DE10328610A1

DE10328610A1 - Mikromuster erzeugendes Material, Verfahren zum Erzeugen von Mikromustern und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE10328610A1
Application number: DE10328610A
Authority: DE
Inventors: Takeo Ishibashi; Toshiyuki Toyoshima; Mamoru Terai; Shinji Tarutani
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-03-04
Also published as: KR20040026105A; CN1495525A; TW200402600A; US20040029047A1

Abstract

Das ein Mikromuster erzeugende Material weist ein Material mit einer polaren Änderung, das auf einem Resistmuster (4) ausgebildet ist, das eine Säure erzeugen kann, wobei das Material mit einer polaren Änderung in Wasser oder einer Lauge löslich ist, wobei ein Bereich des Materials mit einer polaren Änderung, der mit dem Resistmuster (4) in Kontakt steht, einer polaren Änderung unterliegt, die durch die Säure aus dem Resistmuster (4) hervorgerufen wird, so daß eine unlöslich gemachte Schicht erzeugt wird, die in Wasser und der Lauge unlöslich ist; und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organsichen Lösungsmittel auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ein Mikromuster erzeugendes Material, ein Verfahren zum Erzeugen von Mikromustern und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
Da in den letzten Jahren der Integrationsgrad von Halbleitervorrichtungen zugenommen hat; nimmt gleichzeitig mit einer geringeren Breite der Verdrahtungen, Schaltelemente und dergleichen, die die einzelnen Elemente bilden, die Größe der einzelnen Elemente immer mehr ab. Ein Mikromuster wird im allgemeinen erzeugt, indem das gewünschte Resistmuster mit einem Photolithographieverfahren erzeugt wird und unterschiedliche Arten von darunterliegenden dünnen Schichten durch das Resistmuster als Maske geätzt werden. In diesem Sinne ist die Photolithographietechnik für das Erzeugen von Mikromustern sehr wichtig.
Die Photolithographietechnik weist die Schritte des Auftragens eines Resists, des Anordnens einer Maske, des Belichtens und des Entwickelns auf. In diesem Zusammenhang gelangt jedoch nunmehr die Abmessung des Musters bei den neuesten Schnittvorrichtungen fast an die Grenze der Auflösung beim Belichten, und folglich wird die Bereitstellung eines Entwicklungsverfahrens mit einem höheren Auflösungsgrad gefordert.
Bei herkömmlichen Photolithographieverfahren erzeugt die Verschiebung der Empfindlichkeit eines Resists in Richtung einer kurzen Wellenlänge das Problem, daß die Ätzbeständigkeit des Resists abnimmt. Ein Resist mit einem aromatischen Ring im Molekül zeigt zum Beispiel eine gute Ätzbeständigkeit, seine Empfindlichkeit tritt jedoch bei einer langen Wellenlänge von 300 nm oder darüber auf.
Andererseits ist ein Resist ohne einen aromatischen Ring im Molekül für kurze Wellenlängen empfindlich, jedoch bei einer abnehmenden Ätzbeständigkeit. Wenn die Ätzbestän digkeit eines Resists abnimmt, läßt sich die Resistschicht leichter ätzen, damit ist jedoch das Problem verbunden, daß die Genauigkeit des Musters der schließlich erzeugten dünnen Schicht abnimmt.

Im japanischen Patent Nr. 3 071 401 (entspricht dem US-Patent Nr. 5,858,620) haben wir ein Verfahren zum Erzeugen eines feinen Resistmusters offenbart, bei dem ein wasserlösliches Harz, das durch die Umsetzung mit einem Säurekatalysator vernetzen kann, verwendet wird, um auf der Oberfläche eines Resists einen sogenannten organischen Rahmen zu erzeugen. Dieses Verfahren zeigt jedoch das Problem, daß sich das entstehende Resistmuster durch die interne Belastung verformt, die durch die Volumenabnahme des Harzes im Verlauf der Vernetzungsreaktion hervorgerufen wird.

Die Erfindung hat zum Ziel, die Probleme auf diesem Fachgebiet zu lösen. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein ein Mikromuster erzeugendes Material, das bei einem Photolithographieverfahren die Erzeugung eines Mikromusters über die Grenze der Belichtungswellenlänge hinaus sichert, ein Verfahren zum Erzeugen von Mikromustern unter Verwendung dieses Materials und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung anzugeben.

Die Erfindung gibt auch ein ein Mikromuster erzeugendes Material mit einer guten Beständigkeit des Resists, ein Verfahren zum Erzeugen von Mikromustern unter Verwendung dieses Materials und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung an.

Die Erfindung gibt außerdem ein ein Mikromuster erzeugendes Material, das keine Verformung eines Resistmusters zeigt, die der internen Belastung zugeschrieben wird, ein Verfahren zum Erzeugen von Mikromustern unter dessen Verwendung und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung an.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das ein Mikromuster erzeugende Material folgendes auf: ein Material mit einer polaren Änderung, das auf einem Resistmuster ausgebildet ist, das eine Säure erzeugen kann, wobei das Material mit einer polaren Änderung in Wasser oder einer Lauge löslich ist, wobei ein Bereich des Materials mit einer polaren Änderung, der mit dem Resistmuster im Kontakt steht, einer polaren Änderung unterliegt, die durch die Säure aus dem Resistmuster hervorgerufen wird, so daß eine unlöslich gemachte Schicht erzeugt wird, die in Wasser und der Lauge unlöslich ist; und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Erzeugen eines Mikromusters ein Resistmuster, das eine Säure erzeugen kann, auf einem Träger ausgebildet. Ein ein Mikromuster erzeugendes Material, das in Wasser oder einer Lauge löslich ist, wird auf das Resistmuster aufgetragen, so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht hergestellt wird.

Das ein Mikromuster erzeugende Material weist folgendes auf: (i) ein Material mit einer polaren Änderung, das in Wasser oder der Lauge löslich ist, das einer von der Säure hervorgerufenen polaren Änderung unterliegt, und (ü) Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel.

Durch die polare Änderung der das Mikromuster erzeugenden Schicht, die durch die Säure aus dem Resistmuster hervorgerufenen wird, wird in einem Bereich der ein Mikromuster erzeugenden Schicht, die mit dem Resistmuster in Kontakt steht, eine unlöslich gemachte Schicht erzeugt. Die unlöslich gemachte Schicht ist in Wasser oder der Lauge unlöslich. Der restliche Bereich der ein Mikromuster erzeugenden Schicht, der in Wasser oder der Lauge löslich ist, wird entfernt.

Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlicher.
Es zeigen:
1A einen Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
1B einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
1C einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
1D einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
1E einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
1F einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
2A einen Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
2B einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
2C einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
2D einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
2E einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
2F einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
2G einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
3A einen Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
3B einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
3C einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
3D einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
3E einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
3F einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
3G einen weiteren Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; und
4 eine Draufsicht auf das Beispiel 9 oder 10.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren ausführlich beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1A bis 1F zeigen ein Verfahrensschema, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen ein Mikromuster erzeugenden Materials angibt.
Wie in 1A gezeigt, wird die Resistzusammensetzung auf ein Halbleitersubstrat 1 aufgetragen, so daß eine Resistschicht 2 erzeugt wird. Eine Resistzusammensetzung wird zum Beispiel durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren oder dergleichen mit einer Dicke von 0,7 bis 1,0 μm auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die verwendete Resistzusammensetzung eine solche, die im Inneren des Resists durch Wärmeanwendung eine saure Komponente erzeugen kann. Die Zusammensetzung weist zum Beispiel einen Resist vom Positivtyp auf, der aus einem Novolakharz und einem Photosensibilisierungsmittel aus Naphthochinondiazid hergestellt ist. Die Resistzusammensetzung kann entweder ein Resist vom Positivtyp oder ein Resist vom Negativtyp sein.
Danach wird das in der Resistschicht 2 vorhandene Lösungsmittel durch eine Vortrocknungsbehandlung verdampft. Die Vortrocknungsbehandlung erfolgt zum Beispiel durch Wärmebehandlung mit einer Heizplatte für etwa 1 Minute bei 70 bis 110°C. Danach wird die Resistschicht 2, wie in 1B gezeigt, durch eine Maske 3 belichtet. Die zum Belichten verwendete Lichtquelle kann eine sein, deren Wellenlänge der Wellenlänge der Empfindlichkeit der Resistschicht 2 entspricht.
Mit einer solchen Lichtquelle wird die Resistschicht 2 zum Beispiel mit der g-Linie im Spektrum des Lichtes, der i-Linie des Spektrums des Lichtes, tiefem UV-Licht, einem KrF-Excimerlaserstrahl (248 nm), einem ArF-Excimerlaserstrahl (193 nm) und einem EB (Elektronenstrahl) oder einem Röntgenstrahl bestrahlt.
Nach dem Belichten der Resistschicht wird, falls erforderlich, eine PEB-Behandlung (Trocknungsbehandlung nach dem Belichten) durchgeführt. Das führt zu einer verbesserten Auflösung der Resistschicht. Die PEB-Behandlung erfolgt zum Beispiel durch Trocknen bei 50 bis 120°C.
Danach wird eine Entwicklungsbehandlung vorgenommen, wobei ein geeigneter flüssiger Entwickler verwendet wird, um die Resistschicht mit einem Muster zu versehen. Wenn die verwendete Resistzusammensetzung vom Positivtyp ist, wird ein solches Resistmuster 4 erhalten, wie es in 1C gezeigt ist. Als flüssiger Entwickler kann eine wäßrige alkalische Lösung verwendet werden, die zum Beispiel etwa 0,05 bis 3,0 Gew.-% TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) enthält.
Wenn das Entwickeln beendet ist, kann, falls erforderlich, das Trocknen nach dem Entwickeln vorgenommen werden. Da das Trocknen nach dem Entwickeln die anschließende Mischungsreaktion beeinflußt, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturbedingungen in Abhängigkeit von den Arten der Resistzusammensetzung und des verwendeten ein Mikromuster erzeugenden Materials geeignet festgelegt werden. Es wird zum Beispiel eine Heizplatte verwendet, um für etwa 60 Sekunden auf 60 bis 120°C zu erwärmen.
Wie in 1D gezeigt, wird das erfindungsgemäße, ein Mikromuster erzeugende Material auf dem Resistmuster 4 aufgetragen, so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht 5 ausgebildet wird. Die Art und Weise des Auftragens des ein Mikromuster erzeugenden Materials ist nicht kritisch, sofern eine gleichmäßige Beschichtung auf dem Resistmuster 4 gesichert ist. Zum Beschichten kann zum Beispiel ein Sprühverfahren, ein Schleuderbeschichtungsverfahren oder ein Tauchverfahren angewendet werden.
Das erfindungsgemäße, ein Mikromuster erzeugende Material hat die Besonderheit, daß es in Gegenwart einer Säure, einer polaren Änderung unterliegt und in einem flüssigen Entwickler unlöslich gemacht wird. Insbesondere wird das Unlöslichmachen dadurch erreicht, daß die Pinakol-Umgruppierung mit einer Säure ausgenutzt wird. Die Zusammensetzung des ein Mikromuster erzeugenden Materials ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Das erfindungsgemäße, ein Mikromuster erzeugende Material weist ein in Wasser oder einer Lauge lösliches Harz, ein Pinakol und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel auf.
Zu den Harzen gehören zum Beispiel jene mit einem aromatischen Ring in ihrer Struktur. Die Harze können einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehreren Harzen verwendet werden. Als Beispiele werden Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyvinylacetal, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenimin, Polyethylenoxid, ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Polyvinylamin, Polyallylamin, ein eine Oxazolingruppe enthaltendes wasserlösliches Harz, ein wasserlösliches Melaminharz, ein wasserlösliches Harnstoffharz, ein Alkydharz oder Sulfonamid genannt.
Das Pinakol wird mit der chemischen Formel 1 angegeben, und dazu gehören zum Beispiel 1,1,2,2-Tetramethylethylenglycol, Hydrobenzoin, Benzopinakol, DL-α,β-Di-(4-pyridyl)glycol oder 2,3-Di-2-pyridyl-2,3-butandiol, wie es mit der chemischen Formel 2 angegeben ist.
Chemische Formel 1

R₁R₂C(OH)C(OH)R₃R₄ (wobei R₁, R₂, R₃ und R₄ ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Phenylgruppe oder eine Pyridingruppe darstellen).

