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DE10241620A1 - Lithographic structurization of substrate with electron beam, used for making photo-mask, e.g. of chrome-on-glass type, uses system of electroconductive, water-insoluble lower resist layer and upper layer of electron beam resist - Google Patents

Lithographic structurization of substrate with electron beam, used for making photo-mask, e.g. of chrome-on-glass type, uses system of electroconductive, water-insoluble lower resist layer and upper layer of electron beam resist Download PDF

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DE10241620A1
DE10241620A1 DE2002141620 DE10241620A DE10241620A1 DE 10241620 A1 DE10241620 A1 DE 10241620A1 DE 2002141620 DE2002141620 DE 2002141620 DE 10241620 A DE10241620 A DE 10241620A DE 10241620 A1 DE10241620 A1 DE 10241620A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
substrate
lacquer layer
electron beam
mask
Prior art date
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Ceased
Application number
DE2002141620
Other languages
German (de)
Inventor
Klaus Elian
Jörg Schumann
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.)
Qimonda AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE2002141620 priority Critical patent/DE10241620A1/en
Priority to PCT/DE2003/002880 priority patent/WO2004025369A2/en
Priority to AU2003271518A priority patent/AU2003271518A1/en
Publication of DE10241620A1 publication Critical patent/DE10241620A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Abstract

Lithographic structurization of a substrate with an electron beam, especially for producing photo-masks, comprises production of a resist system (1, 2) on the substrate (10) by applying electroconductive, water-insoluble lower resist layer(s) (1) and then upper resist layer(s) (2) of electron beam-sensitive photoresist. An Independent claim is also included for resist system of the specified layers (1) and (2) on a substrate, for use in an electron writing process for structurizing the substrate, especially a photo-mask.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lithografischen Strukturierung eines Substrates nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Lacksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The invention relates to a method for the lithographic structuring of a substrate according to the generic term of claim 1 and a paint system according to the preamble of the claim 13th

In der Halbleiterherstellung spielt neben der Entwicklung von immer feineren Lithografietechniken für die Waferstrukturierung, auch die Entwicklung derartiger Techniken für die Fotomaskenherstellung eine immer größere Rolle. Trotz eines vier- oder fünffachen Reduktionsfaktors sind die abzubildenden Strukturen auf den Masken inzwischen so klein, dass die bis heute verwendeten Laserschreiber immer weiter durch höherauflösende Elektronenstrahlschreiber ersetzt werden müssen.Playing in semiconductor manufacturing in addition to the development of ever finer lithography techniques for wafer structuring, also the development of such techniques for the production of photomasks ever greater role. Despite a four or five times Reduction factor are the structures to be imaged on the masks now so small that the laser pens used to this day ever higher due to higher resolution electron beam recorders need to be replaced.

Auch durch die Einführung der OPC (optical proximity correction) müssen Hilfsstrukturen in das Maskenlayout integriert werden, die wesentlich kleiner als die abzubildenden Strukturelemente sind. Auch dafür reichen herkömmliche Belichtungssysteme nicht mehr aus.Also through the introduction of the OPC (optical proximity correction) must have auxiliary structures in the mask layout integrated, which are much smaller than the ones to be imaged Structural elements are. For that too conventional ones are sufficient Exposure systems no longer work.

Bedingt durch die zunehmende Komplexität und vor allem der Anzahl der auf der Maske enthaltenen Strukturen (insbesondere bei OPC Elementen) steigt die Schreibzeit für eine Maske drastisch an. Dem muss durch die Einführung neuer Lithografietechniken begegnet werden, um die Schreibzeiten zu mindestens auf heutigem Niveau zu halten und besser noch zu verringern.Due to the increasing complexity and before all the number of structures contained on the mask (in particular with OPC elements) the writing time for a mask increases drastically. the must go through the introduction new lithography techniques can be encountered around the writing times to keep at least at today's level and better still reduce it.

Bei der Elektronenstrahllithografie werden die Fotomasken, die in der Regel aus einem Quarzglassubstrat mit aufgebrachter Chromschicht (Chrom on Glas: CoG) bestehen, mit einem Fotoresist (Fotolack) belackt, welcher anschließend in einem Maskenschreiber mit einem Elektronenstrahl gezielt belichtet (strukturiert) und anschließend entwickelt wird. Auch wenn es sich bei Elektronenstrahlen nicht um "Licht" im herkömmlichen Sinne handelt, so wird die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen auch als Belichten bezeichnet.In electron beam lithography are the photo masks, which are usually made of a quartz glass substrate with an applied chrome layer (chrome on glass: CoG), with a Photoresist (photoresist) coated, which is then in a mask pen exposed (structured) with an electron beam and subsequently is developed. Even if it is not with electron beams to "light" in the conventional Radiation with electron beams also works called exposure.

