DE4139419A1

DE4139419A1 - Muster bildendes resist und verfahren zur musterbildung

Info

Publication number: DE4139419A1
Application number: DE4139419A
Authority: DE
Inventors: Yasunobu Onishi; Yoshihito Kobayashi; Hirokazu Niki
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1992-06-04
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: US5279921A; JPH04199152A; DE4139419C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Muster bildendes Resist und ein Verfahren zur Musterbildung unter Verwendung desselben, insbesondere ein Muster bildendes Resist, das mit fernem UV belichtet wird, und ein Verfahren zur Musterbildung unter Verwendung desselben.

Auf dem Gebiet der elektronischen Bauteile, wie Halbleiter-ICs (integrierte Schaltkreise), die verschiedene Mikroprozeßtechniken erfordern, finden Muster bildende Resists breite Anwendung. Im besonderen ist es erforderlich, mittels Resists dieses Typs feine Muster zu bilden, weil die Benutzer mehrere Funktionen und hohe Packungsdichte in elektronischen Einrichtungen benötigen. Belichtungsapparate zur Bildung solcher Muster sind bekannt, z. B. ein Repetier-Reduktions-Projektionsmaskenaligner (step-and-repeat type reduction-projecting mask aligner). Beispiele für in diesem Belichtungsapparat zu verwendende Strahlung sind g-Linie (Wellenlänge=436 nm), h-Linie (Wellenlänge=405 nm) und i-Linie (Wellenlänge=365 nm) einer Quecksilberdampflampe, und XeF (Wellenlänge=351 nm), XeCl (Wellenlänge=308 nm), KrF (Wellenlänge=248 nm), KrCl (Wellenlänge=222 nm), ArF (Wellenlänge=193 nm), und F₂ (Wellenlänge=157 nm) als einem Excimerlaser. Um feine Muster zu bilden, ist die Wellenlänge der Strahlung vorzugsweise so kurz wie möglich. Aus diesem Grund entstand ein Bedürfnis nach einem Resist, das mit fernem UV wie dem eines Excimerlasers, bestrahlt werden kann.

Allgemein bekannte Beispiele von Resists, die für einen Excimerlaser geeignet sind, sind Resists bestehend aus einem Acrylpolymer, wie Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyglutarmaleimid (PGMI); und ein Resist bestehend aus einem Polymeren, in dem Phenol und ein lichtempfindliches Azidagens in einem Molekül gebunden sind. Das erstgenannte Resist zeigt jedoch bezüglich eines Excimerlasers nur eine niedrige Empfindlichkeit und hat eine geringe Trockenätzbeständigkeit. Obwohl das letztgenannte Resist eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Trockenätzbeständigkeit aufweist, ist die Form des von diesem Resist gebildeten Musters ein umgekehrtes Dreieck. Es ist deshalb schwierig, die Belichtungs- und Entwicklungsstufen zu kontrollieren.

Beispielsweise offenbaren die U.S. Patente Nr. 44 91 628 und 4 60 310 Resists, die jeweils aus einem Polymeren bestehen, in dem eine säurelabile Gruppe in der Seitenkette eines Harzes mit Trockenätzbeständigkeit substituiert ist und eine Verbindung, die eine Säure entwickelt, wenn sie ionisierender Strahlung ausgesetzt ist. Da jedoch in diesen Resists die säurelabile Gruppe auf der Seitenkette des Polymeren substituiert ist, kann weder eine stabile Empfindlichkeit noch eine stabile Auflösung erhalten werden.

Von diesem Gesichtspunkt aus beschreibt die veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 64-35433 ein Resist, das ein Bindemittel enthält, das ein alkalilösliches Polymer und eine organische Verbindung mit einer Gruppe, die bei Strahlungseinwirkung eine starke Säure bildet, zusammen mit einer Gruppe, die sich zu einer Säure zersetzt. In der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 64-35433 dient ein Oniumsalz als Beispiel für die organische Verbindung, und ein Iodoniumsalz und ein Sulfoniumsalz sind als praktische Beispiele des Oniumsalzes offenbart. Da sich jedoch das Oniumsalz während der Lagerung zersetzt, ist die Stabilität der Empfindlichkeit bei der Bestrahlung behindert. Hinzu kommt, daß das Oniumsalz in großem Maß Licht einer Wellenlänge von 248 nm absorbiert. Wenn eine große Menge des Oniumsalzes verwendet wird, wird daher die Auflösung niedrig. Folglich ist es in Anbetracht der obigen Beziehung zwischen dem Oniumsalz und der Auflösung unmöglich, eine ausreichende Menge Oniumsalz zuzufügen. Aus diesem Grund kann in einem Entwicklungsschritt nach der Belichtung die Löslichkeit der nichtbelichteten Bereiche nicht befriedigend unterdrückt werden, und das macht es schwierig, feine Muster zu bilden.

Andererseits entstehen in verschiedenen Belichtungsmethoden in Zusammenhang mit der Verkleinerung in sehr kleinen Dimensionen andere Probleme. Beim Belichten mit Licht entstehen beispielsweise Interferenzen durch auf dem Substrat (z. B. einem Halbleitersubstrat) gebildete Stufen reflektierte Lichtkomponenten, die die dimensionale Genauigkeit beträchtlich beeinflussen. Andererseits ist es bei der Belichtung mit Elektronenstrahlen zur Ausbildung von Mikromustern auf einem Resist wegen der Nahwirkung (Proximitätseffekt), die durch Rückstreuung der Elektronen verursacht wird, unmöglich, das Verhältnis von Höhe zu Breite des Musters zu erhöhen.

Zur Lösung dieses Problems wurde ein Mehrschicht-Resist-Verfahren entwickelt. Eine Zusammenfassung dieses Verfahrens ist in "Solid State Technology", 74, 1981, beschrieben. Außerdem gibt es viele Studien über dieses Mehrschicht-Resist-Verfahren. Ein Verfahren, das zur Zeit hauptsächlich untersucht wird, ist das Dreischicht-Struktur-Resist-Verfahren. Insbesondere enthält diese Dreischichtenstruktur eine unterste Schicht, die die Funktion hat, Stufen auf einem Halbleitersubstrat zu glätten und Reflektion vom Substrat zu verhindern, eine Zwischenschicht, die als Ätzmaske für die unterste Schicht dient, und eine oberste Schicht als lichtempfindliche Schicht.

