DE2035191A1 - Verfahren zum Herstellen eines thermisch stabilen Photolackmusters - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines thermisch stabilen PhotolackmustersInfo
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- 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
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
Western Electric Company, Incorporated Curran et-al 1-1-6
New York 7, N.Y. 10007, V.St.A.
Verfahren zum Herstellen eines thermisch stabilen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines thermisch stabilen Photolackmusters.
Die zunehmende Verfeinerung der Halbleitertechnologie führte
zur Entwicklung zahlreicher Verarbeitungsmethoden wie oberflächliches Dotieren durch Beschüß mit einem Ionenstrahl, Ätzen
mit Hilfe der kathodischen Zerstäubung usw., die Photolacke mit
einer thermischen Stabilität bei Temperaturen oberhalb 400°C
erfordern. Leider beginnen sich sämtliche handelsüblichen Photolacke bei Temperaturen in der Gegend von 2000C zu zersetzen;
es besteht daher insoweit ein starkes Bedürfnis nach Photolacken mit hoher Temperaturbeständigkeit.
Gemäß der Erfindung wird diesem /-abgeholfen durch die Entwicklung
eines neuen Photolacksystems mit Polyimidfilmen, die in
Luft bis zu 4000C und darüber stabil sind. Kurz gesprochen
wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung erhalten durch Erzeugen
einer Mischung aus einer polyamidischen (polyamic) Säure und einem löslichen Dichromätsalz, durch Auftragen der
Mischung auf eine geeignete Unterläge, durch Belichten, Entwickeln
und Aufheizen der resultierenden Beschichtung. Untersuchungen zeigten, daß die resultierenden Photolackzusammensetzungen
zur Erzeugung photolithographischer Bilder mit einem Auflösungsvermögen von zwei Mikrometer benutzt werden
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können, die thermisch stabil und leicht reproduzierbar sind.
Wie angegeben, ist die erste Verfahrensstufe des erfindungs-'gemäßen
Verfahrens die Herstellung einer Mischung aus einer polyamidischen Säure und einem löslichen Dichromatsalz, das
als ein lichtempfindliches Verletzungsmittel dient. Die ausgewählte polyamidische Säure umfaßt die erste Kondensationsreaktionsstufe
von Pyromellitin-Dioanhydrid (pyromellitic dianhydride) und 4,4'-Diaminodiphenylather, aufgelöst in einem
geeigneten Lösungsmittel wie i-Methyl-2-pyrrolidionon,
Dimethylformamid, Dimethylacetamid, etc. Die erhaltene Zusammensetzung
enthält im Regelfall 10 bis 15 Gewichtsprozent Polymer.
Das verwendete Dichromatsalz kann jegliches bekannte Dichromatsalz
sein, beispielsweise Natrium-, Kalium- oder Amoniumdichromat. Untersuchungen haben gezeigt, daß zum Erhalt der erforderlichen
Eigenschaften im Enderzeugnis das Verhältnis von Polymer zu Dichromat in der Mischung zwischen 40:1 und 70:1 liegen
muß.
Sine Photolacklösung v/ird dann durch Mischen der polyamidischen
Säure mit dem Dichromat (wie dieses in einem Lösungsmittel aufgelöst ist) hergestellt, um eine Lösung zu erhalten, die
7 bis 10 Gewichtsprozent Polymer enthält. Dabei hängen der Mindest- und der Maximalgehalt von Erwägungen ab, die sich
auf die Viskosität der Lösung beziehen.
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Die go hergestellte anfängliche Photolacklösung wird dann im nächsten Verfahrensschritt auf eine geeignete Unterlage aufgetragen.
