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Verfahren zur Herstellung eines Musters - Dokument DE69618501T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69618501T2 13.06.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0747767
Titel Verfahren zur Herstellung eines Musters
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Endo, Masayuki, Izumi-shi, Osaka 594, JP;
Katsuyama, Akiko, Moriguchi-shi, Osaka 570, JP
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69618501
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.03.1996
EP-Aktenzeichen 961035060
EP-Offenlegungsdatum 11.12.1996
EP date of grant 16.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.06.2002
IPC-Hauptklasse G03F 7/004

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung eines feinen Musters während der Herstellung eines Halbleiters.

Ein Verfahren unter Verwendung eines chemisch amplifizierten Resists unter Verwendung der chemischen Amplifikation, welche durch die Bildung von Säure bewirkt wird, ist als ein herkömmliches Verfahren zur Bildung eines Musters bekannt, wie von O. Nalamasu et al., Proc. of SPIE, Bd. 1466, S. 238 (1991) beschrieben.

Im Folgenden wird ein herkömmliches Verfahren zur Bildung eines Musters mit Bezug auf die Fig. 8A bis 8D beschrieben.

Zunächst wird ein 2-Komponentenmaterial wie folgt als ein Resistmaterial hergestellt:

- Harz, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird ... Poly(tert-butyloxycarbonyloxystyrol) (32,5 mol%)- hydroxystyrol (67,5 mol%) 10 g

- Verbindung, welche Säure unter der Einwirkung eines energiereichen Strahls bildet (Säurebildendes Mittel) ... Triphenylsulfoniumtriflat 0,5 g

- Lösungsmittel ... Diethylenglycoldimethylether 45 g

Als nächstes wird, wie in Fig. 5A gezeigt, ein Halbleiterträger 1 auf seiner Oberfläche mit dem Resist vom 2-Komponententyp beschichtet, und ein Resistfilm 2 wird gebildet, welcher eine Dicke von 1 um hat. Danach wird, wie in Fig. 8B gezeigt, in einem Reinraum unter Normalbedingungen (Ammoniakkonzentration: 15 ppb, Feuchtigkeit: 45%) eine Belichtung 4 des Resistfilms 2 bei 25 mJ/cm² durch eine Maske 3 unter Verwendung eines KrF-Excimer-Laser-Steppers (NA: 0,42) durchgeführt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 8C gezeigt, nach der Durchführung einer Wärmebehandlung 5 für 90 Sekunden auf den Halbleiterträger 1 bei einer Temperatur von 95ºC der Resistfilm 2 für 60 Sekunden in einer 2,38 gewichtsprozentigen alkalischen Lösung entwickelt, wodurch ein Resistmuster 6 vom positiven Typ definiert wird, wie in Fig. 8D gezeigt.

Der herkömmliche Muster bildende Schritt, wie vorstehend beschrieben, bewirkt das folgende Phänomen auf einem belichteten Teil des Resistfilms 2. Das heißt, eine in dem Harz enthaltene tert-Butyloxycarbonylgruppe, die durch Säure alkalilöslich gemacht wird, welche durch ein Säurebildendes Mittel während der Belichtung gebildet wird, wird von dem Harz getrennt, wodurch eine Reaktion hervorgerufen wird, in welcher das Harz alkalilöslich wird, und diese Reaktion wird durch Erwärmen gefördert und reicht bis zu einem Grundteil des Resistfilms 2. Wenn der Resistfilm 2 dann in einer alkalischen Lösung entwickelt wird, löst sich der belichtete Teil des Resistfilms 2 auf, so dass ein Resistmuster 6 vom positiven Typ erhalten wird.

Wenn anstelle des vorstehend beschriebenen 2-Komponentenmaterials ein 3- Komponentenmaterial, wie folgt, verwendet wird, wird aufgrund eines ähnlichen Phänomens ein Resistmuster eines positiven Typs gebildet:

- Alkalilösliches Harz ... Poly(vinylphenol) 10 g

- Verbindung, welche eine alkalische Auflösung eines alkalilöslichen Harzes verhindert und welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird ... tert-Butyloxycarbonyloxybisphenol A 1,5 g

- Verbindung, welche Säure unter der Einwirkung eines energiereichen Strahls bildet (Säure bildendes Mittel) ... Triphenylsulfoniumtriflat 0,5 g

- Lösungsmittel ... Diethylenglycoldimethylether 50 g

Dies trifft für einen Fall zu, wo die folgenden, im Handel erhältlichen Resistmaterialien anstelle der vorstehend beschriebenen Resistmaterialien verwendet werden: APEX-E (Shipley), DX46 (Hoechst), WKR-PT-2 (Wako Pure Chemical), CAMP6 (OCG), ARCH (Fuji Hunt), DP009 (Tokyo Ohka), KRF K2 G (Japan Synthetic Rubber) oder SEPR (Shin-Etsu Chemical).

