DE102019128448A1

DE102019128448A1 - Schutzzusammensetzung und Verfahren zum Bilden einer Photoresiststruktur

Info

Publication number: DE102019128448A1
Application number: DE102019128448.1A
Authority: DE
Inventors: An-Ren Zi; Ching-Yu Chang; Chin-Hsiang Lin
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2020-04-30
Also published as: CN111123643B; US11605538B2; CN111123643A; KR20230014813A; TW202024221A; TWI716173B; KR20200068565A; US20230268178A1; US20200135451A1

Abstract

Ein Verfahren umfasst das Bilden einer Schutzschicht über der Substratkante und eines Photoresists über dem Substrat. Die Schutzschicht wird entfernt und das Photoresist wird bestrahlt. Die Schutzschicht wird aus einer Zusammensetzung gebildet, die einen Säuregenerator und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen umfasst. Anhängende säurelabile Gruppen umfassen polare Funktionsgruppen; säurelabile Gruppen, die polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; säurelabile Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen die folgende Struktur aufweisen:wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe,-Cycloalkylgruppe,-Hydroxylalkylgruppe,-Alkoxygruppe,-Alkoxylalkylgruppe,-Acetylgruppe,-Acetylalkylgruppe,-Carboxylgruppe,-Alkycarboxylgruppe,-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eineheterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe,-Cycloalkylgruppe,-Hydroxylalkylgruppe,-Alkoxygruppe,-Alkoxylalkylgruppe,-Acetylgruppe,-Acetylalkylgruppe,-Carboxylgruppe,-Alkycarboxylgruppe oder-Cycloalkylcarboxylgruppe; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und Carbonsäuregruppen ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US.-Patentanmeldung Nr. 62/ 753,902 , eingereicht am 31. Oktober 2018, deren gesamte Offenbarung hierin durch Verweis einbezogen sind.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Industrie der halbleiterintegrierten Schaltungen (IC) wächst rapide. Technische Fortschritte bei IC-Materialien und Designs haben Generationen von ICs hervorgebracht, bei denen jede Generation immer kleinere und komplexere Schaltungen aufweist als die vorherige. Diese Fortschritte haben jedoch die Komplexität der Verarbeitung und Herstellung von ICs erhöht, und um diese Fortschritte umsetzen zu können, werden ähnliche Entwicklungen in der IC-Verarbeitung und Herstellung benötigt. Im Verlauf der integrierten-Schaltkreis-Evolution ist die funktionale Dichte (d. h. die Anzahl der verbundenen Vorrichtungen pro Chipbereich) allgemein angestiegen, während die Geometriegröße (d. h. die kleinste Komponente (oder Leitung), die unter Verwendung eines Herstellungsverfahrens erzeugt werden kann) gesunken ist. Dieser Verkleinerungsprozess führt allgemein zu Vorteilen durch Erhöhung der Produktionseffizienz und Verringerung der assoziierten Kosten. Eine solche Abwärtsskalierung hat auch die Komplexität der Verarbeitung und Herstellung von ICs erhöht, und um diese Fortschritte umsetzen zu können, werden ähnliche Entwicklungen in der IC-Verarbeitung und Herstellung benötigt. In einem Beispiel werden fortschrittliche Lithographiestrukturierungstechnologien umgesetzt, um verschiedene Strukturen, wie etwa Gateelektroden und Metallleitungen, auf Halbleiterwafern zu bilden. Lithographiestrukturierungstechnologien umfassen das Beschichtung eines Resistmaterials auf der Fläche eines Halbleiterwafers.
Das bestehende Resistbeschichtungsverfahren, wie etwa Spinbeschichtung, bildet das Resistmaterial auf allen Regionen eines Wafers, einschließlich der Kanten des Wafers, und sogar auf der Rückfläche des Wafers. Das Resistmaterial an den Kanten und an der Rückfläche des Wafers während des Beschichtungsprozesses und nachfolgender Prozesse (wie etwa Entwicklung) führt zu verschiedenen verunreinigungsbezogenen Problemen und Bedenken, wie etwa Verunreinigung des Beschichterspannfutters oder der Spur. Die Ansammlung des Resistmaterials an den Kanten des Wafers stört die Strukutrierungsstabilität auf der Waferkante und führt zu falschen Nivellierungsanzeigen während des Lithographieprozesses. Beispielsweise erhöht das Vorhandensein des Resistmaterials an der Schräge und Rückseite nicht nur die Wahrscheinlichkeit eines hohen Hotspots, sondern kann auch nachfolgende Verarbeitungswerkzeuge verunreinigen. In anderen Beispielen weist der bestehende Beschichtungsprozess einen hohen Resistrest an den Waferkanten und der Schräge auf, was ein Ablösen des Rests auslösen und zu schlechtem Ertrag führen kann. Verschiedene Verfahren werden verwendet oder vorgeschlagen, um die Probleme zu behandeln, wie etwa Kantenperlenspülung, Rückseitenspülung und zusätzliche Beschichtung. Durch Kantenperlenspülung und Rückseitenspülung wurde jedoch ein unerwünschter Buckel erzeugt, der eine potenzielle Defektquelle in den folgenden Prozessen ist. In anderen Fällen führt die weitere Beschichtung ferner Verunreinigungen in Wafer und das Lithographiesystem ein, oder weit weiter Effizienz- und Effektivitätsprobleme für die Herstellungsaufgabe auf. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, ein System und Verfahren der Nutzung davon ohne die oben genannten Nachteile bereitzustellen.
Extrem ultraviolette Lithographie (EUVL) wurde entwickelt, um eine kleinere Halbleitervorrichtungsmerkmalsgröße zu erzeugen und die Vorrichtungsdichte auf einem Halbleiterwafer zu erhöhen. Weil Metalle eine hohe EUV-Absorptionsfähigkeit aufweisen, wurden metallhaltige Photoresists entwickelt, um verbesserte EUVL bereitzustellen. Die Metallabsorption aus den Metallhaltigen Photoresists in dem darunterliegenden Substrat kann das darunterliegende Substrat verunreinigen. Eine effiziente Technik zum Verhindern von Metallverunreinigung der Halbleitervorrichtung wird gewünscht.
Figurenliste
Die folgende ausführliche Beschreibung ist am besten zu verstehen, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Figuren gelesen wird. Es wird betont, dass dem Standardverfahren der Branche entsprechend verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind und nur illustrativen Zwecken dienen. Die Abmessungen der verschiedenen Eigenschaften können tatsächlich willkürlich vergrößert oder verkleinert werden, um die Erklärung klarer zu machen.

1 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
2 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
3 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
4 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
5 illustriert einen Prozessablauf nach Ausführungsformen der Offenbarung.
6 illustriert einen Prozessablauf nach Ausführungsformen der Offenbarung.
7A und 7B zeigen Prozessstufen einer sequenziellen Operation nach Ausführungsformen der Offenbarung.
8 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
9A und 9B zeigen Prozessstufen einer sequenziellen Operation nach Ausführungsformen der Offenbarung.
10 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
11 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
12 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
13 zeigt eine Prozessstufe einer sequenziellen Operation nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
14 zeigt Polymerzusammensetzungen nach Ausführungsformen der Offenbarung.
15 zeigt Polymerzusammensetzungen nach Ausführungsformen der Offenbarung.
16 zeigt Polymerzusammensetzungen nach Ausführungsformen der Offenbarung.
17 zeigt Polymerharze nach Ausführungsformen der Offenbarung.
18 illustriert die säurelabile Gruppenreaktion nach Ausführungsformen der Offenbarung.
19 zeigt ein Schichtschrumpfen nach einer Ausführungsform der Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es versteht sich, dass die folgende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zur Umsetzung verschiedener Funktionen der Offenbarung bereitstellt. Spezifische Ausführungsformen oder Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachfolgend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele und sind nicht als einschränkend vorgesehen. Beispielsweise sind die Abmessungen von Elementen nicht auf den offenbarten Bereich oder die Werte beschränkt, sondern können von Prozessbedingungen und/oder gewünschten Eigenschaften der Vorrichtung abhängen. Weiterhin kann die Ausbildung eines ersten Merkmals oder eines zweiten Merkmals in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen enthalten, bei denen die ersten und zweiten Merkmale in direktem Kontakt ausgebildet sind, und sie kann außerdem Ausführungsformen enthalten, in denen weitere Merkmale zwischen dem ersten und zweiten Merkmal ausgebildet werden können, sodass die ersten und zweiten Merkmale nicht in direktem Kontakt stehen müssen. Verschiedene Merkmale können der Einfachheit und Klarheit Willen willkürlich in verschiedenen Maßstäben bezeichnet sein.
Ferner können räumlich relative Begriffe wie „unter“, „darunter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen hierin für eine einfachere Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Element(en) oder Merkmal(en) wie in den Figuren illustriert zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollten zusätzlich zu der Ausrichtung, die in den Figuren dargestellt ist, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung in Verwendung oder Betrieb umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) und die räumlich relativen Bezeichner, die hierin verwendet werden, können ebenfalls entsprechend ausgelegt werden. Weiterhin kann der Begriff „hergestellt aus“ entweder „umfassend“ oder „bestehend aus“ bedeuten.
Photoresists, die Metalle in der Form von Metalloxiden enthalten, werden in extrem ultravioletten Photoresists verwendet, weil Metalle eine hohe Absorption von extrem ultravioletter Strahlung aufweisen. Die Metalle können jedoch Halbleitersubstrate verunreinigen. Die Verunreinigung ist insbesondere ein Problem an den abgeschrägten Waferkanten. Um Verunreinigung u verhindern, wird eine Schutzzusammensetzungsschicht auf der Schräge um die Peripherie der Substrate oder Wafer gebildet. 1 zeigt eine Schutzschichtzusammensetzung 20, die auf der Peripherie 15 eines Substrats 10, wie etwa eines Wafers, aufgebracht wird. Der Wafer 10 wird während oder nach dem Aufbringen der Schutzwaferzusammensetzung 20 gedreht (gesponnen), wodurch eine Schutzschicht 25 um die Peripherie 15 des Wafers gebildet wird, wie in 2 gezeigt.
Ein Photoresist 30 wird nachfolgend auf dem Substrat 10 aufgebracht, um eine Photoresistschicht 35 zu bilden, wie in 3 gezeigt, und das Substrat 10 wird während oder nach Aufbringen der Photoresistschicht 30 gedreht (gesponnen), um das Photoresist über die Substratfläche und an den Seiten des Substrats hinunter zu verteilen, wie in 4 gezeigt. Wie in 4 gezeugt, schützt die Schutzschicht 25 die Waferkanten 15 vor Verunreinigung durch die Photoresistschicht 35.
Konventionellen Schutzzusammensetzungen durchlaufen bis zu 30% Filmverlust und werden während nachfolgender photolithographischer Operationen porös. Die hohe Menge an Filmverlust und Hohlraumbildung können Pfade für Metalle in dem Photoresist bereitstellen, um das Substrat oder die Waferkanten zu verunreinigen. Es wird angenommen, dass der Filmverlust und die Hohlraumbildung durch ein Ausfließen von säurelabilen Gruppen aus der Schutzschicht während photolithographischer Operationen verursacht wird.
Ausführungsformen dieser Offenbarung stellen eine Zusammensetzung und ein Verfahren bereit, in dem die säurelabile Gruppe an dem Polymerharz in der Schutzschicht in der Schutzschicht bleibt, auch, wenn sie während der photolithografischen Verarbeitung aus dem Polymer geschnitten wird.
Die Schutzschichtzusammensetzung nach Ausführungsformen der Offenbarung umfasst eine Polymerkette, die eine anhängende säurelabile Gruppe (ALG) umfasst. Das Polymer umfasst etwa 20 Gew.% bis etwa 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppe, basierend auf dem Gesamtgewicht des Polymers.
Ausführungsformen dieser Offenbarung umfassen fünf Ausführungsformen von Polymerharzen mit anhängenden säurelabilen Gruppen. Die erste Ausführungsform ist ein Polymer mit ALGs, die eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen. Die zweite Ausführungsform ist ein Polymer mit ALGs, die eine polare Schaltfunktionsgruppe umfassen. Die dritte Ausführungsform ist ein Polymer mit ALGs, die eine sperrige oder steife Gruppe umfassen, die die ALGs mit der Hauptpolymerkette verbinden. Die vierte Ausführungsform ist ein Polymer, das ALGs und ringöffnende anhängende Lactongruppen umfasst. Die fünfte Ausführungsform ist ein Polymer, das neben den ALGs anhängende Carbonsäuregruppen umfasst.
In einigen Ausführungsformen wird nach dem Bilden der Schutzschicht eine Erwärmungs- oder Brennoperation ausgeführt. Während der Erwärmungsoperation reagiert das Polymer mit einer Säure oder einer Base, die durch einen Säuregenerator oder einen Basengenerator in der Schutzschichtzusammensetzung erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator (TAG) oder ein thermaler Basengenerator (TBG). Die Säure oder Base, die während des Erwärmungsprozesses erzeugt wird, zerschneidet die ALG-Gruppen. Die ALG-Gruppen bleiben jedoch in der Schutzschichtzusammensetzung und verringern damit das Schrumpfen der Schutzschicht und die Hohlraumbildung im Vergleich mit konventionellen Schutzschichtzusammensetzungen. In Ausführungsformen der Offenbarung liegt die Schrägenverunreinigung nach der photolithografischen Verarbeitung bei weniger als 1 × 10¹¹ Atom/cm² im Gegensatz zu 1 × 10¹² bis 1 × 10¹⁴ Atom/cm² in Wafern, die die Zusammensetzung und Verfahren dieser Offenbarung nicht verwenden.
5 und 6 illustrieren Prozessabläufe nach Ausführungsformen der Offenbarung. Das Verfahren 100 umfasst eine Operation S105 des Bildens einer ersten Schutzschicht auf einem Kantenabschnitt 15 des Wafers 10 (siehe 1). In dieser Ausführungsform ist der Wafer 10 ein Halbleiterwafer, wie etwa ein Siliziumwafer. In einigen Ausführungsformen umfasst der Wafer 200 andere elementare Halbleiter (wie Germanium); einen Verbindungshalbleiter (wie Siliziumgermanium, Siliziumkarbid, Galliumarsen, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid, und/oder Indiumantimonid); oder Kombinationen daraus. Zur Förderung der Ausführungsformen werden die Halbleitermaterialfilme epitaktisch auf dem Siliziumwafer aufgebaut.
Der Wafer 10 weist eine Vorderfläche 10A und eine Rückfläche 10B auf, die sich gegenüberstehen, wie in 1 gezeigt. Eine oder mehr integrierte Schaltungen werden auf der Vorderfläche 10A des Wafers 10 gebildet, teilweise gebildete oder sollen dort gebildet werden. Daher umfasst die Vorderfläche 10A des Wafers 10 eine strukturierte Materialschicht oder eine Materialschicht, die strukturiert werden soll. Beispielsweise kann die Vorderfläche 10A verschiedenen Isolierungsmerkmale (wie etwa „Shallow Trench Isolation“-Merkmale), verschiedene dotierte Merkmale (wie etwa dotierte Wells, oder dotierte Source- und Drain-Merkmale), verschiedene Vorrichtungen (wie etwa Transistoren, Dioden, Bildgebungssensoren oder Widerstände), verschiedene leitfähige Merkmale (wie etwa Kontakte, Metallleitungen und/oder Durchkontaktierungen einer Verbindungsstruktur), Packmaterialschichten (wie etwa Verbindungspads und/oder eine Passivierungsschicht), oder eine Kombination daraus umfassen. An einem vollständig hergestellten Halbleiterwafer können alle die obigen Materialschichten und Strukturen an der Vorderfläche 10A des Halbleiterwafers 10 vorhanden sein.
