DE102006049920B4 - Verfahren zum Ausbilden eines Halbleiterbauelements und Immersionslithographieverfahren - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ausbilden eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines Lacks auf einem Substrat; Bestrahlen des Lacks, um eine Photosäure in dem Photolack zu erzeugen; Erhitzen des bestrahlten Lacks auf eine erste Temperatur, wobei die erste Temperatur niedriger als eine Entschützungstemperatur des Lacks ist, und Erhitzen des Lacks auf eine zweite Temperatur, wobei die zweite Temperatur größer ist als die erste Temperatur.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Photolithographie auf dem Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen und insbesondere ein Verfahren zum Verbessern der Defektivität von chemisch verstärkten Lacken.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Lithographie findet bei der Herstellung von integrierten Schaltungen breite Anwendung. In der Lithographie und insbesondere der Photolithographie wird eine Photolackschicht auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet. Der Photolack wird dann in bestimmten Bereichen aktinischer Strahlung ausgesetzt. Die Bereiche, die bestrahlt werden, werden durch eine Maske definiert, die von einem Linsensystem auf den Photolack projiziert wird. Die Maske enthält ein Muster aus transparenten und opaken Bereichen. Die Maske wird aktinischer Strahlung wie etwa ultraviolettem Licht (UV) ausgesetzt, das durch die transparenten Bereiche der Maske durchgelassen wird, um in entsprechenden Gebieten des Photolacks eine chemische Reaktion zu verursachen.
  • Bei einem Photolack vom negativen Typ werden die Bereiche des Photolacks, auf denen Strahlung aufgetroffen ist, in einer Entwicklungslösung unlösbar. Beispielsweise kann die Strahlung eine Vernetzung, ein Kettenwachstum, Photokondensation oder eine andere derartige Reaktion auslösen, um in dem Photolack eine chemische Änderung zu verursachen. Bei einem Photolack vom positiven Typ werden die bestrahlten Bereiche in einer Entwicklungslösung löslicher. Beispielsweise kann die Strahlung eine Photodegradation der Molekühlstruktur des Photolacks verursachen.
  • Fortschritte bei Photolackmaterialien und Verfahren haben bei der Miniaturisierung integrierter Schaltungen eine Schlüsselrolle gespielt. Chemisch verstärkte Lacke sind eine wichtige Gruppe von Photolacken zum Abbilden von Wellenlängen bei oder unter 248 nm. Chemisch verstärkte Lacke enthalten in der Regel vier Komponenten: ein Basispolymer mit geschützten, chemisch reaktiven hydrophoben Gruppen; einen Photosäurebildner (engl.: photoacid generator, PAG); eine Basis und ein Lösungsmittel. Bei Bestrahlung mit UV- oder einer anderen Art von aktinischer oder aktivierender Strahlung wird die PAG photozerlegt und erzeugt ein Proton H+. Während einer späteren Härtung nach der Bestrahlung (engl.: post-exposure bake, PEB) wirkt das H+ als ein Katalysator zur Umwandlung der hydrophoben geschützten Gruppen auf dem Basispolymer in stark hydrophile Gruppen wie etwa -COOH. Diese Umwandlung, die oftmals als Entschützung bezeichnet wird, macht einen positiven Lack in dem Entwickler löslich.
  • In der Literaturstelle Peterson, J. S. et al.: ”The Formation of Acid Diffusion Wells in Acid Catalyzed Photoresists”, Microelectronic Engineering, Vol. 35, S. 169–174 (1997) ist ein zweistufiges Strukturierungsverfahren für Photolackschichten beschrieben. Der Photolack wird auf eine hohe und eine niedrige Temperatur erhitzt. Die niedrige Temperatur führt zum Abschluss der Entschützungsreaktion und die höhere Temperatur gleicht stehende Wellen innerhalb des Photolacks aus.
  • In der US 2003/0203310 A1 ist ein Photostrukturierungsverfahren beschrieben, bei dem der Photolack auf zwei unterschiedliche Temperaturen erhitzt wird. Der erste Erhitzungsschritt findet vor der Bestrahlung statt.
