КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЗИТИВНОГО ЭЛЕКТРОННО- И РЕНТГЕНОРЕЗИСТА Российский патент 1995 года по МПК G03F7/39 

Изобретение относится к позитивным электронорезистам, которые используются в электроннолучевой литографии, а также в качестве рентгенорезистов в микроэлектронике при получении структур с субмикронными размерами элементов.

В связи с ужесточением требований в отношении миниатюризации изделий технология электронной литографии признана наиболее перспективной в области изготовления серийных интегральных схем (ИС). Рентгенолитография перспективная технология изготовления ИС с субмикронными размерами элементов. Неотъемлемой частью в изготовлении сверхтонких рисунков является сухое травление. Отсюда и к материалам резиста, которыми служат высокомолекулярные соединения, предъявляются высокие требования, Наиболее важными характеристиками резиста являются чувствительность и контрастность. Эффективное средство улучшения этих характеристик химическая модификация структуры исходного полимера.

Известен позитивный электронорезист на основе частично гидролизованного полиметилметакрилата (пММА) в смешанном растворителе на основе бутилацетата, толуола и этилцеллозольва [1]
Известный электронорезист обладает недостаточной электроночувствительностью и контрастностью. Невысокая температура стеклования объясняет его малую стойкость в процессах ионно-плазменного травления.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является позитивный электронорезист фирмы "Dupont" торговой марки Elvacite 2041 [2] выбранный в качестве прототипа. Известный электронорезист представляет собой раствор полимера метилметакрилата в органическом растворителе с чувствительностью 4˙10^-5 Кл/см² и контрастностью 2,7.

Недостатки известной композиции невысокие чувствительность и контрастность.

Цель изобретения создание высокочувствительного и высококонтрастного позитивного электроно- и рентгенорезиста на основе полимера метилметакрилата.

Поставленная цель достигается использованием полимера на основе метилметакрилата с молекулярной массой 125000-439000 и молекулярно-массовым распределением 1,5-1,85, полученного в присутствии 0,5-1,5 мас. органогидридолигосилана формулы R- H (II), RO - H (III), R_mSi₂H_6-m (IY), где R СН₃, С₂Н₅, С₃Н₇, С₄Н₉, (СН₃)₃Si; n 2-6; m 2-5, в качестве передатчика цепи, а в качестве органического растворителя диметилового эфира диэтиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас.

Полимер метилметак-
рилата и метакрило- вой кислоты 8,0-15,0
Диметиловый эфир диэтиленгликоля Остальное
Гидридсилан способствует появлению в макромолекулах областей с наиболее вероятным разрывом связей и тем самым обеспечивает молекулярно-массовое распределение (ММР) 1,5-1,85. Это является существенным для достижения предлагаемым резистом высоких значений чувствительности и контрастности.

Резист получают следующим образом. В ампулу загружают расчетное количество ММА, 2,2¹-азобисизобутиронитрила и гидридсилана, удаляют воздух и запаивают. Полимеризацию ведут при 60^оС до глубокой степени конверсии (98-99% ). После выделения полимер сушат до постоянного веса. Затем готовят раствор полимера в диметиловом эфире диэтиленгликоля. Молекулярную массу полимеров определяют вискозиметрическим методом, причем расчетные коэффициенты в формуле Марка-Хувинка /η/= КМ^α взяты для пММА, что вполне допустимо при малом содержании звеньев других мономеров. Температуру стеклования измеряют на приборе "ВИКА".

Электронорезист наносят посредством центрифугирования на пластину из арсенида галлия или окисленного кремния, чтобы после сушки толщина пленки электронорезиста составляла 0,3-0,5 мкм. Сушку проводят при 175^оС в течение 30 мин. Электронорезистр экспонируют на электроннолучевой установке ZRN-12 при ускоряющем напряжении 30 кВ в интервале доз 10^-4-10^-5 Кл/см². Рентгенорезист экспонируют синхронным излучением на установке С-60 с энергией 630 мэВ. Экспонирование производится через тестовый рентгеношаблон с кремниевой мембраной толщиной 2 мкм и маскирующим слоем золота 0,5 мкм в интервале доз 100-1000 мДж/см². Полученное изображение проявляют в смеси метилэтилкетона и изопропилового спирта, удаляя тем самым экспонированные участки.

Чувствительность резиста определяют как минимальную величину заряда электронов, прошедших через единицу площади пленки резиста, необходимую для полного удаления полимерной пленки на облученных участках. Контрастность пленки электронорезиста определяют как тангенс угла наклона касательной к характеристической кривой в точке, соответствующей чувствительности. Результаты испытаний предлагаемого резиста с различными добавками гидридсиланов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, добавка гидридсиланов к пММА в количестве 0,5-1,5 мас. обеспечивает получение резистов с высокими характеристиками по сравнению с характеристиками резиста на основе пММА без гидридсилана (пример 7). ММР такого полимера меньше в 2 раза. Доза, необходимая при экспонировании такого резиста, в 2-4 раза меньше, чем для резиста на основе пММА без гидриксилана.

Для резиста на основе пММА с гидридсиланом удалось увеличить чувствительность к электронному лучу при высоких значениях контрастности, что делает возможным его использование в промышленных литографических процессах.

Предлагаемый электроно- и рентгенорезист может быть синтезирован в необходимых количествах с воспроизводимыми результатами в лабораторных условиях и использован в промышленности для производства малошумных полевых транзисторов с длиной затвора до 0,3 мкм.

Использование: в электроннолучевой литографии и микроэлектронике. Сущность изобретения: композиция для получения позитивного электронно- и рентгенорезиста содержит 8 15 мас. полиметилметакрилата с мол. м. 125000 439000 и молекулярно-массовым распределением 1,5 1,85, полученный в присутствии 0,5 1,5 мас. органогидридолигосилана в диметиловом эфире диэтиленгликоля. Раствор наносят на пластину из арсенида галлия или оксида кремния, сушат, получают пленку резиста толщиной 0,3 0,5 мкм. 1 табл.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЗИТИВНОГО ЭЛЕКТРОННО- И РЕНТГЕНОРЕЗИСТА, включающая полиметилметакрилат и органический растворитель, отличающаяся тем, что она содержит полиметилметакрилат с мол. м. 125000 439000 и молекулярно-массовом распределением 1,5 1,85, полученный в присутствии 0,5 - 1,5 мас. органогидридолигосилана общей формулы

или

или
R_m Si₂H₆ -m,
где R CH₃, C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, (CH₃)₃Si;
где n 2 6;
m 2 5, в качестве передатчика цепи, а в качестве органического растворителя диметиловый эфир диэтиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиметилметакрилат 8 15
Диметиловый эфир диэтиленгликоля Остальное