In einem dem Belichtungsschritt nachfolgenden Ätzschritt wird das Chrom auf der Maske an den nun nicht mehr durch den Fotoresist geschützten Stellen entfernt, so dass anschließend die Fotomaske fertig vorliegt.In an etching step following the exposure step the chrome on the mask is no longer attached to the photoresist protected areas removed so that subsequently the photo mask is ready.

Insbesondere die PSM- Technologie (Phase-Shift Masks: Phasenschieber Masken) stellt an die Maskenfertigung besondere Ansprüche, da hier auf die Maske zusätzliche Schichten aufgebracht werden bzw. das Substrat definiert abgetragen werden muss, um die gewünschten Phasensprünge zu erreichen. Gleichzeitig gibt es für die PSM-Maskenfertigung derzeit noch keinen Prozess, mit dem z.B. zwei der aufgetragenen Ebenen per Elektronen-Maskenschreiber geschrieben werden können. Die zweite Ebene wird bisher optisch beschrieben.In particular the PSM technology (Phase-Shift Masks: Phase Shift Masks) sets to mask manufacturing special requirements, because here on the mask additional Layers are applied or the substrate is removed in a defined manner needs to be the one you want phase jumps to reach. At the same time, there is currently a PSM mask production not yet a process with which e.g. two of the plotted levels can be written using an electron mask writer. The second level has been described optically.

Grund dafür ist eine mangelnde Ladungsableitung im Fotoresist; durch das Beschreiben des Fotoresists mit einem Elektronenstrahl wird die Maske während des Schreibvorganges negativ aufgeladen, was allgemein als "Charging" bezeichnet wird.The reason for this is a lack of charge dissipation in photoresist; by writing the photoresist with an electron beam will the mask during of the write process negatively charged, which is commonly referred to as "charging".

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Lacksystem zu schaffen, bei dem das Problem des Charging gelöst oder zumindest gemildert werden kann.The present invention lies based on the task of creating a process and a coating system, where the problem of charging is solved or at least mitigated can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a Method with the features of claim 1 solved.

Durch das Auftragen mindestens einer elektrisch leitfähigen, wasserunlöslichen unteren Lackschicht auf ein Substrat wird ermöglicht, dass bei der Elektronenstrahlstrukturierung mindestens einer elektronenstrahlsensitiven oberen Lackschicht negative Ladungen gut abfließen können.By applying at least one electrically conductive, water-insoluble bottom layer of varnish on a substrate allows for electron beam structuring at least one electron-sensitive upper lacquer layer negative The charges flow away well can.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist mindestens eine untere Lackschicht als Polymer Polythiophen, insbesondere an Position 3 oder 4 substituiert und als Gegenion ein Polystyrolsulfonat auf. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens eine untere Lackschicht als Polymer Poly(3,4-ethylendioxy-thiophen) und als Gegenion ein Polystyrolsulfonat aufweist. Mit diesen Materialien lassen sich dünne, stabile Schichten herstellen. Auch ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine untere Lackschicht als ein Fotoresist mit einer zugefügten leitfähigen Komponente ausgebildet ist.In an advantageous embodiment, at least one lower lacquer layer has polythiophene as the polymer, in particular in position 3 or 4 substituted and as a counter ion a polystyrene sulfonate. It is particularly advantageous if at least one lower lacquer layer has poly (3,4-ethylenedioxy-thiophene) as the polymer and a polystyrene sulfonate as the counter ion. These materials can be used to produce thin, stable layers. It is also advantageous if at least one lower lacquer layer is designed as a photoresist with an added conductive component.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die untere Lackschicht auf das zu strukturierende Substrat aufgebracht, insbesondere mittels Spin-Coating, wobei anschließend ein thermischer Behandlungsschritt zur Verdampfung von Lösungsmittel in der unteren Lackschicht durchgeführt wird. Durch einen rein physikalischen Vorgang entsteht eine besonders stabile Schicht, die eine geeignete Grundlage für weitere Beschichtungen ist. Vorteilhaft ist es, wenn der thermische Behandlungsschritt der unteren Lackschicht bei einer Temperatur zwischen 70 und 200°C erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur 130°C beim thermischen Behandlungsschritt ist und die Temperaturbehandlung 300s andauert.In an advantageous embodiment of the method according to the invention the lower layer of lacquer is applied to the substrate to be structured applied, in particular by means of spin coating, followed by a thermal treatment step for evaporation of solvent is carried out in the lower layer of lacquer. Through one physical process creates a particularly stable layer, which is a suitable basis for other coatings. It is advantageous if the thermal Treatment step of the lower lacquer layer at one temperature between 70 and 200 ° C he follows. It is particularly advantageous if the temperature is 130 ° C. during thermal Treatment step is and the temperature treatment lasts 300s.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die obere Lackschicht nach der Belichtung mit Elektronenstrahlen einem thermischen Behandlungsschritt unterworfen wird.It is also advantageous if the upper layer of varnish after exposure to electron beams thermal treatment step is subjected.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die obere Lackschicht nach der Belichtung mit Elektronenstrahlen mit einer wässrigen Standard-TMAH-Entwicklerlösung (TMAH = Tetramethylammoniumhydroxid) entwickelt und somit gezielt entfernt wird.It is also advantageous if the upper layer of varnish after exposure to electron beams an aqueous Standard TMAH developer solution (TMAH = tetramethylammonium hydroxide) developed and therefore targeted Will get removed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die erhaltene Struktur im Fotoresist der oberen Lackschicht durch mindestens einen Plasmaätzprozess in die untere Lackschicht übertragen.In a further advantageous embodiment, the structure obtained in the photoresist of the upper lacquer layer is at least one plasma etch transfer into the lower layer of lacquer.