  • Ein Problem im Zusammenhang mit chemisch verstärkten Lacken ist das Vorliegen von Wasser in dem Lack nach der Bestrahlung. Die hohe Affinität des photoerzeugten Protons für Wasser stört seine katalytische Leistung stark. Räumliche Variationen bei der Wasserkonzentration verursachen somit eine ungleichmäßige Entwicklung, was wiederum in der fertiggestellten integrierten Schaltung zu Linienverbreiterung, Klumpen und anderen Defekten führt.
  • Angesichts solcher Probleme besteht ein Bedarf nach verbesserten Verfahren und Materialien bei der hochauflösenden Lithographie.
  • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Diese und weitere Probleme werden im Allgemeinen gelöst oder umgangen und technische Vorteile werden im allgemeinen erzielt durch bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die ein Verfahren zur Reduzierung der Wasserkonzentration in bestrahlten, chemisch verstärkten Lacken bereitstellen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt ein Verfahren zum Ausbilden eines Halbleiterbauelements bereit. Das Verfahren umfasst das Ausbilden einer Lackschicht auf einem Substrat. Die Ausführungsform beinhaltet ein Bestrahlen des Lacks, um eine Photosäure in dem Photolack zu erzeugen, ein Erhitzen des bestrahlten Lacks auf eine erste Temperatur, wobei die erste Temperatur niedriger als eine Entschützungstemperatur des Lacks ist, und ein Erhitzen des Lacks auf eine zweite Temperatur, wobei die zweite Temperatur größer ist als die erste Temperatur.
  • Eine andere Ausführungsformder Erfindung stellt ein Immersionslithographieverfahren zum Ausbilden eines Merkmals einer integrierten Schaltung mit einer kritischen Abmessung bereit. Das Verfahren umfasst ein Ausbilden einer Photolackschicht auf einem Substrat, wobei die Photolackschicht einen Photosäurebildner (PAG) enthält. Die Ausführungsform beinhaltet ein Bestrahlen der Photolackschicht mit einem Strahlungspegel, der geeignet ist, um eine Photosäure innerhalb der Photolackschicht zu erzeugen. Die Ausführungsform beinhaltet ein Erhitzen der bestrahlten Photolackschicht auf eine erste Temperatur, wobei die erste Temperatur niedriger als eine Entschützungstemperatur des Lacks ist und die erste Temperatur ausreicht, um Wasser aus dem bestrahlten Photolack zu verdampfen, und ein Erhitzen der bestrahlten Photolackschicht auf eine zweite Temperatur, wobei die zweite Temperatur ausreicht, um die Photolackschicht zu entschützen.
  • Obwohl der Ausdruck Schicht überall in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, beachte man, dass die unter Verwendung der Schicht ausgebildeten resultierenden Merkmale nicht zusammen als nur ein kontinuierliches oder ununterbrochenes Merkmal ausgelegt werden sollten. Wie aus der Lektüre der Beschreibung hervorgeht, wird die Halbleiterschicht in verschiedene und isolierte Merkmale (z. B. aktive Gebiete oder Gebiete zur Herstellung von Bauelementen) getrennt, von denen einige oder alle Abschnitte der Halbleiterschicht umfassen.
  • Nachstehend werden zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung beschrieben. Der Fachmann versteht, dass die offenbarte Konzeption und spezifische Ausführungsform als Basis genutzt werden kann, um andere Strukturen oder Prozesse zum Ausführen der gleichen Zwecke der vorliegenden Erfindung zu modifizieren oder auszulegen. Der Fachmann sollte auch realisieren, dass solche gleichwertigen Konstruktionen nicht von der Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt abweichen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile davon wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen: 1 eine Querschnittsansicht eines chemisch verstärkten Lacks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine Querschnittsansicht, die eine Bestrahlung eines Photosäurebildners (PAG) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 3A–3C eine Querschnittsansicht, die die doppelstufige Härtung nach der Bestrahlung gemäß Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht; und
  • 4 eine Querschnittsansicht, die einen strukturierten Lack gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • Entsprechende Zahlen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich im allgemeinen auf entsprechende Teile, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Figuren sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen klar zu veranschaulichen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Zur klareren Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen kann auf eine Figurenzahl ein Buchstabe folgen, der Variationen der gleichen Struktur, des gleichen Materials oder des gleichen Prozeßschritts anzeigt.
