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QUERVERWEIS AUF DAMIT IM ZUSAMMENHANG
STEHENDE ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung basiert auf und nimmt die Vorteile der Priorität der früheren
Japanischen Patentanmeldungen
Nr. 2006-260854 und
2007-189182 in
Anspruch, die am 26. September 2006 und 20. Juli 2007 angemeldet
wurden, deren gesamte Inhalte hier durch Bezugnahme inkorporiert
werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Resiststruktur-Verdickungsmaterial,
das eine feine Resist-Abstandsstruktur auszubilden vermag, die die
Belichtungsgrenzen (Auflösungsgrenzen)
von Lichtquellen von erhältlichen
Belichtungsvorrichtungen übertrifft,
durch Verdicken einer beim Herstellen einer Halbleitervorrichtung
auszubildenden Resiststruktur, und die vorliegende Erfindung betrifft
auch ein Verfahren zum Ausbilden einer Resiststruktur, eine Halbleitervorrichtung
und eine Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung.
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Stand der Technik
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Integrierte
Halbleiterschaltungen werden höher
integriert und LSIs und VLSIs werden zunehmen in praktische Verwendung
genommen. Begleitend zu dieser Entwicklung wurden auch die Verbindungsstrukturen feiner
ausgebildet. Zum Ausbilden einer feinen Verbindungsstruktur ist
eine lithographische Technik von großer Nützlichkeit, bei der ein Substrat
mit einem Resistfilm beschichtet, selektiv belichtet und da nach
entwickelt wird, um eine Resiststruktur auszubilden, und das Substrat
wird unter Verwenden der Resiststruktur als eine Maske einer Trockenätzbehandlung
unterzogen, danach wird durch Entfernen der Resiststruktur die gewünschte Struktur,
zum Beispiel eine Verbindungsstruktur erhalten. Die Verwendung einer
solchen lithographischen Technik mit der Verwendung eines Belichtungslichts
zur Mikroherstellung ist immer noch stark erforderlich, um hohe
Produktivität
von Strukturen beizubehalten, auch wenn die Strukturen nun zunehmend
fein werden. Aus diesem Grund wurde als ein für Belichtung verwendetes Licht,
d. h. ein Belichtungslicht, nicht nur ein tiefes Ultraviolettlicht
mit einer kürzeren
Wellenlänge
verwendet, sondern es wurden auch verschiedene erfinderische Anstrengungen
für die
Maskenstruktur an sich, für
die Form der Lichtquelle und dergleichen unternommen. Es gibt noch
viel Nachfrage nach Entwicklungen für eine Technik, die eine Lebensverlängerung
für ein
Belichtungslicht ermöglicht,
um eine feine Struktur in einem einfachen Verfahren aufzutragen.
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Um
die obigen technischen Probleme zu überwinden ist eine Technik
vorgeschlagen worden, bei der eine Resiststruktur, die aus einem
herkömmlichen
Resistmaterial ausgebildet ist, durch die Verwendung eines Resiststruktur-Verdickungsmaterials
(kann nachfolgend manchmal als "Resistschwellmittel" bezeichnet sein) verdickt
wird, das eine feine Resist-Abstandsstruktur und damit eine feine
Struktur auszubilden vermag. Zum Beispiel wurde eine Technik vorgeschlagen,
bei der eine Resiststruktur ausgebildet wird, dann ein wässriges Lösungsmaterial,
das Polyvinylacetalharz und ein Siliconharz enthält, die jeweils Vernetzbarkeit
ermöglichen, als
eine Basis über
eine Oberfläche
der Resiststruktur aufgebracht wird, um einen Beschichtungsfilm
auszubilden, der Beschichtungsfilm erwärmt wird, um dadurch den Beschichtungsfilm
und die Resiststruktur einer Vernetzungsreaktion bei der Kontaktgrenz fläche dazwischen
durch Verwenden einer restlichen Säure in der Resiststruktur zu
unterziehen, und dann die Resiststruktur durch Spülen der
Oberfläche
der vernetzten Resiststruktur mit Wasser oder einer wässrigen
alkalischen Lösung
verdickt (kann nachfolgend manchmal als "angeschwollen" bezeichnet sein) wird, um dadurch einen
Abstand zwischen den jeweiligen Linien der Resiststruktur zu verringern
und um eine feine Resist-Abstandsstruktur auszubilden, wodurch eine
erwünschte
Struktur ausgebildet wird, zum Beispiel eine erwünschte Verbindungsstruktur,
die in der gleichen Form ausgebildet ist, wie die Resist-Abstandsstruktur
(siehe offengelegte
Japanische
Patentanmeldung (JP-A) Nr. 11-283910 ). Des Weiteren wird
für das
oben erwähnte
wässrige
Lösungsmaterial
im Hinblick darauf, dass ein substantielles Ausmaß an Verringerung
der Breite der Resist-Abstandsstruktur erwartet werden kann, eine
Zusammensetzung mit einem zusätzlich
zugegebenen Vernetzungsmittel vorgeschlagen.
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Der
Typ von chemischen Agenzien, der mit einem in Halbleiterbearbeitung
zu verwendenden Beschichter/Entwickler-Weg verknüpft werden kann, ist gegenwärtig jedoch
auf Resistmaterialien und Spüllösungen beschränkt, und
es ist sehr schwierig, eine neue Behandlungsstrecke für ein neues
chemisches Agens einzurichten. Das herkömmliche Halbleiterverfahren
basiert nicht auf der Annahme, dass ein wässriges Lösungsmaterial über eine
Oberfläche
einer Resiststruktur aufgebracht wird, und somit ist es aufgrund
der Notwendigkeit einer neuen Steuerung für Abfallflüssigkeit auch schwierig, ein
solches wässriges
Lösungsmaterial zu
verwenden.
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Zusätzlich ist
es bei der Verwendung einer solchen herkömmlichen Materialzusammensetzung,
die eine Vernetzungsreaktion verwendet, schwierig, den Grad an Reaktion
zu steuern und es existieren die nachfolgenden Nachteile. Sie neigt
dazu, Unterschiede bei dem Grad an Reaktion in Abhängigkeit von
der anfänglichen
Strukturgröße einer
Resiststruktur zu verursachen, einen Verlust einer Resiststruktur,
der durch eine eingebettete Resist-Abstandsstruktur verursacht wird,
eine Abhängigkeit
von Reaktionsausmaß von
der verwendeten Strukturform und dergleichen, und der Verfahrensspielraum
ist eng.
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Unter
dem Gesichtspunkt des Ausbildens einer feinen Verbindungsstruktur
ist es erwünscht,
als ein Belichtungslicht zum Beispiel ein ArF-Excimerlaserlicht
(ArF = Argonfluorid) mit einer Wellenlänge von 193 nm zu verwenden,
das eine kürzere
Wellenlänge
als jene von einem KrF-Excimerlaserlicht (KrF = Kryptonfluorid) (Wellenlänge: 248
nm) aufweist. Wenn eine Struktur unter Verwenden eines Röntgenstrahls,
eines Elektronenstrahls oder dergleichen ausgebildet wird, von denen
jeder eine kürzere
Wellenlänge
als jene von dem ArF-Excimerlaserlicht (Argonfluorid) (Wellenlänge: 193
nm) aufweist, führt
dies indessen zu hohen Kosten und einer niedrigen Produktivität. Daher
ist es erwünscht,
das ArF-Excimerlaserlicht (Argonfluorid) (Wellenlänge: 193 nm)
zu verwenden.
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Durch
die Verwendung der Zusammensetzung für das wässrige Lösungsmaterial, das in der offengelegten
Japanischen Patentanmeldung (JP-A)
Nr. 11-283910 beschrieben ist, ist es bekannt geworden,
dass die Verwendung der wässrigen
Lösungsmaterialzusammensetzung
nicht wirksam ist beim Verdicken (Schwellen) einer ArF-Resiststruktur,
die ein Harz enthält,
das von dem Harz verschieden ist, das für KrF-Resiststrukturen verwendet
wird, obwohl es wirksam ist beim Verdicken (Schwellen) einer KrF-Resiststruktur,
die ein Phenolharz verwendet, und es gibt ein Problem dahin, dass
die wässrige
Lösungsmaterialzusammensetzung
nicht für
ArF-Resiste verwendet werden kann, die typischerweise zum Bearbeiten
von fortschrittlichen Vorrichtungen verwendet werden.
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Des
Weiteren kann eine verringerte Resiststruktur, die das Polyvinylacetalharz
als eine Basis verwendet, das durch die in der offengelegten
Japanischen Patentanmeldung (JP-A)
Nr. 11-283910 beschriebenen Technik erhalten wird, manchmal
in Bezug auf Trockenätzbeständigkeit
unzureichend sein, wodurch ein Problem mit Ver- bzw. Bearbeitbarkeit
verursacht wird. Im Fall einer Resiststruktur, die das Siliconharz
als eine Basis verwendet, tritt ein Ätzrückstand des Siliconharzes auf
und daher ist es oftmals erforderlich, den Rückstand weiter zu entfernen,
und ist die Resiststruktur nicht brauchbar, obwohl ihre Ätzbeständigkeit
zufriedenstellend ist.
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Daher
besteht ein Bedürfnis
danach, eine Technik zum kostengünstigen,
leichten Ausbilden einer feinen Resistabstandsstruktur und zum Ausbilden
einer Verbindungsstruktur, etc. zu entwickeln, die ArF-Excimerlaserlicht
als eine Lichtquelle während
Strukturbildung zu verwenden vermag, ohne die Notwendigkeit, eine
neue Vorrichtung zu errichten, die in ausreichender Weise eine ArF-Resiststruktur,
etc. zu verdicken vermag, die in nicht ausreichendem Maße durch
Verwenden des wässrigen
Lösungsmaterials
verdickt oder angeschwollen werden kann, das das vernetzbare Harz
oder das ein Vernetzungsmittel enthaltende Harz enthält.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf, die Nachteile des Stands der
Technik zu lösen,
und kann die folgenden Aufgaben erfüllen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Resiststruktur-Verdickungsmaterial
zur Verfügung zu
stellen, das auch ein ArF-Excimerlaserlicht (Argonfluorid) als ein
Belichtungslicht während
Strukturierung verwenden kann; das eine Resiststruktur, wie zum
Beispiel eine Linien & Abstände-Struktur ohne Abhängigkeit von
der Größe einer
zu verdickenden Resiststruktur nur durch Aufbringen des Resiststruktur-Verdickungsmaterials über die
Oberfläche
der ausgebildeten Resiststruktur, die aus dem ArF-Resist oder dergleichen
ausgebildet ist, zu verdicken vermag; das mit Wasser oder einem
alkalischen Entwickler gespült
werden kann; das eine exzellente Ätzbeständigkeit aufweist; und das
bei niedrigen Kosten, leicht und effizient in der Lage ist, eine feine
Resistabstandsstruktur auszubilden, die Belichtungsgrenzen (Auflösungsgrenzen)
von Lichtquellen von erhältlichen
Belichtungsvorrichtungen übertrifft.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur zur Verfügung zu stellen, das während Strukturierung
einer Resiststruktur auch ein ArF-Excimerlaserlicht als ein Belichtungslicht
ohne die Notwendigkeit zum Errichten einer neuen Vorrichtung verwenden
kann; das eine Resiststruktur, wie zum Beispiel eine Linien & Abstände-Struktur
ohne Abhängigkeit
von der Größe einer
zu verdickenden Resiststruktur zu verdicken vermag; und das bei
niedrigen Kosten, leicht und effizient in der Lage ist, eine feine
Resistabstandsstruktur auszubilden, die Belichtungsgrenzen (Auflösungsgrenzen) von
Lichtquellen von erhältlichen
Belichtungsvorrichtungen übertrifft.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu
stellen, bei dem während
Strukturieren einer Resiststruktur ein ArF-Excimerlaserlicht ohne
die Notwendigkeit einer Errichtung einer neuen Vorrichtung als eine
Lichtquelle verwendet werden kann; eine feine Resist-Abstandsstruktur,
die Belichtungs- oder Auflösungsgrenzen
von Lichtquellen von verfügbaren
Belichtungsvorrichtungen übertrifft,
ausgebildet werden kann; und das einen hoch leistungsfähigen Halbleiter
mit einer feinen Verbindungsstruktur, die unter Verwenden der Resist-Abstandsstruktur
ausgebildet ist, effizient in Mengen herstellen kann, und auch einen
hoch leis tungsfähigen
Halbleiter zur Verfügung stellen
soll, der durch das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
hergestellt ist und feine Verbindungsstrukturen aufweist.
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Im
Hinblick auf die oben erwähnten
Nachteile haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Untersuchungen
angestellt und haben die folgenden Ergebnisse erhalten. Insbesondere
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass
beim Anschwellen einer Resiststruktur unter Verwenden eines herkömmlichen
Resistschwellmittels, das ein aliphatisches Harz, ein Siliconharz,
ein Vernetzungsmittel und dergleichen enthält, die Resiststruktur nicht
ohne die Anwendung einer Vernetzungsreaktion verdickt werden kann,
die durch eine restliche Säure
verursacht wird, dass jedoch als ein Ersatz für ein herkömmliches Verfahren die Verwendung
eines Resiststruktur-Verdickungsmaterials, das wenigstens ein Harz,
einen Benzylalkohol, ein Benzylamin und Derivate davon enthält, das
ein wasserfreies Material ist und keinen Säurebildner und kein Vernetzungsmittel
enthält,
es möglich
macht, leicht sowohl Reaktionen zu steuern als auch die Resiststruktur
ohne Abhängigkeit
von der Größe einer
zu verdickenden Resiststruktur zu verdicken, da keine Vernetzungsreaktion
darin verursacht wird, und das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
mit Wasser oder einem alkalischen Entwickler gespült werden
kann. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden auch heraus, dass
es möglich
ist, ein Resiststruktur-Verdickungsmaterial zu erhalten, das exzellent
insbesondere in Bezug auf Ätzbeständigkeit
ist, wenn ein Phenolharz, Polyvinylpyrrolidon und dergleichen als
das Harz verwendet werden. Diese Ergebnisse führten zu der Fertigstellung
der vorliegenden Erfindung.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf den Ergebnissen der Erfinder.
Die Mittel zum Lösen
der oben erwähnten
Probleme sind in den beigefügten
Ansprüchen
beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
enthält
wenigstens ein Harz und eine durch die folgende Allgemeine Formel
(1) repräsentierte
Verbindung, ist ein wasserfreies Material und enthält keinen
Säurebildner
und kein Vernetzungsmittel.
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In
der Allgemeinen Formel (1) repräsentiert "X" eine funktionelle Gruppe, die durch
die folgende Strukturformel (1) repräsentiert ist; "Y" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe, einer Alkoxygruppe, einer Alkoxycarbonylgruppe und
einer Alkylgruppe, und die Anzahl an Substituenten in einer mit
Alkylgruppe substituierten Aminogruppe ist eine ganze Zahl von 1
oder 2; "m" ist eine ganze Zahl
von 1 oder größer; und "n" ist eine ganze Zahl von 0 oder größer.
