DE19958966A1 - Erzeugung von Resiststrukturen - Google Patents
Erzeugung von ResiststrukturenInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Erzeugung negativer Resiststrukturen wird ein chemisch verstärkter Resist auf ein Substrat aufgebracht, getrocknet, mit Licht, Röntgen-, Elektronen- oder Ionenstrahlen bestrahlt, aufgeheizt, mit einer wäßrig-alkalischen Entwicklerlösung entwickelt und aus flüssiger Phase silysiert. Der Resist enthält folgende Komponenten: ein Polymer, bei dem durch Einwirkung von Säure eine Veränderung der Polarität erfolgt und das Carbonsäureanhydridgruppen, gegebenenfalls in latenter Form, aufweist; eine Verbindung, aus der durch eine thermische Behandlung eine Säure freigesetzt wird; eine photoreaktive Verbindung, aus der bei Bestrahlung mit Licht, Röntgen-, Elektronen- oder Ionenstrahlen eine Base entsteht; ein Lösemittel; gegebenenfalls ein oder mehrere Additive.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung negativer
Resiststrukturen.
In der Mikroelektronik werden sogenannte chemisch verstärkte
Resists ("chemical amplification resists", CAR) für verschie
dene lithographische Technologien im großen Umfang eingesetzt
(siehe dazu: "Solid State Technology", Vol. 39 (1996), No. 7,
Seiten 164 bis 173). Das Prinzip der chemischen Verstärkung
findet sowohl bei naßentwickelbaren Einlagenresists Anwendung
als auch bei ganz oder teilweise trockenentwickelbaren Zwei
lagenresistsystemen. Die Resists können dabei nach dem Prin
zip der säurekatalytischen Spaltung arbeiten. Im Falle von
positiv arbeitenden Resists wird dann - bei einem Heizschritt
(Temperung) - aus einer unpolaren chemischen Gruppe, bei
spielsweise eine Carbonsäure-tert.-butylestergruppe, in
Gegenwart einer photolytisch erzeugten Säure eine polare
Carbonsäuregruppe gebildet. Weitere Beispiele für derartige
"blockierte" Gruppen sind tert.-Butoxycarbonyloxygruppen
(t-BOC-Gruppen) und Acetalgruppen. Die Polaritätsänderung
wird dann - beim Entwickeln in einem wäßrig-alkalischen
Entwickler - zum selektiven Lösen der belichteten (polaren)
Bereiche genutzt.
Im Falle von wäßrig-alkalisch entwickelbaren chemisch ver
stärkten Negativresists wird bei der Belichtung ebenfalls aus
einem Photosäuregenerator eine starke Säure erzeugt. Aller
dings dient hierbei die erzeugte Säure bei dem der Belichtung
folgenden Heizschritt nicht zur Abspaltung von "blockierten"
Gruppen (wie bei den Positivresists), sondern zur säurekata
lysierten Quervernetzung der Resistbasispolymere, üblicher
weise in Gegenwart geeigneter Vernetzungsagenzien. Säure
spaltbare "blockierte" Gruppen am Polymer sind bei diesen
Resists somit nicht erforderlich.
Ein chemisch verstärkter Negativresist, der nicht auf der
Basis von Quervernetzung arbeitet, ist aus der
US-PS 4 491 628 bekannt. Hierbei wird ein Resistsystem eingesetzt,
das aus denselben Komponenten aufgebaut ist wie die vor
stehend beschriebenen chemisch verstärkten Positivresists.
Das negative Abbild der Maske wird dadurch erreicht, daß
anstelle des wäßrig-alkalischen Entwicklers, der die polaren
Bereiche des Resists herauslöst, ein organischer Entwickler
verwendet wird, der selektiv die unpolaren (unbelichteten)
Bereiche herauslöst. Ein Nachteil besteht hier aber in der
Verwendung organischer Lösemittel als Entwickler (Toxizität,
Brennbarkeit, Entsorgung); derartige Entwickler werden in der
Halbleiterproduktion nicht akzeptiert.