Der Wafer 10, wie etwa eine obere Materialschicht auf dem Wafer oder ein Siliziumsubstrat des Wafers, soll durch einen Photolithographieprozess strukturiert werden. Der Wafer 10 umfasst eine Schaltungsregion 12 und einen Kantenabschnitt 15, der die Schaltungsregion 12 umgibt, wie in 1 gezeigt. Die Schaltungsregion 12 ist eine Region des Wafers 10 innerhalb der die integrierten Schaltungen auf der oberen Fläche 10A des Wafers gebildet werden. Die Schaltungsregion 12 umfasst mehrere integrierte Schaltungen, die geschnitten werden, um in einigen Ausführungsformen mehrere integrierte Schaltungschips am hinteren Ende der Herstellung zu bilden. Die Schaltungsregion 12 umfasst in einigen Ausführungsformen auch Ritzlinien zwischen den integrierten Schaltungschips. Verschiedene Teststrukturen können in den Ritzlinien für verschiedene Test-, Überwachungs- und Herstellungszwecke gebildet werden. Der Kantenabschnitt 15 des Wafers 10 ist eine Region ohne eine Schaltung und ist während der Herstellung nicht strukturiert. Der Kantenabschnitt 15 umfasst den Abschnitt an der Kante der Vorderfläche 10A, und kann ferner die Schrägenfläche und den Kantenabschnitt der Rückfläche 10B des Wafers umfassen. In der Operation 105 ist der Kantenabschnitt 15 mit einer Schutzschicht (oder einer ersten Schutzschicht) 25 beschichtet, wie in 3 illustriert, die den Kantenabschnitt 15 vor direkter Abscheidung und Bildung eines Resistmaterials darauf schützt. Die Beschichtung des Kantenabschnitts 15 des Wafers 10 wird durch einen geeigneten Mechanismus nach verschiedenen Ausführungsformen umgesetzt.
Der Kantenabschnitt 15 wird selektiv beschichtet, um eine Schutzschicht 20 an dem Kantenabschnitt 15 des Wafers 10 zu bilden. Die Schutzschicht 20 wird gebildet, um eine Verunreinigung oder Defekten durch die Resistschicht zu verhindern, mit der der Kantenabschnitt des Wafers beschichtet wird. Defekte umfassen Ablösen und Ausgleichen. Verunreinigung umfasst Metallverunreinigung aus metallhaltigen Photoresists, die in einem EUV-Lithographieprozess verwendet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst der selektive Beschichtungsprozess die Abscheidung der Schutzschichtbeschichtung 20 von einem Dispenser 22 zum Bilden der Schutzschicht 25 auf dem Kantenabschnitt 15 des Wafers 10. In einigen Ausführungsformen weist die Schutzschicht 25 eine Dicke auf, die von 50 nm bis etwa 100 nm reicht, und eine Breite von etwa 1 mm bis etwa 5 mm entlang der Kante des Wafers 10.
In Operation S110 erfolgt in einigen Ausführungsformen das Erwärmen (oder Aushärten) der Schutzschicht 20 zum Aushärten der Schutzschicht 20. In einigen Ausführungsformen ist der Härtungsprozess eine thermale Härtung, bei der ein thermaler Säuregenerator (TAG) oder ein thermaler Basengenerator (TBG) auf eine Temperatur erhitzt wird die hoch genug ist, um den TAG zu veranlassen, die Säure freizusetzen, oder den TBG zu veranlassen, die Base freizusetzen. In dieser Überlegung wird der TAG oder TBG so gewählt, dass die Temperatur zum Freisetzen der Säure oder Base nahe der Temperatur T_PEB eines nachfolgenden Brennens nach der Aussetzung liegt, wie etwa T_PEB +/- 20 °C. In einigen Ausführungsformen liegt die erste Erwärmungstemperatur für ca. 10 Sekunden bis etwa 10 Minuten in einem Bereich von etwa 100 °C bis etwa 200 °C. In einigen Ausführungsformen wird die Schutzschicht für etwa 30 Sekunden bis etwa 5 Minuten erwärmt. In einigen Ausführungsformen liegt die erste Erwärmungstemperatur in einem Bereich zwischen etwa 130 °C und 170 °C, und für eine Dauer von etwa 60 Sekunden. In anderen Ausführungsformen wird der thermale Härtungsprozess bei einer Temperatur zwischen etwa 40° C und etwa 120° C für etwa 10 Sekunden bis etwa 10 Minuten ausgeführt.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein selektiver Beschichtungsmechanismus einen Blocker 40, der ein Spezialdesign aufweist, wie in 7A illustriert. Der Blocker 40 ist mit einer Form, einer Größe und einer Konfiguration entworfen, um zu verhindern, dass die Schaltungsregion 12 des Wafers 10 durch die Schutzschichtzusammensetzung beschichtet wird. Beispielsweise umfasst der Blocker 40 eine runde Form mit einer Größe, die der Schaltungsregion 12 des Wafers 10 entspricht und diese abdeckt. In einigen Ausführungsformen umfasst der Blocker 40 Seitenwände, die sich nach unten zu dem Wafer 10 erstrecken, um die Schutzschichtbeschichtung 20 daran zu hindern, auf die Schaltungsregion 12 des Wafers 10 zu gelangen.
Nach dem Bilden der Schutzschicht 25 an dem Kantenabschnitt 15 des Wafers 10, fährt das Verfahren 100 mit einer Operation S115 des Bildens einer Photoresistschicht 30 an der Vorderfläche 10A des Wafers 10 fort, wie in 3 und 4 illustriert. Eine Photoresistzusammensetzung 30 ist an der Vorderfläche 10A des Wafers 10 in der Schaltungsregion 12 beschichtet, während die Photoresistzusammensetzung 30 von dem Kantenabschnitt 15 abgehalten wird. In einigen Ausführungsformen verteilt sich die Photoresistschicht 35 über die Schutzschicht 25, wie in 4 illustriert. In einigen Ausführungsformen weist die Schutzschicht 25 eine Dicke von etwa 0,5 Mal bis 3 Mal der Dicke der Resistschicht 35 auf.
Nach dem Bilden der Photoresistschicht 35 wird in einigen Ausführungsformen die Schutzschicht 25 entfernt. Die Schutzschicht 25 wird durch Verwendung einer Entfernungslösung entfernt, die die Schutzschicht 25 entfernt. In einigen Ausführungsformen ist die Entfernungslösung eine Mischung aus Propylenglycolmethylether (PGME) und Propylenglycolmethyletheracetat (PGMEA). In einigen Ausführungsformen umfasst die Entfernungslösung 70 % PGME und 30 % PGMEA, auch bezeichnet als OK73. Das Entfernen ist selektiv für die Schutzschicht 25 und entfernt in einigen Ausführungsformen nicht die Photoresistschicht 35, und alles verbleibendes Photoresist, das die Schutzschicht überlappt hat, wird nachfolgend durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt, wie in 7B gezeigt. Die Schutzschicht 25 wird vor dem Aufbringen einer Bestrahlung auf die Photoresistschicht 35 entfernt, um zu verhindern, dass die Schutzschicht 25 Verunreinigung in den Photolithographieapparat einführt.
In einigen Ausführungsformen wird eine Reinigungslösung auf den Wafer 10 aufgebracht, um Verunreinigungen, wie etwa Metalle, von dem metallhaltigen Photoresist zu entfernen. Die Reinigungslösung wird auf eine Rückseite 10B des Wafers und/oder die Seitenkanten des Wafers aufgebracht. Der Wafer wird gereinigt, weil der Waferübertragungsprozess (z. B. wenn der Wafer 10 von einem Halbleiterherstellungswerkzeug auf ein anderes Halbleiterherstellungswerkzeug übertragen wird) einen physischen Kontakt mit der Rückseite oder den Seitenkanten des Wafers 10 umfassen kann. Wenn der Wafer 10 beispielsweise aus einem Halbleiterherstellungswerkzeug (in einer Ausführungsform einem EUV-Lithographieapparat) übertragen wird, können verschiedene Komponenten des Halbleiterherstellungswerkzeugs mit dem Boden (z. B. der Rückseite 10B) oder den Seitenabschnitten des Wafers 10 in Kontakt kommen. Durch einen solchen Kontakt können die Metalle auf dem Halbleiterherstellungswerkzeug verbleiben. Wenn ein nachfolgender Prozess, der durch das Halbleiterherstellungswerkzeug ausgeführt wird, metallfrei sein soll, können die Metalle eine Verunreinigung sein. Um die Wirksamkeit der Reinigung zu erhöhen, kann die Vorderseite 10A des Wafers 10 optional ebenfalls gereinigt werden.
In einigen Ausführungsformen erfolgt eine zweite Erwärmung (Brennen vor Bestrahlen) in Operation S120 zum Trocknen der Photoresistschicht 35 vor dem Bestrahlen der Photoresistschicht 35. In einigen Ausführungsformen wird die Photoresistschicht 35 mit einer Temperatur zwischen etwa 40° C und etwa 120° C für etwa 10 Sekunden bis etwa 10 Minuten erhitzt.
8 illustriert einen Abschnitt eines mit Photoresist beschichteten Substrats 10, wie etwa einem Wafer. Um die Erklärung der Verarbeitung zu vereinfachen, wird der zentrale Abschnitt des Wafers ausschließlich der Kantenabschnitte 15 des Wafers in 8 bis 9B, 12 und 13 illustriert. 8 illustriert ein Halbleitersubstrat 10 mit einer Schicht, die darauf strukturiert 32 angeordnet wird. In einigen Ausführungsformen ist die zu strukturierende 32 Schicht eine Hartmaskenschicht; Metallisierungsschicht; oder eine Dielektrikumschicht, wie etwa eine Passivierungsschicht, die über einer Metallisierungsschicht angeordnet ist. In Ausführungsformen, in denen die zu strukturierende 32 Schicht eine Metallisierungsschicht ist, wird die zu strukturierende 32 Schicht aus einem leitfähigen Material unter Verwendung von Metallisierungsprozessen und Metallabscheidungstechniken gebildet, einschließlich chemischer Dampfphasenabscheidung, Atomlagenabscheidung und physischer Dampfphasenabscheidung (Sputtern). Ebenso wird, wenn die zu strukturierende 32 Schicht eine Dielektrikumschicht ist, die zu strukturierende 32 Schicht durch Dielektrikumschichtbildungstechniken gebildet, einschließlich thermaler Oxidation, chemischer Dampfphasenabscheidung, Atomlagenabscheidung und physischer Dampfphasenabscheidung. Eine Photoresistschicht 35 ist über der zu strukturierenden Schicht angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist eine optionale schützende obere Schicht 42, wie etwa eine Polysiloxanschicht, über der Photoresistschicht 35 angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Dicke der optionalen oberen Schicht 42 ausreichend dünn, sodass die obere Schicht 42 sich nicht negativ auf die nachfolgende Bestrahlung der Photoresistschicht 35 auswirkt.
9A und 9B illustrieren selektive Bestrahlungen der Photoresistschicht 35 zum Bilden einer bestrahlen Region 50 und einer nicht bestrahlten Region 38. In einigen Ausführungsformen erfolgt die Bestrahlung durch Platzierung des mit Photoresist beschichteten Substrats in einem Photolithographiewerkzeug. Das Photolithographiewerkzeug umfasst eine Photomaske 60/65, Optiken, eine Bestrahlungsquelle zum Bereitstellen der Strahlung 45/97 für die Bestrahlung und eine bewegliche Bühne zum Tragen und Bewegen des Substrats unter der Bestrahlung.
In einigen Ausführungsformen liefert die Strahlungsquelle (nicht dargestellt) Strahlung 45/97, wie etwa ultraviolettes Licht, an die Photoresistschicht 35, um eine Reaktion der photoaktiven Verbindungen in dem Photoresist einzuleiten, das wiederum mit dem Polymerharz in dem Photoresist reagiert, um diese Regionen der Photoresistschicht 35, auf die die Strahlung 45/97 einfällt, chemisch zu ändern. Die Photoresists, die in Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden, werden nachfolgend in dieser Offenbarung ausführlicher erklärt. In einigen Ausführungsformen ist die Strahlung eine elektromagnetische Strahlung, wie etwa g-Line- (Wellenlänge von ca. 436 nm), i-Line- (Wellenlänge von ca. 365 nm), ultraviolette Strahlung, weit ultraviolette Strahlung, extrem ultraviolette Strahlung, Elektronenstrahlen oder dergleichen. In einigen Ausführungsformen wird die Strahlungsquelle aus der Gruppe bestehende aus einer Quecksilberdampflampe, Xenonlampe, Kohlebogenlampe, einem KrF-Exzimerlaserlicht (Wellenlänge von 248 nm), einem ArF-Exzimerlaserlicht (Wellenlänge von 193 nm), einem F2-Exzimerlaserlicht (Wellenlänge von 157 nm), oder einem CO2 laserangeregten Sn-Plasma (extrem Ultraviolett, Wellenlänge von 13,5 nm) gewählt.
In einigen Ausführungsformen werden Optiken (nicht dargestellt) in dem Photolithographiewerkzeug verwendet, um die Strahlung zu erweitern, reflektieren oder anderweitig zu steuern, bevor oder nachdem die Strahlung 45/97 durch die Photomaske 60/65 strukturiert wird. In einigen Ausführungsformen umfassen die Optiken eine oder mehr Linsen, Spiegel, Filter oder Kombinationen davon zum Steuern der Strahlung 45/97 entlang ihres Pfads.
In einer Ausführungsform ist die strukturierte Strahlung 45/97 extrem ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm, eine photoaktive Verbindung (PAC) ist ein Photosäuregenerator, die Gruppe, die substituiert werden soll, ist eine Carbonsäuregruppe, die an der Kohlenwasserstoff-Hauptkettenstruktur des Polymers hängt. In einigen Ausführungsformen wird ein Querverbindungsagent verwendet. Die strukturierte Strahlung 45/97 fällt auf den Photosäuregenerator und der Photosäuregenerator absorbiert die einfallende strukturierte Strahlung 45/97. Die Absorption führt dazu, dass der Photosäuregenerator ein Proton (z. B. ein H+-Atom) innerhalb der Photoresistschicht 35 erzeugt. Wenn das Proton auf die Carbonsäuregruppe auf der Kohlenwasserstoffstruktur fällt, reagiert das Proton mit der Carbonsäuregruppe, verändert die Carbonsäuregruppe chemisch und verändert die Eigenschaften des Polymerharzes im Allgemeinen. Die Carbonsäuregruppe reagiert dann in einigen Ausführungsformen mit dem Querverbindungsagenten, um eine Querverbindung mit anderen Polymerharzen innerhalb der offenliegenden Region der Photoresistschicht 35 zu bilden.
In einigen Ausführungsformen verwendet die Bestrahlung der Photoresistschicht 35 eine Immersionslithographietechnik. Bei einer solchen Technik wird ein Immersionsmedium (nicht dargestellt) zwischen den letzten Optiken und der Photoresistschicht platziert und die Bestrahlung 45 fällt durch das Immersionsmedium.
Wie in 9A gezeigt, fällt die Bestrahlung 45 durch eine Photomaske 60, bevor sie in einigen Ausführungsformen die Photoresistschicht 35 bestrahlt. In einigen Ausführungsformen weist die Photomaske eine Struktur auf, die in der Photoresistschicht 35 repliziert werden soll. Die Struktur wird in einigen Ausführungsformen durch eine opake Struktur 64 auf dem Photomaskensubstrat 62 gebildet. Die opake Struktur 64 kann durch ein Material gebildet werden, das undurchlässig für ultraviolette Strahlung ist, wie etwa Chrom, während das Photomaskensubstrat 62 aus einem Material gebildet wird, das für ultraviolette Strahlung transparent ist, wie etwa verschmolzenes Quarz.