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In
der Strukturformel (1) können "R1" und "R2" gleich oder verschieden
voneinander sein und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Substituentengruppe
repräsentieren; "Z" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe und einer Alkoxygruppe, und die Anzahl an Substituenten
in einer durch Alkylgruppe substituierten Aminogruppe ist eine ganze Zahl
von 1 oder 2.
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Nachdem
das Resiststruktur-Verdickungsmaterial über die Oberfläche einer
Resiststruktur aufgebracht wurde, infiltriert das Resiststruktur-Verdickungsmaterial,
das sich nahe der Grenzfläche
zu der Resiststruktur befindet, in die Resiststruktur, um mit dem
Material der Resiststruktur zu interagieren oder mit ihm gemischt
zu werden, und reagiert die durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung mit dem Harz, das sich nahe der Verbindung befindet.
Zu diesem Zeitpunkt kann aufgrund von exzellenter Affinität zwischen dem
Resiststruktur-Verdickungsmaterial und der Resiststruktur eine Oberflächenschicht
oder Mischschicht, die als ein Ergebnis einer Interaktion zwischen
dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial und der Resiststruktur ausgebildet
wird, effizient auf der Oberfläche
der Resiststruktur in einem Zustand ausgebildet werden, bei dem die
Resiststruktur die Innenschicht davon bildet. Als das Ergebnis kann
die Resiststruktur effizient mit dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
verdickt werden. Die so verdickte (kann nachfolgend als "geschwollen" bezeichnet sein)
Resiststruktur (kann nachfolgend als "verdickte Resiststruktur" bezeichnet sein)
wird durch das Resiststruktur-Verdickungsmaterial gleichmäßig verdickt.
Aus diesem Grund weist eine Resist-Abstandsstruktur (kann nachfolgend
manchmal als "Abstandsstruktur" bezeichnet sein),
die mit der verdickten Resiststruktur auszubilden ist, eine feine
Struktur auf, die die Belichtungsgrenze (Auflösungsgrenze) von einer Lichtquelle
einer erhältlichen
Belichtungsvorrichtung übertrifft.
Da das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
eine durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung enthält, kann
das Resiststruktur- Verdickungsmaterial
eine Wirkung der effizienten und gleichmäßigen Verdickung einer Resiststruktur
zeigen, unabhängig
von dem Typ und der Größe eines
für die
Resiststruktur verwendeten Materials und weist eine geringe Abhängigkeit
von dem Typ und der Größe des für die Resiststruktur
verwendeten Materials auf. Wenn ein Phenolharz, Polyvinylpyrrolidon
und dergleichen als das Harz verwendet werden, ist die Resiststruktur
insbesondere exzellent in Bezug auf Ätzbeständigkeit, da das Harz und die
durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung jeweils
einen aromatischen Ring aufweisen. Aus diesem Grund kann das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
bevorzugt auch beim Ausbilden einer Resiststruktur verwendet werden, wie
zum Beispiel einer Linien- & Abstände-Struktur
auf einer Verbindungsschicht einer LOGIC-LSI, in der verschiedene
Größen von
verdickten Resiststrukturen verwendet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur umfasst wenigstens Ausbilden einer
Resiststruktur auf einer Oberfläche
eines zu bearbeitenden Werkstücks
und Aufbringen eines Resiststruktur-Verdickungsmaterials über die
Oberfläche
des Werkstücks,
um so die Oberfläche
der Resiststruktur zu bedecken.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur infiltriert, nachdem eine Resiststruktur
ausgebildet ist und das Resiststruktur-Verdickungsmaterial über die
Oberfläche
der Resiststruktur aufgebracht ist, das Resiststruktur-Verdickungsmaterial,
das sich nahe der Grenzfläche
zu der Resiststruktur befindet, in die Resiststruktur, um mit dem
Material der Resiststruktur zu interagieren oder damit gemischt zu
werden, und reagiert die durch die folgende Allgemeine Formel (1)
repräsentierte
Verbindung mit dem Harz, das sich nahe der Verbindung befindet.
Aus diesem Grund wird effizient eine Oberflächenschicht oder eine Mischschicht
als ein Ergebnis einer Interaktion zwischen dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
und der Resiststruktur auf der Oberfläche der Resiststruktur in einem
Zustand ausgebildet, bei dem die Resiststruktur eine Innenschicht
davon bildet. Die so verdickte Resiststruktur wird gleichmäßig mit
dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial verdickt. Daher weist eine
mit der verdickten Resiststruktur ausgebildet Resist-Abstandsstruktur
eine feine Struktur auf, die die Belichtungsgrenze (Auflösungsgrenze)
von Lichtquellen einer verfügbaren Belichtungsvorrichtung übertrifft.
Da das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
eine durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung enthält, kann
das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
eine Wirkung eines effizienten und gleichmäßigen Verdickens der Resiststruktur
zeigen, unabhängig
von dem Typ und der Größe eines
für die
Resiststruktur verwendeten Materials, und weist eine geringe Abhängigkeit
von dem Typ und der Größe des für die Resiststruktur
verwendeten Materials auf. Wenn ein Phenolharz, Polyvinylpyrrolidon
und dergleichen als das Harz verwendet werden, weist die Resiststruktur
insbesondere eine exzellente Ätzbeständigkeit
auf, da das Harz und die durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung jeweils einen aromatischen Ring aufweisen. Aus diesem
Grund kann das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
auch bevorzugt beim Ausbilden von Resiststrukturen, wie zum Beispiel
einer Linien- & Abstände-Struktur
auf einer Verbindungsschicht eines LOGIC LSI verwendet werden, bei
der nicht nur eine Kontaktlochstruktur sondern auch verschiedene
Größen an verdickten
Resiststrukturen verwendet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung umfasst Ausbilden einer Resiststruktur
auf einer Oberfläche
von einem zu bearbeitenden Werkstück; Aufbringen des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungs materials über die
Oberfläche
des Werkstücks,
um so die Oberfläche
der Resiststruktur zu bedecken, um dadurch die Resiststruktur zu
verdicken; und Ätzen
der Oberfläche
des Werkstücks
unter Verwenden der verdickten Resiststruktur als eine Maske, um
so die Oberfläche
des Werkstücks zu
strukturieren.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird bei dem Ausbilden
einer Resiststruktur eine Resiststruktur auf einer Oberfläche eines
Werkstücks
ausgebildet, bei dem eine Struktur, wie zum Beispiel eine Verbindungsstruktur
ausgebildet werden soll, und wird das oben erwähnte Resiststruktur-Verdickungsmaterial
aufgebracht, um so die Oberfläche
der Resiststruktur zu bedecken. Dann infiltriert das Resiststruktur-Verdickungsmaterial,
das sich nahe der Grenzfläche
zu der Resiststruktur befindet, in die Resiststruktur, um mit dem
Material der Resiststruktur zu interagieren oder sich damit zu mischen,
und die durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung reagiert
mit dem Harz, das sich in der Nähe
der Verbindung befindet. Dann kann effizient eine Oberflächenschicht
oder eine Mischschicht, die als ein Ergebnis einer Interaktion zwischen
dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial und der Resiststruktur ausgebildet
ist, auf der Oberfläche
der Resiststruktur in einem Zustand ausgebildet werden, bei dem
die Resiststruktur ihre Innenschicht bildet. Die so verdickte Resiststruktur
wird durch das Resiststruktur-Verdickungsmaterial gleichmäßig verdickt.
Aus diesem Grund weist eine Resist-Abstandsstruktur, die mit der
verdickten Resiststruktur ausgebildet ist, eine feine Struktur auf,
die die Belichtungsgrenze (Auflösungsgrenze)
von Lichtquellen einer verfügbaren
Belichtungsvorrichtung übertrifft.
Da das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
eine durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung enthält, kann
das Resiststruktur-Verdickungsmaterial eine Wirkung des Verdi ckens
der Resiststruktur effizient und gleichmäßig zeigen, unabhängig von
dem Typ und der Größe eines
für die
Resiststruktur verwendeten Materials und weist ein geringe Abhängigkeit
von dem Typ und der Größe des für die Resiststruktur
verwendeten Materials auf. Wenn ein Phenolharz, Polyvinylpyrrolidon
und dergleichen als das Harz verwendet werden, weist die Resiststruktur
insbesondere eine exzellente Ätzbeständigkeit
auf, da das Harz und die durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung jeweils einen aromatischen Ring aufweisen. Daher ist
es durch Verwenden des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials
möglich,
leicht und präzise
eine verdickte Resiststruktur auszubilden, wie zum Beispiel eine
Linien- & Abstände-Struktur
auf einer Verbindungsschicht eines LOGIC LSI, bei der nicht nur
eine Kontaktlochstruktur sondern auch verschiedene Größen an verdickten
Resiststrukturen verwendet werden.
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Danach
kann bei dem Strukturieren der verdickten Resiststruktur durch Ätzen der
Oberfläche
des Werkstücks
unter Verwenden der verdickten Resiststruktur, die bei dem Ausbilden
der Resiststruktur verdickt worden ist, die Oberfläche des
Werkstücks
fein und präzise
mit genauer Abmessung strukturiert werden, wodurch hoch qualitative
und hoch leistungsfähige
Halbleitervorrichtungen effizient hergestellt werden können, die
alle eine Struktur aufweisen, wie zum Beispiel eine extrem feine
und präzise
Verbindungsstruktur mit hervorragend genauer Abmessung.
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Die
erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung hergestellt. Die Halbleitervorrichtung
weist Strukturen auf, zum Beispiel Verbindungsstrukturen mit feiner,
präziser
und genauer Abmessung, und besitzt hohe Qualität und hohe Leistungsfähigkeit.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN DARSTELLUNGEN
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels des Mechanismus
zum Verdicken einer Resiststruktur unter Verwenden eines erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials, und
zum Zeigen des Zustands, bei dem das Resiststruktur-Verdickungsmaterial über die
Oberfläche
der Resiststruktur aufgebracht ist.
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2 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels des Mechanismus
zum Verdicken einer Resiststruktur unter Verwenden eines erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials, und
zum Zeigen des Zustands, bei dem das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
in die Oberfläche
der Resiststruktur infiltriert ist.
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3 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels des Mechanismus
zum Verdicken einer Resiststruktur unter Verwenden eines erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials, und
zum Zeigen des Zustands, bei dem die Oberfläche der Resiststruktur mit
dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
verdickt ist.
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4 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ausbilden einer Resiststruktur, und zum Zeigen des Zustands,
bei dem ein Resistfilm ausgebildet ist.
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5 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ausbilden einer Resiststruktur, und zum Zeigen des Zustands,
bei dem der Resistfilm Strukturieren unterzogen wird, wodurch eine
Resiststruktur ausgebildet wird.
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6 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ausbilden einer Resiststruktur, und zum Zeigen des Zustands,
bei dem das Resiststruktur-Verdickungsmaterial über die Oberfläche der
Resiststruktur aufgebracht ist.
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7 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ausbilden einer Resiststruktur, und zum Zeigen des Zustands,
bei dem ein Mischen in der Nähe
der Oberfläche
der Resiststruktur stattfindet und das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
in die Resiststruktur infiltriert.
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8 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ausbilden einer Resiststruktur, und zum Zeigen des Zustands,
bei dem das Resiststruktur-Verdickungsmaterial entwickelt ist.
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9 ist
eine Draufsicht zum Erläutern
eines FLASH EPROM, der ein Beispiel einer durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung hergestellten Halbleitervorrichtung
ist.
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10 ist
eine Draufsicht zum Erläutern
eines FLASH EPROM, der ein weiteres Beispiel einer durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung hergestellten Halbleitervorrichtung
ist.
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11 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist.
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12 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem im 11 gezeigten Schritt.
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13 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Her stellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 12 gezeigten Schritt.
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14 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 13 gezeigten Schritt.
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15 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 14 gezeigten Schritt.
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16 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 15 gezeigten Schritt.
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17 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 16 gezeigten Schritt.
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18 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 17 gezeigten Schritt.
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19 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des FLASH EPROM, das ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 18 gezeigten Schritt.
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20 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen des
FLASH EPROM, das ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen eine Halbleitervorrichtung ist.
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21 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen des
FLASH EPROM, das ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen eine Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 20 gezeigten Schritt.
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22 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen des
FLASH EPROM, das ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen eine Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 21 gezeigten Schritt.
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23 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen des
FLASH EPROM, das noch ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen eine Halbleitervorrichtung ist.
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24 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen des
FLASH EPROM, das noch ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen eine Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 23 gezeigten Schritt.
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25 ist
ein schematisches Querschnittsdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen des
FLASH EPROM, das noch ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen eine Halbleitervorrichtung ist, und zum Zeigen eines
Schritts nach dem in 24 gezeigten Schritt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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(Resiststruktur-Verdickungsmaterial)
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Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
enthält
wenigstens ein Harz und eine durch die folgende all gemeine Formel
(1) repräsentierte
Verbindung und enthält
weiter ein oberflächenaktives Mittel,
ein organisches Lösungsmittel
und weitere Komponenten, die in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit
der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sind, und das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
ist ein wasserfreies Material und enthält keinen Säurebildner und kein Vernetzungsmittel.
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In
der Allgemeinen Formel (1) repräsentiert "X" eine funktionelle Gruppe, die durch
die folgende Strukturformel (1) repräsentiert ist; "Y" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe, einer Alkoxygruppe, einer Alkoxycarbonylgruppe und
einer Alkylgruppe, und die Anzahl an Substituenten in einer durch
Alkylgruppen substituierten Aminogruppe ist eine ganze Zahl von
1 oder 2; "m" ist eine ganze Zahl
von 1 oder größer; und "n" ist eine ganze Zahl von 0 oder größer.
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In
der Strukturformel (1) können "R1" und "R2" gleich oder verschieden
voneinander sein und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Substituentengruppe
repräsentieren; "Z" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe und einer Alkoxygruppe, und die Anzahl an Substituenten
in einer durch Alkylgruppen substituierten Aminogruppe ist eine
ganze Zahl von 1 oder 2.
-
Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
ist ein wasserfreies Material. Hier bedeutet das "wasserfreie Material" ein Material, das
kein Wasser enthält,
und das wasserfreie Material enthält bevorzugt eines der nachfolgend
beschriebenen organischen Lösungsmittel.
-
Es
ist erforderlich, dass das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
keinen Säurebildner
und kein Vernetzungsmittel enthält.
Die Technik des Verdickens einer Resiststruktur unter Verwenden
des Resiststruktur-Verdickungsmaterial unterscheidet sich von einer
herkömmlichen
Technik zum Anschwellen einer Resiststruktur unter Verwenden einer
Vernetzungsreaktion auf Basis von Säurediffusion.
-
Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
ist bevorzugt wasserlöslich
oder alkalilöslich.
Wenn das Resiststruktur-Verdickungsmaterial wasserlöslich oder
alkalilöslich
ist, kann das Resiststruktur-Verdickungsmaterial mit Wasser oder
einem alkalischen Entwickler gespült werden, um nicht umgesetzte Anteile
zu entfernen, und ermöglicht
es, einen Resist-Entwicklungsbehälter
gemeinsam zu verwenden, ohne die Notwendigkeit, eine neue Behandlungsstrecke
für ein
neues chemisches Agens zum Entwickeln einzurichten, wenn eine Resiststruktur
ausgebildet wird, wodurch die Kosten für Vorrichtungen verringert
werden.
