WO2004031858A2 - Resistsystem, verwendung eines resistsystems und lithographieverfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen - Google Patents

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resist
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exposure
lithography
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Oliver Kirch
Karl Kragler
Klaus Lowack
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    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition

Definitions

  • Resist system use of a resist system and lithography process for the production of semiconductor components
  • the invention relates to a resist system according to the preamble of claim 1, a use of a resist system according to claim 13 and a lithography method according to the preamble of claim 14.
  • CAR chemical amplification resists
  • the resists can work on the principle of acid catalytic cleavage.
  • a polar carboxylic acid group is formed from a non-polar chemical group, for example a carboxylic acid tert-butyl ester group, in the presence of a photolytically generated acid (Photo Acid Generator: PAG; photo acid generator).
  • Added bases can affect the diffusion length of the photo acid produced, which affects both
  • the exposed resist film is treated with aqueous alkaline developer solutions, the carbonic acid-rich, polar areas are developed away and the unexposed resist areas remain.
  • Resist materials that can resolve structures down to 65 nm in size will likely be required to manufacture DRAMs by 2007. For the year 2016, even a resolution of 22 nm DRAM 1/2 pitch will be necessary. With the currently used exposure wavelengths of 248 or 193 nm or also with the future wavelength of 157 nm, these structures can no longer be generated. For future generations of lithography, optical lithography will therefore advance into the extremely short-wave range of approximately 13 nm (EUV) or even into the X-ray range.
  • EUV extremely short-wave range
  • the present invention has for its object to provide a resist system and a lithography method, with which a high sensitivity is provided in particular in the EUV range, but at the same time there is no restriction of the process window due to undesired crosslinking in the resist system even at high exposure doses.
  • a resist system with the features of claim 1.
  • Structuring at wavelengths in the range from 0.1 to 150 nm can surprisingly be carried out with at least one polymer or copolymer with at least one acid-labile group.
  • the acid labile groups become under catalytic Action cleaved by acid and release polar groups, which then increase the solubility of the polymer / copolymer in developers, for example aqueous alkaline developers.
  • At least one acid-labile group is an ester group or a lactone group.
  • a substrate can be structured even without chemical reinforcing agents in a lithography process with wavelengths in the range from 0.1 to 150 nm.
  • the resist system according to the invention has a large process window since, even at high exposure doses, no crosslinking occurs, which leads to an insolubility of the resist. Even if one generally strives to use small exposure doses, the resist system according to the invention is less sensitive to fluctuations in the exposure due to the large process window.
  • methacrylate segment It is particularly advantageous if a t-butyl methacrylate and / or a 2-ethoxyethyl methacrylate is used as the methacrylate segment.
  • the sensitivity of the resist system can be improved if an iodine-containing and / or sulfur-containing photoacid generator is used as a chemical reinforcing agent.
  • At least one photoacid generator advantageously has an iodonium compound. It is particularly advantageous if at least one photoacid generator contains a di (tert-butylphenyl) iodonium triflate, di (tert-butylphenyl) iodonium hexaflate, di (tert-butylphenyl) iodonium nonaflate, diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium hexaflate or diphenyliodonium nonaflate.
  • At least one photo acid generator has a sulfonium compound, in particular a triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexaflate or triphenylsulfonium nonaflate.
  • the resist system according to the invention advantageously has a proportion of silicon, which leads to improved etching stability. It is particularly advantageous if the silicon can be introduced into the resist system in the form of a compound having a polymerizable carbon-carbon bond, in particular a trimethylalylsilane.
  • the object is also achieved by using the resist system and a method in which a resist system according to at least one of claims 1 to 12 is used.
  • the sensitivity is increased if a resist system with a chemical reinforcing agent which contains at least one iodine and / or sulfur-containing photo acid generator is used in the process according to the invention.
  • the exposure dose in the lithography process according to the invention can be between 0.1 and 300 mJ / cm 2 . Even massive overexposure (e.g. by a factor of 250) does not lead to crosslinking of the polymer in the resist system. It is particularly advantageous if the exposure dose during exposure is between 0.5 and 10 mJ / cm 2 .
  • the method according to the invention can be carried out at a wavelength of 0.1 to 150 nm. This covers the EUV range up to the X-ray range. It is particularly advantageous to use a wavelength of 13.4 nm.