  • Ausführliche Beschreibung von veranschaulichenden Ausführungsformen
  • Die Herstellung und Verwendung bevorzugter Ausführungsformen werden unten ausführlich erörtert. Es sei jedoch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte liefert, die in einer großen Vielfalt spezifischer Kontexte verkörpert werden können.
  • Nunmehr unter Bezugnahme auf 1 wird eine Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur 110 gezeigt, die einen Halbleiterkörper 112 umfasst, auf den eine Antireflexbeschichtung (ARC) 114 abgeschieden worden ist, und auf dieser ARC 114 ist eine Photolackschicht 116 abgeschieden worden. Ausgewählte Bereiche der Photolackschicht 116 sollen mit einem Lichtmuster bestrahlt werden, das dazu führt, dass diese ausgewählten Bereiche der Photolackschicht 116 von der Halbleiterstruktur 110 entfernt werden, wenn die Photolackschicht 116 entwickelt wird. Ausführungsformen können weiterhin eine schützende Deckschicht (engl.: topcoat layer) 120 über der Photolackschicht 116 enthalten. Bei einer spezielleren Anwendung können bevorzugte Ausführungsformen verwendet werden, um ein vertieftes Merkmal wie etwa ein Durchgangsloch (engl.: via) oder ein Kontaktloch in einer integrierten Schaltung in einem Zwischenstadium der Herstellung auszubilden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Durchgangsloch oder das Kontaktloch eine kritische Abmessung von weniger als etwa 100 nm aufweisen.
  • Die ARC 114 kann beispielsweise Chromoxynitrid, Titannitrid, Siliziumnitrid oder Molybdänsilizid umfassen. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann der Photolack 116 ein positiver oder ein negativer Photolack sein. Bei einem negativen Photolack werden die bestrahlten Bereiche in einer Entwicklungslösung weniger löslich, beispielsweise durch Vernetzen der Polymerketten des Basisharzes. Bei positiven Photolacken werden die bestrahlten Bereiche löslicher, beispielsweise durch Zersetzung oder die Ausbildung von löslicheren Gruppen an den Molekülketten. Aromatische Gruppen neigen dazu die Transmission von UV-Strahlung, insbesondere bei kürzeren Wellenlängen, zu blockieren. Für die Verwendung mit einer UV-Strahlung von 200 nm bis 250 nm sollte das Basisharz somit eine reduzierte Menge an aromatischen Gruppen im Bereich von 0% des Gewichts bis etwa 20% des Gewichts an aromatischem Gehalt aufweisen. Zur Verwendung mit UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 200 nm sollte das Basisharz in dem Photolack im Wesentlichen keine aromatischen Gruppen enthalten.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen enthält der Photolack 116 einen Photosäurebildner (PAG), der bei geeigneter Bestrahlung mit Strahlung eine Säure erzeugt. In der Regel ist der PAG auf die Bestrahlungswellenlänge zugeschnitten. Beispielsweise enthält ein 248-Nanometer-Photolack einen PAG, der das Licht eines KrF-Excimer-Lasers stark absorbiert. Zusätzlich zu dem PAG enthält der Photolack ein Basisharz, das eine säurekatalysierte chemische Reaktion erfährt. Solche Photolacke sind in der Technik wohlbekannt.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen enthält das Basisharz zusätzlich zu dem PAG eine reaktive Komponente, die anfänglich unter Verwendung einer schützenden Gruppe nicht-reaktiv ausgebildet wird. Chemisch schützende Gruppen sind in der Chemie üblicherweise bekannt, insbesondere bei der organischen Synthese. Das Bestrahlen des Photolacks entfernt die schützende Gruppe und bewirkt, dass der Photolack chemisch reagiert. Mit einem chemisch verstärkten Photolack wird der Prozess durch eine von dem PAG erzeugte Photosäure katalysiert.
