DE69832352T2

DE69832352T2 - Verfahren zur Herstellung von Vorrichtung unter Benutzung eines strahlungsempfindlichen Resistmaterials

Info

Publication number: DE69832352T2
Application number: DE69832352T
Authority: DE
Inventors: Francis Michael Millington Houlihan; Thomas Ingolf Union City Wallow; Omkaram Bridgewater Nalamasu
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: US5998099A; EP0907109A1; JPH11160861A; DE69832352D1; KR100364338B1; EP0907109B1; JP3481469B2; KR19990036810A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, worin ein energieempfindliches Resistmaterial verwendet wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Vorrichtungen wie integrierte Schaltungen sind komplexe Strukturen, die aus einer Vielfalt von Materialien hergestellt werden. Diese Materialien werden präzise so konfiguriert, dass sie mittels einer Vielfalt von Verfahren die gewünschte Vorrichtung bilden. Häufig wird ein lithografisches Verfahren verwendet, um die gewünschte Konfiguration auf ein Substrat zu übertragen, um derartige Vorrichtungen herzustellen.
Lithografische Verfahren verwenden Zwischenmasken-Materialien, die häufig als Resists bezeichnet werden. Zuerst wird ein positives oder negatives Abbild der gewünschten Konfiguration in den Resist eingebracht, indem man ihn einer Strahlung in Musterform aussetzt, die in den exponierten Bereichen des Resists eine chemische Veränderung induziert. Diese chemische Veränderung wird dann ausgenutzt, um in dem Resist ein Muster zu entwickeln, das dann in das unter dem Resist liegende Substrat übertragen wird.
Die Wirksamkeit eines lithografischen Verfahrens hängt zumindest teilweise von dem Resist ab, der zur Übertragung des Musters in das Substrat verwendet wird. Bestimmte Resist-Typen bieten im Zusammenhang mit speziellen lithografischen Verfahren bestimmte Vorteile. Beispielsweise sind lösungsentwickelte Resists dafür ausgelegt, Absorptionseigenschaften zu haben, die für eine Verwendung bei bestimmten Expositionswellenlängen geeignet sind. Es ist offenkundig, dass, wenn das Resistmaterial für die Expositionsstrahlung opak ist, die Expositionsstrahlung nicht in das Resistmaterial durchgelassen wird und die erwünschte chemische Veränderung nicht stattfindet. Daher ist es wichtig, ein Resistmaterial auszuwählen, das bei der Wellenlänge der Expositionsstrahlung die geeigneten Lichttransmissions-Eigenschaften hat. Zu anderen Erwägungen, die die Auswahl eines geeigneten Resistmaterials bestimmen, gehört die Ätzbeständigkeit des Resists, nachdem er exponiert und entwickelt wurde.
In lithografischen Verfahren zur Vorrichtungs-Herstellung wird eine Vielfalt von Resistmaterialien eingesetzt. Eine Klasse von Resistmaterialien enthält ein Polymer, das bestimmte funktionelle Gruppen hat (z.B. Alkohol (OH); Phenol (C₆H₅OH); Carbonsäure (COOH); etc.). Ein gewisser Teil dieser funktionellen Gruppen ist "maskiert", d.h. das Wasserstoffatom ist entfernt und durch Komponenten ersetzt, die als Schutzgruppen bezeichnet werden. Diese Schutzgruppen sind durch Acidolyse oder Hydrolyse von dem Polymer entfernbar. Ein Polymer mit einer beträchtlichen Anzahl dieser Schutzgruppen hat in Entwicklerlösungen (typischerweise wässrige Basen-Lösungen) eine von einem Polymer mit wesentlich weniger dieser Schutzgruppen sehr unterschiedliche Löslichkeit. Zu Beispielen von Schutzgruppen gehören Acetale, Ketale, Bis(trimethylsilylmethyl)methyloxy, t-Butoxycarbonyloxy, t-Butylester und t-Butyether, die durch Acidolyse oder Hydrolyse von den funktionellen Gruppen abspaltbar sind. Die funktionellen Gruppen, von denen die Schutzgruppen abgespalten wurden, werden als unmaskierte funktionelle Gruppen bezeichnet. Ein Resistmaterial, das ein Polymer, einen Lösungshemmstoff, einen Fotosäure-Erzeuger und ein Amin-Derivat enthält, ist in EP-A-0 888 074, die Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ darstellt, beschrieben.
Die Resistmaterialien enthalten auch ein energieempfindliches Material in Kombination mit dem Polymer. Wenn es einer gewissen Energie (Energie einer bestimmten Wellenlänge (z.B. 248 nm) oder Art (Elektronenstrahl)) ausgesetzt wird, wird von dem energieempfindlichen Material eine Komponente erzeugt, die die Abspaltung der Schutzgruppe bewirkt, wodurch die funktionelle Gruppe "demaskiert" wird. Wenn die Schutzgruppe eine säurelabile Gruppe ist, d.h. in Anwesenheit von Säure entfernt wird, ist das energieempfindliche Material typischerweise ein Fotosäure-Erzeuger (PAG – photoacid generator). Je größer die Anzahl an Schutzgruppen ist, die von dem Polymer abgespalten werden, desto größer ist der chemische Kontrast zwischen dem Strahlung ausgesetzten Polymer und dem nicht Strahlung ausgesetzten Polymer. Dieser chemische Kontrast zwischen dem nicht-exponierten Resistmaterial und dem exponierten Resistmaterial wird ausgenutzt, um ein Muster in dem Resistmaterial zu entwickeln.
Der chemische Kontrast ist typischerweise ein Unterschied zwischen der Löslichkeit des exponierten Resists, verglichen mit derjenigen des nicht-exponierten Resists in einer Entwicklerlösung. Die Entwicklerlösung ist typischerweise eine wässrige Basen-Lösung. Idealerweise wird das gesamte Resistmaterial in einem Bereich (dem exponierten Bereich bei einem positiven Resist, dem nichtexponierten Bereich bei einem negativen Resist) entfernt, und das Resistmaterial in dem anderen Bereich bleibt. Bei positiven Resists, bei denen die Basis des Kontrasts die relative Löslichkeit des exponierten und des nicht-exponierten Resists in Entwicklerlösung ist, gibt es jedoch eine Tendenz, dass die Komponente, die die Schutzgruppen-Entfernung bewirkt, von dem exponierten Resist in den nichtexponierten Resist diffundiert. Eine derartige Diffusion erodiert die entwickelten Merkmale (features), wenn sie signifikant genug ist. Das Ergebnis sind Merkmale, die nicht die gewünschten Abmessungen haben. Dieses Problem wird verschärft, je länger die Zeit ist, die zwischen der Exposition und der Entwicklung vergeht, weil im Verlauf der Zeit mehr von der Komponente, die eine Schutzgruppen-Entfernung bewirkt, in den nicht-exponierten Bereich diffundiert.
Die Merkmalsgrößen in integrierten Schaltungsvorrichtungen verringern sich (von 0,35 μm auf 0,25 μm auf 0,18 m, etc.), um die Anzahl an Halbleitervorrichtungen, die auf einem Chip mit integrierter Schaltung ausgebildet werden können, zu erhöhen. Wenn sich die Merkmalsgröße verringert, verringert sich auch das Ausmaß der Merkmalserosion, das akzeptabel ist. Daher werden lösungsentwickelte Resistmaterialien gesucht, die den Grad, in dem Merkmale während Abbildung und Entwicklung erodiert werden, verringern.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung bereitgestellt, aufweisend:
Bilden einer Schicht aus einem energieempfindlichen Resistmaterial auf einem Substrat, wobei das energieempfindliche Material ein Polymer oder einen Lösungshemmstoff in Kombination mit einem Polymer, wobei an einem der Stoffe Polymer oder Lösungshemmstoff wiederholt auftretende säurelabile Substituenten hängen, wobei die säurelabilen Gruppen ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Acetal-Gruppen, Ketal-Gruppen, 1-(Trimethylsilylmethyl)methyl und Bis(trimethylsilylmethyl)methyl-Gruppen, und eine Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe mit der folgenden Struktur aufweist:
worin Y eine Stickstoff enthaltende Komponente ist, die entweder
ist, wobei die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe ein Fotosäure-Erzeuger ist und eine Säure erzeugt, wenn die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe einer Strahlung mit einer Wellenlänge von 190 nm bis 370 nm ausgesetzt wird, und wobei der pK_a der Säure 0 bis 6 beträgt und X ein Chromophor ist, der ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Bist-butylphenyl)iodonium, Trist-butylphenyl)sulfonium und 2-Trifluormethyl-6-nitrobenzyl, wobei R' und R'' gleich oder verschieden sind und beide ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff (H), Alkyl-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl-Gruppen, Phenyl-Gruppen und Alkylether-Gruppen mit der folgenden Formel: (CH₂)_yOR_aa worin y gleich 2 oder 3 ist und R_aa entweder eine Alkyl-Gruppe mit 5 oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkyl-Gruppe ist, worin n entweder 0 oder 1 ist, worin R''' ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus einer Methylen-Komponente, einem substituierten Methylen, einer Ethylen-Komponente, einer substituierten Ethylen-Komponente, einer Phenylen-Komponente und einer substituierten Phenylen-Komponente, worin R'''' eine Alkylen-Komponente mit weniger als 8, aber mindestens 3 Kohlenstoffatomen ist, und worin die Gesamtzahl an aromatischen Gruppen eine oder weniger beträgt;
Aussetzen der Schicht aus energieempfindlichem Resistmaterial einer Strahlung in Musterform, die ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlung und Elektronenstrahlung, wodurch ein Abbild des Musters in das Resistmaterial eingebracht wird;
Entwickeln des Abbilds zu einem Muster; und
Übertragen des Musters in das darunter liegende Substrat.
