DE3751127T2 - Herstellung von permeabelen polymeren Filmen oder Schichten durch Auslaugung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um ein polymeres Resist für flüssige und gasförmige Penetriermittel und Reaktanden durchlässiger zu machen, die verwendet werden, um mechanische, elektrische oder chemisch-physikalische Eigenschaften des polymeren Resistes zu ändern.
• Verbesserungen in der Mikrolithographie haben viele der jüngeren Fortschritte bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen möglich gemacht. Neue Photoresistsysteme wurden entwickelt, welche die Umwandlung einer einzelnen Schicht aus einem Resist in ein Mehrschichtresist erlauben, womit vereinfachte Verarbeitungstechniken bereitgestellt werden, während das hohe Aspektverhältnis (Verhältnis der Höhe oder Dicke des strukturierten Resistes zur Breite von Strukturelementen) aufrechterhalten wird, das zur Herstellung von im Submikrometerbereich strukturierten Resisten erwünscht ist. Beispiele von Verfahren zur Umwandlung eines Resistes aus einer einzelnen Schicht in ein Mehrschichtresist sind in der europäischen Patentanmeldung 85115321.3, die am 3. Dezember 1985 eingereicht und auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und durch Verweis hier aufgenommen wird, offenbart.
• Außerdem wurden Techniken zum Erzeugen von Resistsystemen entwickelt, die gegen Ätzen beständig sind, so daß trockene Entwicklungstechniken verwendet werden können, um eine Struktur von dem ätzbeständigen Resist auf darunterliegende Schichten zu übertragen, womit eine noch bessere Kontrolle über die Abmessungen des fertiggestellten elektronischen Bauelementes im Submikrometerbereich möglich wird. Wenngleich es verschiedene Verfahren zum Erzeugen von ätzbeständigen Resisten gibt, sind viele dieser Verfahren kompliziert, da sie die Verwendung von zahlreichen Schichten aus Resistmaterial sowie eine komplexe Reaktion und komplexe Entwicklungsmethoden erfordern.
• In jüngerer Zeit wurden Techniken entwickelt, um Teile einer einzelnen polymeren Schicht gegen Ätzen beständig zu machen. Diese mikrolithographischen Techniken zum Umwandeln von Teilen einer einzelnen Schicht aus einem Resist in eine ätzbeständige Form erfordern die Reaktion eines organometallischen Reagenses mit funktionalen Gruppen innerhalb der Resistschicht. Sowohl die Fähigkeit, diese Reaktion durchzuführen, als auch die Geschwindigkeit der Reaktion hängen von der Fähigkeit des Reagenses ab, die funktionalen Gruppen zu kontaktieren. Das US-Patent Nr. 4 613 398, das auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, offenbart ein Verfahren zum Steuern der Fähigkeit des Reagenses, die funktionalen Gruppen zu kontaktieren, durch die Verwendung einer Vorzugspermeation. Die US-Patentanmeldung Seriennr. 742 779 wird hier durch Verweis aufgenommen. Eine Vorzugspermeation wird durch Erzeugen einer latenten Struktur erreicht, die eine geänderte Permeabilität für das organometallische Reagens innerhalb des Resistes aufweist, wenigstens innerhalb des oberen Teils des Resistes. Die erste oben erwähnte europäische Patentanmeldung offenbart eine Technik zum Umwandeln strukturierter oberer Teile einer einzelnen Schicht aus einem Resist in eine chemische Struktur, die ein viel höheres Absorptionsvermögen gegenüber aktinischer Strahlung aufweist als das Absorptionsvermögen der Resistschicht insgesamt. Das höhere Absorptionsvermögen wird dazu verwendet, darunterliegende Teile des Resistes bei einer ganzflächigen Belichtung der gesamten Resistoberfläche mit aktinischer Strahlung vor Veränderung durch Lichteinwirkung zu schützen. Der Unterschied des Absorptionsvermögens der strukturierten oberen Teile für bestimmte aktinische Strahlungen wird durch Behandeln einer Einzelschicht aus einem Resist, die eine latente Struktur reaktiver funktionaler Gruppen aufweist, mit einem Farbstoff oder einem farbstoffbildenden Reagens erzeugt, der (das) mit funktionalen Gruppen in den strukturierten Gebieten reagiert.