Die chemisch verstärkten Positivresists sind im übrigen -
ebenso wie die chemisch verstärkten Negativresists - seit
langem bekannt (siehe dazu beispielsweise: "Advanced Mate
rials for Optics and Electronics", Vol. 4 (1994), Seiten 83
bis 93).
Eine spezielle Variante eines Positivresists ist aus der
DE-OS 42 26 464 bekannt. Dieser trockenentwickelbare Resist
basiert auf der chemischen Kombination eines Photobasebild
ners mit einem Thermosäurebildner, wodurch die unbelichteten
Bereiche des festen Resistfilms in der Weise modifiziert
werden, daß in einem auf die Belichtung folgenden chemischen
Reaktionsschritt Siliciummoleküle in den oberflächennahen
Resistfilmbereich eingebaut werden können. Bei der Prozessie
rung kommt man ohne den sonst üblichen naßchemischen Entwick
lungsschritt aus, statt dessen werden die bei der Belichtung
erzeugten latenten Strukturen durch direkte Silylierung und
nachfolgendes Ätzen im Sauerstoffplasma erzeugt ("top surface
imaging", TSI). Nachteilig ist hierbei, daß aufgrund von
Säure-Base-Diffusionsprozessen innerhalb des Resists sowie
durch Diffusion des Silylierungsagens die Strukturkanten nach
der Silylierung nicht klar definiert sind. Dies führt nach
dem abschließenden Sauerstoffätzprozeß zu eiher hohen Kanten
rauhigkeit und insbesondere zu einer Limitierung des Auf
lösungsvermögens. Zukünftige Lithographiegenerationen mit
einer geforderten Auflösung von < 150 nm können somit auf
diese Weise nicht realisiert werden.
Bei einem aus der EP-PS 0 395 917 bekannten Verfahren zur
Verbreiterung von Photoresiststrukturen wird eine spezielle
Art eines wäßrig-alkalisch entwickelbaren Positivresist
systems eingesetzt. Hierbei wird im Resist ein Basispolymer
verwendet, das reaktive Gruppen aufweist. Diese Gruppen
erlauben es, die entwickelte Resiststruktur mit geeigneten
Reagenzien nachzubehandeln. Während der Nachbehandlung werden
die Strukturen "aufgeweitet" ("chemical amplification of
resist lines", CARL) bzw. die Resistgräben und -löcher ver
engt.
Entsprechend einem aus der US-PS 5 234 793 bekannten Verfah
ren wird die Nachbehandlung zur Silylierung in einem Zwei
lagenresistsystem genutzt (Si-CARL). Allerdings kann diese
Art der Nachbehandlung nicht durchgeführt werden, wenn die
Polymermatrix in der entwickelten Resiststruktur quervernetzt
ist. Negativlacke, die auf der Basis von Quervernetzung ar
beiten, eignen sich deshalb nicht für dieses System. Für die
Strukturierung bestimmter Ebenen in der Halbleiterfertigung
werden aber Negativresistsysteme mit der genannten Art der
Nachbehandlung benötigt.
Insbesondere bei den herkömmlichen wäßrig-alkalisch ent
wickelbaren Negativresists besteht das Problem des sogenann
ten "swelling". Zwar werden die belichteten Resistbereiche
durch die während des Heizschrittes stattfindende Polymer
quervernetzung prinzipiell gegenüber dem Entwickler unlöslich
gemacht, problematisch sind aber die Randbereiche der Struk
turen. Hier stehen nämlich - aufgrund einer schwächeren
Lichteinstrahlungsintensität sowie aufgrund von Diffusions
prozessen - weniger Protonen für die Quervernetzung zur Ver
fügung. Dadurch kann die Quervernetzung nicht in dem Maße
erfolgen, wie es in der Mitte der Strukturen der Fall ist.