-
Die
Wasserlöslichkeit
des Resiststruktur-Verdickungsmaterials ist nicht besonders beschränkt, so
lange es eine solche Löslichkeit
aufweist, dass nicht umgesetzte Anteile entfernt werden können, und
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung eingestellt sein, es ist jedoch
zum Beispiel eine Löslichkeit,
bei der 0,1 g oder mehr des Resiststruktur-Verdickungsmaterials
in 100 g Wasser mit 25 °C
gelöst
wird, bevorzugt.
-
Die
Alkalilöslichkeit
des Resiststruktur-Verdickungsmaterials ist nicht besonders beschränkt und
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, es ist jedoch zum
Beispiel eine Alkalilöslichkeit,
bei der 0,1 g oder mehr des Resiststruktur-Verdickungsmaterials
in 100 g einer wässrigen
Lösung
von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) mit 25 °C und 2,38 Gew.-% gelöst werden
können,
bevorzugt.
-
Eine
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials
kann eine organische Lösung,
eine kolloidale Dispersion, eine Emulsionsdispersion oder dergleichen
sein. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
eine organische Lösung
ist.
-
– Harz –
-
Das
Harz ist nicht besonders beschränkt
und kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, das Harz weist jedoch
bevorzugt eine cyclische Struktur in wenigstens einem Teil seiner
Struktur unter dem Gesichtspunkt auf, dass es dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
exzellente Ätzbeständigkeit
verleihen kann. Als ein bevorzugtes Beispiel des eine cyclische
Struktur aufweisenden Harzes dient wenigstens eines, das ausgewählt ist
aus Phenolharzen, Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Alkylharze
und Mischungen davon.
-
Das
Phenolharz ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter
Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, jedoch umfassen bevorzugte
Beispiele davon Polyparahydroxystyrolharze und Novolakharze.
-
Jedes
von diesen Harzen kann alleine oder in Kombination aus zwei oder
mehreren verwendet werden. Von diesen sind Po lyparahydroxystyrolharze,
Novolakharze, Polyvinylpyrrolidone bevorzugt.
-
Der
Gehalt des Harzes in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial kann
in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit dem Typ und dem Gehalt der durch die folgende Allgemeine Formel
(1) repräsentierten
Verbindung, einem oberflächenaktiven
Mittel, einem organischen Lösungsmittel
und dergleichen, die nachfolgend beschrieben sind, bestimmt werden.
-
– Durch
die Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung –
-
Die
durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung ist nicht
besonders beschränkt
und kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, so lange die Verbindung
einen aromatischen Ring in einem Teil ihrer Struktur aufweist und
durch die folgende Allgemeine Formel (1) repräsentiert ist. Es ist unter
dem Gesichtspunkt vorteilhaft, eine solche Verbindung mit dem aromatischen
Ring zu verwenden, dass sie dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial exzellente Ätzbeständigkeit verleihen
kann.
-
-
In
der Allgemeinen Formel (1) repräsentiert "X" eine funktionelle Gruppe, die durch
die folgende Strukturformel (1) repräsentiert ist; "Y" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe, einer Alkoxygruppe, einer Alkoxycarbonylgruppe und
einer Alkylgruppe, und die Anzahl an Substituenten in einer durch
Alkylgruppen substituierten Aminogruppe ist eine ganze Zahl von
1 oder 2; "m" ist eine ganze Zahl
von 1 oder größer; und "n" ist eine ganze Zahl von 0 oder größer. "m" ist unter dem Gesichtspunkt einer Verhinderung
des Auftretens von Vernetzungsreaktion und leichtem Steuern der
Reaktionen bevorzugt eine ganze Zahl von 1.
-
-
In
der Strukturformel (1) können "R1" und "R2" gleich oder verschieden
voneinander sein und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Substituentengruppe
repräsentieren; "Z" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe und einer Alkoxygruppe, und die Anzahl an Substituenten
in einer durch Alkylgruppen substituierten Aminogruppe ist eine
ganze Zahl von 1 oder 2.
-
In
der Strukturformel (1) repräsentieren "R1" bzw. "R2" bevorzugt ein Wasserstoffatom.
Wenn "R1" bzw. "R2" ein Wasserstoffatom
ist, gibt es viele Vorteile bei der Wasserlöslichkeit.
-
Wenn
in der Strukturformel (1) "R1" bzw. "R2" die Substituentengruppe
ist, ist die Substituentengruppe nicht besonders beschränkt, kann
in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, und Beispiele davon
umfassen Ketongruppen (Keton = Alkylcarbonyl), Alkoxycarbonylgruppen
und Alkylgruppen.
-
Als
spezielle Beispiele von einer durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierten
Verbindung dienen bevorzugt Verbindungen, die alle eine Benzylalkoholstruktur
aufweisen, und Verbindungen die alle eine Benzylaminstruktur aufweisen.
-
Die
Verbindung mit einer Benzylalkoholstruktur ist nicht besonders beschränkt und
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Zum Beispiel sind
Benzylalkohole und Derivate davon bevor zugt. Spezielle Beispiele
davon umfassen Benzylalkohol, 2-Hydroxybenzylalkohol
(Salicylalkohol), 4-Hydroxybenzylalkohol (Salicylalkohol), 4-Hydroxybenzylalkohol,
2-Aminobenzylalkohol, 4-Aminobenzylalkohol, 2,4-Dihydroxybenzylalkohol,
1,4-Benzoldimethanol,
1,3-Benzoldimethanol, 1-Phenyl-1,2-Ethandiol und 4-Methoxymethylphenol.
-
Die
Verbindung mit einer Benzylaminstruktur ist nicht besonders beschränkt und
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Zum Beispiel sind
Benzylamin und Derivate davon bevorzugt. Insbesondere dienen Benzylamin,
2-Hydroxybenzylamin und 2-Methoxybenzylamin als Beispiele.
-
Jede
von diesen Verbindungen kann allein oder in Kombination von zwei
oder mehreren verwendet werden.
-
Der
Gehalt an der durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierten
Verbindung in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial ist nicht besonders
beschränkt
und kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung eingestellt sein. Zum Beispiel
beträgt
der Gehalt der durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierten
Verbindung bevorzugt 0,01 Gewichtsteile bis 50 Gewichtsteile bezogen
auf den Gesamtgehalt des Resiststruktur-Verdickungsmaterials, und
noch bevorzugter 0,1 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile.
-
Wenn
der Gehalt der durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierten
Verbindung kleiner ist als 0,01 Gewichtsteile, kann ein erwünschtes
Reaktionsausmaß nicht
leicht erhalten werden. Wenn der Gehalt der durch die Allgemeine
Formel (1) repräsentierten
Verbindung größer ist
als 50 Gewichtsteile ist dies unvorteilhaft, da eine hohe Wahrscheinlichkeit
existiert, dass die Verbindung ausfällt, wenn das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
aufgebracht wird und dann treten Strukturdefekte auf.
-
– Oberflächenaktives
Mittel –
-
Wenn
es erforderlich ist, die Mischfähigkeit
zwischen dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial und einer Resiststruktur
zu verbessern, wenn ein größeres Maß an Verdicken
erforderlich ist, wenn es erforderlich ist, die Einheitlichkeit
der Verdickungswirkung in einer Ebene in der Grenzfläche zwischen
dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial und einer Resiststruktur
zu verbessern, wenn Entschäumbarkeit
erforderlich ist oder dergleichen, macht es eine Zugabe des oberflächenaktiven
Mittels möglich,
diese Forderungen zu erfüllen.
-
Das
oberflächenaktive
Mittel ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter
Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Beispiele des oberflächenaktiven
Mittels umfassen nichtionische oberflächenaktive Mittel, kationische
oberflächenaktive
Mittel, anionische oberflächenaktive
Mittel und amphotere oberflächenaktive
Mittel. Jedes dieser oberflächenaktiven
Mittel kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren verwendet
werden. Von diesen sind nichtionische oberflächenaktive Mittel unter dem
Gesichtspunkt bevorzugt, dass darin keine Metallionen, wie zum Beispiel
Natriumsalz oder Kaliumsalz, enthalten sind.
-
Bezüglich des
nichtionischen oberflächenaktiven
Mittels kann bevorzugt ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel ausgewählt werden
aus oberflächenaktiven
Alkoxylatmitteln, oberflächenaktiven
Fettsäureestermitteln,
oberflächenaktiven
Amidmitteln, oberflächenaktiven
Alkoholmitteln, oberflächenaktiven
Ethylendiaminmitteln und oberflächenaktiven
Siliconmitteln. Insbesondere umfassen bevorzugte Beispiele davon Polyoxyethylen-Polyoxypropylen
Kondensationsverbindungen, Polyoxyalkylen-Alkylether-Verbindungen,
Polyoxyethylen-Alkylether-Verbindungen, Polyoxyethylen-Derivatverbindungen,
Sorbitanfettsäureester-Verbindungen,
Glycerin-Fettsäureester- Verbindungen, primärer Alkohol-Ethoxylat-Verbindungen,
Phenol-Ethoxylat-Verbindungen, Nonylphenol-Ethoxylat-Verbindungen,
Octylphenol-Ethoxylat-Verbindungen, Laurylalkohol-Ethoxylat-Verbindungen,
Oleylalkohol-Ethoxylat-Verbindungen, oberflächenaktive Fettsäureestermittel, oberflächenaktive
Amidmittel, oberflächenaktive
natürliche
Alkoholmittel, oberflächenaktive
Ethylendiaminmittel und oberflächenaktive
sekundärer
Alkohol-Ethoxylat-Mittel.
-
Das
kationische oberflächenaktive
Mittel ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter
Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Bevorzugte Beispiele
davon umfassen oberflächenaktive
kationische Alkylmittel, oberflächenaktive,
kationische, quaternäre
Mittel vom Amidtyp, und oberflächenaktive,
kationische, quaternäre
Mittel vom Estertyp.
-
Das
amphotere oberflächenaktive
Mittel ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter
Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Beispiel davon umfassen
oberflächenaktive
Aminoxidmittel und oberflächenaktive
Betainmittel.
-
Der
Gehalt des oberflächenaktiven
Mittels in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial ist nicht besonders
beschränkt
und kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit dem Typ und dem Gehalt des Harzes und der durch die Allgemeine
Formel (1) repräsentierten
Verbindung eingestellt sein. Zum Beispiel beträgt der Gehalt des oberflächenaktiven
Mittels bevorzugt 0,005 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Resiststruktur-Verdickungsmaterials, noch bevorzugter 0,05 Gewichtsteile
oder mehr bis 2 Gewichtsteile unter dem Gesichtspunkt des Reaktionsausmaßes und
unter dem Gesichtspunkt, dass das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
exzellente Gleichmäßigkeit
in einer Ebene aufweist, und noch bevorzugter 0,08 Gewichtsteile bis
0,25 Gewichtsteile.
-
Wenn
der Gehalt des oberflächenaktiven
Mittels kleiner ist als 0,005 Gewichtsteile, ist das Reaktionsausmaß des Resiststruktur-Verdickungsmaterials
mit einer Resiststruktur nicht viel von dem Fall verschieden, bei
dem das Resiststruktur-Verdickungsmaterial kein oberflächenaktives
Mittel enthält,
obwohl es bei der Steigerung von Beschichtungseigenschaften wirksam
ist.
-
– Organisches Lösungsmittel –
-
Das
organische Lösungsmittel
ist nicht besonders beschränkt,
so lange es nicht beträchtlich
die Resiststruktur löst,
und kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Zum Beispiel dienen
ein Alkohollösungsmittel
mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen und ein Glycollösungsmittel
mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen als bevorzugte Beispiele.
-
Wenn
das Resiststruktur-Verdickungsmaterial das organische Lösungsmittel
enthält,
ist es insoweit von Vorteil, da die Löslichkeit des Harzes mit der
durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindung in dem
Resiststruktur-Verdickungsmaterial verbessert sein kann.
-
Das
Alkohollösungsmittel
mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen ist nicht besonders beschränkt und
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, jedoch beträgt die Anzahl
an Kohlenstoffatomen des Alkohollösungsmittels bevorzugt 4 bis
5. Bevorzugte Beispiele davon umfassen Isobutanol, n-Butanol und
4-Methyl-2-pentanol.
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Das
Glycollösungsmittel
mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen ist nicht besonders beschränkt und
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, jedoch beträgt die Anzahl
an Kohlenstoffato men des Glycollösungsmittels
bevorzugt 2 bis 3. Bevorzugte Beispiele davon umfassen Ethylenglycol
und Propylenglycol.
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Jedes
von diesen organischen Lösungsmitteln
kann alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet
werden. Von diesen ist ein organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunkt
von etwa 80 °C bis
200 °C insoweit
bevorzugt, als dass es rasches Trocknen des Resiststruktur-Verdickungsmaterials
verhindern kann, wenn es aufgebracht ist, und das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
unter der Verwendung eines solchen organischen Lösungsmittels effizient aufgebracht
werden kann.
-
Der
Gehalt des organischen Lösungsmittels
in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial kann in geeigneter Weise
in Übereinstimmung
mit dem Typ und dem Gehalt des Harzes, der durch die Allgemeine
Formel (1) repräsentierten
Verbindung und dem oberflächenaktiven
Mittel und dergleichen bestimmt sein.
-
– Weitere Komponenten –
-
Die
weiteren Komponenten sind nicht besonders beschränkt, so lange sie nicht die
Wirkungen des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials
beeinträchtigen,
und können
in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Beispiele der weiteren
Komponenten umfassen verschiedene im Stand der Technik bekannte
Additive, wie zum Beispiel thermische Oxidationserzeuger, Quencher,
die verkörpert
sind durch Aminquencher und Amidquencher.
-
Der
Gehalt der weiteren Komponenten in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit dem Typ und dem Gehalt des Harzes, der durch die Allgemeine
Formel (1) repräsentierten
Verbindung und dem oberflächenaktiven
Mittel und dergleichen bestimmt sein.
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– Verwendung des Resiststruktur-Verdickungsmaterials –
-
Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
kann zur Verwendung über
die Oberfläche der
Resiststruktur aufgebracht werden.
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Das
oberflächenaktive
Mittel kann getrennt davon über
die Oberfläche
der Resiststruktur aufgebracht werden, bevor das Resiststruktur-Verdickungsmaterial über die
Oberfläche
der Resiststruktur aufgebracht wird, ohne dass das oberflächenaktive
Mittel in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial enthalten ist.
-
Wenn
das Resiststruktur-Verdickungsmaterial über die Oberfläche der
Resiststruktur aufgebracht wird, interagiert das Resiststruktur-Verdickungsmaterial
mit oder wird mit der Resiststruktur gemischt, und die durch die
Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung reagiert mit dem Harz, das sich nahe der Verbindung befindet,
um dadurch eine Schicht oder Mischschicht auf der Oberfläche der
Resiststruktur auszubilden, die als ein Ergebnis einer Interaktion
zwischen dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial und der Resiststruktur ausgebildet
ist. Als das Ergebnis davon ist die verdickte Resiststruktur um
ein Maß dicker
als die zu verdickende Resiststruktur, d. h. die nicht verdickte
Resiststruktur, das der Dicke der Mischschicht entspricht, und es
ist eine verdickte Resiststruktur ausgebildet.
