DE10261845A1 - Process for treating a resist system and device therefor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines Resistsystems für die Herstellung eines Halbleiterbauelementes, wobei das Resistsystem (1) polare und/oder geladene Bestandteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Belichten des Resistsystems (1) auf ein Substrat (2) das Resistsystem (1) einem elektrischen Feld (10) zur Beeinflussung der Bewegung der polaren und/oder geladenen Bestandteile des Resistsystems (1) ausgesetzt wird. Damit kann die laterale Diffusion von geladenen und/oder polaren Bestandteilen des Resistsystems verringert oder verhindert werden.The invention relates to a method and a device for treating a resist system for the production of a semiconductor component, the resist system (1) having polar and / or charged components, characterized in that after the resist system (1) has been exposed to a substrate (2) the resist system (1) is exposed to an electrical field (10) to influence the movement of the polar and / or charged components of the resist system (1). The lateral diffusion of charged and / or polar components of the resist system can thus be reduced or prevented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 26.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device for performing the The method of claim 26.
In der Mikroelektronik werden sogenannte chemisch verstärkte Resistssysteme (chemical amplification resists, CAR) für verschiedene optische Lithographie-Verfahren (Wellenlängen: 248nm, 193nm, 157 nm) in großem Umfang eingesetzt. Dies wird z.B. in dem Artikel von Hiroshi Ito "Deep-UV resists: Evolution and status", Solid-State Technology, July 1996, S. 164 ff. beschrieben. Chemisch verstärkte Resiste, insbesondere auch mit Onium-Verbindungen als Photosäuregeneratoren werden auch in Reichmanis et al. "Chemically amplified resists: Chemistry and Processes", Advanced Materials for Optics and Electronics, Vol. 4, 83-93, 1994 diskutiert.In microelectronics, so-called chemically amplified Resist systems (chemical amplification resists, CAR) for various optical lithography process (wavelengths: 248nm, 193nm, 157 nm) in large Scope used. This is e.g. in Hiroshi Ito's article "Deep-UV resists: Evolution and status ", Solid-State Technology, July 1996, p. 164 ff. chemical increased Resists, especially with onium compounds as photo acid generators are also described in Reichmanis et al. "Chemically amplified resists: Chemistry and processes ", Advanced Materials for Optics and Electronics, Vol. 4, 83-93, 1994.
Die Resistsysteme können nach dem Prinzip der säurekatalytischen Spaltung arbeiten. Im Falle eines Positivresists wird dabei aus einer unpolaren chemischen Gruppe, beispielsweise eine Carbonsäure-tertbutylestergruppe, in Gegenwart einer photolytisch erzeugten Säure (Photo Acid Generator: PAG; Photosäuregenerator) eine polare Carbonsäuregruppe gebildet.The resist systems can after the principle of acid catalytic Cleavage work. In the case of a positive resist, it is off a non-polar chemical group, for example a carboxylic acid tert-butyl ester group, in the presence of a photolytically generated acid (Photo Acid Generator: PAG; PAG) a polar carboxylic acid group educated.
Zugegebene Basen können die Diffusionslänge der erzeugten Photosäure beeinflussen, was Auswirkungen sowohl auf Linienrauhigkeit als auch Empfindlichkeit des Resistsystems haben. In einem anschließenden Entwicklungsschritt wird der belichtete Resistfilm mit wässrig-alkalischen Entwicklerlösungen behandelt, wobei die carbonsäurereichen, polaren Bereiche wegentwickelt werden und die unbelichteten Resistbereiche stehen bleiben.Added bases can be the diffusion length the photo acid produced affect what affects both line roughness as well Have sensitivity of the resist system. In a subsequent development step the exposed resist film is treated with aqueous alkaline developer solutions, wherein the carbonic acid rich, polar areas are developed away and the unexposed resist areas are standing stay.
Für die Herstellung von DRAMs bis zum Jahr 2007 werden wahrscheinlich Resistmaterialien erforderlich sein, die Strukturen bis zu einer Größe von 65 nm auflösen können. Für das Jahr 2016 wird sogar die Auflösung von 22 nm DRAM 1/2-Pitch nötig sein. Mit den derzeit verwendeten Belichtungswellenlängen von 248 bzw. 193 nm oder auch bei der zukünftig verwendeten Wellenlänge von 157 nm lassen sich diese Strukturen nicht mehr erzeugen. Für künftige Lithographie Generationen wird daher die optische Lithographie in den extrem kurzwelligen Bereich von etwa 13,4 nm (EUV) oder sogar in den Röntgenbereich vorstoßen.For the production of DRAMs by 2007 is likely Resist materials may be required, the structures up to one Size of 65 resolve nm can. For the 2016 will even be the resolution of 22 nm DRAM 1/2 pitch be necessary. With the currently used exposure wavelengths of 248 or 193 nm or also in the future wavelength used These structures can no longer be generated at 157 nm. For future lithography Therefore, optical lithography is used in the extreme generations shortwave range of about 13.4 nm (EUV) or even in the X-ray range advance.