Die Randbereiche sind zwar im Entwickler unlöslich, sie kön
nen aber während der Entwicklung aufquellen und das Struktur
profil verfälschen. Dies ist auf das geringere Ausmaß der
Polymerquervernetzung zurückzuführen, wodurch die Strukturen
im Randbereich mechanisch weniger stabil sind als im Kern
bereich. Speziell bei immer kleiner werdenden Strukturen ist
dies ein großes Problem, weil hierbei der Anteil der Rand
flächen (Kanten) im Vergleich zum eigentlichen Struktur
volumen immer größer wird. Eine originalgetreue Abbildung
sehr feiner Strukturen ist mit herkömmlichen Negativresist
systemen deshalb nur sehr schwer zu erreichen, wenn nicht
sogar unmöglich.
Konventionelle Resistsysteme benutzen für die eigentliche
Strukturierung nur eine einzige photoaktive Komponente. Wei
tere Additive zielen nicht unmittelbar auf die Strukturier
barkeit ab, sondern gleichen lediglich die störende laterale
Diffusion der photoaktiven Komponente aus. Demgegenüber ist
aus der EP-OS 0 425 142 ein Photoresistsystem bekannt, bei
dem die Strukturierung durch eine kombinierte Säuren- und
Basenerzeugung erfolgt. Auf diese Weise kann ein negativ
arbeitender Resist in einen positiv arbeitenden Resist über
führt werden. Dieses System weist aber dieselben Nachteile
auf wie der aus der DE-OS 42 26 464 bekannte Positivresist,
nämlich hohe Kantenrauhigkeit und begrenztes Auflösungs
vermögen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung
negativer Resiststrukturen anzugeben, bei dem der wäßrig-
alkalisch entwickelbare Resist nicht durch Quervernetzung
strukturiert wird und somit nach dem Entwicklungsschritt eine
Nachbehandlung möglich ist, und mit dem das Problem der
Kantenrauhigkeit und der Auflösungsbegrenzung gelöst wird.
Außerdem soll dieses Verfahren sowohl bei der optischen
Lithographie und bei Direktschreibverfahren (mit Laser-,
Elektronen- oder Ionenstrahlen) als auch bei der Elektronen
projektionslithographie (EPL) und der Ionenprojektionslitho
graphie (IPL) eingesetzt werden können.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren erreicht, das
durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
- a) Aufbringen eines chemisch verstärkten Resists auf ein
Substrat, wobei der Resist folgende Komponenten enthält:
- - ein Polymer, bei dem durch Einwirkung von Säure eine Veränderung der Polarität erfolgt und das Carbonsäure anhydridgruppen, gegebenenfalls in latenter Form, auf weist,
- - eine Verbindung, aus der durch eine thermische Behand lung eine Säure freigesetzt wird (Thermosäurebildner),
- - eine photoreaktive Verbindung, aus der bei Bestrahlung mit Licht, Röntgen-, Elektronen- oder Ionenstrahlen eine Base entsteht (Photobasebildner),
- - ein Lösemittel, gegebenenfalls ein oder mehrere Additive;
- b) Trocknen des Resists;
- c) Bestrahlen des Resists mit Licht, Röntgen-, Elektronen- oder Ionenstrahlen;
- d) Aufheizen des Resists;
- e) Entwickeln des Resists mit einer wäßrig-alkalischen Ent wicklerlösung;
- f) Silylieren des Resists aus flüssiger Phase.
Beim Verfahren nach der Erfindung werden die Strukturen nicht
durch eine Direktsilylierung erzeugt, sondern durch einen der
Silylierung vorgeschalteten naßchemischen Entwicklungsprozeß.
