DE69518172T2

DE69518172T2 - Feinstruktur-Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69518172T2
Application number: DE69518172T
Authority: DE
Inventors: Akiko Katsuyama; Masaru Sasago; Kazuhiro Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1995-01-18
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2015-01-19
Also published as: EP0665470B1; US5518579A; EP0665470A2; EP0665470A3; DE69518172D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formung einer Feinstruktur zur Verwendung bei der Formung von Halbleitervorrichtungen und integrierten Schaltkreisläufen auf einem Halbleitersubstrat.
In der letzten Zeit sind verschiedene Feinstrukturherstellungsverfahren auf dem Gebiet der IC- und LSI-Herstellung verwendet worden. Da die Miniaturisierung der Prozessdimensionen fortschreitet, wurde ein Verfahren unter Verwendung einer Kurzwellenlichtquelle als eines der wichtigsten Feinstrukturherstellungsverfahren angesehen. In einem lithographischen Verfahren, mit der Hilfe einer Kurzwellenlichtquelle, wird im allgemeinen eine chemisch verstärkte Schutzschicht (chemically amplified resist) verwendet. Eine chemisch verstärkte Schutzschicht ist zusammengesetzt aus einem Multikomponentenmaterial, enthaltend einen Säuregenerator, fähig zur Herstellung einer Säure bei Belichtung mit Strahlen, sowie eine gegenüber Säuren reaktive Verbindung. Die säurekatalysierte Reaktion wird ausgenützt, um Alkalilöslichkeit zu verändern, wodurch eine Feinstruktur geformt wird.
Unter Verweis auf die Fig. 4a und 4b wird im folgenden ein konventionelles Feinstrukturherstelfungsverfahren beschrieben.
We in Fig. 4a gezeigt, wird ein TiN-Film 2 auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 geformt. Der TiN-Film 2 hat eine basische Oberfläche aufgrund der Existenz von basischen Substanzen 3. Anschließend wird eine chemisch verstärkte Schutzschicht vom positiven Typ, z. B. WKR-PT-2 hergestellt von Wako Pure Chemical Industries Ltd., auf den TiN-Film 2 aufgebracht, um einen Schutzschichtfilm 4 zu formen. Ein Belichtungsschritt durch die Maske 5, ein Nachbelichtungsbackschritt und ein Entwicklungsschritt werden auf dem Schutzschichtfilm 4 durchgeführt, um das Schutzschichtmuster 6 zu formen, gezeigt in Fig. 4b.
Das zuvor genannte Feinstrukturherstellungsverfahren leidet allerdings unter einigen Problemen. Zum Beispiel treten die Phänomene Unterschneidung (footing) oder Ausblühung (scumming) auf, so daß das Schutzschichtmuster 6 einen ausgespreizten Boden hat. Mit anderen Worten, das Schutzschichtmuster 6 ist beschädigt. Die Verwendung einer chemisch verstärkten Schutzschicht des positiven Typs erzeugt solche Unterschneidung oder Ausblühung in einem resultierenden Schutzschichtmuster. Andererseits erzeugt die Verwendung eines chemisch verstärkten Schutzfilmes vom Negativtyp das Phänomen der Unterätzung (under-cutting), so daß Schutzfilmmuster 6 resultieren, die einen nach innen sich verjüngenden Boden aufweisen. Als Resultat haben Schutzfilmmuster, geformt mit einem chemisch verstärkten Schutzfilm, eine nachteilige Form. Also werden sie schlechte Auflösung zur Verfügung stellen. Dies benachteiligt die folgenden Stufen.
Das oben beschriebene Problem tritt insbesondere stärker auf wenn ein Schutzfilmmuster auf einem basischem Halbleitersubstrat, bedeckt mit einem TiN-Film oder einem SiN-Film, geformt wird. Wie dem auch sei, solch ein Problem kann selbst auf einem nicht basischen Halbleitersubstrat auftreten.