Das obengenannte Dreischicht-Resist-Verfahren hat den Vorteil, daß feinere Muster hergestellt werden können, als bei einem Einschicht-Resist-Verfahren. Nach diesem Dreischichten-Resist-Verfahren ist jedoch die Anzahl der Verfahrensschritte vor der Musterbildung ungewollt hoch. Das heißt, kein Resist kann sowohl den Anforderungen an die Lichtempfindlichkeit bezüglich der Strahlung, wie z. B. fernem UV, als auch die Beständigkeit gegenüber reaktivem Ionenätzen mit einem Sauerstoffplasma genügen. Deshalb müssen diese Funktionen getrennt auf unterschiedliche Schichten übertragen werden, um eine Dreischichtenstruktur zu ergeben. Dadurch wird die Anzahl der Verfahrensschritte um die erhöht, die für die Schichtbildung notwendig sind.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Muster bildendes Resist bereitzustellen, das kurzwelliger Strahlung, wie z. B. fernem UV oder ionisierender Strahlung, ausgesetzt werden kann, eine hohe Trockenätzbeständigkeit aufweist, in der Belichtungsstufe und bei der Entwicklung bei Verwendung einer wäßrigen alkalischen Lösung leicht kontrolliert werden kann, und das feine Muster mit gutem Querschnittsprofil bilden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Muster bildendes Resist mit hoher Lagerungsstabilität bereitzustellen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Muster bildendes Resist bereitzustellen, das kurzwelliger Strahlung ausgesetzt ist, wie z. B. fernem UV oder einer ionisierenden Strahlung, das eine hohe Sauerstoffreaktivionenätzbeständigkeit hat, das in einer wäßrigen alkalischen Lösung entwickelt werden kann und das im Zweischicht-Resistverfahren verwendet werden kann.

Schließlich hat die vorliegende Erfindung auch zum Ziel, ein Verfahren zur Bildung feiner Muster mit einem gutem Querschnittsprofil (sectional shape) bereitzustellen.

Diese Ziele werden erfindungsgemäß durch ein Muster bildendes Resist erreicht, das
ein alkalilösliches Polymer; und
eine Verbindung der folgenden Formel (I) enthält,

die gleichzeitig in einem einzigen Molekül einen Substituenten enthält, der sich in Gegenwart einer Säure entwickelt.

Der Substituent, der sich mit einer Säure zersetzt, sollte in wenigstens einem der Reste R₁ bis R₄ vorhanden sein. Wenn R₁ bis R₄ außer dem sich mit Säure zersetzenden Substituenten noch eine andere funktionelle Gruppe aufweisen, bedeutet
R¹ eine unsubstituierte oder substituierte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heterocyclische Gruppe,
R₂ und R₃ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein unsubstituiertes oder substituiertes Kohlenwasserstoff, einen unsubstituierten oder substituierten alicyclischen Kohlenwasserstoff, einen unsubstituierten oder substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff oder eine unsubstituierte oder substituierte heterocyclische Gruppe und
R₄ bedeutet einen unsubstituierten oder substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoff, einen unsubstituierten oder substituierten alicyclischen Kohlenwasserstoff, einen unsubstituierten oder substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff, eine unsubstituierte oder substituierten heterocyclische Gruppe oder eine Alkoxylgruppe.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß R₂ und R₃ dabei auch einen cyclischen Kohlenwasserstoff oder eine heterocyclische Gruppe bilden können.

Beispiele für das alkalilösliche Polymere

Acrylsäurepolymere; Copolymere der Acrylsäure und Styrol; Methacrylsäurepolymere; Copolymere der Methacrylsäure und Styrol; Copolymere der Maleinsäure und Styrol; Copolymere des Maleinsäuremonomethylesters und Styrol; Phenolnovolakharze; Kresolnovolakharze; Xylenolnovolakharze; Vinylphenolharze; Isopropenylphenolharze; Copolymere von Vinylphenol und z. B. Acrylsäure, Methacrylsäurederivate, Acrylnitril oder Styrolderivate; Copolymere von Isopropenylphenol und z. B. Acrylsäure, Methacrylsäurederivaten, Acrylnitril oder Styrolderivaten; ein Copolymer von Acrylsäure oder Methacrylsäure und Acrylnitril oder ein Styrolderivat; Acrylharze; Methacrylharze; Copolymere der Malonsäure und Vinylether. Weitere Beispiele sind
Poly-(p-Vinylphenol),
ein Copolymer (Copolymerisationsverhältnis=1 : 1) von p-Isopropenylphenol und Acrylnitril,
ein Copolymer (Copolymerisationsverhältnis=1 : 1) von p-Isopropenylphenol und Styrol,
ein Copolymer (Copolymerisationsverhältnis=1 : 1) von p-Vinylphenol und Methylmethacrylat, und
ein Copolymer (Copolymerisationsverhältnis=1 : 1) von p-Vinylphenol und Styrol.

Als obengenanntes alkalilösliches Polymer kann ein Polymer verwendet werden, in dessen Haupt- oder Seitenkette Silizium gebunden ist. Beispiele für das alkalilösliche Polymer sind (a) Polysiloxan mit Phenol in der Seitenkette, (b) Polysilan mit Phenol in der Seitenkette, und (c) ein Novolakharz, das aus einem Phenol mit Silizium in der Seitenkette synthetisiert wird. Beispiele des Polysiloxans von Punkt (a) sind in der weiter unten folgenden Tabelle 1 aufgeführt, die für die Polysilane des Punkts (b) in der weiter unten folgenden Tabelle 2. Beispiele für das Novolakharz des Punkts (c) sind jene, die durch Kondensieren eines siliziumgebundenen Phenolmonomeren, wie sie in der später folgenden Tabelle 3 aufgeführt sind, erhalten werden, und Phenol mit Formalin oder Aldehyd. Beispiele für das Phenol sind Phenol, o-Chlorphenol, m-Chlorphenol, p-Chlorphenol, m-Kresol, p-Kresol, Xylenol, Bisphenol A, 4-Chlor-3-Kresol, Dihydroxybenzol und Trihydroxybenzol.

Beispiele für das alkalilösliche Copolymer, das in seiner Haupt- oder Seitenkette Silizium gebunden hat, sind solche, die man erhält, wenn man Silizium beispielsweise in ein Acrylharz, Methacrylharz, Copolymere von Acrylsäure oder Methacrylsäure und Acrylnitril oder Styrolderivate und ein Copolymer von Malonsäure und Vinylether einführt. Beispiele solcher alkalilöslichen Polymere sind in der später folgenden Tabelle 4 aufgeführt.