Nach der Entwicklung werden die vordefinierten Strukturen mit
einer Silylierungslösung behandelt, wobei sich alle Vorteile
des CARL-Prozesses ergeben (Grabenverengung, hoher Silicium
gehalt in der Zweilagentechnik, große Prozeßfenster). Auf
diese Weise wird - im Vergleich zum Stand der Technik - eine
wesentlich bessere Strukturqualität erzielt, verbunden mit
einem höheren Auflösungsvermögen. Bei diesem Verfahren arbei
tet der Negativresist nicht auf der Basis der chemischen
Quervernetzung und damit der Verhinderung des Ablösens der
belichteten Bereiche und er weist deshalb nicht das auf
lösungsbegrenzende Phänomen "swelling" auf, sondern es er
folgt eine starke Erhöhung der Löslichkeit der unbelichteten
Bereiche. Mit diesem Verfahren wird somit eine negativ arbei
tende Variante des CARL-Prozesses geschaffen. Dabei ergibt
sich als weiterer Vorteil, daß kostengünstige Resists bzw.
Basispolymere eingesetzt werden können.
Im einzelnen läuft das Verfahren nach der Erfindung in fol
gender Weise ab. Der Resist wird auf das zu strukturierende
Substrat aufgebracht und dann getrocknet; hierbei verdampft
das Lösemittel. Im dabei erhaltenen festen Resistfilm wird
dann durch gezielte Bestrahlung ein latentes Bild der ge
wünschten Struktur erzeugt, wobei die belichteten Bereiche
die aus dem Photobasebildner entstandene Base aufweisen. Die
Bestrahlung erfolgt entweder optisch mit Licht oder mit Rönt
genstrahlen unter Zuhilfenahme einer Photomaske oder direkt
mit fokussierten Elektronen oder Ionen. In einem der Bestrah
lung folgenden Heizschritt ("post exposure bake", PEB) wird
im gesamten Resistfilm der Thermosäurebildner gespalten und
dabei eine Säure gebildet, d. h. eine chemische Verbindung,
die saurer ist als die Matrix. Diese Säure katalysiert dann
chemische Reaktionen am Polymer, die zur Abspaltung von Mole
külfragmenten führen, wodurch eine Veränderung der Polarität
(des Resists) bewirkt wird, d. h. es erfolgt ein Übergang von
hydrophob nach hydrophil. Dies ist allerdings nur in Berei
chen möglich, in denen eine ausreichende Säuremenge zur Ver
fügung steht. In den belichteten, d. h. bestrahlten Bereichen
wird die Säure durch die zuvor erzeugte Base weggefangen, so
daß das Polymer keine sauer katalysierten Reaktionen eingehen
kann. In den belichteten Bereichen bleibt das Polymer somit
weitgehend unverändert, d. h. es ist im Entwickler unlöslich.
Bei der nachfolgenden Entwicklung, die mittels eines wäßrig-
alkalischen Entwicklers erfolgt, werden deshalb nur die un
belichteten Bereiche weggelöst, und auf diese Weise wird ein
negatives Abbild der ursprünglichen Struktur erzeugt. Dies
bedeutet, daß das Substrat an den unbelichteten Bereichen
freiliegt, während die belichteten Bereiche noch vom festen
Resistfilm geschützt werden.
Nach der Entwicklung wird das strukturierte Substrat aus
flüssiger Phase silyliert, d. h. mit einer siliciumhaltigen
Lösung behandelt; dies erfolgt entweder als Tauchsilylierung
oder in einer Puddle-Einrichtung. Die Silylierung, bei der in
die entwickelten Resiststrukturen - durch Reaktion mit den
Carbonsäureanhydridgruppen - Siliciummoleküle eingebaut wer
den, verleiht der Resistmaske eine sehr hohe Ätzstabilität
gegenüber einem Sauerstoffplasma; gleichzeitig ermöglicht die
Silylierung eine laterale Aufweitung der vordefinierten
Strukturen (CARL-Prinzip). Im lithographischen Prozeß unter
Produktionsbedingungen wird dadurch eine Vergrößerung des
Prozeßfensters ermöglicht. Wichtig ist dabei, daß die ent
wickelten Resiststrukturen keine quervernetzten Polymer
strukturen enthalten, so daß die beschriebene Nachbehandlung
(im Sinne der CARL-Technologie) erfolgreich durchgeführt
werden kann.