US-A-5 219 788 versucht eine Lösung für das zuvor genannte Problem zur Verfügung zu stellen, durch die Formung eines dünnen Films auf dem Halbleitersubstrat und einer anschließenden Formung des Schutzschichtmusters auf diesem dünnen Film mit einem chemisch verstärkten Schutzfilm.
Ein anderes Verfahren der Waschung der Oberfläche eines Halbleitersubstrats mit einer Lösung einer Säure, um Oberflächenkontaminierungen zu entfernen, wurde weit verbreitet verwendet.
Die US-A-5 219 788 hat aber immer noch den Nachteil, daß das Verfahren komplizierter wird, wodurch die Produktionskosten ansteigen.
Das letztere Verfahren hat auch noch Nachteile, da es nicht perfekt das Auftreten von Unterschneidung oder Ausblühung oder Unterätzung vermeiden kann. Bei diesem Verfahren ist es schwierig, das Auftreten von Unterschneidung oder Ausblühung oder Unterätzung zu vermeiden, wenn ein basisches Halbleitersubstrat verwendet wird, dessen Oberfläche mit einem TiN- oder SiN-Film bedeckt ist.
H.S. Sachdev et al. beschreiben in "Microelectronic Engineering 23 (1994), 327-330" verbesserte Unterschichten für säureverstärkte Schutzschichten. Dieses Dokument schlägt eine Schutzschichtunterschicht vor, umfassend einen Novolac und bestimmte Säuregeneratoren (Biscarboximidophotosäuregenerator, Triphenylsulfoniumtriflat).
Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme, die mit dem Stand der Technik assoziiert sind, wurde die vorliegende Erfindung gemacht. In Übereinstimmung damit ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Feinstrukturherstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, fähig zur vollständigen Verhinderung des Auftretens von Unterschneidung oder Ausblühung oder Unterätzung, bei einem Schutzfilmmuster eines chemisch verstärkten Schutzfilmes, geformt auf einem üblichen Halbleitersubstrat oder auf einem basischen Halbleitersubstrat.
Die Gründe für die zuvor genannten Probleme wurden sorgfältig untersucht und das Folgende wurde gefunden. Obwohl ein in einem chemisch verstärken Schutzfilm enthaltener Säuregenerator eine Säure herstellt, wenn er bestrahlt wird, wird die hergestellte Säure durch eine basische Substanz, die in der Oberfläche eines TiN-Films existiert, neutralisiert. Als ein Resultat ist es in der TiN-Filmoberfläche schwierig für die erzeugte Säure zu der Reaktion beizutragen, die eine Verbindung ausführt, die mit einer Säure reagiert. Als Resultat davon tritt Unterschneidung oder Ausblühung oder Unterätzung auf, so daß es nicht möglich ist, ein erwünschtes Schutzfilmmuster zu erhalten. Auf einer Halbleitersubstratoberfläche mit solch einem verschlechtertem Schutzfilmmuster existiert eine basische Substanz, z. B. Ammoniak, oder die Konzentration an freien Elektronenpaaren der Stickstoffatome auf der obersten Oberfläche eines TiN-Films ist hoch. Also verbrauchen diese Substanzen die erzeugte Säure in der Nähe der Oberfläche des Halbleitersubstrats. Als ein Resultat wird ein durch einen chemisch verstärkten Schutzfilm geformtes Schutzfilmmuster eine verschlechterte Form aufweisen und schlechte Auflösung zur Verfügung stellen.
Die oben beschriebenen Probleme treten stärker auf, insbesondere bei Formung von Schutzfilmmustern auf basischen Halbleitersubstraten, bedeckt mit einem TiN-Film oder SiN-Film. Wie dem auch sei, diese Probleme können selbst auf nicht basischen Halbleitersubstraten auftreten. Dies kann wie folgt erklärt werden. Da ein chemisch verstärkter Schutzfilm häufig durch Verunreinigungen aus der Umwelt beeinträchtigt wird, wird die Reaktion einer säurereaktiven Verbindung verhindert. Als Resultat treten Unterschneidung oder Ausblühung oder Unterätzung auf. Daher hat ein resultierendes Schutzfilmmuster eine verschlechterte Form und stellt schlechte Auflösung zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung wurde aufgrund der oben beschriebenen Befunde gemacht. In der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche eines Halbleitersubstrats mit Säure beschickt, so daß die Reaktion der Verbindung, die mit Säure reagiert verstärkt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Formung einer Feinstruktur zur Verfügung, umfassend:
eine erste Stufe des Zuführens einer Säureerzeugungslösung, enthaltend einen Säuregenerator, fähig zur Herstellung einer Säure bei Erwärmung, auf ein Halbleitersubstrat;
eine zweite Stufe der Beschichtung von besagtem Halbleitersubstrat mit einem chemisch verstärkten Schutzfilm, enthaltend einen Säuregenerator, fähig zur Herstellung einer Säure bei Bestrahlung mit Strahlen, und eine Verbindung, die gegenüber Säuren reaktiv ist, um einen Schutzfilm zu formen;
eine dritte Stufe der Bestrahlung des Schutzfilms, um diesen zu belichten;
eine vierte Stufe der Erwärmung des Halbleitersubstrats, um hervorzurufen, daß der in der Säureerzeugungslösung enthaltene Säuregenerator eine Säure produziert und um den Schutzfilm zu backen; und
eine fünfte Stufe der Entwicklung besagten gebackenen Schutzfilmes, um ein Schutzfilmmuster zu formen.
Der Aspekt des Feinstrukturherstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. Das Halbleitersubstrat wird einer nach Belichtung erfolgenden Backbehandlung unterworfen, wodurch der Säuregenerator, enthalten in der Säureerzeugungslösung, eine Säure herstellt. Sowohl die Säure, hergestellt aus dem im chemisch verstärkten Schutzfilm enthaltenen Säuregenerator, als auch die Säure, hergestellt aus dem Säuregenerator, enthalten in der Säureerzeugungslösung, tragen zur Reaktion der säurereaktiven Verbindung bei. Das Feinstrukturherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann ein adäquates Schutzfilmmuster zur Verfügung stellen, mit senkrechten Seiten.
Es ist bevorzugt, daß im Feinstrukturherstellungsverfahren zwischen der ersten Stufe und der zweiten Stufe eine Stufe vorgesehen wird, in welcher das Halbleitersubstrat erwärmt wird, so daß der in der Säureerzeugungslösung enthaltene Säuregenerator eine Säure erzeugt.
Der Aspekt der oben beschriebenen Anordnung ist wie folgt. Säure liegt schon auf der Grenzfläche des Halbleitersubstrats mit dem Schutzfilm vor, wodurch ermöglicht wird, daß der Schutzfilm auf der neutralisierten oder weniger basisch gemachten Halbleitersubstratoberfläche geformt wird. Dies verstärkt die Reaktion der säurereaktiven Verbindung, welche an der Grenzfläche zwischen dem Schutzfilm und dem Halbleitersubstrat stattfindet.
Es ist bevorzugt, daß im Feinstrukturherstellungsverfahren die Säureerzeugungslösung in der ersten Stufe weiter eine Säureverbindung enthält.
Der Aspekt der oben beschriebenen Anordnung ist wie folgt. Säure liegt schon auf der Grenzfläche des Halbleitersubstrats mit dem Schutzfilm vor, wodurch ermöglicht wird, daß der Schutzfilm auf dem Halbleitersubstrat geformt wird, welches zuvor durch die Säureverbindung neutralisiert oder weniger basisch gemacht wurde. Dies verstärkt weiter die Reaktion der säurereaktiven Verbindung, die an der Grenzfläche zwischen dem Schutzfilm und dem Halbleitersubstrat auftritt.
Im Feinstrukturherstellungsverfahren kann ein basischer Film auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats vor der ersten Stufe geformt sein. Der Aspekt der oben beschriebenen Anordnung ist wie folgt. Da das Halbleitersubstrat neutralisiert oder weniger basisch gemacht wurde, ist es möglich, ein adäquates Schutzfilmmuster mit senkrechten Seiten zu formen.