Chemische Formel 2
Das Harz und das Pinakol können entweder in Wasser oder in einem gemischten Lösungsmittel aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Die Art des organischen Lösungsmittels, das mit Wasser gemischt wird, ist nicht kritisch, sofern es mit Wasser mischbar ist, und die Art des organischen Lösungsmittels sollte so ausgewählt werden, daß die Löslichkeit des Harzes in Betracht gezogen wird, das für das ein Mikro muster erzeugende Material verwendet wird, und es sollte in einer Menge in einem Bereich gemischt werden, so daß das Resistmuster nicht gelöst wird. Alkohole, wie Ethanol, Methanol, Isopropylalkohol und Cyclohexanol, γ-Butyrolacton, N-Methylpyrrolidon oder Aceton können zum Beispiel verwendet werden.
Das ein Mikromuster erzeugende Material kann ein solches sein, das ein eine Pinakolkomponente enthaltendes Copolymer, das in Wasser oder einer Lauge löslich ist, und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel aufweist. Als eine Pinakolkomponente enthaltendes, in Wasser oder einer Lauge lösliches Copolymer kann ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-1,2-dimethylpropyl)styrol und einem Styrol-Derivat mit einer hydrophilen Gruppe verwendet werden.
Wie es zum Beispiel in der chemischen Formel 3 gezeigt ist, kann ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat oder ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung als Hauptkomponente des Copolymers verwendet werden. Das Ethylenoxid-Oligomer sollte vorzugsweise derart sein, daß n = 10~30 ist. Außerdem kann als Hauptkomponente auch ein Copolymer verwendet werden, das aus den drei Komponenten p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol, Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung besteht. Chemische Formel 3
Als Styrol-Derivat mit einer hydrophilen Gruppe kann ein Styrol-Derivat mit einem Ammoniumsulfonat- oder Ethylenoxid-Oligomer in der Ortho- oder Meta-Stellung verwendet werden.
In diesem Fall dient das p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol als Pinakolkomponente. Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat bzw. Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung spielt die Rolle, daß einem Resist Hydrophilie sowie auch Adhäsion verliehen werden.
Wenn die hydrophilen Komponenten aus Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung für die Copolymerisation mit p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol verwendet werden, kann die Menge von Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat größer als die von Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung sein und umgekehrt. In einem anderen Ausführungsbeispiel können Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung in der gleichen Menge verwendet werden. Es ist bevorzugt, das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von den Eigenschaften des verwendeten Resists zu ändern.
Außerdem kann das erfindungsgemäße ein Mikromuster erzeugende Material neben den vorstehend genannten Komponenten andere Komponenten als Zusätze aufweisen. Um die Beschichtungseigenschaften zu verbessern, kann zum Beispiel ein oberflächenaktives Mittel enthalten sein.
Danach wird eine Vortrocknungsbehandlung durchgeführt, damit das Lösungsmittel aus der das Mikromuster erzeugenden Schicht 5 verdampft. Die Vortrocknungsbehandlung erfolgt zum Beispiel für etwa 1 Minute bei etwa 85°C unter Verwendung einer Heizplatte für die Wärmebehandlung.
Nach der Vortrocknungsbehandlung werden das Resistmuster 4, das auf dem Halbleitersubstrat 1 erzeugt worden ist, und die darauf ausgebildete, ein Mikromuster erzeugende Schicht 5 einer Wärmebehandlung (Mischungs-Trocknungsbehandlung, die hier nachstehend als MB-Behandlung bezeichnet wird) unterzogen. Es wird zum Beispiel eine Heizplatte verwendet, um die MB-Behandlung für 60 bis 120 Sekunden bei 70 bis 150°C durchzuführen.
Wenn die MB-Behandlung vorgenommen wird, entsteht im Resistmuster eine Säure, und die Diffusion der Säure wird erleichtert, so daß die Säure aus dem Resistmuster der ein Mikromuster erzeugenden Schicht zugeführt wird. Wenn die Säure der ein Mikromuster erzeugenden Schicht zugeführt worden ist, unterliegt die in der ein Mikromuster erzeugenden Schicht vorliegende Pinakolkomponente in der Nähe der Grenzfläche zwischen Resistmuster und der ein Mikromuster erzeugenden Schicht durch die Pinakol-Umgruppierung in Gegenwart der Säure einer polaren Änderung.
Das führt dazu, daß sich die Polarität der ein Mikromuster erzeugenden Schicht ändert, so daß die ein Mikromuster erzeugende Schicht in Wasser oder einem wäßrigen alkalischen Entwickler unlöslich gemacht wird. Andererseits findet in den Bereichen der ein Mikromuster erzeugenden Schicht, abgesehen von der Nähe zur Grenzfläche zum Resistmuster, keine polare Änderung durch eine Pinakol-Umgruppierung statt, und diese Bereiche bleiben in Wasser oder einem wäßrigen alkalischen Entwickler löslich.
Wie vorstehend aufgeführt, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die der Pinakol-Umgruppierung zugeschriebene polare Änderung ausgenutzt wird, um innerhalb der ein Mikromuster erzeugenden Schicht einen Bereich oder Bereiche zu erzeugen, die in einem flüssigen Entwickler unlöslich gemacht worden sind (hier nachstehend als unlöslich gemachte Schicht bezeichnet). Wie in 1E gezeigt, wird die unlöslich gemachte Schicht 6 in der das Mikromuster erzeugenden Schicht 5 so ausgebildet, daß das Resistmuster 4 damit bedeckt ist.
Die Dicke der unlöslich gemachten Schicht kann nicht nur durch die Änderung der Bedingungen der MB-Behandlung, sondern auch durch eine Änderung des Ausmaßes der Umsetzung zwischen dem Resistmuster und dem ein Mikromuster erzeugenden Material geregelt werden.
Wenn das verwendete ein Mikromuster erzeugende Material zum Beispiel ein solches ist, das durch Auflösen eines Pinakol enthaltenden, wasserlöslichen Harzes in Wasser erhalten wird, kann die Dicke der unlöslich gemachten Schicht reguliert werden, indem das Mischungsverhältnis zwischen dem Harz und dem Pinakol geändert wird.
Wenn das verwendete ein Mikromuster erzeugende Material andererseits ein solches ist, das durch Auflösen eines Copolymers, das aus einem wasserlöslichen Harz von zwei oder mehreren Monomeren hergestellt ist, in Wasser erhalten wird, läßt sich die Dicke der un löslich gemachten Schicht geeignet einstellen, indem das Copolymerisationsverhältnis zwischen der Pinakolkomponente und der anderen, das Copolymer bildenden Komponente geändert wird.
Wenn als Hauptkomponente des ein Mikromuster erzeugenden Materials zum Beispiel ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat verwendet wird, dann wird das Copolymerisationsverhältnis zwischen diesen geeignet ausgewählt, so daß das Ausmaß der Umsetzung zwischen dem Resistmuster und der ein Mikromuster erzeugenden Schicht gesteuert wird. In diesem Fall sollte die Pinakolkomponente im Copolymer vorzugsweise im Bereich von 55 bis 75 Mol-% liegen.
Danach wird die Entwicklungsbehandlung unter Verwendung von Wasser oder einem wäßrigen alkalischen Entwickler vorgenommen, um die ein Mikromuster erzeugende Schicht 5 in den Bereichen zu entfernen, die nicht unlöslich gemacht worden sind. Als alkalischer wäßriger Entwickler kann eine wäßrige Lösung einer Base, wie TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid), verwendet werden.
Nach dem Entwickeln wird eine Nachtrocknungsbehandlung unter geeigneten Bedingungen vorgenommen, um ein Mikromuster 7 zu erzeugen, so daß die Struktur gemäß 1F bereitgestellt wird. Die Nachtrocknungsbehandlung kann zum Beispiel vorgenommen werden, indem für 70 bis 90 Sekunden auf 90 bis 110°C erwärmt wird.
Das mit den vorstehenden Schritten erzeugte Mikromuster wird als Maske bereitgestellt, um unterschiedliche Arten von dünnen Schichten, wie z. B. eine isolierende Schicht, die auf dem darunterliegenden Halbleitersubstrat ausgebildet ist, oder ein Halbleitersubstrat zu ätzen, so daß Halbleitervorrichtungen mit unterschiedlichen Arten von Mikromusterstrukturen hergestellt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, nachdem die ein Mikromuster erzeugende Schicht an der Grenzfläche zwischen dem Resistmuster und der ein Mikromuster erzeugenden Schicht unlöslich gemacht worden ist, die ein Mikromuster erzeugende Schicht in den Bereichen entfernt, die löslich geblieben sind, so daß ein Mikromuster erzeugt werden kann, das über die Grenze der Belichtungswellenlänge hinausgeht. Das Unlöslichmachen der ein Mikromuster erzeugenden Schicht erfolgt nicht durch eine Vernetzungsreaktion mit dem Resistmuster, sondern unter Ausnutzung der polaren Änderung, die durch die Pinakol-Umgruppierung hervorgerufen wird. Folglich kann die innerhalb des Resists auftretende innere Belastung verringert werden und eine Verformung des Resistmusters verhindert werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf dem Resistmuster zudem eine einen aromatischen Ring enthaltende, ein Mikromuster erzeugende Schicht ausgebildet, so daß das Resistmuster damit bedeckt ist. Wenn eine darunterliegende dünne Schicht durch dieses als Maske verwendete Mikromuster geätzt wird, kann somit verhindert werden, daß das Resistmuster vom Ätzmittel angegriffen wird. Wenn insbesondere eine Resistschicht mit einer Empfindlichkeit bei einer kurzen Wellenlänge benutzt wird, besteht keine Möglichkeit, daß die Resistschicht vom Ätzmittel angegriffen wird, so daß gesichert ist, daß in der darunterliegenden dünnen Schicht ein Muster mit hoher Genauigkeit erzeugt wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß das Belichten vor der MB-Behandlung vorgenommen wird, die im ersten Ausführungsbeispiel aufgeführt ist.
Die 2A bis 2G zeigen ein Verfahrensschema, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen ein Mikromuster erzeugenden Materials angibt.