In einigen Ausführungsformen erfolgt die selektive Bestrahlung der Photoresistschicht 35 zum Bilden bestrahlter Regionen 50 und unbestrahlter Regionen 38 unter Verwendung von extrem ultravioletter Lithographie. In einer extrem ultravioletten Lithographieoperation wird eine reflektive Photomaske 65 verwendet, um das strukturierte Bestrahlungslicht zu erzeugen, wie in 9B gezeigt. Die reflektive Photomaske 65 umfasst ein Glassubstrat 70 mit niedriger thermaler Ausdehnung, auf dem mehrere reflektierende Schichten 75 aus Si und Mo gebildet werden. Eine Abdeckschicht 80 und eine Absorberschicht 85 werden auf den reflektierenden mehreren Schichten 75. Eine hintere leitfähige Schicht 90 ist auf der Rückseite dem Substrat 70 mit niedriger thermaler Ausdehnung gebildet. In extrem ultravioletter Lithographie wird eine extrem ultraviolette Strahlung 95 mit einem Einfallswinkel von ca. 6° auf die reflektierende Photomaske 65 gerichtet. Ein Abschnitt 97 der extrem ultravioletten Strahlung wird durch die mehreren Schichten Si/Mo 75 auf das mit Photoresist beschichtete Substrat 10 reflektiert, während der Abschnitt der extrem ultravioletten Strahlung, der auf die Absorberschicht 85 fällt, durch die Photomaske absorbiert wird. In einigen Ausführungsformen befinden sich weiteren Optiken, einschließlich Spiegeln, zwischen den reflektierende Photomaske 65 und dem mit Photoresist beschichteten Substrat.
Nach der Operation S125 wird eine latente Struktur is in der Resistschicht 35 gebildet. Die latente Struktur der Photoresistschicht bezieht sich auf die bestrahlte Struktur in der Photoresistschicht 35, die schließlich eine physische Widerstandsstruktur wird, wie etwa durch eine Entwicklungsoperation. Die latente Struktur der Resistschicht 35 umfasst nicht bestrahlte Abschnitte 38 und bestrahlte Abschnitte 50. In einer Ausführungsform werden unter Verwendung eines chemisch verstärkten (CA) Resistmaterials mit einem PAG während des Bestrahlungsprozesses Säuren in den bestrahlten Abschnitten 50 erzeugt. In der latenten Struktur werden die bestrahlten Abschnitte 50 der Resistschicht 35 physisch oder chemisch verändert. In einigen Beispielen wird er Schutz der bestrahlten Abschnitte 50 entfernt, was eine Polaritätsänderung für Dualtonbildbgebung (Entwicklung) einleitet. In anderen Beispielen werden die bestrahlten Abschnitte 50 in der Polymerisierung geändert, wie etwa depolymerisiert wie bei einem Positivtonresist oder Querverbindungen wie bei einem Negativtonresist.
Nach dem Bestrahlen der Photoresistschicht wird in einigen Ausführungsformen vor den folgenden Operationen, wie etwa Brennen nach der Bestrahlung und Entwicklung, in Operation S130 eine zweite Schutzschicht 202 über dem Kantenabschnitt 15 des Substrats 10 gebildet, wie in 10 gezeigt. So ist der Kantenabschnitt 15 des Substrats 10 während diesen Operationen durch die zweite Schutzschicht 202 vor Verunreinigung geschützt. Die zweite Schutzschicht 202 ist im Wesentlichen ähnlich wie die erste Schutzschicht 25, was Zusammensetzung und Bildung betrifft. Beispielsweise wird die Schutzschichtzusammensetzung zuerst an dem Kantenabschnitt 15 des Substrats 10 durch Spinbeschichtung beschichtet und dann gehörtet, um ein Polymermaterial als die zweite Schutzschicht 202 zu bilden. Wie die erste Schutzschicht 25 umfasst die Schutzschichtzusammensetzung eine Mischung eines Polymers mit ALGs und einen TAG oder TBG.
Eine dritte Erwärmung erfolgt in einigen Ausführungsformen in Operation S135. Die dritte Erwärmung ist eine Kombination aus einer Operationen des Brennens nach Bestrahlung (PEB) und einer Operationen des Härtens der zweiten Schutzschicht. Während der PEB-Operation wird mehr Säure in den bestrahlten Abschnitten 50 der Photoresistschicht erzeugt und die bestrahlten Abschnitte 50 der Photoresistschicht werden chemisch verändert (wie etwa hydrophiler oder hydrophober gemacht). In einigen Ausführungsformen veranlasst PEB einen TAG oder TBG in der zweiten Schutzschicht, eine Säure bzw. eine Base freizusetzen. In einigen Ausführungsformen liegt die dritte Erwärmungstemperatur in einem Bereich von etwa 100 °C bis etwa 200 °C für etwa 10 Sekunden bis etwa 10 Minuten. In einigen Ausführungsformen wird die zweite Schutzschicht für etwa 30 Sekunden bis etwa 5 Minuten erwärmt. In einigen Ausführungsformen wird die dritte Erwärmung mit einer Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 130 °C und 170 °C, und für eine Dauer von etwa 60 Sekunden aufgebracht.
Die erfolgt nachfolgend in Operation S140 unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie in 11 gezeigt. In einigen Ausführungsformen, in denen eine Positivtonentwicklung gewünscht ist, wird ein positiver Tonentwickler etwa eine wässrige Basislösung verwendet, um die Regionen 50 des Photoresists, der bestrahlt wurde, zu entfernen. In einigen Ausführungsformen umfasst ein positiver Tonentwickler 57 eines oder mehr aus Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH), Tetrabutylammoniumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumkarbonat, Natriumbikarbonat, Natriumsilikat, Natriummetasilikat, wässriges Ammoniak, Monomethylamin, Dimethylamin, Trimethylamin, Monoethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Monoisopropylamin, Diisopropylamin, Triisopropylamin, Monobutylamin, Dibutylamin, Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Dimethylaminoethanol, Diethylaminoethanol, Ammoniak, Natronlauge, Kalilauge, Natriummetasilikat, Kaliummetasilikat, Natriumkarbonat, Tetraethylammoniumhydroxid, Kombinationen daraus oder dergleichen.
In einigen Ausführungsformen, in denen eine Negeativtonentwicklung gewünscht ist, wird ein organisches Lösungsmittel oder eine kritische Flüssigkeit verwendet, um die unbestrahlten Regionen 38 des Photoresist zu entfernen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Negativtonentwickler 57 eines oder mehr aus Hexan, Heptan, Oktan, Toluol, Xylol, Dichloromethan, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, Trichloroethylen, und ähnlicher Kohlenwasserstofflösungsmittel; kritisches Kohlendioxid, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol und ähnliche Alkoholische Lösungsmittel; Diethylether, Dipropylether, Dibutylether, Ethylvinylether, Dioxan, Propylenoxid, Tetrahydrofuran, Cellosolve, Methylcellosolve, Butylcellosolve, Methylcarbitol, Diethylenglycolmonoethylether und ähnliche Etherlösungsmtitel; Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Isophoron, Cyclohexanon und ähnliche Ketonlösungsmittel; Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat und ähnliche Esterlösungsmittel; Pyridin, Formamid und N,N-Dimethylformamid oder dergleichen.
In einigen Ausführungsformen wird der Entwickler 57 is unter Verwendung eines Spin-On-Prozesses auf die Photoresistschicht 35 aufgebracht. In dem Spin-On-Prozess wird der Entwickler 57 auf die Photoresistschicht 35 durch einen Dispenser 87 von oben aufgebracht, während das beschichtete Substrat gedreht wird, wie in 11 gezeigt. Der Entwickler 57 wird in einigen Ausführungsformen so gewählt, dass er die optionale obere Schicht 42, die entsprechende Region der Photoresistschicht 35 und die zweite Schutzschicht 202 entfernt. In einigen Ausführungsformen wird der Entwickler 57 mit einer Rate zwischen etwa 5 ml/min und etwa 800 ml/min bereitgestellt, während das beschichtete Substrat 10 mit einer Geschwindigkeit zwischen etwa 100 U/min und etwa 2000 U/min gedreht wird. In einigen Ausführungsformen liegt der Entwickler bei einer Temperatur zwischen etwa 10° C und etwa 80° C. Die Entwicklungsoperation dauert in einigen Ausführungsformen zwischen etwa 30 Sekunden bis etwa 10 Minuten an.
Während die Spin-On-Operation ein geeignetes Verfahren ist, um die Photoresistschicht 35 nach der Bestrahlung zu entwickeln, soll sie illustrativ sein und ist nicht vorgesehen, um die Ausführungsform zu ändern. Stattdessen können alle geeigneten Entwicklungsoperationen, einschließlich Dipprozessen, Puddleprozessen und Sprühverfahren stattdessen verwendet werden. Alle solchen Entwicklungsoperationen sind im Umfang der Ausführungsformen enthalten.
6 illustriert einen anderen Prozessablauf nach Ausführungsformen der Offenbarung. Das Verfahren 145 umfasst eine Operation S150 des Bildens einer ersten Schutzschicht 25 über einem Kantenabschnitt 15 des Wafers 10. Die Operation S150 des Bildens der ersten Schutzschicht 25 ist dieselbe wie mit Verweis auf Operation S105 aus 5 erklärt. Ebenso ist die nachfolgende erste Erwärmungsoperation S155 dieselbe wie die Operation S110 aus 5. Eine Photoresistschicht 35 wird nachfolgend über dem Substrat 10 in Operation S160 in derselben Weise gebildet, wie mit Verweis auf die Operation S115 aus 5 erklärt. In dieser Ausführungsform wird die Photoresistschicht 35 in Operation S165 erwärmt, bevor die erste Schutzschicht in Operation S170 entfernt wird. Der Photoresist wird unter denselben Bedingungen erwärmt, die bezüglich Operation S120 aus 5 offenbart sind, und die erste Schutzschicht 25 wird in einer ähnlichen Weise entfernt wie Operation S115 aus 5, d h. unter Verwendung einer OK73-Lösung. Nach dem Entfernen der ersten Schutzschicht wird die Photoresistschicht 35 selektiv mit der Strahlung aus Operation S175 in derselben Weise bestrahlt, wie mit Verweis auf Operation S125 aus 5 erklärt. Eine zweite Schutzschicht 202 wird nachfolgend über dem Kantenabschnitt 15 des Substrats in Operation S180 in derselben Weise gebildet, wie mit Verweis auf die Operation S130 aus 5 erklärt, und ein Brennen nach der Bestrahlung wird in Operation S185 in derselben Weise ausgeführt wie in Operation S135 aus 5. Dann wird die Photoresistschicht in Operation S190 in einer ähnlichen Weise entwickelt wie in Operation S140 aus 5, außer, dass die zweite Schutzschicht 202 nicht durch den Entwickler entfernt wird. Stattdessen wird die zweite Schutzschicht 202 in Operation S195 nach Entwicklungsoperation S190 unter Verwendung eines anderen Lösungsmittels entfernt, wie etwa OK73.
Nach der Entwicklungsoperation S140 oder der zweiten Schutzschichtentfernungsoperation S195 wird der verbleibende Entwickler oder das Schutzschichtentfernungslösungsmittel von dem strukturierten mit Photoresist bedeckten Substrat entfernt. Der verbleibende Entwickler/Schutzschichtentfernungslösungsmittel wird in einigen Ausführungsformen unter Verwendung eines Spintrockenprozesses entfernt, wenn auch jede geeignete Entfernungstechnik verwendet werden kann. Eine weitere Verarbeitung wird ausgeführt, während in einigen Ausführungsformen die strukturierte Photoresistschicht vorhanden ist. Beispielsweise wird in einigen Ausführungsformen eine Ätzoperation unter Verwendung von Trocken- oder Nassätzen zum Übertragen der Struktur 55 der Photoresistschicht 35 an die zu strukturierende 32 Schicht, um die Ausschnitte 55' zu bilden wie in 13 gezeigt. Die zu strukturierende 32 Schicht weist einen anderen Ätzwiderstand auf als die Photoresistschicht 35. In einigen Ausführungsformen ist das Ätzmittel elektiver, für die zu strukturierende 32 Schicht als die Photoresistschicht 35.
In einigen Ausführungsformen enthalten die zu strukturierende 32 Schicht und die Photoresistschicht 35 mindestens ein Ätzwiderstandsmolekül. In einigen Ausführungsformen umfasst das Ätzwiderstandsmolekül ein Molekül, das eine Struktur mit einer niedrigen Onishi-Zahl aufweist, eine Doppelverbindung, eine Dreifachverbindung, Silizium, Siliziumnitrid, Titan, Titannitrid, Aluminium, Aluminiumoxid, Siliziumoxynitrid, Kombinatoinen daraus oder dergleichen.
In einigen Ausführungsformen umfassen Ätzoperationen ein trockenes (Plasma-) Ätzen, ein Nassätzen und/oder andere Ätzverfahren. Beispielsweise kann eine Trockenätzoperation ein sauerstoffhaltiges Gas, ein fluorhaltiges Gas, ein chlorhaltiges Gas, ein bromhaltiges Gas, ein iodhaltiges Gas, andere geeignete Gase und/oder Plasmas, und/oder Kombinationen daraus umsetzen. Die strukturierte Resistschicht kann während des Ätzens der Hartmaskenschicht teilweise oder vollständig verbraucht werden. In einer Ausführungsform kann jeder verbleibende Abschnitt der strukturierten Resistschicht entfernt werden, was eine strukturierte Hartmaskenschicht über dem Wafer hinterlässt.
Schutzschichtzusammensetzungen nach Ausführungsformen der Offenbarung werden ausführlicher mit Verweis auf 14 bis 17 erklärt.
14 zeigt eine erste Ausführungsform des Polymers nach der Offenbarung. Polare Funktionsgruppen sind mit säurelabilen Gruppen (ALGs) verbunden, die an der Polymerhauptkette hängen. Die polaren Funktionsgruppen sind eine oder mehr aus -OH, =O, - S-, -P- -P(O2)-, -C(=O)SH, -C(=O)OH, -C(=O)O-, -O-, -N-, -C(=O)NH, -SO2OH, -SO2SH, -SOH und -SO2-. Wie dargestellt, veranlasst das Erwärmen der Schutzschichtzusammensetzung einen Säuregenerator, wie etwa einen thermalen Säuregenerator, eine Säure freizugeben, die die ALG und die polare Funktionsgruppe von dem Polymer trennt. In einigen Ausführungsformen umfasst diese Ausführungsform eine Verbindungsgruppe, die die anhängende säurelabile Gruppe mit der polaren Funktionsgruppe verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, verzweigten oder unverzweigten aromatischen Gruppen, 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen gebildet ist, und jede der Gruppen optional durch ein Halogen oder einen Sauerstoff substituiert werden. Beispiele der säurelabilen anhängenden Gruppen mit polaren Gruppen sind in 14 gezeigt. Auch wenn die ALG eine Schutzentfernungsreaktion durchläuft, weil die polaren Gruppen mit dem Polymer intergieren, verlassen sie die Zusammensetzung nicht.
15 zeigt eine zweite Ausführungsform des Polymers nach der Offenbarung. In einigen Ausführungsformen sind die polaren Schaltfunktionsgruppen aus einer oder mehr Acetalgruppen, Acetonidgruppen und Anhydridgruppen gewählt. Wie dargestellt, veranlasst das Erwärmen der Schutzschichtzusammensetzung einen Säuregenerator, wie etwa einen thermalen Säuregenerator, eine Säure freizugeben, die die ALG und die polaren Funktionsgruppen von dem Polymer trennt. Die zweite Ausführungsformen des Polymers umfasst ferner eine Verbindungsgruppe, die die anhängende säurelabile Gruppe mit der polaren Schaltgruppe verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, verzweigten oder unverzweigten aromatischen Gruppen, 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen gebildet ist, und jede der Gruppen optional durch ein Halogen oder einen Sauerstoff substituiert werden. Beispiele der säurelabilen anhängenden Gruppen mit polaren Schaltgruppen sind in 15 gezeigt. Wie dargestellt, erzeugt die Säure Schutzentfernungsreaktion ein polares Reaktionsprodukt, das mit der ALG interagiert und die ALG daran hindert, die Zusammensetzung zu verlassen.
16 zeigt eine dritte Ausführungsform des Polymers nach der Offenbarung. Sperrige oder steife ALG-Gruppen hängen an der Polymerhauptkette an. Die sperrigen oder steifen ALG-Gruppen haben die Struktur
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe ist. Beispielhafte ALG-Strukturen sind in 16 gezeigt. In einigen Ausführungsformen sind mehr als 5 % der ALGs, die an der Polymerkette hängen, die offenbarten sperrigen oder steifen Gruppen. Die sperrigen oder steifen Gruppen weichen weniger wahrscheinlich von der Polymerzusammensetzung ab. So wird das Polymer steifer und bildet weniger wahrscheinlich Hohlräume.
