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Title:
PHOTOLITHOGRAPHIC METHOD OF PRODUCING STRUCTURAL FEATURES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/008751
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a photolithographic method of producing sub-micron structural features by applying to a substrate a photosensitive resist layer consisting of a polymer containing tert.-butyl ester or tert.-butoxycarbonyloxy groups, a photosensitive component (in the form of an ester of naphthoquinonediazide-4-sulphonic acid and an aromatic hydroxy compound) and a suitable solvent. The photoresist is then dried, illuminated imagewise, heated at a temperature between 120 and 150 �C for 100 to 600 s and wet-developed (single-layer resist system). The invention also concerns a method in which an analogous two-layer resist system is used.

Inventors:
SEZI RECAI (DE)
LEUSCHNER RAINER (DE)
SCHMIDT ERWIN (DE)
Application Number:
PCT/DE1995/001187
Publication Date:
March 21, 1996
Filing Date:
September 01, 1995
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
SEZI RECAI (DE)
LEUSCHNER RAINER (DE)
SCHMIDT ERWIN (DE)
International Classes:
G03F7/004; G03F7/022; G03F7/023; G03F7/033; G03F7/039; G03F7/26; G03F7/38; H01L21/027; (IPC1-7): G03F7/38; G03F7/022
Domestic Patent References:
WO1994002885A11994-02-03
Foreign References:
US5314782A1994-05-24
EP0369219A11990-05-23
EP0351849A21990-01-24
Other References:
PRZYBILLA K J ET AL: "Delay time stable chemically amplified deep UV resist", ADVANCES IN RESIST TECHNOLOGY AND PROCESSING X, SAN JOSE, CA, USA, 1-2 MARCH 1993, ISSN 0277-786X, PROCEEDINGS OF THE SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, 1993, USA, PAGE(S) 76 - 91
SCHWALM R ET AL: "A robust and environmentally stable deep UV positive resist: optimisation of SUCCESS ST2", ADVANCES IN RESIST TECHNOLOGY AND PROCESSING XI, SAN JOSE, CA, USA, 28 FEB.-1 MARCH 1994, ISSN 0277-786X, PROCEEDINGS OF THE SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, 1994, USA, PAGE(S) 2 - 13
JAGANNATHAN P ET AL: "Environmentally stable chemically amplified DUV resist based on diazoketone chemistry", ADVANCES IN RESIST TECHNOLOGY AND PROCESSING XI, SAN JOSE, CA, USA, 28 FEB.-1 MARCH 1994, ISSN 0277-786X, PROCEEDINGS OF THE SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, 1994, USA, PAGE(S) 28 - 36
DATABASE WPI Section Ch Week 9303, Derwent World Patents Index; Class A89, AN 93-021675
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur photolithographischen Strukturerzeugung im SubmikronBereich, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf ein Substrat eine Photoresistschicht aufgebracht wird, bestehend aus einem tert.Butylester oder tert.Butoxycarbonyloxygruppen enthaltenden Polymer, einer photoaktiven Komponente in Form eines Esters einer Naphthochinondiazid4sulfonsäure der Struktur mit einer aromatischen Hydroxyverbindung der Struktur wobei folgendes gilt: R! = H, Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Phenyl, Halogenphenyl, Phenoxy oder Halogen, R2 = H, OH, Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Phenyl, Halogen¬ phenyl, Phenoxy oder Halogen, R3 = Alkyl, Halogenalkyl, Phenyl, Halogenphenyl oder Mono, Di oder Trihydroxyphenyl und X = CO oder SO2, mit der Maßgabe, daß die Hydroxyverbindung wenigstens eine OHGruppe aufweist und an die Hydroxyverbindung über Sθ2~0Gruppierungen 1 bis 4 Naphthochinondiazid4sulfon säurereste gebunden sind, und einem geeigneten Lösungsmittel, daß die Photoresistschicht getrocknet wird, daß die Photoresistschicht bildmäßig belichtet wird, daß die belichtete Photoresistschicht einer Temperatur¬ behandlung im Bereich zwischen 120 und 150°C für die Dauer von 100 bis 600 s ausgesetzt wird, und daß die derart behandelte Photoresistschicht naß ent wickelt wird.