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Umwandeln einer Schicht aus polymerem Material, der Durchlässigkeit fehlt, in eine durchlässigere Form bereitgestellt. Das Verfahren kann auch dazu verwendet werden, innerhalb eines gegebenen polymeren Filmes oder einer polymeren Schicht eine strukturierte differentielle Permeabilität zu erzeugen oder zu steigern. Es wurde festgestellt, daß Verbindungen/Materialien zu dem Ausgangsgemisch aus polymerem Material hinzugefügt und nachfolgend aus einem Film oder einer Schicht, die aus dem Ausgangsgemisch gegossen wurde, extrahiert werden können, um eine vermehrte Permeabilität der Schicht als Ganzes bereitzustellen, oder um Permeabilitätsdifferenzen innerhalb der polymeren Schicht zu erzeugen oder zu steigern. Das zur Veränderung der Permeabilität verwendete Additiv kann eine photoaktive Verbindung oder ein Sensibilisator, wie der Typ von Materialien, die typischerweise in Photoresisten (zum Beispiel aromatische Carbonsäuren, Diazochinone und Diazohornotetraminsäuren) verwendet werden, oder ein nicht-photosensitives oder ein nicht-photoaktives Material sein. Dabei ist ein photoaktives Material ein Material, das bei Belichtung mit Photonen, Elektronen oder Ionen eine chemische Veränderung erfährt. Das Additiv, das zur Veränderung der Permeabilität verwendet wird, kann eine Verbindung/ein Material sein, die (das) aus dem Film in der gleichen Form extrahierbar ist, in der sie (es) zu dem Ausgangsgemisch hinzugefügt wird, oder es kann eine Verbindung/ein Material sein, das nach Behandlung des Filmes mit Wärme oder Strahlung extrahierbar wird.
• Dieses Verfahren zur Erhöhung der Permeabilität innerhalb einer polymeren Schicht oder zur Steigerung der Permeabilitätsdifferenz innerhalb einer latenten Struktur in einer polymeren Schicht ist besonders nützlich in photolithographischen Prozessen, die bei der Herstellung elektronischer Bauelemente verwendet werden.
• Das Verfahren zum Erzeugen einer gesteigerten differentiellen Permeabilität in einem Resistfilm beinhaltet:
• a) Bereitstellen eines polymeren Materials, das wenigstens ein Polymer und ein Lösungsmittel beinhaltet;
• b) Hinzufügen eines extrahierbaren Additives zu dem polymeren Material, das aus der Gruppe gewählt wird, die 1-1'-(Dodecamethylen)bis(2,4-piperidindion), 4,4'-Bis(dimethylamino)-benzophenon sowie 4,8-Bis((6-diazo- 5,6-dihydro-5-oxo-1-naphthanylsulfonyloxymethyl)tricyclo(5.2.1.02,6)decan beinhaltet, um ein Resistausgangsgemisch zu erzeugen;
• c) Aufbringen des Resistausgangsgemisches auf einem Substrat, um einen Resistfilm zu bilden;
• d) Wärmebehandeln des Resistfilmes, um das Lösungsmittel zu entfernen;
• e) strukturiertes Bestrahlen des Resistfilmes, um eine latente Abbildung in demselben zu erzeugen; und
• f) Behandeln des bestrahlten Resistfilmes mit einer organometallischen Verbindung.
• Das extrahierbare Additiv oder ein verändertes Derivat desselben kann nachfolgend aus bestimmten Gebieten des Resistfilmes dadurch extrahiert werden, daß der Resistfilm mit dem geeigneten Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird, um die Extraktion des extrahierbaren Additives oder eines Derivates desselben aus dem Resistfilm zu erreichen.