In dem Resistmuster 6, welches unter Verwendung von jedem der vorstehend genannten Resistmaterialien gebildet wird, wird jedoch Säure, welche durch das Säure bildende Mittel gebildet wird, aufgrund eines Einflusses einer Verunreinigung, wie einer Amin enthaltenden Verbindung, welche in der Atmosphäre enthalten ist, deaktiviert, wodurch häufig das Profil des Resistmusters 6 und somit die Auflösung eines Musters, wie in Fig. 8D gezeigt, verschlechtert wird. Kurz gesagt, wird Säure, welche durch das Säure bildende Mittel gebildet wird, aufgrund einer Verunreinigung, wie Ammoniak, welche gewöhnlich in dem Reinraum vorliegt, deaktiviert, und ein oberer Teil des Resistmusters 6 wird nicht alkalilöslich, wodurch ein oberer Teil des belichteten Teils des Resistmusters 6 selbst nach der Entwicklung in einer alkalischen Lösung zurückbleibt.

Wenn eine Ätzbehandlung auf einem zu ätzenden Film unter Verwendung eines solchen Resistmusters mit einem verschlechterten Profil durchgeführt wird, wird das geätzte Profil auf dem zu ätzenden Film mangelhaft, und somit wird eine Vorrichtung mangelhaft. Dies verschlechtert die Ausbeute.

Wie vorstehend beschrieben, sind zusätzlich zu Ammoniak und Amin eine Substanz, die ein Schwefelsäureion oder ein Salpetersäureion enthält, usw. ebenfalls Verunreinigungen, welche Säure deaktivieren, die durch ein Säure bildendes Mittel gebildet wird.

Die vorliegende Erfindung ist auf der Feststellung gemacht worden, dass es möglich ist, das Profil eines Resistmusters zu kontrollieren, indem die Zusammensetzung eines Resists geändert wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Deaktivierung von Säure, welche durch ein Säure bildendes Mittel gebildet wird, zu verhindern, so dass ein Resistmuster mit einem ausgezeichneten Profil erhalten wird.

Diese Aufgabe ist gelöst durch ein Verfahren zur Bildung eines Musters, umfassend die Schritte:

Bilden eines Resistfilms auf einem Halbleiterträger durch Beschichten des Halbleiterträgers mit einem chemisch amplifizierten Resist, welcher enthält: einen Säurebildner, der eine Säure bei Bestrahlung mit einem energiereichen Strahl bildet, und ein Polymer, das eine Komponente enthält, die durch Säure alkalilöslich gemacht wird; Bestrahlen des Resistfilms mit einem energiereichen Strahl durch eine Maske; und Bilden eines Resistmusters durch Entwickeln des mit dem energiereichen Strahl bestrahlten Resistfilms, worin ein Verhältnis der Komponente, die durch Säure alkalilöslich gemacht ist, zu dem Polymer so geändert wird, dass das Verhältnis verringert wird, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein T-Profil an der Oberseite zu sein, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters, das rechtwinklig ist, während das Verhältnis erhöht wird, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein Profil mit runder Schulter zu sein, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters, welches rechtwinklig ist; oder durch ein Verfahren zur Bildung eines Musters, umfassend die Schritte: Bilden eines Resistfilms auf einem Halbleiterträger durch Beschichten des Halbleiterträgers mit einem chemisch amplifizierten Resist, welcher enthält: einen Säurebildner, der eine Säure bei Bestrahlung mit einem energiereichen Strahl bildet; ein alkalilösliches Polymer; und eine Verbindung, welche die alkalische Auflösung des alkalischen Polymers verhindert und durch Säure alkalilöslich gemacht wird; Bestrahlen des Resistfilms mit einem energiereichen Strahl durch eine Maske; und Bilden eines Resistmusters durch Entwickeln des mit dem energiereichen Strahl bestrahlten Resistfilms, worin ein Verhältnis der Verbindung zu dem alkalilöslichen Polymers so geändert wird, dass das Verhältnis verringert wird, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein T-Profil an der Oberseite zu sein, verglichen mit einem Profil eines Bezugsmusters, welches rechtwinklig ist, während das Verhältnis erhöht wird, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein Profil mit runder Schulter zu sein, verglichen mit dem Profil des Bezugsmusters, welches rechtwinklig ist.