Die Acetal- und Ketal-Gruppe können die folgende Struktur haben
worin R_a, R_b unf R_c ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff, Alkyl-Komponenten mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl-Komponenten mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, und worin die Acetal- oder Ketal-Komponente durch ein Sauerstoffatom an den Lösungshemmstoff gebunden ist. Das energieempfindliche Resistmaterial kann außerdem einen Amin-Zusatzstoff aufweisen. Die Menge an Polymer in dem energieempfindlichen Material kann 80 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, und die Menge an Fotosäure-Erzeuger mit substituierter Amino-Gruppe kann 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, auf der Basis des vereinigten Gewichts des Polymers und des Fotosäure-Erzeugers in der energieempfindlichen Resistzusammensetzung betragen. Die vereinigte Menge an Polymer und Lösungshemmstoff in dem energieempfindlichen Material kann 80 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, und die Menge an Fotosäure-Erzeuger mit substituierter Amino-Gruppe kann 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, auf der Basis des vereinigten Gewichts des Polymers, des Lösungshemmstoffs und des Fotosäure-Erzeugers in der energieempfindlichen Resistzusammensetzung, betragen, und die vereinigte Menge an Polymer und Lösungshemmstoff kann 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% Polymer zu 10 bis 40 Gew.-% Lösungshemmstoff betragen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Vorrichtungs-Herstellung bereitgestellt, aufweisend:
Bilden einer Schicht aus einem energieempfindlichen Resistmaterial auf einem Substrat, wobei das energieempfindliche Resistmaterial ein Polymer, wobei an dem Polymer wiederholt auftretende säurelabile Substituenten hängen, wobei die säurelabilen Gruppen ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus tert-Butylestern, tert-Butylestern von Carbonsäuren und tert-Butylethern, und eine Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe mit der folgenden Struktur aufweist:
worin Y eine Stickstoff enthaltende Komponente ist, die entweder
ist, worin X ein positiv geladenes Onium-Kation ist, das sich bei der Einsatztemperatur des Resists oder bei der Wellenlänge der Expositionsstrahlung nicht zersetzt, und wobei das energieempfindliche Resistmaterial außerdem einen Fotosäure-Erzeuger aufweist, der eine Säure erzeugt, wenn er Strahlung ausgesetzt wird, worin R' und R'' gleich oder verschieden sind und beide ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff (H), Alkyl-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl-Gruppen, Phenyl-Gruppen und Alkylether-Gruppen mit der folgenden Formel: (CH₂)_yOR_aa worin y gleich 2 oder 3 ist und R_aa entweder eine Alkyl-Gruppe mit 5 oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkyl-Gruppe ist, worin n entweder 0 oder 1 ist, worin R''' ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Alkylen-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, substituierten Alkylen-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, Phenylen und substituiertem Phenylen, worin R'''' eine Alkylen-Komponente mit weniger als 8, aber mindestens 3 Kohlenstoff atomen ist, und worin die Gesamtzahl an aromatischen Gruppen eine oder weniger beträgt;
Aussetzen der Schicht aus energieempfindlichem Resistmaterial einer Strahlung in Musterform, wobei die Wellenlänge der Expositionsstrahlung 190 nm bis 370 nm beträgt, wodurch ein Abbild des Musters in das Resistmaterial eingebracht wird;
Entwickeln des Abbilds zu einem Muster; und
Übertragen des Musters in das darunter liegende Substrat.
Das Polymer, an dem die säurelabilen Substituenten hängen, kann ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Polymeren und Copolymeren auf Acrylat-Basis, Polymeren und Copolymeren auf Methacrylat-Basis, Polymeren und Copolymeren mit in das Polymer-Rückgrat eingebauten alicyclischen Komponenten, Polymeren und Copolymeren mit an dem Polymer-Rückgrat hängenden alicyclischen Substituenten, und Polymeren und Copolymeren auf Hydroxystyrol-Basis. Wenn die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe kein PAG ist, kann die Menge an Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe in dem energieempfindlichen Material 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% auf der Basis des vereinigten Gewichts des Polymers und des Fotosäure-Erzeugers in dem energieempfindlichen Resistmaterial betragen. Das Resistmaterial kann außerdem einen Fotosäure-Erzeuger aufweisen, und darin können R', R'', R'' und R'''' so ausgewählt werden, dass die Verbindung mit Amino-Gruppe ausreichend basisch ist, um die von dem Fotosäure-Erzeuger erzeugte Säure zu neutralisieren.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein lithografisches Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, das ein energieempfindliches Resistmaterial verwendet, welches entweder ein Polymer mit daran hängenden säurelabilen Substituenten oder ein Polymer und einen Lösungshemmstoff mit daran hängenden säurelabilen Substituenten enthält.
In Kombination mit einem Bestandteil mit substituierter Amino-Gruppe. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Bestandteil mit substituierter Amino-Gruppe ein Fotosäure-Erzeuger (PAG) mit substituierter Amino-Gruppe. Bei dieser Ausführungsform ist der Bestandteil mit Amino-Gruppe fotoaktiv (d.h. er erzeugt eine Fotosäure, wenn er Strahlung einer bestimmten Wellenlänge ausgesetzt wird), und die so erzeugte Fotosäure hat einen pK_a im Bereich von 0 bis 6. Es ist vorteilhaft, wenn die so erzeugte Fotosäure einen pK_a in dem Bereich von 0 bis 4 hat.
Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Resistmaterial ein Polymer in Kombination mit dem Bestandteil mit substituierter Amino-Gruppe und einen anderen PAG. Bei dieser Ausführungsform ist die Verbindung mit Amino-Gruppe nicht fotoaktiv. Wenn der Bestandteil mit Amino-Gruppe Strahlung ausgesetzt wird, wird keine Säure erzeugt. Ob fotoaktiv oder nicht fotoaktiv, die Verbindung mit Amino-Gruppe der vorliegenden Erfindung ist ausreichend basisch (vor Strahlungsexposition bei den fotoaktiven Ausführungsformen), um die Diffusion von Säure in dem Resistmaterial zu begrenzen und den Resist zu puffern, um die ungünstige Auswirkung von durch die Luft übertragener Verunreinigung darauf zu verringern.
Die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe hat die folgende allgemeine Struktur:
worin Y eine Stickstoff enthaltende Komponente ist, die entweder
worin R', R'', R''' und R'''' so ausgewählt sind, dass der pK_a der erzeugten Fotosäure, wenn das Resistmaterial Strahlung ausgesetzt wird, niedriger als der oder gleich dem pK_a der konjugierten Säure ist, die durch die Reaktion eines Protons (H⁺) mit der Amino-Komponente -R'''-Y gebildet wird. Eine solche Beziehung stellt sicher, dass die Verbindung mit Amino-Gruppe in Beziehung zu der freigesetzten Fotosäure als eine Base wirkt, wodurch die Säure-Diffusion begrenzt wird und die Erosion der entwickelten Merkmale verringert wird. In der Verbindung mit Amino-Gruppe der vorliegenden Erfindung sind R' und R'' gleich oder verschieden, und beide sind entweder Wasserstoff (H), Alkyl-Gruppen mit etwa 8 oder weniger Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl-Gruppen, Ethyl-Gruppen, tert-Butyl-Gruppen), Cycloalkyl (z.B. Cyclohexyl, Cyclopentyl), Phenyl und Alkylether. Geeignete Alkylether haben die folgende Formel: (CH₂)_yOR_aa worin y gleich 2 oder 3 ist und R_aa entweder eine Alkyl-Gruppe mit 5 oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkyl-Gruppe ist. Es ist vorteilhaft, wenn eine der Gruppen R' und R'' H ist. Ebenso ist, wenn eine der Gruppen R' oder R'' Phenyl ist, die andere nicht Phenyl. Das liegt daran, dass die Anzahl an Phenyl-Komponenten in der Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe auf eins begrenzt ist. R'''' ist eine Alkylen-Komponente mit mindestens etwa drei, aber nicht mehr als etwa acht Kohlenstoffatomen.