Wie in 2A gezeigt, wird eine Resistzusammensetzung auf ein Halbleitersubstrat 8 aufgetragen, so daß eine Resistschicht 9 erzeugt wird. Die Resistzusammensetzung wird zum Beispiel durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren oder dergleichen mit einer Dicke von 0,7 bis 1,0 μm auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die verwendete Resistzusammensetzung eine solche, die im Inneren des Resists durch Wärmeanwendung eine saure Komponente erzeugen kann. Die Resistzusammensetzung weist zum Beispiel ein Resist vom Positivtyp auf, das aus einem Novolakharz und einem Photosensibilisierungsmittel aus Naphthochinondiazid besteht.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann auch ein Resist vom Typ mit einer chemischen Verstärkung verwendet werden, das durch Bestrahlen mit UV-Strahlen oder dergleichen eine Säure erzeugt. Die Resistzusammensetzung kann entweder ein Resist vom Positivtyp oder ein Resist vom Negativtyp sein.
Danach wird das in der Resistschicht 9 vorhandene Lösungsmittel durch eine Vortrocknungsbehandlung verdampft. Die Vortrocknungsbehandlung erfolgt zum Beispiel durch Wärmebehandlung für etwa 1 Minute bei 70 bis 110°C unter Verwendung einer Heizplatte. Danach wird die Resistschicht 9, wie es in 2B gezeigt ist, durch eine Maske 10 belichtet. Die für das Belichten verwendete Lichtquelle kann eine solche sein, deren Wellenlänge der Wellenlänge der Empfindlichkeit der Resistschicht 9 entspricht.
Die Resistschicht 9 wird unter Verwendung einer solchen Lichtquelle zum Beispiel mit der g-Linie des Spektrums, der i-Linie des Spektrums, tiefem UV-Licht, einem KrF-Excimerlaserstrahl (248 nm), einem ArF-Excimerlaserstrahl (193 nm) und einem EB (Elektronenstrahl) oder einem Röntgenstrahl bestrahlt.
Nach dem Belichten der Resistschicht wird, falls erforderlich, eine PEB-Behandlung (Trocknungsbehandlung nach dem Belichten) vorgenommen. Das führt zu einer verbesserten Auflösung der Resistschicht. Die PEB-Behandlung wird zum Beispiel durch Trocknen bei 50 bis 120°C durchgeführt.
Danach wird eine Entwicklungsbehandlung unter Verwendung eines geeigneten flüssigen Entwicklers vorgenommen, um die Resistschicht mit einem Muster zu versehen. Wenn die verwendete Resistzusammensetzung vom Positivtyp ist, wird ein solches Resistmuster 11 erhalten, wie es in 2C gezeigt ist. Bei einem flüssigen Entwickler kann zum Beispiel eine wäßrige alkalische Lösung verwendet werden, die etwa 0,05 bis 3,0 Gew.-% TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) enthält.
Wenn das Entwickeln beendet ist, kann, falls erforderlich, das Trocknen nach dem Entwickeln vorgenommen werden. Da das Trocknen nach dem Entwickeln die anschließende Mischungsreaktion beeinflußt, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturbedingungen in Abhängigkeit von den Arten der Resistzusammensetzung und des verwendeten ein Mikromuster erzeugenden Materials geeignet festgelegt werden. Es wird zum Beispiel eine Heizplatte verwendet, um für etwa 60 Sekunden auf 60 bis 120°C zu erwärmen.
Wie in 2D gezeigt, wird das erfindungsgemäße ein Mikromuster erzeugende Material auf das Resistmuster 11 aufgetragen, so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht 12 ausgebildet wird. Die Art des Auftragens des ein Mikromuster erzeugenden Materials ist nicht kritisch, sofern eine gleichmäßige Beschichtung auf dem Resistmuster 11 gesichert ist. Zum Beschichten kann zum Beispiel ein Sprühverfahren, ein Schleuderbeschichtungs verfahren oder ein Tauchverfahren angewendet werden.
Das erfindungsgemäße, ein Mikromuster erzeugende Material weist die Eigenschaft auf, daß es in Gegenwart einer Säure einer polaren Änderung unterliegt und in einem flüssigen Entwickler unlöslich gemacht wird. Insbesondere wird das Unlöslichmachen dadurch erreicht, daß die Pinakol-Umgruppierung mit einer Säure ausgenutzt wird. Die Zusammensetzung des ein Mikromuster erzeugenden Materials ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Das erfindungsgemäße, ein Mikromuster erzeugende Material weist wie im ersten Ausführungsbeispiel ein in Wasser oder einer Lauge lösliches Harz, ein Pinakol und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel auf.
Zu den Harzen gehören zum Beispiel jene mit einem aromatischen Ring in ihrer Struktur. Die Harze können einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehreren Harzen verwendet werden. Es werden zum Beispiel Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyvinylacetal, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenimin, Polyethylenoxid, ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Polyvinylamin, Polyallylamin, ein eine Oxazolingruppe enthaltendes wasserlösliches Harz, ein wasserlösliches Melaminharz, ein wasserlösliches Harnstoffharz, ein Alkydharz oder Sulfonamid genannt.
Zu dem Pinakol gehören zum Beispiel 1,1,2,2-Tetramethylethylenglycol, Hydrobenzoin, Benzopinakol, DL-α,β-Di-(4-pyridyl)glycol oder 2,3-Di-2-pyridyl-2,3-butandiol.
Das Harz und das Pinakol können entweder in Wasser oder in einem gemischten Lösungsmittel aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Die Art des organischen Lösungsmittels, das mit Wasser gemischt wird, ist nicht kritisch, sofern es mit Wasser mischbar ist, und die Art des organischen Lösungsmittels sollte so ausgewählt werden, daß die Löslichkeit des Harzes, das für das ein Mikromuster erzeugende Material verwendet wird, in Betracht gezogen wird, und es sollte in einer Menge in einem solchen Bereich gemischt werden, daß das Resistmuster nicht gelöst wird. Alkohole, wie Ethanol, Methanol, Isopropylalkohol und Cyclohexanol, γ-Butyrolacton, N-Methylpyrrolidon oder Aceton können zum Beispiel verwendet werden.
Das ein Mikromuster erzeugende Material kann ein solches sein, das ein eine Pinakolkomponente enthaltendes Copolymer, das in Wasser oder einer Lauge löslich ist, und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel aufweist. Als eine Pinakolkomponente enthaltendes, in Wasser oder einer Lauge lösliches Copolymer kann ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-1,2-dimethylpropyl)styrol und einem Styrol-Derivat mit einer hydrophilen Gruppe verwendet werden.
Zum Beispiel kann ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat oder ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung als Hauptkomponente des Copolymers verwendet werden, wie es in der vorstehenden chemischen Formel 3 gezeigt ist. Das Ethylenoxid-Oligomer sollte vorzugsweise derart sein, daß n = 10~30 ist.
Außerdem kann als Hauptkomponente auch ein Copolymer verwendet werden, das aus den drei Komponenten p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol, Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung besteht.
In diesem Fall dient das p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol als Pinakolkomponente. Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat bzw. Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung spielt die Rolle, daß einem Resist Hydrophilie sowie auch Adhäsion verliehen werden.
Wenn die hydrophilen Komponenten aus Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung für die Copolymerisation mit p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol verwendet werden, kann die Menge von Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat größer als die von Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung sein und umgekehrt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel können Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung in der gleichen Menge verwendet werden. Es ist bevorzugt, das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von den Eigenschaften des verwendeten Resists zu ändern.
Ein Styrol-Derivat, bei dem Ammoniumsulfonat oder ein Ethylenoxid-Oligomer in der Ortho- oder Meta-Stellung an das Styrol gebunden ist, kann als Styrol-Derivat mit einer hydrophilen Gruppe verwendet werden.
Außerdem kann das erfindungsgemäße, ein Mikromuster erzeugende Material neben den vorstehend genannten Komponenten andere Komponenten als Zusätze aufweisen. Um die Beschichtungseigenschaften zu verbessern, kann zum Beispiel ein oberflächenaktives Mittel enthalten sein.
Danach wird eine Vortrocknungsbehandlung durchgeführt, damit das Lösungsmittel aus der ein Mikromuster erzeugenden Schicht 12 verdampft. Die Vortrocknungsbehandlung wird zum Beispiel für etwa 1 Minute bei etwa 85°C unter Verwendung einer Heizplatte für die Wärmebehandlung durchgeführt.
Wie in 2E gezeigt, ist dieses Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat 8 nach der Vortrocknungsbehandlung über seiner gesamten Oberfläche Licht ausgesetzt wird. Dadurch kann die Säure vor der MB-Behandlung im Resistmuster erzeugt werden. Die für das Belichten verwendete Lichtquelle ist nicht kritisch, sofern sie die Entstehung einer Säure im Resistmuster sicherstellt, und wird in Abhängigkeit von der Wellenlänge der Empfindlichkeit des Resistmusters geeignet ausgewählt. Das Belichten ist zum Beispiel unter Verwendung einer Hg-Lampe, eines KrF-Excimerlasers, eines ArF-Excimerlasers oder dergleichen möglich.
Danach werden das Resistmuster 11, das auf dem Halbleitersubstrat 8 erzeugt worden ist, und die darauf ausgebildete, ein Mikromuster erzeugende Schicht 12 der MB-Behandlung unterzogen. Die Diffusion der Säure wird durch die MB-Behandlung erleichtert, so daß die Säure aus dem Resistmuster der ein Mikromuster erzeugenden Schicht zugeführt wird. Nachdem die Säure der ein Mikromuster erzeugenden Schicht zugeführt worden ist, findet an der Grenzfläche zwischen dem Resistmuster und der ein Mikromuster erzeugenden Schicht eine polare Änderung statt, so daß die ein Mikromuster erzeugende Schicht unlöslich gemacht wird.
Die MB-Behandlung wird in Abhängigkeit von der Art der Resistzusammensetzung und der geforderten Dicke der unlöslich gemachten Schicht bei optimalen Bedingungen eingestellt. Es wird zum Beispiel eine Heizplatte verwendet, um die Bedingungen der MB-Behandlung von 70 bis 150°C und 60 bis 120 Sekunden zu schaffen. Wenn die MB-Behandlung vorgenommen wird, wird in der ein Mikromuster erzeugenden Schicht 12 eine unlöslich ge machte Schicht 13, die durch die polare Änderung erzeugt worden ist, ausgebildet, so daß das Resistmuster 11 damit bedeckt ist, wie es insbesondere in 2F gezeigt ist.