Gemäß dem Muster bildenden Verfahren der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Zusammensetzung des Resists so geändert wird, dass die Film verdünnende Menge des Resistmusters ansteigt, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein T-Profil an der Oberseite zu sein, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters, die Neigung zur Bildung eines T-Profils an der Oberseite des Resistmusters ausgeglichen durch eine Erhöhung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters. Wenn umgekehrt das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein Profil mit runder Schulter zu sein, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters, wenn die Zusammensetzung des Resists so geändert wird, dass die Film verdünnende Menge des Resistmusters abnimmt, wird die Neigung zur Bildung eines Profils des Resistmusters mit runder Schulter durch eine Abnahme der Film verdünnenden Menge des Resistmusters ausgeglichen. Da es möglich ist, auf diese Weise ein Resistmuster mit einem erwünschten Profil und einer ausgezeichneten Auflösung zu bilden, ist es möglich, die Ausbeute an herzustellenden Vorrichtungen zu verbessern.

In dem ersten Muster bildenden Verfahren ist der Resist ein chemisch amplifizierter Resist, welcher ein Säure bildendes Mittel, welches Säure bildet, wenn es mit einem energiereichen Strahl bestrahlt wird, und ein Harz enthält, das durch Säure alkalilöslich gemacht wird, und ein Copolymerisationsverhältnis des Harzes, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, wird geändert, um dadurch die Film verdünnende Menge des Resistmusters zu erhöhen oder zu erniedrigen.

In einem solchen Verfahren ist es möglich, die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines T-Profils an der Oberseite durch eine Erhöhung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen oder die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines Profils mit runder Schulter durch eine Erniedrigung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen.

Alternativ ist in dem ersten Muster bildenden Verfahren der Resist ein chemisch amplifizierter Resist, welcher ein Säure bildendes Mittel, welches Säure bildet, wenn es mit einem energiereichen Strahl bestrahlt wird, ein alkalilösliches Harz und eine Verbindung enthält, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird, und ein Verhältnis der Verbindung zu dem alkalilöslichen Harz geändert wird, um dadurch die Film verdünnende Menge des Resistmusters zu erhöhen oder zu erniedrigen.

In einem solchen Verfahren ist es möglich, die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines T-Profils an der Oberseite des Resistmusters durch eine Erhöhung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen, oder die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines Profils mit runder Schulter durch eine Erniedrigung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen.

Ein zweites Muster bildendes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen ersten Schritt der Bestimmung der Zusammensetzung eines Resists, so dass eine Film verdünnende Menge eines Resistmusters ansteigt, wenn die Konzentration einer Verunreinigung innerhalb einer Umgebung zur Bildung eines Resistmusters größer ist als ein vorbestimmter Wert, jedoch so, dass die Film verdünnende Menge des Resistmusters abnimmt, wenn die Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung eines Resistmusters kleiner ist als ein vorbestimmter Wert; einen zweiten Schritt der Bildung eines Resistfilms durch Beschichten eines Trägers mit dem Resist, dessen Zusammensetzung in der vorstehend genannten Weise bestimmt wird, einen dritten Schritt der Belichtung des Resistfilms durch eine Maske; und einen vierten Schritt der Entwicklung des belichteten Resistfilms, um dadurch ein Resistmuster zu bilden.

Gemäß dem zweiten Muster bildenden Verfahren wird, wenn die Zusammensetzung des Resists so bestimmt wird, dass die Film verdünnende Menge des Resistmusters ansteigt, wenn die Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung eines Resistmusters größer ist als der vorbestimmte Wert, die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines T-Profils an der Oberseite aufgrund einer hohen Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung eines Resistmusters ausgeglichen durch eine Erhöhung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters. Wenn umgekehrt die Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung eines Resistmusters kleiner ist als der vorbestimmte Wert, wenn die Zusammensetzung des Resists so bestimmt wird, dass die Film verdünnende Menge des Resistmusters abnimmt, wird die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines Profils mit runder Schulter aufgrund der geringen Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung eines Resistmusters ausgeglichen durch eine Erniedrigung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters. Somit ist es möglich, auf diese Weise ein Resistmuster mit einem erwünschten Profil und einer ausgezeichneten Auflösung zu bilden, und daher ist es möglich, die Ausbeute herzustellender Vorrichtungen zu verbessern.