-
Wenn
die durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung in dem
Resiststruktur-Verdickungsmaterial enthalten ist, macht sie es möglich, die
Wirkung des Erhaltens von effizientem und gleichmäßigem Verdicken einer Resiststruktur zu erhalten,
unabhängig
von dem Typ, der Größe oder
dergleichen des Resiststrukturmaterials, und das Ausmaß der Verdickung
weist eine geringe Abhängigkeit
von dem Material und der Größe der Resiststruktur
auf.
-
Der
Durchmesser und die Breite der aus der so verdickten Resiststruktur
gebildeten Resist-Abstandsstruktur sind kleiner als jene der Resist-Abstandsstruktur,
die aus der nicht verdickten Resiststruktur ausgebildet worden ist.
Als das Ergebnis kann eine feine Resist-Abstandsstruktur ausgebildet
werden, die die Belichtungs- oder Auflösungsgrenze von einer Lichtquelle
der beim Strukturieren der Resiststruktur verwendeten Belichtungsvorrichtung übertrifft,
nämlich
mit niedrigeren Werten als die Schwellenwerte des Öffnungsdurchmessers
oder der Strukturierungsintervalle, als eine Strukturierung mit
der Wellenlänge
des für
die Lichtquelle verwendeten Lichts möglich ist. Mit anderen Worten,
wenn eine Resiststruktur, die mittels ArF-Excimerlaserlicht erhalten
wird, während
dem Strukturieren einer Resiststruktur mit dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
verdickt wird, kann die aus der verdickten Resiststruktur ausgebildete
Resist-Abstandsstruktur eine so feine Beschaffenheit aufweisen,
wie jene, die unter Verwendung eines Elektronenstrahls strukturiert
wurde.
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Das
Ausmaß der
Verdickung der Resiststruktur kann innerhalb eines gewünschten
Bereichs durch in geeigneter Weise durchgeführtes Steuern der Viskosität, Beschichtungsdicke
des Resiststruktur-Verdickungsmaterials, Temperatur der Wärmebehandlung,
Dauer der Wärmebehandlung
oder dergleichen gesteuert werden.
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– Resiststrukturmaterial –
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Ein
Resiststrukturmaterial oder eine Resiststruktur, die mit dem erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterial
zu beschichten sind, sind nicht besonders beschränkt und können in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Zum Beispiel kann
das Resiststrukturmaterial eine negative Polarität oder eine posi tive Polarität aufweisen.
Bevorzugte Beispiel davon umfassen g-Strahl-Resiste, i-Strahl-Resiste,
KrF-Resiste, ArF-Resiste, F2-Resiste, und
Elektronenstrahlresiste, etc., die mit g-Strahlung, einer i-Strahlung, einem
KrF-Excimerlaser, einem ArF-Excimerlaser, einem F2-Excimerlaser
bzw. einem Elektronenstrahl oder dergleichen strukturiert werden
können.
Jeder dieser Resiste kann ein chemisch verstärkter Resist oder ein chemisch
nicht verstärkter
Resist sein. Von diesen sind ein KrF-Resist, ein ArF-Resist und
ein ein Acrylharz enthaltender Resist bevorzugt. Unter dem Gesichtspunkt
eines feinen Strukturierens und Verbesserungen des Durchsatzes sind
wenigstens einer von einem ArF-Resist, von dem gewünscht ist,
dass dessen Belichtungsgrenze erweitert wird, und ein ein Acrylharz
enthaltender Resist bevorzugter.
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Spezielle
Beispiele des Resiststrukturmaterials umfassen einen Acrylresist
mit einer Adamantangruppe an seinen Seitenketten, ein Cycloolefin-Maleinsäureanhydrid-Resist
(Cycloolefin-Maleinsäureanhydrid
= COMA), ein Cycloolefinresist und ein Hybridresist (cycloaliphatischer
Acryl-COMA-Copolymer). Jedes dieser Materialien kann durch Fluor
modifiziert sein.
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Das
Verfahren zum Ausbilden der Resiststruktur, die Größe und die
Dicke der Resiststruktur sind nicht besonders beschränkt und
können
in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Die Dicke der Resiststruktur
kann in geeigneter Weise auf Grundlage einer Oberfläche eines
zu bearbeitenden Werkstücks
und Ätzbedingungen
bestimmt sein. Typischerweise beträgt die Dicke der Resiststruktur
etwa 0,2 μm
bis 700 μm.
-
Das
Verdicken der Resiststruktur unter Verwenden des Resiststruktur-Verdickungsmaterials
wird nachfolgend unter Bezug auf Zeichnungen erläutert.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird, nachdem eine Resiststruktur 3 auf
einer Oberfläche
eines Werkstücks (Basis) 5 ausgebildet
ist, ein Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 über die
Oberfläche
der Resiststruktur 3 aufgebracht, und das aufgebrachte
Resiststruktur-Verdickungsmaterial wird aufgeheizt (erwärmt und
getrocknet), um dadurch einen beschichteten Film auszubilden. Dann
findet ein Mischen oder Infiltrieren des Resiststruktur-Verdickungsmaterials 1 in
die Resiststruktur 3 an der Grenzfläche zwischen der Resiststruktur 3 und
dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 statt, und die
durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung in dem
Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 reagiert mit dem Harz,
das sich nahe der Verbindung befindet. Dann, wie in 2 gezeigt
ist, wird eine Oberflächenschicht
oder Mischschicht 10a als das Ergebnis einer Reaktion der
gemischten oder infiltrierten Abschnitte bei der Grenzfläche einer
Innenschicht-Resiststruktur 10b (die Resiststruktur 3)
und dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 ausgebildet.
Zu dieser Zeit kann die Innenschicht-Resiststruktur 10b (die
Resiststruktur 3) stabil und gleichmäßig ohne Abhängigkeit
von der Größe der Innenschicht-Resiststruktur 10b (der
Resiststruktur 3) verdickt werden, da die durch die Allgemeine
Formel (1) repräsentierte
Verbindung in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 enthalten
ist.
-
Danach,
wie in 3 gezeigt ist, werden durch Spülen der Resiststruktur 3,
die Abschnitte mit keiner Interaktion oder keinem Mischen mit der
Resiststruktur 3 oder Abschnitte mit wenig Interaktion
oder Mischen mit der Resiststruktur 3, d. h., die Abschnitte
mit großer
Alkalilöslichkeit
in dem über
die Oberfläche
der Resiststruktur 3 aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 gelöst und entfernt,
und daher wird eine verdickte Resiststruktur 10 entwickelt
oder ausgebildet, die gleichmäßig verdickt
worden ist.
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Die
Resiststruktur 3 kann unter Verwendung von Wasser oder
einem alkalischen Entwickler gespült werden.
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Die
verdickte Resiststruktur 10 weist auf der Oberfläche der
Innenschicht-Resiststruktur 10b (die Resiststruktur 3),
die Oberflächenschicht 10a (Mischschicht)
auf, die als das Ergebnis einer Reaktion des Resiststruktur-Verdickungsmaterials 1 mit
der Resiststruktur 3 ausgebildet worden ist. Da die verdickte
Resiststruktur 10 um ein Maß dicker ist als die Resiststruktur 3,
das der Dicke der Oberflächenschicht 10a entspricht,
ist die Größe einer
Abstandsstruktur, die unter Verwenden der verdickten Resiststruktur 10 ausgebildet
ist, d. h. der Abstand zwischen benachbarten Elementen der verdickten
Resiststruktur 10 oder Öffnungsdurchmesser
der aus der verdickten Resiststruktur 10 ausgebildeten
Lochstruktur, kleiner als jener, der aus der nicht verdickten Resiststruktur 3 ausgebildet
ist. Somit kann die Resist-Abstandsstruktur fein ausgebildet sein,
die Belichtungs- oder Auflösungsgrenzen
von einer Lichtquelle der beim Ausbilden der Resiststruktur 3 verwendeten
Belichtungsvorrichtung übertreffend.
Wenn eine Resiststruktur nämlich
mittels ArF-Excimerlaserlicht als einem Belichtungslicht strukturiert
wird und mit dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial verdickt wird,
kann die aus der verdickten Resiststruktur 10 ausgebildete
Abstandsstruktur so feine Beschaffenheit aufweisen wie jene, die unter
Verwendung eines Elektronenstrahls ausgebildet worden ist. Die aus
der verdickten Resiststruktur 10 ausgebildete Resiststruktur
ist feiner und präziser
als die aus der Resiststruktur 3 ausgebildete Abstandsstruktur.
-
Die
Oberflächenschicht 10a (Mischschicht)
in der verdickten Resiststruktur 10 ist aus dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 ausgebildet.
Die erhaltene verdickte Resiststruktur 10 weist eine exzellente Ätzbeständigkeit
auf, selbst wenn die Resiststruktur 3 (die Innenschicht-Resiststruktur 10b)
aus einem Material ausgebildet ist, das eine geringe Ätzbeständigkeit
aufweist, da die durch die Allge meine Formel (1) repräsentierte Verbindung
in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 einen aromatischen
Ring aufweist. Wenn das Harz in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 ein
Phenolharz ist, das eine cyclische Struktur enthält, ist die Ätzbeständigkeit
der erhaltenen verdickten Resiststruktur 10 weiter verbessert.
-
Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
kann bevorzugt zum Verdicken einer Resiststruktur und feinen Ausbilden
einer Resist-Abstandsstruktur verwendet werden, die Belichtungsgrenzen (Auflösungsgrenzen)
von Lichtquellen von verfügbaren
Belichtungsvorrichtungen übersteigt.
Das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
kann bevorzugt insbesondere bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung verwendet werden.
-
Da
die durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung in dem
erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterial
einen aromatischen Ring aufweist, kann das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
bevorzugt zum Beschichten und Verdicken einer Resiststruktur verwendet
werden, die aus einem Harz oder dergleichen gebildet ist, deren
Oberflächen-Ätzbeständigkeit
verbessert werden muss, da die Oberfläche der Resiststruktur einem
Plasma ausgesetzt werden soll. Wenn des Weiteren das Harz in dem
erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterial
das eine cyclische Struktur enthaltende Phenolharz ist, kann das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
bevorzugt zum Beschichten oder Verdicken der Resiststruktur verwendet
werden.
-
Durch
die Verwendung des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials
ist es möglich, zum
Beispiel wenn eine Resiststruktur mit einer alkalischen wässrigen
Lösung
mit einem pH von 10 oder höher vor
der Vorbehandlung mit dem erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterial
vorbe handelt wird und dann die Resiststruktur mit dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
verdickt wird, und auch wenn das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
für eine
Resiststruktur verwendet wird, die unter irgendwelchen normalen,
von einem Reinraum verschiedenen Verhältnissen für ein Jahr nach Belichtung
der Resiststruktur belassen worden ist, die Resiststruktur mit dem
Resiststruktur-Verdickungsmaterial auf das gleiche Niveau zu verdicken,
wie in dem Fall, bei dem die oben erwähnte Behandlung nicht durchgeführt wird.
Selbst wenn das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
bei einer Resiststruktur verwendet wird, die durch Elektronenstrahlbelichtung
unter Verwenden eines chemisch nicht verstärkten Resists ausgebildet ist, der
keine Säure
und keinen Säurebildner
enthält,
zum Beispiel unter Verwenden eines chemisch nicht verstärkten Resists,
der aus Polymethylmethacrylat gebildet ist, kann der chemisch nicht
verstärkte
Resist auf das gleiche Niveau verdickt werden, wie ein chemisch
verstärkter
Resist. Aus diesen Tatsachen ist es leicht verständlich, dass die vorliegende
Erfindung ein Reaktionsmuster verwendet, das sich von einer herkömmlichen Schwelltechnik
unterscheidet, die eine Vernetzungsreaktion verwendet, die durch
Säurediffusion
verursacht wird. Es kann auch vermutet werden, dass wenn das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial verwendet
wird, das Verdicken der Resiststruktur in Abhängigkeit von der Löslichkeit
des in der Mischschicht verwendeten Harzes erzielt werden kann,
die aus der Resiststruktur und dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
ausgebildet ist.
-
(Verfahren zum Ausbilden von Resiststruktur)
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur umfasst wenigstens Ausbilden einer
Resiststruktur auf einer Oberfläche
eines zu bearbeitenden Werkstücks und
Aufbringen eines Resiststruktur-Verdickungsmaterials über die
Oberfläche
des Werkstücks,
um so die Oberfläche
der Resiststruktur zu bedecken, und umfasst weiter weitere, gemäß den Erfordernissen
in geeigneter Weise ausgewählte
Behandlungen.
-
Als
Resiststrukturmaterial dienen die oben dargelegten Materialien des
erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials
als bevorzugte Beispiele.
-
Die
Resiststruktur kann durch ein herkömmliches Verfahren ausgebildet
werden.
-
Die
Resiststruktur kann auf einer Oberfläche eines Werkstücks (Basis)
ausgebildet werden. Die Oberfläche
des Werkstücks
(Basis) ist nicht besonders beschränkt, und kann in geeigneter
Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Wenn jedoch die Resiststruktur
in einer Halbleitervorrichtung ausgebildet wird, ist die Oberfläche des
Werkstücks
(Basis) bevorzugt zum Beispiel eine Oberfläche eines Halbleitersubstrats.
Spezielle Beispiele davon umfassen Substratoberflächen, wie
zum Beispiel Silciumwafer und verschiedene Typen von Oxidfilmen.
-
Das
Verfahren zum Aufbringen des Resiststruktur-Verdickungsmaterials
ist nicht besonders beschränkt
und kann in geeigneter Weise aus bekannten Verfahren in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Bevorzugte Beispiele
davon umfassen ein Rotationsbeschichtungsverfahren. Wenn ein Rotationsbeschichtungsverfahren
verwendet wird, sind zum Beispiel die Bedingungen die folgenden:
Die Drehgeschwindigkeit ist typischerweise etwa 100 U/min bis 10.000
U/min, und bevorzugt 800 U/min bis 5.000 U/min, und die Drehdauer
beträgt
etwa 1 Sekunde bis 10 Minuten, und beträgt bevorzugt 1 Sekunde bis
90 Sekunden.
-
Die
beschichtete Dicke einer Resiststruktur mit dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
beträgt üblicherweise
etwa 10 nm bis 1.000 nm (100 Ångström bis 10.000 Ångström) und bevorzugt
100 nm bis 500 nm (1,000 Ångström bis 5.000 Ångström).
-
Es
ist zu beachten, dass das oberflächenaktive
Mittel getrennt über
die Oberfläche
der Resiststruktur aufgebracht werden kann, bevor das Resiststruktur-Verdickungsmaterial über die
Oberfläche
der Resiststruktur aufgebracht wird, ohne dass das oberflächenaktive
Mittel in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial enthalten ist.
-
Wenn
das Resiststruktur-Verdickungsmaterial aufgebracht wird oder danach
ist es bevorzugt, das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial
zu erwärmen
und zu trocknen (thermisch vorzubehandeln). Wenn das aufgebrachte
Resiststruktur-Verdickungsmaterial thermisch vorbehandelt wird,
kann das Resiststruktur-Verdickungsmaterial effizient gemischt werden
mit oder infiltrieren in die Resiststruktur bei der Grenzfläche zwischen
der Resiststruktur und dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial.
-
Die
Bedingungen für
das thermische Vorbehandeln (Erwärmen
und Trocknen) und das Verfahren zum thermischen Vorbehandeln des
aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterials sind nicht besonders
beschränkt,
so lange sie nicht die Resiststruktur erweichen, und können in
geeigneter Weise in Übereinstimmung mit
der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein. Das aufgebrachte
Resiststruktur-Verdickungsmaterial kann einmal oder zwei- oder mehrmals
thermisch vorbehandelt werden. Wenn das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial
zwei- oder mehrmals thermisch vorbehandelt wird, kann die Temperatur
der thermischen Vorbehandlung in jedem der zwei- oder mehrmaligen
Vorbehandlungen konstant gehalten werden oder kann verschieden voneinander
gehalten werden. Wenn die Temperatur der thermischen Vorbehandlung
konstant gehalten wird, beträgt
die Temperatur der thermischen Vorbehand lung bevorzugt 40 °C bis 150 °C, und bevorzugter
70 °C bis
120 °C.
Das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial wird bevorzugt
für etwa 10
Sekunden bis 5 Minuten thermisch vorbehandelt und wird bevorzugter
für 40
Sekunden bis 100 Sekunden thermisch vorbehandelt.
-
Nach
dem thermischen Vorbehandeln (Erwärmen und Trocknen) des aufgebrachten
Resiststruktur-Verdickungsmaterials ist es in Übereinstimmung mit den Erfordernissen
auch bevorzugt, dass das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial
weiter erwärmt
wird, um die Reaktion des aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterials
unter dem Gesichtspunkt weiter zu beschleunigen (thermische Reaktionsbehandlung),
dass die Reaktion der gemischten oder infiltrierten Anteile effizient
an der Grenzfläche
zwischen der Resiststruktur und dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
fortschreiten kann.
-
Die
Bedingungen für
die thermische Reaktionsbehandlung und das Verfahren der thermischen
Reaktionsbehandlung sind nicht besonders beschränkt und können in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, es wird jedoch typischerweise
ein höherer
Temperaturzustand verwendet, als die Temperatur des thermischen
Vorbehandelns (Erwärmen
und Trocknen). Bezüglich
der Bedingungen für
die thermische Reaktionsbehandlung beträgt die Temperatur etwa 70 °C bis 150 °C und bevorzugter
90 °C bis
130 °C.
Das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial wird für 10 Sekunden
bis 5 Minuten und bevorzugter für
40 Sekunden bis 100 Sekunden thermisch reaktionsbehandelt.
-
Des
Weiteren ist es bevorzugt, das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial
zu spülen,
d. h. nicht umgesetzte Anteile nach der thermischen Reaktionsbehandlung
zu entfernen. Wenn in diesem Fall das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial
nach dem Erwärmen
gespült
wird ist es bevorzugt, dass die Anteile ohne Interaktion oder Mischen
mit der Resiststruktur, oder die Anteile mit wenig Interaktion oder
Mischen mit der Resiststruktur, d. h. die Anteile mit hoher Alkalislöslichkeit,
in dem aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterial gelöst und entfernt
werden, um dadurch eine verdickte Resiststruktur zu spülen und zu
erhalten.
-
Eine
für die
Entwicklungsbehandlung verwendete Lösung ist nicht besonders beschränkt und
kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, jedoch dienen als bevorzugte
Beispiele ein alkalischer Entwickler und Wasser (reines Wasser).
Jeder dieser Entwickler kann alleine oder in Kombination von zwei
oder mehreren verwendet werden. Bei der Entwicklungsbehandlung ist
es nicht erforderlich, eine neue Behandlungsstrecke für ein neues
chemisches Mittel einzurichten, und es kann ein Resist-Entwicklungsbehälter gemeinsam
verwendet werden. Daher können
die Vorrichtungskosten reduziert sein.
-
Bezüglich des
alkalischen Entwicklers dient eine wässrige Lösung von 2,38 Gew.-% Tetramethylammoniumhydroxid
(TMAH) als bevorzugtes Beispiel.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur ist nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
-
Wie
in 4 gezeigt ist, wird ein Resistmaterial 3a über eine
Oberfläche
eines zu bearbeitenden Werkstücks
(Basis) 5 aufgebracht. Dann wird, wie in 5 gezeigt
ist, der Resistfilm strukturiert, um eine Resiststruktur 3 auszubilden.
Dann wird ein Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 über die
Oberfläche
der Resiststruktur 3 aufgebracht, wie in 6 gezeigt
ist, und wird der Resistfilm thermisch vorbehandelt (erwärmt und getrocknet),
um einen beschichteten Film auszubilden. Dann findet Interaktion,
d. h. Mischen oder Infiltrieren des Resiststruktur-Verdickungsmaterials 1 in
die Re siststruktur 3 an der Grenzfläche zwischen der Resiststruktur 3 und
dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 statt. Wie in 7 gezeigt
ist, interagieren oder reagieren gemischte oder infiltrierte Anteile
bei der Grenzfläche
zwischen der Resiststruktur 3 und dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 weiter
miteinander, und dann reagiert die durch die Allgemeine Formel (1)
repräsentierte
Verbindung in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 mit
dem Harz, das sich nahe der Verbindung befindet. Danach werden,
wie in 8 gezeigt ist, durch Unterziehen des Resistfilms
einer Spülbehandlung, die
Anteile ohne Reaktion oder wenig Interaktion oder Mischen mit der
Resiststruktur 3, d. h. die Anteile mit hoher Alkali- oder Wasserlöslichkeit,
in dem aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 gelöst und entfernt,
so dass eine verdickte Resiststruktur 10 mit einer Oberflächenschicht 10a auf
einer Innenschicht-Resiststruktur 10b (die Resiststruktur 3)
entwickelt oder ausgebildet werden kann. Es ist zu beachten, dass
das Resiststruktur-Verdickungsmaterial ohne Reaktion oder wenig
Interaktion oder Mischen mit der darunter liegenden Resiststruktur
mit Wasser oder einem alkalischen Entwickler entfernt werden kann.
-
Die
verdickte Resiststruktur 10 wird als ein Ergebnis von Verdicken
der Resiststruktur 3 unter Verwendung des Resiststruktur-Verdickungsmaterials 1 ausgebildet
und weist auf der Oberfläche
der Innenschicht-Resiststruktur 10b (die Resiststruktur 3)
die Oberflächenschicht 10a auf,
die als ein Ergebnis von Reaktion des Resiststruktur-Verdickungsmaterials 1 ausgebildet
ist. Da das Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 die durch
die Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung enthält,
kann die verdickte Resiststruktur 10 effizient und gleichmäßig verdickt
sein, unabhängig
von der Größe und dem
Typ des Resiststrukturmaterials 3. Die verdickte Resiststruktur 10 ist
um ein Maß dicker
als die Resiststruktur 3 (die Innenschicht-Resiststruktur 10b),
das der Dicke der Oberflächenschicht 10a entspricht.
Somit ist die Breite der Abstandsstruktur d. h. der Abstand zwischen
benachbarten Elementen der Resiststruktur, die aus der verdickten
Resiststruktur 10 ausgebildet ist, kleiner als jener der
Abstandsstruktur, die aus der Resiststruktur 3 (die Innenschicht-Resiststruktur 10b)
ausgebildet ist, und ist die aus der verdickten Resiststruktur 10 ausgebildete
Abstandsstruktur fein.
-
Da
die Oberflächenschicht 10a der
verdickten Resiststruktur 10 aus dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 ausgebildet
ist, und das Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 die durch
die Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung mit einem aromatischen Ring enthält, ist es möglich, die
verdickte Resiststruktur 10 mit der Oberflächenschicht
(Mischschicht) 10a auf ihrer Oberfläche auszubilden, die eine exzellente Ätzbeständigkeit
aufweist, selbst wenn die Resiststruktur 3 (die Innenschicht-Resiststruktur 10b)
aus einem Material ausgebildet ist, das eine geringe Ätzbeständigkeit
aufweist. Wenn das Harz in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial 1 das
Phenolharz ist, das eine cyclische Struktur enthält, ist die Ätzbeständigkeit
der Oberflächenschicht
(Mischschicht) weiter verbessert.
-
Eine
durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur ausgebildete Resiststruktur (kann
nachfolgend manchmal als "verdickte
Resiststruktur" bezeichnet
sein) weist auf der Oberfläche der
Resiststruktur eine Oberflächenschicht
auf, die als ein Ergebnis von einer Interaktion oder einem Mischen zwischen
der Resiststruktur und dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial ausgebildet
ist. Da das Resiststruktur-Verdickungsmaterial eine durch die Allgemeine
Formel (1) repräsentierte
Verbindung mit einem aromatischen Ring enthält, ist es möglich, effizient
eine verdickte Resiststruktur mit einer Oberflächenschicht (Mischschicht)
auf ihrer Oberfläche
auszubilden, die eine exzellente Ätzbeständigkeit aufweist, selbst wenn
die Resiststruktur aus einem Material mit geringer Ätzbeständigkeit
ausgebildet ist. Wenn das Harz in dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
das Phenolharz ist, das eine cyclische Struktur enthält, kann
die Ätzbeständigkeit der
Oberflächenschicht
weiter verbessert sein. Des Weiteren, da die durch das erfindungsgemäße Verfahren zum
Ausbilden einer Resiststruktur ausgebildete verdickte Resiststruktur
um ein Maß dicker
ist als die unverdickte Resiststruktur, das der Dicke der Oberflächenschicht
oder Mischschicht entspricht, ist die Größe, wie zum Beispiel Durchmesser
und Breite der aus verdickter Resiststruktur 10 ausgebildeter
Abstandsstruktur kleiner als jene einer aus der unverdickten Resiststruktur
ausgebildeten Abstandsstruktur. Somit kann durch Verwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ausbilden einer Resiststruktur eine feine Resist-Abstandsstruktur
effizient ausgebildet werden.
-
Die
verdickte Resiststruktur weist bevorzugt eine hohe Ätzbeständigkeit
auf. Es ist bevorzugt, dass die Ätzgeschwindigkeit
(nm/min) der verdickten Resiststruktur gleich oder kleiner ist als
jene der Resiststruktur. Genauer ausgedrückt ist das unter der gleichen
Bedingung bestimmte Verhältnis
der Ätzgeschwindigkeit (nm/min)
der Resiststruktur zu der Ätzgeschwindigkeit
(nm/min) der Oberflächenschicht
oder Mischschicht, d. h. das unter der gleichen Bedingung bestimmte
Resiststruktur/Oberflächenschicht
oder Mischschicht, bevorzugt 1,1 oder größer, bevorzugter 1,2 oder größer, und
besonders bevorzugt 1,3 oder größer.
-
Die Ätzgeschwindigkeit
(nm/min) kann zum Beispiel durch Messen einer verringerten Menge
eines Probenfilms unter Verwenden eines herkömmlichen Ätzsystems nach Ätzen über eine
vorbestimmte Dauer und Berechnen der Verringerung pro Zeiteinheit
bestimmt werden.
-
Die
Oberflächenschicht
oder Mischschicht kann bevorzugt durch Verwenden des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials
ausgebildet werden, und die Oberflächenschicht oder Mischschicht
enthält
bevorzugt eine cyclische Struktur, wie zum Beispiel das Phenolharz,
unter dem Gesichtspunkt weiterer Verbesserungen bei der Ätzbeständigkeit
der Oberflächenschicht.
-
Ob
die Oberflächenschicht
oder Mischschicht die cyclische Struktur enthält oder nicht, kann zum Beispiel
durch Analysieren des IR-Absorptionsspektrums der Oberflächenschicht
oder Mischschicht geprüft
werden.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur wird bevorzugt zum Ausbilden einer
Vielzahl an Resist-Abstandsstrukturen verwendet, zum Beispiel Linien- & Abstände-Strukturen,
Lochstrukturen (z. B. für
Kontaktloch), Trenchstrukturen (Vertiefungsstrukturen) und dergleichen.
Eine durch das Verfahren zum Ausbilden einer Resiststruktur ausgebildete
verdickte Resiststruktur kann zum Beispiel als eine Maskenstruktur,
Retikelstruktur und dergleichen verwendet werden, und kann bevorzugt
zum Herstellen von funktionellen Teilen verwendet werden, wie zum
Beispiel Metallstecker, verschiedene Verbindungen, Aufnahmeköpfe, LCDs
(Flüssigkristallanzeigen),
PDPs (Plasmaanzeigepaneele), SAW-Filter (Oberflächenwellenfilter); bei Verbindung
von Lichtleitern verwendete optische Teile; feine Teile, wie zum
Beispiel Mikroaktuatoren; Halbleitervorrichtungen; und dergleichen,
und kann bevorzugt in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitervorrichtung verwendet werden, das nachfolgend beschrieben
ist.
-
(Halbleitervorrichtung und Verfahren zum
Herstellen von Halbleitervorrichtung)
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung umfasst einen Schritt zum
Ausbilden einer Resiststruktur und einen Strukturierungsschritt,
und umfasst weiter irgendwelche weiteren Schritte, die entsprechend
der Anforderung ausgewählt
sind.
-
Die
erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung
kann durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung hergestellt werden.
-
Der
Schritt zum Ausbilden der Resiststruktur ist ein Schritt zum Ausbilden
einer Resiststruktur auf einer Oberfläche eines zu bearbeitenden
Werkstücks,
und des Aufbringens des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials über die
Oberfläche
des Werkstücks,
um so die Oberfläche
der Resiststruktur zu bedecken, um dadurch die Resiststruktur zu
verdicken. Eine verdickte Resiststruktur kann auf der Oberfläche des zu
bearbeitenden Werkstücks
durch den Schritt zum Ausbilden der Resiststruktur ausgebildet werden.
-
Die
Details des Resiststruktur-Ausbildungsschritts sind die gleichen
wie jene, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden
einer Resiststruktur beschrieben sind. Der Resiststruktur-Ausbildungsschritt
umfasst bevorzugt Aufbringen des Resiststruktur-Verdickungsmaterials über die
Oberfläche
der ausgebildeten Resiststruktur (Resistfilm), und Unterziehen des
aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterials einer Wärmebehandlung
und einer Spülbehandlung.
-
Es
ist zu beachten, dass Beispiele der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks Oberflächenschichten
von verschiedenen Elementen in Halbleitervorrichtungen umfassen.
Bevorzugte Beispiele davon sind Substrate, wie zum Beispiel Silciumwafer,
Oberflächenschichten
davon und verschiedene Typen von Oxidfilmen. Die zu verdickende
Resiststruktur ist wie oben beschrieben. Das Beschichtungsverfahren
ist ebenfalls wie oben beschrieben. Bevorzugte Beispiele des Resiststrukturmaterials
umfassen den ArF-Resist und Resiste, die das Acrylharz enthalten.
Das Verfahren zum Aufbringen des Resiststruktur-Verdickungsmaterials, das
Verfahren zum Erwärmen
des aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterials (thermisches
Vorbehandlungsverfahren und thermisches Reaktionsbehandlungsverfahren)
und die Spülbehandlung
sind wie oben beschrieben.
-
Der
Strukturierungsschritt ist ein Schritt zur Strukturierung der Oberfläche des
Werkstücks
durch Ätzen der
Oberfläche
des Werkstücks
unter Verwenden der verdickten Resiststruktur, die durch den Resiststruktur-Ausbildungsschritt
ausgebildet wurde, als eine Maske oder dergleichen (als eine Maskenstruktur
oder dergleichen).
-
Das Ätzverfahren
ist nicht besonders beschränkt
und kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit
der beabsichtigten Verwendung aus im Stand der Technik bekannten
Verfahren ausgewählt
sein. Zum Beispiel ist Trockenätzen
ein bevorzugtes Beispiel. Die Ätzbedingungen
sind nicht besonders beschränkt
und können
in geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein.
-
Bevorzugte
Beispiele der weiteren Schritte umfassen einen Schritt zum Beschichten
eines oberflächenaktiven
Mittels und einen Spülschritt.
-
Der
Schritt zum Beschichten eines oberflächenaktiven Mittels ist ein
Schritt zum Aufbringen des oberflächenaktiven Mittels über die
Oberfläche
der Resiststruktur vor dem Resiststruktur-Ausbildungsschritt.
-
Das
oberflächenaktive
Mittel ist nicht besonders beschränkt, kann in geeigneter Weise
in Übereinstimmung
mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt sein, und bevorzugte Beispiele
davon sind die oben beschriebenen oberflächenaktiven Mittel. Spezielle
Beispiele davon umfassen Polyoxyethy len-Polyoxypropylen-Kondensationsverbindungen,
Polyoxyalkylen-Alkylether-Verbindungen, Polyoxyethylen-Alkylether-Verbindungen,
Polyoxyethylen-Derivatverbindungen, Sorbitanfettsäureester-Verbindungen,
Glycerinfettsäureester-Verbindungen,
primärer
Alkohol-Ethoxylat-Verbindungen, Phenol-Ethoxylat-Verbindungen, Nonylphenol-Ethoxylat-Verbindungen,
Octylphenol-Ethoxylat-Verbindungen, Laurylalkohol-Ethoxylat-Verbindungen, Oleylalkohol-Ethoxylat-Verbindungen,
Fettsäureester,
Amide, natürliche
Alkohole, oberflächenaktive
Ethylendiaminmittel, oberflächenaktive
sekundärer
Alkohol-Ethoxylat-Mittel, oberflächenaktive
kationische Alkylmittel, oberflächenaktive,
kationische, quaternäre
Amidmittel, oberflächenaktive,
kationische, quaternäre
Estermittel, oberflächenaktive
Aminoxidmittel, oberflächenaktive
Betainmittel und oberflächenaktive
Siliconmittel.
-
Durch
Verwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, können verschiedene Leitervorrichtungen
effizient hergestellt werden, typischerweise zum Beispiel Logikvorrichtungen,
Flashspeicher, DRAMs, FRAMs.
-
BEISPIELE
-
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung weiter detailliert unter Bezug auf
spezielle Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt.
-
(Beispiel 1)
-
– Herstellung
von Resiststruktur-Verdickungsmaterial –
-
Es
wurden Resiststruktur-Verdickungsmaterialien A bis O hergestellt,
die jeweils eine in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufwiesen,
von denen jedes ein nicht-wässriges
Mate rial war und keinen Säurebildner
und kein Vernetzungsmittel enthielt.
-
Es
ist zu beachten, dass in Tabelle 1 gezeigtes "verdicktes Material" ein Resiststruktur-Verdickungsmaterial
bedeutet, und die Buchstaben von "A" bis "O" jeweils den Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
A bis O entsprechen. Bei den Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
A bis O entspricht das Resiststruktur-Verdickungsmaterial A einem
Material für
Vergleichsbeispiele, und die Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
B bis O entsprechen jeweils Materialien für erfindungsgemäße Beispiele.
Die in Tabelle 1 in Klammern gezeigte Werteeinheit ist "Gewichtsteil" oder "Gewichtsteile".
-
In
der Spalte "durch
die Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung" sind
als die Resiststruktur-Verdickungsmaterialien B bis O "Benzylalkohol", "Benzylamin" und "das Derivat davon
(ein Derivat von Benzylalkohol) (ein Derivat von Benzylamin)" durch die Allgemeine
Formel (1) repräsentierte
Verbindungen.
-
-
In
der Allgemeinen Formel (1) repräsentiert "X" eine funktionelle Gruppe, die durch
die folgende Strukturformel (1) repräsentiert ist; "Y" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe, einer Alkoxygruppe, einer Alkoxycarbonylgruppe und
einer Alkylgruppe, und die Anzahl an Substituenten in einer durch
Alkylgruppen substituierten Aminogruppe ist eine ganze Zahl von
1 oder 2; "m" ist eine ganze Zahl
von 1 oder größer; und "n" ist eine ganze Zahl von 0 oder größer.
-
-
In
der Strukturformel (1) können "R1" und "R2" gleich oder verschieden
voneinander sein und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Substituentengruppe
repräsentieren; "Z" repräsentiert wenigstens eine von
einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer mit Alkylgruppe substituierten
Aminogruppe und einer Alkoxygruppe, und die Anzahl an Substituenten
in einer durch Alkylgruppen substituierten Aminogruppe ist eine
ganze Zahl von 1 oder 2.
-
In
Tabelle 1 repräsentiert "PHS", wie es in der Spalte "Harz" gezeigt ist, ein
Polyparahydroxystyrolharz ("MARUKA
LYNCUR", hergestellt
von Maruzen Petrochemical Co., Ltd.); repräsentiert "PVPd" ein
Polyvinylpyrrolidonharz ("PVPd
K = 30", hergestellt
von KANTO CHEMICAL CO., INC.); repräsentiert "poly (HS90 – Pd10)" ein
Hydroxystyrol-Vinylpyrrolidon-Copolymer (Molekülmasse = 6.800) und wurde das
Hydroxystyrol-Vinylpyrrolidon-Copolymer durch eine, einem herkömmlichen
Verfahren folgende Polymerisationsreaktion unter Verwenden von AIBN
(Azobis-Isobutylnitril) als einem Radikalstarter synthetisiert;
und ist "Novolakharz" hergestellt von
ZEON CORPORATION.
-
In
der Spalte "oberflächenaktives
Mittel " ist "KP-341" ein nichtionisches
oberflächenaktives
Siliconmittel (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.); ist "PC-6" ein nichtionisches
oberflächenaktives
Mittel (polynukleares oberflächenaktives
Phenolmittel, hergestellt von ADEKA CORPORATION); ist "TN-80" ein nichtionisches
oberflächenaktives
Mittel (oberflächenaktives
primärer
Alkohol-Ethoxylat-Mittel,
hergestellt von ADEKA CORPORATION); und ist "L-64" ein
nichtionisches oberflächenaktives
Mittel (Polyoxyethylen- Polyoxypropylen-Kondensationsverbindung,
hergestellt von ADEKA CORPORATION). Tabelle 1
Verdicktes
Material | Harz
(Gewichtsteil) | Durch
Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung (Gewichtsteil) | Lösungsmittel
(Gewichtsteil) | oberflächenaktives
Mittel (Gewichtsteil) |
A | PHS
(4) | - | Isobutanol
(96) | - |
B | PHS
(4) | 4-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol (96) | - |
C | PHS
(4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Ethylenglycol (40)/Isobutanol (56) | - |
D | PHS (4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol (96) | - |
D' | PHS
(4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol
(96) | TN-80 (0,25) |
E | PHS
(4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol
(96) | KP-341
(0,005) |
F | PVPd
(4) | 4-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol (80) /Diisopentylether
(16) | - |
G | PVPd (4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol (96) | - |
G' | PVPd
(4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol
(96) | L-64
(0,1) |
H | PVPd
(4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | n-Butanol (96) | PC-6 (0,003) |
Verdick-tes Material | Harz
(Gewichts-teil) | Durch
Allgemeine Formel (1) repräsentierte
Verbindung (Gewichtsteil) | Lösungsmittel
(Gewichtsteil) | oberflächenakti-ves Mittel (Gewichtsteil) |
I | PVPd
(4) | 2-Aminobenzylalkohol
(1) | 3-Methyl-3-pen-/Isobutanol (50)tanol
(46) | - |
J | poly(HS90-Pd10) (4) | 2-Hydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol
(90) / Ethylenglycol (6) | - |
K | Novolakharz (4) | 2,4-Dihydroxybenzylalkohol
(1) | Isobutanol
(36) /Ethylenglycol (60) | - |
L | PHS
(4) | 2-Hydroxybenzylamin (1) | Isobutanol
(96) | - |
M | PVPd
(4) | 2-Hydroxybenzylamin (1) | Isobutanol (56) / Ethylenglycol
(40) | - |
N | PHS
(4) | 2-Methoxybenzylamin (1) | Isobutanol
(96) | - |
O | PVPd
(4) | 2-Methoxybenzylamin (1) | 3-Methyl-3-pentanol
(46)/Isobutanol (50) | - |
-
(Beispiel 2)
-
– Ausbildung
von Resiststruktur –
-
Jede
der in Beispiel 1 hergestellten Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
A bis O wurde über
eine Oberfläche
einer Lochstruktur aufgebracht, die aus einem ArF-Resist ausgebildet
worden war ("AR
1244J", hergestellt
von JSR CORPORATION), wobei die Lochstruktur einen in Tabelle 2
in der Spalte "Größe von unverdickter
Resistabstandsstruktur (vor Verdicken)" beschriebenen Öffnungsdurchmesser aufwies,
durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren unter der Bedingung von
anfänglich
1.000 U/min/5s und danach 3.500 U/min/40s. Dann wurde jedes von
dem aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterial unter der Bedingung
von 110 °C/60s
thermisch behandelt. Als nächstes
wurde jedes der aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
A bis E, J, K, L und N mit 2,38 Gew.-% eines alkalischen TMAH-Entwicklers
für 60
Sekunden gewaschen und weiter für
60 Sekunden mit reinem Wasser gewaschen, und wurde jedes der aufgebrachten
Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
F bis I, M und O mit reinem Wasser oder 2,38 Gew.-% eines alkalischen
TMAH-Entwicklers für
60 Sekunden gewaschen und weiter für 60 Sekunden mit reinem Wasser
gewaschen, um nicht reagierte Anteile der jeweiligen Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
A bis O zu entfernen, d. h. die Anteile mit keiner Interaktion oder
keinem Mischen mit jeder der Resiststrukturen. Dann wurde jede der
aus den Resiststruktur-Verdickungsmaterialien A bis O ausgebildeten
Resiststrukturen gewaschen, um dadurch jeweils verdickte Resiststrukturen
auszubilden.
-
Tabelle
2 zeigt die Größe einer
aus der erhaltenen verdickten Resiststruktur ausgebildeten Resist-Abstandsstruktur
(gezeigt in der Spalte "Größe von verdickter
Resist-Abstandsstruktur (nach Verdicken)" in Tabelle 2) und die Größe der anfänglichen
Resiststrukturen. Die anfängliche
Resiststruktur bedeutet eine Resiststruktur mit einer Größe der aus
der unverdickten Resiststruktur ausgebildeten Resist-Abstandsstruktur
und wird in der Spalte "Größe von unverdickter
Resist-Abstandsstruktur (vor Verdicken)" in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2
entsprechen die Buchstaben "A" bis "O" jeweils den Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
A bis O. Tabelle 2
Verdicktes
Material | Größe von unverdickter
Resist-Abstandsstruktur (vor Verdicken) (nm) | Größe von verdickter
Resist-Abstandsstruktur (nach Verdicken) (nm) |
A | 107,5 | 107,3 |
B | 102,3 | 95,4 |
C | 106,8 | 98,6 |
D | 108,7 | 100,6 |
D' | 105,8 | 88,1 |
E | 106,1 | 98,3 |
F | 103,5 | 95 |
G | 108 | 99,2 |
G | 106,3 | 90,3 |
H | 105,1 | 96,3 |
I | 104,2 | 97,4 |
J | 103,9 | 96,9 |
K | 105,5 | 98,5 |
L | 105,5 | 94,3 |
M | 103,3 | 92,4 |
N | 107,1 | 98,5 |
O | 106,0 | 94,7 |
-
Die
in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse demonstrieren, dass die Verwendung
einer jeden der erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
B bis O beim Ausbilden einer Lochstruktur es ermöglichte, den Innendurchmesser
der Lochstruktur zu verringern. In der Zwischenzeit wurde herausgefunden, dass
wenn das Resiststruktur-Verdickungsmaterial A für Vergleichsbeispiel, das kein
durch die Allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung enthält, zum
Ausbilden einer Lochstruktur verwendet wurde, es fast keine Veränderung
bei dem Innendurchmesser der Lochstruktur gab, und es war unmög lich, den
Innendurchmesser zu verringern. Des Weiteren wurde jede der verdickten,
durch Verwenden jeder der Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
A bis O ausgebildeten Resiststrukturen nicht gelöst und es wurde keine Verschlechterung bei
der Form dieser Resiststrukturen beobachtet.
-
(Beispiel 3)
-
– Ausbildung
von Resiststruktur –
-
Jede
der in Beispiel 1 hergestellten Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
D und G wurde über
eine Oberfläche
einer Linien- & Abstände-Struktur,
die aus einem ArF-Resist ausgebildet worden war ("AR 1244J", hergestellt von
JSR CORPORATION), wobei die Linien- & Abstände-Strukturen jeweils einen
Abstandsabschnitt mit einer veränderten
Größe aufwiesen
(die in der Spalte "Größe von unverdickter
Resist-Abstandsstruktur
(vor Verdicken)" in
Tabelle 2 beschriebene Größe, d. h.
110 nm, 200 nm, 300 nm und 500 nm), durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren
mit den Bedingungen von anfänglich
1.000 U/min/5s, und danach 3.500 U/min/40s aufgebracht. Dann wurde
jedes von dem aufgebrachten Resiststruktur-Verdickungsmaterial unter der
Bedingung von 110 °C/60s
thermisch behandelt. Als nächstes
wurde das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial D mit
2,38 Gew.-% eines alkalischen TMAH-Entwicklers für 60 Sekunden gewaschen und weiter
für 60
Sekunden mit reinem Wasser gewaschen. Das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial G
wurde für
60 Sekunden mit reinem Wasser gewaschen und wurde weiter für 60 Sekunden
mit reinem Wasser gewaschen, um nicht reagierte Anteile der jeweiligen
Resiststruktur-Verdickungsmaterialien D und G zu entfernen, d. h.
die Anteile mit keiner Interaktion oder keinem Mischen mit jeder
der Resiststrukturen. Wie oben beschrieben ist, wurde jede der aus
den Resiststruktur-Verdickungsmaterialien D und G ausgebildeten
Resiststrukturen entwickelt, um dadurch entsprechende verdickte
Resiststrukturen auszubilden.