Zur Verkürzung der Prozesszeiten ist es vorteilhaft, wenn sich nach der Strukturierung der unteren Lackschicht unmittelbar ein weiterer Ätzschritt für das Substrat, insbesondere für das Chrom oder das Glas einer Phasenschiebermaske, anschließt. Ganz besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der weitere Ätzschritt für das Substrat in-situ erfolgt, unter Umschaltung der Prozessgase und Maschinenparameter. Das Substrat muss nicht aus der Maschine genommen werden, was neben einer Zeitersparnis auch das Kontaminierungsrisiko senkt.To reduce process times it is advantageous if after structuring the lower layer of paint another etching step immediately for the Substrate, especially for the chrome or the glass of a phase shift mask. Most notably It is advantageous if the further etching step for the substrate is carried out in situ, by switching the process gases and machine parameters. The substrate does not have to be taken out of the machine, which in addition to saving time reduces the risk of contamination.

Die Aufgabe wird auch durch ein Lacksystem mit den Vorteilen des Anspruchs 13 gelöst.The job is also done with a paint system solved the advantages of claim 13.

Ein erfindungsgemäßes Lacksystem weist eine elektrisch leitfähige, wasserunlösliche untere Lackschicht und eine darüber liegende obere Lackschicht aus elektronenstrahlsensitiven Fotoresist auf. Dabei können beim Elektronenstrahlschreiben erzeugte Ladungen über die untere Lackschicht abfließen, so dass keine Ablenkung oder sonstige Beeinflussung des Elektronenstrahls erfolgen kann.A paint system according to the invention has an electrical conductive, water lower layer of varnish and one above top layer of lacquer made of electron beam sensitive photoresist on. You can charges generated during electron beam writing via the drain off the lower layer of varnish, so that no deflection or other influence on the electron beam can be done.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below Reference to the figures of the drawing on several exemplary embodiments explained in more detail. It shows:

1 eine schematische Schnittansicht durch ein Substrat mit einem erfindungsgemäßen Lacksystem. 1 is a schematic sectional view through a substrate with a coating system according to the invention.

In 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lacksystems 1, 2 auf einem Substrat 10 dargestellt. Das Substrat 10 ist hier ein Chrome-on-glas Substrat, wie bei der Herstellung von Fotomasken verwendet wird. Auf dem Substrat 10 aus Glas ist hier eine bereits strukturierte Chromschicht 11 angeordnet. Über dieser ist eine elektrisch leitfähige, untere Lackschicht 1 angeordnet. Darüber wird eine obere Lackschicht 2 aus einem elektronenstrahlsensitiven Fotoresist angeordnet. Ein solches Lacksystem 1, 2 wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet.In 1 is a schematic representation of a paint system according to the invention 1 . 2 on a substrate 10 shown. The substrate 10 Here is a chrome-on-glass substrate used in the production of photo masks. On the substrate 10 glass is an already structured chrome layer 11 arranged. Above this is an electrically conductive, lower layer of lacquer 1 arranged. Above that is an upper layer of paint 2 arranged from an electron beam sensitive photoresist. Such a paint system 1 . 2 is used in a method according to the invention.

Im folgenden werden die einzelnen Schritte beschrieben, wobei mit der Strukturierung der Chromschicht 11 begonnen wird.The individual steps are described below, with the structuring of the chrome layer 11 is started.