  • a polymer is part of the
  • Resist system the polarity of which can be specifically changed.
  • a polymer that can then be used alone or together with photo acid generators as the resist system according to the invention.
  • the polymer is synthesized using radical polymerization. To do this
  • the reaction solution is allowed to cool to room temperature and 35.0 g (27.5 ml) of 2-propanol are added with vigorous stirring.
  • the solution obtained is dissolved in a solution of 10.5 g (13.1 ml) 2-butanone, 337.0 g (429 ml) 2-propanol and 329.0 g (329, 0 ml) of water.
  • the polymer precipitates as a fine, white powder.
  • the mixture is left to stir for a further 30 minutes and then the solvent is filtered off under a slightly reduced pressure over a G3 frit.
  • the white precipitate is washed with a solution of 16.0 g (20.0 ml) 2-butanone, 111.0 g (141 ml) 2-propanol and 100.0 g (100 ml) water and for 72 hours at 80 ° C dried in a high vacuum. About 38 g (75% of theory) of fine, white powder are obtained as the reaction product.
  • the analysis can be carried out by means of NMR, GPC or DSC.
  • a section of a structure is shown below as an example of a silicon-containing polymer of the resist system according to the invention:
  • a silicon-free polymer can be used:
  • the resist system is spun onto a silicon wafer (wafer) at 1000-5000 rpm and baked for 90 s at 130 ° C (PAB).
  • the layer thickness of the resist system after spin-coating at 3000 rpm is approximately 110 nm.
  • the exposure is carried out with EUV light of the wavelength 13.4 nm.
  • the exposure dose D 0 is 36.8 mj / cm 2 .
  • iodonium compounds have a structure (IR 2 ) X, where R is an organic radical, in particular can be an aryl group. X is a hydroxy group or a monovalent acid residue. Possible structures are, for example:
  • Straight or branched alkyl groups such as —CH 3 , C 2 H 5 , isopropyl or, for example, can serve as substituents R.
  • the substituents R can be identical or identical to one another.
  • the resist system is spun onto a silicon wafer (wafer) at 1000-5000 rpm and baked for 90 s at 130 ° C (PAB).
  • the layer thickness of the resist system is approximately 110 nm after spinning on at 3000 rpm.
  • the exposure is carried out with EUV light of the wavelength 13.4 nm.
  • the exposure dose D 0 is 1.4 mj / cm 2 .
  • the development takes place in a 2.38%
  • Tetramethylammonium hydroxide solution then the wafer is rinsed with distilled water and dried.
  • a second embodiment of the resist system according to the invention is thus produced.
  • the photo acid generator can also have sulfonium compounds which basically have the form [R 3 S] + X ⁇ .
  • sulfonium compounds which basically have the form [R 3 S] + X ⁇ .
  • a possible structure is, for example, a triphenyl sulfonium (TPS):
  • aromatic components may also have the substituents R listed in the example above.
  • a third exemplary embodiment of the resist system according to the invention is carried out analogously to Example 2, but triphenylsulfonium nonaflate [Ph 3 S + , CF 3 (CF 2 ) 3 S0 3 ⁇ ] is used instead of di (tert-butylphenyl) iodonium hexaflate as the photoacid generator.
  • the exposure dose is 2.4 mJ / cm 2 .
  • Example 4 (Resist system with triphenylsulfonium nonaflate and base) A fourth embodiment of the resist system according to the invention is produced analogously to Example 3, but additionally 3 mg
  • Triphenylsulfonium acetate was added as the base to the solution.
  • the exposure dose is 4.1 mJ / cm 2 .
  • the contrast behavior of this embodiment is the middle curve in FIG. 1 ("PAG + Base").
  • the sensitivity is also maintained by adding small amounts of base, even if the sensitivity is lower than in the left curve in FIG. 1, ie when using a polymer according to the invention with PAG without base.
  • a resist system is produced analogously to Example 2, with iodonium hexaflate as the photo acid generator instead of the di (tert-butylphenyl) iodonium
  • Diphenyliodonium triflate [Ph 2 J + , CF 3 S0 3 ⁇ ] is used.
  • the exposure dose is 1.3 mJ / cm 2 .