Mit abnehmender Strukturgröße steigen die Anforderungen an das eingesetzte Resistmaterial sowohl was Empfindlichkeit als auch Linienrauhigkeit betrifft. Im Jahr 2007 werden nach den heutigen Planungen nur noch Linienrauhigkeiten von weniger als 4 nm toleriert werden können.Increase with decreasing structure size the requirements for the resist material used as well as what sensitivity as well as line roughness. In 2007, according to the today's planning only line roughness of less than 4 nm can be tolerated.
Nach der Belichtung werden die Resistsysteme einer thermischen Behandlung unterzogen (Post exposure bake, PEB). Dabei tritt bei den bekannten chemisch verstärkten Resistsystemen (CAR) das Problem auf, dass die freien positiv geladenen Teile des Resistsystems (Protonen) isotrop durch das Resistsystem diffundieren. Dieser Diffusionseffekt führt zu Ungenauigkeiten der zu entwickelnden Strukturen und führt maßgeblich zu Linienrauhigkeiten.After exposure, the resist systems subjected to a thermal treatment (post exposure bake, PEB). The known chemically amplified resist systems (CAR) the problem is that the free positively charged parts of the resist system Diffuse (protons) isotropically through the resist system. This diffusion effect leads to Inaccuracies in the structures to be developed and leads significantly to line roughness.
Es ist bekannt, die Diffusion der positiven geladenen Teile durch Zugabe von Basen zu beschränken, um damit die Linienrauhigkeiten zu verkleinern. Die Zugabe von Basen hat aber zur Folge, dass die Belichtungsdosis erhöht werden muss, so dass der Durchsatz der Anlage verringert wird.It is known the diffusion of the restrict positive charged parts by adding bases to thus reducing the line roughness. The addition of bases has the consequence, however, that the exposure dose is increased must, so that the throughput of the plant is reduced.
Bei gleichbleibender Belichtungsdosis und immer kürzer werdenden Belichtungswellenlängen wird die Photonenzahl pro Belichtung immer kleiner und damit auch die Anzahl der erzeugten Photosäuren. Ein Verlust von Photosäuren durch zugegebene Basen während der Herstellung würde den Durchsatz an Produkten (z.B. Wafern) weiter einschränken.With constant exposure dose and getting shorter exposure wavelengths the number of photons per exposure becomes smaller and smaller the number of photoacids produced. A loss of photoacids through added bases during of manufacturing further restrict the throughput of products (e.g. wafers).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die laterale Diffusion von geladenen und / oder polaren Bestandteilen eines Resistsystems verringert oder verhindert wird.The present invention lies the task is to create a method with which the lateral diffusion of charged and / or polar components of a resist system is reduced or prevented.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention solved a method with the features of claim 1.
Bei dem erfindungsgemmäßen Verfahren wird nach dem Belichten des Resistsystems auf ein Substrat das Resistsystem einem elektrischen Feld ausgesetzt. Dadurch wird auf geladene und / oder polare Bestandteile des Resistsystems eine Kraft ausgeübt, so dass die isotrope Diffusionsbewegung der geladenen Bestandteile durch eine gezielte Bewegung aufgrund des elektrischen Feldes überlagert wird. Durch die Wahl der Feldstärke und / oder Feldrichtung kann die Bewegung der polaren und / oder geladenen Teilchen gezielt beeinflusst werden, so dass der Diffusionseinfluss z.B. in lateraler Richtung verringerbar ist.In the method according to the invention becomes after the exposure of the resist system on a substrate, the resist system exposed to an electrical field. This will load on and / or polar components of the resist system exert a force such that the isotropic diffusion movement of the charged components a targeted movement due to the electric field is superimposed becomes. By choosing the field strength and / or field direction can the movement of the polar and / or charged particles are specifically influenced, so that the influence of diffusion e.g. can be reduced in the lateral direction.