Beispiele für den Substituenten, der in wenigstens einem der Reste R₁ bis R₄ eingeführt wird und sich mit einer Säure zersetzt, sind Esterderivate, wie Methylester, Ethylester, t-Butylester, p-Methoxybenzylester, 2,4,6-Trimethylbenzylester, Pentamethylbenzylester, 9-Anthranylmethylester, Benzohydrylester, Triphenylenmethylester, Phthalimidmethylester, Tetrahydropyranylester und Trimethylsilylester; Carbonatderivate wie t-Butoxycarbonyloxy und Benzyloxycarbonyloxy; Etherderivate wie Methylether, Isopropylether, t-Butylether, Benzylether, Allylether, Methoxymethylether, Tetrahydropyranylether und Trimethylsilylether; und heterocyclische Verbindungen wie 1,3-Dioxolan-4-on-Derivate; 1,3-Oxazolinderivate und 1,3-Oxazinderivate.

Der Substituent, der sich mit einer Säure zersetzt, wird vorzugsweise in den Rest R₄ der Formel (I) eingeführt. Dieser Substituent ist vorzugsweise ein Esterderivat, insbesondere ein t-Butylester.

Beispiele für die unsubstituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen, die in R₁ bis R₄ der Formel (I) eingeführt werden, sind weiter unten aufgeführt. Beispiele für die substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen sind solche, die man durch Substitution unsubstituierter aliphatischer Kohlenwasserstoffe, wie sie im folgenden Punkt (1) aufgezählt sind, mit solchen Substituenten erhält, wie sie unter Punkt (2) aufgeführt sind.

(1) Unsubstituierte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen:
Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl-, t-Butyl-, Pentyl-, t-Pentyl-, Isopentyl-, Neopentyl-, Hexyl-, Isohexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Vinyl-, Allyl-, Isopropenyl-, Propenyl-, Methallyl-, Crotyl-, Ethinyl-, Propinyl-, Pentenyl-, Benzyl-, Trityl-, Phemotyl-, Styryl-, Cinnamyl- und Benzhydrylgruppe.
(2) Substituenten:
Disubstituierte Aminogruppen (z. B. Dimethylaminogruppe, Diethylamino-, Dibutylamino-, Methylethylamino-, Methylbutylamino-, Diamylamino-, Dibenzylamino, Diphenethylamino-, Diphenylamino-, Ditolylamino-, und Dixylylaminogruppe), monosubstituierte Aminogruppen (z. B. Methylamino-, Ethylamino-, Propylamino-, Isopropylamino-, t-Butylamino-, Aninorin-, Anisidin-, Phenetidin-, Toluidin-, Xylidin-, Pyridylamino- und Benzylidenaminogruppen), Acylaminogruppen (z. B. Formylamino-, Acetylamino-, Benzoylamino-, Cinnamoylamino-, Pyridincarbonylamino- und Trifluoroacetylaminogruppe), tertiäre Aminogruppen (z. B. Trimethylamino-, Ethyldimethylamino- und Dimethylphenylaminogruppen), Amino-, Hydroxyamino-, Ureido-, Semicarbazid-, disubstituierte Hydrazingruppen (z. B. Dimethylhydrazin-, Diphenylhydrazin-, Methylphenylhydrazingruppe), monosubstituierte Hydrazingruppen (z. B. Methylhydrazin-, Phenylhydrazin-, Pyridylhydrazin-, Benzylidenhydrazingruppe), Hydrazin-, Azogruppe (z. B. Phenylazo-, Pyridylazo-, Thiazolylazogruppe), Azoxygruppe, Amidingruppe, Amoylgruppen (z. B. Carbamoyl-, Oxamoyl-, Succinamoylgruppe), Cyangruppe, Cyanatgruppe, Thiocyanat-, Nitro-, Nitrosogruppe, Oxygruppen (z. B. Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Hydroxyethoxy-, Phenoxy-, Naphthoxy-, Pyridyloxy-, Thiazolyloxy und Neacetoxygruppe), Hydroxygruppe, Thiogruppen (z. B. Methylthio-, Ethylthio-, Phenylthio-, Pyridylthio- und Thiazolinthiogruppe), Mercaptogruppe, Halogenreste (z. B. Fluor-, Brom- und Iodrest), Carboxygruppe, Estergruppen (z. B. Methylester-, Ethylester-, Phenylester- und Pyridylestergruppe), Thiocarboxy-, Dithiocarboxygruppe, Thioestergruppen (z. B. Methoxycarbonyl-, Methoxythiocarbonyl, Methylthiocarbonyl- und Methylthothiocarbonylgruppen), Acylgruppen (z. B. Formyl-, Acetyl-, Propionyl-, Acryloyl-, Benzoyl-, Cinnamoyl-, Pyridincarbonyl- und Thiazolcarbonylgruppe), Thioacrylgruppen (z. B. Thioformyl-, Thioacetyl-, Thiobenzoyl- und Thiopyridincarbonylgruppe), Sulfinsäuregruppen, Sulfinylgruppen (z. B Methylsulfinyl-, Ethylsulfinyl- und Phenylsulfinylgruppe), Sulfonylgruppen (z. B. Mesyl-, Ethylsulfonyl-, Phenylsulfonyl-, Pyridylsulfonyl-, Tosyl-, Tauryl-, Trimethylsulfonyl- und Aminosulfonylgruppen), Kohlenwasserstoffgruppen, (z. B. Alkyl-, Aryl-, Alkenyl-, und Alkinylgruppen), heterocyclische Gruppen, Siliziumwasserstoffgruppen, (z. B. Silyl-, Disilanyl- und Trimethylsilylgruppen).

Beispiele für die unsubstituierten alicyclischen Kohlenwasserstoffgruppen, die in den Resten R₁ bis R₄ der Formel (I) eingeführt werden, sind solche, wie sie in Punkt (3) unten aufgezählt sind. Beispiele für die substituierten alicyclischen Kohlenwasserstoffgruppen sind solche, die man durch Substitution der unsubstituierten alicyclischen Kohlenwasserstoffgruppen erhält, wie sie im folgenden Punkt (3) unten aufgeführt sind, mit den Substituenten, wie sie in Punkt (2) oben aufgeführt sind.