  • Example 6 Resist system with triphenylsulfonium triflate
  • a resist system is produced analogously to Example 2, triphenylsulfonium triflate [Ph 3 S + , CF 3 S0 3 ⁇ ] being used as the photo acid generator instead of the di (tert-butylphenyl) iodonium hexaflate.
  • the exposure dose is 0.8 mJ / cm 2 .
  • the left curve in FIG. 1 shows a contrast curve, which was determined with a resist system according to this exemplary embodiment. This makes it clear that the photo acid generator significantly improves the sensitivity, so that good results are achieved even with small exposure doses.
  • a resist system is produced analogously to Example 2, triphenylsulfonium hexaflate [Ph 3 S + , CF 3 CHF CF 2 S0 3 ⁇ ] being used instead of the di (tert-butylphenyl) iodonium hexaflate as the photoacid generator.
  • the exposure dose is 1.6 mJ / cm 2 .
  • Examples 2 to 7 listed show some combinations of the photo acid generators.
  • possible permutations of the triphenylsulfonium, diphenyliodonium and di (tert-butylphenyl) iodonium salts of trifluorosulfonic acid (triflates), hexafluorosulfonic acid (hexaflate) or nonafluorosulfonic acid (nonaflate) are suitable.
  • the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the resist system according to the invention and the lithography method according to the invention even in the case of fundamentally different types.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Resistsystem für Lithographieverfahren für die Herstellung von Halbleiterbauelementen bei Wellenlängen im Bereich von 0,1 bis 150 nm, gekennzeichnet durch mindestens ein Polymer oder Copolymer mit mindestens einer säurelabile Gruppen. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung des Resistsystems sowie ein Lithographieverfahren. Damit ist es möglich, insbesondere im EUV-Bereich eine hohe Empfindlichkeit zur Verfügung zu stellen, wobei gleichzeitig aber auch bei hohen Belichtungsdosen keine Einschränkung des Prozessfensters durch unerwünschte Quervernetzung im Resistsystem eintritt.

Description

Beschreibung
Resistsystem, Verwendung eines Resistsystems und Lithographieverfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen
Die Erfindung betrifft ein Resistsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung eines Resistsystems nach Anspruch 13 und ein Lithographieverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
In der Mikroelektronik werden sogenannte chemisch verstärkte Resists (chemical amplification resists, CAR) für verschiedene optische Lithographie-Verfahren (Wellenlängen: 248nm, 193nm, 157 nm) in großem Umfang eingesetzt. Dies wird z.B. in dem Artikel von Hiroshi Ito "Deep-UV resists:
Evolution and Status", Solid-State Technology, July 1996, S. 164 ff. beschrieben. Chemisch verstärkte Resiste, insbesondere auch mit Onium-Verbindungen als Photosäuregeneratoren werden auch in Reichmanis et al . "Chemically amplified resists: Chemistry and Processes",
Advanced Materials for Optics and Electronics, Vol. 4, 83-93, 1994 diskutiert.
Die Resists können nach dem Prinzip der säurekatalytischen Spaltung arbeiten. Im Falle eines Positivresists wird dabei aus einer unpolaren chemischen Gruppe, beispielsweise eine Carbonsäure-tert-butylestergruppe, in Gegenwart einer photolytisch erzeugten Säure (Photo Acid Generator: PAG; Photosäuregenerator) eine polare Carbonsäuregruppe gebildet .
Zugegebene Basen können die Diffusionslänge der erzeugten Photosäure beeinflussen, was Auswirkungen sowohl auf
Linienrauhigkeit als auch Empfindlichkeit des Resistsystems hat. In einem anschließenden Entwicklungsschritt wird der belichtete Resistfilm mit wässrig-alkalischen Entwicklerlösungen behandelt, wobei die carbonsäurereichen, polaren Bereiche wegentwickelt werden und die unbelichteten Resistbereiche stehen bleiben.
Für die Herstellung von DRAMs bis zum Jahr 2007 werden wahrscheinlich Resistmaterialien erforderlich sein, die Strukturen bis zu einer Größe von 65 nm auflösen können. Für das Jahr 2016 wird sogar die Auflösung von 22 nm DRAM 1/2-Pitch nötig sein. Mit den derzeit verwendeten Belichtungswellenlängen von 248 bzw. 193 nm oder auch bei der zukünftig verwendeten Wellenlänge von 157 nm lassen sich diese Strukturen nicht mehr erzeugen. Für künftige Lithographie Generationen wird daher die optische Lithographie in den extrem kurzwelligen Bereich von etwa 13 nm (EUV) oder sogar in den Röntgenbereich vorstoßen.