2. Verfahren zur photolithographischen Strukturerzeugung im SubmikronBereich, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß auf ein Substrat ein Bottomresist aufgebracht wird, daß auf den Bottomresist als Topresist eine Schicht eines Photoresists aufgebracht wird, bestehend aus einem Carbonsäureanhydridgruppen und tert.Butylester oder tert.Butoxycarbonyloxygruppen enthaltenden Polymer, einer photoaktiven Komponente in Form eines Esters einer Naphthochinondiazid4sulfonsäure der Struktur mit einer aromatischen Hydroxyverbindung der Struktur wobei folgendes gilt: R1 = H, Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Phenyl, Halogenphenyl, Phenoxy oder Halogen, R2 = H, OH, Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Phenyl, Halogen phenyl, Phenoxy oder Halogen, R.
3. = Alkyl, Halogenalkyl, Phenyl, Halogenphenyl oder Mono, Di oder Trihydroxyphenyl und X = CO oder SO2, mit der Maßgabe, daß die Hydroxyverbindung wenigstens eine OHGruppe aufweist und an die Hydroxyverbindung über Sθ2"0Gruppierungen 1 bis 4 Naphthochinondiazid4sulfon säurereste gebunden sind, und einem geeigneten Lösungsmittel, daß die Resistschicht getrocknet wird, daß die Resistschicht bildmäßig belichtet wird, daß die belichtete Resistschicht einer Temperaturbehandlung im Bereich zwischen 120 und 150°C für die Dauer von 100 bis 600 s ausgesetzt wird, daß der derart behandelte Topresist naß entwickelt wird, daß der Topresist silyliert wird, und daß der Bottomresist in einem anisotropen Sauerstoff¬ plasma trocken entwickelt wird.
4. 3 Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hydroxyverbindung 2,3,4Trihydroxybenzophenon ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anteil des Photoresists an photoaktiver Komponente 20 bis 40 Masse% beträgt, vorzugsweise 25 bis 35 Masse%.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der photo aktiven Komponente eine Oniumverbindung zugesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Polymer verwendet wird, dessen tert.Butylestergruppen Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinyl¬ benzoesäure oder Zimtsäuretert.butylester zugrunde liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß ein Copolymer aus Methacrylsäure tert.butylester und Methacrylsäuremethylester verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Polymer verwendet wird, dessen Carbonsäureanhydridgruppen Maleinsäureanhydrid zugrunde liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Polymer verwendet wird, dessen tert.Butylestergruppen Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinyl¬ benzoesäure oder Zimtsäuretert.butylester zugrunde liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Copolymer aus Malein¬ säureanhydrid und Methacrylsäuretert.butylester verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Polymer verwendet wird, dessen tert.Butoxycarbonyloxygruppen tert.Butoxycarbonyl oxystyrol oder maleinimid zugrunde liegt.
13. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Silylierung mit einer polaren, protischen Silylierungslösung erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß als Silylierungslösung eine alkoholische Lösung eines Aminosiloxans verwendet wird, ins besondere eine Lösung in einem Gemisch von Ethanol und Iso¬ propanol.
Description:
Beschreibung