(3) Unsubstituierte alicyclische Kohlenwasserstoffgruppen:
Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Cyclooctyl-, Cyclopentenyl-, Cyclohexenyl-, Cycloheptenyl-, Cyclooctenyl-, Cyclopentadienyl- und Cyclohexadienylgruppe.

Beispiele für unsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffgruppen, die in die Reste R₁ bis R₄ der Formel (I) eingeführt werden, werden die im folgenden unter Punkt (4) aufgeführt. Beispiele für die substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen sind solche, die man durch Substituieren der unter Punkt (4) aufgeführten unsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen mit den Substituenten, die in unter Punkt (2) oben aufgezählt sind, erhält.

(4) Unsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffgruppen:
Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl-, Phenanthryl-, Tetralinyl- Azulenyl-, Biphenylenyl-, Acetonaphthylenyl-, Acetonaphthenyl-, Fluorenyl-, Triphenylenyl-, Pyrenyl-, Chrysenyl-, Picenyl-, Perylenyl-, Benzopyrenyl-, Rubicenyl-, Ovalenyl-, Indenyl-, Pentalenyl-, Heptalenyl-, Indacenyl-, Phenalenyl-, Fluoranthenyl-, Acephenantolylenyl-, Aceantolylenyl-, Naphthacenyl-, Pleiadenyl-, Pentaphenyl-, Pentacenyl-, Tetraphenylenyl-, Hexaphenyl-, Hexacenyl-, Trinaphelenyl-, Heptaphenyl-, Heptacenyl- und Pyranthrenylgruppe.

Beispiele für unsubstituierte heterocyclische Gruppen, in die Reste R₁ bis R₄ der Formel (I) eingeführt werden, sind unter Punkt (5) unten aufgezählt. Beispiele für substituierte heterocyclische Gruppen sind solche, die man durch Substituieren der unsubstituierten heterocyclischen Gruppen, die im folgenden unter Punkt (5) aufgeführt sind, mit Substituenten, die unter Punkt (2) oben aufgezählt sind, erhält.

(5) Unsubstituierte heterocyclische Gruppen:
Pyrrol-, Pyrrolin-, Pyrrolidin-, Indol-, Isoindol-, Indolin-, Isoindolin-, Indolizin-, Carbazol-, Carbolin-, Furan-, Oxolan-, Chroman-, Cumaran-, Isozenzofuran-, Isobenzofuran-, Phthalan-, Dibenzofuran-, Thiophen-, Thiolan-, Benzothiophen-, Dibenzothiophen-, Pyrazol-, Pyrazolin-, Indazol-, Imidazol-, Imidazolin-, Benzoimidazol-, Naphthoimidazol-, Oxazol-, Oxazolin-, Oxazolidin-, Benzoxazol-, Benzoxazolidin-, Naphthoxazol-, Isoxazol-, Benzoxazol-, Thiazol-, Thioazolin-, Thiazolidin-, Benzothiazolin-, Naphthothiazol-, Isothiazol-, Benzoisothiazol-, Triazol-, Benzotriazol-, Oxadiazol-, Thiadiazol-, Benzoxadiazol-, Benzothiadiazol-, Tetrazol-, Purin-, Pyridin-, Piperidin-, Chinolin-, Isochinolin-, Acridin-, Phenanthridin-, Benzochinolin-, Naphthochinolin-, Naphthyridin-, Phenantrolin-, Pyridazin-, Pyrimidin-, Pyrazin-, Phthalazin-, Chinoxalin-, Chinazolin-, Cinnolin-, Phenazin-, Perimidin-, Triazin-, Tetrazin-, Pterindin-, Oxazin-, Benzoxazin-, Phenoxazin-, Thiazin-, Benzothiazin-, Phenothiazin-, Oxadiazin-, Thiadiazin-, Dioxolan-, Benzoioxol-, Dioxan-, Benzodioxan-, Dithiosolan-, Benzodithiosollur-, Dithian-, Benzodithian-, Pyran-, Chromen-, Xanthen-, Oxan-, Chroman-, Isochroman-, Trioxan-, Thiolan-, Thian-, Trithian-, Morpholin-, Chinuclidin-, Selenazol-, Benzoselenazol-, Naphthoselenazol-, Tellurazol- und Benzotellurazolringgruppen.

Beispiele von Verbindungen der Formel (I) werden in der später folgenden Tabelle 5 gezeigt.

Eine Verbindung der Formel (I) wird in einer Menge von vorzugsweise 1 bis 300 Gewichtsteilen, insbesondere von 5 bis 100 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gew.-teile des alkalilöslichen Polymers, zugefügt. Das Mischungsverhältnis der Verbindung wird noch aus den im folgenden näher erläuterten Gründen festgelegt. Das heißt, bei einem Mischverhältnis der Verbindung unter 1 Gew.-teil ist es schwierig, die Auflösung bezüglich der wäßrigen alkalischen Lösung (Entwickler) ausreichend zu unterdrücken und folglich kann die Musterbildung erschwert werden. Übersteigt andererseits das Mischverhältnis der Verbindung 300 Gew.-teile, können die Filmeigenschaften schlechter werden, was die Bildung einer Resistschicht mit einer einheitlichen Dicke erschwert.

Das erfindungsgemäße Resist enthält zusätzlich zum alkalilöslichen Polymer und einer Verbindung der Formel (I) noch ein organisches Lösungsmittel zur Auflösung der obigen Komponenten. Beispiele für solche organische Lösungsmittel sind Ketone, wie Cyclohexanon, Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Cellusolve wie Methylcellosolve, Methylcellosolveacetat, Ethylcellosolveacetat und Butylcellosolveacetat; Ester wie Ethylacetat, Butylacetat und Isoamylacetat. Diese Lösungsmittel können einzeln oder in Form einer Mischung aus zwei oder mehreren Lösungsmitteln verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Resist kann ggf. zusätzlich zum alkalilöslichen Polymer und einer Verbindung der Formel (I) auch noch ein Tensid als Filmmodifizierer und einen Farbstoff als Antireflektionsmittel enthalten.

Im folgenden werden (1) ein Verfahren zur Bildung eines Musters durch ein Einschichtverfahren und (2) ein Verfahren zur Bildung eines Musters durch ein Zweischichtverfahren beschrieben, in denen jeweils das erfindungsgemäße Muster bildende Resist verwendet wird.