• Das extrahierbare Additiv kann aus den bestrahlten Gebieten oder aus den nicht bestrahlten Gebieten entfernt werden, abhängig von der Wirkung der Bestrahlung auf das Resist in den strukturiert bestrahlten Gebieten. Es gibt zahlreiche Variationen für dieses allgemeine Konzept. Zum Beispiel: Die Bestrahlung des Resistfilmes kann das extrahierbare Additiv in bestrahlten Gebieten chemisch verändern, um zu bewirken, daß dieses Additiv in dem extrahierenden Lösungsmittel besser oder schlechter löslich wird; die Bestrahlung kann das extrahierbare Additiv chemisch so verändern, daß es gegenüber dem polymeren Wirtsresistmaterial in dem Ausgangsgemisch reaktiv wird (wodurch das extrahierbare Additiv nicht aus der polymeren Matrix in den bestrahlten Gebieten entfernt werden kann); die Bestrahlung des Resistfilmes kann das polymere Wirtsmaterial in dem Resist chemisch so verändern, daß sich die polymere Matrix in dem Resistfilm verändert, was die Extrahierbarkeit des extrahierbaren Additives in den bestrahlten Gebieten behindert; die Bestrahlung des Resistfilmes kann das polymere Wirtsmaterial in dem Resist chemisch so verändern, daß es mit dem extrahierbaren Additiv reagiert (wodurch das extrahierbare Additiv nicht aus der Polymermatrix in den bestrahlten Gebieten entfernt werden kann).
• Das Anwachsen der Permeabilität ermöglicht das Eindringen von bestimmten Reagenzien in das Resist, wobei das Reagens dazu verwendet wird, mechanische, elektrische oder chemisch-physikalische Eigenschaften der polymeren Schicht zu verändern.
• Zum Beispiel enthält ein Novolakharz Hydroxylgruppen, die mit einer organometallischen Verbindung, wie einer Organosiliciumverbindung, zur Reaktion gebracht werden können, um eine Ätzbeständigkeit gegenüber einem Sauerstoffplasma bereitzustellen. Einige Arten von Novolakharzen können jedoch, wenn sie mit einer Organosiliciumverbindung behandelt werden, nicht silyliert werden (d.h. die Organosiliciumverbindung dringt nicht in die Resistschicht ein und reagiert mit den Hydroxylgruppen nicht in ausreichendem Maße, um die Atzbeständigkeit bereitzustellen). Bei Versuchen, Materialien und Prozesse zu entwickeln, die eine Silylierung von Novolakresisten ermöglichen, wurde festgestellt, daß viele photosensitive Materialien (Sensibilisatoren, die zu dem Novolakresist-Ausgangsgemisch hinzugefügt wurden, um eine Strukturierung des Resistes über eine Belichtung mit Strahlung zu ermöglichen) die Permeabilität derjenigen Gebiete des Resistes erhöhen, die bestrahlt wurden. Diese Erhöhung der Permeabilität wird auf die Photozersetzung von Sensibilisatoren und die Erzeugung kleiner Fragmente zurückgeführt, welche die Permeabilität des Resistfilmes erhöhen.
• Die Hinzufügung von bestimmten photosensitiven Materialien zu dem Resistausgangsgemisch erzeugte jedoch unerwartete Wirkungen auf die Permeabilität, wobei die Silylierung in den bestrahlten Gebieten des Resistes relativ langsam verglichen mit der Silylierungsgeschwindigkeit in den nicht bestrahlten Gebieten des Resistes war. Nach einer sorgfältigen Analyse von Faktoren, welche die Permeabilität des Resistes für organometallische Reagenzien beeinflussen, wie beispielhaft, aber nicht beschränkend, Porosität, Polarität sowie Quelleigenschaften (z.B. Vernetzung und Kohäsionsenergie), wurde festgestellt, daß die Extrahierbarkeit der photoaktiven Verbindungen und ihrer Reaktionsprodukte eine große Wirkung auf die Permeabilität der Resiststruktur besitzt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist bin extrahierbares Material, wie es in Anspruch 1 definiert ist, ein solches, das aus der Wirtsmatrix, in der es vorhanden ist, dadurch entfernt werden kann, daß es mit einem anderen Material in Kontakt gebracht wird, in dem das extrahierbare Material löslich ist. Das Lösungsmittel für das extrahierbare Material kann aus einem Feststoff, einer Flüssigkeit oder einem Gas bestehen, aufgrund der Geschwindigkeit der Transferphänomene wird jedoch bevorzugt eine Flüssigkeit oder ein Gas verwendet, um das extrahierbare Additiv aus dem Resist zu entfernen.