Photolithographische Strukturerzeugung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur photolithographi¬ schen Strukturerzeugung - mittels eines naßentwickelbaren Einlagenresistsystems bzw. mittels eines Zweilagenresist- systems - im Submikron-Bereich.

In der Mikroelektronik werden in großem Umfang sogenannte chemisch verstärkte Resists ("chemically amplified resists") eingesetzt (siehe dazu: "Solid State Technology", Vol. 34 (1991), No. 8, Seiten 53 bis 60). Die chemische Verstärkung findet sowohl bei naßentwickelbaren Einlagenresists Anwendung als auch bei ganz oder teilweise trockenentwickelbaren Re¬ sists. Die Resists können dabei nach dem Prinzip der säure- katalytischen Spaltung arbeiten, wobei polare, aber mit einer Schutzgruppe blockierte chemische Gruppen, beispielsweise Carboxylgruppen oder phenolische Hydroxylgruppen, durch eine photolytisch erzeugte Säure deblockiert werden und der Resist in den belichteten Bereichen seine Polarität ändert. Diese Polaritätsänderung kann beispielsweise für das Entwickeln oder für eine selektive Silylierung genutzt werden.

Zur schnellen Abspaltung der Schutzgruppe wird der Resist nach der Belichtung einer Temperaturbehandlung (Post Exposure Bake = PEB) unterworfen; dadurch wird die Deblockierung in Gang gesetzt bzw. beschleunigt. Beispiele für blockierende Gruppen sind tert.-Butylester- und tert.-Butoxycarbonyloxy- gruppen (t-Boc-Gruppen) . Die Polaritätsänderung bewirkt in den belichteten und in den unbelichteten Bereichen eine unterschiedliche Löslichkeit, d.h. der Resist kann - mit geeigneten Entwicklern - gezielt positiv (Herauslösen der belichteten Bereiche) oder negativ (Herauslösen der un- belichteten Bereiche) entwickelt werden.

Der Resist besteht im allgemeinen mindestens aus zwei festen Bestandteilen, d.h. aus einem Basispolymer, das tert.-Butyl- ester- oder t-Boc-Gruppen aufweist, und einem photoaktiven Säurebildner. Resists, die Polymere mit derartigen Gruppen enthalten, sind beispielsweise aus der US-PS 4 491 628 be¬ kannt. Der Säurebildner ist vorzugsweise eine Oniumverbin- dung, wie Diphenyljodonium- und Triphenylsulfonium-trifluor- methansulfonat bzw. die entsprechenden Hexafluorarsenate. Derartige Resists eignen sich insbesondere für die Photo- strukturierung im Submikron- und Subhalbmikron-Bereich.

Aus der EP-OS 0 494 383 ist eine photolithographische Struk¬ turerzeugung mittels der Zweilagenresisttechnik bekannt, bei der - nach der Belichtung, einer anschließenden Temperatur- behandlung (Post Exposure Bake = PEB) und dem Entwickeln - aus flüssiger Phase silyliert und dann in einem Sauerstoff¬ plasma anisotrop geätzt wird. Je nach der Art der Silylie- rungslösung werden dabei positive oder negative Strukturen erzeugt. Der Resist besteht im allgemeinen mindestens aus zwei festen Bestandteilen, d.h. aus einem Basispolymer und einem photoaktiven Säurebildner. Das Basispolymer enthält Carbonsäureanhydrid- und tert.-Butylester-Partialstrukturen, der Säurebildner ist vorzugsweise eine Oniumverbindung, wie Diphenyljodonium- und Triphenylsulfonium-trifluorrnethansul- fonat. Ein derartiger Resist eignet sich insbesondere für die Photostrukturierung im Submikron- und Subhalbmikron-Bereich mit sehr steilen Flanken.

Bei einer Strukturerzeugung in der vorstehend geschilderten Weise wurde - ebenso wie bei anderen bekannten Resistsyste- men, welche nach dem Prinzip der säurekatalytischen Spaltung bzw. nach dem Prinzip der chemischen Verstärkung arbeiten - der sogenannte Standzeit-Effekt festgestellt. Wenn nämlich die Zeitspanne ("delay time") zwischen der Belichtung und der Temperaturbehandlung (PEB) einen bestimmten Wert übersteigt, dann treten deutliche Abweichungen zwischen der nominalen Strukturdimension (Strukturgröße auf der Maske) und der

abgebildeten Struktur (Strukturgröße im Resist nach der Entwicklung) auf. Je länger diese Zeitspanne ist, um so größer ist die Abweichung. Ab einem bestimmten Wert für die Zeitspanne, bei anhydridgruppenhaltigen Resists der vor¬ stehend genannten Art beispielsweise ca. 30 min, sind nach der Entwicklung kaum noch Strukturen erkennbar. Die tolerable Zeitspanne beträgt bei diesen Resists ca. 5 bis 10 min. Eine derartige Zeitspanne kann aus produktionstechnischen Gründen jedoch nicht akzeptiert werden.

Für einen im tiefen UV-Bereich wirksamen Positivresist bei¬ spielsweise wird eine Standzeit von 1 h angegeben (siehe: "Microelectronic Engineering", Vol. 21 (1993), Seiten 267 bis 270) . Für die Produktion sind jedoch wesentlich längere Standzeiten wünschenswert, wobei von Vorteil wäre, wenn be¬ lichtete Resists notfalls auch über Nacht gelagert werden könnten, d.h. die Standzeit > 15 h betragen würde.

