DE102006045459B4

DE102006045459B4 - Material zur Verhinderung von Wasser-Markierungsdefekten und Verfahren für die Immersions-Lithographie

Info

Publication number: DE102006045459B4
Application number: DE102006045459.6A
Authority: DE
Inventors: Ching-Yu Chang
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: JP2007102180A; US8802354B2; DE102006045459A1; NL2001346A1; KR100814488B1; KR20070037303A; US20110183273A1; FR2891630B1; SG131049A1; NL1032574A1; IL178318A; US7927779B2; NL1032574C2; TWI338195B; US8415091B2; IL178318A0; TW200712779A; FR2891630A1; US20130216949A1; US20070077516A1

Abstract

Material zur Verwendung in einer Immersions-Lithographie, umfassend:
ein Polymer, das gegenüber einer Basen-Lösung in Antwort auf eine Reaktion mit Säure löslich wird;
einen Fotosäuregenerator (PAG), der in Antwort auf eine Strahlungsenergie zerfällt, um eine Säure zu bilden; und
einen Quencher, der in der Lage ist Säure zu neutralisieren,
wobei der Quencher eine Konzentration umfasst, die größer ist als ungefähr 0,5 % von dem Polymer nach Gewicht;
wobei der Quencher mit einer Menge von weniger als ungefähr 5×10^-13 Mol/cm² in ein bei der Immersions-Lithographie verwendetes Fluid extrahiert werden kann, wobei das Fluid Wasser oder ein Fluid mit einem Brechungsindex (n) von größer als 1,44 umfasst;
wobei der Quencher chemisch mit dem Polymer verbunden ist; und
wobei der Quencher ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus
1) einem Quencher, umfassend zwei Alkygruppen und eine Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom;
2) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und einen langen Schwanz, wobei der lange Schwanz ein Sauerstoffatom und sieben Kohlenstoffatome aufweist;
3) einem Quencher, umfassend eine Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom und zwei lange Kettenstrukturen, wobei jede der langen Kettenstrukturen sieben Kohlenstoffatome aufweist;
4) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit zwei kurzen Schwänzen, wobei jeder der kurzen Schwänze ein Kohlenstoffatom aufweist;
5) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit zwei langen Schwänzen, wobei jeder der langen Schwänze vier Kohlenstoffatome aufweist; und
6) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit drei kurzen Schwänzen, wobei jeder der kurzen Schwänze ein Kohlenstoffatom aufweist.

Description

Hintergrund
Da Halbleiter-Herstellungstechnologien fortlaufend zu einer kleineren Eigenschaft fortschreiten, werden Größen wie zum Beispiel 65 Nanometer, 45 Nanometer und darunter in der Immersions-Lithographie-Prozesse eingeführt. Immersions-Lithographie jedoch erzeugt einen Wassertropfen-Rest nach einem Aussetzungsprozess. Diese Wassertropfen-Reste können Wasser-Markierungsdefekte verursachen und deshalb die Halbleiter-Herstellung verschlechtern oder Fehler währenddessen verursachen.
Was gebraucht wird ist ein verbessertes Immersions-Lithographiesystem, wobei der Schaden, der durch Wasser-Markierungsdefekte verursacht wird, verhindert, und/oder verringert wird.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen eine Photoresistzusammensetzung und eine resistente Musterbildung, die den Schritt der Immersionslithographie enthält, verwendet werden, um die Linienkantenrauhigkeit zu verringern, wie in WO/ 2004/077158 A1 beschrieben. Es sind Zusammensetzungen bekannt, bei denen die Positivresistzusammensetzung ein Harz mit einer Struktur enthält, die eine Basizität aufweist und in der Lage ist, die Löslichkeit in einem Alkalientwickler durch die Wirkung einer Säure zu erhöhen, und ein Verfahren zur Bildung von Mustern unter Verwendung desselben, wie in EP 1698937 A2 beschrieben. Es sind Zusammensetzungen bekannt, in denen eine Positivresistzusammensetzung für die Immersionsbelichtung umfasst: (A) ein Harz, das mindestens eine sich wiederholende Einheit mit einem Fluoratom enthält und die Löslichkeit des Harzes in einem Alkalientwickler durch die Wirkung einer Säure erhöht; und (B) eine Verbindung, die in der Lage ist, bei Bestrahlung mit einer von einer aktinischen Strahlung oder Strahlung eine Säure zu erzeugen, wie in EP 1580598 A2 beschrieben. Es sind Verfahren bekannt, bei denen eine Positivresistzusammensetzung für Immersionsbelichtung und ein Verfahren zur Musterbildung mit derselben ein Harz und eine säurebildende Verbindung, einschließlich einer Sulfoniumsalzverbindung, enthält, wie in US 2005/0186505 A1 beschrieben. Es sind Verfahren und Zusammensetzungen bekannt, um Photoresist mit verbesserten Eigenschaften für den Kontakt mit Flüssigkeiten bereitzustellen, wie in US 2005/0084794 A1 beschrieben. Chemisch verstärkter Resist und die Anwendung der Flüssigkeits-Immersions-Lithografie werden in Liquid Immersion Lithography - Evaluation of Resist Issues Proceedings of SPIE, 2004, v. 5376, S. 21-23 beschrieben. Es sind Verfahren bekannt, bei denen ein Säurebehandlungsprozess verwendet wird, um die nachteiligen Auswirkungen von Verunreinigungen zu beseitigen, wie in US 6309804 B1 beschrieben. Es sind Verfahren bekannt, bei denen ein Wasserzeichen auf Resistmustem verwendet wird, um Musterdefekte zu reduzieren, wie in Influence of the Watermark in Immersion Lithography Process Proceedings of SPIE, 2005, v. 5753, p818-826 beschrieben.
Figurenliste
Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten verstanden durch die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den begleitenden Figuren. Es wird angemerkt, dass in Übereinstimmung mit der gängigen Praxis in der Industrie verschiedene Eigenschaften nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. In Wirklichkeit können die Ausmaße der verschiedenen Figuren für die Klarheit der Erörterung beliebig vergrößert oder verkleinert werden.

1 veranschaulicht eine Schnittansicht eines beispielhaften Halbleiter-Bauteils 100 mit einer fotoempfindlichen Schicht, die während eines Immersions-Lithographie-Prozesses ausgesetzt wird.
2 und 3 veranschaulichen Schnittansichten eines beispielhaften Halbleiter-Bauteils mit einer fotoempfindlichen Schicht und Wasser-Markierungen, die darauf geschaffen wurden während eines Immersions-Lithographie-Prozesses.

4 veranschaulicht eine Schemazeichnung einer fotoempfindlichen Schicht mit chemisch gebundenen Quenchern.
5a bis 5c veranschaulichen Schemazeichnungen von verschieden Ausführungsformen einer fotoempfindlichen Schicht mit einem Polymer und Quenchern, die chemisch an das Polymer gebunden sind.
6 veranschaulicht eine Schemazeichnung einer fotoempfindlichen Schicht mit physikalisch gefangenen Quenchern.
7a bis 7j veranschaulichen Schemazeichnungen von verschiedenen Ausführungsformen einer fotoempfindlichen Schicht mit Quenchern mit reduzierter Beweglichkeit.
8a bis 8b veranschaulichen Schemazeichnungen von verschiedenen Ausführungsformen einer fotoempfindlichen Schicht mit hydrophoben Quenchern.
9 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Immersions-Lithographie-Nachbildung.

Detaillierte Beschreibung
Es wird verstanden, dass die folgende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele für die Implementierung verschiedener Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen vorsieht. Spezielle Bespiele von Komponenten und Anordnungen werden unten beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Das sind natürlich bloß Beispiele und zielen nicht darauf ab, einschränkend zu sein. Die Bildung von zum Beispiel einer ersten Eigenschaft über oder auf einer zweiten Eigenschaft in der folgenden Beschreibung, kann Ausführungsformen beinhalten, in denen die erste und zweite Eigenschaft in direktem Kontakt gebildet sind, und können auch Ausführungsformen beinhalten, in denen zusätzliche Eigenschaften gebildet werden, indem man die erste und zweite Eigenschaft einfügt, so dass die erste und die zweite Eigenschaft nicht in direktem Kontakt sein können. Zusätzlich dazu kann die vorliegende Offenbarung Referenznummern und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und schreibt kein Verhältnis zwischen den verschiedenen Ausführungsformen und/oder den erörterten Konfigurationen vor.
1 stellt eine Schnittansicht eines Halbleiter-Bauteils 100 während eines ImmersionsLithographie -Aussetzungs-Prozesses bereit. Das Halbleiter-Bauteil 100 kann ein Halbleiter-Wafer oder ein anderes geeignetes Bauteil sein. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Halbleiter-Bauteil 100 ein Silizium-Substrat 110 mit einer organischen Boden-Anti-Reflexionsschicht (BARC), einer nicht-organischen Boden-Anti-Reflexionsschicht, einer ätzresistenten organischen Schicht, einer organischen Haft-Verbesserungsschicht, verschiedenartig dotierte Bereiche, dielektrische Eigenschaften, und Vielschicht-Kopplungen. Das Substrat kann alternativ anderes geeignetes Halbleitermaterial beinhalten, inklusive Ge, SiGe, oder GaAs. Das Substrat kann alternativ Nicht-Halbleitermaterial beinhalten, wie z.B. eine Glas Platte für Dünnfilm-Transistor-Flüssigkristall-Anzeige-Geräte (TFT-LCD). Das Halbleitergerät 100 kann des Weiteren eine oder mehr Materialschichten beinhalten. um sie zu mustern.
Das Halbleiter-Gerät 100 beinhaltet eine fotoempfindliche Schicht (fotoresistent oder resistent) 120. In der vorliegenden Ausführungsform hat die resistente Schicht 120 eine Dicke, die sich ungefähr zwischen 50 Å und 5000 Å erstreckt. In einer anderen Ausführungsform kann die resistente Schicht 120 eine Dicke haben, die sich ungefähr zwischen 500 Å und 2000 Å erstreckt. Die resistente Schicht 120 beinhaltet ein Polymer-Material das zu einem Entwickler löslich wird, wie z.B. eine basische Lösung, wenn das Polymer mit einer Säure reagiert. Die resistente Schicht 120 beinhaltet ein Polymer-Material, das zu einem Entwickler unlöslich wird, wie z.B. eine basische Lösung, wenn das Polymer mit Säure reagiert. Das Resistente 120 beinhaltet des Weiteren ein Lösungsmittel, das in das Polymer gefüllt wird. Das Lösungsmittel kann zum Teil abgedampft werden aufgrund eines vorhergehenden Trocknungsprozesses. Das Resistente 120 beinhaltet auch ein Fotosäuregenerator-(PAG)-130-Material mit PAG-Molekülen, die in der Lösung und/oder dem Polymer verteilt sind. Bei der Absorption von Fotoenergie zerfällt der PAG 130 und bildet einen kleinen Betrag an Säure. Der PAG 130 kann eine Konzentration haben, die sich ungefähr zwischen 1 Gew.-% und 15 Gew.-% des resistenten Polymers 120 erstreckt.
In der Förderung der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Resistente 120 auch ein Quencher-Material 140, das sich in der Lösung und dem Polymer verteilt. Der Quencher 140 ist basisch und in der Lage, eine Säure zu neutralisieren. Insgesamt oder alternativ kann der Quencher andere aktive Komponenten des Resistenten 120 von einer Reaktion abhalten, wie z.B. Abhalten von PAG und einer Fotosäure. Der Quencher 140 hat eine Konzentration, die sich ungefähr zwischen 0,5 Gew.-% und 8 Gew.-% des Resistenten erstreckt. Der Quencher 140 kann alternativ eine Konzentration von einem Viertel der Konzentration von PAG 130 haben, durch das Gewicht vor dem Aussetzungsprozess. In einem Beispiel beinhaltet der Quencher 140 ein Stickstoffatom mit einem ungepaarten Elektron, das in der Lage ist eine Säure zu neutralisieren. In einem Aussetzungs-Prozess-Schritt während einer Immersions-Lithographie-Musterung, wird die resistente Schicht 120 einer Strahlungsenergie ausgesetzt, wie z.B. tief Ultra-Violett (DUV) durch eine Fotomaske (Maske oder Schablone), mit einer vordefinierten Musterung, woraus sich eine resistente Musterung bzw. Schablone ergibt, die eine Vielzahl von nicht-ausgesetzten Bereichen, wie z.B. unausgesetzte Eigenschaften 120a und eine Vielzahl von ausgesetzten Bereichen, wie z.B. ausgesetzte Eigenschaften 120b beinhaltet. Die Strahlungsenergie kann einen 248 nm Strahl durch Krypton-Fluorid (KrF) - Excimerlaser oder einen 193 nm Strahl durch Argon Fluorid (ArF) -Excimerlaser beinhalten. Die Immersions-Lithographie beinhaltet des Weiteren ein Immersions-Fluid zwischen dem Halbleiter-Bauteil 100 und einer Linse eines Lithographie-Systems, das verwendet wird, um den Aussetzungs-Prozess-Schritt zu implementieren. Das Immersions-Fluid kann entionisiertes Wasser (DI-Wasser oder DIW) beinhalten. Das Fluid kann des Weiteren chemische Additive beinhalten, wie z.B. Säure, Salz, oder Polymer. Das Fluid kann alternativ andere geeignete Fluide mit einem Brechungsindex größer als 1,44 beinhalten, dem Brechungsindex von DIW. Während eines Aussetzungsprozesses kann ein Wassertropfenrest. wie z.B. ein beispielhafter Wassertropfen 150 auf der resistenten Schicht nach dem Aussetzungsprozess zurückbleiben.
Im vorhergehenden Immersions-Lithographie-Musterungs-Prozess kann der Wassertropfenrest Probleme verursachen, wie z.B. Bilden einer Wassermarkierung, wie in Schnittzeichnungen des Halbleiter-Bauteils 200 von 2 und 3 veranschaulicht ist. Ein Wassertropfen 130, der auf einer fotoempfindlichen Schicht 120des Halbleiter-Bauteils 200 zurückbleibt, kann einen Pfad zum PAG 130 und dem Quencher 140 bereitstellen. Der Quencher 140 kann in einem nicht-ausgesetzten Bereich 120a in den Wassertropfen hinein diffundieren und des Weiteren in den ausgesetzten Bereich 120b hinein diffundieren, wobei er die fotoerzeugte Säure neutralisiert und/oder die Aussetzungs-Effizienz in den ausgesetzten Bereichen reduziert. Des Weiteren wird der ausgesetzte PAG zersetzt zu PAG-Anion und Säure, die besser in Wasser löslich ist als ein nicht-ausgesetzter PAG. Die fotoerzeugte Säure kann in den Wassertropfen mit einem zusätzlichen Effekt hinein diffundieren, so dass die ausgesetzten Bereiche des Resistenten 120 weniger fotoerzeugte Säure haben. Diese ausgesetzten Bereiche der resistenten Schicht 120 können daher nicht ausreichend fotoerzeugte Säure haben, um eine Kaskade von chemischen Transformationen (Säureverstärkung) nach dem Aussetzungs-Prozess-Schritt auszulösen, und/oder kann nicht vollständig löslich sein in der Entwicklung der Lösung bei einem Entwicklungs-Prozess-Schritt. Daher kann eine unerwartete T-Oberseiten-Resistenz-Eigenschaft (Brückenprofil oder Wassermarkierung) 120c auf den ausgesetzten Bereichen der resistenten Schicht 120 gebildet werden, in der das Oberseiten-Resistenz-Material des ausgesetzten Bereichs nicht in einer Entwickler-Lösung löslich ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung hat der Quencher 140 eine verringerte Beweglichkeit, so dass die Diffusion durch den Wassertropfen wesentlich verringert ist. In einem Beispiel ist die Beweglichkeit des Quenchers derart verringert, dass der Quencher in der Lage ist weniger als ungefähr 10^-13 Mol/cm² zu einem Immersions-Fluid während der Immersions-Lithographie extrahiert zu werden.
In einer Ausführungsform, wie in 4 veranschaulicht, ist der Quencher 140 chemisch mit einem Polymer 160 verbunden, so dass der Quencher eine verringerte Beweglichkeit aufweist. Das Polymer 160 wird löslich in einer Entwickler-Lösung nach dem Reagieren mit einer Säure. Das Polymer 160 beinhaltet des Weiteren ein kurzkettiges Polymer das in einer Entwickler-Lösung löslich ist. Der Quencher 140 ist nicht in der Lage in den Wassertropfen hinein zu diffundieren, was zu einer begrenzten Beweglichkeitsreichweite durch eine Kettenbewegung des Polymers 160 und/oder des Quenchers 140 führt.
Mit Bezug auf 5a kann der Quencher 140 mit einer Kohlenstoffeinheit 162 des Polymers 160 durch ein Stickstoffatom 142 des Quenchers verbunden sein. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Stickstoffatom 142 ein ungepaartes Elektron, um Säure oder andere Komponenten des Resistenten zu neutralisieren. Der Quencher 140 beinhaltet erste und zweite chemische Gruppen 144, 146 wie z.B. Alkylgruppen, die an ein Stickstoffatom 142 gebunden sind. Eine Alkylgruppe kann H, CH₃, C₂H₅, CF₃, C₂F₅, ringartiges Polymer oder ringartiges Polymer mit einem am Ringende gebundenen Stickstoffatom 142 beinhalten. Die ersten und zweiten chemischen Gruppen 144 und 146 können alternativ andere chemische Gruppen beinhalten. In anderen Beispielen kann das Polymer 160 zwei Kohlenstoffeinheiten 164 in 5b beinhalten, oder drei Kohlenstoffeinheiten 166 in 5c, oder sogar mehr Kohlenstoffeinheiten, die an dem Stickstoff 142 des Quenchers gebunden sind. Diese Kohlenstoffstruktur hat viele Kohlenstoffeinheiten in einer Kette und stellt dem gebundenen Quencher 140 eine bestimmte Beweglichkeit bereit. Das Polymer kann alternativ andere Atomeinheiten beinhalten, die an den Quencher 140 gebunden sind.
Mit Bezug auf 6 kann der Quencher 140 in einer anderen Ausführungsform physikalisch in dem Polymer 160 gefangen sein (vollständig oder zum Teil). Der Quencher 140 kann eine Größe haben, die sehr groß ist im Vergleich mit einer Maschengröße eines Netzes des Polymers 160, so dass der Quencher 140 darin physikalisch gefangen ist. Der Quencher 140 kann alternativ eine bestimmte strukturelle Gruppe haben, um die physikalische Verschränkung zu verbessern. Zum Beispiel kann der Quencher 140 physikalisch verwickelt mit, oder gefangen sein durch das Polymer 160. In einer anderen Ausführungsform kann der Quencher 140 eine Ringstruktur, eine lange Kette, eine verzweigte Gruppe oder Kombinationen daraus beinhalten, um die Quencher-Beweglichkeit zu verringern.
7a bis 7j veranschaulichen verschiedenartige beispielhafte Strukturen des Quenchers. Ein Quencher in 7a beinhaltet zwei Alkylgruppen und eine Ringstruktur wie z.B. ein Kohlenstoffring. Ein Quencher in 7b beinhaltet eine Alkylgruppe und zwei Ringstrukturen. Ein Quencher in 7c beinhaltet drei Ringstrukturen. Ein Quencher in 7d beinhaltet zwei Alkylgruppen und eine Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom. Ein Quencher in 7e beinhaltet zwei Alkylgruppen und einen einzelnen Schwanz wie z.B. eine Kohlenstoffkette. Ein Quencher in 7f beinhaltet zwei Alkylgruppen und einen einzelnen Schwanz mit einem Sauerstoffatom. Ein Quencher in 7g beinhaltet eine Ringstruktur mit einem Sauerstoff und zwei Einzel-Ketten-Strukturen. Ein Quencher in 7h beinhaltet zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit zwei kurzen Schwänzen. Ein Quencher in 7i beinhaltet zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit zwei langen Schwänzen. Ein Quencher in 7j beinhaltet zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit drei kurzen Schwänzen. Andere Kombinationen können implementiert sein, um die Beweglichkeit des Quenchers für eine optimierte Leistung einzustellen.
Mit Bezug auf 8a und 8b ist der Quencher in einem anderen Beispiel hydrophob und deshalb schwierig in einen Wassertropfen hinein diffundierbar. Der Quencher kann mindestens eine hydrophobe Gruppe beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet der Quencher Fluoride. Der Quencher in 8a beinhaltet drei Alkylgruppen und mindestens eine davon hat Fluoride. Der Quencher in 8b beinhaltet eine Alkylgruppe, ein Ring mit Sauerstoff und eine einzelne Kette mit vielen Fluoriden. Der Quencher in 8b beinhaltet eine Alkylgruppe, einen Ring mit Sauerstoff und eine einzelne Kette mit vielen Fluoriden.
In einer anderen Ausführungsform können Wassertropfen, die auf der resistenten Schicht zurückbleiben direkt nach dem Aussetzungsprozess säurebehandelt werden. Die Säurebehandlung kann ausgeführt werden durch Sprühen von Säure auf die resistente Oberfläche (und/oder den Wassertropfen darauf.) durch einen fest eingebauten chemischen Einlass zum Immersions-Lithographie-System. Der pH-Wert der behandelten Wassertropfen kann auf einen Wert unter 6 abgestimmt werden. Daher hat der Quencher eine verringerte Diffusionsrate hinein in den Wassertropfen. Des Weiteren kann die fotoerzeugte Säure auch eine verringerte Diffusionsrate hinein in den Wassertropfen haben. Die Säurebehandlung kann auch in den resistenten Film hinein diffundieren und wesentlich das Extrahieren der Fotosäure aufheben.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Beweglichkeit des Quenchers zum Wassertropfen auf der resistenten Schicht wesentlich verringert. Der Wassermarkierungs-Effekt ist wesentlich verringert. Verschiedene Ausführungsformen für einen optimierten Resistenz-Musterungs-Prozess können modifiziert oder kombiniert werden.
Mit Bezug auf 9 bildet ein Flussdiagram eines Immersions-Lithographie-Verfahrens 900 ein resistentes Muster, wie beschrieben. Das Verfahren 900 beinhaltet einen Schritt 902, um eine fotoempfindliche (resistente) Schicht auf einem Halbleiter-Wafer zu bilden. Die resistente Schicht ist im Großen und Ganzen ähnlich zur resistenten Schicht 120 von 1, wobei das Quencher-Material eine verringerte Beweglichkeit aufweist. Der Quencher kann Strukturen aufweisen, die ähnlich zu denen aus den 5a, 5c, 7a, bis 7j, und 8a bis 7b oder Kombinationen daraus sind.
Das Verfahren 900 beinhaltet des Weiteren einen Schritt 904, um die resistente Schicht einer Strahlungsenergie auszusetzen, wie z.B. DUV durch eine Fotomaske und einem Immersions-Fluid. Bei dem Immersions-Fluid kann es sich um DIW handeln oder um ein anderes geeignetes Fluid mit einem hohen Reaktionsindex und es ist angeordnet zwischen dem Halbleiter-Wafer und der Linse eines Immersions-Lithographie-Systems, um das Verfahren 900 umzusetzen. Da der Quencher eine verringerte Beweglichkeit hat, hat der Quencher eine verringerte Extraktion gegenüber Wassertropfen, die auf der resistenten Schicht nach dem Aussetzungsschritt 904 auf der Schicht zurückbleiben.
Das Verfahren 900 fährt dann fort zu einem Schritt 906, um die resistente Schicht zu trocknen (Post-Aussetzungs-Trocknen oder PEB). Die Trocknungstemperatur kann von ungefähr 80°C bis 150°C reichen. Das Trocknen kann eine Dauer von z.B. einigen Minuten haben. Der Trocknungsschritt kann des Weiteren das Entfernen der Wassertropfen beinhalten, die auf der resistenten Schicht zurückgeblieben sind.
Das Verfahren 900 fährt dann fort zu einem Schritt 908, um die resistente Schicht in einer Entwickler-Lösung zu entwickeln. Die ausgesetzten resistenten Bereiche werden im Wesentlichen aufgelöst.
Das Verfahren 900 kann des Weiteren einen Schritt zwischen dem Aussetzungsschritt 904 und dem Trocknungsschritt 906 beinhalten, um die Wassertropfen zu behandeln, die auf der resistenten Schicht zurückgeblieben sind, so dass die Wassertropfen einen pH-Wert unter 6 bekommen. Diese säurebehandelten Wassertropfen können auch die Diffusion des basischen Quenchers zum Wassertropfen neutralisieren. Dies kann die Einwirkung auf die Diffusion des Quenchers zu den ausgesetzten resistenten Bereichen durch die Wassertropfen verringern und auch die Diffusion der Säure von den ausgesetzten resistenten Bereichen in die Wassertropfen hinein verringern.
Daher stellt die vorliegende Erfindung ein fotoresistentes Material mit einem Polymer bereit, das löslich bezüglich einer basischen Lösung wird, in Antwort auf eine Reaktion mit Säure. Das material beinhaltet einen Fotosäuregenerator (PAG), der zerfällt, um eine Säure in Antwort auf eine Strahlungsenergie zu bilden und einen Quencher, der in der Lage ist, die Säure zu neutralisieren und der eine verringerte Beweglichkeit aufweist.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Quencher eine Konzentration größer as1 ungefähr 0,5°/> des Polymers nach Gewicht. Der Quencher kann in der Lage sein bei einem Betrag unter 5·10^-13 Mol / cm² zu einem Immersions-Fluid extrahiert zu werden. Das Immersions-Fluid kann Wasser beinhalten. Das Immersions-Fluid kann ein geeignetes Fluid mit einem Brechungsindex (n) größer als 1,44 beinhalten. Der Quencher kann chemisch an das Polymer gebunden sein. Das Polymer kann mindestens eine Kohlenstoffeinheit beinhalten, die an den Quencher gebunden ist. Diese mindestens eine Kohlenstoffeinheit kann an ein Stickstoffatom des Quenchers gebunden sein. Der Quencher kann ein Stickstoffatom mit einem ungepaarten Elektron beinhalten. Der Quencher kann mindestens eine Ringstruktur beinhalten, die an das Stickstoffatom angehängt ist. Der Quencher kann mindestens eine Vierer-Kohlenstoffkette beinhalten, die am Stickstoffatom des Quenchers angebracht ist. Der Quencher kann mindestens eine verzweigte Kette beinhalten, die am Stickstoffatom des Quenchers angebracht ist. Der Quencher kann im Wesentlichen hydrophob sein. Der Quencher kann Fluoride beinhalten.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein Material mit einem Polymer bereit, das löslich bezüglich einer basischen Lösung wird in Antwort auf eine Reaktion mit Säure. Das Material beinhaltet eine Vielzahl von Fotosäuregeneratoren (PAGs), die zerfallen, um eine Säure in Antwort auf eine Strahlungsenergie zu bilden; und eine Vielzahl von Quenchern, die in der Lage sind Säure zu neutralisieren und eine verringerte Beweglichkeit aufweisen durch mindestens eines aus:

an das Polymer chemisch gebunden zu sein;
im Wesentlichen hydrophob zu sein; und
physikalisch im Polymer eingeschlossen zu sein.

In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl von Quenchern eine Konzentration von ungefähr einem Viertel einer Konzentration der Vielzahl der PAGs. Jedes der Vielzahl von Quenchern kann ein Stickstoffatom mit einem ungepaarten Elektron beinhalten. Jedes der Vielzahl von Quenchern kann eine chemische Gruppe beinhalten, die an den Stickstoff gebunden ist, wobei die chemische Gruppe aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkylgruppe, einer Ringstruktur, einer langen Kette, einer verzweigten Kette, und Kombinationen daraus besteht. Die Vielzahl von Quenchern kann eine verringerte Beweglichkeit beinhalten, so dass die Vielzahl von Quenchern in der Lage ist mit weniger als 5·10^-13 Mol/cm² in ein Immersions-Fluid extrahiert zu werden. Das material kann des Weiteren ein Lösungsmittel im Polymer beinhalten.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein Verfahren zur Immersions-Lithographie bereit.
Das Verfahren beinhaltet die Bildung einer fotoempfindlichen Schicht auf einem Substrat, wobei die fotoempfindliche Schicht beinhaltet: ein Polymer, das gegenüber einer Basen-Lösung in Antwort auf eine Reaktion mit Säure löslich wird; eine Vielzahl von Fotosäuregeneratoren (PAGs), die zerfallen, um in Antwort auf eine Strahlungsenergie eine Säure zu bilden; und eine Vielzahl von Quenchern, die in der Lage sind eine Säure zu neutralisieren und eine verringerte Beweglichkeit aufweisen. Das Verfahren beinhaltet das Aussetzen der fotoempfindlichen Schicht unter Verwendung eines Immersions-Linsen-Systems; Trocknen der fotoempfindlichen Schicht, wobei die fotoempfindliche Schicht in der Lage ist, die Vielzahl von Quenchern mit einer Rate von weniger als 5 × 10^-13 Mol/cm² in das Immersions-Fluid zu extrahieren; und Entwickeln der ausgesetzten fotoempfindlichen Schicht. Das Verfahren kann des Weiteren eine Säurebehandlung beinhalten, so dass nach dem Aussetzen der fotoempfindlichen Schicht ein pH-Wert von Wassertropfen auf der fotoempfindlichen Schicht weniger als 6 beträgt, nach dem Aussetzen auf der fotoempfindlichen Schicht. In dem Verfahren kann das Trocknen der fotoempfindlichen Schicht das Entfernen der Wassertropfen beinhalten.
Das Vorhergehende hat Eigenschaften von verschiedenen Ausführungsformen skizziert, so dass ein Fachmann die folgende detaillierte Beschreibung besser versteht. Ein Fachmann sollte anerkennen, dass man bereitwillig die vorliegende Offenbarung als eine Grundlage für die Gestaltung oder die Modifizierung anderer Prozesse und Strukturen für die Ausführung der selben Ziele und/oder Erreichen der selben Vorteile der Ausführungsformen, die hier eingeführt wurden, verwenden kann. Der Fachmann sollte außerdem erkennen, dass äquivalente Konstruktionen nicht vom Geist und dem Abgrenzungsbereich der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass man verschiedenartige Veränderungen, Substitutionen und Umbauten hier machen kann, ohne den Geist und dem Abgrenzungsbereich der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.

Claims

Material zur Verwendung in einer Immersions-Lithographie, umfassend: ein Polymer, das gegenüber einer Basen-Lösung in Antwort auf eine Reaktion mit Säure löslich wird; einen Fotosäuregenerator (PAG), der in Antwort auf eine Strahlungsenergie zerfällt, um eine Säure zu bilden; und einen Quencher, der in der Lage ist Säure zu neutralisieren, wobei der Quencher eine Konzentration umfasst, die größer ist als ungefähr 0,5 % von dem Polymer nach Gewicht; wobei der Quencher mit einer Menge von weniger als ungefähr 5×10^-13 Mol/cm² in ein bei der Immersions-Lithographie verwendetes Fluid extrahiert werden kann, wobei das Fluid Wasser oder ein Fluid mit einem Brechungsindex (n) von größer als 1,44 umfasst; wobei der Quencher chemisch mit dem Polymer verbunden ist; und wobei der Quencher ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1) einem Quencher, umfassend zwei Alkygruppen und eine Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom; 2) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und einen langen Schwanz, wobei der lange Schwanz ein Sauerstoffatom und sieben Kohlenstoffatome aufweist; 3) einem Quencher, umfassend eine Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom und zwei lange Kettenstrukturen, wobei jede der langen Kettenstrukturen sieben Kohlenstoffatome aufweist; 4) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit zwei kurzen Schwänzen, wobei jeder der kurzen Schwänze ein Kohlenstoffatom aufweist; 5) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit zwei langen Schwänzen, wobei jeder der langen Schwänze vier Kohlenstoffatome aufweist; und 6) einem Quencher, umfassend zwei Alkylgruppen und eine verzweigte Struktur mit drei kurzen Schwänzen, wobei jeder der kurzen Schwänze ein Kohlenstoffatom aufweist.
Material gemäß Anspruch 1, wobei der die zwei Alkylgruppen und die eine Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom umfassende Quencher ferner ein Stickstoffatom umfasst, an das die beiden Alkylgruppen und die Ringstruktur gebunden sind.
Material gemäß Anspruch 1, wobei der die zwei Alkylgruppen und den einen langen, ein Sauerstoffatom und sieben Kohlenstoffatome aufweisenden Schwanz umfassende Quencher ferner ein Stickstoffatom umfasst, an das die beiden Alkylgruppen und der lange Schwanz gebunden sind.
Material gemäß Anspruch 1, wobei der die Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom und die zwei langen, jeweils sieben Kohlenstoffatome aufweisenden Kettenstrukturen umfassende Quencher ferner ein Stickstoffatom umfasst, an das die Ringstruktur und die beiden langen Kettenstrukturen gebunden sind.
Material gemäß Anspruch 1, wobei der die zwei Alkylgruppen und die eine verzweigte Struktur, welche zwei kurze Schwänze mit je einem Kohlenstoffatom aufweist, umfassende Quencher ferner ein Stickstoffatom umfasst, an das die beiden Alkylgruppen und ein Kohlenstoffatom der verzweigten Struktur gebunden sind, an welches Kohlenstoffatom die beiden kurzen, jeweils ein Kohlenstoffatom aufweisenden Schwänze gebunden sind.
Material gemäß Anspruch 1, wobei der die zwei Alkylgruppen und die eine verzweigte Struktur, welche zwei lange Schwänze mit je vier Kohlenstoffatomen aufweist, umfassende Quencher ferner ein Stickstoffatom umfasst, an das die beiden Alkylgruppen und ein Kohlenstoffatom der verzweigten Struktur gebunden sind, an welches Kohlenstoffatom die beiden langen, jeweils vier Kohlenstoffatome aufweisenden Schwänze gebunden sind.
Material gemäß Anspruch 1, wobei der die zwei Alkylgruppen und die eine verzweigte Struktur, welche drei kurze Schwänze mit je einem Kohlenstoffatom aufweist, umfassende Quencher ferner ein Stickstoffatom umfasst, an das die beiden Alkylgruppen und ein Kohlenstoffatom der verzweigten Struktur gebunden sind, an welches Kohlenstoffatom die drei, jeweils ein Kohlenstoffatom aufweisenden kurzen Schwänze gebunden sind.
Material gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Quencher eine Konzentration von einem Viertel der Konzentration des PAG, bezogen auf das Gewicht vor dem Aussetzungsprozess, aufweist.
Verfahren zur Immersions-Lithographie, umfassend: Erstellen einer fotoempfindlichen Schicht auf einem Substrat unter Verwendung eines Materials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; Aussetzen der fotoempfindlichen Schicht in einem Immersions-Lithographie-System mit einem Immersions-Fluid; Trocknen der fotoempfindlichen Schicht, wobei die fotoempfindliche Schicht in der Lage ist, die Quencher mit einer Rate von weniger als 5×10^-13 Mol/cm² in das Immersions-Fluid zu extrahieren; und Entwickeln der ausgesetzten fotoempfindlichen Schicht.
Verfahren gemäß Anspruch 9, des Weiteren umfassend Ausführen einer Säurebehandlung, so dass nach dem Aussetzen der fotoempfindlichen Schicht ein pH-Wert von Wassertropfen auf der fotoempfindlichen Schicht weniger als 6 beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Trocknen der fotoempfindlichen Schicht eingerichtet ist, um eine Beseitigung von Wassertropfen zu erleichtern.