Im ersten Schritt des Verfahrens wird die Chromschicht 11 der Fotomaske mittels eines Fotoresists strukturiert, wobei durch geeignete Erdung des Maskenblanks im Maskenschreiber die entstehende negative elektrische Aufladung der Maske noch problemlos abgeleitet werden kann.In the first step of the process, the chrome layer 11 the photomask is structured by means of a photoresist, the resulting negative electrical charge of the mask being able to be easily removed by suitable grounding of the mask blank in the mask writer.

Im zweiten Schritt muss ein erneut aufgebrachter Fotoresist jetzt allerdings auf einer bereits unvollständigen (vorstrukturierten) Chromschicht 11 elektronenbeschrieben (belichtet) werden. Aufgrund der unterbrochenen Chromschicht 11 ist hier keine ganzflächige Ableitung der Ladung durch Erdung mehr möglich, das Maskenblank lädt sich während des Schreibvorganges negativ auf. Diese negative Aufladung beeinflusst allerdings den auf die Probe treffenden Elektronenstrahl im Maskenschreiber, der sowohl zum Schreiben als auch zur Justierungskontrolle nötig ist.In the second step, however, a newly applied photoresist must now be placed on an already incomplete (pre-structured) chrome layer 11 electron-written (exposed). Because of the broken chrome layer 11 it is no longer possible to discharge the charge over the entire surface by earthing, the blank mask charges negatively during the writing process. However, this negative charge influences the electron beam striking the sample in the mask writer, which is necessary both for writing and for checking the adjustment.

Diese Beeinflussung führt zu einer unerwünschten Ablenkung und Aufweitung des Elektronenstrahls, was besonders während des Justierens störend ist, aber auch zu unerwünschten Verzerrungen, Schreibfehlern beim Schreiben der zweiten Lithografieebene einer Phasenschiebermasken führt. Genau dieses Problem soll in der vorliegenden Erfindung gelöst werden.This influence leads to a undesirable Deflection and expansion of the electron beam, which is particularly during the Adjusting disturbing is, but also undesirable Distortions, misspellings when writing the second level of lithography a phase shift mask. I agree this problem is to be solved in the present invention.

Die Erfindung löst das Problem auch mit Hilfe zweier separater Lackschichten 1, 2.The invention also solves the problem with the aid of two separate layers of paint 1 . 2 ,

Auf die strukturierte Chromschicht 11 und die dazwischen liegenden freien Flächen des Substrates 10 wird erfindungsgemäß eine elektrisch leitfähige, organische, wasserunlösliche (hydrophob) Lackschicht 1 aufgebracht, die für die nötige Ableitung der Ladung sorgen soll. Auf diese leitfähige untere Lackschicht 1 wird nun der strukturierbare Fotoresist als obere Lackschicht 2 aufgebracht und dieser Fotoresist wird anschließend elektronenstrahlbeschrieben.On the structured chrome layer 11 and the intermediate free surfaces of the substrate 10 According to the invention, an electrically conductive, organic, water-insoluble (hydrophobic) lacquer layer 1 applied, which should ensure the necessary discharge of the load. On this conductive lower layer of paint 1 is now the structurable photoresist as the top layer of lacquer 2 applied and this photoresist is then written on electron beam.

Die untere Lackschicht 1 ist nicht wasserlöslich und kann nicht von der oberen Lackschicht 2 angelöst werden. Dies geschieht durch einen thermischen Prozess, der eine Härtung der leitfähigen unteren Lackschicht 1 bewirkt und diesen Lack dadurch sehr stabil und insbesondere inert gegenüber allen gängigen Lacklösungsmitteln macht. Dabei findet aber keine, wie in ähnlichen Verfahren angewandte, auf chemischen Reaktionen basierende Quervernetzung statt, es handelt sich um einen rein physikalischen Prozess, der aufgrund der besonderen Eigenschaften des verwendeten Materiales zu einer inerten Schicht führt.The lower layer of paint 1 is not water-soluble and cannot be removed from the top layer of lacquer 2 be resolved. This is done through a thermal process, which hardens the conductive lower lacquer layer 1 causes and makes this paint very stable and in particular inert to all common paint solvents. However, there is no cross-linking based on chemical reactions, as is used in similar processes; it is a purely physical process which, due to the special properties of the material used, leads to an inert layer.

Nach Strukturierung der oberen Lackschicht 2 wird die leitfähige untere Lackschicht 1 dann nicht durch den nasschemischen Entwicklungsschritt entfernt, sondern erst durch einen Plasmaätzprozess.After structuring the top layer of lacquer 2 becomes the conductive lower layer of paint 1 then not removed by the wet chemical development step, but only by a plasma etching process.