Das geschilderte Problem ist allgemein bekannt und wird auf basische Kontaminationen in der Luft zurückgeführt, die wäh¬ rend der Standzeit die photochemisch erzeugte starke Säure desaktivieren. Deshalb wurde bereits vorgeschlagen, dieses Problem durch Filtration der Luft mittels Aktivkohle zu lösen (siehe: "Proc. SPIE", Vol. 1466 (1991), Seiten 2 bis 12). Dies erfordert aber hohe Investitionen.

Auch durch andere Maßnahmen, beispielsweise durch Zusatz von Additiven, konnte der Standzeiteffekt nicht entscheidend ab¬ geschwächt werden (siehe: "Proc. SPIE", Vol. 1466 (1991), Seiten 13 bis 25) . Eine Verlängerung der Standzeit ist zwar durch Aufbringen einer zusätzlichen Schicht möglich, aber nur im geringen Ausmaß. Außerdem stellt diese Maßnahme einen zu¬ sätzlichen Prozeßschritt dar, was aber in der Produktion un¬ erwünscht ist, weil es zu Ausbeuteverlusten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein - nach dem Prinzip der säu- rekatalytischen Spaltung arbeitendes - Verfahren zur photo¬ lithographischen Strukturerzeugung anzugeben, mit dem - bei ResistSystemen der eingangs genannten Art - das Standzeit- problem ohne zusätzliche Prozeßschritte bzw. Investitionen gelöst werden kann, d.h. die Standzeit zwischen Belichtung und Temperaturbehandlung auf ein produktionstechnisch akzep¬ tables Niveau erhöht wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht (Variante 1) ,

- daß auf ein Substrat eine Photoresistschicht aufgebracht wird, bestehend aus einem tert.-Butylester- oder tert.-Butoxycarbonyloxygruppen enthaltenden Polymer, einer photoaktiven Komponente in Form eines Esters einer

Naphthochinondiazid-4-sulfonsäure der Struktur

mit einer aromatischen Hydroxyverbindung der Struktur

wobei folgendes gilt: R 1 = H, Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Phenyl, Halogenphenyl, Phenoxy oder Halogen, R^ = H, OH, Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Phenyl, Halogen¬ phenyl, Phenoxy oder Halogen,

R3 = Alkyl, Halogenalkyl, Phenyl, Halogenphenyl oder Mono-,

Di- oder Trihydroxyphenyl und X = CO oder SO2, mit der Maßgabe, daß die Hydroxyverbindung wenigstens eine OH-Gruppe aufweist und an die Hydroxyverbindung - über

SO2-O-Gruppierungen - 1 bis 4 Naphthochinondiazid-4-sulfon- säurereste gebunden sind, und einem geeigneten Lösungsmittel,

- daß die Photoresistschicht getrocknet wird, - daß die Photoresistschicht bildmäßig belichtet wird,

- daß die belichtete Photoresistschicht einer Temperatur¬ behandlung im Bereich zwischen 120 und 150°C für die Dauer von 100 bis 600 s ausgesetzt wird,

- und daß die derart behandelte Photoresistschicht naß ent- wickelt wird.

Dieser Variante des Verfahrens nach der Erfindung liegt ein lagerstabiler naßentwickelbarer Einlagenresist, d.h. Positiv- resist, auf der Basis eines Polymers zugrunde, das tert.- Butylester- oder tert.-Butoxycarbonyloxygruppen besitzt. Ein derartiger Resist hat den Vorteil, daß er nicht nur im tiefen UV-Bereich (DUV) , sondern auch im nahen UV-Bereich (NUV) wirksam ist.

Alternativ zum vorstehend geschilderten Verfahren kann auch in der Weise vorgegangen werden (Variante 2 ) ,

- daß auf ein Substrat ein Bottomresist aufgebracht wird,

- daß auf den Bottomresist als Topresist eine Schicht eines Photoresists aufgebracht wird, bestehend aus einem Carbonsäureanhydridgruppen und tert.-Butylester- oder tert.-Butoxycarbonyloxygruppen enthaltenden Polymer, einer photoaktiven Komponente in Form eines Esters der vor¬ stehend genannten Art und einem geeigneten Lösungsmittel, - daß die Resistschicht getrocknet wird,

- daß die Resistschicht bildmäßig belichtet wird,

- daß die belichtete Resistschicht einer Temperaturbehandlung im Bereich zwischen 120 und 150°C für die Dauer von 100 bis 600 s ausgesetzt wird,

- daß der derart behandelte Topresist naß entwickelt wird, - daß der Topresist silyliert wird,

- und daß der Bottomresist in einem anisotropen Sauerstoff¬ plasma trocken entwickelt wird.