Anders als in Feinstrukturherstellungsverfahren, in welchen ein dünner Film zwischen dem Schutzfilm und dem Halbleitersubstrat eingelagert ist, kann das Feinstrukturherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines üblichen Applikatoren erfolgen. Dies senkt die Herstellungskosten.
Die Folgenden können als Säureverbindung verwendet werden, die in der Säurelösung vorliegt, die auf die Halbleitersubstratoberfläche geleitet wird.
(i) Carboxylsäuren oder Carboxylsäureanhydride, z. B. Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Acrylsäure, Butansäure, Isobutansäure, Methacrylsäure, Oleinsäure, Milchsäure, Monochloroessigsäure, Dichloroessigsäure, Trichloroessigsäure, Trifluoroessigsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Essigsäureanhydrid und Propionsäureanhydrid, und
(ii) Sulfonsäuren, z. B. Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, Propansulfonsäure, Butansulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure und Benzolsulfonsäure.
Die Folgenden können als Säuregenerator verwendet werden, enthalten in der Säureerzeugungslösung fähig zur Herstellung einer Säure bei Belichtung mit Licht oder bei Erwärmung: Diphenyldisulfon, Triphenylsulfonium-trifluoromethansulfonat, Diphenyüodonium-trlfluoromethansulfonat, bis(p-Toluolsulfonyl)diazomethan, bis(p- Chlorbenzolsulfonyl)diazomethan, 1,2,3-tris(Methansulfonyloxy)benzol, 1,3,5- tris(Trifluoromethansulfonyloxy)benzol, p-Tofuolsulfonsäure-o-nitrobenzyl, p- Toluolsulfonsäure-2,6-dinitrobenzil, 1,1-bis(p-Chlorophenyl)-2,2,2-trichloroethan, bis(t- Butylsulfonyl)diazomethan, Biscyclohexylsulfonyldiazomethan, 1,1-bis(p-Chlorophenyl)- 2,2-dichloroethan, 2-Chloro-6-(trichloromethyl)pyridin, Diphenyl-pmethylphenacylsulfonium-p-toluolsulfonat, Diphenyl-2,5-dimethoxyphenacylsulfonium-p- toluolsulfonat und 2-Methyl-2-p-tofuolsulfonylpropiophenon. Es sollte bemerkt werden, daß andere funktional äquivalente Säuregeneratoren nützlich sein können.
Die Folgenden können als Lösungsmittel für die zuvor genannte Säureverbindung und den zuvor genannten Säuregeneratoren verwendet werden:
Methyl-Cellosolveacetat, Ethyl-Cellosolveacetat, Propylenglycolmonomethyletheracetat, Propylenglycolmonoethyletheracetat, Methyllactat, Ethyllactat, Methylpyruvat, Ethylpyruvat, 2-Ethoxyethylacetat, Butylacetat, Isopropanol, 2-Methoxypropanol, Ethylenglycol, Propylenglycol, 3-Methoxymethylpropionat, 3-Methoxyethylpropionat, 2- Heptanon und Diethylenglycoldimethylether.
Als Konzentration der Säurelösung kann irgendeine Konzentration verwendet werden, solange die Säureverbindung oder der Säuregenerator gelöst wird. Im allgemeinen sollte die Konzentration zwischen 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 25 Gew.-% sein.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1a-e zeigen in Querschnitten die Stufen des Feinstrukturherstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit der ersten bis achten Ausführungsform.
Fig. 2a-e zeigen in Querschnitten die Stufen des Feinstrukturherstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit der neunten bis fünfzehnten Ausführungsform.
Fig. 3a-b zeigen in Querschnitten die Stufen des Feinstrukturherstellungsverfahrens in Übereinstimmung mit der sechzehnten bis zweiundzwanzigsten Ausführungsform.
Fig. 4a-6 zeigen im Querschnitt die Stufen eines konventionellen Feinstrukturherstellungsverfahrens.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele werden nun unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