Die Zahl n in der obigen Formulierung ist entweder null (in welchem Fall R''' in der Formulierung nicht vorhanden ist) oder eins. R''' ist entweder eine Alkylen-Komponente mit acht oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Phenylen-Komponente. Wie vorher angegeben, ist die Anzahl an Phenyl- oder Phenylen-Komponenten in der Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe der vorliegenden Erfindung auf eins begrenzt. Die Alkylen- und Phenylen-Komponenten sind entweder substituiert oder unsubstituiert. Wenn sie substituiert sind, umfassen geeignete Substituenten Alkyl, Cycloalkyl, Alkylcarbonyl, Carboxyl, Carboxylester, perfluoriertes Alkyl und Sulfonyl.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe ein PAG ist (d.h. die erzeugte Fotosäure stark genug ist, um die säurelabilen Substituenten von dem Polymer oder dem Lösungshemmstoff abzuspalten), ist X eine Chromophor-Komponente wie, beispielsweise, Bist-butylphenyl)iodonium, Trist-butylphenyl)sulfonium oder 2-Trifluormethyl-6-nitrobenzyl. In diesen Ausführungsformen sind R', R'', R''' und R'''' so ausgewählt, dass die Amino-Komponente, -R'''-Y, eine ausreichend schwache Base ist, dass die Fotosäure, die gebildet wird, wenn X durch die Expositionsstrahlung von der Aminosulfonat-Komponente abgespalten wird, einen pK_a von 0 bis 6, und vorteilhafterweise von 0 bis 4, hat. In diesen Ausführungsformen ist R''' entweder eine Methylen-Komponente, eine Ethylen-Komponente oder eine Phe nylen-Komponente, die entweder unsubstituiert oder substituiert ist, wie vorher beschrieben.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe nicht fotoaktiv ist und kein PAG ist, ist X ein positiv geladenes Onium-Kation wie, beispielsweise, Ammonium oder Dicyclohexylammonium, das sich bei der Einsatztemperatur des Resists oder bei der Wellenlänge der Expositionsstrahlung nicht zersetzt (d.h. von der Aminosulfonat-Komponente trennt).
Weil die von dem PAG mit substituierter Amino-Gruppe erzeugte saure Komponente einen größeren pK_a als etwa 0 (wie gemessen in Wasser) hat, wird die saure Komponente säurelabile Komponenten, die eine hohe Aktivierungsenergie haben, nicht signifikant abspalten. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist eine säurelabile Gruppe mit einer hohen Aktivierungsenergie eine säurelabile Gruppe, die von einer sauren Komponente mit einem pK_a von kleiner als null abgespalten wird. Beispiele für säurelabile Gruppen mit einer hohen Aktivierungsenergie sind tert-Butoxycarbonyl und tert-Butyl.
Bei der Ausführungsform, in der die säurelabilen Gruppen eine hohe Aktivierungsenergie haben, enthält das Resistmaterial den PAG mit substituierter Amino-Gruppe in Kombination mit einem anderen PAG, der eine saure Komponente mit einem ausreichend niedrigen pK_a erzeugt, um die Gruppen mit hoher Aktivierungsenergie von dem Polymer oder dem Lösungshemmstoff abzuspalten. Beispiele für PAGs, die eine Säure mit einem geeignet niedrigen pK_a erzeugen, sind die perfluorierten Alkylsulfonat-PAGs, die in dem US-Patent Nr. 5 843 624 von Houlihan et al., eingereicht am 8. März 1996, beschrieben sind. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Bestandteil mit substituierter Amino-Gruppe kein PAG.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Resistmaterial ein Polymer, an dem säurelabile Gruppen mit niedriger Aktivierungsenergie hängen, enthält, beträgt die Menge an Polymer in dem Resistmaterial etwa 80 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, und die Menge an PAG mit substituierter Amino-Gruppe in der Zusammensetzung beträgt 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-% (auf der Basis des vereinigten Gewichts von Polymer plus PAG). Bei einer der Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung, in der die Wellenlänge der Expositionsstrahlung (d.h. die Wellenlänge beträgt weniger als 200 nm) vorschreibt, dass die Menge an ungesättigten Kohlenstoffbindungen in dem Resist begrenzt ist, beträgt die Menge an Polymer 96 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, und die Menge an PAG beträgt 0,5 Gew.-% bis 4 Gew.-%.
Das Resistmaterial enthält gewünschtenfalls andere Amin-Zusatzstoffe zusätzlich zu dem PAG mit substituierter Amino-Gruppe. Zu Beispielen für diese anderen Amin-Zusatzstoffe gehören der oben beschriebene Bestandteil mit substituierter Amino-Gruppe, der kein PAG ist, und andere bekannte Zusatzstoffe mit substituierter Amino-Gruppe wie Triphenylimidazol (TPI). Die anderen Amin-Zusatzstoffe, falls vorhanden, liegen in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% des vereinigten Gewichts des Polymers und des PAG vor.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Resistmaterial ein Polymer, das in der Entwicklerlösung dem Wesen nach löslich ist, in Kombination mit einem Lösungshemmstoff, an dem säurelabile Gruppen hängen. Zu Beispielen für geeignete dem Wesen nach lösliche Polymere gehören Vinyl-Additionspolymere ohne die daran hängenden säurelabilen Gruppen. Der Lösungshemmstoff ist entweder monomer, polymer, oligomer oder Mischungen davon. Beispiele für geeignete monomere Lösungshemmstoffe sind in dem US-Patent Nr. 5 310 619 von Crivello et al. beschrieben. Beispiele für geeignete oligomere Lösungshemmstoffe sind in EP-A-0 888 074 von Chandross et al. beschrieben.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das Resistmaterial ein Polymer, an dem säurelabile Gruppen mit einer hohen Aktivierungsenergie hängen, enthält, beträgt die Menge an Polymer in dem Resistmaterial 96 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, und die Menge an PAG in der Zusammensetzung beträgt 0,5 Gew.-% bis 4 Gew.-% (auf der Basis des vereinigten Gewichts von Polymer plus PAG). Das Resistmaterial enthält auch entweder die fotoaktive Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe, die nicht-fotoaktive Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe, den PAG mit substituierter Amino-Gruppe oder eine Kombination davon. Die Gesamtmenge des Bestandteils mit substituierter Amino-Gruppe des Resistmaterials beträgt bei dieser Ausführungsform 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% des vereinigten Gewichts des Polymers und des PAG.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das Resistmaterial ein Polymer in Kombination mit einem Lösungshemmstoff enthält, beträgt die Menge an Polymer relativ zur Menge an Lösungshemmstoff 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% Polymer zu 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% Lösungshemmstoff.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird im Allgemeinen das Resistmaterial, das die oben allgemein beschriebenen Bestandteile enthält, auf der Oberfläche eines Substrats, das typischerweise ein Silicium-Wafer ist, in Form eines Films ausgebildet. Auf dem Silicium-Wafer sind typischerweise Schichten aus anderen Materialien ausgebildet. Diese Wafer, mit oder ohne darauf ausgebildete Schichten aus anderen Materialien, werden hierin als Substrate bezeichnet.
Das mit Resist beschichtete Substrat wird dann einer Strahlungsexposition in Musterform unterzogen, um das Abbild eines Musters in das energieempfindliche Resistmaterial einzuzeichnen. Ein chemisches Mittel, die im Verlauf der Bestrahlung erzeugte Fotosäure, bewirkt eine chemische Veränderung (typischerweise beim Erhitzen), die die Löslichkeit in wässriger Base des bestrahlten Bereichs des Resists erhöht. Die Resistmaterialien der vorliegenden Erfindung werden als in lithografischen Verfahren, in denen die Expositionsstrahlung Ultraviolett-(UV-) Strahlung mit einer Wellenlänge von 190 nm bis 370 nm ist, brauchbar betrachtet.
Nachdem das Abbild des Musters in das Resistmaterial eingezeichnet wurde, wird das Abbild durch Ausnutzen des Unterschieds der Löslichkeit in wässriger Base zwischen dem exponierten Resistmaterial und dem nicht-exponierten Resistmaterial zu einem Muster entwickelt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff "exponiertes Resistmaterial" den Bereich des Resists, dessen Löslichkeit in wässriger Base erhöht wurde, indem er der Fotosäure und, typischerweise, Hitze ausgesetzt wurde.
Nach der Entwicklung wird das Muster in dem Resist unter Verwendung konventioneller Ätz-Hilfsmittel, die einem Fachmann wohl bekannt sind, in das darunter liegende Substrat übertragen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klasse energieempfindlicher Resistmaterialien, die in lithografischen Verfahren zur Vorrichtungs-Herstellung brauchbar sind. Verfahren zur Vorrichtungs-Herstellung, die lithografische Schritte umfassen, wurden in Abhandlungen wie S.M. Sze, VLSI Technology, (McGraw-Hill pub., 1983) und L.F. Thompson et al., Inroduction to Microlithography, pp. 87–161 (American Chemical Society Symposium Series 219, 1983) beschrieben.
Lithografische Schritte umfassen typischerweise ein Exponieren und ein Ausstatten mit einem Muster von durch Energie abgrenzbaren Materialien wie Resistmaterialien. Zuerst wird ein Abbild in den Resist eingebracht und zur Bildung eines Musters entwickelt, das dann in das Substrat übertragen wird.
Die Materialien sind energieempfindlich; d.h. Energie verursacht in diesen Materialien eine chemische Veränderung. Wenn diese Materialien einer Strahlung der geeigneten Wellenlänge in Musterform, d.h. UV-Licht mit einer Wellenlänge von 190 nm bis 370 nm, ausgesetzt werden, wird die chemische Veränderung in dem Bereich des Resistmaterials, der der Strahlung direkt ausgesetzt ist, in einem signifikant größeren Ausmaß induziert als in dem Bereich des Resistmaterials, der nicht direkt Strahlung ausgesetzt ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet signifikant größer, dass der chemische Kontrast, der durch die musterförmige Exposition induziert wird, angemessen ist, um den Verarbeitungszielen zu genügen. Dieser chemische Unterschied wird ausgenutzt, um das Muster in dem energieempfindlichen Resistmaterial zu entwickeln. Das entwickelte Muster wird dann bei der nachfolgenden Bearbeitung, z.B. der Übertragung des entwickelten Musters in ein darunter liegendes Substrat, genutzt.