(1) Verfahren zur Musterbildung durch ein Einschichtverfahren

Zuerst wird ein Substrat beispielsweise mittels eines Spinnüberzugsverfahrens (spin coating) oder mittels Eintauchen mit einem Resist beschichtet, der das alkalilösliche Polymer, eine Verbindung der Formel (I) und das organische Lösungsmittel enthält, und dann getrocknet, um eine Resistschicht zu bilden. Im Resist wird vorzugsweise ein alkalilösliches Polymer verwendet, in dem kein Silizium in der Haupt- oder Seitenkette gebunden ist. Beispiele für das Substrat sind Siliziumplättchen bzw. Schalterebenen, insbesondere solche, auf denen verschiedene isolierende Filme, Elektroden oder Zwischenverbindungen ausgebildet sind, einen Maskenrohling (blank mask) und ein Halbleiterplättchen bzw. eine Schalterebene bestehend aus einer Verbindung der Gruppe III-V wie GaAs oder AlGaAs.

Anschließend wird die Resistschicht durch eine Maske mit einem gewünschten Muster selektiv mit fernem UV oder einer ionisierenden Strahlung belichtet, wodurch ein Belichtungsmuster entsteht. Beispiele für ferne UV-Strahlung sind Excimerlaser, wie XeF (Wellenlänge=351 nm), XeCl (Wellenlänge=308 nm), KrF (Wellenlänge=248 nm), KrCl (Wellenlänge=222 nm), ArF (Wellenlänge=193 nm), und F₂ (Wellenlänge=157 nm); g-Linie (Wellenlänge=436 nm), h-Linie (Wellenlänge=405 nm) und i-Linie (Wellenlänge=365 nm) einer Quecksilberdampflampe.

Beispiele für ionisierende Strahlung sind Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen. Wenn ein Elektronenstrahl verwendet wird, entsteht das Belichtungsmuster durch Abtasten (scannen) mit dem Strahl. Anschließend wird das gewünschte Muster dadurch gebildet, daß man die musterbelichtete Resistschicht entwickelt, und zwar beispielsweise durch Eintauchen in oder Besprühen mit einer wäßrigen alkalischen Lösung. Als wäßrige alkalische Lösung kann beispielsweise eine wäßrige organische Alkalilösung, wie eine wäßrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung oder eine wäßrige anorganische Alkalilösung wie Kalium- oder Natriumhydroxid verwendet werden. Diese wäßrigen alkalischen Lösungen werden normalerweise in Konzentrationen von 15 Gew.-% oder weniger verwendet. Zusätzlich kann nach der Entwicklung mit Wasser oder dergl. gewaschen werden.

(2) Verfahren zur Musterbildung mittels Zweischicht-Resist-Verfahren

Zuerst wird, nachdem ein Substrat wie das in dem oben beschriebenen Einschichtverfahren mit einem polymeren Material beschichtet wurde, zur Bildung einer polymeren Materialschicht (Glättungsschicht) (flattening layer) einer gewünschten Höhe 30 bis 150 Minuten lang bei 100 bis 250°C gebacken. Als polymeres Material kann jedes polymere Material, dessen Reinheit zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen ausreicht, verwendet werden.

Beispiele für das Polymermaterial sind Positivresists bestehend aus substituierten o-Chinondiazid und einem Novolakharz, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyvinylphenol, einem Novolakharz, Polyester, Polyvinylalkohol, Polyethylen, Polypropylen, Polyimid, Polybutadien, Polyvinylacetat und Polyvinylbutyral. Diese Harze werden einzeln oder in Form eines Gemischs aus zwei oder mehreren verwendet.

Anschließend wird die polymere Materialschicht beispielsweise mittels eines Spinnüberzugverfahrens (spin-coating) unter Verwendung einer Schleuder, eines Tauch- oder Spritzverfahrens oder eines Druckverfahrens mit einem Resist, das das alkalilösliche Polymer, eine Verbindung der Formel (I) und ein organisches Lösungsmittel enthält, beschichtet und zur Bildung der Resistschicht getrocknet. Im Resist wird zweckmäßigerweise ein alkalilösliches Polymer verwendet, das in der Haupt- oder Seitenkette gebundenes Silizium enthält.

Als nächstes wird die Belichtung derart durchgeführt, daß man selektiv die Resistschicht mit fernem UV oder einer ionisierenden Strahlung aus der obengenannten Lichtquelle durch eine Maske der gewünschten Form bestrahlt. Durch diesen Belichtungsschnitt verringert sich die Löslichkeit der belichteten gegenüber den nichtbelichteten Bereichen in einer wäßrigen alkalischen Lösung. Für die Belichtung kann entweder ein sog. Kontakt-Expositions-Schema (contact exposure scheme) oder ein sog. Projektions-Expositions-Schema (projecting exposure scheme) angewendet werden. Anschließend wird die wäßrige alkalische Lösung beispielsweise durch das Tauch- oder Spritzverfahren zum Entwickeln verwendet, wodurch das gewünschte Muster entsteht.

Dieses Muster wird als Maske zum Wegätzen belichteter Bereiche der glättenden Schicht durch ein sauerstoffreaktives Ionenätzverfahren (oxygen RIE method) verwendet. Zu diesem Zeitpunkt enthält das Muster bildende Resist ein alkalilösliches Polymer mit in seiner Haupt- oder Seitenkette gebundenem Silizium. Deshalb bildet sich, wenn das Muster dem Sauerstoff-RIE ausgesetzt ist, auf der Oberflächenschicht des Musters eine Siliziumdioxid (SiO₂) Schicht oder eine analoge Schicht, was zur Folge hat, daß das Muster einen 10 bis 100mal höheren Sauerstoff-RIE-Widerstandswert hat als die belichteten Bereiche der glättenden Schicht. Da das Muster als gute Maske in der Sauerstoff-RIE dient, werden folglich die Bereiche der glättenden Schicht, die durch das Muster belichtet worden sind, selektiv durch das Sauerstoff-RIE entfernt, und es entsteht ein optimales Musterprofil.

