenden Ma- I
terie (zum Beispiel PMMA) mit schreibenden Elektro- | nenstrahl wird ein nachfolgender Entwicklungsprozeß |
notwendig, der mit erheblichen Fehlern behaftet ist. ,
, Die Aufgabe, die der Neuerung zugrundeliegt, besteht in \
Edt 1 Plr/23.09.1987 I
02 01 I
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* ·· "' {lrafl 66 H 8015 DE
der Angäbe eines elektronenstrahlempfindllchen Re§istmateriais
für Mikrostrukturen, weiches diese Nachteile nicht aufweist; insbesondere soll aber der mit FehlermÖglichkeiten
behaftete Entwicklungsprozeß zur Hefstellung der Mikrostrukturen umgangen werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Mikrostrukturen aus mit Dotierungen aus Halogenen, Halogenverbindun-
LJCII UUCJ. I CXUAJLUSII VCXOdICIICII I UJ.JLCII QUO IIUUIipuJ.JIIIICJ.OII
bestehen, die aus den entsprechenden Lösungen durch Auftrocknen auf den Substraten hergestellt sind. Dabei können die Lösungen zusätzlich kaotrope Salze und/ oder
Xanthogenate enthalten. Die dotierten Folien können sowohl aus natürlichen (durch Biosynthese hergestellten),
als auch aus künstlichen (durch künstliche Synthese und Polymerisation hergestellten) Hochpolymeren bestehen.
Weitere Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Folgende Überlegungen haben zu der Neuerung geführt: Aus dem Buch von L. Reimer: "Elektronenmikroskopische
Untersuchungs- und Präparationsmethoden", Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1967, Kapitel 15.6 sind
auf den Seiten 330 bis 331 Verfahren bekannt, bei denen für die Durchstrahlungselektronenmikroskopie Lochfolien
entwickelt worden sind, deren Lochdurchmesser von 10 nm bis 10000 nm variiert werden können. Diese Verfahren beruhen darauf, mit Hilfe von Elektronenstrahlen Löcher
In vorbehandelte Kunststoff-Folien zu schießen, wofür Intensitäten
sein können.
sein können.
Intensitäten von 10 bis 10 Coulomb/cm hinreichend
Die Neuerung macht sich diese Erkenntnisse für die Herstellung
von Mikrostrukturen zunutze und erhält ein völlig neuartiges Elektronenresist für Mikrostrukturen, nach
dessen Herstellung auf dem Halbleitersubtrat als Folie sofort die Elektronenstrahlbehandlung erfolgen kann? ein
02 02
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H | 8015 | DE |
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nächfolgender Entwicklungsprozeß erübrigt sich.
Die Neuerung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels j welches die Herstellung einer dotierten Folie
auf einem Halbleitersubstrat aus Silizium betrifft, anhand der Figur noch näher erläutert. Als Substrate können
auch Kristallscheiben aus AI3:iBV-Verbindungen oder
aus piezoelektrischen Materialien wie zum Beispiel Litniümniübät,
wie c5 zur nsrstelluny von OberfIschsnwsl=
iö lenfiltern verwendet wird, benutzt werden.
In einem organischen Lösungsmittel, zum Beispiel Aceton öder Äthanol, wird 0,1 bis 1 % eines Kunststoffes oder
eines abgewandelten Näturstoffes, zum Beispiel PoIyvinylformal
oder Nitrozellulose, und 0,1 bis 1 % eines Dotierungsmittels, zum Beispiel Brom oder Caliciumrhodanit,
gelöst. Der Zusatz von Halogenen (wie Chlor oder Brom) oder Halogenverbindungen (wie zum Beispiel Eisen-III-Chlorid)
oder Peroxiden (wie zum Beispiel Dibenzoylperoxid) initiiert eine erhöhte Strahlempfindlichkeit;
der Zusatz von kaotropen Salzen wie Calciumrhodanid stört hydrophobe Wechselwirkungen; der Zusatz von Xanthogenaten,
wie zum Beispiel Kaliumxanthogenat, suspendiert Zellulose.