17 zeigt eine vierte Ausführungsform des Polymers nach der Offenbarung. Das Polymer umfasst fünf- und sechselementige anhängende Lactonringe. Ein Basengenerator, wie etwa ein thermaler Basengenerator, ist in der Polymerzusammensetzung enthalten. Die erzeuge Base öffnet den Lactonring, was polare Gruppen erzeugt, die in basischen Lösungen lösbar werden, wie etwa eine Tetramethylammoniumhydroxid- (TMAH) Lösung. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymer anhängende ALGs und einen thermalen Säuregenerator.
Die fünfte Ausführungsform des Polymers nach der Offenbarung umfasst von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen und Carbonsäuregruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers, wobei der Prozentsatz der anhängenden säurelabilen Gruppen und Carbonsäuregruppen, die Carbonsäuregruppen sind, basierend auf der Gesamtanzahl der anhängenden säurelabilen Gruppen und Carbonsäuregruppen von 5 % bis 20 % reicht. Bei mehr als 20 % Carbonsäuregruppen weist das Polymer eine schlechte Lösbarkeit in dem Lösungsmittel und eine schlechte Beschichtungsleistung auf. Bei weniger als 5 % Carbonsäuregruppen besteht keine ausreichende Verbesserung der Schutzschichtenschrumpfung und Hohlraumverringerung.
18 illustriert die Säureschutzentfernungsreaktion, die durch die Säure erzeugt wird, die durch den Säuregenerator und die säurelabile Gruppe erzeugt wird. Die polare Abgangsgruppe der Ausführungsformen dieser Offenbarung bleibt wahrscheinlicher mit der Polymerzusammensetzung assoziiert als die nichtpolare ALG.
In einigen Ausführungsformen ist die Polymerhauptkette, die eine anhängende ALG oder Lactongruppen aufweist, eine Kohlenwasserstoffkette. In einigen Ausführungsformen ist das Polymer ein polyhydroxystyrol-, polyacrylat- oder polymethylmethacrylatbasiertes Polymer.
Die Waferkantenschutzzusammensetzungen nach Ausführungsformen dieser Offenbarung umfassen einen Säuregenerator und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen. Die anhängenden säurelabilen Gruppen sind eine oder mehr polare Funktionsgruppen, gewählt aus der Gruppe bestehend aus
In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einigen Ausführungsformen umfasst die Zusammensetzung eine Verbindungsgruppe, die die anhängende säurelabile Gruppe mit den polaren Funktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, die einen Säuregenerator umfasst; und ein Polymer, das anhängende säurelabile Gruppen umfasst, einschließlich einer oder mehr polarer Funktionsgruppen, die aus -S-, -P- -P(O2)-, -C(=O)SH, - N-, -C(=O)NH, -SO2OH, -SO2SH, -SOH, und -SO2- gewählt sind. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymer eine Verbindungsgruppe, die die anhängende säurelabile Gruppe mit den einen oder mehr polaren Funktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, umfassend: einen Säuregenerator; und ein Polymer, das anhängende säurelabile Gruppen aufweist, wobei die säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfasst, die aus einer oder mehr von Acetalgruppen, Acetonidgruppen und Anhydridgruppen gewählt werden. In einigen Ausführungsformen umfassen die säurelabilen Gruppen eine oder mehr aus
In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einigen Ausführungsformen umfasst die Zusammensetzung eine Verbindungsgruppe, die die anhängenden säurelabilen Gruppen mit den polaren Schaltfunktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, umfassend: einen Säuregenerator; und ein Polymer, das anhängende säurelabile Gruppen aufweist, mehr 5 % der säurelabilen Gruppen umfassen
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe ist. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einigen Ausführungsformen ist die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe:
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, ein Basengenerator und ein Polymer, das Lactongruppen aufweist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymer anhängende säurelabilen Gruppen und die Zusammensetzung umfasst einen Säuregenerator. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen und der anhängenden Lactongruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einigen Ausführungsformen ist der Basengenerator ein thermaler Basengenerator. In einigen Ausführungsformen sind die anhängenden Lactongruppen 5- oder 6-elementige Ringe. In einigen Ausführungsformen sind die anhängenden Lactongruppen aus
gewählt.
In einigen Ausführungsformen ist die anhängende Lactongruppe ein γ-Butyrolacton. In einigen Ausführungsformen ist der thermale Basengenerator (TBG) einer oder mehr, die aus der Gruppe folgenden Gruppe gewählt sind:
In einigen Ausführungsformen ist der thermale Basengenerator (TBG) N-(p-nitrophenyl)-2,6-dimethylpiperidin (NDP).
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, umfassend: einen thermalen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen. 5 % bis 20 % der Gesamtanzahl der anhängenden säurelabilen Gruppen und der anhängenden Carbonsäuregruppen sind Carbonsäuregruppen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen und der Carbonsäuregruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers.
In einigen Ausführungsformen der Schutzschichtzusammensetzung ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator (TAG). In einigen Ausführungsformen ist der TAG einer oder mehr, die aus der Gruppe folgenden Gruppe gewählt sind
In einigen Ausführungsformen wird der TAG aus NH₄ ⁺C₄F₉SO₃ ^- und NH₄ ⁺CF₃SO₃ ^- gewähl
In einigen Ausführungsformen umfassen Schutzschichtzusammensetzunge Lösungsmittel. In einigen Ausführungsformen ist das Lösungsmittel ein geeignetes wässriges oder organisches Lösungsmittel. In einigen Ausführungsformen wird das Lösungsmittel aus Ketonen, Alkoholen, Polyalkoholen, Ethern, Glykolethern, zyklischen Ethern, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Estern, Propionaten, Laktaten, laktischen Estern, Alkylenglykolmonoalkylethern, Alkyllaktaten, Alkylalkoxypropionaten, zyklischen Lactonen, Monoketonverbindungen, die einen Ring umfassen, Alkylenkarbonaten, Alkylalkoxyacetat, Alkylpyruvaten, Laktatestern, Ethylenglykolalkyletheracetaten, Diethyleneglykolen, Propyleneglykolalkyletheracetaten, Alkylenglykolalkyletherestern, Alkylenglykolmonoalkylestern oder dergleichen gewählt.
Spezifische Beispiele der Lösungsmittel für die Schutzschichtzusammensetzung umfassen Aceton, Methanol, Ethanol, Toluol, Xylol, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentaton, Tetrahydrofuran, Methylethylketon, Cyclohexanon, Methylisoamylketon, 2-heptanon, Ethylenglykol, Ethylenglykolmonoacetat, Ethylenglykoldimethylether, Ethylenglykoldimethylether, Ethylenglykolmethylethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Methylcellosolveacetat, Ethylcellosolveacetat, Diethylenglykol, Diethylenglykolmonoacetat, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykoldimethylether, Diethylenglykolethylmethylether, Diethethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Ethyl-2-hydroxypropionat, Methyl-2-hydroxy-2-methylpropionat, Ethyl-2-hydroxy-2-methylpropionat, Ethylethoxyacetat, Ethylhydroxyacetat, Methyl-2-hydroxy-2-methylbutanat, Methyl-3-ethoxypropionat, Ethyl-3-methoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methyllaktat, Ethyllaltat, Propyllaktat, Butyllaktat, Propyleneglykol, Propylenglykolmonoacetat, Propyleneglykolmonoethyletheracetat, Propylenglykolmonomethyletheracetat, Propylenglykolmonopropylmethyletheracetat, Propylenglykolmonobutyletheracetat, Propylenglykolmonobutyletheracetat, Propylenglykolmonomethyletherpropionat, Propylenglykolmonoethyletherpropionat, Propylenglykolmethyletheracetat, Propylenglykolethyletheracetat, Ethylenglykolmonomethyletheracetat, Ethylenglykolmonoethyletheracetat, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolether, Propylenglykolmonopropylether, Propylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methyl-3-methoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat, und Ethyl-3-methoxypropionat β-propiolacton, β-butyrolacton, γ-butyrolacton, α-methyl-γ-butyrolacton, β-methyl-γ-butyrolacton, γ-valerolacton, γ-caprolacton, γ-octanoic lacton, α-hydroxy-γ-butyrolacton, 2-butanon, 3-methylbutanon, pinacolone, 2-pentanon, 3-pentanon, 4-methyl-2-pentanon, 2-methyl-3-pentanon, 4,4-dimethyl-2-pentanon, 2,4-dimethyl-3-pentanon, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanon, 2-hexanon, 3-hexanon, 5-methyl-3-hexanon, 2-heptanon, 3-heptanon, 4-heptanon, 2-methyl-3-heptanon, 5-methyl-3-heptanon, 2,6-dimethyl-4-heptanon, 2-octanon, 3-octanon, 2-nonanon, 3-nonanon, 5-nonanon, 2-decanon, 3-decanon, 4-decanon, 5-hexen-2-on, 3-penten-2-on, cyclopentanon, 2-methylcyclopentanon, 3-methylcyclopentanon, 2,2-dimethylcyclopentanon, 2,4,4-trimethylcyclopentanon, cyclohexanon, 3-methylcyclohexanon, 4-methylcyclohexanon, 4-ethylcyclohexanon, 2,2-dimethylcyclohexanon, 2,6-dimethylcyclohexanon, 2,2,6-trimethylcyclohexanon, cycloheptanon, 2-methylcycloheptanon, 3-methylcycloheptanon, Propylenkarbonat, Vinylenkarbonat, Ethylenkarbonat, Butylenkarbonat, Acetat-2-methoxyethyl, Acetat-2-ethoxyethyl, Acetat-2-(2-ethoxyethoxy)Ethyl, Acetat-3-methoxy-3-methylbutyl, Acetat-1-methoxy-2-propyl, Dipropylenglykol, Monomethylether, Monoethylether, Monopropylether, Monobutylether, Monophenylether, Dipropylenglykolmonoacetat, Dioxan, Methylpyruvat, Ethylpyruvat, Propylpyruvat, Methylmethoxypropionat, Ethylethoxypropionat, n-methylpyrrolidon (NMP), 2-methoxyethylether(diglym), Ethylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonomethylether, Methylpropionat, Ethylpropionat, Ethylethoxypropionat, Methylethylketon, Cyclohexanon, 2-heptanon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Ethyl-3-ethoxypropionat, Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA), Methylencellosolve, 2-ethoxyethanol, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, N-methylformanilid, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, Dimethylsulfoxide, Benzylethylether, Dihexylether, Acetonylaceton, Isophoron, Capronsäure, Caprylsäure, 1-octanol, 1-nonanol, Benzylalkohol, Benzylacetat, Ethylbenzoat, Diethyloxalat, Diethylmaleat, Phenylcellosolveacetat oder dergleichen
In einigen Ausführungsformen ist während der Entwicklungsoperation eine Schutzschicht an dem Kantenabschnitt des Substrats vorhanden. Wie in 19 gezeigt, weisen Schutzschichten dieser Offenbarung eine geringere Schrumpfung auf als konventionelle Schutzschichten. Wie gezeigt, liegt die Gesamtschrumpfung in der beispielhaften Ausführungsform bei ca. 20 %, während konventionelle Schutzschichten eine Schrumpfung von ca. 30 % aufweisen. Wie in 19 gezeigt, tritt der Großteil der Schrumpfung (12 %) während dem Brennen nach der Bestrahlung vor der Entwicklung auf. 19 illustriert auch die Dicke der Schicht nach Negeativtonentwicklung (NTD) und Positivtonentwicklung.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat eine einzige kristalline Halbleiterschicht auf mindestens einem Flächenabschnitt. Das Substrat kann ein einzelnes kristallines Halbleitermaterial umfassen, wie etwa unter anderem Si, Ge, SiGe, GaAs, InSb, GaP, GaSb, InAlAs, InGaAs, GaSbP, GaAsSb und InP. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat eine Siliziumschicht eines SOI- (Silizium-auf-Isolator) Substrats. In bestimmten Ausführungsformen besteht das Substrat aus kristallinem Si. In bestimmten Ausführungsformen ist das Substrat ein Siliziumwafer.
Das Substrat kann in seiner Flächenregion eine oder mehr Pufferschichten (nicht dargestellt) umfassen. Die Pufferschichten können dazu dienen, schrittweise die Gitterkonstante von der des Substrats auf die der nachfolgend gebildeten Source-/Drainregionen zu ändern. Die Pufferschichten können aus epitaktisch gewachsenen einzelnen kristallinen Halbleitermaterialien gebildet werden, wie etwa, aber nicht beschränkt auf Si, Ge, GeSn, SiGe, GaAs, InSb, GaP, GaSb, InAlAs, InGaAs, GaSbP, GaAsSb, GaN, GaP, und InP. In einer Ausführungsform ist die Siliziumgermanium- (SiGe) Pufferschicht epitaktisch auf dem Siliziumsubstrat gewachsen. Die Germaniumkonzentration der SiGe-Pufferschichten kann sich von 30 atomaren% für die unterste Pufferschicht bis 70 atomaren% für die oberste Pufferschicht erhöhen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat mindestens ein Metall, eine Metalllegierung und Metall/Nitrid/Sulfid/Oxid/Silicid mit der Formel MX_a, wobei M ein Metall ist und X N, S, Se, O, Si, ist, und a von etwa 0,4 bis etwa 2,5 reicht. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat Titan, Aluminium, Kobalt, Ruthenium, Titannitrid, Wolframnitrid, Tantalnitrid und Kombinatoinen daraus.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat eine Dielektrikumschicht, die mindestens Silizium, Metalloxid und Metallnitrid der Formel MX_b aufweist, wobei M ein Metall oder Si ist, X N oder O ist, und b von etwa 0,4 bis etwa 2.5 reicht. Ti, Al, Hf, Zr, und La sind in einigen Ausführungsformen geeignete Metalle, M. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und Kombinatoinen daraus.
Die Photoresistschicht ist eine photosensitive Schicht, die durch Bestrahlung mit aktinischer Strahlung strukturiert wird. Typischerweise ändern sich die chemischen Eigenschaften der Photoresistregionen, die durch einfallende Strahlung getroffen werden, in einer Weise, die von der Art des verwendeten Photoresists abhängt. Ob ein Resist ein Positiveton oder ein Negativeton ist, kann von der Art des Entwicklers abhängen, der verwendet wird, den Resist zu entwickeln. Beispielsweise stellen einige Positivtonphotoresists eine positive Struktur bereit, (d. h. - die bestrahlten Regionen werden durch den Entwickler entfernt), wenn der Entwickler ein wasserbasierter Entwickler ist, wie etwa eine Tetramethylammoniumhydroxid- (TMAH) Lösung. Andererseits stellt derselbe Photoresist eine negative Struktur bereit (d. h. die unbestrahlten Regionen werden durch den Entwickler entfernt), wenn der Entwickler ein organisches Lösungsmittel ist. Ferner werden in einigen Negativtonphotoresists, die mit der TMAH-Lösung entwickelt werden, die unbestrahlten Regionen des Photoresist durch das TMAH entfernt und die bestrahlten Regionen des Photoresist, die einer Querverbindung unterliegen, wenn sie aktinischer Strahlung ausgesetzt werden, bleiben nach der Entwicklung auf dem Substrat.
Photoresists nach dieser Offenbarung umfassen in einigen Ausführungsformen ein Polymerharz zusammen mit einer oder mehr photoaktiven Verbindungen (PACs) in einem Lösungsmittel. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymerharz eine Kohlenwasserstoffstruktur (wie etwa eine alicyclische Kohlenwasserstoffstruktur), die einer oder mehr Gruppen umfasst, die sich zersetzen (z. B. säurelabile Gruppen) oder die anderweitig reagieren, wenn sie mit Säuren, Basen oder freien Radikalen gemischt werden, die durch die PACs erzeugt werden (wie nachfolgend genauer beschrieben). In einigen Ausführungsformen umfasst die Kohlenwasserstoffstruktur eine sich wiederholende Einheit, die ein skelettartiges Rückgrat des Polymerharzes bildet. Diese sich wiederholende Einheit kann Acrylester, Methacrylester, crotonische Ester, Vinylester, Malendiester, Fumarindiester, itaconische Diester, (Meth)acrylonitril, (Meth)acrylamid, Styrole, Vinylether, Kombinationen daraus oder dergleichen umfassen.