In dem zweiten Muster bildenden Verfahren ist der Resist ein chemisch amplifizierter Resist, welcher ein Säure bildendes Mittel, welches Säure bildet, wenn es mit einem energiereichen Strahl bestrahlt wird, und ein Harz enthält, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, und der erste Schritt enthält einen Schritt der Änderung eines Copolymerisationsverhältnisses des Harzes, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, um dadurch die Film verdünnende Menge des Resistmusters zu erhöhen oder zu erniedrigen.

In einem solchen Verfahren ist es möglich, die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines T-Profils an der Oberseite durch eine Erhöhung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen oder die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines Profils mit runder Schulter durch eine Erniedrigung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen. Alternativ ist in dem zweiten Muster bildenden Verfahren der Resist ein chemisch amplifizierter Resist, welcher ein Säure bildendes Mittel, welches Säure bildet, wenn es mit einem energiereichen Strahl bestrahlt wird, ein alkalilösliches Harz und eine Verbindung enthält, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird, und der erste Schritt enthält einen Schritt der Änderung eines Verhältnisses der Verbindung zu dem alkalilöslichen Harz, um dadurch die Film verdünnende Menge des Resistmusters zu erhöhen oder zu erniedrigen.

In einem solchen Verfahren ist es möglich, die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines T-Profils an der Oberseite durch eine Erhöhung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen, oder die Neigung des Resistmusters zur Bildung eines Profils mit runder Schulter durch eine Erniedrigung der Film verdünnenden Menge des Resistmusters gleichbleibend auszugleichen.

Alternativ ist in dem zweiten Muster bildenden Verfahren der Resist ein chemisch amplifizierter Resist vom 2-Komponententyp oder vom 3-Komponententyp, welcher ein Säure bildendes Mittel, welches Säure bildet, wenn es mit einem energiereichen Strahl bestrahlt wird, und eine Verbindung enthält, welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird, und die Verunreinigung ist Ammoniak.

In einem solchen Verfahren ist es möglich, die durch Ammoniak induzierte Deaktivierung von Säure zu unterdrücken, die durch das Säure bildende Mittel gebildet wird, wenn ein chemisch amplifizierter Resist verwendet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A bis 1D sind Querschnittsansichten zur Beschreibung der diesbezüglichen Schritte eines Muster bildenden Verfahrens gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

fig. 2A bis 2D sind Querschnittsansichten zur Beschreibung des Profils eines Resistmusters in den Muster bildenden Verfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 3 ist ein charakteristisches Diagramm, welches eine erste Beziehung zwischen einer Verunreinigungskonzentration innerhalb einer Umgebung zeigt, welch ein ausgezeichnetes Musterprofil ergibt, und der Film verdünnenden Menge eines Resistmusters in dem Muster bildenden Verfahren gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 4 ist ein charakteristisches Diagramm, welches eine zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge eines Resistmusters und einem Verhältnis einer säurefunktionellen Komponente eines Harzes zeigt, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in einem ersten Beispiel des Muster bildenden Verfahrens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 5 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge eines Resistmusters und einem Verhältnis einer säurefunktionellen Komponente eines Harzes zeigt, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in einem zweiten Beispiel des Muster bildenden Verfahrens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 6 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge eines Resistmusters und einem Copolymerisationsverhältnis eines Harzes zeigt, welches die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in einem dritten Beispiel des Muster bildenden Verfahrens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 7 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge eines Resistmusters und einem Copolymerisationsverhältnis eines Harzes zeigt, welches die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in einem vierten Beispiel des Muster bildenden Verfahrens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform; und

Fig. 8A bis 8D sind Querschnittsansichten zur Beschreibung der diesbezüglichen Schritte eines herkömmlichen Muster bildenden Verfahrens.