Die Dicke der unlöslich gemachten Schicht kann geändert werden, indem das Ausmaß der Umsetzung zwischen dem Resistmuster und dem ein Mikromuster erzeugenden Material geregelt wird, und ein bestimmtes Verfahren dafür ist dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich.
Danach wird die Entwicklungsbehandlung unter Verwendung von Wasser oder einem wäßrigen alkalischen Entwickler vorgenommen, um die ein Mikromuster erzeugende Schicht 12 in den Bereichen zu entfernen, die nicht unlöslich gemacht worden sind. Als alkalischer wäßriger Entwickler kann eine wäßrige Lösung einer Base, wie TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid), verwendet werden. Nach dem Entwickeln wird eine Nachtrocknungsbehandlung unter geeigneten Bedingungen vorgenommen, so daß ein Mikromuster 14 erzeugt wird, womit die Struktur von 2G bereitgestellt wird. Die Nachtrocknungsbehandlung kann zum Beispiel vorgenommen werden, indem für 70 bis 90 Sekunden auf 90 bis 110°C erwärmt wird.
Das mit den vorstehenden Schritten erzeugte Mikromuster wird als Maske bereitgestellt, um unterschiedliche Arten von dünnen Schichten, die eine isolierende Schicht, die auf dem darunterliegenden Halbleitersubstrat ausgebildet worden ist, oder ein Halbleitersubstrat zu ätzen, so daß Halbleitervorrichtungen mit unterschiedlichen Arten von Mikromusterstrukturen hergestellt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, abgesehen von den im ersten Ausführungsbeispiel erreichten Effekten, das Belichten vor der MB-Behandlung vorgenommen, so daß die unlöslich machende Umsetzung der ein Mikromuster erzeugenden Schicht noch mehr erleichtert werden kann. Insbesondere kann die unlöslich gemachte Schicht mit einer größeren Dicke ausgebildet werden, so daß ein feineres Muster erzeugt werden kann.
Drittes Ausführungsbeispiel
Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Bereich eines Halbleitersubstrats nach dem Erzeugen eines Resistmusters mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird.
Die 3A bis 3G zeigen ein Verfahrensschema, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen, ein Mikromuster erzeugenden Materials angibt.
Wie in 3A gezeigt, wird ein Resistzusammensetzung auf ein Halbleitersubstrat 15 aufgetragen, so daß eine Resistschicht 16 erzeugt wird. Die Resistzusammensetzung wird zum Beispiel durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren oder dergleichen mit einer Dicke von 0,7 bis 1,0 μm auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die verwendete Resistzusammensetzung eine solche, die innerhalb des Resists durch Wärmeanwendung eine saure Komponente erzeugen kann. Die Resistzusammensetzung weist zum Beispiel einen Resist vom Positivtyp auf, der aus einem Novolakharz und einem Photosensibilisierungsmittel aus Naphthochinondiazid besteht. Die Resistzusammensetzung kann entweder ein Resist vom Positivtyp oder ein Resist vom Negativtyp sein.
Danach wird das in der Resistschicht 16 vorhandene Lösungsmittel durch eine Vortrocknungsbehandlung verdampft. Die Vortrocknungsbehandlung erfolgt zum Beispiel durch Wärmebehandlung für etwa 1 Minute bei 70 bis 110°C unter Verwendung einer Heizplatte. Danach wird die Resistschicht 16, wie es in 3B gezeigt ist, durch eine Maske 17 belichtet.
Die für das Belichten verwendete Lichtquelle kann eine solche sein, deren Wellenlänge der Wellenlänge der Empfindlichkeit der Resistschicht 16 entspricht. Die Resistschicht 9 wird unter Verwendung einer solchen Lichtquelle zum Beispiel mit der g-Linie des Spektrums, der i-Linie des Spektrums, tiefem UV-Licht, einem KrF-Excimerlaserstrahl (248 nm), einem ArF-Excimerlaserstrahl (193 nm) und einem EB (Elektronenstrahl) oder einem Röntgenstrahl bestrahlt.
Nach dem Belichten der Resistschicht wird, falls erforderlich, eine PEB-Behandlung (Trocknungsbehandlung nach dem Belichten) vorgenommen. Das führt zu einer verbesserten Auflösung der Resistschicht. Die PEB-Behandlung wird zum Beispiel durch Trocknen bei 50 bis 120°C durchgeführt.
Danach wird eine Entwicklungsbehandlung unter Verwendung eines geeigneten flüssigen Entwicklers vorgenommen, um die Resistschicht mit einem Muster zu versehen. Wenn die verwendete Resistzusammensetzung vom Positivtyp ist, wird ein solches Resistmuster 18 erhalten, wie es in 3C gezeigt ist. Bei einem flüssigen Entwickler kann zum Beispiel eine wäßrige alkalische Lösung verwendet werden, die etwa 0,05 bis 3,0 Gew.-% TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) enthält.
Wenn das Entwickeln beendet ist, kann, falls erforderlich, das Trocknen nach dem Entwickeln vorgenommen werden. Da das Trocknen nach dem Entwickeln die anschließende Mischungsreaktion beeinflußt, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturbedingungen in Abhängigkeit von den Arten der Resistzusammensetzung und des verwendeten ein Mikromuster erzeugenden Materials geeignet festgelegt werden. Es wird zum Beispiel eine Heizplatte verwendet, um für etwa 60 Sekunden auf 60 bis 120°C zu erwärmen.
Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erzeugen des Resistmusters das Halbleitersubstrat 15 selektiv mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird, wie es in 3D gezeigt ist. Insbesondere sind ausgewählte Bereiche des Halbleitersubstrats 15 mit einer Maske 19 bedeckt, die vor dem Elektronenstrahl schützt, und die anderen Bereiche werden mit dem Elektronenstrahl bestrahlt.
Danach wird, wie in 3E gezeigt, auf das Resistmuster 18 ein ein Mikromuster erzeugendes Material aufgetragen, so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht 20 ausgebildet wird. Die Art des Auftragens des ein Mikromuster erzeugenden Materials ist nicht kritisch, sofern eine gleichmäßige Beschichtung auf dem Resistmuster 18 gesichert ist. Zum Beschichten kann zum Beispiel ein Sprühverfahren, ein Schleuderbeschichtungsverfahren oder ein Tauchverfahren angewendet werden.
Das erfindungsgemäße ein Mikromuster erzeugende Material weist das Merkmal auf, daß es in Gegenwart einer Säure einer polaren Änderung unterliegt und in einem flüssigen Entwickler unlöslich gemacht wird. Insbesondere wird das Unlöslichmachen dadurch erreicht, daß die Pinakol-Umgruppierung mit einer Säure ausgenutzt wird. Die Zusammensetzung des ein Mikromuster erzeugenden Materials ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Das erfindungsgemäße ein Mikromuster erzeugende Material weist wie im ersten Ausführungsbeispiel ein in Wasser oder einer Lauge lösliches Harz, ein Pinakol und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem in Wasser löslichen organischen Lösungsmittel auf.
Als Harze können zum Beispiel jene mit einem aromatischen Ring in ihrer Struktur verwendet werden. Die Harze können einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehreren Harzen verwendet werden. Es werden zum Beispiel Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyvinylacetal, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenimin, Polyethylenoxid, ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Polyvinylamin, Polyallylamin, ein eine Oxazolingruppe enthaltendes wasserlösliches Harz, ein wasserlösliches Melaminharz, ein wasserlösliches Harnstoffharz, ein Alkydharz oder Sulfonamid genannt.
Zu dem Pinakol gehören zum Beispiel 1,1,2,2-Tetramethylethylenglycol, Hydrobenzoin, Benzopinakol, DL-α,β-Di-(4-pyridyl)glycol oder 2,3-Di-2-pyridyl-2,3-butandiol.
Das Harz und das Pinakol können entweder in Wasser oder in einem gemischten Lösungsmittel aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Die Art des organischen Lösungsmittels, das mit Wasser gemischt wird, ist nicht kritisch, sofern es mit Wasser mischbar ist, und die Art des organischen Lösungsmittels sollte so ausgewählt werden, daß die Löslichkeit des Harzes, das für das ein Mikromuster erzeugende Material verwendet wird, in Betracht gezogen wird, und es sollte in einer Menge in einem solchen Bereich gemischt werden, daß das Resistmuster nicht gelöst wird. Alkohole, wie Ethanol, Methanol, Isopropylalkohol und Cyclohexanol, γ-Butyrolacton, N-Methylpyrrolidon oder Aceton können zum Beispiel verwendet werden.
Das ein Mikromuster erzeugende Material kann ein solches sein, das ein eine Pinakolkomponente enthaltendes Copolymer, das in Wasser oder einer Lauge löslich ist, und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel aufweist. Als eine Pinakolkomponente enthaltendes, in Wasser oder einer Lauge lösliches Copolymer kann ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-1,2-dimethylpropyl)styrol und einem Styrol-Derivat mit einer hydrophilen Gruppe verwendet werden.
Zum Beispiel kann ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat oder ein Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung als Hauptkomponente des Copolymers verwendet werden, wie es in der vorstehenden chemischen Formel 3 gezeigt ist. Das Ethylenoxid-Oligomer sollte vorzugsweise derart sein, daß n = 10~30 ist.
Außerdem kann als Hauptkomponente auch ein Copolymer verwendet werden, das aus den drei Komponenten p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol, Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung besteht.
In diesem Fall dient das p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol als Pinakolkomponente. Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat bzw. Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung spielt die Rolle, daß einem Resist Hydrophilie sowie auch Adhäsion verliehen werden.
Wenn die hydrophilen Komponenten aus Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung für die Copolymerisation mit p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol verwendet werden, kann die Menge von Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat größer als die von Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung sein und umgekehrt. In einem anderen Ausführungsbeispiel können Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung in der gleichen Menge verwendet werden. Es ist bevorzugt, das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von den Eigenschaften des verwendeten Resists zu ändern.