Zur Entwicklung von Mustern in energieempfindlichen Resistmaterialien werden typischerweise wässrige Basen-Lösungen verwendet. Ein übliches Beispiel für eine wässrige Basen-Lösung ist eine wässrige Lösung von Tetramethylammonium-hydroxid (TMAH), die 0,05 M bis 0,5 M ist, obwohl viele andere Lösungen Fachleuten wohl bekannt sind.
In den Resistmaterialien der vorliegenden Erfindung mit positivem Charakter ist das nicht Strahlung ausgesetzte Material relativ zu dem Strahlung ausgesetzten Material relativ unlöslich in der wässrigen Basen-Entwicklerlösung. Dieser Unterschied in der Löslichkeit in wässriger Base wird durch Manipulieren der Löslichkeit in wässriger Base eines Bestandteils des energieempfindlichen Resistmaterials bewirkt. Der Bestandteil ist entweder das Resist-Polymer, an dem sich säurelabile Substituenten befinden, ein Lösungshemmstoff, an dem sich säurelabile Substituenten befinden, oder eine Kombination davon.
Das Polymer oder der Lösungshemmstoff hat wiederholt auftretende, an ihm hängende Gruppen, die einer effizienten Acidolyse unterliegen, was zu einer signifikanten Veränderung der Löslichkeit des Polymers in der Entwicklerlösung führt. Es ist vorteilhaft, wenn das Polymer ein vinylisches Polymer ist. Die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung brauchbaren Polymere sind jedoch nicht auf Polymere beschränkt, die durch vinylische Additionspolymerisation gebildet werden. Andere Polymerisationen wie Kondensation, Polyaddition und Additionskondensation sind nützliche Mechanismen zur Herstellung geeigneter Polymere. Bei alternativen Ausführungsformen hängen die wiederholt auftretenden anhängenden Gruppen nicht an dem Polymer, sondern hängen an einem monomeren, polymeren, oligomeren Lösungshemmstoff (oder Gemischen davon), in Kombination mit einem Polymer, das dem Wesen nach in der Entwicklerlösung, die zur Entwicklung von Mustern in dem Resistmaterial verwendet wird, löslich ist.
Zu Beispielen für geeignete anhängende Gruppen gehören säurelabile Gruppen wie Acetal-Gruppen, Ketal-Gruppen, beta-Silicium-substituierte Alkyle wie Bis(trimethylsilylmethyl)methyl und 1-(Trimethylsilylmethyl)methyl, tert-Butylester, tert-Butylester von Carbonsäuren und tert-Butylether. Der Einfachheit halber wird "tert" im Folgenden als "t" abgekürzt. Es versteht sich jedoch, dass ein breiter Umfang säurelabiler Gruppen bei der Erfindung funktionieren.
Zu Beispielen geeigneter Polymere mit diesen säurelabilen Gruppen gehören Polymere und Copolymere auf Acrylat-Basis, Polymere und Copolymere auf Methacrylat-Basis, Copolymere mit alicyclischen Komponenten (z.B. Norbornen) entweder in das Polymer-Rückgrat eingebaut oder an dem Polymer-Rückgrat hängend. Zu Beispielen für diese Polymere gehören Tetrapolymere wie Poly(cycloolefin-alt-maleinanhydrid-co-t-butylacrylat-co-acrylsäure), worin das Cycloolefin beispielsweise Norbornen, 5,6-Dihydrodicyclopentadien, 1,5-Cyclooctadien und 1,5-Dimethyl-1,5-cyclooctadien ist. Zu anderen geeigneten Polymeren gehören die Copolymere von Poly(norbornen-methacrylat-t-butylester), die in Allen, R.D., et al. "Protecting Groups for 193 nm Photoresists" Proc. SPIE, Vol. 2724, p. 341 (1996) beschrieben sind. Ein anderes Beispiel eines geeigneten Polymers ist das Tetrapolymer von Poly(isobomyl-methacrylat-co-methyl-methacrylat-co-t-butylmethacrylat-co-acrylsäure), das in Allen, R.D., et el. "Design Considerations for 193nm Positive Resists" ACS Symposium Series, Vol. 614, chap. 17, p. 255 (1995) beschrieben ist. Diese Polymere sind besonders brauchbar, wenn die Expositionsstrahlung kleiner als 200 nm (z.B. 193 nm) ist. Da diese Polymere keine aromatischen Komponenten enthalten, ist die Lichtabsorption der Polymere bei diesen Wellenlängen geringer als bei Polymeren mit aromatischen Substituenten (z.B. Polymeren und Copolymeren von Hydroxystyrol, in denen ein Teil der Hydroxyl-Substituenten durch säurelabile Gruppen ersetzt ist). Resistpolymere mit aromatischen Substituenten werden bei der vorliegenden Erfindung als geeignet betrachtet, wenn die Wellenlänge der Expositionsstrahlung größer als 205 nm (z.B. 248 nm) ist.
Das Resistmaterial enthält auch einen Bestandteil mit substituierter Amino-Gruppe. Der Bestandteil mit substituierter Amino-Gruppe ist mindestens eine Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe. Die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe hat die folgende allgemeine Struktur:
worin Y eine Stickstoff enthaltende Komponente ist, die entweder
ist, worin R' und R'' gleich oder verschieden sind und beide entweder Wasserstoff (H), Alkyl-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl-Gruppen, Ethyl-Gruppen, tert-Butyl-Gruppen), Cycloalkyl (z.B. Cyclohexyl, Cyclopentyl), Phenyl und Alkylether sind. Geeignete Alkylether haben die folgende Formel: (CH₂)_yOR_aa worin y gleich 2 oder 3 ist und R_aa entweder eine Alkyl-Gruppe mit 5 oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkyl-Gruppe ist. Es ist vorteilhaft, wenn eine der Gruppen R' und R'' H ist. Auch ist, wenn eine der Gruppen R' und R'' Phenyl ist, die andere nicht Phenyl. Das liegt daran, dass die Anzahl an Phenyl-Komponenten in der Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe auf eins begrenzt ist. R'''' ist eine Alkylen-Komponente mit mindestens etwa drei, aber nicht mehr als etwa acht Kohlenstoffatomen.
Die Zahl n in der obigen Formulierung ist entweder null (in welchem Fall R''' in der Formulierung nicht vorhanden ist) oder eins. R''' ist entweder eine Alkylen-Komponente mit acht oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Phenylen-Komponente. Wie vorher angegeben, ist die Anzahl an Phenyl- oder Phenylen-Komponenten in der Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe der vorliegenden Erfindung auf eins begrenzt. Die Alkylen- und Phenylen-Komponenten sind entweder substituiert oder unsubstituiert. Wenn sie substituiert sind, umfassen geeignete Substituenten Alkyl, Cycloalkyl, Alkylcarbonyl, Carboxyl, Carboxylester, perfluoriertes Alkyl und Sulfonyl.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe ein PAG ist (d.h. wenn die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe Strahlung ausgesetzt wird, ist die erzeugte Säure stark genug, um die säurelabilen Substituenten von dem Polymer oder dem Lösungshemmstoff abzuspalten), ist X eine Chromophor-Komponente wie beispielsweise Bist-butylphenyl)iodonium, Trist-butylphenyl)sulfonium oder 2-Trifluormethyl-6-nitrobenzyl. In diesen Ausführungsformen ist auch R''' entweder eine Methylen-Komponente, eine Ethylen-Komponente oder eine Phenylen-Komponente, die entweder substituiert oder unsubstituiert ist, wie vorher beschrieben.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe nicht fotoaktiv ist und kein PAG ist, ist X ein positiv geladenes Onium-Kation wie beispielsweise Dicyclohexylammonium, das sich bei der Einsatztemperatur des Resists oder bei der Wellenlänge der Expositionsstrahlung nicht zersetzt. In diesen Ausführungsformen enthält das Resistmaterial einen PAG zusätzlich zu der Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe. Ein Beispiel für eine geeignete nicht-fotoaktive Verbindung, die kein PAG ist, ist Dicyclohexyl-ammonium-cyclamat.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe ein PAG ist, ist es vorteilhaft, wenn an dem Polymer säurelabile Gruppen mit einer niedrigen Aktivierungsenergie hängen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet eine niedrige Aktivierung, dass die säurelabile Gruppe durch eine saure Komponente mit einem pK_a in Wasser von mindestens 0, der aber 6 nicht überschreitet, von dem Polymer abgespalten wird. Zu Beispielen für säurelabile Gruppen mit einer niedrigen Aktivierungsenergie gehören Acetal-Komponenten, Ketal-Komponenten und Bis(trimethylsilylmethyl)methyl-Komponenten. Zu Beispielen für geeignete Polymere mit diesen Komponenten gehören Polymere von Hydroxystyrol, in denen mindestens ein Teil der Hydroxyl (OH)-Funktionalität durch Komponenten geschützt wird, die sich in Anwesenheit einer Säure von dem Polymer abspalten. Diese Polymere enthalten die folgenden Komponenten:
worin Z die säureempfindliche Komponente bezeichnet. Diese Polymere sind in EP-A-0 848 288 beschrieben.