Vorteilhaft ist es, wenn das elektrische Feld zeitlich und räumlich konstant und im Bereich des Resistsystems homogen ist. Damit lassen sich die polaren und / oder geladenen Bestandteile des Resistsystems in homogener Weise im Resistsystem orientieren.It is advantageous if the electrical Field temporally and spatially is constant and homogeneous in the area of the resist system. Leave with it the polar and / or charged components of the resist system orient in a homogeneous manner in the resist system.
Auch ist es vorteilhaft, das elektrische Feld einen vorbestimmenten Gradienten aufweist und / oder als elektrisches Wechselfeld ausgebildet ist. Auch mit einer solchen Ausbildung lassen sich die Bewegungen von polaren und / oder geladenen Bestandteilen des Resistsystems in gezielter Weise beeinflussen.It is also advantageous to use the electrical Field has a predetermined gradient and / or as an electrical Alternating field is formed. Even leave with such training the movements of polar and / or charged components of the resist system in a targeted manner.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das elektrische Feld im Wesentlichen senkrecht zum Substrat ausgerichtet ist. Damit wird eine laterale Diffusion der geladenen und / oder polaren Bestandteile des Resistsystems unterdrückt; die Bestandteile orientieren sich im Wesentlichen vertikal, was für die Erzeugung scharfer, vertikaler Linien im Resist vorteilhaft ist.It is particularly advantageous if the electric field is essentially perpendicular to the substrate is directed. This suppresses lateral diffusion of the charged and / or polar components of the resist system; the components are oriented essentially vertically, which is advantageous for producing sharp, vertical lines in the resist.
Eine vorteilhafte Verringerung der Linienrauhigkeit ergibt sich, wenn die Feldstärke des elektrischen Feldes kleiner als 105 V/cm ist .An advantageous reduction in the line roughness results if the field strength of the electric field is less than 10 5 V / cm.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Resistsystems wird das Resistsystem während einer thermischen Behandlung (z.B. Backen des Resistsystems) dem elektrischen Feld ausgesetzt. Vorteilhaft ist es, wenn nach der thermischen Behandlung das elektrische Feld ausgeschaltet wird und das Resistsystem mit einer Entwicklerlösung behandelt wird.Another advantageous The resist system is designed during a thermal treatment (e.g. baking the resist system) the electrical Field exposed. It is advantageous if after the thermal treatment the electrical field is switched off and the resist system with a developer solution is treated.
Vorteilhafterweise lässt sich die Belichtung mit einem Maskenverfahren oder einem Direktschreibverfahren, insbesondere einem E-Beam oder Ionenstrahlverfahren durchführen.Advantageously, exposure using a mask process or a direct write process, in particular an e-beam or ion beam method.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise anwendbar, wenn das Resistsystem als chemisch verstärktes System ausgebildet ist.The method according to the invention is advantageous applicable when the resist system is a chemically amplified system is trained.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet ein Resistsystem mit mindestens einem Polymer oder Copolymer mit mindestens einer säurelabilen Gruppe. Bei einem solchen Resistsystem kann überraschenderweise eine Strukturierung bei Wellenlängen im Bereich von 0,1 bis 150 nm vorgenommen werden. Die säurelabilen Gruppen werden unter katalytischer Einwirkung von Säure gespalten und setzen polare Gruppen frei, die dann eine Erhöhung der Löslichkeit des Polymers / Copolymers in Entwicklern, z.B. wässrigen alkalischen Entwicklern bewirken.An advantageous embodiment of the method according to the invention uses a resist system with at least one polymer or copolymer with at least one acid labile Group. With such a resist system, structuring can surprisingly at wavelengths in the range of 0.1 to 150 nm. The acid labile Groups are split under the catalytic action of acid and release polar groups, which then increase the solubility of the polymer / copolymer in developers, e.g. aqueous effect alkaline developers.
Vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine säurelabile Gruppe eine Estergruppe oder eine Lactongruppe ist.It is advantageous if at least an acid labile Group is an ester group or a lactone group.