Es ist selbstverständlich, daß ein Styrol-Derivat, bei dem Ammoniumsulfonat oder ein Ethylenoxid-Oligomer in der Ortho- oder Meta-Stellung an das Styrol gebunden ist, als Styrol-Derivat mit einer hydrophilen Gruppe verwendet werden kann.
Außerdem kann das erfindungsgemäße, ein Mikromuster erzeugende Material neben den vorstehend aufgeführten Komponenten andere Komponenten als Zusätze aufweisen. Um die Beschichtungseigenschaften zu verbessern, kann zum Beispiel ein oberflächenaktives Mittel enthalten sein.
Danach wird eine Vortrocknungsbehandlung vorgenommen, damit das Lösungsmittel aus der ein Mikromuster erzeugenden Schicht 20 verdampft. Die Vortrocknungsbehandlung erfolgt zum Beispiel für etwa 1 Minute bei etwa 85°C unter Verwendung einer Heizplatte für die Wärmebehandlung.
Nach der Vortrocknungsbehandlung werden das Resistmuster 18, das auf dem Halbleitersubstrat 15 ausgebildet ist, und die darauf ausgebildete, ein Mikromuster erzeugende Schicht 20 der MB-Behandlung unterzogen. Wie es in 3F gezeigt ist, kommt es nach der MB-Behandlung in den Bereichen, die selektiv mit einem Elektronenstrahl bestrahlt worden sind, nicht zu einer unlöslich machenden Umsetzung, sondern die unlöslich gemachte Schicht 21 wird nur in den Bereichen erzeugt, die nicht mit dem Elektronenstrahl bestrahlt worden sind. Das heißt, daß die unlöslich gemachte Schicht 21 so ausgebildet wird, daß das Resistmuster 18 in der ein Mikromuster erzeugenden Schicht 20 nur in den Bereichen damit bedeckt ist, die durch das Schützen mit einer Elektronenstrahlabschirmung nicht mit einem Elektronenstrahl bestrahlt worden sind.
Die MB-Behandlung wird in Abhängigkeit von der Art der Resistzusammensetzung und der erforderlichen Dicke der unlöslich gemachten Schicht bei optimalen Bedingungen festgelegt. Es wird zum Beispiel eine Heizplatte verwendet, um die Bedingungen für die MB-Behandlung von 70 bis 150°C und 60 bis 120 Sekunden zu schaffen.
Die Dicke der unlöslich gemachten Schicht kann geändert werden, indem das Ausmaß der Umsetzung zwischen dem Resistmuster und der ein Mikromuster erzeugenden Schicht reguliert wird, und ein bestimmtes Verfahren dafür ist dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich.
Danach wird die Entwicklungsbehandlung unter Verwendung von Wasser oder einem wäßrigen alkalischen Entwickler vorgenommen, so daß die ein Mikromuster erzeugende Schicht 20 an den Bereichen entfernt wird, die nicht unlöslich gemacht worden sind. Als wäßriger alkalischer Entwickler kann eine wäßrige Lösung einer Lauge, wie TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid), verwendet werden.
Nach dem Entwickeln wird eine Nachtrocknungsbehandlung bei geeigneten Bedingungen vorgenommen, um ein Mikromuster 22 zu erzeugen, womit die Struktur von 3G bereitgestellt wird. Die Nachtrocknungsbehandlung kann zum Beispiel vorgenommen werden, indem für 70 bis 90 Sekunden auf 90 bis 110°C erwärmt wird.
Das mit den vorstehend genannten Schritten erzeugte Mikromuster wird als Maske bereitgestellt, um unterschiedliche Arten von dünnen Schichten, wie z. B. eine isolierende Schicht, die auf dem darunterliegenden Halbleitersubstrat ausgebildet worden ist, oder ein Halbleitersubstrat zu ätzen, so daß Halbleitervorrichtungen mit unterschiedlichen Arten von Mikromusterstrukturen hergestellt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden nur ausgewählte Bereiche eines Halbleitersubstrats mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, so daß die unlöslich gemachte Schicht nur auf diesen ausgewählten Bereichen erzeugt wird. Folglich können auf dem gleichen Halbleitersubstrat Mikromuster mit unterschiedlicher Größe erzeugt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wurde nur das Bestrahlen bestimmter Bereiche mit einem Elektronenstrahl auf beschrieben, worauf die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Im Falle eines Resistmusters, das durch das Bestrahlen eine Säure erzeugen kann, kann zum Beispiel nach dem Erzeugen einer ein Mikromuster erzeugenden Schicht ein Teil eines Halbleitersubstrats mit einer Maske geschützt werden, so daß nur ausgewählte Bereiche belichtet werden. Dadurch kann nur in den belichteten Bereichen eine unlöslich gemachte Schicht erzeugt werden.
In den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 werden als Beispiele einer Resistzusammensetzung ein Resist, der durch Wärmeanwendung eine Säure erzeugen kann, und ein chemisch verstärkter Resist, der durch Bestrahlen mit UV-Strahlen oder dergleichen eine Säure erzeugen kann, genannt, wobei die Erfindung nicht auf diese begrenzt sein sollte. Es kann zum Beispiel auch ein Resistzusammensetzung verwendet werden, die eine saure Substanz, wie eine Carbonsäure enthält, und so ausgebildet ist, daß diese saure Substanz durch Erwärmen verteilt wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Resistmuster einer Oberflächenbehandlung mit einer sauren Flüssigkeit oder einem sauren Gas unterzogen werden. Bei diesem Verfahren dringt die Säure in das Resistmuster ein, und in der Oberfläche des Resistmusters kann eine dünne säurehaltige Schicht erzeugt werden, wobei ein ähnlicher Effekt erzielt wird.
Außerdem sind in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 die Fälle erläutert, bei denen ein Mikromuster auf einem Halbleitersubstrat erzeugt wird, worauf die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Das Mikromuster kann auf einem anderen Trägertyp erzeugt werden, sofern das Erzeugen eines Mikromusters angewendet wird.
Erzeugen eines Resistmusters
Beispiel 1
Ein Novolakharz und Naphthochinondiazid wurden in einem Lösungsmittel gelöst, das aus Ethyllactat und Propylenglycolmonoethylacetat bestand, so daß ein Resist für die i-Linie hergestellt wurde, der als Resistzusammensetzung bereitgestellt wurde. Danach ließ man diese Resistzusammensetzung auf ein Silicium-Wafer tropfen, und sie wurde mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Dann wurde für 70 Sekunden bei 85°C vorgetrocknet, um das Lösungsmittel aus der ersten Resistschicht zu verdampfen. Die Resistschicht hatte nach dem Vortrocknen eine Dicke von etwa 0,1 μm.
Danach wurde die Resistschicht unter Verwendung eines mit der i-Linie arbeitenden Ausrichtgerätes vom Typ mit verkleinerter Projektion belichtet. Anschließend wurde für 70 Sekunden eine PEB-Behandlung bei 120°C vorgenommen, dem folgte das Entwickeln mit einem wäßrigen alkalischen Entwickler (HMD3, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt), so daß ein Resistmuster erhalten wurde.
Beispiel 2
Ein Novolakharz und Naphthochinondiazid wurden in einem Lösungsmittel aus 2-Heptan gelöst, so daß ein Resist für die i-Linie hergestellt wurde, der als Resistzusammensetzung bereitgestellt wurde. Danach ließ man diese Resistzusammensetzung auf ein Silicium-Wafer tropfen, und sie wurde mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Dann wurde für 70 Sekunden bei 85°C vorgetrocknet, um das Lösungsmittel aus der Resistschicht zu verdampfen. Die Resistschicht hatte nach dem Vortrocknen eine Dicke von etwa 0,8 μm.
Danach wurde die Resistschicht unter Verwendung eines mit der i-Linie arbeitenden Ausrichtgerätes vom Typ mit verkleinerter Projektion belichtet. Anschließend wurde für 70 Sekunden eine PEB-Behandlung bei 120°C vorgenommen, dem folgte das Entwickeln mit einem wäßrigen alkalischen Entwickler (HMD3, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt), so daß ein Resistmuster erhalten wurde.
Beispiel 3
Ein Novolakharz und Naphthochinondiazid wurden in einem Lösungsmittel gelöst, das aus Ethyllactat und Butylacetat bestand, so daß ein Resist für die i-Linie hergestellt wurde, der als Resistzusammensetzung bereitgestellt wurde. Danach ließ man diese Resistzusammensetzung auf ein Silicium-Wafer tropfen, und sie wurde mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Dann wurde für 90 Sekunden bei 100°C vorgetrocknet, um das Lösungsmittel aus der ersten Resistschicht zu verdampfen. Die Resistschicht hatte nach dem Vortrocknen eine Dicke von etwa 1,0 μm.
Danach wurde die Resistschicht unter Verwendung eines Steppers, der von Nikon Corporation hergestellt wird, belichtet. Anschließend wurde für 60 Sekunden eine PEB-Behandlung bei 110°C vorgenommen, dem folgte das Entwickeln mit einem wäßrigen alkalischen Entwickler (NMD3, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt), so daß ein Resistmuster erhalten wurde.
Beispiel 4
Für eine Resistzusammensetzung wurde ein chemisch verstärktes Excimer-Resist verwendet, das von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt wird. Danach ließ man die Resistzusammensetzung auf ein Silicium-Wafer tropfen, und sie wurde unter Verwendung einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Dann wurde für 90 Sekunden bei 90°C vorgetrocknet, damit das Lösungsmittel aus der ersten Resistschicht verdampft. Die Resistschicht hatte nach dem Vortrocknen eine Dicke von etwa 0,8 μm.
Danach wurde die Resistschicht unter Verwendung eines mit einem KrF-Excimer arbeitenden Ausrichtgerätes vom Typ mit verkleinerter Projektion belichtet. Danach wurde für 90 Sekunden eine PEB-Behandlung bei 100°C vorgenommen, darauf folgte das Entwickeln mit einem wäßrigen alkalischen Entwickler aus TMAH (NMD-W, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt), so daß ein Resistmuster erhalten wurde.
Beispiel 5