Spezifische Strukturen werden, die in einigen Ausführungsformen die sich wiederholende Einheit der Kohlenwasserstoffstruktur verwendet werden, um fassen eines oder mehr aus Methylacrylat, Ethylacrylat, n-propylacrylat, Isopropylacrylat, n-butylacrylat, Isobutylacrylat, Tert-Butylacrylat, n-hexylacrylat, 2-ethylhexylacrylat, Acetoxyethylacrylat, Phenylacrylat, 2-hydroxyethylacrylat, 2-methoxyethylacrylat, 2-ethoxyethylacrylat, 2-(2-methoxyethoxy)ethylacrylat, Cyclohexylacrylat, Benzylacrylat, 2-alkyl-2-adamantyl(meth)acrylat oder Dialkyl(1-adamantyl)Methyl(meth)acrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, Tert-Butylmethacrylat, n-hexylmethacrylat, 2-ethylhexylmethacrylat, Acetoxyethylmethacrylat, Phenylmethacrylat, 2-hydroxyethylmethacrylat, 2-methoxyethylmethacrylat, 2-ethoxyethylmethacrylat, 2-(2-methoxyethoxy)ethylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Benzylmethacrylat, 3-chloro-2-hydroxypropylmethacrylat, 3-acetoxy-2-hydroxypropylmethacrylat, 3-chloroacetoxy-2-hydroxypropylmethacrylat, Butylcrotonat, Hexylcrotonat oder dergleichen. Beispiele der Vinylester umfassen Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutylat, Vinylmethoxyacetat, Vinylbenzoat, Dimethylmaleat, Diethylmaleat, Dibutylmaleat, Dimethylfumarat, Diethylfumarat, Dibutylfumarat, Dimethylitaconat, Diethylitaconat, Dibutylitaconat, Acrylamid, Methylacrylamid, Ethylacrylamid, Propylacrylamid, n-butylacrylamid, Tert-Butylacrylamid, Cyclohexylacrylamid, 2-methoxyethylacrylamid, Dimethylacrylamid, Diethylacrylamid, Phenylacrylamid, Benzylacrylamid, Methacrylamid, Methylmethacrylamid, Ethylmethacrylamid, Propylmethacrylamid, n-butylmethacrylamid, Tert-Butylmethacrylamid, Cyclohexylmethacrylamid, 2-methoxyethylmethacrylamid, Dimethylmethacrylamid, Diethylmethacrylamid, Phenylmethacrylamid, Benzylmethacrylamid, Methylvinylether, Butylvinylether, Hexylvinylether, Methoxyethylvinylether, Dimethylaminoethylvinylether oder dergleichen. Beispiele von Styrolen umfassen Styrol, Methylstyrol, Dimethylstyrol, Trimethylstyrol, Ethylstyrol, Isopropylstyrol, Butylstyrol, Methoxystyrol, Butoxystyrol, Acetoxystyrol, Chlorostyrol, Dichlorostyrol, Bromostyrol, Vinylmethylbenzoate, α-Methylstyrol, Maleimid, Vinylpyridin, Vinylpyrrolidon, Vinylcarbazol, Kombinationen daraus oder dergleichen.
In einigen Ausführungsformen weist die sich wiederholende Einheit der Kohlenwasserstoffstruktur ebenfalls entweder eine monozyklische oder eine polyzyklische Kohlenwasserstoffstruktur auf, die darin substituiert ist, oder die monozyklische oder polyzyklische Kohlenwasserstoffstruktur ist die sich wiederholende Einheit, um eine alicyclische Kohlenwasserstoffstruktur zu bilden. Spezifische Beispiele von monozyklischen Strukturen in einigen Ausführungsformen umfassen Bicycloalkan, Tricycloalkan, Tetracycloalkan, Cyclopentan, Cyclohexan oder dergleichen. Spezifische Beispiele polyzyklischer Strukturen in einigen Ausführungsformen umfassen Adamantan, Norbornan, Isobornan, Tricyclodecan, Tetracyclododecan oder dergleichen.
Die Gruppe, die sich zersetzt, und anderweitig als eine Abgangsgruppe oder, in einigen Ausführungsformen, in denen die PAC ein Photosäuregenerator ist, eine säurelabile Gruppe bezeichnet wird, ist an der Kohlenwasserstoffstruktur befestigt, sodass sie mit den Säuren/Basen/freien Radikalen reagiert, die bei der Bestrahlung durch die PACs erzeugt werden. In einigen Ausführungsformen ist die Gruppe, die sich zersetzt, eine Carbonsäuregruppe, eine fluorierte Alkoholgruppe, eine phenolische Alkoholgruppe, eine sulfonische Gruppe, eine Sulfonamidgruppe, eine Sulfonylimidogruppe, eine (Alkylsulfonyl)-(Alkylcarbonyl)methylenegruppe, eine (Alkylsulfonyl)-(Alkylcarbonyl)imidogruppe, eine Bis(alkylcarbonyl)methylenegruppe, eine Bis(alkylcarbonyl)imidogruppe, eine Bis(alkylsylfonyl)methylenegruppe, eine Bis(alkylsulfonyl)imidogruppe, eine Tris(alkylcarbonylmethylenegruppe, eine Tris(alkylsulfonyl)methylenegruppe, Kombinationen daraus oder dergleichen. Spezifische Gruppen, die für die fluorierte Alkoholgruppe verwendet werden, umfassen in einigen Ausführungsformen fluorierte Hydroxyalkylgruppen, wie etwa eine Hexafluoroisopropanolgruppe. Spezifische Gruppen, die für die Carbonsäuregruppe verwendet werden, umfassen Acrylsäuregruppen, Methacrylsäuregruppen oder dergleichen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymerharz auch andere Gruppen, die an der Kohlenwasserstoffstruktur befestigt sind, die helfen, eine Vielzahl von Eigenschaften des polymerisierbaren Harzes zu verbessern. Beispielsweise hilft das Einschließen eine Lactongruppe in die Kohlenwasserstoffstruktur beim Verringern der Stärke der Leitungskantenrauheit nach Entwicklung des Photoresist, was hilft, die Anzahl der Defekte zu verringern, die während der Entwicklung auftreten. In einigen Ausführungsformen umfassen die Lactongruppen Ringe, die fünf bis sieben Elemente aufweisen, wobei jedoch jede geeignete Lactonstruktur alternativ für die Lactongruppe verwendet werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymerharz Gruppen, die helfen können. die Klebefähigkeit der Photoresistschicht an zugrundeliegenden Strukturen (z. B. Substrat) zu erhöhen. Polare Gruppen können verwendet werden, die Klebefähigkeit zu erhöhen. Geeignete polare Gruppen umfassen Hydroxylgruppen, Cyanogruppen oder dergleichen, wobei jedoch jede geeignete polare Gruppe stattdessen verwendet werden kann.
Optional umfasst das Polymerharz eine oder mehr alicyclische Kohlenwasserstoffstrukturen, die nicht auch eine Gruppe enthalten, die sich in einigen Ausführungsformen zersetzen kann. In einigen Ausführungsformen umfasst die Kohlenwasserstoffstruktur, die keine Gruppe umfasst, die sich zersetzt, Strukturen wie etwa 1-adamantyl(meth)acrylat, Tricyclodecanyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(methacrylat), Kombinationen daraus oder dergleichen.
Weiterhin umfassen einige Ausführungsformen des Photoresists eine oder mehr photoaktive Verbindungen (PACs). Die PACs sind photoaktive Komponenten, wie etwa Photosäuregeneratoren, Photobasengeneratoren, freie Radikalgeneratoren oder dergleichen. Die PACs können positivwirkend oder negativwirkend sein. In einigen Ausführungsformen, in denen die PACs ein Photosäuregenerator sind, umfassen die PACs halogenierte Triazine, Oniumsalze, Diazoniumsalze, aromatische Diazoniumsalze, Phosphoniumsalze, Sulfoniumsalze, Iodoniumsalze, Imidsulfonat, Oximsulfonat, Diazodisulfon, Disulfon, o-nitrobenzylsulfonat, sulfonierte Ester, halogenierte Sulfonyloxydicarboximide, Diazodisulfone, α-cyanooxyaminesulfonate, Imidesulfonate, Ketodiazosulfone, Sulfonyldiazoester, 1,2-di(arylsulfonyl)hydrazine, Nitrobenzylester, und die s-Triazin-Derivate, Kombinationen daraus oder dergleichen.
Spezifische Beispiele von Photosäuregeneratoren umfassen α-(trifluoromethylsulfonyloxy)-bicyclo[2.2.i]hept-5-en-2,3-dicarb-o-ximid (MDT), N-hydroxynaphthalimide (DDSN), Benzointosylat, t-butylphenyl-α-(p-Toluolsulfonyloxy)-acetat und t-butyl-α-(p-Toluolsulfonyloxy)-acetat, Triarylsulfonium und Diaryliodoniumhexafluoroantimonate, Hexafluoroarsenate, Trifluoromethanesulfonate, Iodoniumperfluorooctanesulfonat, N-camphorsulfonyloxynaphthalimid, N-pentafluorophenylsulfonyloxynaphthalimid, ionische Iodoniumsulfonate wie etwa Diaryliodonium(alkyl-oder-aryl)sulfonat und Bis-(di-t-butylphenyl)iodoniumcamphanylsulfonat, Perfluoroalkanesulfonate wie etwa Perfluoropentanesulfonat, Perfluorooctanesulfonat, Perfluoromethanesulfonat, Aryl (z. B. Phenyl oder Benzyl)triflate wie etwa Triphenylsulfoniumtriflat oder Bis-(t-butylphenyl)iodoniumtriflat; Pyrogallolderivative (z. B. Trimesylat von Pyrogallol), Trifluoromethanesulfonatester von Hydroxyimiden, α,α'-bis-sulfonyl-diazomethane, Sulfonatester vn nitro-substituierten Benzylalkoholen, Naphthoquinon-4-diazide, Alkyldisulfone oder dergleichen.
Strukturen von Photosäuregeneratoren nach den Ausführungsformen der Offenbarung umfassen in einigen Ausführungsformen:
In einigen Ausführungsformen, in denen die PACs freie Radikalgeneratoren sind, umfassen die PACs n-phenylglycin; aromatische Ketone, einschließlich Benzophenon, N,N'-tetramethyl-4,4'-diaminobenzophenon, N,N'-tetraethyl-4,4'-diaminobenzophenon, 4-methoxy-4'-dimethylaminobenzophenon, 3,3'-dimethyl-4-methoxybenzophenon, p,p'-bis(dimethylamino)benzophenon, p,p'-bis(diethylamino)-benzophenon; Anthraquinon, 2-ethylanthraquinon; Naphthaquinon; und Phenanthraquinone; Benzoine einschließlich Benzoin, Benzoinmethylether, Benzoinisopropylether, Benzoin-n-butylether, Benzoinphenylether, Methylbenzoin und Ethylbenzoin; Benzylderivative, einschließlich Dibenzyl, Benzyldiphenyldisulfid und Benzyldimethylketal; Acridinderivative, einschließlich 9-phenylacridin und 1,7-bis(9-aeridinyl)heptan; Thioxanthone, einschließlich 2-chlorothioxanthon, 2-methylthioxanthon, 2,4-diethylthioxanthon, 2,4-dimethylthioxanthon und 2-isopropylthioxanthon; Acetophenone, einschließlich 1,1-dichloroacetophenon, p-t-butyldichloro-acetophenon, 2,2-diethoxyacetophenon, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenon, und 2,2-dichloro-4-phenoxyacetophenon; 2,4,5-triarylimidazoldimere, einschließlich 2-(o-chlorophenyl)-4,5-diphenylimidazoledimer, 2-(o-chlorophenyl)-4,5-di-(m-methoxyphenylimidazoldimer, 2-(o-fluorophenyl)-4,5-diphenylimidazoledimer, 2-(o-methoxyphenyl)-4,5-diphenylimidazoledimer, 2-(p-methoxyphenyl)-4,5-diphenylimidazoledimer, 2,4-di(p-methoxyphenyl)-5-phenylimidazoledimer, 2-(2,4-dimethoxyphenyl)-4,5-diphenylimidazoledimer und 2-(p-methylmercaptophenyl)-4,5-diphenylimidazoldimmer; Kombinationen daraus oder dergleichen umfassen.
In einigen Ausführungsformen, in denen die PACs Photobaseengeneratoren sind, umfassen die PACs quaternäre Ammoniumdithiocarbamate, α-Aminoketone, oximurethanhaltige Moleküle wie etwa Dibenzophenoneoximhexamethylendiurethan, Ammoniumtetraorganylboratsalte und N-(2-nitrobenzyloxycarbonyl)cyclische Amine, Kombinationen daraus oder dergleichen.
Wie ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen wird, sind die chemischen Verbindungen, die hierin aufgeführt sind, nur als illustrierte Beispiele der PACs vorgesehen und nicht vorgesehen, die Ausführungsformen auf die speziell beschriebenen PACs zu beschränken. Stattdessen kann jede geeignete PAC verwendet werden, und alle diese PACs sollen vollständig in dem Umfang dieser Ausführungsformen enthalten sein.
In einigen Ausführungsformen wird ein Querverbindungsagent zu dem Photoresist zugegeben. Der Querverbindungsagent reagiert mit einer Gruppe aus einer der Kohlenwasserstoffstrukturen in dem Polymerharz und reagiert auch mit einer zweiten Gruppe aus einer separaten der Kohlenwasserstoffstrukturen, um die beiden Kohlenwasserstoffstrukturen querzuverbinden und miteinander zu verbinden. Diese Verbindung und Querverbindung erhöht das Molekulargewicht der Polymerprodukte der Querverbindungsreaktion und erhöht die allgemeine Verbindungsdichte des Photoresists. Eine solche Erhöhung der Dickte und Verbindungsdichte hilft bi der Verbesserung der Resiststruktur.
In einigen Ausführungsformen weist der Querverbindungsagent die folgende Struktur auf:
wobei C Kohlenstoff ist, n von 1 bis 15 reicht; A und B unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, ein Halid, einen aromatischen Kohlenstoffring oder ein gerades oder cyclisches Alkyl, Alkoxyl/Fluoro, eine Alkyl/Fluoroalkoxylkette mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 1 und 12, wobei jeder Kohlenstoff C A und B umfasst, umfassen; ein erster Terminalkohlenstoff C an einem ersten Ende einer Kohlenstoff-C-Kette umfasst X und ein zweiter Terminalkohlenstoff C an einem zweiten Ende der Kohlenstoffkette umfasst Y, wobei X und Y unabhängig eine Amingruppe, eine Thiolgruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Isopropylalkoholgruppe, oder eine Isopropylamingruppe umfassen, außer, wenn n=1, in welchem Fall X und Y mit demselben Kohlenstoff C verbunden sind. Spezifische Beispiele von Materialien, die als das Querverbindungsagent verwendet werden können, umfassen folgende:
Alternativ wird statt oder neben der Zugabe des Querverbindungsagenten zu der Photoresistzusammensetzung in einigen Ausführungsformen ein Kupplungsreagenzium zugegeben, wobei das Kupplungsreagenzium neben dem Querverbindungsagent zugegeben wird. Das Kupplungsreagenzium unterstützt die Querverbindungsreaktion durch Reagieren mit den Gruppen in der Kohlenwasserstoffstruktur in dem Polymerharz vor dem Querverbindungsreagenzium, was eine Verringerung der Reaktionsenergie der Querverbindungsreaktion und eine Erhöhung der Reaktionsrate erlaubt. Das verbundene Kupplungsreagenzium reagiert dann mit dem Querverbindungsagent, wodurch der Querverbindungsagent mit dem Polymerharz gekoppelt wird.