Diesem alternativen Verfahren nach der Erfindung, das nach der Zweilagenresisttechnik arbeitet, liegt ein lagerstabiler naßentwickelbarer Topresist auf der Basis eines Polymers zugrunde, das - neben tert.-Butylester- oder tert.-Butoxy¬ carbonyloxygruppen - Carbonsäureanhydridgruppen besitzt. Auch dieser Resist hat den Vorteil, daß er nicht nur im tiefen UV- Bereich (DUV) , sondern auch im nahen UV-Bereich (NUV) wirksam ist.

Die photoaktive Komponente des Resists ist ein Ester aus ei¬ ner Naphthochinondiazid-4-sulfonsäure und einer aromatischen Hydroxyverbindung. Derartige photoaktive Komponenten sind an sich zwar bekannt (siehe dazu: "Methods and Materials in Microelectronic Technology", Plenum Press, New York (1984), Seiten 190 bis 193). Bei der Erfindung ist jedoch die gute Strukturierbarkeit des eine derartige photoaktive Komponente enthaltenden Resists überraschend. Bei der photolithographi¬ schen Strukturerzeugung sind nämlich bei tert.-butylester- haltigen Basispolymeren in der Regel sehr starke Säurebildner erforderlich. Wichtig ist auch, daß die Hydroxyverbindung eine bestimmte Struktur aufweist, und zwar diejenige eines hydroxylgruppenhaltigen aromatischen Ketons oder Sulfons. Ester mit Verbindungen wie Bisphenol-A eignen sich nämlich beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht als photoaktive Kom¬ ponente.

Beim Verfahren nach der Erfindung ist wesentlich, daß die Temperaturbehandlung (PEB) relativ lange dauert, nämlich > 100 s, d.h. zwischen 100 und 600 s, und die PEB-Temperatur

relativ hoch ist, nämlich 120 bis 150°C. Bei diesem Verfahren ergibt sich eine Verlängerung der Standzeit bis zu 16 h und mehr. Das Standzeitproblem wird dabei gelöst, ohne daß neue Verfahrensschritte bzw. neue Materialien erforderlich sind und ohne die Notwendigkeit von neuen Investitionen.

Im Vergleich zu gängigen Resists ist bei der Erfindung der Anteil an photoaktiver Komponente deutlich höher. Dieser An¬ teil beträgt vorteilhaft 20 bis 40 Masse-%, vorzugsweise 25 bis 35 Masse-%, bezogen auf den trockenen Photoresist, d.h. die lösungsmittelfreie Resistzusammensetzung. Vorteilhaft kann die photoaktive Komponente auch ein Gemisch aus einem Ester der genannten Art und einer Oniumverbindung sein. Der¬ artige Verbindungen, die auch als Crivellosalze bezeichnet werden, sind beispielsweise Diphenyljodonium-trifluormethan- sulfonat (DPIT) und Triphenylsulfonium-trifluormethansulfonat (TPST) . Im Ester der photoaktiven Komponente dient als Hydroxyverbindung vorzugsweise 2,3,4-Trihydroxybenzophenon.

Beim Verfahren nach der Erfindung werden beim Einlagenresist- syste , d.h. bei der Variante 1, vorzugsweise solche Polymere eingesetzt, bei denen den Carbonsäure-tert.-butylestergruppen Acrylsäure-, Methacrylsäure-, Vinylbenzoesäure- oder Zimt- säure-tert.-butylester zugrunde liegt. Die tert.-Butoxy- carbonyloxygruppen leiten sich vorzugsweise von tert.-Butoxy- carbonyloxystyrol oder -maleinimid ab.