  • Geeignete, chemisch verstärkte Photolacken umfassen funktionelle Gruppen (oder aktive Stellen) wie etwa Hydroxyl (--OH), Carboxyl (--COOH), Merkapto (--SH), Amino (--NH2), Alkylamino (--NHR), Imino (--NH--), Formyl (--CHO), Sulfo (--SO3H), ein Phosphono (--P(O)(OH)2). Hydroxyl und Carboxyl werden bevorzugt. Die aktiven Stellen können mit einem geeigneten Blockiermittel, das schützende Gruppen aufweist, geschützt werden. Geeignete schützenden Gruppen umfassen z. B. Benzyloxycarbonyl, Trifluoracetyl, Benzylester, t-Butylester, N-Hydroxysuccinimidester und dergleichen. Ein bevorzugtes Blockiermittel für umfasst tert-Butoxycarbonylgruppen (t-BOC).
  • Beispielhaft kann ein geeignetes, chemisch verstärktes Photolackharz oder zweckmäßigerweise ein Basisharz für den positiven oder negativen Photolack ausgewählt werden unter Polyhydroxystyrol, Polymethylmethacrylat, Poly(t-butyl)methacrylat, Polyvinylalkohol, Polyvinylphenol, Polynorbonen, Poly(p-formyl)oxystyrol, Poly(t-butoxycarbonyloxystyrol), Polyvinylpyrrolidon, Polymethylisoprenylketon, Phenolformaldehyd-Polymeren, Melamin-Formaldehyd-Polymeren und Copolymeren, Mischungen und Derivate dieser Harze.
  • Geeignete Photosäurebildner umfassen beispielsweise Diaryliodoniumsalze, Triarylsulfoniumsalze und substituierte Aryldiazoniumsalze, wobei die Salze Gegenionen wie etwa Tetrafluorborat, Hexafluorantimonat, Hexafluorarsenat und Hexafluorphosphat aufweisen. Andere Photosäuregeneratoren sind Halomethane, Trichlortriazin, a-Naphthol, Nitrobenzaldehyd und Polyvinylchlorid.
  • Der Photolack 116 kann zusätzliche, bei herkömmlichen Lackzusammenstellungen verwendete Substanzen umfassen. Diese zusätzlichen Substanzen können beispielsweise zusätzliche Polymere, Sensibilisatoren, Vernetzer, Beschleuniger, Flexibilitätsverbesserer, Haftungsverbesserer, Hitzebeständigkeitsverbesserer und Tenside umfassen. Solche Komponenten sind in der Technik wohlbekannt. Beispiele für Sensibilisatoren sind Diazochinone wie etwa Naphthochinon-(1,2)-diazidsulfonsäureester und insbesondere der 5-Sulfonsäureester von Diazonaphthochinon. Zusammengestellte Photolacke und Photolackkomponenten sind von kommerziellen Lieferanten ohne weiteres erhältlich.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen enthalten 248-nm-Basisharze phenolhaltige Harze wie etwa Polyhydroxystyrolpolymere. Zu bevorzugten 193-nm-Basisharzen zählen Polymethacrylate; Copolymere von cyclischen Olefinen und Maleinsäureanhydrid; cyclische Olefin-Additionspolymere, cyclische Olefin-Maleinsäureanhydrid-Methacrylat-Hybridpolymere und cyclische Olefin-Methacrylat-Polymere.
  • Der Photolack 116 wird auf herkömmliche Weise auf einen Substratkörper 112 aufgebracht, der einen Siliziumwafer umfassen kann. Üblicherweise wird die Photolacklösung auf einen Siliziumwafer aufgebracht, der dann schnell gedreht wird, um den Photolack in Form einer gleichmäßigen Schicht über dem Wafer zu verteilen. Der Photolack 116 wird dann auf etwa 100°C mäßig erwärmt, um das Lösungsmittel auszutreiben. Die bevorzugte Dicke der Photolackschicht 116 beträgt bevorzugt nicht mehr als etwa 1 Mikrometer, bevorzugt nicht mehr als etwa 0,8 Mikrometer, besonders bevorzugt nicht mehr als etwa 0,5 Mikrometer und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als etwa 0,3 Mikrometer.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 1 kann die Deckschicht 120 das gleiche Material umfassen, das zum Ausbilden der ARC 114 verwendet wird. Bevorzugt ist die Deckschicht 120 auf den Brechungsindex des Photolacks 116 abgestimmt. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Brechungsindex in der schützenden Deckschicht 120 etwa gleich der Quadratwurzel des Brechungsindexes der chemisch verstärkten Photolackschicht 116 multipliziert mit dem Brechungsindex des Immersionsmediums.
