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DE2543553A1 - Etching mask prodn. with single positive negative working resist - crosslinked by electrons and depolymerised by photons - Google Patents

Etching mask prodn. with single positive negative working resist - crosslinked by electrons and depolymerised by photons

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Publication number
DE2543553A1
DE2543553A1 DE19752543553 DE2543553A DE2543553A1 DE 2543553 A1 DE2543553 A1 DE 2543553A1 DE 19752543553 DE19752543553 DE 19752543553 DE 2543553 A DE2543553 A DE 2543553A DE 2543553 A1 DE2543553 A1 DE 2543553A1
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DE
Germany
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radiation
resist material
acid esters
crosslinked
methacrylic acid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19752543553
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German (de)
Inventor
Stefan Dipl Phys Buchmann
Alfred Wilhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

In the prodn. of etching masks using an organic resist material, which is structurised by high-energy rays, at least one structure is produced by electrons and at least one other by photons, with radiation-specific development in each case. A highly polymeric resist material (I) is used. The photon radiation pref. is short-wave, esp. IV radiation, with a wavelength below 250 nm., and the electron radiation a highly resolving, finely focussed electron beam with an energy of 5-20 keV. Used e.g. for structurising Si or ceramics. Two etching masks can be produced from a single resist material. (I) pref. is a glycidyl methacrylate polymer or copolymer with CH2:CHCOOEt.

Description

~Verfahren zur Herstellung einer Ätzmaske" ~ Process for the production of an etching mask "

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Ätzmaske unter Verwendung eines auf einem Trägerkörper aufgebrachten organischen Resist-Materials, welches durch energiereiche Strahlen strukturiert wird.The invention relates to a method for producing an etching mask using an organic resist material applied to a carrier body, which is structured by high-energy rays.

Es ist bereits eine Vielzahl von organischen Resist-Materialien bekannt, welche sich sowohl durch kurzwellige Photonenstrahlung, be z. B. UV-Strahlung oder durch Elektrone#trahlung strukturieren und somit als Maske bei Ätzprozessen verwenden lassen. Die genannten Belichtungsverfahren bewirken bei diesen Materialien Jedoch immer dieselbe Belichtungsreaktion, d. h. Je nach Art des Resist-Materials tritt eine Depolymerisation auf (positiv arbeitendes Resist-Material) oder das Polymer vernetzt (negativ arbeitendes Resist-flaterial). Wird das Resist-Material z. B.A large number of organic resist materials are already known, which both by short-wave photon radiation, be z. B. UV radiation or structure by electron radiation and thus use it as a mask in etching processes permit. However, the above-mentioned exposure processes have the effect of these materials always the same exposure reaction, d. H. Occurs depending on the type of resist material a depolymerization on (positive-working resist material) or the polymer cross-linked (negative-working resist material). If the resist material is z. B.

nacheinander einer Elektronen- und einer Uv-Strahlung ausgesetzt, so ergänzen, bzw. addieren sich die mit Hilfe der beiden Belichtungsverfahren strukturierten Bereiche.exposed one after the other to electron and UV radiation, in this way, those structured with the help of the two exposure processes complement or add up Areas.

Durch die unter der Einwirkung der Elektronen- oder W-Strahlung erfolgte Änderung des Polymerisationsgrades wird die Löslichkeit des Resist-Materials gegenüber spezifischen Lösungsmitteln geändert. Bei positiv arbeitenden Resist-Materialien wird die Löslichkeit erhöht, bei negativ arbeitenden erniedrigt.By which took place under the action of electron or UV radiation Change in the degree of polymerization is opposed to the solubility of the resist material specific solvents changed. With positive-working resist materials the solubility is increased, in negative-working people it is decreased.

Verwendung finden solche Resist-Materialien vorzugsweise als Ätzmaskon zur Herstellung von Strukturen hoher Auflösung, beispielsweise in der Halbleitertechnologie. Das Resist-Material wird hierbei als Schicht auf den zu ätzenden Trägerkörper aufgebracht, sodann belichtet und schließlich entwickelt, d. h. mit einem spezifischen Lösungsmittel behandelt. Die auf diese Weise freigelegten Bereiche der Oberfläche des trägerkörpers können dann einem Ätzprozeß unterworfen werden.Such resist materials are preferably used as an etching mask for the production of structures with high resolution, for example in semiconductor technology. The resist material is applied as a layer to the carrier body to be etched, then exposed and finally developed, d. H. with a specific solvent treated. The areas of the surface of the carrier body exposed in this way can then be subjected to an etching process.

Sollen z. B. zwei aufeinanderliegende flaterialsch#chten verschieden strukturiert werden, so muß dieses Verfahren gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden, d. h. es muß zumindest eine zweite Schicht Resist-Material aufgebracht werden, wiederum belichtet, entwickelt und anschließend nochmals geätzt werden.Should z. B. two layers of material lying on top of each other are different are structured, this procedure may have to be repeated several times be, d. H. at least a second layer of resist material must be applied, again exposed, developed and then etched again.