Mit abnehmender Strukturgröße steigen die Anforderungen an das eingesetzte Resistmaterial sowohl was Empfindlichkeit als auch Linienrauhigkeit betrifft.
Weiterhin ist ab der Wellenlänge von 157 nm der Effekt zu befürchten, dass der im ersten Schritt positiv entwickelbare Photoresist durch eine zu hohe Bestrahlungsdosis wieder unlöslich wird, was eine starke Einschränkung des Prozessfensters zur Folge hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Resistsystem und ein Lithographieverfahren zu schaffen, mit denen insbesondere im EUV-Bereich eine hohe Empfindlichkeit zur Verfügung gestellt wird, gleichzeitig aber auch bei hohen Belichtungsdosen keine Einschränkung des Prozessfensters durch unerwünschte Quervernetzung im Resistsystem eintritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Resistsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Durch mindestens ein Polymer oder Copolymer mit mindestens einer säurelabilen Gruppe kann überraschenderweise eine Strukturierung bei Wellenlängen im Bereich von 0,1 bis 150 nm vorgenommen werden. Die säurelabilen Gruppen werden unter katalytischer Einwirkung_von Säure gespalten und setzen polare Gruppen frei, die dann eine Erhöhung der Löslichkeit des Polymers / Copolymers in Entwicklern, z.B. wässrigen alkalischen Entwicklern bewirken.
Vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine säurelabile Gruppe eine Estergruppe oder eine Lactongruppe ist.
Durch den Einsatz eines Copolymers mit mindestens einem Maleinsäureanhydrid-Segment und mindestens einem Methacrylat- Segment kann ein Substrat selbst ohne chemische Verstärkungsmittel bei einem Lithographieverfahren mit Wellenlängen im Bereich von 0,1 bis 150 nm strukturiert werden. Das erfindungsgemäße Resistsystem weist ein großes Prozessfenster auf, da auch bei hohen Belichtungsdosen keine Quervernetzungen auftreten, die zu einer Unlöslichkeit des Resists führen. Auch wenn man grundsätzlich bestrebt ist, kleine Belichtungsdosen zu verwenden, so ist das erfindungsgemäße Resistsystem durch das große Prozessfenster unempfindlicher gegenüber Schwankungen in der Belichtung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Methacrylat-Segment ein t-Butylmethacrylat und / oder ein 2-Ethoxyethylmethacrylat verwendet wird.
Die Empfindlichkeit des Resistsystems lässt sich verbessern, wenn ein jodhaltiger und / oder schwefelhaltiger Photosäuregenerator als chemisches Verstärkungsmittel verwendet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resistsystems weist mindestens ein Photosäuregenerator ein Perfluoralkansulfuonat Anion der Form CnF2n+ι-χHxS03 ~ mit n=l, ... , 10 auf.
Mit Vorteil weist mindestens ein Photosäuregenerator eine Iodonium-Verbindung auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Photosäuregenerator ein Di (tert. - Butylphenyl) iodoniumtriflat , Di (tert . - Butylphenyl) iodoniumhexaflat , Di (tert . - Butylphenyl) iodoniumnonaflat, Diphenyliodoniumtriflat , Diphenyliodoniumhexaflat oder Diphenyliodoniumnonaflat aufweist .
Auch ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Photosäuregenerator eine Sulfonium-Verbindung, insbesondere ein Triphenylsulfoniumtriflat , Triphenylsulfoniumhexaflat oder Triphenylsulfoniumnonaflat aufweist.
Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße Resistsystem einen Anteil an Silizium auf, was zu einer verbesserten Ätzstabilität führt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Silizium in Form einer Verbindung mit einer polymerisierbaren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, insbesondere einem Trimethylalylsilan in das Resistsystem einführbar ist.
Die Aufgabe wird auch durch eine Verwendung des Resistsystems und ein Verfahren gelöst, in dem ein Resistsystem gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 verwendet wird.