Für eine Resistzusammensetzung wurde ein Resist vom Typ mit einer chemischen Verstärkung (MELKER, J. Vac. Sci. Technol., B11 (6) 2773, 1993), das von Ryouden Chemicals, Ltd. hergestellt wird, und t-butoxycarbonyliertes Polyhydroxystyrol und eine eine Säure erzeugende Substanz enthält, verwendet. Danach ließ man die Resistzusammensetzung auf ein Silicium-Wafer tropfen, und sie wurde unter Verwendung einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Dann wurde für 180 Sekunden bei 120°C vorgetrocknet, damit das Lösungsmittel aus der ersten Resistschicht verdampft. Die Resistschicht hatte nach dem Vortrocknen eine Dicke von etwa 0,52 μm.
Um eine antistatische Schicht herzustellen, ließ man dann Espacer ESP 100, von Showa Denko K.K. hergestellt, auf die Resistschicht tropfen, und es wurde mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Danach wurde für 120 Sekunden bei 80°C vorgetrocknet.
Dann wurde eine EB-Schreibvorrichtung verwendet, um mit einer Dosis von 17,4 μC/cm² zu schreiben. Danach wurde für 120 Sekunden eine PEB-Behandlung bei 80°C durchgeführt, im Anschluß daran wurde die antistatische Schicht unter Verwendung von reinem Wasser entfernt, danach wurde mit einem wäßrigen alkalischen Entwickler aus TMAH (NMD-W, von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. hergestellt) entwickelt, so daß ein Resistmuster erhalten wurde. Das entstandene Resistmuster hatte eine Dicke von etwa 0,2 μm.
Herstellen eines ein Mikromuster erzeugenden Materials
Beispiel 6
400 g reines Wasser wurden zu einer wäßrigen Lösung mit 20 Gew.-% eines Copolymers von p-(1,2-Dihydroxy-1,2-dimethylpropyl)styrol und Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat gegeben, und es wurde für 6 Stunden bei Raumtemperatur unter Rühren gemischt, so daß eine wäßrige Lösung mit 5 Gew.-% des wasserlöslichen Harzes erhalten wurde.
Außerdem wurden der Lösung 100 ppm eines oberflächenaktiven Mittels zugegeben, so daß ein ein Mikromuster erzeugendes Material bereitgestellt wurde.
Beispiel 7
400 g einer wäßrigen Lösung, die 20 Gew.-% Hydrobenzoin enthielt, wurden zu einer wäßrigen Lösung mit 20 Gew.-% Polyvinylalkohol gegeben und für 6 Stunden bei Raumtemperatur unter Rühren gemischt, so daß eine gemischte Lösung mit 5 Gew.-% Polyvinylalkohol und Hydrobenzoin erhalten wurde. Der gemischten Lösung wurden 100 ppm eines oberflächenaktiven Mittels zugesetzt, so daß ein ein Mikromuster erzeugendes Material erhalten wurde.
Erzeugen von Mikromustern
Beispiel 8
Das in Beispiel 6 erhaltene ein Mikromuster erzeugende Material ließ man auf das in Beispiel 3 erhaltene Silicium-Wafer tropfen, auf dem das Resistmuster erzeugt worden war, und es wurde unter Verwendung einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Danach wurde eine Heizplatte verwendet, um für 70 Sekunden bei 85°C vorzutrocknen, so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht erhalten wurde.
Dann wurde eine Heizplatte verwendet, um für 90 Sekunden eine MB-Behandlung bei 120°C vorzunehmen, damit die unlöslich machende Reaktion in der ein Mikromuster erzeugenden Schicht erfolgen konnte. Danach wurde zum Entwickeln reines Wasser verwendet, um die nicht unlöslich gemachte Schicht der ein Mikromuster erzeugenden Schicht zu entfernen. Im Anschluß daran wurde eine Heizplatte verwendet, um das Nachtrocknen für 90 Sekunden bei 90°C vorzunehmen, so daß auf dem Resistmuster ein Mikromuster erzeugt wurde.
Beispiel 9
Das in Beispiel 6 erhaltene ein Mikromuster erzeugende Material ließ man auf das in Beispiel 2 erhaltene Silicium-Wafer tropfen, und darauf wurde ein Resistmuster erzeugt, und es wurde unter Verwendung einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Danach wurde eine Heizplatte verwendet, um für 70 Sekunden bei 85°C vorzutrocknen, so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht hergestellt wurde.
Dann wurde das Wafer entlang seiner gesamten Oberflächen mit einem i-Linien-Ausrichtgerät belichtet. Danach wurde für die MB-Behandlung bei 150°C für 90 Sekunden eine Heizplatte verwendet, damit die unlöslich machende Reaktion in der ein Mikromuster erzeugenden Schicht erfolgen konnte.
Es wurde reines Wasser verwendet, um die Entwicklungsbehandlung vorzunehmen, so daß die nicht unlöslich gemachte Schicht der ein Mikromuster erzeugenden Schicht entfernt wurde. Im Anschluß daran wurde eine Heizplatte verwendet, um das Nachtrocknen für 90 Sekunden bei 110°C vorzunehmen, so daß auf dem Resistmuster ein Mikromuster erzeugt wurde.
Die nach diesen Beispielen erzeugten Muster sind in 4 gezeigt. In 4 zeigt der schattierte Bereich den Bereich, in dem das Mikromuster 23 erzeugt worden ist. Die Messung des Lochdurchmessers L in dieser Figur zeigte etwa 0,26 μm; er hatte im Vergleich zum Lochdurchmesser L vor der Ausbildung der unlöslich gemachten Schicht um etwa 0,14 μm abgenommen. Andererseits wurde festgestellt, daß der Lochdurchmesser L in dem Fall, in dem die MB-Behandlung ohne Belichten durchgeführt worden war, etwa 0,29 μm betrug; er hatte im Verhältnis zum Lochdurchmesser L vor der Ausbildung der unlöslich gemachten Schicht um etwa 0,11 μm abgenommen.
Beispiel 10
Unter Verwendung einer Elektronenstrahlabschirmung wurde das in Beispiel 2 erhaltene Silicium-Wafer selektiv mit einem Elektronenstrahl bestrahlt und es wurde darauf ein Resistmuster erzeugt. Die Dosis betrug 50 μC/cm2. Danach ließ man das in Beispiel 6 erhaltene ein Mikromuster erzeugende Material auf das Wafer tropfen, und es wurde mit einer Schleudervorrichtung aufgebracht. Dann wurde eine Heizplatte verwendet, um für 70 Sekunden bei 85°C vorzutrocknen, so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht ausgebildet wurde.
Danach wurde für die MB-Behandlung bei 120°C für 90 Sekunden eine Heizplatte verwendet, damit die unlöslich machende Reaktion in der ein Mikromuster erzeugenden Schicht ablaufen konnte.
Dann wurde für die Entwicklung reines Wasser verwendet, um die nicht unlöslich gemachte Schicht der ein Mikromuster erzeugenden Schicht zu entfernen. Anschließend wurde eine Heizplatte verwendet, um für 70 Sekunden bei 110°C nachzutrocknen, so daß auf dem Resistmuster selektiv ein Mikromuster erzeugt wurde.
Die in diesen Beispielen erzeugten Muster sind in 4 gezeigt. In 4 gibt der schattierte Bereich einen Bereich an, in dem das Mikromuster 23 erzeugt worden ist. Die Lochdurchmesser L in dieser Zeichnungsfigur wurden in dem Bereich, der mit einem Elektronenstrahl bestrahlt worden war, und in einem Bereich gemessen, der nicht mit einem Elektronenstrahl bestrahlt worden war, wobei sich zeigte, daß der Lochdurchmesser L in dem mit einem Elektronenstrahl bestrahlen Bereich gleich dem Lochdurchmesser L vor der Ausbildung der unlöslich gemachten Schicht war. Andererseits war der Lochdurchmesser L in dem Bereich, der nicht mit einem Elektronenstrahl bestrahlt worden war, im Vergleich mit dem Lochdurchmesser L vor der Ausbildung der unlöslich gemachten Schicht kleiner.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden.
Gemäß einem Gesichtspunkt wurde eine ein Mikromuster erzeugende Schicht an der Grenzfläche zwischen einem Resistmuster und der ein Mikromuster erzeugenden Schicht unlöslich gemacht, danach wird die nicht unlöslich gemachte, ein Mikromuster erzeugende Schicht entfernt, so daß ein feines Muster ausgebildet werden kann, das über die Grenze der Wellenlänge beim Belichten hinausgeht.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird das Unlöslichmachen der ein Mikromuster erzeugenden Schicht dadurch erreicht, daß die polare Änderung ausgenutzt wird, die der Pinakol-Umgruppierung zugeschrieben wird, und die im Resist erzeugte innere Belastung kann verringert werden, so daß die Verformung des Resistmusters verhindert werden kann.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird eine ein Mikromuster erzeugende Schicht, die einen aromatischen Ring aufweist, auf dem Resistmuster erzeugt, so daß das Resistmuster damit bedeckt wird; damit wird verhindert, daß das Resistmuster von einem Ätzmittel angegriffen wird, so daß in den darunterliegenden dünnen Schichten ein sehr exaktes Muster ausgebildet wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird die unlöslich machende Umsetzung des Mikromusters durch das Belichten vor der MB-Behandlung noch weiter erleichtert, und somit kann die unlöslich gemachte Schicht mit einer größeren Dicke erzeugt werden, so daß die Ausbildung eines feineren Musters gesichert ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird zudem nur ein ausgewählter Bereich des Trägers belichtet oder mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, so daß auf dem gleichen Träger Mikromuster mit unterschiedlichen Abmessungen erzeugt werden können.
Weiterhin können das ein Mikromuster erzeugende Material und das Verfahren zum Erzeugen eines Mikromusters gemäß dieser Erfindung wie folgt zusammengefaßt werden.
Gemäß einem Gesichtspunkt wird das Resistmuster aus einem Resist hergestellt, das ein Novolakharz und ein lichtempfindliches Mittel aus Naphthochinondiazid enthält.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird das Resistmuster aus einem chemisch verstärkten Resist hergestellt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt weist das ein Mikromuster erzeugende Material ferner ein oberflächenaktives Mittel auf.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird das Resistmuster aus einem Resist ausgebildet, der durch Wärmebehandlung eine Säure erzeugen kann.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird das Resistmuster aus einem Resist ausgebildet, der durch Belichten eine Säure erzeugen kann.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird das Resistmuster aus einem säurehaltigen Resist erzeugt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird der zweite Schritt durchgeführt, nachdem das durch den ersten Schritt erzeugte Resistmuster einer Oberflächenbehandlung mit einer sauren Flüssigkeit oder einem sauren Gas unterzogen worden ist.
Es ist naheliegend, daß angesichts der vorstehenden Beschreibung viele Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Es ist deshalb selbstverständlich, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der zugehörigen Ansprüche auf andere Weise als hier besonders beschrieben praktiziert werden kann.