< Bevorzugte Ausführungsform>

Im Folgenden wird ein Muster bildendes Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 2A zeigt ein Querschnittsprofil eines Resistmusters, welches an seiner Oberfläche T-förmig wird aufgrund einer kleinen Film verdünnenden Menge des Resistmusters. Fig. 2B zeigt einen Fall, wo das Resistmuster die Form einer runden Schulter annimmt aufgrund einer großen Film verdünnenden Menge des Resistmusters. Fig. 2C zeigt einen Fall, wo das Resistmuster ein ausgezeichnetes Profil hat, da die Film verdünnende Menge des Resistmusters passend ist.

Zuerst wird eine erste Beziehung zwischen der Konzentration einer Verunreinigung innerhalb einer Umgebung, welche ein ausgezeichnetes Musterprofil ergibt, und der Film verdünnenden Menge des Resistmusters festgestellt. Fig. 3 zeigt ein Ergebnis eines Versuchs zur Feststellung der ersten Beziehung zwischen der Konzentration von Ammoniak (ppb) innerhalb eines Reinraums, in welcher es möglich ist, ein ausgezeichnetes Musterprofil zu erhalten, und der Film verdünnenden Menge (%) des Resistmusters. In diesem Versuch wird ein Profil eines Resistmusters, das innerhalb eines Bereichs von ±10% variiert, als ein ausgezeichnetes Musterprofil definiert, welches keine T-Form an seiner Oberfläche oder keine Form mit runder Schulter enthält.

Als nächstes wird eine zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge des Resistmusters und der Zusammensetzung eines Resistmaterials festgestellt. Ein Verfahren zur Feststellung der zweiten Beziehung wird im Einzelnen später beschrieben, da das Verfahren zur Feststellung der zweiten Beziehung in enger Beziehung zu der Zusammensetzung eines Resistmaterials steht.

Demzufolge wird die Konzentration einer Verunreinigung innerhalb der Umgebung, z. B. die Konzentration von Ammoniak (ppb) in einem Reinraum, mit einem Chemilumineszenzverfahren gemessen, um dadurch eine geeignete Film verdünnende Menge zu bestimmen, welche einer gemessenen Ammoniakkonzentration aus der ersten Beziehung entspricht, die in Fig. 3 gezeigt ist.

Anstelle der Bestimmung der geeigneten Film verdünnenden Menge, welche einer gemessenen Ammoniakkonzentration aus der ersten Beziehung entspricht, kann die Film verdünnende Menge des Resistmusters erhöht werden, wenn die Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung des Resistmusters größer ist als ein vorbestimmter Wert, sie kann aber erniedrigt werden, wenn die Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung des Resistmusters kleiner ist als der vorbestimmte Wert.

Alternativ kann die Film verdünnende Menge des Resistmusters erhöht werden, wenn das Profil eines Resistmusters; welches vorher gebildet ist, dazu neigt, ein T-Profil an seiner Oberseite zu bilden, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters, kann aber erniedrigt werden, wenn das Profil des Resistmusters, welches vorher gebildet ist, dazu neigt, ein Profil mit runder Schulter zu haben, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters.

Als nächstes wird aus der zweiten vorstehend beschriebenen Beziehung die Zusammensetzung eines Resistmaterials entsprechend der geeigneten Film verdünnenden Menge festgestellt, und ein Resistmaterial, welches eine solche Zusammensetzung hat, wird hergestellt.

Demzufolge wird, wie in Fig. 1A gezeigt, ein Halbleiterträger 11 auf seiner Oberseite mit dem Resistmaterial beschichtet, wie vorstehend beschrieben, und ein Resistfilm 12 mit einer Dicke von 1 um wird gebildet. Eine Belichtung 14 wird dann bei 25 mJ/cm² auf dem Resistfilm 12 durch eine Maske 13 innerhalb des Reinraums, wie vorstehend beschrieben, unter Verwendung eines KrF-Excimer-Laser-Steppers (NA: 0,42) durchgeführt, wie in Fig. 1B gezeigt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 1C gezeigt, nach dem Durchführen einer Wärmebehandlung 15 auf den Halbleiterträger 11 für 90 Sekunden bei einer Temperatur von 95ºC der Resistfilm 12 für 60 Sekunden in einer 2,38 gewichtsprozentigen alkalischen Lösung entwickelt, wodurch ein Resistmuster 16 vom positiven Typ definiert wird, wie in Fig. 1D gezeigt (Mustermaßstab: 0,25 um).