Die leitfähige untere Lacksicht 1 basiert auf einer Lösung bzw. Dispersion von speziellen Polymeren, Additiven und Hilfsstoffen in Gemischen aus Wasser und geeigneten organischen Lösungsmittel. Beispielsweise sind die wichtigsten Bestandteile dabei ein Polymer Poly-(3,4-ethylendioxy-thiophen) (PEDOT, auch PEDT genannt) welches mit einem Polystyrolsulfonat (PSS) als Gegenion vorliegt.The conductive lower varnish view 1 is based on a solution or dispersion of special polymers, additives and auxiliaries in mixtures of water and suitable organic solvents. For example, the most important components are a polymer poly- (3,4-ethylenedioxy-thiophene) (PEDOT, also called PEDT) which is present with a polystyrene sulfonate (PSS) as a counter ion.

Ein solcher elektrisch leitfähiger Lack wird von der Firma BAYER AG unter der Bezeichnung Baytron® vertrieben. Dieser Lack wird hauptsächlich in der großtechnischen Photofilmproduktion verwendet. Hier wird das Material als ladungsableitende Zusatzbeschichtung für die Filmstreifen, die mit hoher Geschwindigkeit durch die Produktionsmaschinen laufen, verwendet.Such an electrically conductive paint is sold by BAYER AG under the name Baytron®. This paint is mainly used in the large-scale Photo film production used. Here the material is used as a charge-dissipating Additional coating for the film strips that run through the production machines at high speed, used.

Versuche zeigten allerdings überraschenderweise, dass mit diesem Material durch spezielle Heizprozesse auch ein Einsatz in der Fotomaskenproduktion für die Halbleitertechnik möglich ist.However, experiments surprisingly showed that this material can also be used with special heating processes in photo mask production for semiconductor technology possible is.

Durch den Schritt der thermischen Behandlung wird eine stabile Schicht gebildet, die aufgrund des ionischen Charakters des PEDOT/PSS-Polyelektrolytkomplexes inert gegen organische Lösemittel und damit auch den folgenden Fotoresist ist, andererseits aufgrund des lipophilen Charakters der Polymere ausreichende Resistenz gegenüber den nachfolgenden wasserbasierenden Prozessschritten zeigt.By the step of thermal Treatment creates a stable layer, due to the ionic character of the PEDOT / PSS polyelectrolyte complex inert against organic solvents and is the following photoresist, on the other hand due to the lipophilic character of the polymers sufficient resistance to the shows the following water-based process steps.

Das Verfahren bietet folgende Vorteile:The process offers the following advantages:

  • – Die leitfähige Lackschicht 1 ist direkt auf die strukturierte Chromschicht 11 aufgebracht und sorgt damit für optimale Ladungsableitung, indem einfach noch vorhandene Chromstrukturen elektrisch verbunden und somit zusätzlich deren Leitfähigkeit genutzt werden kann.- The conductive paint layer 1 is directly on the structured chrome layer 11 applied and thus ensures optimum charge dissipation by simply electrically connecting existing chrome structures and thus additionally using their conductivity.
  • – Durch den thermischen Härtungsprozess kommt es zu keinerlei Intermixingeffekten.- By the thermal hardening process comes there are no intermixing effects.
  • – Durch den thermischen Härtungsprozess bleibt die leitfähige Lackschicht im nasschemischen Entwicklungsschritt stabil und wird nicht weggelöst. Nur die obere Lackschicht 2 wird entwickelt und somit optimal und sauber strukturiert. Dies garantiert optimales Auflösungsvermögen.- Due to the thermal curing process, the conductive lacquer layer remains stable in the wet chemical development step and is not detached. Only the top layer of paint 2 is developed and thus optimally and cleanly structured. This guarantees optimal resolution.
  • – Gegenüber den Verfahren der chemischen Quervernetzung des Bottomresists benötigt die thermische Behandlung der unteren Lackschicht 1 signifikant niedrigere Temperaturen. Damit wird die Verwendung kostengünstigerer Hotplates in der Produktion möglich, ebenso kann die Heizprozessdauer verkürzt werden.- Compared to the chemical cross-linking process of the bottom resist, the thermal treatment of the lower lacquer layer is required 1 significantly lower temperatures. This makes it possible to use cheaper hotplates in production, and the heating process time can also be shortened.
  • – Alle Vorteile bereits kommerzieller und auch neu zu entwickelnder chemisch verstärkter Fotoresists (CA-Resists, CAR) können genutzt werden, ohne Rücksicht auf besondere Eigenarten der leitfähigen Lackschicht 1 nehmen zu müssen. Durch den thermischen Heizschritt ist diese wie eine neutrale Plastikschicht behandelbar.- All the advantages of already commercially developed and also to be developed chemically reinforced photoresists (CA resists, CAR) can be used, regardless of the special characteristics of the conductive lacquer layer 1 to have to take. The thermal heating step means that it can be treated like a neutral plastic layer.
  • – Der zur Strukturierung (Entwicklung) der leitfähigen Lackschicht 1 notwendige Plasmaätzprozess ist in der Maskenherstellung anschließend sowieso für die anschließende Chromätzung notwendig. Im Rahmen dieses Prozesses kann durch einfache Modifizierung des Ätzprozesses unter Vorschaltung eines zusätzlichen Schrittes in ein und demselben Arbeitsgang zunächst die leitfähige Lackschicht und anschließend die Chromschicht in-situ geätzt werden.- The one for structuring (developing) the conductive lacquer layer 1 the necessary plasma etching process is then anyway necessary in the mask production for the subsequent chrome etching. As part of this process, the conductive lacquer layer and then the chrome layer can be etched in situ by simply modifying the etching process with an additional step upstream in one and the same operation.