Es ist also ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich, weshalb man bestrebt ist, Verfahren zu finden, mit deren Hilfe dieser Aufwand verringert werden kann.So it takes a considerable amount of time, which is why one endeavors to find methods with the help of which this effort can be reduced can.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, zwei Ätzmasken unter Verwendung eines Resist-Materials herzustellen, mit deren Hilfe zwei voneinander unabhängige Ätzprozesse durchgeführt werden können Diese Auf gabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine Struktur durch Elektronenbestrahlung und wenigstens eine weitere Struktur durch Photonenstrahlung mit jeweils strahlungsspezifischer Entwicklung erzeugt wird und daß ein hochpolymeres Resist-Material verwendet wird, welches unter der Einwirkung eines Elektronenstrahles vernetzt und unter der Einwirkung von Photonenstrahlung depolymerisiert.The invention was therefore based on the object of providing two etching masks Using a resist material to manufacture, with the help of two of each other independent etching processes can be carried out. This task is according to the invention solved in that at least one structure by electron irradiation and at least another structure through photon radiation, each radiation-specific Development is generated and that a high polymer resist material is used, which crosslinked under the action of an electron beam and under the action depolymerized by photon radiation.

Als Resist-Materialien kommen vorzugsweise solche Polymere in Frage, welche zumindest eine aus spaltbaren C - C-Bindungen aufgebaute Hauptkette und in den Seitenketten Epoxygruppen enthält. Besonders gute Ergebnisse lassen sich bei Verwendung eines Polymers epoxygruppenhaltiger Acrylsäureester oder Methacrylsäureester, vorzugsweise Poly(methacrylsäure-glycidylester) oder eines Copolymers epoxygruppenhaltiger Acrylsäureester oder Methacrylsäureester mit Acrylsäureestern oder Methacrylsäureesternj vorzugsweise einem Copolymerisat aus Methacrylsäureglycidylester und jcrylsäure-äthylester als Resist-Material erzielen.Resist materials that are preferably used are those polymers which has at least one main chain built up from cleavable C - C bonds and in the side chains contains epoxy groups. Particularly good results can be achieved with Use of a polymer containing acrylic acid esters or methacrylic acid esters containing epoxy groups, preferably poly (methacrylic acid glycidyl ester) or a copolymer containing epoxy groups Acrylic acid esters or methacrylic acid esters with acrylic acid esters or methacrylic acid estersj preferably a copolymer of glycidyl methacrylate and ethyl acrylate as a resist material.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der Figuren 1 bis 3 näher erläutert werden.The method according to the invention is intended to be based on an example with the aid Figures 1 to 3 are explained in more detail.

In Figur 1 ist ein Trägerkörper dargestellt, der z. B aus Silizium oder Keramik bestehen kann. Darauf sind zwei zu strukturierende Schichten,hier allgemein Material I und II genannt, aufgebracht. Darüber wird das hochpolymere Resistmaterial mit wechselndem Belichtungsverhalten, z B. Poly (methacrylsäure-glycidylester) oder einem Copolymerisat aus Methacrylsäure-glycidylester und Acrylsäure-äthylester aufgeschleudert.In Figure 1, a carrier body is shown, the z. B made of silicon or ceramics. There are two layers to be structured, here in general Material I and II called, applied. Above that is the high polymer resist material with changing exposure behavior, e.g. poly (methacrylic acid glycidyl ester) or a copolymer of glycidyl methacrylate and ethyl acrylate.

Im Kontaktverfahren werden zunächst bestimmte Bereiche der Resistschicht durch Uv-Belichtung depolymerisiert. Mit Hilfe der Elektronenstrahlbelichtung wird nun dieselbe Resistschicht an bestimmten Stellen vernetzt (Figur 1). Durch Entwicklung in Methylisobutylketon wird der depolimerisierte - Teil des Resistmaterials abgelöst. Hierauf folgen die zwei Ätzprozesse für Material I und Material II (Figur 2).In the contact process, certain areas of the resist layer are first created depolymerized by UV exposure. With the help of electron beam exposure now the same resist layer is crosslinked at certain points (FIG. 1). Through development in methyl isobutyl ketone the depolymerized part of the resist material is removed. This is followed by the two etching processes for material I and material II (FIG. 2).

Eine Entwicklung in heißem Nethyläthylketon löst den unbestrahlten Teil des Resistmaterials, so daß nur noch die vernetzten Bereiche übrig bleiben. Nunmehr folgt der Ätzprozeß für Material 1. Abschließend wird das vernetzte Resistmaterial entfernt (Figur 3).Development in hot ethyl ethyl ketone dissolves the unirradiated one Part of the resist material so that only the cross-linked areas remain. The etching process for material 1 now follows. Finally, the crosslinked resist material is used removed (Figure 3).