Der beim Verfahren nach der Erfindung eingesetzte Resist
enthält ein Polymer, welches sauer katalysiert chemische
Reaktionen eingehen kann. Dazu dienen vorzugsweise funk
tionelle Gruppen, und zwar säurelabile Gruppen, aus denen
Molekülfragmente abgespalten werden. Vorteilhaft sind dies
eine oder mehrere folgender Gruppen: tert.-Alkylester, tert.-
Butoxycarbonyloxy, Acetal, Tetrahydrofuranyl und Tetrahydro
pyranyl. Bevorzugt wird dabei eine tert.-Butylestergruppe.
Das Polymer weist ferner Carbonsäureanhydridgruppen auf, die
für die chemische Anbindung des Silylierungsagens geeignet
sind; bevorzugt werden dabei Bernsteinsäureanhydridgruppen.
Zu diesem Zweck können aber auch die Anhydridgruppen von
einpolymerisiertem Itaconsäure-, Acrylsäure- oder Methacryl
säureanhydrid dienen und ebenso latent vorhandene Anhydrid
gruppen, die beispielsweise durch thermische Behandlung aus
Carbonsäuren oder Carbonsäurederivaten gebildet werden.
Aus dem im Resist enthaltenen Thermosäurebildner wird durch
die thermische Behandlung vorteilhaft eine Sulfonsäure frei
gesetzt. Dies ist vorzugsweise eine organische Sulfonsäure
mit aromatischem oder aliphatischem Charakter, insbesondere
eine Säure aus der folgenden Gruppe: aromatische Sulfon
säuren, die am aromatischen Rest - in beliebiger Stellung -
durch Halogenatome, Nitrogruppen oder aliphatische Reste (mit
1 bis 5 C-Atomen) substituiert sind; aliphatische Sulfon
säuren, die am aliphatischen Rest - in beliebiger Stellung -
durch Halogenatome oder Nitrogruppen substituiert sind;
aliphatische Sulfonsäuren mit polycyclischen aliphatischen
Gruppen, insbesondere Adamantyl- und Norbornylgruppen.
Als Thermosäurebildner dient vorzugsweise wenigstens eine der
folgenden Verbindungen: Dialkyl-, Alkylaryl- oder Diaryl
iodoniumsalz und Trialkyl-, Dialkylaryl- oder Alkyldiaryl
sulfoniumsalz eines Sulfonats (mit Alkyl = C1 bis C12 und Aryl
= C6 bis C18, gegebenenfalls substituiert mit OH, NO2, Halo
gen, C1- bis C12-Alkyl oder -O-Alkyl); o-Nitrobenzylsulfonat;
Salz einer Benzylthiolaniumverbindung, insbesondere einer
4-Methoxybenzylthiolaniumverbindung; Salz eines mehrfach
fluorierten Butansulfonats, insbesondere eines Nonafluor
butansulfonats, wie 4-Methoxybenzylthiolanium-nonafluor
butansulfonat; N-Sulfonsäureester, beispielsweise N-Phthal
imid-p-toluolsulfonsäureester.
Aus dem im Resist vorhandenen Photobasebildner wird durch die
Belichtung bzw. Bestrahlung vorteilhaft ein Amin freigesetzt.
Dies ist vorzugsweise ein organisches aromatisches oder ali
phatisches Amin. Als Photobasebildner dient vorteilhaft
wenigstens eine der folgenden Verbindungen: O-Acyloxim,
Benzyloxycarbonylamidderivat, Formamidderivat, Diarylmethan
trialkylammoniumsalz, o-Nitrobenzyloxycarbonylcyclohexylamin
(o-Nitrobenzyl-N-cyclohexylcarbamat), 2,6-Dihitrobenzyloxy
carbonyl-cyclohexylamin, Nifedipinderivat, wie N-Methyl
nifedipin, und polymergebundener Photobasebildner auf der
Basis einer der genannten Basevorstufen.