Die durch die obigen Herstellungsschritte erhaltenen Einschichtmuster und Zwischenschichtmuster werden als Maske zum Ätzen des Substrats und dergleichen verwendet. Zum Ätzen werden ein Naßätz- oder ein Trockenätzverfahren verwendet. Zur Bildung feiner Muster von 3 µm oder weniger auf einem Substrat oder dergl. wird vorzugsweise das Trockenätzverfahren angewandt. Soll ein Siliziumoxidfilm geätzt werden, werden z. B. eine wäßrige Fluorwasserstoffsäurelösung als nasse Ätzlösung verwendet. Wenn Aluminium geätzt werden soll, kann beispielsweise wäßrige Phosphorsäure, wäßrige Essigsäure oder eine wäßrige Silbernitratlösung verwendet werden. Soll ein Chromfilm geätzt werden, ist das Ätzmittel beispielsweise eine wäßrige Ammonium-Cernitratlösung. Beispiele für Trockenätzgase sind CF₄, C₂F₆, CCl₄, BCl₃, Cl₂, HCl und H₂. Diese Gase können bei Bedarf miteinander kombiniert werden. Die Ätzbedingungen, z. B. die Konzentration des Ätzmittels (oder die Konzentration des trockenen Ätzgases) in der Reaktionskammer, die Reaktionstemperatur und die Reaktionszeit werden aufgrund der Kombination von dem Resist und dem Materialtyp bestimmt, auf dem das feine Muster gebildet werden soll. Sie sind aber nicht besonders durch das Ätzverfahren begrenzt.

Nach der Ätzstufe wird das aus dem Resist oder dem polymeren Material und dem Resist bestehende Muster, das auf dem Substrat bleibt, entfernt, beispielsweise durch einen Abstreifer (stripper), wie J-100 (Handelsname der Fa. NAGASE KASEI K. K.) oder durch ein Sauerstoffplasma.

Den obigen Stufen können im Anschluß in der Anwendung weitere Stufen zugefügt werden. Beispiele für zusätzliche Stufen sind eine Waschstufe (normalerweise wird Wasser verwendet), um nach der Entwicklung den Entwickler abzuwaschen, eine Vorbehandlungsstufe, die vor dem Beschichten mit Lösungen durchgeführt wird, um die Adhäsionseigenschaften zwischen der Resistschicht und der Glättungsschicht oder zwischen der Glättungsschicht und dem Substrat zu verbessern, eine Backstufe, die vor oder nach der Entwicklung durchgeführt wird und eine nochmalige Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen, die vor der Trockenätzung durchgeführt wird.

Nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Muster bildenen Resist entwickelt eine Verbindung der Formel (I) als eine Komponente (Bestandteil) des Resists in der Stufe selektiver Bestrahlung mit fernem UV oder einer ionisierenden Strahlung eine Säure. Diese Säure zersetzt den säureempfindlichen Substituenten in eine Verbindung der Formel (I). Als Mechanismus der Säurebildung wird angenommen, daß C=O in der obigen Formel mit Licht angeregt wird, eine Bindung von R₁SO₃-C durch eine Umlagerungsreaktion aufgebrochen wird und das isolierte R₁SO₃ eine Säure wie R₁SO₃H bildet.

Verbindungen der Formel (I) haben zunächst eine die Auflösung unterdrückende Wirkung. Dieser die Auflösung unterdrückende (hemmende Effekt) verschwindet jedoch nach Zersetzung des Substituenten, der sich mit einer Säure zersetzt und ein latentes Bildmuster entsteht. Dieses Latentbild wird vorzugsweise durch Auflösung beim Entwickeln nach der Belichtung entfernt, wodurch ein Muster entsteht (Positivmuster) (positive pattern).

Da das alkalilösliche Polymer im Resist vermischt ist, ist es ferner möglich, die Entwicklung mittels einer wäßrigen Alkalilösung nach der Entwicklung durchzuführen. Dadurch wird, verglichen mit der Entwicklung mittels eines organischen Lösungsmittels ein Aufquellen des Musters unterdrückt.

Es ist deshalb möglich, ein feines (scharfes) positives Muster zu bilden, das mit fernem UV oder einer ionisierenden Strahlung gut belichtet ist, in dem Belichtungs- und Entwicklungsstufen leicht kontrolliert werden können, das eine hohe Trockenätzbeständigkeit hat, und im Querschnitt ein rechtwinkliges Profil (rectangular sectional shape) aufweist.

Ferner hat eine Verbindung der Formel (I) die in dem Resist enthalten ist, sowohl einen Bereich, der eine Säure entwickelt, und den Substituenten, der sich mit einer Säure zersetzt. Deshalb kann die Anzahl der Typen von Komponenten, die das Resist bilden, erniedrigt werden. Das erleichtert die Kontrolle der Mischung der entsprechenden Komponente zur Herstellung des Resists, verbessert die Reproduzierbarkeit der Auflösung und verbessert ferner die Lagerungsstabilität.

Außerdem wird zur Bildung des Resists ein alkalilösliches Polymer verwendet, das in seiner Haupt- oder Seitenkette Silizium gebunden hat. Das ermöglicht es, ein feines Muster zu bilden, das bei Belichtung eine hohe Sauerstoff-RIE-Beständigkeit aufweist und in wäßriger alkalischer Lösung entwickelt werden kann. Deshalb kann nach Bildung des Musters auf einer polymeren Materialschicht (Glättungsschicht) und durch Trockenätzen der Glättungsschicht mit einem Sauerstoffplasma, wobei das Muster als Sauerstoff-RIE resistente Maske verwendet wird, ein feines zweischichtiges Muster mit einem hohen Seitenverhältnis (aspect ratio) und gutem Querschnittsprofil gebildet werden.

Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden in den folgenden Beispielen dargelegt. Sie sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder werden bei der Durchführung der Erfindung ersichtlich. Gegenstände und Vorteile der Erfindung können durch Vorrichtungen und Kombinationen, die insbesondere in den anhängenden Ansprüchen herausgestellt sind, verwirklicht und erhalten werden.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden durch Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

70 g Poly-(p-vinylphenol) und 30 g einer Verbindung der Formel (I), die beide in der später folgenden Tabelle 6 aufgeführt sind, werden in 250 g Ethylcellosolveacetat aufgelöst und die so erhaltene Lösung durch ein Fluorharzmembranfilter der Porengröße 0,2 µm filtriert, wodurch ein Resist hergestellt wird.

Das hergestellte Resist wurde auf ein Siliziumplättchen aufgetragen und das Plättchen auf einer heißen Platte 5 min lang bei 90°C getrocknet, wodurch eine 1,0 µm dicke Resistschicht entstand. Die gebildete Resistschicht wurde durch eine einen KrF-Excimerlaserstrahl (Wellenlänge 248 nm) verwendenden Verkleinerungsapparat einem sog. Reduction-Projection-Exposure-Machine einer Musterbelichtung (100 mJ/cm²) ausgesetzt. Das erhaltene Material wurde auf der heißen Platte eine Minute lang bei 120°C erhitzt. Danach wurde das erhaltene Material durch Tauchen in eine 1,8gew.-%ige wäßrige Tetramethylammoniumhydroxidlösung (im folgenden als wäßrige TMMH-Lösung abgekürzt) eine Minute lang entwickelt, wodurch ein positives Muster entstand.