Die Empfindlichkeit wird gesteigert, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren ein Resistsystem mit einem chemischen Verstärkungsmittel, das mindestens einen jod- und / oder schwefelhaltigen Photosäuregenerator enthält, verwendet wird.
Das große Prozessfenster zeigt sich daran, dass die Belichtungsdosis beim erfindungsgemäßen Lithographieverfahren zwischen 0,1 und 300 mJ / cm2 betragen kann. Selbst eine massive Überbelichtung (z.B. um einen Faktor 250) führt nicht zu einer Vernetzung des Polymers im Resistsystem. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Belichtungsdosis beim Belichten zwischen 0,5 und 10 mJ / cm2 beträgt . Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Wellenlänge von 0,1 bis 150 nm durchgeführt werden. Dies deckt den EUV-Bereich bis in den Röntgenbereich ab. Besonders vorteilhaft ist es, eine Wellenlänge von 13,4 nm zu verwenden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert .
Erfindungsgemäß ist ein Polymer Bestandteil des
Resistsystems, dessen Polarität gezielt änderbar ist. Im Folgenden wir die Herstellung eines Polymers beschrieben, dass dann allein oder zusammen mit Photosäuregeneratoren als erfindungsgemäßes Resistsystem verwendbar ist.
Das Polymer wird mittels radikalischer Polymerisation synthetisiert. Hierzu werden
20,27 g (206 mmol) Maleinsäureanhydrid, 26,46 g (186 mmol) t-Butylmethacrylat ,
3,27 g (21 mmol) 2-Ethoxyethylmethacrylat,
0,64 g (4 mmol) α, α ■ -Azoisobutyronitril als Radikalstarter und 0,32 g(2 mmol) Dodecylmercaptan als Kettenregulator in 41,0 g (52 ml) 2-Butanon gelöst und 3 Stunden unter Rückfluss zum Sieden (80°C) erhitzt. Daraufhin werden 4,0 g (5 ml) Methanol (zur partiellen Alkoholyse des Anhydrids) zugegeben und die Reaktionslösung für weitere 24 Stunden unter Rückfluss zum Sieden (80°C) erhitzt.
Man lässt die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abkühlen und fügt unter starkem Rühren 35,0 g (27,5ml) 2-Propanol zu. Die erhaltene Lösung wird innerhalb von 30 Minuten unter sehr starkem mechanischen Rühren in eine Lösung aus 10,5 g (13,1 ml) 2-Butanon, 337,0 g (429 ml) 2-Propanol und 329,0 g (329,0 ml) Wasser getropft. Hierbei fällt das Polymer als feines, weißes Pulver aus. Man lässt noch 30 Minuten Rühren und saugt dann unter leicht vermindertem Druck über einer G3 Fritte das Lösungsmittel ab.
Der weiße Niederschlag wird mit einer Lösung aus 16,0 g (20,0 ml) 2-Butanon, 111,0 g (141 ml) 2-Propanol und 100,0 g (100 ml) Wasser gewaschen und 72 Stunden bei 80°C im Hochvakuum getrocknet. Man erhält ca. 38 g (75 % d. Th.) feines, weißes Pulver als Reaktionsprodukt. Die Analytik kann mittels NMR, GPC oder DSC erfolgen.
Als Beispiel für ein siliziumhaltiges Polymer des erfindungsgemäßen Resistsysstems wird im folgenden ein Ausschnitt aus einer Struktur dargestellt :
Figure imgf000007_0001
Alternativ kann ein siliziumfreies Polymer verwendet werden:
Figure imgf000007_0002
Beispiel 1 (Resistsystem mit Polymer ohne PAG)
5 g des oben beschriebenen Polymers werden in 209 g 1- Methoxy-2- propylacetat gelöst. Die Lösung wird anschließend durch einen Teflonfilter mit 0,2 μm Poren druckfiltriert. Nach 24 h Ruhezeit ist eine erste Ausführungsform des Resistsystems gebrauchsfertig. Diese erste Ausführungsform weist keinen Photosäuregenerator auf.