  • Nunmehr mit Bezugnahme auf 2 wird die die Photolackschicht 116 enthaltende Halbleiterstruktur 110 mit strukturiertem Licht 128 bestrahlt. Eine strukturierte opake Maske 122 mit einem transparenten Abschnitt 124 wird von nicht-strukturiertem Licht 126 beleuchtet, wobei strukturiertes Licht 128 durch den transparenten Abschnitt 124 durchgelassen wird und auf den Photolack 116 auftrifft. Das strukturierte Licht 128 umfasst bevorzugt kurzwellige UV-aktinische Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 248 nm und besonders bevorzugt Fern-UV mit einer Wellenlänge unter etwa 200 nm, wie es etwa beispielsweise in der Immersionslithographie verwendet wird. Das strukturierte Licht 128 kann eine Energiedosis von etwa 10 bis etwa 200 mJ/cm2 aufweisen. Das strukturierte Licht 128 führt dazu, dass ein Abschnitt 130 des Photolacks 116 so geändert oder modifiziert wird, dass der Abschnitt 130 aufgelöst und entfernt wird, wenn er einer Photolackentwicklerlösung ausgesetzt wird.
  • Wie oben angemerkt kann Wasser in dem bestrahlten Lack die Auflösung der Lithographie verschlechtern. Dies ist ein besonderes Problem bei der Immersionslithographie, die Wasser als brechendes Medium zwischen der Linse des Expositionswerkzeugs und dem Photolack verwendet. Eine Funktion der Deckschicht in der Immersionslithographie besteht darin, zu verhindern, dass Photolackkomponenten in das Wasser auslaugen. Die Deckschicht stellt jedoch keine komplette Barriere gegenüber Wasser dar. Deshalb treiben Diffusions- und Osmosekräfte Wasser aus dem brechenden Medium in den Photolack. Wenn irgendeine Inhomogenität in der Deckschicht vorliegt (z. B. Dickenvariation, kleine Löcher usw.), wird in dem Lack eine lokale Wasservariation erzeugt, die die Entschützungs- und Entwicklungschemie in dem Lack abändert und die Auflösung verschlechtert. Deshalb enthalten bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung eine zweistufige Aushärtung nach der Bestrahlung (engl.: dual stage post exposure bake, PEB).
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen wird in der ersten Stufe des PEB Wasser aus dem Photolack entfernt. In der zweiten Stufe des PEB wird die üblicherweise für chemisch verstärkte Lacke verwendete Entschützungsreaktion durchgeführt.
  • Wie in der Technik bekannt ist, legt (engl.: exposes) der Entschützungsschritt aktive Stellen des Basisharzes zur Reaktion mit der Entwicklungslösung frei. Die Entschützung beinhaltet in der Regel eine Wärmebehandlung, die die durch die Bestrahlung erzeugte Säure verstärkt.
  • Die Säure wiederum entschützt das Basisharz während der Wärmebehandlung durch Freilegen der aktiven Gruppen (z. B. Hydroxyl, Carboxyl usw.). Die freigelegten aktiven Gruppen werden somit für eine Reaktion verfügbar. Die Aktivierung der Wärme, mit der die Entschützung erreicht wird, wird zwischen etwa 1 Minute und etwa 5 Minuten lang bei einer Temperatur 100°C und 150°C durchgeführt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung umfassen jedoch bevorzugt das PEB in der ersten Stufe unter Bedingungen, die ausreichen, um die Wasserkonzentration im Lack auf ein geeignetes Niveau zu reduzieren. Das PEB in der ersten Stufe umfasst bevorzugt weiterhin das Aufrechterhalten der Temperatur unterhalb derjenigen, die benötigt wird, um die Entschützungsreaktionskinetik auf ein nennenswertes Ausmaß zu aktivieren. Die Anmelder haben herausgefunden, dass ein bevorzugtes PEB in der ersten Stufe das Härten unter 100°C umfasst. Besonders bevorzugte Bedingungen umfassen das Härten etwa 60 Sekunden lang bei etwa 80°C.