Als Lösemittel dienen an sich bekannte Resistlösemitel,
insbesondere wenigstens eine der folgenden Verbindungen:
1-Methoxy-2-propylacetat, Cyclohexanon, γ-Butyrolacton und Ethyllactat. Bevorzugt wird dabei 1-Methoxy-2-propylacetat.
1-Methoxy-2-propylacetat, Cyclohexanon, γ-Butyrolacton und Ethyllactat. Bevorzugt wird dabei 1-Methoxy-2-propylacetat.
Der Resist enthält gegebenenfalls ein oder mehrere Additive,
welche Resisteigenschaften, wie Lagerstabilität, Standzeit
verhalten und Filmbildung, verbessern können. Es können auch
Additive verwendet werden, welche als Lösungsvermittler wir
ken, zur Anpassung der Belichtungs- bzw. Adsorptionswellen
länge dienen, die Belichtungsdosis beeinflussen oder prozeß-
bzw. produktverbessernde Eigenschaften verändern können.
Besonders bevorzugte Additive sind 9-Anthracenmethanol und
9-Hydroxy-9-fluorencarbonsäure. Diese Verbindungen wirken als
Sensibilisatoren, d. h. sie absorbieren bei der Belichtung
Energie und geben sie an den Photobasebildner weiter, wodurch
dieser in einer höheren Quantenausbeute gespalten werden kann
als es ohne Additivzugabe der Fall wäre.
Der Resist weist im allgemeinen folgende Zusammensetzung auf
(GT = Gewichtsteile), wobei sich die einzelnen Anteile zu 100
ergänzen: 2 bis 15 GT Polymer, 0,06 bis 1,5 GT Thermosäure
bildner, 0,06 bis 1,5 GT Photobasebildner, 85 bis 98 GT Löse
mittel und 0 bis 1,5 GT Additive.
Der Resist wird durch an sich bekannte Verfahren auf das Sub
strat aufgebracht, beispielsweise durch Aufschleudern. Die
Trocknung des Resists wird im allgemeinen bei einer Tempera
tur von etwa 60 bis 160°C durchgeführt. Die Bestrahlung des
Resists erfolgt vorzugsweise mittels UV-Licht mit einer
Wellenlänge λ von 400 bis 1 nm. Die nachfolgende thermische
Behandlung, d. h. das Aufheizen des Resists, geschieht im
allgemeinen bei einer Temperatur von etwa 80 bis 250°C. Die
Temperatur beim Heizschritt liegt dabei über der Temperatur
beim Trocknen. Zur Entwicklung des Resists dienen an sich
bekannte wäßrig-alkalische Entwicklerlösungen, insbesondere
Tetramethyl- oder Tetraethylammoniumhydroxid enthaltende
Entwickler.
Die Silylierung erfolgt vorzugsweise mit einer aminogruppen
haltigen organischen Verbindung oder mit einer Mischung der
artiger Verbindungen, und zwar aus flüssiger Phase. Im all
gemeinen ist das Silylierungsagens dabei in einem organischen
Lösemittel gelöst, insbesondere in einem Alkohol, wie Etha
nol, 2-Propanol und 2-Hexanol; der Alkohol kann auch Wasser
enthalten, insbesondere 0,5 bis 30 Gew.-%. Das Silylierungs
agens ist vorzugsweise ein Gemisch von Diamino-oligosiloxanen
mit 4 bis 20 Siliciumatomen pro Molekül, insbesondere ein
Diamino-oligodimethylsiloxan. Vor und/oder nach der Silylie
rung des Resists kann noch eine thermische Behandlung durch
geführt werden. Dadurch wird das Resiststrukturprofil positiv
beeinflußt, weil nach der Entwicklung verbliebene Feuchtig
keit aus dem Resistfilm entfernt wird bzw. nach der Silylie
rung verbliebenes Restlösemittel. Für eine sich eventuell
anschließende Trockenätzung ist insbesondere eine thermische
Behandlung nach der Silylierung von Vorteil, da sich auf
diese Weise eine Differenz in der lateralen Breite von iso
lierten Linien und Gräben vermeiden läßt.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung noch
näher erläutert werden.