Beispiele für geeignete Komponenten Z haben die folgende Struktur:
worin R_a und R_c ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, t-Butyl und anderen Alkyl-Komponenten oder Cycloalkyl-Komponenten, worin die Anzahl an Kohlenstoffatomen acht oder weniger beträgt, und R_b ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Methyl, Ethyl, t-Butyl, Isopropyl und anderen Alkyl-Komponenten oder Cycloalkyl-Komponenten, worin die Anzahl an Kohlenstoffatomen acht oder weniger beträgt. In den Acetal-Komponenten ist eine der Gruppen R_a oder R_c Wasserstoff. In den Ketal-Komponenten ist weder R_a noch R_c Wasserstoff. Andere nicht auf Styrol basierende Polymermatrices, in denen eine basenlösliche Polymermatrix teilweise mit einer Gruppe mit niedriger Aktivierungsenergie geschützt ist, werden ebenfalls als geeignet betrachtet.
Die Wahl von R''' beeinflusst den pK_a der sauren Komponente, die von dem PAG mit substituierter Amino-Gruppe erzeugt wird. Beispielsweise ist der pK_a in Wasser der sauren Komponente, die von HSO₃CH₂NH₂ (worin n gleich eins ist und R''' Methylen ist) erzeugt wird, 5,75. Der pK_a in Wasser der sauren Komponente, die von HSO₃CH₂CH₂NH₂ (worin n gleich eins ist und R''' Ethylen ist) erzeugt wird, ist jedoch 9,06. Der pK_a der sauren Komponente, die von dem PAG mit substituierter Amino-Gruppe mit einem Phenylen (PH)-Zwischenstück erzeugt wird, ist geeignet niedrig (z.B. ist der pK_a von HSO₃PHNH₂ 3,23). Die Anwesenheit der aromatischen Phenylen-Komponente (oder anderer Komponenten mit ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen) in dem PAG schränkt jedoch die Verwendung derartiger PAGs ein, wenn die Wellenlänge der Expositionsstrahlung weniger als 200 nm beträgt. Diese Einschränkung ergibt sich aus der Tatsache, dass die ungesättigten Kohlenstoff-Bindungen (ausgenommen der Chromophor X) bei den meisten Anwendungen eine unannehmbar hohe Lichtabsorption bei Wellenlängen von weniger als 200 nm haben. Wenn jedoch der die ungesättigten Kohlenstoff-Bindungen enthaltende PAG (ausgenommen der Chromophor X) mit einem anderen PAG in relativen Mengen, die die Lichtabsorption der ungesättigten Kohlenstoff-Bindungen wirksam auf annehmbare Stärken verdünnen würde, kombiniert würde, dann würde eine derartige Kombination zur Verwendung in Verfahren, in denen die Expositionsstrahlung weniger als 200 nm beträgt, geeignet sein. In dieser Hinsicht wird eine PAG-Kombination, in der die Menge des die ungesättigten Kohlenstoff-Bindungen enthaltenden PAG weniger als 0,5 Gew.-% (auf der Basis des Gewichts des Polymers) beträgt, als geeignet betrachtet.
In dem Verfahren wird das energieempfindliche Material selektiv einer Strahlung mit einer Wellenlänge in dem Bereich von 190 nm bis 370 nm ausgesetzt, um in dem energieempfindlichen Material ein Abbild eines gewünschten Musters auszubilden. Das Muster wird dann entwickelt und bei der nachfolgenden Bearbeitung verwendet. Weil die hierin beschriebenen Lösungshemmstoffe Strahlung bei 193 nm nicht signifikant absorbieren, sind die Lösungshemmstoffe besonders vorteilhaft, wenn sie in lithografischen Verfahren verwendet werden, in denen die Expositionsstrahlung eine Wellenlänge von 193 nm hat.
Folglich ist es vorteilhaft, wenn das Polymer in dem Resistmaterial mit lithografischen Verfahren zur Vorrichtungs-Herstellung, in denen die Expositionsstrahlung 190 nm bis 370 nm beträgt, vereinbar ist. Polymere, die zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung als geeignet betrachtet werden, umfassen Harze auf Acrylat-Basis, die in einer wässrigen Basen-Lösung löslich sind. Beispiele für solche Harze auf Acrylat-Basis sind in dem vorher erwähnten Artikel Allen, R.D., et al., "ACS Symposium Series, Vol. 614, chap. 17, p. 255 (1995) beschrieben. Zu anderen Beispielen geeigneter Polymere gehören die Polymere mit gesättigten alicyclischen Komponenten, die in dem US-Patent Nr. 5 843 244 beschrieben sind.
Bei der Ausführungsform, in der das Resistmaterial in einem lithografischen Verfahren verwendet wird, in dem die Wellenlänge der Expositionsstrahlung eine Wellenlänge von etwa 193 nm hat, hängt die Menge an PAG von der Zusammensetzung des PAG ab. Wenn der PAG eine aromatische Komponente in dem Chromophor X enthält, ist es vorteilhaft, wenn die Menge an PAG in dem Resistmaterial 0,5 bis 4 Gew.-% beträgt, weil die aromatische Ungesättigthet in diesen Komponenten bei dieser Wellenlänge Strahlung absorbiert. Bei anderen Ausführungsformen, in denen Strahlung einer unterschiedlichen Wellenlänge verwendet wird oder ein PAG verwendet wird, der keine lithografisch signifikante Menge der Expositionsstrahlung absorbiert, wird mehr PAG, 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, in das Resistmaterial eingebaut.
Die Fotosäure spaltet die säurelabilen Gruppen von entweder dem Polymer oder dem Lösungshemmstoff ab, typischerweise während eines Erhitzens nach der Exposition (post-exposure bake). Die Abspaltung dieser Gruppen von dem Polymer bewirkt, dass das exponierte Resistmaterial in wässriger Basen-Lösung löslicher ist als das nicht-exponierte Resistmaterial. Dann wird eine wässrige Basen-Entwicklerlösung verwendet, um das exponierte Resistmaterial zu lösen und zu entfernen. Das nicht-exponierte Resistmaterial wird dann als eine Maske in Musterform zur nachfolgenden Bearbeitung des darunter liegenden Substrats verwendet; typischerweise zur Musterübertragung in das Substrat.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ändert sich die Löslichkeit der Resist-Zusammensetzung in wässriger Basen-Lösung, wenn das Resistmaterial einer Strahlung ausgesetzt wird. Da die Resistmaterialien der vorliegenden Erfindung positive Resists sind, ist die Löslichkeit des exponierten Resists in wässriger Base größer als die Löslichkeit des Resists, der nicht Strahlung ausgesetzt wurde, in wässriger Base. Wenn das Verhältnis der Lösungsgeschwindigkeit des Resists vor der Bestrahlung verglichen mit derjenigen nach der Bestrahlung als 1:n betrachtet wird, sollte n nicht weniger als 2 betragen. Relative Löslichkeits-Verhältnisse mit Werten von n kleiner als 2 erzeugen typischerweise einen geringen Kontrast und eine schlechte Bildqualität.
Eine geeignete optische Dichte in dem Wellenlängenbereich der Expositionsstrahlung verbessert die Resist-Qualität signifikant. Eine zu niedrige optische Dichte führt zu einer ineffizienten Absorption der Expositionsstrahlung und zu unnötig langen Expositionszeiten. Eine zu hohe optische Dichte erlaubt nicht, dass genügend Licht die Bereiche des Polymerfilms, die von seiner Umgebung/Resistfilm-Grenzfläche am weitesten entfernt sind, erreicht. Diese unvollständige Exposition neigt dazu, die Resist-Bildqualität zu mindern. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, eine optische Dichte zu verwenden, die bevorzugt weniger als 0,7 A.U./μm beträgt, damit mindestens 23% der Expositionsstrahlung bei der Expositionswellenlänge das Substrat erreichen.
Die optische Dichte hängt von der Konzentration der absorbierenden Spezies sowohl in dem Polymer als auch in dem PAG ab. Daher wird, sobald eine geeignete Dicke für die Resistmaterial-Beschichtung gewählt ist, die Resist-Zusammensetzung angepasst, um die gewünschte optische Dichte zu liefern. Für Dicken, wie sie vorher in Verbindung mit der Film-Kontinuität diskutiert wurden, werden brauchbare Ergebnisse erhalten, wenn die gewünschte optische Dichte beibehalten wird.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das oben allgemein beschriebene Resistmaterial im Allgemeinen auf der Oberfläche eines Substrats, das typischerweise ein Silicium-Wafer ist, zu einem Film geformt. Auf dem Silicium-Wafer sind typischerweise Schichten aus anderen Materialien ausgebildet. Diese Wafer, mit oder ohne darauf ausgebildete Schichten aus anderen Materialien, werden hierin als Substrate bezeichnet.
Die Dicke des Films hängt von einer Vielfalt von Faktoren ab, wie der Absorption des Resists, der Qualität des Films und der Auswirkung der Dicke auf die Bild-Auflösung. Typischerweise liegt die Dicke des Resist-Films in dem Bereich von 0,2 μm bis 2 μm.