AUSFÜHRUNGSFORM 1

Unter Verweis auf die Fig. 1a-e wird ein Feinstrukturherstellungsverfahren einer ersten Ausführungsform beschrieben. Das erste Feinstrukturherstellungsverfahren ist ein Verfahren, in welchem eine Feinstruktur auf einem Halbleitersubstrat 1 geformt wird, welches einen TiN-Film 2 auf seiner Oberfläche aufweist.
Wie in Fig. 1a gezeigt, ist der TiN-Film 2 auf einem Halbleitersubstrat 1 geformt. Im TiN- Film 2 liegen eine große Anzahl von freien Elektronenpaaren der Stickstoffatome vor und die Oberflächenkonzentration an Ammoniak ist hoch. Daher ist die Oberfläche des TiN-Films 2 basisch. In anderen Worten, eine Base 3 ist auf der Oberfläche des TiN- Films 2 gegenwärtig.
Säurelösung 7, d. h. eine 20 gew.-%ige Lösung von Dichloroessigsäure wird hergestellt durch Lösen von Dichloroessigsäure in Ethyllactat. Wie in Fig. 1b gezeigt, wird die so hergestellte Säurelösung 7 tropfenweise auf das Halbleitersubstrat 1 aufgebracht, so daß die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 in die Säurelösung 7 für 20 Sekunden eintaucht. Anschließend wird die Säurelösung 7 drehgetrocknet (spindried) und die auf der TiN-Filmoberfläche 2 gegenwärtige Base 3 wird neutralisiert durch eine Säure 8, gegenwärtig in der Säurelösung 7. Als Resultat wird ein TiN-Film 2 erhalten, dessen Oberfläche neutralisiert ist.
Als nächstes, wie in Fig. 1c gezeigt, wird ein Zweikomponenten chemisch verstärkter Schutzfilm 4 vom positiven Typ, z. B. WKR-PT-2, hergestellt von Waco Pure Chemical Industries Ltd., auf den TiN-Film 2 durch Spin-Auftragung aufgebracht. Dann wird ein Vorbackverfahren ausgeführt, für 90 Sekunden bei einer Temperatur von 90ºC, um den Schutzfilm 4 zu formen.
Als nächstes, wie in Fig. 1d gezeigt, wird der Schutzfilm 4 einem KrF Eximerlaser 9 durch eine Maske 5 ausgesetzt. Anschließend folgt eine Backbehandlung für 90 Sekunden bei einer Temperatur von 100ºC. Diese Backbehandlung nach Belichtung verstärkt die Säurezersetzung einer Polymerkomponente, gegenwärtig im chemisch verstärkten Schutzfilm. In anderen Worten, die Zersetzung einer Verbindung, fähig zur Zersetzung durch eine Säure, enthalten im chemisch verstärkten Schutzfilm, schreitet fort. Dann wird für 60 Sekunden ein Entwicklungsverfahren durchgeführt, unter Verwendung eines wäßrigen alkalischen Entwicklers. Schutzfilmmuster 6 ohne Unterschneidung oder Ausblühung wird geformt (siehe Fig. 1e).
In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform wird das Halbleitersubstrat 1 mit einer basischen Oberfläche vor Anwendung des chemisch verstärkten Schutzfilms in eine Säurelösung 7 eingetaucht. Dann wird die Säurelösung 7 getrocknet. Als Resultat ist die basische Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 neutralisiert, so daß ein Schutzfilmmuster 6 ohne Unterschneidung oder Ausblühung geformt werden kann.

AUSFÜHRUNGSFORMEN 2-8

Anstelle der Säurelösung der ersten Ausführungsform, wurden die folgenden Säurelösungen, gezeigt in TABELLE 1, hergestellt und in der zweiten bis achten Ausführungsform verwendet. Wie in der ersten Ausführungsform wurde die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 zur Musterformung neutralisiert. TABELLE 1
Wie in der ersten Ausführungsform waren die zweite bis achte Ausführungsform fähig zur Formung eines adäquaten Musters ohne Unterschneidung oder Ausblühung.