Beispiele 2 bis 6

Paare alkalilöslicher Polymerer und Verbindungen der Formel (I), deren Mischungsverhältnisse in der später folgenden Tabelle 6 aufgeführt sind, werden in jeweils 250 g Ethylcellosolveacetat aufgelöst. Die erhaltenen Lösungen werden durch ein Fluorharzmembranfilter einer Porengröße von 0,2 µm gefiltert, wodurch fünf Resisttypen hergestellt werden.

Anschließend werden gemäß den Verfahrensschritten in Beispiel 1 diese Resists auf Siliziumplättchen gestrichen, getrocknet, musterbelichtet und gebacken. Danach wird mit einer 2,38gew.-%igen wäßrigen TMAH-Lösung entwickelt, wobei fünf Typen positiver Muster entstehen.

Die Gestalt bzw. das Profil der Positivmuster der Beispiele 1 bis 6 wurden untersucht. Das Ergebnis ist ebenfalls in der später folgenden Tabelle 6 aufgeführt.

Wie aus Tabelle 6 ersichtlich ist, können gemäß den Beispielen 1 bis 6 feine positive Muster mit einem rechtwinkligen Profil mit hoher Genauigkeit gebildet werden.

Ferner wurde ein Zeitraum, in dem die Empfindlichkeitsänderung in einen Bereich von ±10% bei Raumtemperatur (25°C) fällt, für jedes der in den Beispielen 1 bis 6 verwendeten Resists geprüft. Es stellte sich heraus, daß die Haltbarkeitsdauer dieser Resists zwölf Monate oder länger war, d. h. es wurde bestätigt, daß jedes Resist eine hohe Lagerungsstabilität aufweist.

Beispiel 7

Ein Aluminiumfilm wurde auf ein Siliziumplättchen gestrichen und ein Resist gemäß Beispiel 1 wurde auf den Aluminiumfilm gestrichen. Dem Verfahren gemäß Beispiel 1 folgend wurden Belichtung und Entwicklung zur Bildung eines Musters mit 0,35 µm Breite durchgeführt. Anschließend wurden Bereiche des mit dem Muster maskierten belichteten Aluminiumfilms mit CBrCl₃-Gas geätzt.

Folglich konnte das oben genannte 0,35 µm Muster mit ausreichender Genauigkeit auf den Aluminiumfilm übertragen werden.

Beispiele 8 bis 12

Paare alkalilöslicher Polymere und Verbindungen der Formel (I), deren Mischverhältnisse in der später folgenden Tabelle 7 aufgeführt sind, werden jeweils in 250 g Ethylcellosolveacetat aufgelöst. Die erhaltenen Lösungen werden durch Fluorharzmembranfilter der Porengröße 0,2 µm filtriert, wobei fünf Resisttypen hergestellt werden.

Anschließend werden diese Resists gemäß den Verfahrensschritten von Beispiel 1 dem Beschichten, Trocknen, Musterbelichten und Backen auf Siliziumplättchen unterzogen. Danach wird mit einer 2,38gew.-%igen wäßrigen TMAH-Lösung entwickelt, wodurch fünf Typen von Positivmustern gebildet werden.

Kontrollbeispiele 1 und 2

Paare alkalilöslicher Polymere und Verbindungen, die jeweils in einem einzigen Molekül einen Substituenten haben, der sich mit Säure zersetzt, und eine Gruppe, die mit Licht eine Säure bildet, deren Mischverhältnisse in der später folgenden Tabelle 8 aufgeführt sind, werden jeweils in 250 g Ethylcellosolveacetat aufgelöst. Die erhaltenen Lösungen werden durch ein Fluorharzmembranfilter einer Porengröße von 0,2 µm gefiltert, wodurch zwei Resisttypen hergestellt werden.

Anschließend werden diese Resists den Verfahrensschritten in Beispiel 1 folgend dem Beschichten, Trocknen, Musterbelichtung und Backen auf Siliziumplättchen ausgesetzt. Danach wird mit einer 2,38gew.-%igen wäßrigen TMAH-Lösung entwickelt, wobei zwei Typen von Positivmustern entstehen.

Ein Zeitraum, in dem bei Raumtemperatur (25°C) eine Empfindlichkeitsänderung nicht über einen Bereich von ±10% hinausgeht, wurde für jedes der Resists der Beispiele 8 bis 12 und der Kontrollbeispiele 1 und 2 untersucht. Zusätzlich wurden die Profile der durch die Beispiele 8 und 12 und die Kontrollbeispiele 1 und 2 gebildeten positiven Muster geprüft. Die Ergebnisse der Beispiele 8 bis 12 sind in der später folgenden Tabelle 7 aufgeführt, die der Kontrollbeispiele 1 und 2 sind in der später folgenden Tabelle 8 aufgeführt.

Wie aus den Tabellen 7 und 8 ersichtlich ist, konnten gemäß der Beispiele 8 bis 12 feine Positivmuster mit einem rechtwinkligen Profil mit hoher Präzision gebildet werden und die Lagerungsstabilität eines jeden Resists war gut. Dagegen ist bei den Kontrollbeispielen 1 und 2 sowohl die Musterauflösung als auch die Lagerungsstabilität schlecht.

Beispiel 13

Ein siliziumgebundenes alkalilösliches Polymer und eine Verbindung der Formel (I), deren Mischungsverhältnisse in der später folgenden Tabelle 9 aufgeführt werden, wurden in 400 g Ethylcellosolveacetat aufgelöst. Danach wurde die erhaltene Lösung durch ein Fluorharzmembranfilter der Porengröße 0,2 µm filtriert, wodurch ein Resist hergestellt wurde.