Es wird ein Resist hergestellt, der folgende Komponenten ent
hält: 7,52 GT eines Terpolymers, 0,08 GT Thermosäurebildner,
0,4 GT Photobasebildner und 92 GT Lösemittel: Das Terpolymer
wird durch radikalische Copolymerisation von Maleinsäure
anhydrid, Methacrylsäure-tert.-butylester und Allylsilan
erhalten (Molgewicht: ca. 20000 g/mol). Der Thermosäure
bildner ist 4-Methoxybenzylthiolanium-2H-nonafluorbutan
sulfonat, der Photobasebildner o-Nitrobenzyl-N-cyclohexyl
carbamat; als Lösemittel dient 1-Methoxy-2-propylacetat.
Dieser Resist wird bei einer Umdrehungszahl von 2000/min auf
einen Siliziumwafer, welcher mit einer 0,5 µm dicken aus
geheizten (235°C/90 s, Heizplatte) Schicht eines handels
üblichen Novolaks beschichtet ist, aufgeschleudert (Dauer:
20 s) und anschließend auf einer Heizplatte bei 100°C 60 s
getrocknet. Die Schichtdicke des auf dem Bottomresist be
findlichen Topresists beträgt ca. 200 nm.
Der Topresist entsprechend Beispiel 1 wird über eine Grau
keilmaske (Multi density resolution target/Ditric Optics) auf
einem Mask Aligner mit Vakuumkontaktbelichtung (MJB 3/Süss KG
mit UV-M-Interferenzfilter/Schott) mit UV-Strahlung bei
248 nm belichtet und dann auf einer Heizplatte bei 150°C für
60 s temperaturbehandelt (PEB). Dabei wird der tert.-Butyl
ester, katalysiert durch die gebildete Säure, gespalten.
Durch Entwickeln (60 s) in einem auf 23°C thermostatisierten
Gefäß mit einem kommerziellen Entwickler werden die unbelich
teten Bereiche des Resists weggelöst, wobei ein negatives
Abbild der Maske erhalten wird. Da die Maske Regionen mit
verschiedenen Transmissionsgraden aufweist, kann die Dosis
ermittelt werden, bei der der Resist vollständig entwickelt
ist, d. h. in den unbelichteten Bereichen keine verbliebene
Restschichtdicke mehr gemessen werden kann (Dp(0)-Dosis).
Die Auswertung mittels einer Kontrastkurve ergibt für die ge
nannten Prozeßbedingungen einen Wert für Dp(0) von 50 mJ/cm2.
Der Kontrast, d. h. die Steigung der Kurve im Wendepunkt, ist
vergleichbar mit Kontrastwerten kommerzieller Resists.
Dieses Beispiel zeigt somit die prinzipielle Einsetzbarkeit
des Resistsystems bei lithographischen Anwendungen.
Ein entsprechend Beispiel 1 beschichteter Wafer wird durch
eine Maske, die 0,15 µm-Linien/Steg-Strukturen aufweist, mit
tels eines Projektionbelichtungsgerätes mit einer numerischen
Apertur von 0,6 bei einer Wellenlänge von 248 nm belichtet.
Nach der Belichtung wird der Wafer auf einer Heizplatte bei
150°C für 60 s temperaturbehandelt (PEB). Nach der Entwick
lung mit einem kommerziellen Tetramethylammoniumhydroxid-
Entwickler (Dauer: 60 s) wird im Resist ein negatives Abbild
der Maske erhalten, wobei die 0,15 µm-Strukturen maßhaltig
abgebildet sind. Anschließend wird der Wafer bei Raumtempe
ratur mit einer Lösung, bestehend aus 2 Gew.-% Bisamino
oligodimethylsiloxan und 98 Gew.-% Hexanol, überschichtet.