Nach dem Beschichten wird der Resist bevorzugt vorgebacken (prebaked), um jegliches verbleibende Lösungsmittel zu entfernen. Backtemperaturen vor der Exposition (pre-exposure baking temperatures) in dem Bereich von 70°C bis 160°C für Zeiten in dem Bereich von 0,5 bis 60 min sind wünschenswert. Das Resistmaterial wird dann Energie wie Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von 190 nm bis 370 nm ausgesetzt. Typische Dosen in dem Bereich von 5 bis 250 mJoule/cm² für Licht von 193 nm werden als geeignet betrachtet. Konventionelle Expositionstechniken werden eingesetzt, um das Resistmaterial mit Zeichnungen zu versehen. Fachleute werden erkennen, dass die Wahl einer geeigneten Expositionsdosis von dem bestimmten Resistmaterial, das verwendet wird, sowie von anderen Verfahrensvariablen abhängt.
Es ist dann wünschenswert, das exponierte Material nach der Exposition zu erhitzen (post exposure bake). Dieses Nachbacken (post-bake) verbessert die Reaktion des, abhängig von der jeweiligen Ausführungsform, relativ unlöslichen Lösungshemmstoffs und, ggf., des Polymers, mit der Fotosäure. Im Allgemeinen sind Nachback-Temperaturen im Bereich von 70°C bis 160°C für Zeitspannen von 20 s bis 30 min wirkungsvoll. Heizeinrichtungen wie eine Heizplatte, die von Brewer Sciences verkauft wird, werden als brauchbar betrachtet.
Zur Entwicklung der exponierten Abbilder geeignete Lösungsmittel sind Materialien wie Wasser/Tetramethylammonium-hydroxid, Wasser-NaOH oder Wasser und Base mit Alkoholen niedrigerer Alkyle wie Isopropanol, Ethanol, Methanol und Gemischen davon. Im Allgemeinen erzeugt ein Eintauchen in den Entwickler für Zeitspannen von 10 s bis 5 min die gewünschte Zeichnungsbildung.
Nach der Entwicklung wird das Muster in dem Resist unter Verwendung konventioneller Ätz-Hilfsmittel, wie sie Fachleuten wohl bekannt sind, in das darunter liegende Substrat übertragen.
Die folgenden Beispiele werden angegeben, um beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen.
Beispiel 1
Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-chlorid (2,144 g; 5 mmol) wurde in Methylenchlorid (100 ml) gelöst und in einem Scheidetrichter viermal mit einer Lösung von Natrium-cyclamat (1,5 g), gelöst in Wasser (30 ml), gewaschen. Das Methylenchlorid wurde aus der Lösung entfernt, und der Rückstand wurde unter Verwendung eines Gemisches von Ethylacetat und Ether umkristallisiert, um Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-cyclamat (1,59 g) zu erhalten.
Beispiel 2
Resistmaterialien wurden hergestellt durch Kombinieren eines Polyhydroxystyrol-Polymers, in dem etwa 32% der Hydroxy-Funktionalität durch ein von t-Butylvinylether abgeleitetes Acetal ersetzt sind, mit einem PAG. Das Polyhydroxystyrol-Polymer (von Nisso erhaltenes VP-8000) wurde unter Verwendung des Verfahrens, das in Mertesdorf, C., et al., "Structural Design of Ketal and Acetal Blocking Groups in 2-Component Chemically Amplified Positive DUV-Resists, SPIE, Vol. 2438, pp. 84–98 (1996) beschrieben ist, geschützt.
Resist-Formulierungen wurden hergestellt durch Lösen des geschützten Polymers (8,774 g) in Propylenglycol-ether (41 ml), der von Aldrich Chemicals erhalten wurde. Mehrere verschiedene Resist-Formulierungen wurden hergestellt, indem verschiedene PAGs und Gemische von PAGs zu dem gelösten Polymer zugegeben wurden. Für jede Formulierung wurde eine separate Lösung von gelöstem Polymer hergestellt und verwendet. Der Einfachheit halber wird jeder Formulierung eine Nummer zugeteilt, um hierauf Bezug zu nehmen.
Resist-Formulierung 1 wurde hergestellt durch Zugeben von Bis(tertbutylphenyl)iodonium-cyclamat (0,09 g; 1 Gew.-%) zu dem gelösten Polymer. Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm Teflon-Filter (Millipore, Inc.) filtriert.
Resist-Formulierung 2 wurde hergestellt durch Zugeben von Bis(tertbutylphenyl)iodonium-cyclamat (0,225 g; 2,5 Gew.-%) zu dem gelösten Polymer. Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm Teflon-Filter (Millipore, Inc.) filtriert.
Resist-Formulierung 3 wurde hergestellt durch Zugeben von Bis(tertbutylphenyl)iodonium-cyclamat (0,45 g; 5 Gew.-%) zu dem gelösten Polymer. Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm Teflon-Filter (Millipore, Inc.) filtriert.
Resist-Formulierung 4 wurde hergestellt durch Zugeben von Bis(tertbutylphenyl)iodonium-kampfersulfonat (0,22 g; 2,5 Gew.-%) zu dem gelösten Polymer. Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm -Teflon-Filter (Millipore, Inc.) filtriert.
Resist-Formulierung 5 wurde hergestellt durch Zugeben von Bis(tertbutylphenyl)iodonium-4-methoxybenzolsulfonat (0,2256 g; 2,5 Gew.-%). Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm -Teflon-Filter (Millipore, Inc.) filtriert.
Resist-Formulierung 6 wurde hergestellt durch Zugeben eines Gemisches von Bis(tert-butylphenyl)iodonium-cyclamat (0,18 g; 2 Gew.-%) und Bis(tert-butylphenyl)iodonium-4-methoxybenzolsulfonat (0,045 g; 0,5 Gew.-%). Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm -Teflon-Filter (Millipore, Inc.) filtriert.
Resist-Formulierung 7 wurde hergestellt durch Zugeben eines Gemisches von Bis(tert-butylphenyl)iodonium-cyclamat (0,1974 g; 2,1875 Gew.-%) und Bis(tertbutylphenyl)iodonium-4-methoxybenzolsulfonat (0,0282 g; 0,3125 Gew.-%). Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm Teflon-Filter (Millipore, Inc. filtriert.
Silicium-Wafer wurden mit den oben beschriebenen Formulierungen beschichtet. Jede Formulierung wurde auf einen separaten Wafer aufgebracht, wobei ein Flexilab Track-Modell von Machine Technology Incorporated (MTI) verwendet wurde. Die Rotationsgeschwindigkeit war 3000 bis 3900 U/min, um eine nominelle Resist-Dicke von 0,71 μm bis 0,76 μm zu erhalten. Die beschichteten Wafer wurden 90 s lang bei 130°C gebacken. Die Resist-Dicke wurde mit einem Dicken-Messgerät von Nanospec AFT gemessen, wobei ein Brechungsindex von 1,56 (der Brechungsindex von geschütztem Poly(hydroxystyrol)) verwendet wurde.
Die beschichteten Wafer wurden dann Strahlung in Musterform ausgesetzt. Die Strahlung hatte eine Wellenlänge von 248 nm und eine Dosis in dem Bereich von 5 bis 70 mJ/cm². Die Strahlung wurde durch eine Maske mit einer Reihe von sechs Linien- und Zwischenraum-Merkmalen projiziert. Jeder Satz in der Reihe bestand aus acht Linien und Zwischenräumen. Jeder Satz hatte einen unterschiedlichen Abstand vom Mittelpunkt einer Linie zum Mittelpunkt einer benachbarten Linie in dem Satz. Jene Abstände waren 0,35 μm, 0,32 μm, 0,3 μm, 0,27 μ m, 0,27 μm, 0,25 μm und 0,23 μm. Das verwendete Expositionsgerät war ein XLS-KrF-Excimerlaser-Stepper mit einer Linse einer NA von 0,53, erhalten von GCA aus Tewksbury, Mass.
Nachdem die beschichteten Wafer Strahlung ausgesetzt worden waren, wurden die Wafer 90 s lang bei 115°C gebacken. Die Muster wurden unter Verwendung eines Sprühens von 10 s und eines Puddles von 55 s von OPD-4262 (0,262 N Tetramethyl-ammonium-hydroxid) (OPD ist Olin Microelectronics Materials, Inc., aus East Providence, Rhode Island) auf einem MTI-Track entwickelt. Die Linienbreiten wurden auf einem Hitachi S-600 CD-SEM gemessen, und die Querschnitts-Profile wurden mittels eines JEOL 6400 F-SEM erhalten.
Die Klärungsdosis (clearing dose) und die Auslösungsdosis (resolution dose) der Formulierungen 1 bis 7 sind in Tabelle 1 unten angegeben.
TABELLE 1
Die Resist-Formulierungen 1, 2 und 3 enthielten die Verbindung mit Amino-Gruppe als einen PAG. Die Resist-Formulierungen 4 und 5 enthielten die Verbindung mit Amino-Gruppe der vorliegenden Erfindung nicht. Die Resist-Formulierungen 6 und 7 enthielten die Verbindung mit Amino-Gruppe in Kombination mit dem in Resist-Formulierung 5 verwendeten PAG. Die in den Resistmaterial-Formulierungen (4 und 5), die den PAG mit substituierter Amino-Gruppe nicht enthielten, entwickelten Merkmale gingen verloren wegen des Dünner-Werdens der Linien. Die in den Resistmaterial-Formulierungen, die den PAG mit substituierter Amino-Gruppe enthielten, entweder alleine oder in Kombination mit einem anderen PAG, entwickelten Merkmale gingen nicht wegen eines Dünner-Werdens der Linien verloren. Auch wurden, obwohl die in Resist-Formulierung 5 entwickelten Merkmale durch Erosion verloren gingen, die in Formulierung 6 (die eine Kombination der Verbindung mit Amino-Gruppe und des in Formulierung 5 vorliegenden PAG enthielt) entwickelten Merkmale nicht so erodiert. Die Verbindung mit Amino-Gruppe der vorliegenden Erfindung verringert klar die Merkmalserosion, wenn sie Resist-Formulierungen zugegeben wird.