Durch den Einsatz eines Copolymers mit mindestens einem Maleinsäureanhydrid-Segment und mindestens einem Methacrylat-Segment kann ein Substrat selbst ohne chemische Verstärkungsmittel bei einem Lithographieverfahren mit Wellenlängen im Bereich von 0,1 bis 150 nm strukturiert werden. Das erfindungsgemäße Resistsystem weist ein großes Prozessfenster auf, da auch bei hohen Belichtungsdosen keine Quervernetzungen auftreten, die zu einer Unlöslichkeit des Resists führen. Auch wenn man grundsätzlich bestrebt ist, kleine Belichtungsdosen zu verwenden, so ist das erfindungsgemäße Resistsystem durch das große Prozessfenster unempfindlicher gegenüber Schwankungen in der Belichtung.By using a copolymer with at least one maleic anhydride segment and at least one methacrylate segment can be a substrate even without chemical reinforcing agents in a lithography process with wavelengths be structured in the range from 0.1 to 150 nm. The resist system according to the invention shows a big one Process window, because there are no cross-links even with high exposure doses occur that lead to insolubility of resist. Even if you basically if the aim is to use small exposure doses, then the resist system according to the invention through the big Process window less sensitive to fluctuations in exposure.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Methacrylat-Segment ein t-Butylmethacrylat und / oder ein 2-Ethoxyethylmethacrylat verwendet wird.It is particularly advantageous if a t-butyl methacrylate and / or a 2-ethoxyethyl methacrylate as the methacrylate segment is used.
Die Empfindlichkeit des Resistsystems lässt sich verbessern, wenn ein jodhaltiger und / oder schwefelhaltiger Photosäuregenerator als chemisches Verstärkungsmittel verwendet wird.The sensitivity of the resist system let yourself improve if a iodine and / or sulfur-containing photo acid generator as a chemical reinforcing agent is used.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resistsystems weist mindestens ein Photosäuregenerator ein Perfluoralkansulfuonat Anion der Form CnF2n+1–xHxSO3 – mit n=1,...,10 auf.In an advantageous embodiment of the resist system according to the invention, at least one photo acid generator has a perfluoroalkanesulfuonate anion of the form C n F 2n + 1-x H x SO 3 - with n = 1, ..., 10.
Mit Vorteil weist mindestens ein Photosäuregenerator eine Iodonium-Verbindung auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Photosäuregenerator ein Di(tert.-Butylphenyl)iodoniumtriflat, Di(tert.-Butylphenyl)iodoniumhexaflat, Di(tert.-Butylphenyl)iodoniumnonaflat, Diphenyliodoniumtriflat, Diphenyliodoniumhexaflat oder Diphenyliodoniumnonaflat aufweist.Advantageously, at least one PAG an iodonium compound. It is particularly advantageous if at least one photo acid generator a di (tert-butylphenyl) iodonium triflate, Di (tert-butylphenyl) iodoniumhexaflat, Di (tert-butylphenyl) iodoniumnonaflat, Diphenyliodonium triflate, Diphenyliodoniumhexaflat or Diphenyliodoniumnonaflat having.
Auch ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Photosäuregenerator eine Sulfonium-Verbindung, insbesondere ein Triphenylsulfoniumtriflat, Triphenylsulfoniumhexaflat oder Triphenylsulfoniumnonaflat aufweist.It is also advantageous if at least a photo acid generator a sulfonium compound, in particular a triphenylsulfonium triflate, Triphenylsulfoniumhexaflat or triphenylsulfonium nonaflate has.
Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße Resistsystem einen Anteil an Silizium auf, was zu einer verbesserten Ätzstabilität führt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Silizium in Form einer Verbindung mit einer polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, insbesondere einem Trimethylallylsilan in das Resistsystem einführbar ist.The resist system according to the invention advantageously has a proportion of silicon, which leads to improved etch stability. Especially It is advantageous if the silicon in the form of a connection with a polymerizable carbon-carbon bond, in particular a trimethylallylsilane can be introduced into the resist system.
Die Empfindlichkeit wird gesteigert, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren ein Resistsystem mit einem chemischen Verstärkungsmittel, das mindestens einen jod- und / oder schwefelhaltigen Photosäuregenerator enthält, verwendet wird.The sensitivity is increased if in the inventive method a resist system with a chemical reinforcing agent that at least contains an iodine and / or sulfur-containing photo acid generator used becomes.
Das große Prozessfenster zeigt sich daran, dass die Belichtungsdosis beim erfindungsgemäßen Lithographieverfahren zwischen 0,1 und 300 mJ / cm2 betragen kann. Selbst eine massive Überbelichtung (z.B. um einen Faktor 250) führt nicht zu einer Vernetzung des Polymers im Resistsystem. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Belichtungsdosis beim Belichten zwischen 0,5 und 10 mJ / cm2 beträgt.The large process window is evident from the fact that the exposure dose in the lithography method according to the invention can be between 0.1 and 300 mJ / cm 2 . Even massive overexposure (e.g. by a factor of 250) does not lead to crosslinking of the polymer in the resist system. It is particularly advantageous if the exposure dose during exposure is between 0.5 and 10 mJ / cm 2 .