Mit Hilfe nur einer Resistschicht ist es also möglich auf dem Träger Bereiche zu strukturieren, wo entweder kein Material oder nur Material II oder Material I und II vorhanden ist.With the help of only one resist layer it is therefore possible on the carrier Structure areas where either no material or only material II or material I and II is present.

Claims (9)

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung einer Xtzmaske unter Verwendung eines auf einem Trägerkörper aufgebrachten organischen Resist-Materials, welches durch energiereiche Strahlen strukturiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Struktur durch Elektronenbestrahlung und wenigstens eine weitere Struktur durch Photonenstrahlung mit Jeweils strahlungsspezifischer Entwicklung erzeugt wird und daß ein hochpolymeres Resist-Material verwendet wird, welches unter der Einwirkung eines Elektronenstrahles vernetzt und unter der Einwirkung von Photonenstrahlung depolymerisiert. A method for producing an Xtz mask using an organic resist material applied to a carrier body, which is structured by high-energy rays, characterized in that at least a structure by electron irradiation and at least one further structure Photon radiation is generated with each radiation-specific development and that a high polymer resist material is used, which under the action an electron beam cross-linked and under the action of photon radiation depolymerized. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Photonenstrahlung kurzwellige Photonenstrahlung, vo rzugsweise W-Strahlung einer Wellenlänge < 250 nm verwendet wies. 2. The method according to claim 1, characterized in that the photon radiation Short-wave photon radiation, preferably UV radiation of a wavelength < 250 nm used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Elektronenbestrahlung ein hochauflösender feinfokussierter Elektronenstrahl mit vorzugsweise 5 bis 20 keV Strahlungsenergie verwendet wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that for electron irradiation a high-resolution, finely focused electron beam with preferably 5 to 20 keV radiation energy is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Resist-Material verwendet wird, welches zumindest eine aus spaltbaren C - C-Bindungen aufgebaute Polymerenthält hauptkette', die unter der Einwirkung kurzwelliger Ph)lonenstrahlung in niedermolekulare Bruchstücke spaltbar ist und in den Seitenketten Epoxygruppen enthält, welche nach Einwirkung von Elektronenbestrahlung miteinander vernetzbar sind.4. The method according to claim 1, characterized in that a resist material is used, which is built up from at least one of cleavable C - C bonds Polymer contains main chain, which under the action of short-wave ph) ion radiation can be split into low molecular weight fragments and epoxy groups in the side chains contains, which can be crosslinked with one another after exposure to electron irradiation are. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Resistmaterial ein Polymer epoxygruppenhaltiger Acrylsäureester oder Methacrylsäureester, vorzugsweise Poly(methacryl säure- glycidyle ster) verwendet wird.5. The method according to claim 1 or claim 4, characterized in that that the resist material is a polymer containing acrylic acid esters or methacrylic acid esters containing epoxy groups, poly (methacrylic acid glycidyl ster) is preferably used. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Resistmaterial ein Copolymer epoxygruppenhaltiger Acrylsäureester oder Nethacrylsäureester mit Acrylsäureestern oder Methacrylsäureestern, vorzugsweise ein Copolymerisat aus Methacrylsäureglycidylester und Acrylsäureäthylester verwendet wird.6. The method according to claim 1 or claim 4, characterized in that that as a resist material a copolymer of epoxy-containing acrylic acid esters or methacrylic acid esters with acrylic acid esters or methacrylic acid esters, preferably a copolymer Glycidyl methacrylate and ethyl acrylate is used. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Resistmaterial in zeitlich getrennten Verfahrensschritten wenigstens einer Elektronenbestrahlung und einer kurzwelligen Photonenstrahlung ausgesetzt wird und daß zunächst die depolgmerisierte Struktur entwickelt wird und danach der nicht bestrahlte Bereich in getrennten Verfahrensschritten durch spezifische Lösungsmittel gelöst wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the resist material in chronologically separate process steps at least one Electron irradiation and exposed to short-wave photon radiation and that first the depolymerized structure is developed and then the Non-irradiated area in separate process steps using specific solvents is resolved. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer vernetzten Struktur in einem vorher depolymerisierten Bereich der zu vernetzende Teil einer Elektronenbestrahlung ausgesetzt wird.8. The method according to any one of claims 1 - 7, characterized in that that to produce a crosslinked structure in a previously depolymerized area the part to be crosslinked is exposed to electron radiation. 9. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 1 - 8 hergestellten Ätzmaske, dadurch gekennzeichnet, daß die Je nach Polymerisationsgrad in verschiedenen Entwicklungsschritten freigelegten Bereiche nacheinander ihren spezifischen Ätzverfahren unterworfen werden.9. Use of an etching mask produced according to one of claims 1 - 8, characterized in that the Depending on the degree of polymerization in different development steps exposed areas are successively subjected to their specific etching process.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0037708A3 (en) * 1980-04-02 1982-06-02 Hitachi, Ltd. Method of forming patterns
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WO2008028458A3 (en) * 2006-09-04 2008-06-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Lithography method for producing a feature

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