Beim Zweilagenresistsystem, d.h. bei der Variante 2, werden beim Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise solche Poly- mere eingesetzt, deren Carbonsäureanhydridgruppen sich von

Maleinsäureanhydrid ableiten. Eine andere Verbindung dieser Art ist beispielsweise Itaconsäureanhydrid. Den Carbonsäure- tert.-butylestergruppen liegt ebenfalls vorzugsweise Acryl¬ säure-, Methacrylsäure-, Vinylbenzoesäure- oder Zimtsäure- tert.-butylester zugrunde, den tert.-Butoxycarbonyloxygruppen vorzugsweise tert.-Butoxycarbonyloxystyrol oder -maleinimid.

Der Bottomresist, der gegen Substratätzprozesse resistent sein muß, weist im allgemeinen ein aromatenhaltiges Polymer auf, üblicherweise auf Novolak-Basis. Nach dem Aufbringen auf das Substrat wird der Bottomresist ausgeheizt. Dabei erfolgt eine Quervernetzung des Polymers, wodurch dieses für Top- resist-Lösungsmittel unlöslich wird. Nach dem Ausheizen wird auf den Bottomresist der Topresist aufgebracht, bei dem eine Ätzresistenz gegen Trockenentwicklung im Sauerstoffplasma nicht erforderlich ist. Nach der Trocknung des Topresists er- folgt die bildmäßige Belichtung, die Temperaturbehandlung, die Naßentwicklung (mit einem alkalischen Entwickler) und die Silylierung. Anschließend wird dann die Struktur - im aniso¬ tropen Sauerstoffplasma - in den Bottomresist übertragen.

Als Lösungsmittel dienen an sich bekannte Resistlösungsmit- tel. Wichtig für die Auswahl des Lösungsmittels ist allein das Erfordernis, daß sowohl die Polymerkomponente als auch der Photoinitiator, d.h. die photoaktive Komponente, gelöst werden muß. Außerdem müssen - mit den bekannten Beschich- tungsverfahren - fehlerfreie Resistschichten auf den Substra¬ ten gebildet werden, beispielsweise auf Siliciumwafern bzw. auf mit einem Bottomresist beschichteten Wafern. Vorzugsweise ist das Lösungsmittel Cyclohexanon, Methoxypropylacetat oder ein Ethylenglykol- bzw. Diethylenglykolether, gegebenenfalls im Gemisch mit Dibenzylether.

Durch die Silylierung, die aus flüssiger Phase erfolgt (Flüssigsilylierung) , wird beim Verfahren nach der Erfindung eine Ätzresistenz des Topresists gegen Trockenentwicklung im Sauerstoffplasma bewirkt. Dazu wird die Resistschicht mit einer polaren, protischen Silylierungslösung behandelt. Als Silylierungsagens dienen im allgemeinen Siliciu verbindungen in Form von Aminosilanen oder Aminosiloxanen; diese Verbin¬ dungen können oligomerer Natur sein. Die Silylierungslösung ist vorzugsweise eine alkoholische Lösung des Silylierungs¬ agens; dabei wird das Silylierungsagens vorteilhaft in Ge¬ mischen von Ethanol und Isopropanol gelöst. Daneben können

beispielsweise auch Gemische mit anderen organischen Lösungs¬ mitteln zum Einsatz gelangen.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Dabei finden folgende Ausgangs¬ materialien bzw. Reagenzien Verwendung (MT = Masseteile) :

- Basispolymer (1)

Copolymer aus Methacrylsäure-tert.-butylester und Meth- acrylsäuremethylester, hergestellt durch radikalische Poly- merisation der beiden Monomere in Ethylacetat mit Azoiso- buttersäurenitril als Initiator.

- Basispolymer (2)

Copolymer aus Methacrylsäure-tert.-butylester und Malein¬ säureanhydrid, hergestellt durch radikalische Polymerisa- tion der beiden Monomere in Ethylacetat mit Azoisobutter- säurenitril als Initiator.

- Photoaktive Komponente (1)

Triester von 2,3,4-Trihydroxybenzophenon mit Naphthochinon- diazid-4-sulfonsäure. - Photoaktive Komponente (2)

Diphenyljodonium-trifluormethansulfonat (DPIT) .