Das Resistsystem wird auf eine Siliziumscheibe (Wafer) bei 1000-5000 U/min aufgeschleudert und 90 s bei 130°C gebacken (PAB) . Die Schichtdicke des Resistsystems beträgt nach Aufschleudern bei 3000 U/min ca. 110 nm. Die Belichtung erfolgt mit EUV-Licht der Wellenlänge 13,4 nm. Die Belichtungsdosis D0 beträgt 36,8 mj/cm2. Nach der Belichtung erfolgt ein weiterer Backschritt, für 90 s bei 130°C (PEB) . Die Entwicklung erfolgt in einer 2.38%igen Tetramethylammoniumhydroxidlösung, anschließend wird der Wafer mit destilliertem Wasser gespült und getrocknet.
Die Wirksamkeit dieses Resistsystems, selbst ohne
Photosäuregeneratoren, wird anhand Fig. 1 deutlich.
Fig. 1 zeigt Punkte dreier Kontrastkurven, bei denen die Filmdicke in nm über der Belichtungsdosis in mj/cm2 aufgetragen ist. Die rechte Kurve ("ohne PAG") zeigt die
Messwerte des Beispiels 1. Selbst ohne Photosäuregenerator ist eine Belichtung bis zu Belichtungsdosen herunter zu 10 mJ/cm2 möglich. Damit liegt die Empfindlichkeit in einem Bereich der in der Praxis gut verwendbar ist .
Beispiel 2 (Resistsystem mit Di (tert. -
Butylphenyl) iodoniumhexaflat als Photosäuregenerator)
Grundsätzlich weisen Iodonium-Verbindungen eine Struktur (IR2)X auf, wobei R ein organisches Radikal, insbesondere eine Aryl-Gruppe sein kann. X ist eine Hydroxygruppe oder ein einwertiger Säurerest. Mögliche Strukturen sind z.B.:
Figure imgf000009_0001
Wobei an einer solchen Struktur auch Substituenten R angeordnet sein können:
Figure imgf000009_0002
Als Substituenten R können insbesondere geradlinige oder verzweigte Alkylgruppen dienen, wie z.B. -CH3, C2H5, iso- Propyl oder
CH,
-C-CH3
CH3
Die Substituenten R können untereinander gleich oder identisch sein. Als Anion kann der Photosäuregenerator z.B. ein Perfluoralkansulfuonat der Form CnF2n+ι-χHxS03 " mit n=l,...,10 aufweisen.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden zu dem Polymer gemäß Beispiels 1 50 mg Di (tert . -Butylphenyl) iodoniumhexaflat [(tBu-Ph)2 J+ , CF3CHF CF2SO3"] als Iodonium-Verbindung in 209 g l-Methoxy-2- propylacetat gelöst. Die Lösung wird anschließend durch einen Teflonfilter mit 0,2 μm Poren druckfiltriert. Nach 24h Ruhezeit ist eine erste Ausführungsform des Resistsystems gebrauchsfertig.
Das Resistsystem wird auf eine Siliziumscheibe (Wafer) bei 1000-5000 U/min aufgeschleudert und 90 s bei 130°C gebacken (PAB) . Die Schichtdicke des Resistsystems beträgt nach Aufschleudern bei 3000 U/min ca. 110 nm. Die Belichtung erfolgt mit EUV-Licht der Wellenlänge 13,4 nm. Die Belichtungsdosis D0 beträgt 1,4 mj/cm2. Nach der Belichtung erfolgt ein weiterer Backschritt, 90 s bei 130°C (PEB) . Die Entwicklung erfolgt in einer 2.38%igen
Tetramethylammoniumhydroxidlösung, anschließend wird der Wafer mit destilliertem Wasser gespült und getrocknet.
Damit wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resistsystem hergestellt.
Beispiel 3 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumnonaflat als Photosäuregenerator)
Auch kann der Photosäuregenerator Sulfonium-Verbindungen aufweisen, die grundsätzlich die Form [R3S] +X~ aufweisen. Eine mögliche Struktur ist z.B. ein Triphenylsulfonium (TPS) :
Figure imgf000010_0001
Die aromatischen Bestandteile können ebenfalls die Substituenten R aufweisen, die im obigen Beispiel aufgeführt wurden.
Die Herstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Resistsystems erfolgt analog zu Beispiel 2, allerdings wird anstelle von di(tert.- Butylphenyl) iodoniumhexaflat als Photosäuregenerator Triphenylsulfoniumnnonaflat [Ph3S+ , CF3 (CF2) 3S03 ~] eingesetzt. Die Belichtungsdosis beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 2,4 mJ/cm2.