  • 3A veranschaulicht einen Abschnitt der Halbleiterstruktur 110 von 2 vor dem Durchführen des doppelstufigen PEB gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Deckschicht 120 enthält einen Defekt 210 wie etwa ein kleines Loch, das gestattet, dass Wasser aus dem Immersionsmedium (nicht gezeigt) in den bestrahlten Lack 130 eindringt. In dem bestrahlten Lack 130 ist ein lokalisiertes Gebiet 220 erhöhter Wasserkonzentration enthalten. 3B zeigt die erste Stufe des doppelstufigen PEB. Die erste Stufe beinhaltet bevorzugt eine erste Wärmebehandlung 230, die ausreicht, um das lokale Gebiet 220 (3A) erhöhter Wasserkonzentration geeignet zu entfernen. 3C zeigt die zweite Stufe des doppelstufigen PEB. Die zweite Stufe umfasst bevorzugt eine zweite Wärmebehandlung 240, die den bestrahlten Lack 130 entschützt.
  • 4 zeigt die Halbleiterstruktur 110 nach dem doppelstufigen PEB und nach der Entwicklung der Photolackschicht 116 und dem Entfernen der Deckschicht. Dies führt dazu, dass ein Abschnitt des Photolacks 116 entfernt wird und zu einer Öffnung 332 in der verbleibenden Photolackschicht 116.
  • Über herkömmliche Bearbeitung kann die Halbleiterstruktur 110 abgeschlossen werden. Beispielsweise wird ein letztes vertieftes Merkmal wie etwa ein Kontaktloch mit einer kritischen Abmessung CD in dem Substrat 220 ausgebildet. Der Prozess kann einen bekannten Ätzprozess wie etwa Nassätzen oder bevorzugt Plasmaätzen beinhalten. Das Nassätzen erfolgt üblicherweise mit sauren Ätzmitteln wie etwa Fluorwasserstoffsäure. Plasmaätzen wird bevorzugt, weil es anisotrop durchgeführt werden kann, was schärfere Randprofile hinterlässt. Das Plasmaätzen kann mit sauerstoffhaltigem Ätzgas bewerkstelligt werden. Da Plasmaätzen den Photolack verschlechtern kann, können Ausführungsformen weiterhin eine Silylierung beinhalten, um dem Photolack eine Ätzbeständigkeit zu verleihen, wenn ein Sauerstoffplasma verwendet wird.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben worden sind, versteht sich, dass daran verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die ARC-Schicht verwendet werden oder nicht. Außer Photolacken können andere Lackmaterialien verwendet werden, beispielsweise kann ein gegenüber Elektronenstrahlen (E-Strahl) empfindlicher Lack oder ein gegenüber Röntgenstrahlen empfindlicher Lack verwendet werden. Die Bestrahlung des Lacks mit anderen Mitteln als Licht, beispielsweise Bestrahlung des Lacks mit Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen oder Röntgenstrahlen, kann verwendet werden. Es können außer dem Verfahren, das den bestrahlten Photolack auflöst, verschiedene Verfahren zur Photolackentwicklung verwendet werden. Die hier beschriebenen Ausführungsformen eignen sich gleichermaßen für die Verarbeitung am vorderen Ende der Linie (engl.: front end of the line, FEOL) oder am hinteren Ende der Linie (engl.: back end of the line, BEOL). Ausführungsformen der Erfindung eignen sich für Wafer, Zwischenprodukte oder fertiggestellte Bauelemente. Ausführungsformen der Erfindung sind auch nicht auf eine spezifische Sequenz von Schritten beschränkt.