-
Tabelle
3 zeigt das Ausmaß der
Verringerung der Größe einer
aus der erhaltenen verdickten Resiststruktur ausgebildeten Resist-Abstandsstruktur,
d. h. den Unterschied zwischen "Größe von verdickter
Resist-Abstandsstruktur (nach Verdicken)" und "Größe von unverdickter
Resist-Abstandsstruktur (vor Verdicken)") und die Größe der anfänglichen Resiststrukturen.
Die anfängliche
Resiststruktur bedeutet eine Resiststruktur mit einer Größe der aus
der unverdickten Resiststruktur ausgebildeten Resist-Abstandsstruktur
und ist in der Spalte "Größe von unverdickter
Resist-Abstandsstruktur (vor Verdicken)" in Tabelle 3 gezeigt. In Tabelle 3
entsprechen "Verdicktes
Material D" bzw. "Verdicktes Material
G " dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial D
und dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial
G. Tabelle 3
Größe von unverdickter
Resist-Abstandsstruktur (vor Verdicken) (nm) | Ausmaß an Verringerung
der Größe von verdickter
Resist-Abstandsstruktur (nach Verdicken) (nm) |
Verdicktes
Material G | Verdicktes
Material D |
110 | 7,5 | 8,6 |
200 | 8,3 | 9,1 |
300 | 8,1 | 9,2 |
500 | 9,4 | 10,1 |
-
Die
in Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse demonstrieren, dass die Verwendung
von jedem der erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterialien
D und G beim Ausbilden einer Linien- & Abstände-Struktur es ermöglichte,
die Breite der Resist-Abstandsstruktur zu verringern, dass der Unterschied
bei der Reaktivität,
d. h. der Unterschied bei dem Ausmaß an Verringerung zwischen
einer Struktur mit geringer Breite und einer Struktur mit einer
relativ großen
Breite klein war, d. h. 2 nm oder weniger, und dass die Verwendung
der Resiststruktur-Verdickungsmaterialien D und G es ermöglichte,
die Abstandsstrukturen gleichmäßig und
fein zu verschmälern,
mit geringer Abhängigkeit
von der Größe der Linien- & Abstände-Strukturen.
-
(Beispiel 4)
-
– Ausbildung
von Resiststruktur –
-
Das
in Beispiel 1 hergestellte erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
D wurde über eine
Lochstruktur einer Oberfläche,
die eine Öffnung
(Loch) mit einem Öffnungsdurchmesser
von 580 nm aufwies, wobei die Lochstruktur durch eine Elektronenstrahlbelichtung
unter Verwenden eines chemisch nicht verstärkten Elektronenstrahlresists
("NANO 495PMMA" hergestellt von
MicroChem Corp., U.S.) ausgebildet worden war, durch ein Rotationsbeschichtungsverfahren
mit den anfänglichen
Bedingungen von 1.000 U/min/5s und danach 3.500 U/min/40s aufgebracht.
Dann wurde das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial unter
der Bedingung von 110 °C/60s
thermisch behandelt. Als nächstes
wurde das aufgebrachte Resiststruktur-Verdickungsmaterial D mit
reinem Wasser für
60 Sekunden gewaschen, um nicht reagierte Anteile des Resiststruktur-Verdickungsmaterials
D zu entfernen, d. h. die Anteile ohne Interaktion oder Mischen
mit der Resiststruktur. Wie oben beschrieben ist, wurde jede der
aus dem Resiststruktur-Verdickungsmaterial D ausgebildete Resiststruktur
entwickelt, um dadurch eine verdickte Resiststruktur auszubilden.
Die aus der erhaltenen verdickten Resiststruktur ausgebildete Resist-Abstandsstruktur
wies einen Öffnungsdurchmesser
von 450 nm auf.
-
Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
ermöglichte
es, einen chemisch nicht verstärkten
Elektronenstrahlresist zu verdicken. Das Ergebnis zeigte, dass eine
Resiststruktur nicht durch Verwenden von Säuren in der Resiststruktur
verdickt wird, und dass die Interaktion (Mischen) nicht eine durch Säurediffusion
verursachte Vernetzungsreaktion ist.
-
(Beispiel 5)
-
– Beurteilung
von Ätzbeständigkeit –
-
Jede
der Resiststruktur-Verdickungsmaterialien D, G und K wurde über eine
Oberfläche
eines Resists aufgebracht, der auf einem Siliciumsubstrat ausgebildet
worden ist, um eine Oberflächenschicht
mit einer Dicke von 0,5 μm
auszubilden.
-
Des
Weiteren wurde zum Vergleich mit diesen Oberflächenschichten ein wasserhaltiges
Resiststruktur-Verdickungsmaterial (Vergleichsmaterial) mit der
folgenden Zusammensetzung unter Verwenden eines herkömmlichen
Harzes als eine Basis hergestellt. Dann wurde aus dem Vergleichsmaterial
eine Oberflächenschicht
auf die gleiche Weise ausgebildet, wie oben beschrieben ist.
-
<Zusammensetzung
von Vergleichsmaterial>
-
- Basisharz: Polyvinylacetalharz ("KW-3",
SEKISUI CHEMICAL CO., LTD.) 16 Gewichtsteile
- Vernetzungsmittel: Tetramethoxymethylglycoluril 1,35 Gewichtsteile
- Lösungsmittel:
98,6 Gewichtsteile reines Wasser + 0,4 Gewichtsteile Isopropylalkohol
-
Jede
der erhaltenen Oberflächenschichten
wurde für
3 Minuten unter Verwenden einer Ätzvorrichtung geätzt (RIE-Vor richtung
vom parallelen Plattentyp, hergestellt von FUJITSU LIMITED) mit
den Bedingungen von Pμ =
200W, Druck 2,666 Pa (0,02 Torr) und CF
4-Gas
= 100 sccm. Das Ausmaß der
Verringerung des Probenfilms wurde gemessen, um die Ätzgeschwindigkeit
zu bestimmen. Dann wurde eine vergleichende Bewertung bei den jeweiligen
Oberflächenschichten
auf Basis der Ätzgeschwindigkeit
des Vergleichsmaterials ausgeführt.
Tabelle 4 zeigt die Messergebnisse. Tabelle 4
Material | Ätzgeschwindigkeit
(nm/min) | Verhältnis von Ätzgeschwindigkeit |
Vergleichsmaterial | 627 | 1,00 |
D | 606 | 0,98 |
G | 589 | 0,94 |
K | 575 | 0,92 |
-
Die
in Tabelle 4 gezeigten Ergebnisse demonstrieren, dass das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
im Vergleich zu dem herkömmlichen
wasserhaltigen Resiststruktur-Verdickungsmaterial eine bemerkenswert
exzellente Ätzbeständigkeit
aufweist.
-
Wenn
man das Obige zusammenfasst, ermöglicht
die Verwendung des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials,
Resistabstandsstrukturen gleichmäßig und
fein mit geringer Abhängigkeit
von der Größe von Resiststrukturen
zu verengen, und das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial gestattet
es, einen Resist-Entwicklungsbehälter
gemeinsam zu verwenden, ohne die Notwendigkeit, eine neue Behandlungsstrecke
für ein
neues chemisches Agens zum Entwickeln einzurichten, da das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
mit reinem Wasser oder einem alkalischen Entwickler entwickelt werden kann.
Des Weiteren weist eine verdickte Resiststruktur, die aus dem erfindungsgemäßen Resist struktur-Verdickungsmaterial
ausgebildet ist, das ein wasserfreies Material ist, eine exzellente
Trockenätzbeständigkeit und
ebenfalls eine exzellente Verarbeitbarkeit auf.
-
(Beispiel 6)
-
– Flashspeicher
und seine Herstellung –
-
Beispiel
6 veranschaulicht eine Ausführungsform
der Halbleitervorrichtung und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
davon, unter Verwenden eines erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials.
In Beispiel 6 sind Resistfilme 26, 27, 29 und 32 solche,
die durch das gleiche Verfahren wie in Beispielen 2 und 3 unter
Verwenden des erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterials
verdickt wurden.
-
9 und 10 sind
Draufsichten (Grundrisse) eines FLASH EPROM, der als ein FLOTOX-Typ oder
ein ETOX-Typ bezeichnet wird. 11 bis 19 sind
schematische Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren
des FLASH EPROM zeigen. In diesen Figuren sind die linken Ansichten
schematische Schnittsansichten (Schnittansichten entlang von Linien
A-A) einer Speicherzelleneinheit (ein erster Elementbereich) in
einer Richtung der Gate-Breite (in der X-Richtung in 9 und 10),
in einem Abschnitt, bei dem ein MOS-Transistor mit einer Floating-Gate-Elektrode
ausgebildet werden soll. Die zentralen Ansichten sind schematische
Schnittansichten (Schnittansichten entlang von Linien B-B) der Speicherzelleneinheit
in einer Richtung der Gate-Länge
(in der Y-Richtung
in 9 und 10) senkrecht zu der X-Richtung
in dem gleichen Abschnitt in den linken Ansichten. Die rechten Ansichten
sind schematische Schnittansichten (Schnittansichten entlang der
Linie A-A in 9 und 10) eines
Abschnitts, auf dem ein MOS-Transistor in einer Peripherie- Schaltungseinheit
(ein zweiter Elementbereich) ausgebildet werden soll.
-
Zuerst
wurde ein SiO2-Film selektiv in einem Vorrichtungsisolationsbereich
auf einem Si-Substrat vom p-Typ 22 ausgebildet und dadurch
ergab sich ein Feldoxidfilm 23 aus SiO2-Film
(11). Als nächstes
wurde durch thermische Oxidation ein SiO2-Film
mit einer Dicke von 10 nm bis 30 nm (100 bis 300 Ångström) als ein erster
dielektrischer Gate-Film 24a in dem MOS-Transistor in der
Speicherzelleneinheit (erster Elementbereich) ausgebildet. In einem
weiteren Schritt wurde ein SiO2-Film durch
thermische Oxidation mit einer Dicke von 10 nm bis 50 nm (100 bis
500 Ångström) als ein
zweiter dielektrischer Gate-Film 24b in dem MOS-Transistor
in der Peripherie-Schaltungseinheit (zweiter Elementbereich) ausgebildet.
Wenn der erste dielektrische Gate-Film 24a und der zweite
dielektrische Gate-Film 24b die gleiche Dicke aufweisen
sollen, können
diese Oxidfilme in einem Schritt gleichzeitig ausgebildet werden.
-
Als
nächstes
wurde die Peripherie-Schaltungseinheit (die rechte Ansicht in 11)
durch einen Resistfilm 26 maskiert, um eine Schwellenspannung
für die
Ausbildung eines MOS-Transistors mit Verarmungskanälen vom
n-Typ in der Speicherzelleneinheit (die linken und zentralen Ansichten
in 11) zu steuern. Als ein Dotiermaterial vom n-Typ
wurde Phosphor (P) oder Arsen (As) durch Ionenimplantation mit einer
Dosis von 1 × 1011 cm-2 bis 1 × 1014 cm-2 in einen
Bereich injiziert, der ein Kanalbereich sein soll, direkt unterhalb
der Floating-Gate-Elektrode, und dadurch ergab sich eine erste Schwellensteuerungsschicht 25a.
Die Dosis und der Leitungstyp des Dotiermaterials kann in geeigneter
Weise in Abhängigkeit
davon ausgewählt
sein, ob der Kanal ein Verarmungstyp oder ein Anreicherungstyp ist.
-
Als
nächstes
wurde die Speicherzelleneinheit (die linken und zentralen Ansichten
in 12) durch einen Resistfilm 27 maskiert,
um eine Schwellenspannung für
die Ausbildung eines MOS-Transistors mit Verarmungskanälen vom
n-Typ in der Peripherie-Schaltungseinheit (die rechte Ansicht in 12)
zu steuern. Als ein Dotiermaterial vom n-Typ wurde Phosphor (P)
oder Arsen (As) durch Ionenimplantation mit einer Dosis von 1 × 1011 cm-2 bis 1 × 1014 cm-2 in einen
Bereich injiziert, der ein Kanalbereich sein soll, direkt unterhalb
der Floating-Gate-Elektrode,
und dadurch ergab sich eine zweite Schwellensteuerungsschicht 25b.
-
Es
wurde ein erster Polysiliciumfilm (erster leitfähiger Film) 28 mit
einer Dicke von 50 nm bis 200 nm (500 bis 2.000 Ångström) auf der gesamten Oberfläche des
Gegenstands als eine Floating-Gate-Elektrode des MOS-Transistors
der Speicherzelleneinheit (die linken und zentralen Ansichten in 13)
und als eine Gate-Elektrode des MOS-Transistors in der Peripherie-Schaltungseinheit
(die rechte Ansicht in 13) ausgebildet.
-
Unter
Hinweis auf 14 wurde dann ein Resistfilm 29 ausgebildet,
der erste Polysiliciumfilm 28 wurde unter Verwenden des
Resistfilms 29 als eine Maske strukturiert und dadurch
ergab sich eine Floating-Gate-Elektrode 28a in dem MOS-Transistor
in der Speicherzelleneinheit (die linken und zentralen Ansichten
in 14). Bei diesem Verfahren wurde der erste Polysiliciumfilm 28 in
der X-Richtung in den beabsichtigen Abmessungen strukturiert und
wurde nicht in der Y-Richtung
strukturiert, um dadurch einen Bereich, der eine Source-Drain-Schicht
(S/D) sein soll, mit dem Resistfilm 29 bedeckt zu lassen.
-
Der
Resistfilm 29 wurde abgezogen bzw. abgelöst, es wurde
durch thermische Oxidation ein dielektrischer Kondensatorfilm 30a aus
einem SiO2-Film ausgebildet, um so die Floa ting-Gate-Elektrode 28a zu
bedecken und um eine Dicke von etwa 20 nm bis 50 nm (200 bis etwa
500 Ångström) aufzuweisen
(die linken und zentralen Ansichten in 15). Bei
diesem Verfahren wurde auch ein dielektrischer Kondensatorfilm 30b aus
einem SiO2-Film auf dem ersten Polysiliciumfilm 28 in
der Peripherie-Schaltungseinheit (die rechte Ansicht in 15)
ausgebildet. Diese dielektrischen Kondensatorfilme 30a und 30b wurden
nur aus einem SiO2-Film gemacht, sie können jedoch
einen mehrschichtigen Film mit zwei oder drei Schichten aus SiO2-Film und Si3N4-Film umfassen.
-
Als
nächstes
wurde zweiter Polysiliciumfilm (zweiter leitfähiger Film) 31 mit
einer Dicke von 50 nm bis 200 nm (500 bis 2.000 Ångström) ausgebildet, um die Floating-Gate-Elektrode 28a und
den dielektrischen Kondensatorfilm 30a zu bedecken (15).
Der zweite Polysiliciumfilm 31 dient als eine Steuer-Gate-Elektrode.
-
Unter
Hinweis auf 16 wurde die Speicherzelleneinheit
(die linken und zentralen Ansichten in 16) durch
einen Resistfilm 32 maskiert, wurden der zweite Polysiliciumfilm 31 und
der dielektrische Kondensatorfilm 30b in der Peripherie-Schaltungseinheit
(die rechte Ansicht in 16) durch Ätzen der Reihe nach abgelöst, um dadurch
den ersten Polysiliciumfilm 28 von der Oberfläche freizulegen.
-
Unter
Hinweis auf 17 wurden der zweite Polysiliciumfilm 31,
der dielektrische Kondensatorfilm 30a und der erste Polysiliciumfilm 28a der
Speicherzelleneinheit (die linken und zentralen Ansichten in 17),
wobei der erste Polysiliciumfilm 28a nur in der X-Richtung
strukturiert worden war, in der Y-Richtung auf beabsichtige Abmessungen
einer ersten Gate-Einheit 33a unter Verwenden des Resistfilms 32 als
eine Maske strukturiert. Somit wurde ein mehrschichtiger Aufbau
aus einer Steuer-Gate-Elektrode 31a, einem dielektrischen
Kondensatorfilm 30c und einer Floating-Gate-Elektrode 28c mit
eine Breite von etwa 1 μm
in der Y-Richtung ausgebildet. Zusätzlich wurde der erste Polysiliciumfilm 28 in
der Peripherie-Schaltungseinheit (die rechte Ansicht in 17)
auf beabsichtige Abmessungen einer zweiten Gate-Einheit 33b strukturiert
und dadurch ergab sich eine etwa 1 μm breite Gate-Elektrode 28b.
-
Phosphor
(P) oder Arsen (As) wurde in den Element ausbildenden Bereich des
Si-Substrats 22 durch Ionenimplantation mit eine Dosis
von 1 × 1014 cm-2 bis 1 × 1016 cm-2 unter Verwenden
des mehrschichtigen Aufbaus aus der Steuer-Gate-Elektrode 31a,
dem dielektrischen Kondensatorfilm 30c und der Floating-Gate-Elektrode 28c in
der Speicherzelleneinheit (die linken und zentralen Ansichten in 18)
als eine Maske injiziert, und dadurch ergaben sich Source-Drain-Bereichsschichten
(S/D) vom n-Typ 35a und 35b. Zusätzlich wurde Phosphor
(P) oder Arsen (As) als ein Dotiermaterial vom n-Typ in den Element
ausbildenden Bereich des Si-Substrats 22 durch Ionenimplantation
mit einer Dosis von 1 × 1014 cm-2 bis 1 × 1016 cm-2 unter Verwenden der
Gate-Elektrode 28b in der Peripherie-Schaltungseinheit
(die rechte Ansicht in 18) als eine Maske injiziert,
und dadurch ergaben sich S/D-Bereichsschichten 36a und 36b.
-
Es
wurde ein Phosphat-Silicat-Glasfilm (PSG-Film) mit etwa 500 nm (5.000 Ångström) Dicke
als ein dielektrischer Zwischenschichtfilm 37 ausgebildet,
um so die erste Gate-Einheit 33a in der Speicherzelleneinheit
(die linken und zentralen Ansichten in 19) und
der zweiten Gate-Einheit 33b in der Peripherie-Schaltungseinheit
(die rechte Ansicht in 19) auszubilden.
-
Danach
wurden Kontaktlöcher 38a, 38b, 39a und 39b auf
dem dielektrischen Zwischenschichtfilm 37 auf den S/D-Bereichsschichten 35, 35b, 36a bzw. 36b ausgebildet.
Dann wurden S/D-Elektroden 40a, 40b, 41a bzw. 41b ausgebildet.
Um die Kontaktlöcher 38a, 38b, 39a und 39b auszubilden,
wurde die Lochstruktur aus dem Resistmaterial ausgebildet und dann
mit dem erfindungsgemäßen Resiststruktur-Verdickungsmaterial
verdickt, wodurch feine Resist-Abstandsstrukturen (Lochstrukturen)
ausgebildet wurden. Danach wurden die Kontaktlöcher durch ein herkömmliches
Verfahren hergestellt.
-
Somit
wurde der FLASH EPROM als eine Halbleitervorrichtung hergestellt
(19).
-
In
dem oben hergestellten FLASH EPROM bleibt der zweite dielektrische
Gate-Film 24b in der Peripherie-Schaltungseinheit (die
rechte Ansichten in 11 bis 19) durch
den ersten Polysiliciumfilm 28 oder die Gate-Elektrode 28b nach
seiner Ausbildung bedeckt (die rechte Ansichten in 11 bis 19)
und behält dadurch
seine anfängliche
Dicke. Folglich kann die Dicke des zweiten dielektrischen Gate-Films 24b leicht
gesteuert werden, und kann die Konzentration eines leitfähigen Dotiermaterials
für die
Steuerung der Schwellenspannung leicht gesteuert werden.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird die erste Gate-Einheit 33a durch anfängliches
Strukturieren in Richtung der Gate-Breite auf eine eingestellte Breite
(Die X-Richtung in 9 und 10), und
dann Strukturieren in der Richtung der Gate-Länge auf eine Zielbreite (die
Y-Richtung in 9 und 10) hergestellt.
Alternativ dazu kann die erste Gate-Einheit 33a durch anfängliches
Strukturieren in der Richtung der Gate-Länge auf eine eingestellte Breite
(die Y-Richtung in 9 und 10) und
dann Strukturieren in der Richtung der Gate-Breite auf eine Zielbreite
(die X-Richtung in 9 und 10) ausgebildet
werden.
-
Es
wurde ein weiterer FLASH EPROM auf dem gleichen Weg wie bei der
obigen Ausführungsform
hergestellt, außer
dass die dem Schritt von 19 folgenden
Schritte zu jenen Schritten verändert
wurden, die in 20, 29 und 30 ge zeigt sind. Diese Herstellung ist
mit Ausnahme des Folgenden der obigen Ausführungsform ähnlich. Genauer ausgedrückt wurde
ein Wolframfilm (W) oder ein Titanfilm (Ti) von etwa 200 nm (2.000 Ångström) Dicke
als ein hitzebeständiger
Metallfilm (vierter leitfähiger
Film) 42 auf dem zweiten Polysiliciumfilm 31 in
der Speicherzelleneinheit (die linken und zentralen Ansichten in 20)
und dem ersten Polysiliciumfilm 28 in der Peripherie-Schaltungseinheit
(die rechte Ansicht in 20) ausgebildet, und dadurch
ergab sich ein Polycidfilm. Die dem Schritt von 20 folgenden
Schritte von 21 und 22 wurden
auf die gleiche Weise wie in 17, 18 und 19 ausgeführt und
es wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet. Die
gleichen Komponenten in 20, 21 und 22 wie
die in 17, 18 und 19 weisen
die gleichen Bezugszeichen auf.
-
Somit
wurde ein FLASH EPROM als eine Halbleitervorrichtung hergestellt
(22).
-
Der
oben hergestellte FLASH EPROM weist die hitzebeständigen Metallfilme
(vierte leitfähigen
Filme) 42a und 42b auf der Steuer-Gate-Elektrode 31a und
der Gate-Elektrode 28b auf und kann dadurch weiter seinen
elektrischen Widerstand verringern.
-
Bei
dieser Ausführungsform
werden die hitzebeständigen
Filme 42a und 42b als die vierten leitfähigen Filme
verwendet. Alternativ dazu können
hitzebeständige
Metallsilicidfilme, wie zum Beispiel Titanisilicidfilme (TiSi) verwendet
werden.
-
Es
wurde noch ein weiterer FLASH EPROM durch das Herstellungsverfahren
wie in der oben erwähnten
Ausführungsform
hergestellt, außer
den in 23, 24 und 25 gezeigten
Schritten. Genauer ausgedrückt
weist eine zweite Gate-Einheit 33c in der Peripherie-Schaltungseinheit
(zweiter Elementbereich) (die rechte Ansicht in 23)
eine mehrschichtige Struktur auf, die mit einem ersten Polysiliciumfilm
(erster leitfähiger
Film) 28b, einem SiO2-Film (dielektrischer
Kondensatorfilm) 30d und einem zweiten Polysiliciumfilm (zweiter
leitfähiger
Film) 31b versehen ist, die in dieser Reihenfolge wie in
der ersten Gate-Einheit 33a in der Speicherzelleneinheit
(die linken und zentralen Ansichten in 23) angeordnet
sind. Der erste Polysiliciumfilm 28b und der zweite Polysiliciumfilm 31b sind
verkürzt
und bilden dadurch eine Gate-Elektrode
aus (24 und 25).
-
Unter
Hinweis auf 24 sind genauer ausgedrückt der
erste Polysiliciumfilm 28b und der zweite Polysiliciumfilm 31b durch
Ausbilden einer Öffnung 52a verkürzt, die
den ersten Polysiliciumfilm (erster leitfähiger Film) 28b, den
SiO2-Film
(dielektrischer Kondensatorfilm) 30d und den zweiten Polysiliciumfilm
(zweiter leitfähiger
Film) 31b bei einem anderen Bereich durchdringt, als die
zweite in 23 gezeigte Gate-Einheit 33c, zum
Beispiel auf dem dielektrischen Film 54, und Füllen der Öffnung 52a mit
einem hitzebeständigen
Metallfilm (dritter leitfähiger
Film) 53a, wie zum Beispiel einem W-Film oder einem Ti-Film.
Alternativ dazu können
unter Hinweis auf 25 der erste Polysiliciumfilm 28b und
der zweite Polysiliciumfilm 31b durch Ausbilden einer Öffnung 52b verkürzt sein,
die den ersten Polysiliciumfilm (erster leitfähiger Film) 28b und
den SiO2-Film (dielektrischer Kondensatorfilm) 30d durchdringt,
wodurch der untere erste Polysiliciumfilm 28b an dem Boden
der Öffnung 52b freiliegt,
und Füllen
der Öffnung 52b mit
einem hitzebeständigen
Metallfilm 53b, wie zum Beispiel einem W-Film oder einem
Ti-Film.
-
In
dem oben hergestellten FLASH EPROM weist die zweite Gate-Einheit 33c in
der Peripherie-Schaltungseinheit die gleiche Struktur auf wie die
erste Gate-Einheit 33a in der Speicherzelleneinheit. Folglich
können
die Speicherzelleneinheit und die Peripherie-Schaltungseinheit durch
den gleichen Schritt hergestellt werden, um dadurch effizient Schritte
des Herstellungsverfahrens zu vereinfachen.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wurden der dritte leitfähige
Film 53a oder 53b und der hitzebeständige Metallfilm
(vierter leitfähiger
Film) 42 unabhängig
voneinander ausgebildet. Alternativ dazu können diese Filme gleichzeitig
als ein gemeinsamer hitzebeständiger
Metallfilm ausgebildet werden.
-
Die
vorliegende Erfindung zielt darauf, die Nachteile des Stands der
Technik zu lösen
und kann die folgenden Aufgaben erfüllen.
-
Die
vorliegende Erfindung kann ein Resiststruktur-Verdickungsmaterial
zur Verfügung
stellen, das auch ein ArF-Excimerlaserlicht (Argonfluorid) als ein
Belichtungslicht während
Strukturieren verwenden kann; das eine Resiststruktur zu verdicken
vermag, wie zum Beispiel eine Linien- & Abstände-Struktur, ohne von der Größe einer
zu verdickenden Resiststruktur abhängig zu sein, nur durch Aufbringen
des Resiststruktur-Verdickungsmaterials über die Oberfläche der
ausgebildeten Resiststruktur, die aus dem ArF-Resist oder dergleichen
ausgebildet ist; das mit Wasser oder einem alkalischen Entwickler
gespült
werden kann; das eine exzellente Ätzbeständigkeit aufweist; und das
bei niedrigen Kosten, leicht und effizient eine feine Resist-Abstandsstruktur
auszubilden vermag, die Belichtungsgrenzen (Auflösungsgrenzen) von Lichtquellen
von verfügbaren Belichtungsvorrichtungen übertrifft.
-
Die
vorliegende Erfindung kann auch ein Verfahren zum Ausbilden einer
Resiststruktur zur Verfügung stellen,
das während
Strukturieren einer Resiststruktur auch ein ArF-Excimerlaserlicht
als ein Belichtungslicht verwenden kann, ohne die Notwendigkeit,
eine neue Vorrichtung zu installieren; das eine Resiststruktur zu
verdicken vermag, wie zum Beispiel eine Linien- & Abstände-Struktur, ohne von der
Größe einer
zu verdickenden Resiststruktur abhängig zu sein; und das bei niedrigen
Kosten, leicht und effizient eine feine Resist-Abstandsstruktur
auszubilden vermag, die Belichtungsgrenzen (Auflösungsgrenzen) von Lichtquellen
von verfügbaren Belichtungsvorrichtungen übertrifft.
-
Des
Weiteren kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung stellen, bei dem während Strukturieren
einer Resiststruktur ArF-Excimerlaserlicht als eine Lichtquelle
verwendet werden kann, ohne die Notwendigkeit, eine neue Vorrichtung
zu installieren; bei dem eine feine Resist-Abstandsstruktur ausgebildet
werden kann, die Belichtungs- oder Auflösungsgrenzen von Lichtquellen
von verfügbaren
Belichtungsvorrichtungen übertrifft;
und das effizient einen hoch leistungsfähigen Halbleiter mit einer
feinen Verbindungsstruktur in Mengen herstellen kann, die unter
Verwenden der Resistabstandsstruktur ausgebildet worden ist, und
auch einen hoch leistungsfähigen
Halbleiter zur Verfügung
stellen soll, der durch das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
hergestellt ist und feine Verbindungsstrukturen aufweist.
-
Das
erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
kann bevorzugt beim feinen Ausbilden einer Struktur verwendet werden,
wie zum Beispiel einer Resist-Abstandsstruktur und einer Verbindungsstruktur, wobei
bei niedrigen Kosten, leicht und effizient eine z. B. aus ArF-Resist
ausgebildete Resiststruktur verdickt wird und ein Belichtungslicht
während
Strukturieren verwendet wird, das Belichtungs- oder Auflösungsgrenzen von
Lichtquellen von verfügbaren
Belichtungsvorrichtungen übertrifft.
Das erfindungsgemäße Resiststruktur-Verdickungsmaterial
wird auch bevorzugt bei einer Vielfalt an Strukturierungsverfahren,
Herstellungsverfahren für
Halbleitervorrichtungen, etc. verwendet und wird besonders bevorzugt
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Ausbilden einer Re siststruktur und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung verwendet.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden einer Resiststruktur wird bevorzugt verwendet bei dem
Herstellen von funktionellen Teilen, wie zum Beispiel Maskenstrukturen,
Retikelstrukturen, Magnetköpfen, LCDs
(Flüssigkristallanzeigen),
PDPs (Plasmaanzeigepaneele), SAW-Filter (Oberflächenwellenfilter); beim Verbinden
von optischen Fasern verwendeten Teilen; feinen Teilen, wie zum
Beispiel Mikroaktuatoren; Halbleitervorrichtungen; und dergleichen,
und kann in geeigneter Weise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Herstellen einer Halbleitervorrichtung angewandt werden.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird bevorzugt bei Herstellungsverfahren
von verschiedenen Halbleitervorrichtungen verwendet, wie zum Beispiel
Flashspeicher, DRAMs, FRAMs.