Alternativ wird in einigen Ausführungsformen, in denen das Kupplungsreagenzium ohne den Querverbindungsagenten zu dem Photoresist zugegeben wird, das Kupplungsreagenzium verwendet, um eine Gruppe aus einer der Kohlenwasserstoffstrukturen in dem Polymerharz mit einer zweiten Gruppe aus einer anderen der Kohlenwasserstoffstrukturen zu koppeln, um eine Querverbindung und Verbindung zwischen den beiden Polymeren herzustellen. In einer solchen Ausführungsform bleibt jedoch das Kupplungsreagenzium, anders als der Querverbindungsagent nicht ein Teil des Polymers, und hilft nur bei der Verbindung einer Kohlenwasserstoffstruktur direkt mit einer anderen Kohlenwasserstoffstruktur.
In einigen Ausführungsformen weist das Kupplungsreagenzium die folgende Struktur auf:
wobei R ein Kohlenstoffatom, ein Stickstoffatom, ein Schwefelatom oder ein Sauerstoffatom ist; M ein Chloratom, ein Bromatom, ein Iodatom, --NO₂; --SO₃-; --H--; --CN; --NCO, --OCN; --CO2-; --OH; --OR*, --OC(O)CR*; --SR, --SO2N(R*)₂; --SO2R*; SOR; --OC(O)R*; --C(O)OR*; --C(O)R*; --Si(OR*)₃; --Si(R*)₃; Epoxidgruppen oder dergleichen umfasst; und R* ein substituiertes oder unsubstituiertes C1-C12-Alkyl, C1-C12-Aryl, C1-C12-Aralkyl oder dergleichen ist. Spezifische Beispielen von Materialien, die in einigen Ausführungsformen als das Kupplungsreagenzium verwendet werden, umfassen folgendes:
Einige Ausführungsformen des Photoresist sind metallhaltige Photoresists. In einigen Ausführungsformen bildet das metallhaltige Photoresist eine metallhaltige Photoresistschicht. Die Metalle in dem metallhaltigen Photoresist umfassen in einigen Ausführungsformen eines oder mehr aus Cs, Ba, La, Ce, In, Sn, oder Ag.
In einigen Ausführungsformen umfasst das metallhaltige Photoresist Metalloxidnanopartikel. Die Metalloxidnanopartikel sind aus der Gruppe gewählt, die in einigen Ausführungsformenaus Titandioxid, Zinkoxid, Zirconiumdioxid, Nickeloxid, Kobaltoxid, Manganoxid, Kupferoxid, Eisenoxid, Strontiumtitanat, Wolframoxid, Vanadiumoxid, Chromoxid, Zinnoxid, Hafniumoxid, Indiumoxid, Cadmiumoxid, Molybdänoxid, Tantaloxid, Nioboxid, Aluminiumoxid und Kombinationen daraus besteht. Wie hierin verwendet, sind Nanopartikel Partikel, die eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 1 und 10 nm aufweisen. In einigen Ausführungsformen weisen die Metalloxidnanopartikel eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 2 und 5 nm auf. In einigen Ausführungsformen reicht die Menge der Metalloxidnanopartikel in der Photoresistzusammensetzung von etwa. 1 Gew.% bis etwa 10 Gew.% basierend auf dem Gesamtgewicht der Photoresistzusammensetzung. In einigen Ausführungsformen stellen Metalloxidnanopartikelkonzentrationen unter 1 Gew.% Photoresistschichten bereit, die zu dünn sind, und Metalloxidnanopartikelkonzentrationen von mir als 10 Gew.% stellen eine Photoresistzusammensetzung bereit, die zu dickflüssig ist und die schwer als Photoresistbeschichtung einheitlicher Dicke auf das Substrat aufgebracht werden kann.
In einigen Ausführungsformen sind die Metalloxidnanopartikel mit Carbonsäure oder Sulfonsäureliganden in einem Komplex gebracht. Beispielsweise sind in einigen Ausführungsformen Zirconiumoxid oder Hafniumoxidnanopartikel mit Methacrylsäure in einem Komplex gebracht, der Hafniummethacrylsäure (HfMAA) oder Zirconiummethacrylsäure (ZrMAA) bildet. In einigen Ausführungsformen werden die HfMAA oder ZrMAA mit einem Gewichtsbereich von etwa 5 Gew.% bis etwa 10 Gew.% in einem Beschichtungslösungsmittel gelöst, wie etwa Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA). In einigen Ausführungsformen bilden etwa 1 Gew.% bis etwa 10 Gew.% photoaktiver Verbindung (PAC) basierend auf dem Gesamtgewicht der Photoresistzusammensetzung einen Metalloxidresist.
In einigen Ausführungsformen ist die Photoresistschicht ein dreischichtiger Photoresist. Ein dreischichtiger Photoresist umfasst eine untere Schicht (auch bezeichnet als eine Unterschicht), eine mittlere Schicht und eine obere Schicht (die obere Schicht kann auch als eine photosensitive Schicht bezeichnet werden). In einigen Ausführungsformen umfasst die untere Schicht ein CxHyOz-Material, die mittlere Schicht umfasst ein SiCxHyOz-Material und die obere Schicht umfasst ein CxHyOz-Material. Das CxHyOz-Material der unteren Schicht ist in einigen Ausführungsformen dasselbe Material wie das CxHyOz-Material der oberen Schicht und diese sind in anderen Ausführungsformen unterschiedliche Materialien. Die obere Schicht umfasst auch eine photoaktive Verbindung, wie etwa einen Photosäuregenerator (PAG). Dies erlaubt die Durchführung eines Photolithographieprozesses zum Strukturieren der oberen Schicht. In einigen Ausführungsformen ist die obere Schicht durch einen Photolithographieprozess strukturiert, der eines oder mehr der Bestrahlungs-, Brenn-, Entwicklungs- und Spülprozesse umfassen kann (nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge ausgeführt). Der Photolithographieprozess strukturiert die obere Schicht in eine Photoresistmaske, die einen oder mehr Gräben oder Öffnungen aufweisen kann, die die mittlere Schicht darunter offenlegen. Die mittlere Schicht wird dann unter Verwendung der Photoresistmaske zum Bilden einer strukturierten mittleren Schicht geätzt und die untere Schicht wird dann unter Verwendung der strukturierten mittleren Schicht geätzt, um eine strukturierte untere Schicht in einigen Ausführungsformen zu bilden. Die strukturierte untere Schicht wird dann verwendet, um die verschiedenen Schichten nachfolgend zu strukturieren. In Ausführungsformen, in denen die Photoresistschicht eine dreischichtige Photoresist ist, befindet sich das metallhaltige Material in jeder der unteren Schicht, der mittleren Schicht, der oberen Schicht, oder in allen diesen Schichten.
In einigen Ausführungsformen reicht eine Konzentration des Metalls in der metallhaltigen Photoresistschicht von 10 Gew.% bis 50 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht der metallhaltigem Photoresistschicht nach dem Abtrocknen des Lösungsmittels.
In einigen Ausführungsformen zersetzt sich die säurelabile Gruppe (ALG) durch die Aktion der Säure, die durch den Photosäuregenerator erzeugt wird, und hinterlässt eine Carbonsäuregruppe, die an der Polymerharzkette angehängt ist, wie in der ALG-Schutzentfernungsreaktion gezeigt:
In einigen Ausführungsformen umfasst der Photoresist umfasst ein Schutzpolymer, das eine Schutzschicht bildet, wenn es auf zu strukturierende Schicht oder ein Substrat aufgebracht wird. In einigen Ausführungsformen weist das Schutzpolymer anhängende Fluorokohlenstoffgruppen und anhängende säurelabile Gruppen auf. In einer Ausführungsform ist eine Hauptkette des Polymers, das anhängende Fluorokohlenstoffgruppen und anhängende säurelabile Gruppen aufweist, ein Polyhydroxystyrol, ein Polyacrylat oder ein Polymer, das aus einem 1-bis-10-Kohlenstoffmonomer gebildet ist. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer., das anhängende Fluorokohlenstoffgruppen und anhängende säurelabile Gruppen aufweist, von etwa 0,1 Gew.% bis etwa 10 Gew.% einer oder mehr polarer Funktionsgruppen, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus -OH, -NH₃, -NH2, und -SO₃ besteht, basierend auf dem Gesamtgewicht des Polymers, das Fluorkohlenstoffgruppen aufweist.
Die einzelnen Komponenten des Photoresists sind in einem Lösungsmittel platziert, um bei der Mischung und Abgabe des Photoresist zu helfen. Um beim Mischen und Abgeben des Photoresist zu helfen, wird das Lösungsmittel mindestens teilweise basierend auf den Materialien gewählt, die für die Polymerharze und die PACs gewählt sind. In einigen Ausführungsformen wird das Lösungsmittel so gewählt, dass die Polymerharze und die PACs gleichmäßig in dem Lösungsmittel gelöst und auf der zu strukturierenden Schicht verteilt werden können.
In einigen Ausführungsformen ist das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel und umfasst eines oder mehr von geeigneten Lösungsmitteln, wie etwa Ketonen, Alkoholen, Polyalkoholen, Ethern, Glykolethern, zyklischen Ethern, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Estern, Propionaten, Laktaten, laktischen Estern, Alkylenglykolmonoalkylethern, Alkyllaktaten, Alkylalkoxypropionaten, zyklischen Lactonen, Monoketonverbindungen, die einen Ring umfassen, Alkylenkarbonaten, Alkylalkoxyacetat, Alkylpyruvaten, Laktatestern, Ethylenglykolalkyletheracetaten, Diethyleneglykolen, Propyleneglykolalkyletheracetaten, Alkylenglykolalkyletherestern, Alkylenglykolmonoalkylestern oder dergleichen gewählt.
Spezifische Beispiele von Materialien, die als Lösungsmittel für den Photoresist verwendet werden können, umfassen Aceton, Methanol, Ethanol, Toluol, Xylol, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentaton, Tetrahydrofuran, Methylethylketon, Cyclohexanon, Methylisoamylketon, 2-heptanon, Ethylenglykol, Ethylenglykolmonoacetat, Ethylenglykoldimethylether, Ethylenglykoldimethylether, Ethylenglykolmethylethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Methylcellosolveacetat, Ethylcellosolveacetat, Diethylenglykol, Diethylenglykolmonoacetat, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykoldimethylether, Diethylenglykolethylmethylether, Diethethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Ethyl-2-hydroxypropionat, Methyl-2-hydroxy-2-methylpropionat, Ethyl-2-hydroxy-2-methylpropionat, Ethylethoxyacetat, Ethylhydroxyacetat, Methyl-2-hydroxy-2-methylbutanat, Methyl-3-ethoxypropionat, Ethyl-3-methoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methyllaktat, Ethyllaltat, Propyllaktat, Butyllaktat, Propyleneglykol, Propylenglykolmonoacetat, Propyleneglykolmonoethyletheracetat, Propylenglykolmonomethyletheracetat, Propylenglykolmonopropylmethyletheracetat, Propylenglykolmonobutyletheracetat, Propylenglykolmonobutyletheracetat, Propylenglykolmonomethyletherpropionat, Propylenglykolmonoethyletherpropionat, Propylenglykolmethyletheracetat, Propylenglykolethyletheracetat, Ethylenglykolmonomethyletheracetat, Ethylenglykolmonoethyletheracetat, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolether, Propylenglykolmonopropylether, Propylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methyl-3-methoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat, und Ethyl-3-methoxypropionat β-propiolacton, β-butyrolacton, γ-butyrolacton, a-methyl-y-butyrolacton, β-methyl-γ-butyrolacton, γ-valerolacton, γ-caprolacton, γ-octanoic lacton, α-hydroxy-y-butyrolacton, 2-butanon, 3-methylbutanon, pinacolone, 2-pentanon, 3-pentanon, 4-methyl-2-pentanon, 2-methyl-3-pentanon, 4,4-dimethyl-2-pentanon, 2,4-dimethyl-3-pentanon, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanon, 2-hexanon, 3-hexanon, 5-methyl-3-hexanon, 2-heptanon, 3-heptanon, 4-heptanon, 2-methyl-3-heptanon, 5-methyl-3-heptanon, 2,6-dimethyl-4-heptanon, 2-octanon, 3-octanon, 2-nonanon, 3-nonanon, 5-nonanon, 2-decanon, 3-decanon, 4-decanon, 5-hexen-2-on, 3-penten-2-on, cyclopentanon, 2-methylcyclopentanon, 3-methylcyclopentanon, 2,2-dimethylcyclopentanon, 2,4,4-trimethylcyclopentanon, cyclohexanon, 3-methylcyclohexanon, 4-methylcyclohexanon, 4-ethylcyclohexanon, 2,2-dimethylcyclohexanon, 2,6-dimethylcyclohexanon, 2,2,6-trimethylcyclohexanon, cycloheptanon, 2-methylcycloheptanon, 3-methylcycloheptanon, Propylenkarbonat, Vinylenkarbonat, Ethylenkarbonat, Butylenkarbonat, Acetat-2-methoxyethyl, Acetat-2-ethoxyethyl, Acetat-2-(2-ethoxyethoxy)Ethyl, Acetat-3-methoxy-3-methylbutyl, Acetat-1-methoxy-2-propyl, Dipropylenglykol, Monomethylether, Monoethylether, Monopropylether, Monobutylether, Monophenylether, Dipropylenglykolmonoacetat, Dioxan, Methylpyruvat, Ethylpyruvat, Propylpyruvat, Methylmethoxypropionat, Ethylethoxypropionat, n-methylpyrrolidon (NMP), 2-methoxyethylether(diglym), Ethylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonomethylether, Methylpropionat, Ethylpropionat, Ethylethoxypropionat, Methylethylketon, Cyclohexanon, 2-heptanon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Ethyl-3-ethoxypropionat, Propylenglykolmethyletheracetat (PGMEA), Methylencellosolve, 2-ethoxyethanol, N-methylformamid, N,N-dimethylformamid, N-methylformanilid, N-methylacetamid, N,N-dimethylacetamid, Dimethylsulfoxide, Benzylethylether, Dihexylether, Acetonylaceton, Isophoron, Capronsäure, Caprylsäure, 1-octanol, 1-nonanol, Benzylalkohol, Benzylacetat, Ethylbenzoat, Diethyloxalat, Diethylmaleat, Phenylcellosolveacetat oder dergleichen.
Wie ein gewöhnlicher Fachmann auf dem Gebiet erkennen wird, sind die oben als Beispiele für Materialien, die für die Lösungsmittelkomponente des Photoresist verwendet werden können, aufgeführten und beschriebenen Materialien rein illustrativ und sollen die Ausführungsformen nicht einschränken. Stattdessen können alle geeigneten Materialien, die das Polymerharz und die PACs lösen, verwendet werden, um beim Mischen und Aufbringen des Photoresist zu helfen. Alle solche Materialien sollen vollständig in dem Umfang dieser Ausführungsformen enthalten sein.
Weiterhin können zwar einzelne der oben beschriebenen Materialien als das Lösungsmittel für den Photoresist und das Schutzpolymer verwendet werden, aber in anderen Ausführungsformen werden mehr als eines der oben beschriebenen Materialien verwendet. Beispielsweise umfasst das Lösungsmittel in einigen eine Kombinationsmischung aus zwei oder mehr der beschriebenen Materialien. Alle solche Kombinationen sollen vollständig in dem Umfang dieser Ausführungsformen enthalten sein.
Neben den Polymerharzen, den PACs, dem Lösungsmittel, dem Querverbindungsagent, und dem Kupplungsreagenzium umfasst der Photoresist in einigen Ausführungsformen auch eine Anzahl anderer Additive, die dem Photoresist helfen, eine hohe Auflösung zu erreichen. Beispielsweise umfassen einige Ausführungsformen des Photoresists auch Tenside, um zu helfen, die Fähigkeit des Photoresist zu verbessern, die Fläche zu beschichten, auf die er aufgebracht wird. In einigen Ausführungsformen umfassen Tenside nichtionische Tenside, Polymere, die fluorierte aliphatische Gruppen aufweisen, Tenside, die mindestens ein Fluoratom und/oder mindestens ein Siliziumatom aufweisen, Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylarylether, Polyoxyethylenpolyoxypropylenblockcopolymere, Sorbitan-Fettsäureester und Polyoxyethylensorbitan-Fettsäureester.