Anschließend wurde eine ein handelsübliches Novolakharz enthaltende Polymerlösung auf ein Siliziumsubstrat einer Dicke von 2,0 µm aufgestrichen. Danach wurde das erhaltene Material bei 220°C 30 min lang erhitzt, um eine polymere Schicht (Glättungsschicht) zu erhalten. Das obige Resist wurde auf die Glättungsschicht zu einer Dicke von 0,6 µm gestrichen und das erhaltene Material wurde 5 min lang bei 90°C auf einer heißen Platte getrocknet. Dann wurde mittels eines KrF-Excimerlaserstrahls von 248 nm Wellenlänge Musterbelichtung (100 mJ/cm²) durchgeführt. Das erhaltene Material wurde 5 min lang bei 100°C auf einer heißen Platte erhitzt. Nach der Wärmebehandlung wurde das erhaltene Material durch Tauchen in eine 1,0gew.-%ige wäßrige TMAH-Lösung eine Minute lang entwickelt, um ein Positivmuster (oberes Muster) zu bilden.

Das Siliziumsubstrat mit dem oberen Muster wurde in einen Trockenätzapparat (HIRRIE; Handelsname, erhältlich von TOKUDA SEISAKUSHO K. K.) gegeben. Reaktives Ionenätzen (RIE) wurde unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas bei einer Leistung von 0,8 W/cm², einem Sauerstoffgasdruck von 4 Pa und einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 sccm zwei Minuten lang durchgeführt, wodurch die untere Glättungsschicht durch Verwendung des oberen Musters als Maske selektiv geätzt wurde. Dabei wurde auf dem Siliziumsubstrat ein Glättmuster gebildet.

Beispiele 14 bis 18

Paare siliziumgebundener alkalilöslicher Polymerer und Verbindungen der Formel (I), deren Mischverhältnisse in der später folgenden Tabelle 9 aufgeführt sind, werden jeweils in 400 g Ethylcellosolveacetat aufgelöst. Danach werden die erhaltenen Lösungen durch ein Fluorharzmembranfilter einer Porengröße von 0,2 µm filtriert, wobei fünf Resisttypen hergestellt werden.

Danach werden unter Verwendung dieser Resists fünf Typen von Glättmustern gebildet nach dem Verfahren von Beispiel 13.

Die Profile der Glättmuster der Beispiele 13 bis 18 wurden durch ein Elektronenrastermikroskop beobachtet. Das Ergebnis ist ebenfalls in der später folgenden Tabelle 9 aufgeführt.

Wie aus Tabelle 9 ersichtlich ist, war es möglich, zweischichtige Muster zu bilden, von denen jedes ein feines und scharfes Musterprofil von jeweils 0,3 µm Linienbreite und Linienabstand aufweist. Ferner wurde für jedes der in den Beispielen 13 bis 18 verwendeten Resists ein Zeitraum, in dem die Empfindlichkeitsänderung in einen Bereich von ±10% bei Raumtemperatur (25°C) fällt, überprüft. Dabei zeigte sich, daß die Dauer dieser Resists 12 Monate oder mehr betrug. Das heißt, es wurde bestätigt, daß jeder Resist eine hohe Lagerungsstabilität aufweist.

Wie im vorhergehenden beschrieben wurde, wird das erfindungsgemäße Muster bildende Resist fernem UV oder einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt, hat einen hohen Trockenätzwiderstand und kann Quellen oder dergleichen unterdrücken, weil es nach Belichtung mit einer wäßrigen alkalischen Lösung entwickelt werden kann. Es wird also ein feines Muster mit einem rechtwinkligen Profil und mit hoher Genauigkeit durch einfache Schritte und Kontrolle gebildet. Des weiteren weist das erfindungsgemäße Muster bildende Resist hohe Lagerungsstabilität auf. Das ermöglicht es, das Resist als Maske in einem Trockenätzschritt für Halbleitervorrichtungen zu verwenden.

Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Muster bildende Resist, das als eine Komponente ein alkalilösliches Polymer enthält, in dem Silizium in der Haupt- oder Seitenkette gebunden ist, ein feines Muster zu bilden, das durch Belichtung mit fernem UV oder einer ionisierenden Strahlung und Entwickeln mit einer wäßrigen Alkalilösung eine Sauerstoff-RIE-Beständigkeit aufweist. Deshalb kann dieses Muster bildende Resist in einem Zweischicht-Resist-Verfahren, das viel schärfere Mikrostrukturen ausbildet als ein Einschicht-Resist-Verfahren, angewandt werden.

Weitere Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Claims

1. Muster bildendes Resist, enthaltend

- ein alkalilösliches Polymer; und
- eine Verbindung der folgenden Formel (I), die gleichzeitig in einem einzigen Molekül einen Substituenten, der sich mit einer Säure zersetzt und eine Gruppe, die bei Bestrahlung eine Säure entwickelt, enthält, worin der sich mit Säure zersetzende Substituent in mindestens einem der Reste R₁ bis R₄ vorhanden ist, mit der Maßgabe, daß wenn R₁ bis R₄ außer dem Substituenten, der sich mit Säure zersetzt, noch eine Gruppe aufweisen,
R₁ eine unsubstituierte oder substituierte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heterocyclische Gruppe bedeutet,
R₂ und R₃ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine unsubstituierte oder substituierte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine unsubstituierte oder substituierte heterocyclische Gruppe bedeuten, und
R₄ eine unsubstituierte oder substituierte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine unsubstituierte oder substituierte heterocyclische Gruppe oder eine Alkoxylgruppe bedeutet.

2. Resist nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R₂ und R₃ eine cyclische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine heterocyclische Gruppe bilden.

3. Resist nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalilösliche Polymer in seiner Haupt- oder Seitenkette Silizium gebunden hat.

4. Resist nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung den Substituenten, der sich mit einer Säure zersetzt, in R₄ der Formel (I) trägt.

5. Resist nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent, der sich mit einer Säure zersetzt, t-Butylester oder ein Derivat desselben ist.

6. Resist nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung in einer Menge von 1 bis 300 Gew.-teilen, bezogen auf 100 Gew.-teile des alkalilöslichen Polymers, enthalten ist.

7. Resist nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein organisches Lösungsmittel enthält.

8. Resist nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Surfaktans enthält.

9. Resist nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Antireflektionsmittel enthält.

10. Verfahren zur Musterbildung, das die folgenden Stufen umfaßt:

- Bilden einer Schicht, bestehend aus einem Resist nach einem der Ansprüche 1-9 auf einem Substrat,
- Belichten der Resistschicht und
- Entwickeln unter Verwendung einer wäßrigen alkalischen Lösung.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Siliziumplättchen ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungsstufe selektive Bestrahlung der Resistschicht mit fernem UV umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Alkalilösung eine wäßrige Tetramethyl-ammoniumhydroxid-Lösung ist.