BEISPIEL 9

Unter Verweis auf die Fig. 2a-e wird ein Feinstrukturherstellungsverfahren einer neunten Ausführungsform im folgenden beschrieben. Die neunte Ausführungsform betrifft ein Verfahren, in welchem eine Feinstruktur auf einem Halbleitersubstrat 1 ohne basischen Film auf seiner Oberfläche geformt wird.
Zuerst werden 5 Gew.-% Diphenyldisulfon in Propylenglycolmonoethyletheracetat gelöst, um eine Säureerzeugungslösung 10 zu erhalten, d. h. eine Disulfonlösung enthaltend den Säuregenerator 11. Anschließend wird die Säureerzeugungslösung 10 auf das Halbleitersubstrat 1 getropft, dessen oberste Oberflächenschicht aus Silicon geformt ist, so daß die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 in die Säureerzeugungslösung 10 eingetaucht ist (siehe Fig. 2a). Anschließend wird die Säureerzeugungslösung 10 drehgetrocknet. Als Resultat verbleibt ein Teil des Säuregeneratoren 11 des Diphenyldisulfons, enthalten in der Säureerzeugungslösung 10, auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 (siehe Fig. 2b).
Anschließend, wie in Fig. 2c gezeigt, wird ein chemisch verstärkter Schutzfilm aus zwei Komponenten vom positiven Typ, z. B. WKR-PT-2, hergestellt von Waco Pure Chemical Industries Ltd., auf das Halbleitersubstrat 1 durch Spin-Auftragung aufgebracht. Dann wird ein Vorbackverfahren ausgeführt, für 90 Sekunden bei einer Temperatur von 90ºC, um den Schutzfilm 4 zu formen. In dieser Art wird der Schutzfilm 4 geformt, so daß die Konzentration des Säuregeneratoren 11 nur auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 hoch ist.
Anschließend, wie in Fig. 2d gezeigt, wird der Schutzfilm 4 durch die Maske 5 mit einem KrF Eximerlaser 9 belichtet. In den belichteten Flächen wird eine Säure erzeugt, aus dem Säuregenerator im Schutzfilm 4 und aus dem Säuregenerator 11. Anschließend folgt ein Backverfahren für 90 Sekunden bei einer Temperatur von 100ºC. Dieses Backverfahren nach Belichtung verstärkt die Säurezersetzung einer Polymerkomponente, die im chemisch verstärkten Schutzfilm vorliegt. In anderen Worten, die Zersetzung einer Verbindung, fähig zur Zersetzung durch eine Säure, enthalten im chemisch verstärkten Schutzfilm, schreitet fort. Dann wird ein Entwicklungsverfahren ausgeführt, für 60 Sekunden unter Verwendung eines Entwicklers (TMAH: 2.38 Prozent). Schutzfilmmuster 6 ohne Unterschneidung oder Ausblühung wird geformt (siehe Fig. 2e).
In Übereinstimmung mit der neunten Ausführungsform wird die Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 vor Formung des Schutzfilms 4 durch Applikation eines chemisch verstärkten Schutzfilmes unter Verwendung der Säureerzeugungslösung 10 verarbeitet. Als Resultat dieser Behandlung kann ein Schutzfilmmuster 6 frei von Unterschneidung oder Ausblühung erhalten werden.

AUSFÜHRUNGSFORMEN 10-15

In den Ausführungsformen zehn bis fünfzehn wird der Säuregenerator der neunten Ausführungsform durch die folgenden Säureerzeugungslösungen ersetzt, wie in TABELLE 2 gezeigt. Wie in der neunten Ausführungsform wurden auch in den Ausführungsformen zehn bis fünfzehn Feinstrukturen geformt. TABELLE 2
Wie in der neunten Ausführungsform waren auch die zehnte bis fünfzehnte Ausführungsform fähig zur Verfügungstellung eines adäquaten Musters ohne Unterschneidung oder Ausblühung.