Beispiel 4 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumnonaflat und Base) Die Herstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resistsystems erfolgt analog zu Beispiel 3, allerdings werden zusätzlich noch 3 mg
Triphenylsulfoniumacetat als Base der Lösung zugesetzt. Die Belichtungsdosis beträgt 4,1 mJ/cm2. Das Kontrastverhalten dieser Ausführungsform ist die mittlere Kurve in Fig. 1 ("PAG + Base") . Die Empfindlichkeit wird auch durch die Zugabe geringer Basenmengen beibehalten, auch wenn die Empfindlichkeit geringer ist als bei linken Kurve in Fig. 1, d.h. bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Polymers mit PAG ohne Base.
Beispiel 5 (Resistsystem mit Diphenyliodoniumtriflat)
In einem fünften Ausführungsbeispiel wird analog zum Beispiel 2 ein Resistsystem hergestellt, wobei anstelle des Di (tert. - Butylphenyl) iodoniumhexaflat als Photosäuregenerator
Diphenyliodoniumtriflat [Ph2J+ , CF3S03 ~] verwendet wird. Die Belichtungsdosis beträgt 1,3 mJ/cm2.
Beispiel 6 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumtriflat) In einem sechsten Ausführungsbeispiel wird analog zum Beispiel 2 ein Resistsystem hergestellt, wobei anstelle des Di (tert . -Butylphenyl) iodoniumhexaflat als Photosäuregenerator Triphenylsulfoniumtriflat [Ph3S+, CF3S03 ~] verwendet wird. Die Belichtungsdosis beträgt 0,8 mJ/cm2.
Die linke Kurve in Fig. 1 zeigt eine Kontrastkurve, die mit einem Resistsystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel ermitttelt wurden. Damit wird deutlich, dass der Photosäuregenerator die Empfindlichkeit deutlich verbessert, so dass auch bei kleinen Belichtungsdosen gute Ergebnisse erzielt werden.
Es kann aber auch eine wesentlich höhere Belichtungsdosis von 250 mJ/cm2 verwendet werden. Das Resistsystem arbeitet auch bei diesen hohen Dosen, ohne dass es zu unerwünschten Quervernetzungen kommt.
Beispiel 7 (Resistsystem mit Triphenylsulfoniumhexaflat)
In einem siebten Ausführungsbeispiel wird analog zum Beispiel 2 ein Resistsystem hergestellt, wobei anstelle des Di (tert. - Butylphenyl) iodoniumhexaflat als Photosäuregenerator Triphenylsulfoniumhexaflat [Ph3S+ , CF3CHF CF2S03 ~] verwendet wird. Die Belichtungsdosis beträgt 1,6 mJ/cm2.
Die aufgeführten Beispiel 2 bis 7 zeigen einige Kombinationen der Photosäuregeneratoren. Grundsätzlich sind mögliche Permutationen der Triphenylsulfonium- , Diphenyliodonium- und di (tert . -Butylphenyl) iodonium-Salze der Trifluorsulfonsäure (Triflate) , der Hexafluorsulfonsäure (Hexaflate) oder der Nonafluorsulfonsäure (Nonaflate) geeignet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Resistsystem und dem erfindungsgemäßen Lithographieverfahren auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims

Patentansprüche
1. Resistsystem für Lithographieverfahren für die Herstellung von Halbleiterbauelementen bei Wellenlängen im Bereich von 0,1 bis 150 nm, gekennzeichnet durch mindestens ein Polymer oder Copolymer mit mindestens einer säurelabilen Gruppe.
2. Resistsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine säurelabile Gruppe eine Estergruppe oder eine Lactongruppe ist.
3. Resistsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Copolymer mit mindestens einem
Maleinsäureanhydrid-Segment und mindestens einem Methacrylat- Segment .
4. Resistsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Methacrylat-Segment ein t- Butylmethacrylat und / oder ein 2-Ethoxyethylmethacrylat ist.
5. Resistsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen jod- und / oder schwefelhaltigen Photosäuregenerator als chemisches Verstärkungsmittel.
6. Resistsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Photosäuregenerator ein Perfluoralkansulfuonat Anion der Form CnF2n+ι-χHxS03 " mit n=l,...,10 aufweist.
7. Resistsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Photosäuregenerator eine Iodonium-Verbindung aufweist.
8. Resistsystem nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Photosäuregenerator ein Di (tert . -Butylphenyl) iodoniumtriflat , Di (tert . -Butylphenyl) iodoniumhexaflat , Di (tert . -
Butylphenyl) iodoniumnonaflat, Diphenyliodoniumtriflat , Diphenyliodoniumhexaflat oder Diphenyliodoniumnonaflat aufweist .
9. Resistsystem nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Photosäuregenerator eine Sulfonium-Verbindung aufweist .
10. Resistsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Photosäuregenerator ein
Triphenylsulfoniumtriflat , Triphenylsulfoniumhexaflat oder Triphenylsulfoniumnonaflat aufweist .
11. Resistsystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anteil Silizium.
12. Resistsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium in Form einer Verbindung mit einer polymerisierbaren Kohlenstoff- Kohlenstoff-Bindung, insbesondere einem Trimethylallylsilan in das Resistsystem einführbar ist .
13. Verwendung eines Resistsystems nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Lithographieverfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen in einem Wellenlängen bereich von 0,1 bis 150 nm, insbesondere bei 13,4 nm.
14. Lithographieverfahren zur Herstellung von
Halbleiterbauelementen, mit einem Resistsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch a) Aufbringen des Resistsystems auf ein Substrat, insbesondere einen Wafer,
b) Belichten des Resistsystems auf dem Substrat,
c) Entwicklung des Resistsystems.
15. Lithographieverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer vor dem Aufbringen des Resistsystems mit einem chemischen Verstärkungsmittel, das mindestens einen jod- und / oder schwefelhaltigen Photosäuregenerator gemischt wird.
16. Lithographieverfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsdosis beim Belichten zwischen 0,1 und 300 mJ / cm2 beträgt.
17. Lithographieverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Belichtungsdosis beim Belichten zwischen 0,5 und 10 mJ / cm2 beträgt .
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge bei der Belichtung 0,1 bis 150 nm, insbesondere 13.4 nm beträgt.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1035441A1 (de) * 1999-03-09 2000-09-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verfahren zur Herstellung von Mustern
US20020028406A1 (en) * 2000-06-21 2002-03-07 Lee Geun Su Partially crosslinked polymer for bilayer photoresist
US6444395B1 (en) * 1999-03-12 2002-09-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern formation material and method
US6447980B1 (en) * 2000-07-19 2002-09-10 Clariant Finance (Bvi) Limited Photoresist composition for deep UV and process thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0919867B1 (de) * 1997-11-28 2003-05-21 Infineon Technologies AG Chemisch verstärkter Resist für die Elektronenstrahllithographie
EP0955562A1 (de) * 1998-05-07 1999-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Chemisch verstärkter Resist
JP4139548B2 (ja) * 2000-04-06 2008-08-27 富士フイルム株式会社 ポジ型フォトレジスト組成物
JP3853168B2 (ja) * 2001-03-28 2006-12-06 松下電器産業株式会社 パターン形成方法
DE10137109A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-27 Infineon Technologies Ag Siliziumhaltiger Resist für die Fotolithografie
DE10243742B4 (de) * 2002-09-20 2007-11-08 Qimonda Ag Verfahren zur Strukturierung von Halbleitersubstraten unter Verwendung eines Fotoresists

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1035441A1 (de) * 1999-03-09 2000-09-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verfahren zur Herstellung von Mustern
US6444395B1 (en) * 1999-03-12 2002-09-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pattern formation material and method
US20020028406A1 (en) * 2000-06-21 2002-03-07 Lee Geun Su Partially crosslinked polymer for bilayer photoresist
US6447980B1 (en) * 2000-07-19 2002-09-10 Clariant Finance (Bvi) Limited Photoresist composition for deep UV and process thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEUSCHNER R ET AL: "Bilayer resist process for exposure with low-voltage electrons (STM-lithography)" MICROELECTRONIC ENGINEERING, ELSEVIER PUBLISHERS BV., AMSTERDAM, NL, Bd. 30, Nr. 1, 1996, Seiten 447-450, XP004003121 ISSN: 0167-9317 *

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