Nach 40 s wird der Wafer mit Isopropanol gespült und an
schließend in einem Luftstrom getrocknet. Die derart sily
lierten und aufgeweiteten Strukturen weisen 0,20 µm-Stege
und 0,10 µm-Gräben auf. In einem Plasmaätzreaktor wird die
silylierte Topresist-Struktur nachfolgend mittels eines
anisotropen Sauerstoffplasmas in den unterliegenden Bottom
resist übertragen. Die dabei erhaltenen Strukturen weisen
senkrechte Flanken sowie 0,20 µm-Stege und 0,10 µm-Gräben
auf.
Claims (10)
1. Verfahren zur Erzeugung negativer Resiststrukturen,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) Aufbringen eines chemisch verstärkten Resists auf ein
Substrat, wobei der Resist folgende Komponenten enthält:
- - ein Polymer, bei dem durch Einwirkung von Säure eine Veränderung der Polarität erfolgt und das Carbonsäure anhydridgruppen, gegebenenfalls in latenter Form, auf weist,
- - eine Verbindung, aus der durch eine thermische Behand lung eine Säure freigesetzt wird (Thermosäurebildner),
- - eine photoreaktive Verbindung, aus der bei Bestrahlung mit Licht, Röntgen-, Elektronen- oder Ionenstrahlen eine Base entsteht (Photobasebildner),
- - ein Lösemittel,
- - gegebenenfalls ein oder mehrere Additive;
- b) Trocknen des Resists;
- c) Bestrahlen des Resists mit Licht, Röntgen-, Elektronen- oder Ionenstrahlen;
- d) Aufheizen des Resists;
- e) Entwickeln des Resists mit einer wäßrig-alkalischen Ent wicklerlösung;
- f) Silylieren des Resists aus flüssiger Phase.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Polymer wenigstens eine der
folgenden säurelabilen Gruppen aufweist: tert.-Alkylester,
tert.-Butoxycarbonyloxy, Acetal, Tetrahydrofuranyl und
Tetrahydropyranyl.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß aus dem Thermosäurebildner
eine Sulfonsäure freigesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Thermo
säurebildner wenigstens eine der folgenden Verbindungen ist:
Dialkyl-, Alkylaryl- oder Diaryliodoniumsalz und Trialkyl-, Dialkylaryl- oder Alkyldiarylsulfoniumsalz eines Sulfonats, o-Nitrobenzylsulfonat, Salz einer Benzylthiolaniumverbindung, Salz eines mehrfach fluorierten Butansulfonats und N-Sulfon säureester.
Dialkyl-, Alkylaryl- oder Diaryliodoniumsalz und Trialkyl-, Dialkylaryl- oder Alkyldiarylsulfoniumsalz eines Sulfonats, o-Nitrobenzylsulfonat, Salz einer Benzylthiolaniumverbindung, Salz eines mehrfach fluorierten Butansulfonats und N-Sulfon säureester.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß aus dem
Photobasebildner ein Amin entsteht.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Pho
tobasebildner wengistens eine der folgenden Verbindungen ist:
O-Acyloxim, Benzyloxycarbonylamidderivat, Formamidderivat,
Diarylmethantrialkylammoniumsalz, o-Nitrobenzyloxycarbonyl
cyclohexylamin, 2,6-Dinitrobenzyloxycarbonyl-cyclohexylamin,
Nifedipinderivat und polymergebundener Photobasebildner auf
Basis einer der genannten Basevorstufen.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Resist als Additiv 9-Anthracenmethanol und/oder 9-Hydroxy-
9-fluorencarbonsäure enthält.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Resist mit UV-Licht im Bereich 400 nm < λ < 1 nm bestrahlt
wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sily
lierung mit einer aminogruppenhaltigen Verbindung erfolgt,
vorzugsweise in einem organischen Lösemittel.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß vor und/
oder nach der Silylierung eine thermische Behandlung durch
geführt wird.
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