- Entwicklerlösung

Wäßrige, basisch reagierende Lösung in Form des kommerziel¬ len metallionenfreien Photoresistentwicklers NMD-W 2,38 % (Fa. Tokyo Ohka Kogyo Co. ) .

- Silylierungslösung

Alkoholische Lösung, bestehend aus 4 MT Diaminosiloxan, 50,3 MT Ethanol und 45,7 MT Isopropanol; vorzugsweise wird ein α,C0-aminofunktionelles Siloxan, insbesondere mit zwei endständigen Aminopropylgruppen und 2 bis 20 Siliciumatomen in der Kette, verwendet, beispielsweise das handelsübliche Produkt Tegomer A-Si 2120 (Fa. Goldschmidt) .

Beispiel 1

Auf einen Siliciumwafer wird ein Resist, bestehend aus 9,8 MT Basispolymer (1), 4,2 MT photoaktive Komponente (1) und 86 MT

Cyclohexanon aufgeschleudert und 60 s bei 90°C auf einer Heizplatte getrocknet; die Schichtdicke des Resists beträgt 0,31 um. Der Resist wird dann durch eine Maske mit 17 mJ/cm 2 kontaktbelichtet (Gerät MJB 3, Fa. Karl Süss; λ = 250 nm) und unmittelbar danach 120 s bei 140°C auf der Heizplatte getem¬ pert (PEB) . Anschließend werden die belichteten Bereiche 60 s mit der Entwicklerlösung behandelt und herausgelöst, und dann wird 30 s mit Wasser gespült und 60 s bei 90°C auf der Heiz¬ platte getrocknet. Es werden positive Strukturen mit einem Steg/Graben-Verhältnis von 1:1 erhalten.

Beispiel 2

Es wird wie in Beispiel 1 vorgegangen, der Wafer wird jedoch zwischen der Belichtung und der Temperung 16 h in einer Wa- ferhorde offen im Prozeßraum liegen gelassen. Nach dem Ent¬ wickeln werden ebenfalls positive Strukturen mit einem Steg/- Graben-Verhältnis von 1:1 erhalten. Mikroskopische Unter¬ suchungen zeigen, daß Strukturen gleicher Nominalbreite auf den Wafern nach Beispiel 1 und Beispiel 2 die gleiche Breite haben.

Beispiel 3 (Vergleichsversuch)

Auf einen Siliciumwafer wird ein Resist, bestehend aus

12,2 MT Basispolymer (1), 0,8 MT photoaktive Komponente (2) und 87 MT Cyclohexanon aufgeschleudert und 60 s bei 90°C auf einer Heizplatte getrocknet; die Schichtdicke des Resists beträgt 0,34 μ . Der Resist wird dann durch eine Maske mit 12 mJ/cm 2 kontaktbelichtet (Gerät MJB 3, Fa. Karl Süss; λ = 250 nm) und unmittelbar danach 60 s bei 90°C auf der Heiz¬ platte getempert (PEB) . Anschließend werden die belichteten Bereiche 60 s mit der Entwicklerlösung behandelt und heraus¬ gelöst, und dann wird 30 s mit Wasser gespült und 60 s bei 90°C auf der Heizplatte getrocknet. Es werden positive Struk¬ turen mit einem Steg/Graben-Verhältnis von 1:1 erhalten.

Beispiel 4 (Vergleichsversuch)

Es wird wie in Beispiel 3 vorgegangen, der Wafer wird jedoch zwischen der Belichtung und der Temperung 1 h in einer Wafer- horde offen im Prozeßraum liegen gelassen. Nach dem Ent¬ wickeln kann keine eindeutige Strukturierung festgestellt werden, d.h. hierbei tritt das Standzeitproblem auf.

Beispiel 5

Auf einen Siliciumwafer (als Substrat) wird der käufliche Positivresist TSMR 8900 (Fa. Tokyo Ohka Kogyo Co.) aufge¬ schleudert und 60 s bei 90°C getrocknet; dann wird 35 min im Umluftofen bei 240°C ausgeheizt. Nach dem Ausheizen beträgt die Dicke des als Planarisierungsschicht dienenden Resists 1,1 um.