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei Wellenlänge von 0,1 bis 150 nm durchgeführt werden. Dies deckt den EW-Bereich bis in den Röntgenbereich ab. Besonders vorteilhaft ist es, eine Wellenlänge von 13,4 nm zu verwenden.An embodiment of the method according to the invention can at wavelength from 0.1 to 150 nm become. This covers the EW area up to the X-ray area. Especially It is advantageous to use a wavelength of 13.4 nm to be used.
Die Aufgabe wird auch durch ein Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 26 gelöst.The task is also accomplished by a device solved with the features of claim 26.
Durch die Verwendung eines Mittels zur Erzeugung eines elektrischen Feldes und mindestens ein Aufnahmemittel für ein Substrat mit einem Resistsystem ist es möglich das Resistsystem dem elektrischen Feld auszusetzen, um die Bewegung geladener und / oder polarer Bestandteile des Resistsystems zu beeinflussen.By using an agent for generating an electrical field and at least one receiving means for a With a resist system it is possible to use the resist system suspend electrical field to the movement charged and / or to influence polar components of the resist system.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Feldes ein Teil einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung des Resistsystems, z.B. einer Kammer für einen Backschritt.In an advantageous embodiment the means for generating an electric field is part of a Device for thermal treatment of the resist system, e.g. one Chamber for a baking step.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below Reference to the figures of the drawings on several exemplary embodiments explained in more detail. It demonstrate:
In
Ein Substrat
Das Resistsystem
Nach dem thermischen Behandlungsschritt wird das Resistsystem mit einer Entwicklungslösung behandelt, bei der hier vertikale Strukturen erhalten bleiben, die aber aufgrund des lateralen Anteils der isotropen Diffusion eine hohe Linienrauhigkeit aufweisen.After the thermal treatment step the resist system is treated with a development solution, in which here vertical structures are retained, but due to the lateral Share of the isotropic diffusion have a high line roughness.
Das erfindungsgemäße Verfahren, das in
Der grundsätzliche Ablauf entspricht dem
Verfahren gemäß
Durch die Orientierung des elektrischen
Feldes wird auf polare und / oder geladene Bestandteile des Resistystems
In
Dies entspricht der isotropen Diffusion
der Bestandteile, die erhebliche laterale Anteile aufweist. Die Linienrauhigkeit,
in
Das erfindungsgemäße Anlegen eines elektrischen
Feldes
Die vertikalen Bewegungsanteile sind nun größer als die lateralen. Die Überlagerung dieser verformten Diffusionsbereiche führt am Rand belichteter Strukturen zu einer effektiveren Überlappung. Dies führt dazu, dass die Linienrauhigkeit, symbolisiert durch die dick eingezeichnete Linie am linken Rand, verringert wird.The vertical motion shares are now bigger than the lateral. The overlay this deformed diffusion area leads to the edge of exposed structures for a more effective overlap. this leads to that the line roughness, symbolized by the thick line Line on the left edge, is reduced.
In
In der Vorrichtung zur thermischen
Behandlung ist ein Mittel
Im Folgenden werden Resistsysteme
Das hier beschriebene Resistsystem weist ein Polymer als Bestandteil des Resistsystems auf, dessen Polarität gezielt änderbar ist. Im Folgenden wird die Herstellung eines Polymers beschrieben, das dann allein oder zusammen mit Photosäuregeneratoren als Resistsystem verwendbar ist.The resist system described here has a polymer as part of the resist system, the polarity of which can be changed in a targeted manner is. The production of a polymer is described below, that alone or together with photo acid generators as a resist system is usable.
Das Polymer wird mittels radikalischer
Polymerisation synthetisiert. Hierzu werden
20,27 g (206 mmol)
Maleinsäureanhydrid,
26,46
g (186 mmol) t-Butylmethacrylat,
3,27 g (21 mmol) 2-Ethoxyethylmethacrylat,
0,64
g (4 mmol) α, α'-Azoisobutyronitril
als Radikalstarter und
0,32 g(2 mmol) Dodecylmercaptan als
Kettenregulator in
41,0 g (52 ml) 2-Butanon gelöst und 3
Stunden unter Rückfluss
zum Sieden (80°C)
erhitzt. Daraufhin werden 4,0 g (5 ml) Methanol (zur partiellen
Alkoholyse des Anhydrids) zugegeben und die Reaktionslösung für weitere 24
Stunden unter Rückfluss
zum Sieden (80°C)
erhitzt.The polymer is synthesized using radical polymerization. To do this
20.27 g (206 mmol) maleic anhydride,
26.46 g (186 mmol) t-butyl methacrylate,
3.27 g (21 mmol) 2-ethoxyethyl methacrylate,
0.64 g (4 mmol) of α, α'-azoisobutyronitrile as radical initiator and
0.32 g (2 mmol) dodecyl mercaptan as chain regulator in
41.0 g (52 ml) of 2-butanone dissolved and heated to boiling (80 ° C.) under reflux for 3 hours. Then 4.0 g (5 ml) of methanol (for partial alcoholysis of the anhydride) are added and the reaction solution is refluxed for a further 24 hours (80 ° C.).