Beispiel 3
Ein Copolymer von Norbornen, Maleinanhydrid, t-Butyl-acrylat und Acrylsäure wurde nach dem folgenden Verfahren synthetisiert. Norbornen (39,81 g; 423 mmol) wurde unter Vakuum in einen trockenen 500 ml Schlenk-Kolben, der mit zwei Einlassventilen mit PTFE-Verschluss und einem wirkungsvollen Rührstab ausgestattet war, überführt. Frisch sublimiertes Maleinanhydrid (41,5 g; 423 mmol), destilliertes t-Butylacrylat (24,4 g 190 mmol) und destillierte Acrylsäure (6,86 g; 95 mmol), AIBN (0,695 g; 1 mol-%) und THF (90 ml) wurden unter positivem Argondruck zugegeben. Das Gemisch wurde durch drei Gefrier-Pump-Auftau-Zyklen entgast, verschlossen und 20 h lang in ein Ölbad bei 65°C eingetaucht. Beim Abkühlen wurde das Gemisch in 5 Volumina Diethylether ausgefällt und filtriert, um das Polymer zu sammeln. Diese Vorgehensweise wurde drei weitere Male wiederholt. Das Polymer wurde bei der abschließenden Filtration gesammelt und bei 50°C unter Vakuum getrocknet. Das sich ergebende Polymer war Poly((norbornen-alt-maleinanhydrid)-t-butylacrylat(45)-acrylsäure(22,5)), wobei das Polymer aus 22,5 mol-% Acrylsäure, 45 mol-% t-Butyl-acrylsäure und 42,5 mol-% eines alternierenden Copolymers von Norbornen und Maleinanhydrid besteht.
Ein Oligomer von t-Butylcholat und Glutarat wurde synthetisiert durch Beladen eines Ofen-getrockneten, mit Argon gespülten Schlenkrohrs mit t-Butylcholat (2 g; 4,457 mmol) (vorher über Nacht unter Vakuum bei 60°C getrocknet), n-Methylmorpholin (3,26 g; 32,2 mmol) (über CaH₂ destilliert) und THF (35 ml). Das Gemisch wurde auf 0°C abgekühlt, und destilliertes Glutaryldichlorid (1,232 ml; 9,654 mmol; 1,632 g) wurde unter Verwendung einer gasdichten Spritze langsam zugegeben. Das Rohr wurde verschlossen und über Nacht auf 60°C erhitzt. Die Reaktionslösung wurde dann mit Methanol (20%) verdünnt und in Wasser (500 ml), das Essigsäure enthielt, um das N-Methylmorpholin zu neutralisieren, ausgefällt. Die Verdünnung/Ausfällung wurde zweimal wiederholt. Das Polymer wurde durch Filtration erneut gesammelt, mit destilliertem Wasser gewaschen und bei 60°C unter Vakuum getrocknet. Die Ausbeute war 4 g (74% Ausbeute). Die Struktur des sich ergebenden Oligomers war
Oligo(t-butylcholat-co-glutarat) mit t-Butylcholat-Endkappe worin tBu einen tert-Butyl-Substituenten bedeutet und Y entweder Wasserstoff oder eine andere Einheit in der Struktur, die durch die Klammer definiert wird und den unteren Index M oder 1 hat, bedeutet. Die Anzahl an Einheiten M pro Molekül war etwa 5 bis etwa 20. Wie vorher angegeben, kann die Kondensationsreaktion an jedem OH-Substituenten an der polycyclischen Verbindung stattfinden. Daher ist es wahrscheinlich, dass das Kondensationsreaktionsprodukt eines Cholats (das drei Hydroxyl-Substituenten hat) eine verzweigte Struktur hat. Die obige Struktur ist angegeben, um bei der Beschreibung des Reaktionsprodukts zu helfen, soll aber nicht so ausgelegt werden, dass sie die tatsächliche Struktur des Produkts, das erhalten wurde, darstellt.
Beispiel 4
Resisfformulierung 8 wurde hergestellt durch Auflösen von Poly((norbornen-alt-maleinanhydrid)-t-butylacrylat(45)-acrylsäure(22,5)) (1,173 g), Oligo(t-butylcholat-co-glutarat) (0,4795 g), 0,4795 g tert-Butyldeoxycholat, Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-nonaflat (0,0548 g) und Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-cyclamat (0,01096 g) in Propylenglycol-methylether-acetat (17,26 g). Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung durch 0,2 μm Teflon-Filter (Millipore, Inc.) filtriert.
Resisfformulierung 9 war dieselbe wie Resisfformulierung 8 mit der Ausnahme, dass Dicyclohexylammonium-cyclamat (9,0069 g) anstelle von Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-cyclamat zugegeben wurde. Dicyclohexylammonium-cyclamat wurde hergestellt durch Auflösen von Cyclaminsäure (5 g) in Wasser (10 ml). Dicyclohexylamin (5,059 g; 5,56 ml) wurde zu der gerührten Lösung zugegeben. Das Gemisch wurde über Nacht gerührt. Das Wasser und das restliche Amin wurde von den sich ergebenden weißen Kristallen durch Vakuum entfernt. Die Kristalle wurden dreimal aus Methylenchlorid/Ether umkristallisiert.
Resisfformulierung 10 war dieselbe wie Resisfformulierung 8 mit der Ausnahme, dass Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-cyclamat in der Formulierung nicht enthalten war.
Silicium-Wafer wurden mit der oben beschriebenen Formulierung beschichtet. Die Formulierung wurde auf einen separaten Wafer aufgetragen, wobei ein Track, Modell Flexilab von Machine Technology Incorporated (MTI), verwendet wurde. Die Rotationsgeschwindigkeit war 3000 bis 3900 U/min, um eine nominelle Resist-Dicke von etwa 0,71 μm bis etwa 0,76 μm zu erhalten. Die beschichteten Wafer wurden 90 s lang bei 130°C gebacken. Die Resist-Dicke wurde mittels eines Dicken-Messgeräts von Nanospec AFT gemessen, wobei ein Brechungsindex von 1,50 (der Brechungsindex des formulierten Resists) verwendet wurde.
Die beschichteten Wafer wurden dann Strahlung in Musterform ausgesetzt. Die Strahlung hatte eine Wellenlänge von 193 nm und eine Dosis von 5 bis 50 mJ/cm². Die Strahlung wurde durch die in Beispiel 2 beschriebene Maske auf die beschichteten Wafer projiziert. Das verwendete Expositionsgerät war ein XLS-KrF-Excimerlaser-Stepper von GCA mit einer Linse einer NA von 0,53, der von GCA aus Tewksbury, Mass., erhalten wurde.
Nachdem die beschichteten Wafer Strahlung ausgesetzt worden waren, wurden die Wafer 60 s lang bei 150°C gebacken. Die Muster wurden unter Verwendung eines Puddles mit OPD-4262 (0,262 N Tetramethyl-ammonium-hydroxid) (OPD ist Olin Microelectronics Materials, Inc., aus East Providence, Rhode Island) von 10 s auf einem MTI-Track entwickelt. Die Linienbreiten wurden auf einem Hitachi S-600 CD-SEM gemessen, und die Querschnittsprofile wurden mittels eines JEOL 6400 F-SEM erhalten. Tabelle 2 fasst das lithografische Verhalten der Formulierungen 8, 9 und 10 zusammen und vergleicht es.
TABELLE 2
Die in Resistformulierung 8 entwickelten Merkmale zeigten für Verzögerungen bis zu vier Stunden zwischen Exposition und dem Backen nach der Exposition keine nachweisbare Erosion. Im Gegensatz dazu zeigten die in Formulierung 10 entwickelten Merkmale eine Erosion, die charakteristisch für eine Verarmung an Säure an der Grenzfläche zwischen dem Resist und der Luft und an der Grenzfläche zwischen dem Resist und dem darunter liegenden Silicium-Substrat war. Wegen dieser Verarmung an Säure wurden die 0,25 μm-Merkmale nicht aufgelöst.
Beispiel 5
Cysteinsäure (4,36 g) wurde in Wasser (100 ml) gelöst. Silbercarbonat (3,215 g) wurde unter Rühren zu der Lösung zugegeben. Die Lösung wurde gerührt, bis das Aufschäumen aufhörte, als sich das Silbercarbonat größtenteils aufgelöst hatte. Die Lösung wurde dann filtriert, um das unlösliche Material daraus zu entfernen.
Eine Lösung von Bis(t-butylphenyl)iodonium-chlorid (10 g) in Methylenchlorid (25 ml) wurde zu der filtrierten Lösung zugegeben. Das sich ergebende zweiphasige System wurde vier Tage lang heftig gerührt. Danach wurde die Lösung filtriert, um das ausgefällte Silberchlorid zu entfernen. Die organische Phase wurde von der Lösung getrennt, mit destilliertem Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Die Lösungsmittel wurden dann entfernt, um das Rohprodukt zu erhalten. Das Rohprodukt wurde dreimal aus einem Gemisch von Methylenchlorid ausgefällt und unter Vakuum getrocknet.