BEISPIEL 16

Unter Verweis auf die Fig. 3a-b wird ein Feinstrukturherstellungsverfahren in Übereinstimmung mit der sechzehnten Ausführungsform im folgenden beschrieben.
Wie die erste Ausführungsform offenbart die sechzehnte Ausführungsform ein Feinstrukturherstellungsverfahren, in welchem eine Feinstruktur auf einem Halbleitersubstrat 1 geformt wird, welches einen TiN-Film 2 auf der Oberfläche trägt.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist der TiN-Film 2 auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 geformt. Die Oberfläche des TiN-Films 2 ist basisch, aufgrund der Existenz der Base 3.
Anschließend, wie in der neunten Ausführungsform, werden 5 Gew.-% Diphenyldisulfon in Propylenglycolmonoethyletheracetat gelöst, um eine Säureerzeugungslösung 10 zu erhalten, d. h. eine Disulfonlösung enthaltend den Säuregenerator 11. Die erhaltene Säureerzeugungslösung 10 wird in einem Container 12 aufbewahrt. Aus dem Container 12 wird die Säureerzeugungslösung 10 auf den TiN-Film 2 durch eine Lösungszufuhrröhre 13 aufgetropft. Lösungszufuhrröhre 13 hat eine Sektion 14 zum Einfangen der Säureerzeugungslösung 10. Diese Sektion 14 wird mit tiefer (deep) UV-Strahlung bestrahlt. Deshalb produziert der Säuregenerator 11, gegenwärtig in der Säureerzeugungslösung 10 die Säure 8 und eine Säurelösung 7, enthaltend Säure 8, wird auf die Oberfläche des TiN-Films 2 geleitet. Säurelösung 7 wird auf das Halbleitersubstrat 1 getropft, so daß die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 in die Säurelösung 7 eintaucht. Dann wird die Säurelösung 7 drehgetrocknet. Als Resultat reagiert die Base 3, gegenwärtig im TiN-Film 2, mit der Säure 8, enthalten in der Säurelösung 7, und wird neutralisiert, so daß ein TiN = Film 2 mit neutralisierter Oberfläche erhalten wird (siehe Fig. 3b).
Anschließend, wie in der ersten Ausführungsform, wird ein chemisch verstärkter Schutzfilm aus zwei Komponenten vom positiven Typ, z. B. WKR-PT-2, hergestellt von Waco Pure Chemical Industries Ltd., auf den TiN-Film 2 durch Spin-Auftragung aufgebracht. Dann wird ein Vorbackverfahren ausgeführt, für 90 Sekunden bei einer Temperatur von 90ºC, um einen Schutzfilm zu formen. Dann wird der Schutzfilm mit einem KrF Eximerlaser belichtet. Anschließend folgt ein Backverfahren für 90 Sekunden bei einer Temperatur von 100ºC. Dieses Backen nach Belichtung verstärkt die Säurezersetzung einer Polymerkomponente im chemisch verstärkten Schutzfilm. Dann wird ein Entwicklungsverfahren ausgeführt, unter Verwendung eines wäßrigen alkalischen Entwicklers. Ein Schutzfilmmuster ohne Unterschneidung oder Ausblühung wird geformt.
In Übereinstimmung mit der sechzehnten Ausführungsform wird die Säureerzeugungslösung 10 mit tiefer UV-Strahlung bestrahlt, wodurch eine Säure erzeugt wird, um Säurelösung 7 zu ergeben. Anschließend wird das Halbleitersubstrat 1 in die Säurelösung 7 zur Neutralisation eingetaucht. Als Resultat dieser Behandlung ist es möglich, ein adäquates Muster zu formen, frei an Unterschneidung oder Ausblühung, ohne daß die Basizität der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 einen Einfluß hat.