• In der Mikroelektronikindustrie werden zwei grundlegende Resiststrukturtypen verwendet: Positivton-Resiststrukturen, bei denen derjenige Teil des Resistes, welcher der strukturierten Strahlung ausgesetzt wird, während der Entwicklung der Struktur entfernt wird, und Negativton-Resiststrukturen, bei denen derjenige Teil des Resistes, welcher der strukturierten Strahlung ausgesetzt wird, nach Entwicklung der Struktur verbleibt.
• Positivton-Strukturen, die unter Verwendung einer Vorzugspermeation erzeugt wurden, beruhen typischerweise auf einer Vernetzung in den bestrahlten Gebieten des Resistes, was zu einer Reduktion der Permeabilität des Resistmaterials in den bestrahlten Gebieten führt. Wenn das Resist nachfolgend mit einem Reagens, wie einem organometallischen Reagens, das zur Erzeugung einer Ätzbeständigkeit verwendet wird, behandelt wird, durchdringt das Reagens die nicht vernetzten Gebiete des Resistes mit minimaler Durchdringung der vernetzten Gebiete. So werden bei einer Entwicklung der latenten Struktur innerhalb des Resistes unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas die bestrahlten Gebiete des Resistes entfernt, da keine signifikante Menge an organometallischem Reagens vorhanden ist, um das metallische Oxid zu erzeugen, das ein Ätzen des Resistmateriales in den bestrahlten Gebieten verhindert.
• Die hinzuzufügende Menge an extrahierbarem Additiv ist abhängig von dem speziellen Resist, in dem es verwendet wird, aber Beobachtungen weisen darauf hin, daß die Verwendung von zu viel extrahierbarem Additiv Probleme während des Aufbringens des Resistausgangsgemisches auf das Substrat und/oder eine unerwünschte Abnahme der Dicke des Resistfilmes während des Prozeßverlaufes verursachen kann. Es können Resistausgangsgemische, die etwa 1 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% extrahierbares Additiv bezogen auf die trockene Schicht aus Resist (nach der Entfernung von im wesentlichen des gesamten Lösungsmittelträgers, der während der Anbringung des Films verwendet wird) beinhalten, verwendet werden, wobei bevorzugte Ausgangsgemische etwa 5 % bis etwa 35 % extrahierbares Additiv beinhalten.
• Die mehr generischen Konzepte, die in der vorstehenden Kurzfassung der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, werden in den unten beschriebenen Ausführungsformen veranschaulicht.
BEISPIEL 1
• Das Resistausgangsgemisch bestand aus kommerziell erhältlichem Metakresol-Formaldehyd-Novolakharz, das von Eastman Kodak Co. bezogen wurde, einer im tiefen UV-Bereich sensitiven, aus 1-1'- (Dodecamethylen)bis(2,4-piperidindion) bestehenden Verbindung als dem extrahierbaren Additiv (einer xylenlöslichen, im tiefen UV-Bereich photoaktiven Verbindung, die keine erkennbaren Stellen für eine Silylierungsreaktion aufweist), und einem geeigneten Lösungsmittel (in diesem Fall wurde Diglycolether verwendet, wenngleich auch andere Lösungsmittel oder Lösungsmittelmischungen verwendet werden können). Das Resistausgangsgemisch wurde auf ein Halbleitersubstrat, das einen Siliciumwafer mit einer Oberfläche aus thermischem Siliciumoxid beinhaltet, unter Verwendung von standard-Aufschleudertechniken aufgebracht, und die Struktur wurde dann wärmebehandelt, um das Lösungsmittel des Resistausgangsgemisches zu entfernen. Das Resistausgangsgemisch bestand aus etwa 22 Gew.-% Novolak, etwa 8 % Piperidindion-Sensibilisator und etwa 70 Gew.-% Diglycolether.