Man lässt die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abkühlen und fügt unter starkem Rühren 35,0 g (27,5 ml) 2-Propanol zu. Die erhaltene Lösung wird innerhalb von 30 Minuten unter sehr starkem mechanischen Rühren in eine Lösung aus 10,5 g (13,1 ml) 2-Butanon, 337,0 g (429 ml) 2-Propanol und 329,0 g (329,0 ml) Wasser getropft.The reaction solution is left on Cool down to room temperature and adds with vigorous stirring 35.0 g (27.5 ml) of 2-propanol. The solution obtained becomes within 30 Minutes with very strong mechanical stirring into a solution 10.5 g (13.1 ml) 2-butanone, 337.0 g (429 ml) 2-propanol and 329.0 g (329.0 ml) of water was added dropwise.
Hierbei fällt das Polymer als feines, weißes Pulver aus. Man lässt noch 30 Minuten Rühren und saugt dann unter leicht vermindertem Druck über einer G3 Fritte das Lösungsmittel ab.Here the polymer falls as a fine, white Powder from. You leave Stir for another 30 minutes and then sucks the solvent under a slightly reduced pressure over a G3 frit from.
Der weiße Niederschlag wird mit einer Lösung aus 16,0 g (20,0 ml) 2-Butanon, 111,0 g (141 ml) 2-Propanol und 100,0 g (100 ml) Wasser gewaschen und 72 Stunden bei 80°C im Hochvakuum getrocknet. Man erhält ca. 38 g (75 % d. Th.) feines, weißes Pulver als Reaktionsprodukt. Die Analytik kann mittels NMR, GPC oder DSC erfolgen.The white precipitate comes with a solution from 16.0 g (20.0 ml) 2-butanone, 111.0 g (141 ml) 2-propanol and Washed 100.0 g (100 ml) of water and 72 hours at 80 ° C in a high vacuum dried. You get approx. 38 g (75% of theory) of fine, white powder as a reaction product. The analysis can be carried out by means of NMR, GPC or DSC.
Als Beispiel für ein siliziumhaltiges Polymer des erfindungsgemäßen Resistsysstems wird im Folgenden ein Ausschnitt aus einer Struktur dargestellt: A section of a structure is shown below as an example of a silicon-containing polymer of the resist system according to the invention:
Alternativ kann ein siliziumfreies Polymer verwendet werden: Alternatively, a silicon-free polymer can be used:
Beispiel 1 (Resistsystem mit Polymer ohne PAG)Example 1 (resist system with polymer without PAG)
5 g des oben beschriebenen Polymers werden in 209 g 1-Methoxy-2- propylacetat gelöst. Die Lösung wird anschließend durch einen Teflonfilter mit 0,2 μm Poren druckfiltriert. Nach 24 h Ruhezeit ist eine erste Ausführungsform des Resistsystems gebrauchsfertig. Diese erste Ausführungsform weist keinen Photosäuregenerator auf.5 g of the polymer described above are dissolved in 209 g of 1-methoxy-2- dissolved propylacetate. The solution will be subsequently through a Teflon filter with 0.2 μm Pores pressure filtered. After a rest period of 24 hours is a first embodiment of the resist system ready for use. This first embodiment has no photo acid generator on.