Spezifische Beispiele der Materialien, die in einigen Ausführungsformen als Tenside verwendet werden, umfassen Polyoxyethylenelaurylether, Polyoxyethylenestearylether, Ppolyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylenoctylphenolether, Polyoxyethylennonylphenolether, Sorbitanmonolaurat, Sorbitanmonopalmitat, Sorbitanmonostearat, Sorbitanmonooleat, Sorbitantrioleat, Sorbitantristearat, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylensorbitanmonopalmitat, Polyoxyethylensorbitanmonostearat, Polyoxyethylenesorbitantrioleat, Polyoxyethylensorbitantristearat, Polyethylenglykoldistearat, Polyethylenglykoldilaurat, Polyethylenglykoldilaurat, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyoxyethylenestearylether, Polyoxyethylenecetylether, fluorhaltige katonische Tenside, fluorhaltige nichtionische Tenside, fluorhaltige anionische Tenside, kationische Tenside und anionische Tenside, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyoxyethylenecetylether, Kombinationen daraus oder dergleichen.
Ein anderes Additive, das zu einigen Ausführungsformen der Photoresistzusammensetzung und Schutzschichtzusammensetzung zugegeben wird, ist ein Quencher, der die Diffusion der erzeugten Säuren/Basen/freien Radikale in dem Photoresist hemmt. Der Quencher verbessert die Resiststrukturkonfiguration sowie die Stabilität des Photoresist im Lauf der Zeit. In einer Ausführungsform ist der Quencher ein Amin, wie etwa ein zweites niedriger aliphatisches Amin, ein tertiäres niedrigeres aliphatisches Amin oder dergleichen. Spezifische Beispiele der Amine umfassen Trimethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Di-n-propylamin, Tri-n-propylamin, Tripentylamin, Diethanolamin und Triethanolamin, Alkanolamin, Kombinatoinen daraus oder dergleichen.
Einige Ausführungsformen von Quenchern umfassen:
In einigen Ausführungsformen ist der Quencher eine photozersetzte Base. Beispiele von photozersetzten Basen sind nachfolgend dargestellt, wobei R¹ eine alicyclische Gruppe von 5 oder mehr Kohlenstoffatomen ist, die ein Substituent aufweisen können, X eine divalente Verbindungsgruppe ist, Y eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkylengruppe oder eine Arylengruppe ist; Rf eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die ein Fluoratom enthält, und M ein organisches Kation oder ein Metallkation ist:
In einigen Ausführungsformen wird eine organische Säure als der Quencher verwendet. Spezifische Ausführungsformen organischer Säuren umfassen Malonsäure, Zitronensäure, Apfelsäure, Bernsteinsäure, Benzoesäure, Salicylsäure; Phosphoroxidsäure und ihre Derivate, wie etwa Phosphorsure und deren Derivate, wie etwa ihre Ester, Phosphorsäuredi-n-butylester und Phosphorsäure-diphenylester; Phosphonsäure und deren Derivate, wie etwa seine Ester, wie etwa Phosphonsäuredimethylester, Phosphonicsäure-di-n-butylester, Phenylphosphonsäure, Phosphonsäure-diphenylester und Phosphonsäure-Dibenzylester; und Phosphinsäure und deren Derivate, wie etwa ihre Ether, einschließlich Phenylphosphinsäure.
Ein anderes Additiv, das zu einigen Ausführungsformen des Photoresist zugegeben wird, ist ein Stabilisator, der hilft, unerwünschte Diffusion der Säuren zu verhindern, die während der Bestrahlung des Photoresist entsteht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Stabilisator Stickstoffverbindungen, einschließlich aliphatischer primärer, sekundärer und tertiärer Amine, einschließlich Piperidine, Pyrrolidine, Morpholine; aromatischer Heterocyclen, einschließlich Pyridine, Pyrimidine, Purine; Imine, einschließlich Diazabicycloundecen, Guanidine, Imide, Amid oder dergleichen. Alternativ werden in einigen Ausführungsformen auch Ammoniumsalze als Stabilisator verwendet, einschließlich Ammonium, primäre, sekundäre, tertiäre und quaternäre Alkyl- und Arylammoniumsalze von Alkoxiden, einschließlich Hydroxiden, Phenolaten, Carboxylaten, Aryl und Alkylsulfonaten, Sulfonamiden oder dergleichen. Andere kationische stickstoffhaltige Verbindungen, einschließlich Pyridiniumsalze und Salze anderer heterocyclischer stickstoffhaltiger Verbindungen mit Anionen, wie etwa Alkoxiden, einschließlich Hydroxid, Phenolate, Carboxylate, Aryl- und Alkylsulfonate, Sulfonamid oder dergleichen, werden in einigen Ausführungsformen verwendet.
Ein anderes Additiv ist in einigen Ausführungsformen des Photoresist ein Ablösungshemmer, um zu helfen, die Ablösung des Photoresist während der Entwicklung zu steuern. In einer Ausführungsform können Gallensäureester als Ablösungshemmer verwendet werden. Spezifische Beispiele der Ablösungshemmer umfassen in einigen Ausführungsformen Cholsäure, Deoxycholsäure, Lithocholsäure, t-Butyldeoxycholat, t-Butyllithocholat, und t-butyl-3-acetyllithocholat.
Ein anderes Additiv ist in einigen Ausführungsformen des Photoresist ein Weichmacher. Weichmacher werden verwendet, um die Ablösung und Risse zwischen dem Photoresist und den darunterliegenden Schichten zu verringern (z. B. der zu strukturierenden Schicht). Weichmacher umfassen monomere, oligomere und polymere Weichmacher, wie etwa Oligo- und Polyethyleneglycolether, cycloaliphatische Ester und nichtsäurereaktive Steroidalderivatmaterialien. Spezifische Beispiele der Materialien, die für den Weichmacher in einigen Ausführungsformen verwendet werden, umfassen Dioctylphthalat, Didodecylphthalat, Triethylenglykoldicaprylat, Dimethylglycolphthalat, Tricresylphosphat, Dioctyladipat, Dibutylsebacat, Triacetylglycerin oder dergleichen.
Ein Färbemittel ist ein anderes Additiv, das in einigen Ausführungsformen des Photoresists enthalten ist. Das Färbemittel wird verwendet, um den Photoresist zu untersuchen und Defekte zu finden, die vor der weiteren Verarbeitung korrigiert werden müssen. In einigen Ausführungsformen ist das Färbemittel eine Triarylmethanfarbe oder ein organisches Feinpartikelpigment. Spezifische Beispiele der Materialien umfassen in einigen Ausführungsformen Kristallviolett, Methylviolett, Ethylviolett, Ölblau #603, Victoria Pure Blue BOH, Malachitgrün, Diamantgrün, Phthalocyaninpigmente, Azopigmente, Ruß, Titanoxid, brilliantgrüne Farbe (C. I. 42020), Victoria Pure Blue FGA (Linebrow), Victoria BO (Linebrow) (C. I. 42595), Victoria Blue BO (C. I. 44045), Rhodamin 6G (C. I. 45160), Benzophenonverbindungen wie etwa 2,4-dihydroxybenzophenone und 2,2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone; Salicylsäureverbindungen wie etwa Phenylsalicylat und 4-t-butylphenylsalicylate; Phenylacrylatverbindungen, wie etwa Ethyl-2-cyano-3,3-diphenylacrylat, und 2'-ethylhexyl-2-cyano-3,3-diphenylacrylat; Benzotriazolverbindugnen, wie etwa 2-(2-hydroxy-5-methylphenyl)-2H-benzotriazole, und 2-(3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylphenyl)-5-chloro-2H-benzotriazol; Coumarinverbindungen wie etwa 4-methyl-7-diethylamino-i-benzopyran-2-on; Thioxanthonverbindungen, wie etwa diethylthioxanthon; Stilbenverbindungen, Naphthalsäureverbindungen, Azofarben, Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Iodgrün, Victoria Blue, Kristallviolett, Titanoxid, Naphthalenschwarz, Photopia-Methylviolett, Bromphenolblau und Bromcresolgrün; Laserfabrne wie etwa Rhodamine G6, Coumarin 500, DCM (4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran)), Kiton Red 620, Pyrromethen 580 oder dergleichen. Weiterhin kann einer oder mehr Färbeagenten in Kombination verwendet werden, um die gewünschte Färbung bereitzustellen.
Klebeadditive werden einigen Ausführungsformen des Photoresist zugesetzt, um die Haftung zwischen dem Photoresist und einer darunterliegenden Schicht zu fördern, auf die der Photoresist aufgebracht wurde (z. B. der zu strukturierenden Schicht). In einigen Ausführungsformen umfassen die Klebeadditive eine Silanverbindung mit mindestens einem reaktiven Substituent, wie etwa einer Karboxylgruppe, einer Methacryloylgruppe, einer Isocyanatgruppe und/oder einer Epoxidgruppe. Spezifische Beispiele der Klebekomponenten umfassen Trimethoxysilylbenzoesäure, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, γ-Isocyanatoropyltriethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β-(3,4-epoxycyclohexyl)Ethyltrimethoxysilan, Benzimidazole und Polybenzimidazole, ein niedriger hydroxyalkylsubstituiertes Pyridinderivat, eine stickstoffheterocyclische Verbindung, Harnstoff, Thiourea, eine Organophosphorverbindung, 8-oxyquinolin, 4-hydroxypteridin und Derivate, 1,10-phenanthroline und Derivative, 2,2'-bipyridin und Derivative, Benzotriazole, Organophosphorverbindungen, Phenylenediaminverbindungen, 2-amino-1-phenylethanol, N-phenylethanolamin, N-ethyldiethanolamin, N-ethylethanolamin und Derivate, Benzothiazol und ein Benzothiazoleaminsalz mit einem Cyclohexylring und einem Morpholinring, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-glycidoxypropyltriethoxysilan, 3-mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-mercaptopropyltriethoxysilan, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Kombinatoinen daraus oder dergleichen.
Oberflächennivellierungsagenten werden in einigen Ausführungsformen des Photoresists zugegeben, um zu helfen, eine obere Fläche des Photoresists zu glätten, sodass auftreffendes Licht nicht nachteilig durch eine unebene Fläche verändert wird. In einigen Ausführungsformen umfassen Oberflächennivellierungsagenten fluoroaliphatische Ester, hydroxylterminierte fluorierte Polyether, fluorierte Ethylenglykolpolymere, Silikone, Acrylpolymernivellierungsagenten, Kombinatoinen daraus oder dergleichen.
Weitere Verarbeitungsoperationen werden in einigen Ausführungsformen ausgeführt, um Halbleitervorrichtungen herzustellen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Herstellungsprozess einen Ionenimplantierungsprozess, der auf den Wafer angewendet wird, wobei die strukturierte Resistschicht als eine Implantierungsmaske verwendet wird, wodurch verschiedene dotierte Merkmale in dem Wafer gebildet werden.
Andere Ausführungsformen umfassen andere Operationen vor, während oder nach den oben beschriebenen Operationen. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bilden von Fin-Field-Effect-Transistor- (FinFET) Strukturen. In einigen Ausführungsformen werden mehrere aktive Finnen auf dem Halbleitersubstrat gebildet. Solche Ausführungsformen umfassen ferner das Ätzen des Substrats durch die Öffnungen der strukturierten Hartmaske zum Bilden von Gräben in dem Substrat; Füllen der Gräben mit einem Dielektrikum; Durchführen eines chemisch-mechanischen Politur- (CMP) Prozesses zum Bilden von „Shallow-Trench-Isolation“- (STI) Merkmalen; und epitaktischer Aufbaue oder Ausschneiden der STI-Merkmale zum Bilden von finnenähnlichen aktiven Regionen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren andere Operationen zum Bilden mehrerer Gateelektroden an dem Halbleitersubstrat. Das Verfahren kann ferner das Bilden von Gateabstandhaltern, dotierten Source/Drain-Regionen, Kontakten für Gate/Source/Drain-Merkmale usw. umfassen. In einer anderen Ausführungsform soll eine Zielstruktur als Metallleitungen in einer mehrschichtigen Verbindungsstruktur gebildet werden. Beispielsweise können die Metallleitungen in einer Zwischenschichtdielektrikums. (ILD) Schicht des Substrats gebildet werden, die geätzt wurde, um mehrere Gräben zu bilden. Die Gräben können mit einem leitfähigen Material gefüllt werden, wie etwa einem Metall; und das leitfähige Material kann unter Verwendung eines Prozesses wie etwa chemisch-mechanischer Planarisierung (CMP) poliert werden, um die strukturierte ILD-Schicht freizulegen und damit die Metallleitungen in der ILD-Schicht zu bilden. Obiges sind nicht einschränkende Beispiele von Vorrichtungen/Strukturen, die unter Verwendung des hierin beschriebenen Verfahrens hergestellt und/oder verbessert werden können.
In einigen Ausführungsformen is das Halbleitersubstrat 10 eine Zwischenstruktur, die während der Verarbeitung einer IC hergestellt wurde, oder ein Abschnitt davon, der Logikschaltungen, Speicherstrukturen, passive Komponenten (wie etwa Widerstände, Kondensatoren und Induktoren) und aktive Komponente wie Dioden, Field-Effect-Transistoren (FETs), Metalloxidhalbleiter-Field-Effect-Transistoren (MOSFET), komplementäre Metalloxidhalbleiter- (CMOS) Transistoren, bipolare Transistoren, Hochspannungstransistoren, Hochfrequenztransistoren, finnenähnliche FETs (FinFETs), andere dreidimensionale (3D) FETs, Metalloxidhalbleiter-Field-Effect-Transistoren (MOSFET), komplementäre Metalloxidhalbleiter- (CMOS) Transistoren, bipolare Transistoren, Hochspannungstransistoren, Hochfrequenztransistoren, andere Speicherzellen und Kombinationen daraus umfassen.
Ausführungsformen der Offenbarung verringern die Verunreinigung des Halbleitersubstrats. In einigen Ausführungsformen wird die Metallverunreinigung aus metallhaltigen Photoresists nach Ausführungsformen der Offenbarung verringert. Neben der verringerten Verunreinigung des Halbleitersubstrats wird auch die Verunreinigung der Halbleitervorichtungsverarbeitungswerkzeuge verringert. Verringerte Verunreinigung der Substrate führt auch zu verringerter Verunreinigung der Verarbeitungswerkzeuge, die die Substrate bei der Verarbeitung handhaben und damit in Kontakt kommen. Weil die ALG-Gruppen der Schutzzusammensetzungen in der Schutzschichtzusammensetzung verbleiben, wird die Schutzschichtschrumpfung und Hohlraumbildung im Vergleich mit konventionellen Schutzschichtzusammensetzungen verringert. Die verringerte Schrumpfung und Hohlraumbildung verhindert, dass Verunreinigungen die Schutzschicht durchbrechen und das darunterliegende Substrat verunreinigen. So sind die Substratkanten durch die Ausführungsformen dieser Offenbarung besser vor Verunreinigung durch die Metalle in metallhaltigen Photoresists geschützt. In Ausführungsformen der Offenbarung liegt die Waferkantenverunreinigung nach der photolithografischen Verarbeitung bei weniger als 1 × 10¹¹ Atom/cm² im Gegensatz zu 1 × 10¹² bis 1 × 10¹⁴ Atom/cm² in Wafern, die die Zusammensetzung und Verfahren dieser Offenbarung nicht verwenden.