Grundsätzlich sind auch andere elektrisch leitfähige Polymere in einer unteren Lackschicht 1 verwendbar.In principle, there are also other electrically conductive polymers in a lower lacquer layer 1 usable.

Die erfindungsgemäße Verwendung einer sehr stabilen elektrisch-leitfähigen Lackschicht ergibt wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Gemäß dem Stand der Technik sollen Lackschicht möglichst leicht entfernbar sein, um den Maskenherstellungsprozess nicht zu verkomplizieren.The use according to the invention of a very stable electrically-conductive Paint layer gives significant advantages over the prior art. According to the state Technology should paint layer as possible be easily removable to avoid the mask making process complicate.

Die vorliegende Erfindung geht genau den anderen Weg, indem hier eine bei der nasschemischen Entwicklung sehr schwer entfernbare untere Lackschicht 1 eingesetzt wird. Die Entfernung ist unter direkter Einbeziehung des o.a. Chromätzprozesses allerdings doch problemlos möglich, hier wurde einfach der Gesamtprozess der Maskenherstellung betrachtet und nicht nur das Problem des Belackens/ Elektronenstrahlschreibens/nasschemischen Resist-Entwickelns fokussiert.The present invention goes exactly the other way, in that here a lower lacquer layer which is very difficult to remove during wet chemical development 1 is used. However, the removal is easily possible with direct inclusion of the above-mentioned chrome etching process, here the entire process of mask production was simply considered and not only the problem of coating / electron beam writing / wet chemical resist development was focused.

Im Folgenden wird der Gesamtablauf der Herstellung einer Fotomaske unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.The following is the overall process the production of a photomask using the method according to the invention described.