Zweckmäßig erfolgt dieses nach üblichen Schleudermethoden,
v.'obei ochleuderdrehzahlen im Bereich von 2000 bis 10000 Umdrehungen pro Minute benutzt werden. Die ausgewählte
Unterlage kann eine Glasplatte sein, ein Halbleiterplättchen
oder irgendeine fertiggestellte integrierte Schaltung. Die einsige
Beschränkung für die Unterlage ist die, daß sie bei den im Rahmen des jeweiligen Herstellungsverfahren zur Anwendung
gelangenden Temperaturen thermisch stabil ist. Demgemäß eignen sich als Unterlagematerialien zahlreiche Stoffe. Die Dicke
des auf die Unterlage aufgebrachten Films reicht wünschenswert
erweise von 0,1 bis 2 Mikrometer, wobei diese Grenzen
durch praktische Erwägungen diktiert sind. Die Beschichtungen der gewünschten Dicke werden im allgemeinen während Zeitspannen
aufgetragen, die von 1 bis 60 Sekunden reichen. Während der sehr kurzen Schleiiderbehandlung trocknen die auf die Oberfläche der Unterlage aufgebrachten Filme im allgemeinen durch
Verdampfung des Lösungsmittels. Sollten jedoch Filme mit einer Dicke in der Größenordnung von 2 Mikrometer gewünscht sein,
so wurde es als nützlich gefunden, eine nachträgliche Warmbehandlung auszuführen, wobei die Beschichtung 1 bis 5 Minuten
lang auf 40 bis 700C erhitzt wird. Der Trocknungsvorgang kann
visuell durch Änderungen im Interferenzmuster der aufgetragenen
Filme beobachtet werden.
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ä «AD ORlQtNAL
Danach wird der Film einer Lichtquelle mit einer Lichtwellenx
länge im Bereich von 3500 bis 5300 Angström durch eine geeignete Maske hindurch ausgesetzt, um eine unlösliche, teilweise
verletzte polyamidische Säure zu erhalten. Der angegebene Wellenlängenbereich ist durch den Absorptionsbereich des verwendeten
Dichromat-Photosensibilisators diktiert. Eine Empfindlichkeit
sspitze wurde als einer Wellenlänge von 3800 Angstrom entsprechend gefunden. Der nächste Verfahrensschritt"bei der
Herstellung des Photolackes ist die Entwicklung ;derf,belichteten Beschichtung. Die Entwicklung wird in einer Lösung bewirkt,
die eine Mischung von 1, 2-Dichloroäthan und 1-Methyl-2-pyrrolidinon
in einem Verhältnis 'enthält, das von 1:3 bis 3:1 reicht. Abweichungen von dem angegebenen Verhältnisbereich
führen, wie gefunden wurde, entweder zu einer nicht ausreichenden Entwicklung (>3:1 DCA/MP) oder zu einer Überentwicklung-(/
1:3 DCA/MP). Die Entwicklung wird durch 1 bis 5 Sekinden langes
Eintauchen der belichteten Beschichtung in die Entwicklerlösung eingeleitet, wonach sich dann ein 1 bis 5 Sekunden langes
Eintauchen des Films in eine Lösung aus reinem 1, 2-Dichloroäthan anschließt.
Nach der Entwicklung werden die Filme in Luft getrocknet. Die
letzte Stufe bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Photolackmusters ist eine 1 bis 30 Minuten lange Warmbehandlung des
entwickelten Films bei Temperaturen im Bereich von 200 bis 400°
Celsius. Hierbei sind den kürzeren Zeiten die höheren Temperaturen, und umgekehrt, zugeordnet. Während dieses Verfahrens-
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■■■■-. 5 - ■
Schrittes läuft die zweite Kondensationsreaktionsstufe ab,
wodurch ein thermisch stabiles Polyamid entsteht.
Nachstehend ist ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen wiedergegeben.