In dem Muster bildenden Verfahren gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform wird Säure, die durch das Säure bildende Mittel gebildet wird, unter dem Einfluss der Verunreinigung innerhalb des Reinraums, nämlich Ammoniak, deaktiviert. Obwohl das Resistmuster 16 daher dazu neigt, ein T-Profil an der Oberseite zu haben, wie in Fig. 2A gezeigt, da ein oberer Teil des Resistmusters 16 aufgrund der Verdünnung des Resistmusters während des Entwickelns entfernt wird, d. h., da die Neigung des Resistmusters 16, T-förmig an der Oberseite zu werden, durch die Film verdünnende Menge des Resistmusters ausgeglichen wird, wird das Resistmuster 16 mit einem ausgezeichneten Profil gebildet mit einem senkrechten Querschnitt zu dem Träger, wie in Fig. 2C gezeigt. Wenn der Einfluss von Ammoniak, d. h. der Verunreinigung innerhalb des Reinraums, gering ist, ist die Film verdünnende Menge des Resistmusters 16 zu verringern.

Somit wird die Film verdünnende Menge des Resistmusters 16 erhöht oder verringert, um die Zusammensetzung des Resistmaterials festzulegen, so dass die Film verdünnende Menge des Resistmusters 16 einen geeigneten Wert erhält, abhängig davon, ob die Konzentration der Verunreinigung innerhalb der Umgebung zur Bildung des Resistmusters 16 groß oder klein ist, oder abhängig davon, ob das Resistmuster 16, welches vorher gebildet ist, dazu neigt, ein T-Profil an seiner Oberseite oder ein Profil mit runder Schulter zu haben. Somit ist es möglich, das Resistmuster 16 mit einem ausgezeichneten Profil zu bilden.

Nun wird mit Bezug auf Beispiele eine Beschreibung eines Verfahrens zur Festlegung der Zusammensetzung eines Resistmaterials gegeben, so dass die Film verdünnende Menge des Resistmusters 16 einen erwünschten Wert gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform erhält.

< Erstes Beispiel>

Ein erstes Beispiel ist ein Fall, wo das Harz, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, ein erstes Resistmaterial vom 2-Komponententyp ist, welches ein Copolymer verwendet, bestehend aus Poly(tert-butyloxycarbonylstyrol - hydroxystyrol).

Zuerst wird, wie in Fig. 4 gezeigt, die zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge (%) des Resistmusters und einem Verhältnis (%) einer säurefunktionellen Komponente des Harzes, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in dem ersten Resistmaterial vom 2-Komponententyp festgestellt.

Als nächstes wird NH&sub3; innerhalb des Reinraums (Feuchtigkeit 45%) durch ein Chemilumineszenzverfahren gemessen. Da NH&sub3; 15 ppb beträgt, wird das Copolymerisationsverhältnis des Harzes, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, so eingestellt, dass 10% der Film verdünnenden Menge des Resistmusters (herkömmlicherweise 1%), wie nachstehend beschrieben, sichergestellt werden:

- Harz, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird ... Poly(tert-butyloxycarbonyloxystyrol) (25 mol%)- hydroxystyrol (75 mol%) 10 g

- Verbindung, welche unter einem energiereichen Strahl Säure bildet (Säure bildendes Mittel) ... Triphenylsulfoniumtriflat 0,5 g

- Lösungsmittel ... Diethylenglycoldimethylether 45 g <

Zweites Beispiel>

Ein zweites Beispiel ist ein Fall, wo das Harz, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, ein zweites Resistmaterial vom 2-Komponententyp ist, welches ein Copolymer verwendet, bestehend aus Poly((1-ethoxy)ethoxystyrol) - hydroxystyrol).

Zuerst wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge (%) des Resistmusters und einem Verhältnis (%) einer säurefunktionellen Komponente des Harzes, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in dem zweiten Resistmaterial vom 2-Komponententyp festgestellt.

Als nächstes wird, wenn NH&sub3; in dem Reinraum (Feuchtigkeit 45%) 15 ppb beträgt, das Copolymerisationsverhältnis des Harzes, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, so eingestellt, dass 10% der Film verdünnenden Menge des nachstehend beschriebenen Resistmusters sichergestellt werden:

- Harz, welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird ... Poly((1-ethoxy)ethoxystyrol) (32,5 mol%)- hydroxystyrol (67,5 mol%) 10 g

- Verbindung, welche unter einem energiereichen Strahl Säure bildet (Säure bildendes Mittel) ... 2,6-Dinitrobenzyltosylat 0,5 g

- Lösungsmittel ... Propylenglycolmonomethyletheracetat 45 g

< Drittes Beispiel>

Ein drittes Beispiel ist ein Fall, wo das erste Resistmaterial vom 3-Komponententyp verwendet wird, welches enthält Poly(vinylphenol), welches als ein alkalilösliches Harz dient, und tert-Butyloxycarbonyloxybisphenol A, welches als eine Verbindung dient, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert, und welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird.

Zuerst wird, wie in Fig. 6 gezeigt, die zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge (%) des Resistmusters und einem Verhältnis (Gew.-%) der Verbindung, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in dem Resistmaterial vom 3-Komponententyp festgestellt.

Als nächstes wird, wenn NH&sub3; in dem Reinraum (Feuchtigkeit 45%) 15 ppb beträgt, das Copolymerisationsverhältnis der Verbindung, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in dem ersten Resistmaterial vom 3-Komponententyp so eingestellt, dass 10% der Film verdünnenden Menge des Resistmusters, wie vorstehend beschrieben, sichergestellt werden:

- Alkalilösliches Harz ... Poly(vinylphenol) 10 g

- Verbindung, welche die alkalische Auflösung eines alkalilöslichen Harzes verhindert und welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird ... tert-Butyloxycarbonyloxybisphenol A 1,0 g

- Verbindung, welche unter einem energiereichen Strahl Säure bildet (Säure bildendes Mittel) ... Triphenylsulfoniumtriflat 0,5 g

- Lösungsmittel ... Diethylenglycoldimethylether 50 g

< Viertes Beispiel>

Ein viertes Beispiel ist ein Fall, wo das zweite Resistmaterial vom 3-Komponententyp verwendet wird, welches enthält Poly(vinylphenol), welches als ein alkalilösliches Harz dient, und (1-Ethoxy)ethoxybisphenol A, welches als eine Verbindung dient, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird.

Zuerst wird, wie in Fig. 7 gezeigt, die zweite Beziehung zwischen der Film verdünnenden Menge (%) des Resistmusters und einem Verhältnis (Gew.-%) der Verbindung, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in dem Resistmaterial vom 3-Komponententyp festgestellt.

Als nächstes wird, wenn NH&sub3; in dem Reinraum (Feuchtigkeit 45%) 15 ppb beträgt, das Copolymerisationsverhältnis der Verbindung, welche die alkalische Auflösung des alkalilöslichen Harzes verhindert und durch Säure alkalilöslich gemacht wird, in dem zweiten Resistmaterial von 3-Komponententyp so eingestellt, dass 10% der Film verdünnenden Menge des Resistmusters, wie nachstehend beschrieben, sichergestellt werden:

- Alkalilösliches Harz ... Poly(vinylphenol) 10 g

- Verbindung, welche die alkalische Auflösung eines alkalilöslichen Harzes verhindert und durch Säure alkalilöslich gemacht wird ... (1-Ethoxy)ethoxybisphenol A 1,75 g

- Verbindung, welche unter einem energiereichen Strahl Säure bildet (Säure bildendes Mittel) ... 2,6-Dinitrobenzyltosylat 0,5 g

- Lösungsmittel ... Propylenglycolmonomethyletheracetat 50 g

Obwohl das Vorstehende die bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf einen Fall beschrieben hat, wo ein chemisch verstärkter Resist eines positiven Typs verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung ebenfalls anwendbar auf einen Fall, wo ein chemisch verstärkter Resist eines negativen Typs verwendet wird, und auf einen Fall, wo ein positiver oder negativer Resist verwendet wird.

Der energiereiche Strahl kann ein Ultraviolettstrahl, ein Strahl des fernen Ultravioletts, Excimer-Laserlicht, ein Elektronenstrahl, ein Röntgenstrahl usw. sein.

Die Verbindung, welche unter einem energiereichen Strahl Säure bildet, kann ein Oniumsalz, eine Sulfonsäureverbindung, eine Carbonsäureverbindung, eine Triazinverbindung usw. sein.

Das Harz, welches in dem Resistmaterial vom 2-Komponententyp enthalten ist und welches durch Säure alkalilöslich gemacht wird, kann Polyvinylphenol, ein Copolymer von Polyvinylphenol, ein Novolakharz, ein Copolymer eines Novolakharzes, ein Harz, welches aus jedem dieser Materialien und einer Schutzgruppe gebildet ist, usw. sein. Die Schutzgruppe kann eine tert-Butylgruppe, eine tert-Butyloxycarbonylgruppe, eine Tetrahydropyranylgruppe, eine Acetalgruppe, eine Ketalgruppe, eine Trimethylsilylgruppe usw. sein.

Das alkalilösliche Harz, welches in dem Resistmaterial vom 3-Komponententyp enthalten ist, kann Polyvinylphenol, ein Copolymer von Polyvinylphenol, ein Novolakharz, ein Copolymer eines Novolakharzes usw. sein. Die Verbindung, welche die alkalische Auflösung eines alkalilöslichen Harzes verhindert und welche durch Säure alkalilöslich gemacht wird, kann eine alkalilösliche Verbindung sein, wie sie geschützt ist mit einer tert- Butylgruppe, einer tert-Butyloxycarbonylgruppe, einer Tetrahydropyranylgruppe, einer Acetalgruppe, einer Ketalgruppe, einer Trimethylsilylgruppe usw.

Das Vorstehende hat die bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf einen Fall beschrieben, wo eine Verunreinigung, welche Säure deaktiviert, Ammoniak ist. Zusätzlich zu Ammoniak kann jedoch die Verunreinigung, welche Säure deaktiviert, ein Amin sein. Jedes Amin, ob es wasserlöslich ist oder nicht, kann durch NH&sub3;-Umwandlung und unter Verwendung eines Chemilumineszenzverfahrens quantifiziert werden. Die Verunreinigung, welche Säure deaktiviert, kann außer Amin eine Substanz sein, die ein Schwefelsäureion oder ein Salpetersäureion usw. enthält.

Obwohl ein Resistfilm vor der Entwicklung zur Ausbreitung von Säure, welche durch das Säure bildende Mittel gebildet wird, einer Wärmebehandlung unterzogen wird, braucht der Resistfilm ferner gemäß der Ausführungsform nicht erwärmt zu werden.


Anspruch[de]

1. Ein Verfahren zur Bildung eines Musters, umfassend die Schritte:

Bilden eines Resistfilms auf einem Halbleiterträger durch Beschichten des Halbleiterträgers mit einem chemisch amplifizierten Resist, welcher enthält: einen Säurebildner, der eine Säure bei Bestrahlung mit einem energiereichen Strahl bildet, und ein Polymer, das eine Komponente enthält, die durch Säure alkalilöslich gemacht wird;

Bestrahlen des Resistfilms mit einem energiereichen Strahl durch eine Maske; und

Bilden eines Resistmusters durch Entwickeln des mit dem energiereichen Strahl bestrahlten Resistfilms, worin ein Verhältnis der Komponente, die durch Säure alkalilöslich gemacht wird, zu dem Polymer so geändert wird, dass das Verhältnis verringert wird, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein T-Profil an der Oberseite zu sein, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters, das rechtwinklig ist, während das Verhältnis erhöht wird, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein Profil mit runder Schulter zu sein, verglichen mit dem Profil eines Bezugsmusters, welches rechtwinklig ist;.

2. Ein Verfahren zur Bildung eines Musters, umfassend die Schritte:

Bilden eines Resistfilms auf einem Halbleiterträger durch Beschichten des Halbleiterträgers mit einem chemisch amplifizierten Resist, welcher enthält: einen Säurebildner, der eine Säure bei Bestrahlung mit einem energiereichen Strahl bildet;

ein alkalilösliches Polymer; und eine Verbindung, welche die alkalische Auflösung des alkalischen Polymers verhindert und durch Säure alkalilöslich gemacht wird;

Bestrahlen des Resistfilms mit einem energiereichen Strahl durch eine Maske; und

Bilden eines Resistmusters durch Entwickeln des mit dem energiereichen Strahl bestrahlten Resistfilms, worin ein Verhältnis der Verbindung zu dem alkalilöslichen Polymer so geändert wird, dass das Verhältnis verringert wird, wenn das Profil des Resistmusters dazu neigt, ein T-Profil an der Oberseite zu sein, verglichen mit einem Profil eines Bezugsmusters, welches rechtwinklig ist, während das Verhältnis erhöht wird, wenn das Profit des Resistmusters dazu neigt, ein Profil mit runder Schulter zu sein, verglichen mit dem Profil des Bezugsmusters, welches rechtwinklig ist.







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