• Das Resist wurde mit einer Strahlung von etwa 250 nm mit einer Dosierung von etwa 10 mJ/cm² bis etwa 20 mJ/cm² durch eine Maske mit verschiedenen Linien/Zwischenraum-Anordnungen belichtet. Das bestrahlte Resist wurde nachfolgend mit einer Lösung aus etwa 5 Vol.-% Hexamethylcyclotrisilazan (HMCTS) in Xylen behandelt. Die Lösung wurde auf die Oberfläche des Resistes bei etwa 65 ºC während einer Zeitspanne von etwa 12 Minuten angewendet, gefolgt von einer Xylen-Spülung.
• Die latente Abbildung innerhalb des Resistes wurde unter Verwendung von reaktivem Ionenätzen mit Sauerstoff entwickelt. Es kann eine kommerziell erhältliche Ionenätzeinrichtung verwendet werden, und Ätzbedingungen, die für die gegebene Einrichtung und ein gegebenes Resist geeignet sind, können mit minimalem Experimentieren bestimmt werden.
• Die bestrahlten Gebiete des Resistes machten keine signifikante Silylierung durch; die nicht bestrahlten Gebiete des Resistes silylierten. Die bestrahlten Gebiete wurden bei dem reaktiven Ionenätzvorgang mit Sauerstoff entfernt, wodurch eine 1 Mikrometer-Linien/Zwischenraum-Anordnung entstand. Ungefähr 1,3 Mikrometer des ursprünglich 1,4 Mikrometer dicken Resistfilmes blieben in den nicht bestrahlten Gebieten nach dem reaktiven Ionenätzen mit Sauerstoff erhalten.
• Das in diesem Beispiel verwendete Novolakharz ist nur sehr schwer mit sich selbst zu silylieren, auch wenn es Hydroxylgruppen für eine Silylierung besitzt; wenn das reine Harz auf das Substrat aufgebracht und mit dem Silylierungs-Agens behandelt wurde, wie zuvor in diesem Beispiel beschrieben, wurde festgestellt, daß das Resist nicht bis zu jedem beliebigen signifikanten Grad silylierte, und die Resistschicht konnte in Sauerstoff weggeätzt werden.
• Die Silylierungslösung aus HMCTS in Xylen, die dazu verwendet wurde, die Resistoberfläche zu behandeln, wurde periodisch durch UV-Spektroskopie untersucht, und es wurde festgestellt, daß sie ein charakteristisches Spektrum des Piperidindion-Sensibilisators enthielt, was ein Anzeichen dafür ist, daß diese Komponente aus dem Film in die Silylierungslösung hinein extrahiert wurde.
• Das in diesem Beispiel verwendete Novolakharz absorbiert merklich bei etwa 250 nm, der Wellenlänge im tiefen UV-Bereich, bei der das Resist strukturiert bestrahlt wurde, wodurch sich die innerhalb des Resistes erzeugte latente Abbildung innerhalb des oberen Teils der Resistschicht (Oberseitenabbilden) befand. Der Vorteil bei dem Oberseitenabbilden besteht darin, daß eine darunterliegende Topographie die Strahlung nicht zurückstreut, was eine Deformation der Linienbreiten verursachen würde.
• Das Eindringen des HMCTS-Silylierungsausgangsgemisches in die nicht bestrahlte Resistschicht fand unter den HMCTS-Behandlungsbedingungen, die in diesem Beispiel verwendet wurden, nur teilweise statt. So war es möglich, Resiststrukturen zu erzeugen, bei denen der Querschnitt der Struktur leicht unterschnittene Profile aufwies. Das exakte Resistprofil kann durch Anpassen der Silylierungsbedingungen und der Sauerstoffplasma-Ätzbedingungen passend eingestellt werden.