1: Halbleitersubstrat
2: Resistschicht
3: Maske
4: Resistmuster
5: Mikromuster erzeugende Schicht
6: unlöslich gemachte Schicht
7: Mikromuster
8: Halbleitersubstrat
9: Resistschicht
10: Maske
11: Resistmuster
12: Mikromuster erzeugende Schicht
13: unlöslich gemachte Schicht
14: Mikromuster
15: - Halbleitersubstrat
16: Resistschicht
17: Maske
18: Resistmuster
19: Maske
20: Mikromuster erzeugende Schicht
21: unlöslich gemachte Schicht
22: Mikromuster
23: Mikromuster

Claims

Mikromuster erzeugendes Material, das folgendes aufweist: ein Material mit einer polaren Änderung, das auf einem Resistmuster (4) ausgebildet ist, das eine Säure erzeugen kann, wobei das Material mit einer polaren Änderung in Wasser oder einer Lauge löslich ist, wobei ein Bereich des Materials mit einer polaren Änderung, der mit dem Resistmuster (4) in Kontakt steht, einer polaren Änderung unterliegt, die durch die Säure aus dem Resistmuster (4) hervorgerufen wird, so daß eine unlöslich gemachte Schicht erzeugt wird, die in Wasser und/oder der Lauge unlöslich ist; und Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel.
Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit einer polaren Änderung folgendes aufweist: ein in Wasser oder einer Lauge unlösliches Harz und ein Pinakol.
Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz eine Struktur aufweist, die im Molekül einen aromatischen Ring aufweist.
Material nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz mindestens eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyvinylacetal, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenimin, Polyethylenoxid, einem Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Polyvinylamin, Polyallylamin, einem eine Oxazolingruppe enthaltenden, wasserlöslichen Harz, einem wasserlöslichen Melaminharz, einem wasserlöslichen Harnstoffharz, einem Alkydharz und einem Sulfonamid besteht.
Material nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pinakol aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 1,1,2,2-Tetramethylethylenglycol, Hydrobenzoin, Benzopinakol, DL-α,β-Di-(4-pyridyl)glycol und 2,3-Di-2-pyridyl-2,3-butandiol besteht.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit einer polaren Änderung ein Copolymer aufweist, das eine Pinakolkomponente enthält.
Material nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus einem Copolymer von p-(1,2-Dihydroxy-l,2-dimethylpropyl)styrol und einem eine hydrophile Gruppe enthaltenden Styrol-Derivat besteht.
Material nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine hydrophile Gruppe enthaltendes Styrol-Derivat aus Tetramethylammonium-p-styrolsulfonat und/oder Styrol mit einem Ethylenoxid-Oligomer in der Para-Stellung besteht.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein oberflächenaktives Mittel aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Mikromusters, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Ausbilden eines Resistmusters (4), das eine Säure erzeugen kann, auf einem Träger (1); – Auftragen eines ein Mikromuster erzeugenden Materials, das in Wasser oder einer Lauge löslich ist, auf dem Resistmuster (4), so daß eine ein Mikromuster erzeugende Schicht (5) gebildet wird, wobei das ein Mikromuster erzeugende Material (i) ein Material mit einer polaren Änderung, das in Wasser oder der Lauge löslich ist, das einer polaren Änderung unterliegt, die von der Säure hervorgerufen wird, und (ii) Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel aufweist; – Erzeugen einer unlöslich gemachten Schicht (6) durch die polare Änderung der ein Mikromuster erzeugenden Schicht (5), die durch die Säure aus dem Resistmuster (4) hervorgerufen wird, in einem Bereich der ein Mikromuster erzeugenden Schicht (5) der mit dem Resistmuster (4) in Kontakt steht, wobei die unlöslich gemachte Schicht (6) in Wasser und/oder der Lauge unlöslich ist; und – Entfernen des restlichen Bereichs der ein Mikromuster erzeugenden Schicht (5), der in Wasser oder der Lauge löslich ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit einer polaren Änderung folgendes aufweist: ein in Wasser oder der Lauge lösliches Harz und ein Pinakol.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der unlöslich gemachten Schicht (6) gesteuert wird, indem das Mischungsverhältnis zwischen dem Harz und dem Pinakol geändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit einer polaren Änderung ein Copolymer aufweist, das eine Pinakolkomponente enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der unlöslich gemachten Schicht (6) gesteuert wird, indem das Copolymerisationsverhältnis zwischen der Pinakolkomponente und der anderen das Copolymer bildenden Komponente geändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erzeugen der unlöslich gemachten Schicht einen Wärmebehandlungsschritt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erzeugen der unlöslich gemachten Schicht ferner einen Belichtungsschritt aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erzeugen der unlöslich gemachten Schicht einen Schritt aufweist, bei dem ein ausgewählter Bereich des Resistmusters unter Verwendung einer Maske mit Licht bestrahlt wird und das Bestrahlen mit Licht dazu führt, daß das Resistmuster die Säure erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Auftragen des ein Mikromuster erzeugenden Materials vorgenommen wird, nachdem das Resistmuster (18) unter Verwendung einer Maske (19) selektiv mit einem Elektronenstrahl bestrahlt worden ist, um das Belichten mit dem Muster der Maske (19) vorzunehmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) ein Halbleitersubstrat ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Resistmuster (4) aus einem Resist hergestellt ist, der ein Novolakharz und ein lichtempfindliches Mittel aus Naphthochinondiazid enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Resistmuster (4) aus einem chemisch verstärkten Resist hergestellt ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Mikromusters nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Resistmuster (4) einer Oberflächenbehandlung mit einer sauren Flüssigkeit oder einem sauren Gas unterzogen worden ist, gefolgt von einem Schritt des Auftragens des ein Mikromuster erzeugenden Materials.