Eine Photolacklösung wurde hergestellt durch Mischen von
4 Milliliter einer polyamidischen Säure (13 Gewichtsprozent
Polymer, Restlösungsmittel), die erzeugt wurde durch die
Reaktion von Pyromellitindianhydrid und 4,4'-Diominodiphenyläther
in i-Methyl-2-pyrrolidinon, mit 10 Milligramm Natriumdichromat,
das in zwei Milliliter 1-Methyl-2-pyrrolidinon aufgelöst war. Die Lösung wurde dann auf ein oxydiertes SiIiciumplättchen
im Schleuderauftragsverfahren 1 Minute lang bei 7000 Umdrehungen pro Minute aufgetragen, um eine 0,5 Mikrometer
dicke Beschichtung zu erhalten. Danach wurde der aufgetragene Film durch eine Maske hindurch mit einer gefilterten
200 Watt Quecksilberlampe 120 Sekunden lang belichtet, wobei
die gesamte Belichtungsenergie ein Joule betrug. Der belichtete Film wurde dann 5 Sekunden lang in einer 1:1 Mischung
von Dichloroäthan und 1-Methyl-2-pyrrolidinon entwickelt und nachfolgend 5 Sekunden lang in 1, 2-Dichloroäthan eingetaucht.
Schließlich wurde der entwickelte Film 20 Minuten lang auf 2500C erhitzt, wodurch ein thermisch stabiler Polyimidfilm
resultierte.
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!■lit Hilfe der thermischen gravimetrisch en Analyse v.*urde- bestimmt,
daß der so erhaltene .FiIa fels zu ieciperatiaren in tier
Größenordnung 50O0C stabil war. Das resultierende Polyimld-■
Photolackoild zeigte des weiteren Küster mit einer ,aiiici.sun£
von 2,0 Mikrometer für Linien und Zwischenräume^
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Claims (9)
1. Vcrichrc:: zum Herstellen eines thermisch stabilen Photolackiauctc-rc
auf einer unterlage, "bei der gemusterte' Gebiete eines
löslichen Films, v/elcher aus einem Dichromat und einem orga-
'■nie cn on Material zusammengesetzt ist, das unter der Einwirkung
dec Jichrcnatcc bei Gegenwart von Licht unlöslich wird, durch
:-· lichten unlöslich gemacht und die verbleibenden löslichen
Gebiete des Filns weggelöst werden, dadurch gekennzeichnet,
da-3 Tür das organircAe Material das polyamidisehe Säurereaktionsproduirt
von 4,4»-Diaminodiphenyläther und Pyromellitinanhydrid
verv.rendet v.'irc und daß die verbliebenen, unlöslich
gemachten Gebiete des Films einer Warmbehandlung bei Temperaturen zwischen 200 und 4000C unterzogen werden.
2. Verfaliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis der polyamidisehen Säure zum Dichromat zwischen
40:1 und 70:1 eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischung auf die Unterlage in einer Dicke von 0,5 bis 2 Mikrometer im Schleuderauftragsverfahren aufgebracht
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Warmbehandlung des Films 1 bis 30 Minuten lang
erfolgt. .-■'■'
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BAD ORJQfNAL
■ ■ ■ . 2035-1Sl :
5. Verfahren nach Ansprach 4, dadiarch gekennzeichnet;- daß die
Warmbehandlung 20 Minuten lang bei 2500G stattfindet„
6. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 5„ dadurch gekennzeichnet, daß der Film zu Belichtungszwecken einem Licht ausgesetzt
wird, dessen Wellenlänge im Bereich von 3500 bis
5300 Angström liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit
Licht mit einer Meilenlänge von 3800 Angström gearbeitet wird.
8. Verfahren nach einea der Ansprüche 1 bis. 7» dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Unterlage von einem oxydierten.
Siliziumplättchen ausgegangen wird. -
9. Maskenmuster auf der Oberfläche eitler Unterlage, dadurch ;
gekennzeichnet, daß das Maskenmuster durch einen Polyimid-FiIm
gebildet ist, der nach dem Verfahren entsprechend den
vorangegangenen Ansprüchen hergestellt ist.
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US84377969A | 1969-07-22 | 1969-07-22 | |
US84377969 | 1969-07-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2035191A1 true DE2035191A1 (de) | 1971-02-11 |
DE2035191C DE2035191C (de) | 1973-03-01 |
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ID=
Also Published As
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---|---|
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US3623870A (en) | 1971-11-30 |
BE753624A (fr) | 1970-12-31 |
FR2055193A5 (de) | 1971-05-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |