DE69009503T2

DE69009503T2 - Resist-Materialien für Lithographie mittels eines Elektronen- oder Röntgenstrahls.

Info

Publication number: DE69009503T2
Application number: DE69009503T
Authority: DE
Inventors: Akiko Kotachi; Yuko Nakamura; Satoshi Takechi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: EP0379173A1; US5066751A; JP2653148B2; DE69009503D1; JPH02191957A; US5104479A; EP0379173B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Resistmaterialien mit hoher Beständigkeit gegenüber einem Ätzen durch sauerstoffhaltiges Plasma und einer hohen Empfindlichkeit für eine Energiestrahl- wie eine Elektronenstrahl- oder eine Röntgenstrahl-Exposition und betrifft insbesondere Resistmaterialien, die in der Elektronenstrahl oder Röntgenstrahllithographie zur Bildung von Mustern mit Submikron-Abmessungen verwendbar sind. Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zur Verwendung derartiger Resistmaterialien.
Bei der Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen werden die Filmtechnologie und photolithographische Technologie verbreitet verwendet. Mit dem Trend zu höheren Integrationsgraden integrierter Schaltungen finden allmählich die Elektronenstrahl- und Röntgenstrahllithographie (nachstehend wird der Kürze halber Energiestrahllithographie, wie Elektronenstrahl- und Röntgenstrahllithographie, als e-Strahl/Röntgenstrahllithographie bezeichnet) bei der Herstellung von LSIs und VLSIs praktische Anwendung.
In der Photolithographietechnologie wird beispielsweise zur Bildung eines Aluminiumverdrahtungsmusters auf einem Halbleitersubstrat eine dünne Aluminiumschicht mit einer Resistschicht beschichtet. Die Resistschicht wird selektiv unter Verwendung einer Maske mit ultravioletten Strahlen bestrahlt und dann entwickelt, was zur Bildung eines Resistmusters führt, in dem die Aluminiumschicht selektiv exponiert (freigelegt) wird. Danach wird das Substrat entweder einem Trocken- oder Naßätzverfahren zur Entfernung der exponierten (freigelegten) Teile der Aluminiumschicht unterworfen. Nachdem die verbleibende Resistschicht durch ein Veraschungsverfahren entfernt wurde, wird das Aluminiummuster auf dem Substrat vorgesehen.
Die obige Photolithographietechnologie unterliegt einer Auflösungsbegrenzung von 1 Mikron und ist daher zur Bildung eines Resistmusters mit Abmessungen von weniger als 1 Mikron nicht geeignet.
Andererseits wird bei der e-Strahl/Röntgenstrahllithographie eine Strahlung mit viel kürzerer Wellenlänge als den bei der Photolithographie verwendeten Lichtwellenlängen eingesetzt. Bei der e-Strahllithographie wird ein Elektronenstrahl mit einer Energie von etwa 20 bis 30 keV (Kiloelektronenvolt) entsprechend einer Wellenlänge von etwa 0,1 Ångström auf eine Resistschicht eingestrahlt und über diese geführt. Bei der Röntgenstrahllithographie wird eine Röntgenstrahlquelle, die Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von einigen Ångström abstrahlen kann, verwendet. Daher ist die e-Strahl/Röntgenstrahllithographie zur Bildung von Resistmustern mit Abmessungen von weniger als 1 Mikron geeignet; mit anderen Worten zur Bildung feiner Muster mit Submikron-Abmessungen oder -Geometrien.
Es gibt einen anderen Faktor, der zur Verschlechterung der Qualität gebildeter Resistmuster führen kann.
In einigen Fällen hat eine spezifische, durch ein e-Strahl/Röntgenstrahllithographieverfahren zu musternde Schicht eine Stufenstruktur auf einem Substrat, wobei die Stufe durch eine vorher geformte, darunterliegende Struktur gebildet wird. Die Stufe hat manchmal eine Höhe von 1 bis 2 Mikron. Wenn eine einzelne Resistschicht in der Lithographie verwendet wird, sind in derartigen Fällen keine feinen Resistmuster zu erwarten.
Um das obige Stufenproblem zu beheben, wurde ein mehrschichtiges Resistverfahren entwickelt und angewendet. In einem einfachen Fall wird ein zweischichtiges Resistverfahren verwendet. Eine erste (untere) Resistschicht dient zum Vorsehen einer planaren Substratoberfläche und weist eine relativ große Dicke auf. Phenolnovolak-Harz oder Cresolnovolak-Harz kann beispielsweise als Ausgangsmaterial für die erste Resistschicht eingesetzt werden. Das Material der ersten Resistschicht wird aus den Materialien ausgewahlt, die durch ein Sauerstoffplasma umfassendes Trockenätzverfahren leicht entfernt werden. Die erste Resistschicht wird durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren auf das Substrat aufgebracht, hat eine Dicke von beispielsweise etwa 2 Mikron und eine flache Oberfläche. Eine zweite (obere) Resistschicht wird auf die erste Resistschicht aufgebracht und weist eine Dicke von etwa 0,2 bis 0,3 Mikron auf. Das Material der zweiten Resistschicht muß eine hohe Beständigkeit gegenüber einem Ätzen durch sauerstoffhaltiges Plasma aufweisen.
Wenn die zweite Resistschicht selektiv mit einem e-Strahl bestrahlt und entwickelt wurde, zeigt die verbleibende zweite Resistschicht eine hohe Beständigkeit gegenüber einem Ätzen während eines nachfolgenden Trockenätzverfahrens unter Verwendung von sauerstoffhaltigem Plasma. Daher wird das zweite Resistschichtmuster zur darunterliegenden ersten Resistschicht transferiert, was zur Bildung eines ersten Resistschichtmusters ähnlich dem zweiten Resistschichtmuster führt.
Ein Homopolymer von Trimethylsilylmethylmethacrylat, das in der folgenden Strukturformel (1) dargestellt wird, ist ein bekanntes Resistmaterial vom positiven Typ, das eine hohe Beständigkeit gegenüber reaktivem Ionenätzen (als RIE abgekürzt) unter Verwendung eines Sauerstoff umfassenden Gases aufweist.
Obwohl das obige Polymer eine hohe Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma während des Trockenätzens aufweist, ist die Empfindlichkeit für eine e-Strahl-Exposition nicht gut.
Für eine erhöhte Empfindlichkeit offenbart die Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung SHO-62-229141, veröffentlicht am 7.Oktober 1987, von Watanabe et al., ein Polymer mit hoher Empfindlichkeit für eine e-Strahl-Exposition. Ein in diesem Bezugswerk geoffenbartes Monomer hat beispielsweise die folgende Strukturformel, worin die Alpha- Methyl-Gruppe des durch die Formel (1) dargestellten Trimethylsilylmethylmethacrylats durch ein Chloratom (Cl) ersetzt ist.
Das obige verbesserte Resistmaterial vom positiven Typ ist am geeignetsten, wenn es einer e-Strahl-Einstrahlung einer Quantität in einem Bereich unter einem spezifizierten Wert unterworfen wird. Wenn eine Resistschicht dieses Materials einer diesen Bereich überschreitenden e-Strahl-Einstrahlung ausgesetzt wird, zeigt das Resist manchmal eine Charakteristik vom negativen Typ.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Resistmaterial vom positiven Typ vorsehen, das eine hohe Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma während eines Trockenätzens und eine hohe Empfindlichkeit für einen weiten Bereich von e-Strahl/Röntgenstrahl-Einstrahlung aufweist und ferner einen weiten Bereich von Einstrahlungsqualitäten aufnehmen kann.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Resistmaterial vom positiven Typ vorsehen, das eine hohe Empfindlichkeit für eine e-Strahl/Röntgenstrahl-Einstrahlung aufweist und für eine äußerste Resistschicht in einem mehrschichtigen Resistverfahren verwendet werden kann.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Resistmaterial vom positiven Typ mit hoher Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma in einem Trockenätzverfahren vorsehen, wenn das Resistmaterial keiner e-Strahl/Röntgenstrahl- Einstrahlung ausgesetzt war und nach der Entwicklung der Resistschicht zurückbleibt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Resistmaterial vom positiven Typ mit Charakteristiken sowohl hoher Empfindlichkeit für eine e-Strahl/Röntgenstrahl-Einstrahlung als auch hoher Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma in einem nachfolgenden Trockenätzverfahren vorsehen, wenn es keiner e-Strahl/Röntgenstrahl-Einstrahlung ausgesetzt war.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein Resistmaterial vom positiven Typ vor, das ein Copolymer eines ersten Monomers eines Silizium enthaltenden Methacrylesters und eines zweiten Monomers entweder eines Acrylesters oder Acrylonitrils umfaßt, wobei die Alpha-Stellung des zweiten Monomers durch eine elektronenanziehende Gruppe substituiert ist. Das erste Monomer weist eine hohe Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma in einem Trockenätzverfahren auf, und das zweite Monomer hat eine hohe Empfindlichkeit für eine e-Strahl/Röntgenstrahl-Einstrahlung.
Es wird anhand von Beispielen auf die beigeschlossenen Zeichnungen bezuggenomen, in denen:
Fig.1 bis 3 schematische Schnittansichten einer integrierten Halbleiterschaltung in unterschiedlichen sequentiellen Schritten sind, wobei ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Resistmaterial für das zweischichtige Resistverfahren in den involvierten Lithographieverfahren verwendet wird, und
Fig.4 eine graphische Darstellung ist, die Empfindlichkeitskurven typischer Resistmaterialien (Kurven A und B), welche die vorliegende Erfindung verkörpern, und eines bekannten Resistmaterials (Kurve C) zum Vergleich veranschaulichen, und eine Kurve D zeigt, daß ein typisches bekanntes Resistmaterial vom positiven Typ eine Charakteristik vom negativen Typ zeigt, wenn es einer e-Strahl-Einstrahlung zu stark ausgesetzt wird.
Zuerst wird ein Verfahren zur Bildung der feinen Resistschichtmuster in einem Lithographieprozeß für einen Fall erläutert, in dem ein mehrschichtiges Resistverfahren verwendet wird.
Fig.1 zeigt schematisch einen Teilschnitt einer Halbleiterstruktur, wenn zwei Resistschichten darauf gebildet sind. Der Klarheit halber wird angenommen, daß ein Halbleitersubstrat 1 eine Schichtstruktur 2 aufweist, die in vorhergehenden Herstellungsprozessen gebildet wurde und einen stufenförmigen Teil 21 hat. Zur Bildung von Verdrahtungsmustern einer Aluminiumschicht wird zuerst eine Aluminiumschicht 3 auf einer gesamten Oberfläche der Schichtstruktur 2 abgeschieden. Eine erste Resistschicht 4 mit einer Dicke von etwa 2 Mikron wird auf die Aluminiumschicht 3 durch Schleuderbeschichtung aufgebracht. Phenolnovolak-Harz wird beispielsweise als Material der ersten Resistschicht 4 verwendet. Da die erste Resistschicht eine ausreichende Dicke aufweist, um den stufenförmigen Teil 21 einzubetten, ist die Oberfläche hiervon eben. Danach wird eine zweite Resistschicht 5, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, auf die erste Resistschicht 4 in einer Dicke von etwa 3000 Ångström aufgebracht.
Oberflächenzonen 9 der zweiten Resistschicht 5 werden selektiv einer e-Strahl-Exposition ausgesetzt. Danach wird die zweite Resistschicht 5 einem Entwicklungsverfahren unterworfen. Die zweite Resistschicht 5 in den exponierten Zonen 9 wird entfernt, während die Schicht 51 in einer nicht-exponierten Zone 7 zurückbleibt, wie in Fig.2 gezeigt.
Als nächstes wird die gesamte Oberfläche einem reaktiven Ionenätz (RIE)-Verfahren unter Verwendung von sauerstoffhaltigem Gas unterworfen, das eine anisotrope Charakteristik aufweist. In diesem Verfahren wird die erste Resistschicht 4 in den exponierten Zonen 9 entfernt und die Aluminiumschicht 3 in diesen Zonen 9 exponiert (freigelegt). Da die zweite Resistschicht 51 jedoch eine hohe Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma aufweist, bleibt die Resistschicht 51 mit der ersten Resistschicht 41 darunter während dieses Ätzverfahrens zurück.
Als nächstes werden die exponierte (freigelegte) Aluminiumschicht 3 und die verbleibende zweite Resistschicht 51 einem weiteren Trockenätzverfahren unter Verwendung eines Halogenids, beispielsweise eines eine Chloridverbindung umfassenden Gases, unterworfen, und beide Schichten werden entfernt. Schließlich wird die verbleibende erste Resistschicht 41 durch ein Veraschungsverfahren entfernt, wobei ein feines Aluminiumschichtmuster 31 zurückbleibt, wie in Fig.3 gezeigt.
Ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Resistmaterial umfaßt ein Copolymer eines ersten Monomers eines Silizium enthaltenden Methacrylesters und eines zweiten Monomers entweder eines Acrylesters oder Acrylonitrils, wobei die Alpha-Stellung des zweiten Monomers durch eine elektronenanziehende Gruppe substituiert ist.
Das erste Monomer des Silizium enthaltenden Methacrylesters wird in der folgenden allgemeinen Strukturformel (2) dargestellt.
worin R eine Alkyl-Gruppe oder eine Phenyl-Gruppe bedeutet.
Ein Homopolymer des obigen Silizium enthaltenden Methacrylesters zeigt eine hohe Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma, weist jedoch eine schlechte Empfindlichkeit für eine e-Strahl/Röntgenstrahl-Einstrahlung auf.
Zur Verbesserung der Empfindlichkeit für eine e-Strahl/ Röntgenstrahl-Einstrahlung umfaßt ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Resistmaterial ein Copolymer, das durch die Copolymerisation des obigen ersten Monomers, dargestellt durch die Formel (2), und eines zweiten Monomers entweder eines Acrylesters oder Acrylonitrils, dessen Alpha-Stellung durch eine elektronenanziehende Gruppe substituiert ist, vorgesehen wird.
Als elektronenanziehende Gruppe kann jede unter den folgenden ausgewählte Gruppe verwendet werden: eine Halogen- Gruppe, eine Cyano-Gruppe (CN) und eine CH&sub2;CO&sub2;R-Gruppe. Wenn die elektronenanziehende Gruppe mit X bezeichnet ist, wird eines der zweiten Monomere, ein Acrylester, worin die Alpha- Stellung durch X substituiert ist, durch die folgende Strukturformel dargestellt:
worin R eine Alkyl-Gruppe oder eine Phenyl-Gruppe bedeutet.
Das andere zweite Monomer, Acrylonitril, worin die Alpha-Stellung durch X substituiert ist, wird durch die folgende Strukturformel dargestellt:
Bei der Copolymerisation des ersten und zweiten Monomers wird ein Copolymerisationsverhältnis vorzugsweise ausgewählt, um im Bereich von 10:1 bis 2:1 zu liegen, und ferner liegt die Molmasse des Copolymers vorzugsweise im Bereich von 500 000 bis 3 000 000.
Nachstehend werden Beispiele von Resistmaterialien gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

1. Erstes Beispiel

Wenn eine Trifluormethyl-Gruppe (CF&sub3;) für X und eine Trifluorethyl-Gruppe (CH&sub2;CF&sub3;) für R in Formel (3) verwendet wird, wird α-Trifluormethyl-(2,2,2-trifluorethyl)-acrylat, das durch die folgende Formel (5) dargestellt wird, als zweites Monomer eingesetzt.
Als erstes Monomer wird Trimethylsilylmethylmethacrylat, worin eine Methyl-Gruppe für die Alkyl-Gruppe R in der Formel (2) substituiert ist, in diesem ersten Beispiel verwendet.
Das erste und zweite Monomer, Trimethylsilylmethylmethacrylat und (α-Trifluormethyl-(2,2,2-trifluorethyl)- acrylat, werden copolymerisiert, und das Copolymer hat ein Copolymerisationsverhältnis von 7:3 und eine Molmasse von etwa 800 000. Das Copolymer wird in Toluol gelöst, und eine Copolymer-Lösung von 30 g/l wird als Resistmaterial vom positiven Typ gemäß dem ersten Beispiel verwendet.
Das Resistmaterial des ersten Beispiels wurde auf eine Silizium-Scheibe in einer Dicke von etwa 3000 Ångström aufgebracht. Nach einem Backverfahren wurde die Resistschicht einer e-Strahl-Exposition unter Verwendung einer Beschleunigungsspannung von 20 keV ausgesetzt. Nach der Bestrahlung wurde die Resistschicht in n-Hexan während zwei Minuten entwickelt. In Fig.4 wird die Empfindlichkeit des Resistmaterials des ersten Beispiels durch die Kurve A veranschaulicht, wobei die Empfindlichkeit durch Kurven angegeben wird, welche die normalisierte verbleibende Resistdicke entsprechend den jeweiligen Einstrahlungsquantitäten repräsentieren. Es wird gefunden, daß dieses Resistmaterial eine Empfindlichkeit von etwa 6,4 uC/cm² aufweist.
Nach einem Test, um für seine Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma relevante Daten zu erhalten, wurde das Resistmaterial des ersten Beispiels einem RIE während 20 Minuten unter Bedingungen eines Sauerstoffgasflusses von 50 sccm, eines Vakuumgrades von 0,15 Torr und einer Eingangs-HF (Hochfrequenz)-Leistung von 300 Watt ausgesetzt. Das Testergebnis zeigte, daß die Abnahme der Dicke der Resistschicht etwa 1000 Ångström betrug.

2. Zweites Beispiel

Im zweiten Beispiel wird α-Trifluormethyl-(2,2,2-trifluorethyl)-acrylat, das durch die Formel (5) dargestellt wird, als zweites Monomer verwendet.
(Diphenylmethylsilyl)-methylmethacrylat, das durch die folgende Formel (6) dargestellt wird, worin die Gruppen R in Formel (2) durch zwei Phenyl-Gruppen und eine Methyl-Gruppe ersetzt sind, wird als erstes Monomer verwendet:
Ein Copolymer des ersten und zweiten Monomers mit einem Copolymerisationsverhältnis von 8:1 und einer Molmasse von etwa 800 000 wird in Cyclohexan gelöst, und die Copolymer- Lösung von 30 g/l wird als Resistmaterial vom positiven Typ des zweiten Beispiels verwendet.
Das Resistmaterial des zweiten Beispiels wurde auf eine Silizium-Scheibe in einer Dicke von etwa 3000 Ångström aufgebracht. Nach einem Backverfahren wurde die Resistschicht einer e-Strahl-Exposition mit einer Beschleunigungsspannung von 20 keV ausgesetzt. Nach der Bestrahlung wurde die Resistschicht in einer 3:2 gemischten Lösung von n-Octylalkohol und Methylalkohol während 5 Minuten entwickelt. Es wurde gefunden, daß das Resistmaterial eine Empfindlichkeit von etwa 8,0 uC/cm² aufweist.
Als Test, um für seine Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma relevante Daten zu erhalten, wurde das Resistmaterial des zweiten Beispiels einem RIE während 20 Minuten unter den Bedingungen eines Sauerstoffgasflusses von 50 sccm, eines Vakuumgrades von 0,15 Torr und einer Eingangs-HF (Hochfrequenz)-Leistung von 300 Watt ausgesetzt. Das Testergebnis zeigt, daß die Abnahme der Dicke der Resistschicht etwa 2200 Ångström betrug.

3. Drittes Beispiel

Im dritten Beispiel wird α-Chloracrylonitril, worin die Alpha-Stellung von Acrylonitril in Formel (4) durch Chlor substituiert ist, durch die Formel (6) dargestellt, als zweites Monomer verwendet.
Als erstes Monomer wird Trimethylsilylmethylmethacrylat verwendet, welches das gleiche Monomer wie das im ersten Beispiel eingesetzte ist.
Ein Copolymer des ersten und zweiten Monomers mit einem Copolymerisationsverhältnis von 7:2 und einer Molmasse von etwa 800 000 wird in Ethylbenzol gelöst, und die Copolymer- Lösung von 60 g/l wird als Resistmaterial vom positiven Typ des dritten Beispiels verwendet.
Das Resistmaterial des dritten Beispiels wurde auf eine Silizium-Scheibe in einer Dicke von etwa 3000 Ångström aufgebracht. Nach einem Backverfahren wurde die Resistschicht einer e-Strahl-Exposition mit einer Beschleunigungsspannung von 20 keV ausgesetzt. Nach der Bestrahlung wurde die Resistschicht in einer 5:1 gemischten Lösung von Wasser und Ethylalkohol während 10 Minuten entwickelt. Die Empfindlichkeitskurve dieses Resistmaterials ist durch die Kurve B in Fig.4 angegeben. Es wurde gefunden, daß das Resistmaterial eine Empfindlichkeit von etwa 9,6 uC/cm² aufweist.
Als Test, um für seine Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma relevante Daten zu erhalten, wurde das Resistmaterial des dritten Beispiels einem RIE während 20 Minuten unter den Bedingungen eines Sauerstoffgasflusses von 50 sccm, eines Vakuumgrades von 0,15 Torr und einer elektrischen Eingangs- Entladungsleistung von 300 Watt ausgesetzt. Das Testergebnis zeigte, daß die Abnahme der Dicke der Resistschicht etwa 3000 Ångström betrug.

4. Vergleichstests

(1) Vergleichsdaten 1

Eine Toluol-Lösung eines Homopolymers von Trimethylsilylmethylmethacrylat wurde als Resistmaterial für Vergleichstests verwendet. Teststücke wurden gebildet und danach auf die gleiche Weise wie in bezug auf die obigen Beispiele beschrieben exponiert. Die Resistschicht wurde in einer 10:1 gemischten Lösung von 2-Propanol und Wasser während 20 Minuten entwickelt. Es wurde gefunden, daß das Resistmaterial eine Empfindlichkeit von etwa 14 uC/cm² aufwies, und als Daten bezüglich der Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma wurden unter den gleichen Testbedingungen Werte für die Abnahme der Dicke von 1000 Ångström erhalten.
In Fig.4 ist die Empfindlichkeit des Homopolymers von Trimethylsilylmethylmethacrylat durch die Kurve C angegeben.

(2) Vergleichsdaten 2

Das Resistmaterial der ersten unteren Resistschicht 4 in Fig.1 und 2, das zum Einebnen der Substratoberfläche verwendet wird, wurde einem Sauerstoffplasmatest unterworfen, um Daten bezüglich seiner Beständigkeit gegenüber Sauerstoffplasma zu erhalten. Die Testbedingungen waren gleich wie die in den obigen Beispielen angewendeten. Eine Resistschicht aus Novolak-Harz mit dem Warennamen OFPR-800, hergestellt von Tokyo-Oka-Kogyo, zeigte eine Abnahme der Dicke von 12 Mikron, was viel größer ist als die im ersten bis dritten Beispiel erhaltene Dicke.
Die durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzielten Effekte, gemäß den Beispielen 1 bis 3, können daher wie folgt zusammengefaßt werden.

(1) Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma

Wie in bezug auf das erste bis dritte Beispiel erläutert, betragen die Abnahmen der Dicke der Resistschichten, wenn sie einem sauerstoffhaltigen Plasmaätzen ausgesetzt werden, 1000, 2200 bzw. 3000 Ångström. Die Daten zeigen, daß die Abnahmen etwa 1/120, 1/50 bzw. 1/40 der für OFPR-800 Novolak-Harz erhaltenen Daten betragen.
Die Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma ist bei den die vorliegende Erfindung verkörpernden Resistmaterialien sehr gut. Dies ist auf ein Silizium-Atom, das in einem Methacrylsäureester im Copolymer enthalten ist, zurückzuführen. Daher zeigt auch ein bekanntes Homopolymer-Resistmaterial, das nur einen Methacrylsäureester, wie Trimethylsilylmethylmethacrylat, umfaßt, eine starke Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma, wie in den Vergleichsdaten (1) beschrieben.

(2) Empfindlichkeit für e-Strahl-Einstrahlungen

Die Resistmaterialien der Beispiele 1 bis 3 haben e-Strahl-Empfindlichkeiten von 6,4 uC/cm², 8,0 uC/cm² bzw. 9,6 uC/cm². Die Daten zeigen, daß die Empfindlichkeit im Vergleich mit dem bekannten Methacrylsäurester-Homopolymer um das etwa 1,5- bis 2-fache verbessert ist. Es scheint, daß das die vorliegende Erfindung verkörpernde Resistmaterial aus einem Copolymer besteht, das ein zweites Monomer entweder eines Acrylesters oder Acrylonitrils umfaßt, worin die Alpha-Stellung durch eine elektronenanziehende Gruppe, wie eine Trifluormethyl-Gruppe (CF&sub3;) oder eine Halogen-Gruppe (Cl), substituiert ist, und daß diese Struktur eine leichte Zersetzung des Copolymers durch e-Strahl-Einstrahlung bewirkt.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß das Resistmaterial keine Änderung oder Umkehr seiner Charakteristiken zeigt, wenn es einem e-Strahl/Röntgenstrahl zu stark exponiert wird. Das bekannte Resistmaterial vom positiven Typ weist eine Charakteristik vom negativen Typ auf, wie typischerweise durch die strichlierte Kurve D in Fig.4 gezeigt, wenn es einer zu starken e-Strahl-Einstrahlung von beispielsweise mehr als 100 uC/cm² ausgesetzt wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Resistmaterial vom positiven Typ zur Bildung von Resistmustern mit Submikron-Geometrien auf einem Substrat ein Copolymer eines ersten Monomers eines Silizium enthaltenden Methacrylesters und eines zweiten Monomers entweder eines Acrylesters oder Acrylonitrils, wobei die Alpha-Stellung des zweiten Monomers durch eine elektronenanziehende Gruppe substituiert ist. Das erste Monomer hat eine hohe Beständigkeit gegen Sauerstoffplasma, und das zweite Monomer weist eine hohe Empfindlichkeit für eine e-Strahl/Röntgenstrahl-Einstrahlung auf. Als elektronenanziehende Gruppe werden eine Trifluormethyl-Gruppe, eine Halogen-Gruppe, eine Cyano-Gruppe und eine CH&sub2;CO&sub2;R-Gruppe verwendet. Mögliche verkörperte erste Monomere sind u.a. Trimethylsilylmethylmethacrylat und (Diphenylmethylsilyl)-methylmethacrylat, und mögliche zweite Monomere sind u.a. a-Trifluormethyl-(2,2,2- trifluorethyl)-acrylat und α-Chloracrylonitril.

Claims

1. Resistmaterial, welches ein Copolyer eines Silizium enthaltenden Methacrylesters und entweder eines Acrylesters oder Acrylonitrils umfaßt, wobei die Alpha-Stellung des Acrylesters oder Acrylonitrils durch eine elektronenanziehende Gruppe substituiert ist.

2. Resistmaterial nach Anspruch 1, worin die genannte elektronenanziehende Gruppe eine Trifluormethyl-Gruppe (CF&sub3;), eine Halogen-Gruppe, eine Cyano-Gruppe (CN) oder eine CH&sub2;CO&sub2;R-Gruppe ist.

3. Resistmaterial nach Anspruch 1 oder 2, worin der genannte Silizium enthaltende Methacrylester Trimethylsilylmethylmethacrylat ist, das wie folgt dargestellt wird:

4. Resistmaterial nach Anspruch 1 oder 2, worin der genannte Silizium enthaltende Methacrylester (Diphenylmethylsilyl)-methylmethacrylat ist, das wie folgt dargestellt wird:

5. Resistmaterial nach Anspruch 1, worin der genannte Acrylester, dessen Alpha-Stellung durch eine elektronenanziehende Gruppe substituiert ist, α-Trifluormethyl-(2,2,2- trifluorethyl)-acrylat ist, das wie folgt dargestellt wird:

6. Resistmaterial nach Anspruch 1, worin das genannte Acrylonitril, dessen Alpha-Stellung durch eine elektronenanziehende Gruppe substituiert ist, α-Chloracrylonitril ist, das wie folgt dargestellt wird:

7. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters, welches die Schritte umfaßt:

Bilden einer ersten Resistschicht auf einem Substrat oder einer darunterliegenden Struktur, und Bilden einer zweiten Resistschicht darauf,

selektives Einstrahlen von e-Strahlung/Röntgenstrahlung auf die genannte zweite Resistschicht, und Entfernen der zweiten Resistschicht und Exponieren (Freilegen) der ersten Resistschicht darunter in selektiven Einstrahlungszonen durch ein Entwicklungsverfahren, und

Unterwerfen der gesamten Oberfläche des Substrats einem Trockenätzverfahren unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases,

bei welchem das Material der genannten zweiten Resistschicht das Resistmaterial nach Anspruch 1 ist.