BEISPIEL 2
• Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film beinhaltete das in BEISPIEL 1 beschriebene Metakresol-Novolakharz, als extrahierbares Additiv 4,4'-Bis(dimethylamino)-benzophenon (eine xylenlösliche, nicht photoreaktive Verbindung, die keine erkennbaren reaktiven Stellen für eine Silylierung aufweist) und eine Diglycolether/Toluol-Lösungsmittelmischung. Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film wurde auf ein Halbleitersubstrat mit einem Siliciumwafer mit einer Oberfläche aus thermischem Siliciumoxid unter Verwendung von Standard-Aufschleudertechniken aufgebracht, und die Struktur wurde wärmebehandelt, wie zuvor beschrieben. Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film bestand aus etwa 20 Gew.-% Novolak, etwa 5 % extrahierbarem Additiv und etwa 75 Gew.-% Diglycolether/Toluol-Lösungsmittelmischung (im Volumenverhältnis 90/10).
• Ein zweites Ausgangsgemisch für einen polymeren Film bestand aus dem gleichen Metakresol-Novolakharz, und Diglycolether-Lösungsmittel wurde auf den gleichen Typ eines Halbleitersubstrates aufgeschleudert und in der gleichen Weise wärmebehandelt. Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film bestand aus etwa 22 Gew.-% Novolak und etwa 78 Gew.-% Diglycolether.
• Die beschichteten und mit HMCTS behandelten Wafer wurden dann während einer Zeitspanne, die ausreichend ist, um den gesamten polymeren Film, der aus dem Ausgangsgemisch für den polymeren Film gegossen wurde, welches das extrahierbare 4,4'-Bis(dimethylamino)-benzophenon-Additiv nicht enthielt, wegzuätzen, gleichzeitig in Sauerstoff reaktiv ionengeätzt. Die Dicke des entfernten polymeren Filmes betrug etwa 0,65 Mikrometer. Der Film, der unter Verwendung des extrahierbaren Additives gegossen wurde, verlor lediglich 0,02 Mikrometer seiner ursprünglichen Dicke von 0,73 Mikrometer, was anzeigt, daß das Vorhandensein des extrahierbaren Additives einen signifikanten Grad an Silylierung gestattete, was ansonsten nicht erreicht wurde.
BEISPIEL 3
• Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film beinhaltete ein Terpolymer-Harz aus Methacrylsäure, Methylmethacrylat und Methacrylanhydrid, die in BEISPIEL 1 beschriebene, im tiefen UV-Bereich sensitive Piperidindion-Verbindung als extrahierbares Additiv sowie Diglycolether-Lösungsmittel. Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film wurde auf ein Halbleitersubstrat mit einem Siliciumwafer mit einer polierten Siliciumoberfläche aufgeschleudert, und die resultierende Struktur wurde wärmebehandelt, um das Diglycolether-Lösungsmittel zu entfernen. Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film bestand aus etwa 13 Gew.-% des Terpolymers, etwa 4 Gew.-% der extrahierbaren Piperidindion-Verbindung und etwa 83 Gew.-% des Diglycolether-Lösungsmittels.
• Ein zweites beschichtetes Substrat wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und Prozeßschritte wie jenen oben beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Ausgangsgemisch für den polymeren Film keine extrahierbare Piperidindion-Verbindung enthielt. Das Ausgangsgemisch für den polymeren Film beinhaltete etwa 14 Gew.% Terpolymer und etwa 86 Gew.-% Diglycolether-Lösungsmittel.
• Die beschichtete Oberfläche jedes Siliciumwafers wurde mit einer Lösung aus etwa 10 Gew.-% HMCTS in Xylen bei etwa 65 ºC behandelt. Die Lösung befand sich während einer Zeitspanne von etwa 10 Minuten in Kontakt mit der beschichteten Oberfläche. Überschüssige Lösung wurde mit einer Xylen-Spülung entfernt. Die beschichteten Wafer wurden dann in Tetrahydrofuran während einer Zeitspanne von etwa 2 Minuten getränkt. Der beschichtende Film, der aus demjenigen Ausgangsgemisch für den polymeren Film gegossen wurde, das die extrahierbare Piperidindion-Verbindung nicht enthielt, wurde vollständig von dem Wafer abgelöst. Der beschichtende Film, der aus demjenigen Ausgangsgemisch für den polymeren Film gegossen wurde, das die extrahierbare Piperidindion-Verbindung enthielt, zeigte keine Zeichen eines Angriffs durch die Tetrahydrofuran-Behandlung, was anzeigt, daß die HMCTS, ein multifunktionales Vernetzungs-Agens, in der Lage war, einzudringen und das Terpolymer in dem beschichtenden Film zu vernetzen.