Auf die Planarisierungsschicht wird ein Photoresist, beste¬ hend aus 9,1 MT Basispolymer (2), 3,9 MT photoaktive Kompo- nente (1) und 87 MT Methoxypropylacetat, aufgeschleudert und 60 s bei 90°C auf einer Heizplatte getrocknet; die Schicht¬ dicke dieses Topresists beträgt 0,3 um. Der Resist wird dann durch eine Maske mit 19 mJ/cm 2 kontaktbelichtet (Gerät MJB 3, Fa. Karl Süss; λ = 250 nm) und unmittelbar danach 120 s bei 140°C auf der Heizplatte getempert (PEB) . Anschließend werden die belichteten Bereiche 90 s mit der Entwicklerlösung behan¬ delt und herausgelöst, dann wird 30 s mit Isopropanol gespült und trockengeblasen. Nachfolgend wird der Topresist bei Raum¬ temperatur und Normaldruck, d.h. Raumklima, 90 s mit der Silylierungslösung behandelt, dann 30 s mit Isopropanol ge¬ spült und danach 60 s bei 90°C auf der Heizplatte getrocknet. Nach dem Trocknen wird der Wafer in eine Plasmaätzanlage (Typ MIE 720, Fa. Material Research Corporation) gebracht und der Resist, einschließlich der Planarisierungsschicht, zunächst mit einem Plasma geätzt, das Sauerstoff (Gasfluß: 80 sccm) und Tetrafluormethan (Gasfluß: 9 sccm) enthält; der gesamte Gasdruck beträgt 8 mTorr, die Biasspannung 40 V. Anschließend

wird in reinem Sauerstoffplasma geätzt (Gasdruck: 2 mTorr; Biasspannung: 50 V) . Es werden positive Strukturen mit senk¬ rechten Flanken und einem Steg/Graben-Verhältnis von 1:1 er¬ halten.

Beispiel 6

Es wird wie in Beispiel 5 vorgegangen, der Wafer wird jedoch zwischen der Belichtung und der Temperung 16 h in einer Wa- ferhorde offen im Prozeßraum liegen gelassen. Nach dem Ätzen werden ebenfalls positive Strukturen mit senkrechten Flanken und einem Steg/Graben-Verhältnis von 1:1 erhalten. Mikrosko¬ pische Untersuchungen zeigen, daß Strukturen gleicher Nomi¬ nalbreite auf den geätzten Wafern nach Beispiel 5 und Bei- spiel 6 die gleiche Breite haben.

Beispiel 7 (Vergleichsversuch)

Auf eine entsprechend Beispiel 5 hergestellte Planarisie- rungsschicht (Dicke: 1,1 um) wird ein Resist, bestehend aus 13,1 MT Basispolymer (2), 0,9 MT photoaktive Komponente (2) und 86 MT Diethylenglykoldimethylether aufgeschleudert und 60 s bei 90°C auf einer Heizplatte getrocknet; die Schicht¬ dicke dieses Topresists beträgt 0,33 um. Der Resist wird dann durch eine Maske mit 11 mJ/cm 2 kontaktbelichtet (Gerät MJB 3, Fa. Karl Süss; λ = 250 nm) und unmittelbar danach 60 s bei 90°C auf der Heizplatte getempert (PEB) . Anschließend werden die belichteten Bereiche 60 s mit der Entwicklerlösung be¬ handelt und herausgelöst, dann wird 30 s mit Wasser gespült und trockengeblasen. Nachfolgend wird der Topresist bei Raum¬ temperatur und Normaldruck, d.h. Raumklima, 90 s mit der Silylierungslösung behandelt, dann 30 s mit Isopropanol ge¬ spült und danach 60 s bei 90°C auf der Heizplatte getrocknet. Nach dem Trocknen wird der Resist, einschließlich der Plana- risierungsschicht, in einer Plasmaätzanlage wie in Beispiel 5 geätzt. Es werden positive Strukturen mit senkrechten Flanken und einem Steg/Graben-Verhältnis von 1:1 erhalten.

Beispiel 8 (Vergleichsversuch)

Es wird wie in Beispiel 7 vorgegangen, der Wafer wird jedoch zwischen der Belichtung und der Temperung 1 h in einer Wafer- horde offen im Prozeßraum liegen gelassen. Nach dem Ätzen kann keine eindeutige Strukturierung festgestellt werden, d.h. hierbei tritt das Standzeitproblem auf.