Das Resistsystem wird auf eine Siliziumscheibe (Wafer) bei 1000-5000 U/min aufgeschleudert und 90 s bei 130°C gebacken (PAB). Die Schichtdicke des Resistsystems beträgt nach Aufschleudern bei 3000 U/min ca. 110 nm. Die Belichtung erfolgt mit EW-Licht der Wellenlänge 13,4 nm. Die Belichtungsdosis D0 beträgt 36,8 mJ/cm2. Nach der Belichtung erfolgt ein weiterer Backschritt, für 90 s bei 130°C (PEB). Die Entwicklung erfolgt in einer 2.38%igen Tetramethylammoniumhydroxidlösung, anschließend wird der Wafer mit destilliertem Wasser gespült und getrocknet.The resist system is spun onto a silicon wafer (wafer) at 1000-5000 rpm and baked for 90 s at 130 ° C (PAB). The layer thickness of the resist system after spin-coating at 3000 rpm is approximately 110 nm. The exposure is carried out with EW light with a wavelength of 13.4 nm. The exposure dose D 0 is 36.8 mJ / cm 2 . After exposure, there is a further baking step, for 90 s at 130 ° C (PEB). The development takes place in a 2.38% tetramethylammonium hydroxide solution, then the wafer is rinsed with distilled water and dried.
Die Wirksamkeit dieses Resistsystems,
selbst ohne Photosäuregeneratoren,
wird anhand
Beispiel 2 (Resistsystem mit Di(tert.-Butylphenyl)iodoniumhexaflat als Photosäuregenerator)Example 2 (resist system with di (tert-butylphenyl) iodonium hexaflate as photo acid generator)
Grundsätzlich weisen Iodonium-Verbindungen eine Struktur (IR2)X auf, wobei R ein organisches Radikal, insbesondere eine Aryl-Gruppe sein kann. X ist eine Hydroxygruppe oder ein einwertiger Säurerest. Mögliche Strukturen sind z.B.: Basically, iodonium compounds have a structure (IR 2 ) X, where R can be an organic radical, in particular an aryl group. X is a hydroxy group or a monovalent acid residue. Possible structures are, for example:
Wobei an einer solchen Struktur auch Substituenten R angeordnet sein können: Whereby substituents R can also be arranged on such a structure:
Als Substituenten R können insbesondere geradlinige oder verzweigte Alkylgruppen dienen, wie z.B. -CH3, C2H5, iso-Propyl oder Die Substituenten R können untereinander gleich oder identisch sein. Als Anion kann der Photosäuregenerator z.B. ein Perfluoralkansulfuonat der Form CnF2n+1–xHxSO3 – mit n=1,...,10 aufweisen.Straight or branched alkyl groups, such as, for example, -CH 3 , C 2 H 5 , isopropyl or, can serve as substituents R. The substituents R can be identical or identical to one another. As an anion, the photo acid generator can have, for example, a perfluoroalkanesulfuonate of the form C n F 2n + 1-x H x SO 3 - with n = 1,... 10.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden zu dem Polymer gemäß Beispiel 1 50 mg Di(tert.-Butylphenyl)iodoniumhexaflat [ (tBu-Ph)2 J+ , CF3CHF CF2SO3 –] als Iodonium-Verbindung in 209 g 1-Methoxy-2- propylacetat gelöst.In the first exemplary embodiment, 50 mg of di (tert-butylphenyl) iodonium hexaflate [(tBu-Ph) 2 J + , CF 3 CHF CF 2 SO 3 - ] as the iodonium compound in 209 g of 1-methoxy- 2-propyl acetate dissolved.
Die Lösung wird anschließend durch einen Teflonfilter mit 0,2 um Poren druckfiltriert. Nach 24h Ruhezeit ist eine erste Ausführungsform des Resistsystems gebrauchsfertig.The solution is then through a Teflon filter with 0.2 µm pores pressure filtered. After a rest period of 24 hours is a first embodiment of the resist system ready for use.
Das Resistsystem wird auf eine Siliziumscheibe (Wafer) bei 1000-5000 U/min aufgeschleudert und 90 s bei 130°C gebacken (PAB). Die Schichtdicke des Resistsystems beträgt nach Aufschleudern bei 3000 U/min ca. 110 nm. Die Belichtung erfolgt mit EUV-Licht der Wellenlänge 13,4 nm. Die Belichtungsdosis D0 beträgt 1,4 mJ/cm2. Nach der Belichtung erfolgt ein weiterer Backschritt, 90 s bei 130°C (PEB). Die Entwicklung erfolgt in einer 2,38%igen Tetramethylammoniumhydroxidlösung, anschließend wird der Wafer mit destilliertem Wasser gespült und getrocknet.The resist system is spun onto a silicon wafer (wafer) at 1000-5000 rpm and baked for 90 s at 130 ° C (PAB). The layer thickness of the resist system after spin-coating at 3000 rpm is approximately 110 nm. The exposure is carried out with EUV light of the wavelength 13.4 nm. The exposure dose D 0 is 1.4 mJ / cm 2 . After exposure, there is a further baking step, 90 s at 130 ° C (PEB). Development takes place in a 2.38% tetramethylammonium hydroxide solution, then the wafer is rinsed with distilled water and dried.