  • 1. Bereitstellung eines handelsüblichen 6 Zoll CoG Maskenblanks ("Chrome on Glas", Quarzglasplatte mit aufgesputterter oder aufgedampfter Chromschicht). Dies kann ein rohes Blank sein, oder bereits schon eine vorstrukturierte Chromschicht 11 enthalten.1. Provision of a commercially available 6 inch CoG mask blank ("Chrome on glass", quartz glass plate with sputtered or vapor-deposited chrome layer). This can be a raw blank or already a pre-structured chrome layer 11 contain.
  • 2. Belackung dieses Maskenblanks mit einer wasserunlöslichen, unteren Lackschicht 1, die neben einem oder mehreren Lösungsmitteln, Hilfskomponenten insbesondere eine oder mehrere Komponenten enthält, die eine elektrische Leitfähigkeit der später ausgehärteten Lackschicht bewirken.2. Lacquer this mask blank with a water-insoluble, lower lacquer layer 1 which, in addition to one or more solvents, contains auxiliary components, in particular one or more components which bring about an electrical conductivity of the lacquer layer which has subsequently hardened.
  • 3. Heizschritt (insbesondere bei 130°C für 300s) zur Trocknung und Verfestigung der unteren Lackschicht 1. Dabei verdampft der Großteil des Lacklösungsmittels, es resultiert eine feste, trockene untere Lackschicht 1 mit sehr hoher mechanischer und chemischer Stabilität, dessen Schichtdicke beispielsweise im Bereich 0.1 bis 0.5 μm, insbesondere 0.30 μm auf der Chromschicht des Maskenblanks beträgt. Gängige . Lacklösungsmittel wie z.B. Ethylacetat oder Methoxypropylacetat können die Lackschicht danach nicht mehr anlasen.3rd heating step (especially at 130 ° C for 300s) to dry and solidify the lower lacquer layer 1 , The majority of the paint solvent evaporates, resulting in a firm, dry lower paint layer 1 with very high mechanical and chemical stability, the layer thickness of which is, for example, in the range 0.1 to 0.5 μm, in particular 0.30 μm, on the chrome layer of the mask blank. Common. Paint solvents such as ethyl acetate or methoxypropylacetate can then no longer stain the paint layer.
  • 4. Belackung des Maskenblanks mit einer zweiten oberen Lackschicht 2. Der verwendete Lack ist dabei ein positiv oder negativ strukturierbarer Elektronenstrahlresist.4. Lacquer the mask blank with a second upper lacquer layer 2 , The lacquer used is a positive or negative structurable electron beam resist.
  • 5. Heizschritt (insbesondere 120°C für 120s) zur Trocknung des Elektronenstrahlresists. Das Lösungsmittel verdampft dabei, es resultiert eine zweite obere Lackschicht 2 mit z.B. einer Schichtdicke zwischen 0.1 bis 0.4μm, insbesondere 0.2 μm.5. Heating step (in particular 120 ° C for 120s) for drying the electron beam resist. The solvent evaporates, resulting in a second top coat 2 with, for example, a layer thickness between 0.1 to 0.4 μm, in particular 0.2 μm.
  • 6. Beschreiben des zweifach belackten Maskenblanks mit einem Elektronenstrahl-Maskenschreiber (z.B. ETEC MEBES Serie)6. Describe the double-coated mask blank with a Electron beam mask writer (e.g. ETEC MEBES series)
  • 7. Heizschritt (Post Exposure Bake) zur Fixierung des latenten geschriebenen Bildes in der Fotoresistschicht der oberen Lackschicht 2.7. Heating step (post exposure bake) for fixing the latent image written in the photoresist layer of the upper lacquer layer 2 ,
  • 8. Behandeln des kompletten Maskenblanks mit einer wässrigen alkalischen Entwicklerlösung (z.B. 2,38% Tetramethylammoniumhydroxid in Wasser) für z.B. 60 s. Wahrend dieses Entwicklungsschrittes wird je nach Lackcharakter entweder der beschriebene (Positivresist) oder unbeschriebene (Negativresist) Bereich der oberen Lackschicht 2 weggelöst und entfernt. Die untere leitfähige Lackschicht 1 bleibt dabei komplett erhalten.8. Treat the complete mask blank with an aqueous alkaline developer solution (eg 2.38% tetramethylammonium hydroxide in water) for eg 60 s. During this development step, depending on the character of the lacquer, either the described (positive resist) or unwritten (negative resist) area of the upper lacquer layer 2 detached and removed. The lower conductive paint layer 1 remains completely intact.
  • 9. Plasmaätzen des kompletten Maskenblanks in einem reaktiven Sauerstoffionenplasma. Dabei wird die untere leitfähige Lackschicht 1 an den Stellen entfernt, an denen sie nicht mehr durch die obere Lackschicht geschützt ist.9. Plasma etching of the complete mask blank in a reactive oxygen ion plasma. The lower conductive paint layer 1 removed in places where it is no longer protected by the top layer of lacquer.
  • 10. Plasmaätzen des kompletten Maskenblanks zur Strukturierung der Chromschicht 11 oder Anätzen des Quarzglassubstrates 10. Dies geschieht ebenfalls in einem reaktiven Innenplasma und kann auch als direkter Folgeschritt in der gleichen Apparatur wie unter Schritt 9. geschehen.10. Plasma etching of the complete mask blank for structuring the chrome layer 11 or etching the quartz glass substrate 10 , This also happens in a reactive inner plasma and can also be done as a direct follow-up step in the same apparatus as in step 9.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Lacksystem auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.The invention is limited not in their execution to the preferred embodiments given above. Rather is a number of variants conceivable by the inventive method and the coating system according to the invention also in principle different types Make use.

11
untere Lackschichtlower paint layer
22
obere Lackschichtupper paint layer
1010
Substrat (COG-Substrat)substratum (COG substrate)
1111
Chromschicht eines CoG-Substrateschromium layer a CoG substrate

Claims (14)