BEISPIEL 4
• Das Resistausgangsgemisch beinhaltete ein Polyamidsäureharz aus 2,2-Bis(3,4-dicarboxyphenyl) 1,1,1 3,3,3 Hexafluorpropan und 4,4'-Diaminodiphenylether, erhältlich von Du Pont Chemicals, 4,8-Bis((6-diazo-5,6-dihydro-5-oxo-1-naphthanylsulfonyloxymethyl)tricyclo(5.2.1.02,6)decan als dem extrahierbaren Additiv (einer xylenlöslichen, photoreaktiven Verbindung, die keine erkennbaren Stellen für eine Silylierung aufweist) sowie ein Lösungsmittel, das eine Mischung aus 1-Methyl-2-pyrrolidinon (NMP) und aromatischen Petroleum-Destillaten enthielt. Das Resistausgangsgemisch wurde auf ein Halbleitersubstrat mit einem Siliciumwafer mit einer Oberfläche aus thermischem Siliciumoxid unter Verwendung von Standard-Aufschleudertechniken aufgebracht. Nachfolgend wurde der beschichtete Wafer wärmebehandelt, um die Lösungsmittelmischung zu entfernen. Das Resistausgangsgemisch bestand aus etwa 12 Gew.-% des Polyamidsäureharzes, etwa 5 Gew.-% der extrahierbaren photoaktiven Tricyclodecan-Verbindung, etwa 62 Gew.-% NMP sowie etwa 21 Gew.-% aromatischen Petroleum-Destillaten.
• Unter Verwendung einer Projektionsbelichtungsanlage wurde das Resist mit Strahlung (mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 350 nm bis etwa 450 nm) mit einer Dosierung von etwa 90 mJ/cm² durch eine Maske mit verschiedenen Linien/Zwischenraum-Anordnungen belichtet.
• Das bestrahlte Resist wurde nachfolgend mit einer Lösung aus etwa 10 Gew.-% HMCTS in Xylen bei etwa 65 ºC während einer Zeitspanne von etwa 3 Minuten behandelt.
• Das bestrahlte, mit HMCTS behandelte Resist wurde dann in Sauerstoff reaktiv ionengeätzt. Die bestrahlten Gebiete wurden weggeätzt; die nicht bestrahlten Gebiete zeigten keinen detektierbaren Resistverlust des urspünglichen 2,5 Mikrometer dicken Filmes. Es wurden Linien/Zwischenraum-Anordnungen bis herab auf eine Abmessung von einem Mikrometer erzeugt. Eine Bestrahlung der photoaktiven Verbindung in Anwesenheit des Polyamidsäureharzes veränderte die chemische und/oder Matrix-Struktur des Resistfilmes, wodurch die Extrahierbarkeit der photoaktiven Verbindung aus dem Resistfim behindert wurde; somit war die silylierende HMCTS-Lösung nicht in der Lage, die bestrahlten Gebiete des Filmes signifikant zu durchdringen.
• Es ist zu erwähnen, daß mit Resist beschichtete Wafer, die unter Verwendung eines Resistausgangsgemisches hergestellt wurden, das aus etwa 15 Gew.-% des Polyamidsäureharzes, 64 Gew.-% NMP und etwa 21 Gew.-% aromatischen Petroleum-Destillaten (unter Fehlen der photoaktiven Tricyclodecan-Verbindung) bestand, und die, wie oben beschrieben, mit HMCTS-Lösung behandelt wurden, in keinerlei signifikantem Ausmaß eine Silylierung zeigten, und daß der Resistfilm in Sauerstoff weggeätzt werden konnte.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet werden, einen ätzbeständigen, strukturierten Resistfilm oder einen naß entwickelbaren strukturierten Film für lithographische Anwendungen bereitzustellen; das Verfahren kann dazu verwendet werden, eine Ätzbarriere für Halbleiterfertigungsprozesse oder eine isolierende Schicht in einem Halbleiterbauelement zu erzeugen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auch dazu verwendet werden, ein Ätzen von Isolationshohlräumen oder -gräben in dem unter der Resiststruktur liegenden Substrat zu ermöglichen.