Eine Resist-Zusammensetzung wurde auf dieselbe Weise, wie sie in dem vorangehenden Beispiel beschrieben ist, hergestellt, indem die folgenden Zutaten in den folgenden Mengen vereinigt wurden: Poly((norbornen-alt-maleinanhydrid)-t-butylacrylat(45)-acrylsäure(22,5)) (62,96 Gew.-%), Oligo(t-butylcholat-co-glutarat) (16,95 Gew.-%), tert-Butyldeoxycholat (16,95 Gew.-%), Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-nonaflat (1,98 Gew.-%) und Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium-cysteat (1,17 Gew.-%).
Die Resist-Zusammensetzung wurde auf ein Substrat aufgebracht und auf die in Beispiel 4 beschriebene Weise zu einem Film geformt. Die Resist-Zusammensetzung wurde dann musterförmig einer Strahlung bei einer Wellenlänge von 193 nm ausgesetzt. Die Auflösungsdosis dieser Formulierung war 38 mJ/cm² (verglichen mit 30 mJ/cm² für Formulierung 8 in dem vorhergehenden Beispiel). Zum weiteren Vergleich, Merkmale von nur 0,16 μm können sowohl in dieser Formulierung als auch in Formulierung 8 aufgelöst werden. Die Fokustiefe in beiden Formulierungen ist 0,5 μm für 0,17 μm-Merkmale und 0,3 μm für 0,16 μm-Merkmale.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, aufweisend: Bilden einer Schicht aus einem energieempfindlichen Resistmaterial auf einem Substrat, wobei das energieempfindliche Material ein Polymer oder einen Lösungshemmstoff in Kombination mit einem Polymer, wobei an einem der Stoffe Polymer oder Lösungshemmstoff wiederholt auftretende säurelabile Substituenten hängen, wobei die säurelabilen Gruppen ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Acetal-Gruppen, Ketal-Gruppen, 1-(Trimethylsilylmethyl)methyl- und Bis(trimethylsilylmethyl)methyl-Gruppen, und eine Verbindung mit substituierter Aminogruppe mit der folgenden Struktur aufweist:
wobei Y eine Stickstoff enthaltende Komponente ist, die entweder
ist, wobei die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe ein Fotosäure-Erzeuger ist und eine Säure erzeugt, wenn die Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe einer Strahlung mit einer Wellenlänge von 190 nm bis 370 nm ausgesetzt wird, und wobei der pK_a der Säure 0 bis 6 beträgt und X ein Chromophor ist, der ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Bist-butylphenyl)iodonium, Trist-butylphenyl)sulfonium und 2-Trifluormethyl-6-nitrobenzyl, wobei R' und R'' gleich oder verschieden sind und beide ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff (H), Alkyl-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl-Gruppen, Phenyl-Gruppen und Alkylether-Gruppen mit der folgenden Formel: (CH₂)_yOR_aa worin Y gleich 2 oder 3 ist und R_aa entweder eine Alkyl-Gruppe mit 5 oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkyl-Gruppe ist, worin n entweder 0 oder 1 ist, worin R''' ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus einer Methylen-Komponente, einem substituierten Methylen, einer Ethylen-Komponente, einer substituierten Ethylen-Komponente, einer Phenylen-Komponente und einer substituierten Phenylen-Komponente, worin R'''' eine Alkylen-Komponente mit weniger als 8, aber mindestens 3 Kohlenstoffatomen ist, und worin die Gesamtzahl an aromatischen Gruppen eine oder weniger beträgt; Exponieren der Schicht aus energieempfindlichem Resistmaterial einer Strahlung in Musterform, die ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlung und Elektronenstrahlung, wodurch ein Abbild des Musters in das Resistmaterial eingebracht wird; Entwickeln des Abbilds zu einem Muster; und Übertragen des Musters in das darunter liegende Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der pK_a der Säure 0 bis 4 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Acetal- und Ketal-Gruppen die folgende Struktur haben:
worin R_a, R_b und R_c ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff, Alkyl-Komponenten mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl-Komponenten mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, und worin die Acetal- oder Ketal-Komponente durch ein Sauerstoffatom an das Polymer gebunden ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Polymer, an dem die säurelabilen Substituenten hängen, ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polymeren und Copolymeren auf Acrylat-Basis, Polymeren und Copolymeren auf Methacrylat-Basis, Polymeren und Copolymeren mit in das Polymer-Rückgrat eingebauten alicyclischen Komponenten, Polymeren und Copolymeren mit an dem Polymer-Rückgrat hängenden alicyclischen Substituenten und Polymeren und Copolymeren auf Hydroxystyrol-Basis.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das energieempfindliche Resistmaterial einen Lösungshemmstoff in Kombination mit dem Polymer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem an dem Lösungshemmstoff wiederholt auftretende säurelabile Substituenten hängen, wobei die säurelabilen Gruppen ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Acetal-Gruppen, Ketal-Gruppen und Bis(trimethylsilylmethyl)methyl-Gruppen.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Acetal- und Ketal-Gruppen die
worin R_a, R_b und R_c ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff, Alkyl-Komponenten mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl-Komponenten mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, und worin die Acetal- oder Ketal-Komponente durch ein Sauerstoffatom an den Lösungshemmstoff gebunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das energieempfindliche Resistmaterial außerdem einen Amin-Zusatzstoff aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Menge an Polymer in dem energieempfindlichen Material 80 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, und die Menge an Fotosäure-Erzeuger mit substituierter Amino-Gruppe 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, auf der Basis des vereinigten Gewichts des Polymers und des Fotosäure-Erzeugers in der energieempfindlichen Resistzusammensetzung, beträgt. folgende Struktur haben
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die vereinigte Menge an Polymer und Lösungshemmstoff in dem energieempfindlichen Material 80 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, und die Menge an Fotosäure-Erzeuger mit substituierter Amino-Gruppe 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, auf der Basis des vereinigten Gewichts des Polymers, des Lösungshemmstoffs und des Fotosäure-Erzeugers in der energieempfindlichen Resistzusammensetzung, beträgt und bei dem die vereinigte Menge an Polymer und Lösungshemmstoff etwa 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% Polymer zu 10 bis 40 Gew.-% Lösungshemmstoff beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, aufweisend: Bilden einer Schicht aus einem energieempfindlichen Resistmaterial auf einem Substrat, wobei das energieempfindliche Resistmaterial ein Polymer, wobei an dem Polymer wiederholt auftretende säurelabile Substituenten hängen, wobei die säurelabilen Gruppen ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus tert-Butylestern, tert-Butylestern von Carbonsäuren und tert-Butylethern, und eine Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe mit der folgenden Struktur aufweist: worin Y eine Stickstoff enthaltende Komponente ist, die entweder
ist, worin X ein positiv geladenes Onium-Kation ist, das sich bei der Betriebstemperatur des Resists oder bei der Wellenlänge der Expositionsstrahlung nicht zersetzt, und wobei das energieempfindliche Resistmaterial außerdem einen Fotosäure-Erzeuger aufweist, der eine Säure erzeugt, wenn er Strahlung ausgesetzt wird, worin R' und R'' gleich oder verschieden sind und beide ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoff (H), Alkyl-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl-Gruppen, Phenyl-Gruppen und Alkylether-Gruppen mit der folgenden Formel: (CH₂)_YOR_aa worin Y gleich 2 oder 3 ist und R_aa entweder eine Alkyl-Gruppe mit 5 oder weniger Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkyl-Gruppe ist, worin n entweder 0 oder 1 ist, worin R''' ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Alkylen-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, substituierten Alkylen-Gruppen mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen, Phenylen und substituiertem Phenylen, worin R'''' eine Alkylen-Komponente mit weniger als 8 aber mindestens 3 Kohlenstoffatomen ist, und worin die Gesamtzahl an aromatischen Gruppen eine oder weniger beträgt; Exponieren der Schicht aus energieempfindlichem Resistmaterial einer Strahlung in Musterform, wobei die Wellenlänge der Expositionsstrahlung 190 nm bis 370 nm beträgt, wodurch ein Abbild des Musters in das Resistmaterial eingebracht wird; Entwickeln des Abbilds zu einem Muster; und Übertragen des Musters in das darunter liegende Substrat.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Polymer, an dem die säurelabilen Substituenten hängen, ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polymeren und Copolymeren auf Acrylat-Basis, Polymeren und Copolymeren auf Methacrylat- Basis, Polymeren und Copolymeren mit in das Polymer-Rückgrat eingebauten alicyclischen Komponenten, Polymeren und Copolymeren mit an dem Polymer-Rückgrat hängenden alicyclischen Substituenten und Polymeren und Copolymeren auf Hydroxystyrol-Basis.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei dem die Menge an Verbindung mit substituierter Amino-Gruppe in dem energieempfindlichen Resistmaterial 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% auf der Basis des vereinigten Gewichts des Polymers und des Fotosäure-Erzeugers in dem energieempfindlichen Resistmaterial beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das Resistmaterial außerdem einen Fotosäure-Erzeuger aufweist und bei dem R', R'', R''' und R'''' so ausgewählt werden, dass die Verbindung mit Amino-Gruppe ausreichend basisch ist, um die von dem Fotosäure-Erzeuger erzeugte Säure zu neutralisieren.