'Die das Dotierungsmittel in einer bestimmten Konzentration
enthaltende hochpolymere Lösung 1 wird nun in einer definierten Menge auf den, auf einem Substrathalter 2
befindlichen Siliziumsubstratscheiben 3 aufgebracht. Der Substrathalter 2 ist mit einer Lackschleuder (siehe
Drehpfeil 4) gekoppelt. Die Lösung 1 wird auf dem Substrat 3 getrocknet und die auf der Oberfläche des Substrates
3 entstehende Resistfolie 5 kann dann sofort der Elektronenstrahl-Belichtung zugeführt werden. Die
Schichtdicke der Folie 5 ergibt sich aus der Menge der aufgebrachten hochpolymeren. dotierten Lösung 1 und der
Schleudergeschwindigfcsit der Schleuder 4.
02 03
I I
VF1A &6 H 8015 DE
Gegenüber der herkömmlichen Lackbeschichtung von HaIL-leitersubstraten
bieten die BesGhichtungen mit Folien aus Kunststoffen oder Zellulosederivaten folgende Vorteile:
5
5
1. Eine gleichmäßig-dicke Beschichtung ist durch Variation der Konzentration der Folienmaterialien in verschiedenen
Lösungsmitteln leicht erzielbar.
2. Aufgrund der Sublimation von Folienmaterial im schreibenden Elektronenstrahl kann der mit Fehlermöglichkeiten
behaftete Entwicklungsprozeß, der bei herkömmlicher Resiststrukturierung notwendig ist, vermieden
werden.
3. Durch Variation der Dotierungsmittel ist die Möglichkeit gegeben, die Empfindlichkeit gegenüber Elektronenstrahlen
zu erhöhen.
4. Es ist möglich, Linienbreiten bis herab zu 10 nm mit
dem Elektronenstrahl zu schreiben.
5. Die Herstellung reproduzierbarer unterschiedlicher Foliendicken durch Variation der Konzentrationen der
Folienmaterialien in den verschiedenen Lösungsmitteln ist realisierbar.
Schutzansprüche
l Figur
l Figur
02 04
Claims (8)
1. Auf Substraten aus halbleitenden oder piezoelektrischen Materialien erzeugte Mikrostrukturen aus elektronenstrahlempfindlichem
Resistmaterial, dadurch gekennzeichnet , daß die Mikrostrukturen
aus mit Dotierungen aus Halogenen, Halogenverbindungen oder Peroxiden versehenen Folien aus Hochpolymeren bestehen,
die aus den entsprechenden Lösungen durch Auftrocknen auf den Substraten hergestellt sind.
2. Mikrostrukturen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß die Folien zusätzlich kaotrope Salze und/oder Xanthogenate enthalten.
gekennzeichnet , daß die Folien zusätzlich kaotrope Salze und/oder Xanthogenate enthalten.
3. Mikrostrukturen nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schichtdicke der Folien in Abstimmung auf die Art und
Konzentration der verwendeten Dotierung 10 bis 1000 nm beträgt.
Schichtdicke der Folien in Abstimmung auf die Art und
Konzentration der verwendeten Dotierung 10 bis 1000 nm beträgt.
4. Mikrostrukturen nach mindestens einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die dotierten Folien sowohl aus natürlichen, als auch aus künstlichen Hochpolymeren bestehen.
5. Mikrostrukturen nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet , daß die dotierten Folien als hochpolymeren Bestandteil Polyvinylformal oder Nitrocellulose oder Acetylcellulose oder deren Derivate enthalten.
gekennzeichnet , daß die dotierten Folien als hochpolymeren Bestandteil Polyvinylformal oder Nitrocellulose oder Acetylcellulose oder deren Derivate enthalten.
6. Mikrostrukturen nach mindestens einem der Ansprüche bis 5, dadurch gekenzeichnet*
daß als dotierende Halogene Brom und/oder üod, als Halogenverbindungen Eisen-III-Chlorid und als dotierende
Peroxide Dibenzoylperoxid enthalten sind.
Peroxide Dibenzoylperoxid enthalten sind.
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7. Mikrostrukturen nach mindestens einem der Ansprüche
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als kaotropes Salz Calciumrhodanid zugesetzt ist.
5
8. Mikrostrukturen nach mindestens einem der Ansprüche bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kanthogenat Kaliumxanthogenat verwendet ist.
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