AUSFÜHRUNGSFORMEN 17-22

Anstelle des Säuregeneratoren der sechzehnten Ausführungsform wurden die in TABELLE 2 gezeigten Lösungen hergestellt und ein Muster in der selben Art und Weise wie in der sechzehnten Ausführungsform geformt. Jede Ausführungsform war fähig zur Verfügungstellung eines adäquaten Musters ohne Nachzug (skirt trailing).
Die erste bis achte und sechszehnte bis zweiundzwanzigste Ausführungsform beschreiben den Fall, daß ein Film aus TiN der oberste Film ist. Wie dem auch sei, die vorliegende Erfindung kann auch bei einem Halbleitersubstrat mit einer basischen Oberfläche anwendbar sein, z. B. ein Halbleitersubstrat mit einem anorganischen (oder organischen) Film auf der Oberfläche.
Die vorliegende Erfindung kann bei einem Halbleitersubstrat mit einer nicht basischen Oberfläche anwendbar sein, wenn diese durch Spuren an Umweltverschmutzungen kontaminiert ist, die in einem reinen Raum vorliegen. Unterschneidung oder Ausblühung und Unterätzung werden verhindert.
In jeder Ausführungsform wird eine Säurelösung aufgebracht, wenn ein Halbleitersubstrat eine basische Oberfläche hat, während eine Säureerzeugungslösung aufgebracht wird, wenn ein Halbleitersubstrat eine nicht basische Oberfläche aufweist. Dies wird allerdings nicht als Beschränkung aufgefaßt. Wie dem auch sei, es ist bevorzugt, die gesamte Oberfläche eines Halbleitersubstrats zuvor durch Aufbringung einer Säurelösung zu neutralisieren. Weiter ist es bevorzugt, wenn das Halbleitersubstrat eine nicht basische Oberfläche hat, eine Säureerzeugungslösung zur Herstellung einer Säure nur in belichteten Flächen aufzubringen. Als Resultat wird der chemisch verstärkte Schutzfilm weniger nachteilig durch die Säure beeinflußt.
Weiter wurde in jeder Ausführungsform WKR-PT-2 verwendet. Wie dem auch sei, irgendein chemisch verstärkter Schutzfilm kann verwendet werden, solange dessen Löslichkeit durch eine katalytische Säurereaktion sich ändert. Zum Beispiel können andere zwei-Komponenten-Schutzfilme vom positiven Typ, z. B. CAMP6 hergestellt von OCG, sowie drei-Komponenten-Schutzfilme vom positiven Typ, z. B. DX46 hergestellt von Hoechst, oder andere Negativ-Schutzfilme, z. B. XP8843 hergestellt von Shipley, nützlich sein.

Claims

1. Verfahren zur Formung einer Feinstruktur, umfassend:

eine erste Stufe des Zuführens einer Säureerzeugungslösung, enthaltend einen Säuregenerator, fähig zur Herstellung einer Säure bei Erwärmung, auf ein Halbleitersubstrat;

eine zweite Stufe der Beschichtung von besagtem Halbleitersubstrat mit einem chemisch verstärkten Schutzfilm, enthaltend einen Säuregenerator, fähig zur Herstellung einer Säure bei Bestrahlung mit Strahlen, und eine Verbindung, die gegenüber Säuren reaktiv ist, um einen Schutzfilm zu formen;

eine dritte Stufe der Bestrahlung des Schutzfilms, um diesen zu belichten;

eine vierte Stufe der Erwärmung des Halbleitersubstrats, um hervorzurufen, daß der in der Säureerzeugungslösung enthaltene Säuregenerator eine Säure produziert und um den Schutzfilm zu backen; und

eine fünfte Stufe der Entwicklung besagten gebackenen Schutzfilmes, um ein Schutzfilmmuster zu formen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Stufe zwischen besagter ersten Stufe und besagter zweiten Stufe, in welcher besagtes Halbleitersubstrat erwärmt wird, so daß besagter Säuregenerator, enthalten in besagter Säureerzeugungslösung, eine Säure produziert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin besagte Säureerzeugungslösung in besagter ersten Stufe weiter eine Säureverbindung enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin ein basischer Film auf einer Oberfläche besagten Halbleitersubstrats vor besagter ersten Stufe geformt wird.