• Um ein Ätzen von Isolationshohlräumen oder -gräben in dem unter der Resiststruktur liegenden Substrat zu ermöglichen, wird das Resistausgangsgemisch auf die Oberfläche des Substrates unter Verwendung von Techniken, die zum Fachwissen gehören, aufgebracht. Die so erzeugte Oberfläche der Resistschicht wird einer strukturierten Bestrahlung ausgesetzt, die in der Lage ist, die gewünschte latente Abbildung innerhalb der Resistschicht zu erzeugen. Die Resistschicht wird mit einem organometallischen Reagens behandelt, um eine Struktur aus einem organometallischen Material innerhalb wenigstens des oberen Teils der Resistschicht zu erzeugen. Das Resist wird in einem Sauerstoffplasma geätzt, um eine strukturierte Resistschicht oben auf dem Substrat zu entwickeln. Die Resist/Substrat-Struktur wird dann unter Verwendung eines Plasmas geätzt, das ein Halogengas beinhaltet, das in der Lage ist, sowohl das organometallhaltige Resist als auch das darunterliegende Substrat zu ätzen. Ein typisches Halogengas besteht aus einer Mischung aus CF&sub4; und SF&sub6;. Wenn ein Positivton- Resist verwendet wird, verzögert die Anwesenheit des organometallischen Materiales in dem Resist das Ätzen des darunterliegenden Substrates, so daß Hohlräume lediglich in den freiliegenden Gebieten eines Substrates erzeugt werden. Der Ätzprozeß wird beendet, wenn der Hohlraum oder Graben bis auf die gewünschte Tiefe geätzt ist. Durch eine geeignete Einstellung der Eindringtiefe der organometallischen Verbindung und Einstellung der Parameter für das reaktive Ionenätzen kann der strukturierte, organometallhaltige obere Teil des Resistes während des Grabenätzens weggeätzt werden. Der verbleibende untere Teil der Resiststruktur kann unter Verwendung eines reaktiven Ionenätzprozesses mit einem Halogengas oder mit Sauerstoff entfernt werden; es ist jedoch bevorzugt, den verbleibenden unteren Teil der Resiststruktur (der keine organometallische Verbindung enthält) mit einem Sauerstoffplasma zu ätzen, das nicht in der Lage ist, das darunterliegende Substrat zu ätzen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Erzeugung eines Resistfilmes, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte beinhaltet:

a) Bereitstellen eines polymeren Materials, das wenigstens ein Polymer und ein Lösungsmittel beinhaltet;

b) Hinzufügen eines extrahierbaren Additives zu dem polymeren Material, das aus der Gruppe gewählt wird, die 1-1'-(Dodecamethylen)bis(2,4-piperidindion), 4,4'-Bis(dimethylamino)-benzophenon sowie 4,8-Bis((6-diazo- 5,6-dihydro-5-oxo-1-naphthanylsulfonyloxymethyl)tricyclo(5.2.1.02,6)decan beinhaltet, um ein Resistausgangsgemisch zu erzeugen;

c) Aufbringen des Resistausgangsgemisches auf einem Substrat, um einen Resistfilm zu bilden;

d) Wärmebehandeln des Resistfilmes, um das Lösungsmittel zu entfernen;

e) strukturiertes Bestrahlen des Resistfilmes, um eine latente Abbildung in demselben zu erzeugen; und

f) Behandeln des bestrahlten Resistfilmes mit einer organometallischen Verbindung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das des weiteren folgenden Schritt beinhaltet:

g) RIE-Ätzen des behandelten bestrahlten Resistfilmes in Sauerstoff.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die organometallische Verbindung eine Organosiliciumverbindung beinhaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Organosiliciumverbindung HMCTS ist.