  • Beispielsweise umfassen Ausführungsformen eine Prozesssequenz, bei der eine Ausheizung von Wasser bei niedriger Temperatur durchgeführt wird, bevor der Lack bestrahlt wird. Die niedrige Temperatur ist nicht auf einen spezifischen Temperaturbereich beschränkt, sondern sie ist bevorzugt ausreichend niedrig, um die Entschützungsreaktionskinetik geeignet langsam zu halten. Der Fachmann versteht, dass ein Vorbenetzungsbadprozess der Bestrahlung vorausgehen kann, um abträgliche Chemikalien aus dem Lack herauszulaugen. Ein derartiges Laugen ist bevorzugt kurz, nur etwa 10 Sekunden. Das Entfernen etwaigen absorbierten Wassers aus dem Lack fördert die gleichförmige Bestrahlung, indem sie Laugen über die bevorzugte Periode hinaus verhindert. Andere Ausführungsformen können mehrere Ausheizungsschritte bei niedriger Temperatur zur Entfernung von Wasser umfassen. Dementsprechend sollen die beigefügten Ansprüche in ihrem Schutzbereich solche Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materiezusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte enthalten.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Ausbilden eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines Lacks auf einem Substrat; Bestrahlen des Lacks, um eine Photosäure in dem Photolack zu erzeugen; Erhitzen des bestrahlten Lacks auf eine erste Temperatur, wobei die erste Temperatur niedriger als eine Entschützungstemperatur des Lacks ist, und Erhitzen des Lacks auf eine zweite Temperatur, wobei die zweite Temperatur größer ist als die erste Temperatur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Temperatur ausreicht, um eine chemische Verstärkung der Photosäure zu verursachen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Temperatur nicht ausreicht, um eine chemische Verstärkung der Photosäure zu verursachen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Temperatur über 100°C liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Temperatur unter 100°C liegt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend das Erhitzen des Lacks auf die erste Temperatur für 1 Minute, wobei die erste Temperatur 80°C beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend das Erhitzen des Lacks auf die zweite Temperatur für mehr als 1 Minute, wobei die zweite Temperatur zwischen 100°C und 150°C liegt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Photolack ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend im Wesentlichen aus Polymethacrylaten, Copolymeren von cyclischen Olefinen und Maleinsäureanhydrid, cyclischen Olefin-Additionspolymeren, cyclischen Olefin-Maleinsäureanhydrid-Methacrylat-Hybridpolymeren, cyclischen Olefin-Methacrylat-Polymeren und Kombinationen davon.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bestrahlen des Lacks das Bestrahlen bei einer Wellenlänge unter 248 nm umfasst.
  10. Immersionslithographieverfahren zum Ausbilden eines Merkmals einer integrieren Schaltung mit einer kritischen Abmessung, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer Photolackschicht auf einem Substrat, wobei die Photolackschicht einen Photosäurebildner enthält; Bestrahlen der Photolackschicht mit einem Strahlungspegel, der geeignet ist, um eine Photosäure innerhalb der Photolackschicht zu erzeugen; Erhitzen der bestrahlten Photolackschicht auf eine erste Temperatur, wobei die erste Temperatur niedriger als eine Entschützungstemperatur des Lacks ist und die erste Temperatur ausreicht, um Wasser aus dem bestrahlten Photolack zu verdampfen; und Erhitzen der bestrahlten Photolackschicht auf eine zweite Temperatur, wobei die zweite Temperatur ausreicht, um die Photolackschicht zu entschützen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Merkmal der integrierten Schaltung ein Kontaktloch umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Merkmal der integrierten Schaltung ein Durchgangsloch mit einer Abmessung von unter 100 nm umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der zum Erzeugen einer Photosäure innerhalb der Photolackschicht geeignete Strahlungspegel eine Strahlung unter 248 nm umfasst.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der zum Erzeugen einer Photosäure innerhalb der Photolackschicht geeignete Strahlungspegel weiterhin eine Strahlungsenergiedosis von 10 mJ/cm2 bis 200 mJ/cm2 umfasst.
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