Verfahren zur lithographischen Strukturierung eines Substrates mittels eines Elektronenstrahls, insbesondere zur Herstellung von Fotomasken, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung eines Lacksystems (1, 2) auf dem Substrat (10) zunächst mindestens eine elektrisch leitfähige, wasserunlösliche untere Lackschicht (1) und anschließend mindestens eine obere Lackschicht (2) aus elektronenstrahlsensitiven Fotoresist aufgetragen wird.Process for the lithographic structuring of a substrate by means of an electron beam, in particular for the production of photomasks, characterized in that to create a lacquer system ( 1 . 2 ) on the substrate ( 10 ) at least one electrically conductive, water-insoluble lower layer of paint ( 1 ) and then at least one upper layer of paint ( 2 ) is applied from electron beam sensitive photoresist. Verf ahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine untere Lackschicht (1) als Polymer Polythiophen, insbesondere an Position 3 oder 4 substituiert und als Gegenion ein Polystyrolsulfonat aufweist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one lower lacquer layer ( 1 ) as polymer polythiophene, especially at position 3 or 4 substituted and has a polystyrene sulfonate as counterion. Verfahren nach Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine untere Lackschicht (1) als Polymer Poly(3,4-ethylendioxy-thiophen) und als Gegenion ein Polystyrolsulfonat aufweist.Method according to claims 1 or 2, characterized in that at least one lower lacquer layer ( 1 ) as the polymer poly (3,4-ethylenedioxy-thiophene) and as a counter ion has a polystyrene sulfonate. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine untere Lackschicht (1) als ein Fotoresist mit einer zugefügten leitfähigen Komponente ausgebildet ist.Method according to at least one of the preceding, characterized in that at least one lower lacquer layer ( 1 ) is designed as a photoresist with an added conductive component. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Lackschicht (1) auf das zu strukturierende Substrat (10) aufgebracht wird, insbesondere mittels Spin-Coating, und anschließend ein thermischer Behandlungsschritt zur Verdampfung von Lösungsmittel in der unteren Lackschicht (1) durchgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lower lacquer layer ( 1 ) on the substrate to be structured ( 10 ) is applied, in particular by means of spin coating, and then a thermal treatment step for evaporating solvent in the lower lacquer layer ( 1 ) is carried out. Verf ahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Behandlungsschritt der unteren Lackschicht (1) bei einer Temperatur zwischen 70 und 200°C erfolgt.Method according to claim 5, characterized in that the thermal treatment step of the lower lacquer layer ( 1 ) at a temperature between 70 and 200 ° C. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Behandlungsschritt der unteren Lackschicht (1) zwischen 60 s und 1000 s andauert.A method according to claim 5 or 6, characterized in that the thermal treatment step of the lower lacquer layer ( 1 ) lasts between 60 s and 1000 s. Verfahren nach mindestens einem Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur 130°C beim thermischen Behandlungsschritt der untere Lackschicht (1) ist und die Temperaturbehandlung 300s andauert.Method according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that the temperature 130 ° C during the thermal treatment step of the lower lacquer layer ( 1 ) and the temperature treatment lasts 300s. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Lackschicht (2) nach der Belichtung mit Elektronenstrahlen einem thermischen Behandlungsschritt unterworfen wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the upper lacquer layer ( 2 ) is subjected to a thermal treatment step after exposure to electron beams. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Lackschicht (2) nach der Belichtung mit Elektronenstrahlen mit einer wässrigen Standard-TMAH-Entwicklerlösung (TMAH = Tetramethylammoniumhydroxid) entwickelt und somit gezielt entfernt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the upper lacquer layer ( 2 ) after exposure to electron beams with an aqueous standard TMAH developer solution (TMAH = tetramethylammonium hydroxide) and thus removed in a targeted manner. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltene Struktur im Fotoresist der oberen Lackschicht (2) durch mindestens einen Plasmaätzprozess in die untere Lackschicht (1) übertragen wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the structure obtained in the photoresist of the upper lacquer layer ( 2 ) by at least one plasma etching process in the lower lacquer layer ( 1 ) is transmitted. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich nach der Strukturierung der unteren Lackschicht (1) unmittelbar ein weiterer Ätzschritt für das Substrat (10), insbesondere für das Chrom oder das Glas einer Phasenschiebermasken, anschließt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that after the structuring of the lower lacquer layer ( 1 ) another etching step for the substrate ( 10 ), especially for the chrome or the glass of a phase shift mask. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das der weitere Ätzschritt für das Substrat (10) in-situ erfolgt, unter Umschaltung der Prozessgase und Maschinenparameter.A method according to claim 12, characterized in that the further etching step for the substrate ( 10 ) takes place in-situ, with switching of the process gases and machine parameters. Lacksystem auf einem Substrat zur Verwendung bei einem Elektronenschreibverfahren zur Strukturierung des Substrates, insbesondere einer Fotomaske, gekennzeichnet durch eine elektrisch leitfähige, wasserunlösliche untere Lackschicht (1) und eine darüber liegende obere Lackschicht (2) aus elektronenstrahlsensitiven Fotoresist.Lacquer system on a substrate for use in an electron writing process for structuring the substrate, in particular a photo mask, characterized by an electrically conductive, water-insoluble lower lacquer layer ( 1 ) and an overlying top layer of lacquer ( 2 ) out electron-sensitive photoresist.
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