Eine Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren des Herstellens einer Halbleitervorrichtung, einschließlich des Bildens einer ersten Schutzschicht über einem Kantenabschnitt einer ersten Hauptfläche eines Halbleitersubstrats. Eine Photoresistschicht wird über der ersten Hauptfläche des Halbleitersubstrats gebildet. Die erste Schutzschicht wird entfernt und die Photoresistschicht wird selektiv mit aktinischer Strahlung bestrahlt. Die erste Schutzschicht besteht aus einer Zusammensetzung, die umfasst: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen; ein polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen eine Struktur aufweisen
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen ist. In einer Ausführungsform ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren eine erste Erwärmung der ersten Schutzschicht mit einer Temperatur von 100 °C bis 200 °C für 10 Sekunden auf 5 Minuten vor dem Bilden der Photoresistschicht. In einer Ausführungsform ist der Photoresist ein metallhaltiger Photoresist. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren umfasst das Bilden einer zweiten Schutzschicht über dem Kantenabschnitt der ersten Hauptfläche des Halbleitersubstrats nach der selektiven Bestrahlung der Photoresistschicht mit aktinischer Strahlung. In einer Ausführungsform besteht die zweite Schutzschicht aus einer Zusammensetzung, die umfasst: einen thermalen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen; ein polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen eine Struktur aufweisen
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen ist. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren eine zweite Erwärmung der selektiv bestrahlten Photoresistschicht und der zweiten Schutzschicht mit einer Temperatur von 100 °C bis 200 °C für 10 Sekunden bis 5 Minuten. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Entwickeln der selektiv bestrahlten Photoresistschicht zum Bilden einer strukturierten Photoresistschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Entfernen der zweiten Schutzschicht nach dem Entwickeln der selektiv bestrahlten Photoresistschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren eine dritte Erwärmung der ersten Schutzschicht und der Photoresistschicht mit einer Temperatur von etwa 40 °C und 120 °C für etwa 10 Sekunden bis etwa 10 Minuten vor dem Entfernen der ersten Schutzschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer eine Verbindungsgruppe, die die anhängende säurelabile Gruppe mit der polaren Funktionsgruppe oder den polaren Schaltfunktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet. In an Ausführungsform sind die eine oder die mehr polaren Funktionsgruppen aus einer oder mehr aus -OH, =O, -S-, -P- -P(O₂)-, -C(=O)SH, -C(=O)OH, - C(=O)O-, -O-, -N-, -C(=O)NH, -SO₂OH, -SO₂SH, -SOH, und -SO₂- gewählt. In einer Ausführungsform ist die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe:
In einer Ausführungsform sind die polaren Schaltfunktionsgruppen aus einer oder mehr Acetalgruppen, Acetonidgruppen und Anhydridgruppen gewählt. In einer Ausführungsform ist die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe:
In einer Ausführungsform ist die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe:
In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ferner einen Basengenerator. In einer Ausführungsform sind die anhängenden Lactongruppen aus
gewählt.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren des Bildens einer Photoresiststruktur, einschließlich des Bildens einer ersten Schutzschicht über einem Substrat und das Erwärmen der ersten Schutzschicht. Eine Photoresistschicht ist über der ersten Schutzschicht gebildet und die erste Schutzschicht wird entfernt. Die Photoresistschicht wird selektiv mit aktinischer Strahlung bestrahlt und die zweite Schutzschicht wird über dem Substrat gebildet. Die Photoresistschicht wird entwickelt, um eine Struktur in der Photoresistschicht zu bilden, und die zweite Schutzschicht wird entfernt. Die ersten und zweiten Schutzschichten bestehen aus einer Zusammensetzung, die umfasst: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen; ein polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen eine Struktur aufweisen
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen ist. In einer Ausführungsform ist die erste Schutzschicht um eine Peripherie des Substrats gebildet. In einer Ausführungsform umfasst das Bilden der ersten Schutzschicht das Bilden der ersten Schutzschicht über einer oberen Fläche und Seitenflächen des Substrats, und das Entfernen der ersten Schutzschicht von der oberen Fläche, außer der Peripherie des Substrats vor dem Bilden der Photoresistschicht. In einer Ausführungsform wird die erste Schutzschichtzusammensetzung auf eine Peripherie des Substrats aufgebracht und das Substrat wird nach Aufbringen der ersten Schutzschichtzusammensetzung oder während des Aufbringens der ersten Schutzschichtzusammensetzung gedreht. In einer Ausführungsform wird die Photoresistzusammensetzung auf einen zentralen Abschnitt des Substrats aufgebracht und das Substrat wird nach Aufbringen der ersten Photoresistschichtzusammensetzung oder während des Aufbringens der ersten Photoresistzusammensetzung gedreht. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Erwärmen der Photoresistschicht vor dem selektiven Offenlegen der Photoresistschicht gegen die aktinische Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Erwärmen der selektiv bestrahlten Photoresistschicht vor dem Entwickeln der Photoresistschicht. In einer Ausführungsform werden die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht unter Verwendung von Propylenglykolmethyletheracetat und Propylenglykolmethylether entfernt. In einer Ausführungsform wird die erste Schutzschicht unter Verwendung einer Mischung von Propylenglykolmethyletheracetat und Propylenglykolmethylether entfernt und die zweite Schutzschicht wird unter Verwendung eines anderen Lösungsmittels entfernt. In einer Ausführungsform umfasst die Photoresistschicht ein Metalloxid. In einer Ausführungsform der aktinischen Strahlung ist extrem ultraviolette Strahlung.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung umfasst eine waferschützende Zusammensetzung, die umfasst: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen. Die anhängenden säurelabilen Gruppen werden aus der Gruppe gewählt, die besteht aus
und
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen umfasst polare Schaltfunktionsgruppen, die aus einem oder mehr aus Acetalgruppen, Acetonidgruppen und Anhydridgruppen gewählt sind; oder das Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen umfasst anhängende Lactongruppen, und die Zusammensetzung umfasst einen thermalen Basengenerator. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ferner ein Lösungsmittel. In einer Ausführungsform ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator. In einer Ausführungsform sind die polaren Schaltfunktionsgruppen gewählt aus
In einer Ausführungsform ist die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe:
In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ferner einen Basengenerator.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist ein Verfahren, das das Bilden einer ersten Schutzschicht über einer oberen Fläche und Seitenflächen des Substrats umfasst. Die erste Schutzschicht wird von der oberen Fläche des Substrats entfernt, mit Ausnahme der Peripherie des Substrats. Die erste Schutzschicht wird gehörtet und eine metallhaltige Photoresistschicht wird über der ersten Schutzschicht gebildet. Die erste Schutzschicht wird entfernt und die Photoresistschicht wird selektiv mit Strahlung bestrahlt. Die Photoresistschicht wird entwickelt, um eine Struktur in der Photoresistschicht zu bilden. Die erste Schutzschicht besteht aus einer Zusammensetzung, die umfasst: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen; ein polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen eine Struktur aufweisen
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen ist. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bilden einer zweiten Schutzschicht über der oberen Fläche des Substrats nach dem selektiven Offenlegen der Photoresistschicht gegen die Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Erhitzen der Photoresistschicht und der zweiten Schutzschicht vor dem Entwickeln der Photoresistschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Entfernen der zweiten Schutzschicht nach dem Entwickeln der Photoresistschicht. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Entfernen der ersten Schutzschicht und der zweiten Schutzschicht unter Verwendung einer Mischung von Propylenglykolmethyletheracetat und Propylenglykolmethylether. In einer Ausführungsform wird die erste Schutzschicht unter Verwendung einer Mischung von Propylenglykolmethyletheracetat und Propylenglykolmethylether entfernt und die zweite Schutzschicht wird unter Verwendung eines anderen Lösungsmittels entfernt. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Erwärmen der Photoresistschicht vor dem selektiven Offenlegen der Photoresistschicht gegen die aktinische Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst die Photoresistschicht ein Metalloxid. In einer Ausführungsform der Strahlung ist extrem ultraviolette Strahlung. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung einen thermalen Basengenerator.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung umfasst eine Zusammensetzung, die umfasst: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen. Die anhängenden säurelabilen Gruppen sind eine oder mehr polare Funktionsgruppen, gewählt aus der Gruppe bestehend aus
In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ein Lösungsmittel. In einer Ausführungsform ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung eine Verbindungsgruppe, die die anhängende säurelabile Gruppe mit den polaren Funktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, die einen Säuregenerator umfasst; und ein Polymer, das anhängende säurelabile Gruppen umfasst, einschließlich einer oder mehr polarer Funktionsgruppen, die aus -S-, -P- -P(O₂)-, -C(=O)SH, - N-, -C(=O)NH, -SO₂OH, -SO₂SH, -SOH, und -SO₂- gewählt sind. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ein Lösungsmittel. In einer Ausführungsform ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator. In einer Ausführungsformumfasst das Polymer eine Verbindungsgruppe, die die anhängende säurelabile Gruppe mit den einen oder mehr polaren Funktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, umfassend: einen Säuregenerator; und ein Polymer, das anhängende säurelabile Gruppen aufweist, wobei die säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfasst, die aus einer oder mehr von Acetalgruppen, Acetonidgruppen und Anhydridgruppen gewählt werden. In einer Ausführungsform umfassen die säurelabilen Gruppen eine oder mehr aus
In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ein Lösungsmittel. In einer Ausführungsform ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung eine Verbindungsgruppe, die die anhängenden säurelabilen Gruppen mit den polaren Schaltfunktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, umfassend: einen Säuregenerator; und ein Polymer, das anhängende säurelabile Gruppen aufweist, mehr 5 % der säurelabilen Gruppen umfassen
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe ist. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ein Lösungsmittel. In einer Ausführungsform ist der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator. In einer Ausführungsform ist die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe:
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, die einen Basengenerator enthält und ein Polymer, das anhängende Lactongruppen aufweist. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer anhängende säurelabile Gruppen. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung einen thermalen Säuregenerator. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen und der anhängenden Lactongruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ein Lösungsmittel. In einer Ausführungsform ist der Basengenerator ein thermaler Basengenerator. In einer Ausführungsform sind die anhängenden Lactongruppen 5- oder 6-elementige Ringe. In einer Ausführungsform sind die anhängenden Lactongruppen aus gewählt.
Eine andere Ausführungsform der Offenbarung ist eine Zusammensetzung, umfassend: einen thermalen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen. 5 % bis 20 % der Gesamtanzahl der anhängenden säurelabilen Gruppen und der anhängenden Carbonsäuregruppen sind Carbonsäuregruppen. In einer Ausführungsform umfasst das Polymer von 20 Gew.% bis 70 Gew.% der anhängenden säurelabilen Gruppen und der Carbonsäuregruppen basierend auf einem Gesamtgewicht des Polymers. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ein Lösungsmittel.
Obiges umschreibt Merkmale mehrerer Ausführungsformen oder Beispiele, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen. Fachleuten sollte bekannt sein, dass sie die vorliegende Offenbarung leicht als Grundlage für den Entwurf oder die Modifizierung anderer Verfahren und Strukturen verwenden können, um dieselben Zwecke zu erfüllen und/oder dieselben Vorteile der hierin vorgestellten Ausführungsformen oder Beispiele zu erreichen. Fachleute sollten außerdem verstehen, dass solche entsprechenden Konstruktionen nicht vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen hieran vornehmen können,
ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 753902 [0001]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Bilden einer ersten Schutzschicht über einem Kantenabschnitt einer ersten Hauptfläche eines Halbleitersubstrats; Bilden einer Photoresistschicht über der ersten Hauptfläche des Halbleitersubstrats; Entfernen der ersten Schutzschicht; Selektives Offenlegen der Photoresistschicht gegen aktinische Strahlung, wobei die erste Schutzschicht aus einer Zusammensetzung besteht, die umfasst: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen die folgende Struktur aufweisen:
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe ist. ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Säuregenerator ein thermaler Säuregenerator ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein erstes Erwärmen der ersten Schutzschicht mit einer Temperatur von 100 °C bis 200 °C für 10 Sekunden bis 5 Minuten vor dem Bilden der Photoresistschicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Photoresist ein metallhaltiger Photoresist ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Bilden einer zweiten Schutzschicht über dem Kantenabschnitt der ersten Hauptfläche des Halbleitersubstrats nach der selektiven Bestrahlung der Photoresistschicht mit aktinischer Strahlung.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Schutzschicht aus einer Zusammensetzung besteht, die umfasst: einen thermalen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen die folgende Struktur aufweisen:
wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe ist; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend ein zweites Erwärmen der selektiv bestrahlten Photoresistschicht und der zweiten Schutzschicht mit einer Temperatur von 100 °C bis 200 °C für 10 Sekunden bis 5 Minuten.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend das Entwickeln der selektiv bestrahlten Photoresistschicht zum Bilden einer strukturierten Photoresistschicht;
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Entfernen der zweiten Schutzschicht nach dem Entwickeln der selektiv bestrahlten Photoresistschicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein drittes Erwärmen der ersten Schutzschicht und der Photoresistschicht mit einer Temperatur von etwa 40 °C und 120 °C für etwa 10 Sekunden bis etwa 10 Minuten vor dem Entfernen der ersten Schutzschicht.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Polymer eine Verbindungsgruppe umfasst, die die anhängende säurelabile Gruppe mit der polaren Funktionsgruppe oder den polaren Schaltfunktionsgruppen verbindet, wobei die Verbindungsgruppe aus substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aliphatischen Gruppen, substituierten und unsubstituierten, verzweigten und unverzweigten aromatischen Gruppen, und substituierten und unsubstituierten 1-9 karbonzyklischen und nichtzyklischen Gruppen verbindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder mehr polaren Funktionsgruppen aus einem oder mehr von -OH, =O, -S-, -P- -P(O₂)-, -C(=O)SH, - C(=O)OH, -C(=O)O-, -O-, -N-, -C(=O)NH, -SO₂OH, -SO₂SH, -SOH, und -SO₂- gewählt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe gewählt sind:
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polaren Schaltfunktionsgruppen aus einer oder mehr von Acetalgruppen, Acetonidgruppen und Anhydridgruppen gewählt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe gewählt ist:
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anhängende säurelabile Gruppe aus der folgenden Gruppe gewählt ist:
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung ferner einen Basengenerator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die anhängenden Lactongruppen aus gewählt sind.
Verfahren des Bildens einer Photoresiststruktur, umfassend: Bilden einer ersten Schutzschicht über einem Substrat, Erwärmen der ersten Schutzschicht; Bilden einer Photoresistschicht über der ersten Schutzschicht; Entfernen der ersten Schutzschicht; selektives Offenlegen der Photoresistschicht gegen aktinische Strahlung; Bilden einer zweiten Schutzschicht über einem Substrat; Entwickeln der Photoresistschicht, um eine Struktur in der Photoresistschicht zu bilden; und Entfernen der zweiten Schutzschicht, wobei die ersten und zweiten Schutzschichten aus einer Zusammensetzung bestehen, die umfasst: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Funktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die säurelabilen Gruppen eine oder mehr polare Schaltfunktionsgruppen umfassen; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei mehr als 5 % der anhängenden säurelabilen Gruppen die folgende Struktur aufweisen:

wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe ist; ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Lactongruppen; oder ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen und anhängenden Carbonsäuregruppen.
Waferschutzzusammensetzung, umfassend: einen Säuregenerator; und ein Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen, wobei die anhängenden säurelabilen Gruppen aus der folgenden Gruppe gewählt sind:

wobei R1 eine C6-C30-Alkylgruppe, C6-C30-Cycloalkylgruppe, C6-C30-Hydroxylalkylgruppe, C6-C30-Alkoxygruppe, C6-C30-Alkoxylalkylgruppe, C6-C30-Acetylgruppe, C6-C30-Acetylalkylgruppe, C6-C30-Carboxylgruppe, C6-C30-Alkycarboxylgruppe, C6-C30-Cycloalkylcarboxylgruppe, ein C6-C30-gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffring, oder eine C6-C30-heterocyclische Gruppe ist; und R2 eine C4-C9-Alkylgruppe, C4-C9-Cycloalkylgruppe, C4-C9-Hydroxylalkylgruppe, C4-C9-Alkoxygruppe, C4-C9-Alkoxylalkylgruppe, C4-C9-Acetylgruppe, C4-C9-Acetylalkylgruppe, C4-C9-Carboxylgruppe, C4-C9-Alkycarboxylgruppe oder C4-C9-Cycloalkylcarboxylgruppe ist; oder das Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen polare Schaltfunktionsgruppen umfasst, die aus einer oder mehr aus Acetalgruppen, Acetonidgruppen und Anhydridgruppen gewählt sind; oder das Polymer mit anhängenden säurelabilen Gruppen anhängende Lactongruppen umfasst, und die Zusammensetzung einen thermalen Basengenerator umfasst.