Damit wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resistsystem hergestellt.This will be a second embodiment of the resist system according to the invention manufactured.
Beispiel 3 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumnonaflat als Photosäuregenerator)Example 3 (resist system with triphenylsulfonium nonaflate as photo acid generator)
Auch kann der Photosäuregenerator Sulfonium-Verbindungen aufweisen, die grundsätzlich die Form [R3S]+X– aufweisen. Eine mögliche Struktur ist z.B. ein Triphenylsulfonium (TPS): The photo acid generator can also have sulfonium compounds which basically have the form [R 3 S] + X - . A possible structure is, for example, a triphenyl sulfonium (TPS):
Die aromatischen Bestandteile können ebenfalls die Substituenten R aufweisen, die im obigen Beispiel aufgeführt wurden.The aromatic components can also have the substituents R listed in the example above.
Die Herstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Resistsystems
erfolgt analog zu Beispiel
Beispiel 4 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumnonaflat und Base)Example 4 (resist system with triphenylsulfonium nonaflate and base)
Die Herstellung einer vierten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Resistsystems
erfolgt analog zu Beispiel
Das Kontrastverhalten dieser Ausführungsform
ist die mittlere Kurve in
Beispiel 5 (Resistsystem mit Diphenliodoniumtriflat)Example 5 (resist system with diphenliodonium triflate)
In einem fünften Ausführungsbeispiel wird analog
zum Beispiel
Beispiel 6 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumtriflat)Example 6 (resist system with triphenylsulfonium triflate)
In einem sechsten Ausführungsbeispiel wird analog zum Beispiel 2 ein Resistsystem hergestellt, wobei anstelle des Di(tert.-Butylphenyl)iodoniumhexaflat als Photosäuregenerator Triphenylsulfoniumtriflat [Ph3S+, CF3SO3 –] verwendet wird. Die Belichtungsdosis beträgt 0,8 mJ/cm2.In a sixth exemplary embodiment, a resist system is produced analogously to Example 2, triphenylsulfonium triflate [Ph 3 S + , CF 3 SO 3 - ] being used instead of the di (tert-butylphenyl) iodonium hexaflate as the photoacid generator. The exposure dose is 0.8 mJ / cm 2 .
Die linke Kurve in
Es kann aber auch eine wesentlich höhere Belichtungsdosis von 250 mJ/cm2 verwendet werden. Das Resistsystem arbeitet auch bei diesen hohen Dosen, ohne dass es zu unerwünschten Quervernetzungen kommt.However, a much higher exposure dose of 250 mJ / cm 2 can also be used. The resist system works even at these high doses without causing undesirable cross-linking.
Beispiel 7 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumhexaflat)Example 7 (resist system with triphenylsulfonium hexaflate)
In einem siebten Ausführungsbeispiel
wird analog zum Beispiel
Die aufgeführten Beispiel 2 bis 7 zeigen einige Kombinationen der Photosäuregeneratoren. Grundsätzlich sind mögliche Permutationen der Triphenylsulfonium-, Diphenyliodonium- und di(tert.-Butylphenyl)iodonium-Salze der Trifluorsulfonsäure (Triflate), der Hexafluorsulfonsäure (Hexaflate) oder der Nonafluorsulfonsäure (Nonaflate) geeignet.The listed examples 2 to 7 show some combinations of photo acid generators. in principle are possible Permutations of the triphenylsulfonium, diphenyliodonium and di (tert-butylphenyl) iodonium salts of trifluorosulfonic acid (Triflate), the hexafluorosulfonic acid (Hexaflate) or nonafluorosulfonic acid (Nonaflate) suitable.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.The embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable, which differ from the ver according to the invention drive and make use of the device according to the invention even in fundamentally different types.
- 11
- Resistsystemresist system
- 22
- Substratsubstratum
- 1010
- elektrisches Feldelectrical field
- 2020
- Vorrichtung zur thermischen Behandlungcontraption for thermal treatment
- 3030
- Belichtungsquelleexposure source
- 4040
- isotrope Diffusionisotropic diffusion
- 4141
- von elektrischem Feld überlagerte Diffusionof electric field superimposed diffusion
- 50a,50a,
- b Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Feldes,b Means for generating an electric field,
- Kondensatorplattencapacitor plates
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