DE19537716A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Photoresistmusters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Erzeu­ gung von Photoresistmustern, sie betrifft insbesondere ein einfaches Diffusions-verbessertes silyliertes Resist-Ver­ fahren (nachstehend als "DESIRE-Verfahren" bezeichnet) bei dem eine Siliciuminjektions-Behandlung nicht erforderlich ist.

Zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit Fig. 1 ein konventio­ nelles Verfahren beschrieben, bei dem die DESIRE-Behand­ lung angewendet wird.

Die Fig. 1A zeigt eine Querschnittsansicht, nachdem ein chemisch verbesserter Photoresist-Überzug 3 auf einer un­ teren Schicht 1 durch eine Maske 4 belichtet worden ist, um die belichteten Bereiche 5 zu erzeugen.

Die Fig. 1B zeigt eine Querschnittsansicht, nachdem mit­ tels eines Silylierungsverfahrens Silicium in die belich­ teten Bereiche injiziert worden ist, um silylierte Resist- Bereiche 6 zu erzeugen.

Die Fig. 1C zeigt eine Querschnittsansicht nach der Durch­ führung eines Sauerstoffplasma-Entwicklungsverfahrens zur Erzeugung von Siliciumoxid-Filmen 7 durch Umsetzung von Sauerstoff mit dem Silicium der silylierten Resist-Berei­ che 6 und zur gleichzeitigen Erzeugung von Photoresist-Mu­ stern 3′ durch Ätzung der nicht-belichteten Bereiche des Photoresist-Überzugs 3.

Ein signifikantes Problem, das bei diesem konventionellen DESIRE-Verfahren auftritt, besteht darin, daß die kriti­ sche Dimension geändert wird, was auf die Tatsache zurück­ zuführen ist, daß wegen der Zeitverzögerung zwischen den Verfahren eine Hydrolyse auftritt, die bewirkt, daß Sili­ cium herausdiffundiert. Dieses konventionelle Verfahren ist in bezug auf die Haltbarkeit (Beständigkeit) des Mu­ sters problematisch. Das heißt, es tritt eine Quellung auf, wenn Tetramethyldisilazan (TMDS), eine Verbindung, die Dimethylsilicium oder Hexamethyldisilazan (HMDS) um­ faßt, eine Verbindung, die Trimethylsilicium umfaßt, ver­ wendet wird, wegen des Quellvermögens der Verbindungen. Als Folge davon tritt eine Verformung des Musters auf.

Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Probleme zu beseitigen, die bei dem Stand der Technik auftreten, und ein einfaches Verfahren zur Er­ zeugung von Photoresistmustern zu schaffen, das den Sili­ ciuminjektions-Effekt ohne eine Siliciuminjektionsbehand­ lung aufweisen kann.

Auf der Basis intensiver und gründlicher Forschungsarbei­ ten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung konnte das obengenannte Ziel erreicht werden durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Erzeugung von Photoresistmustern, das die folgenden Stufen umfaßt:
Aufbringen eines chemisch verbesserten Photoresistfilms in Form eines Überzugs auf eine untere Schicht;
Bildung einer Silicon(Silicium)monomer-Schicht auf dem chemisch verbesserten Photoresistfilm;
Belichten der Monomerschicht mit Licht durch eine Maske, um das Silicon(Silicium)monomer selektiv zu polymerisie­ ren;
Entfernung der unbelichteten Bereiche der Monomerschicht durch Entwickeln; und
Anwendung eines Sauerstoffplasma-Entwicklungsverfahrens auf die verbliebenen polymerisierten Bereiche zur Erzeu­ gung von Oxidfilmen durch Umsetzung von Sauerstoff mit dem in den polymerisierten Bereichen enthaltenen Silicium und zur Erzeugung von Photoresistmustern durch selektive Ät­ zung des Photoresistfilms, wobei die genannten Oxidfilme als Maske dienen.

Erfindungsgemäß entstehen durch Belichtung von Siliconmo­ nomeren aus dem chemisch verbesserten Photoresistfilm Pro­ tonen, welche die Polymerisation der Siliconmonomeren in­ itiieren. Das auf diese Weise gebildete Polymer wird durch typische Entwicklungslösungen nicht entfernt und dient als Maske beim Ätzen des Photoresistfilms mit Sauerstoff­ plasma, weil ein dünnes Siliciumoxid (SiO₂) auf dem Poly­ mer gebildet wird, das Silicium enthält.

Das obengenannte Ziel und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden detaillierten Be­ schreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung un­ ter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1C schematische Querschnittsansichten, die ein konventionelles DESIRE-Verfahren zur Erzeugung von Photoresistfilm-Mustern erläutern;

Fig. 2A bis 2C schematische Querschnittsansichten, die ein erfindungsgemäßes DESIRE-Verfahren zur Erzeugung von Photoresistfilm-Mustern erläutern;

Fig. 3A und 3B die Strukturformeln von erfindungsgemäß verwendbaren Siliconmonomeren; und

Fig. 4A und 4B die Strukturformeln der Polymeren, die je­ weils aus den Silicon-Monomeren der Fig. 3A und 3B gebildet werden.

Die Anwendung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfin­ dung ist am besten verständlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern für gleiche bzw. sich entsprechende Teile verwendet wer­ den.

Die Fig. 2 erläutert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung von Photoresistmustern.

Die Fig. 2A zeigt einen schematischen Querschnitt, nachdem eine Silicon(Silicium)monomerschicht 2 auf einem chemisch verbesserten Photoresistfilm 3, der auf eine untere Schicht 1 aufgebracht worden ist, gebildet worden ist, wo­ ran sich die Belichtung der Monomerschicht mit Licht durch eine Maske 4 anschließt, um die belichteten Bereiche der Monomerschicht 2 in Polymerfilme 7, die Silicium enthal­ ten, umzuwandeln.

Dieses Polymer resultiert aus der Polymerisation der Sili­ con-Monomeren selbst, die durch Säure (H⁺) ausgelöst wird. H⁺ wird erzeugt durch einen Licht-Säure-Bildner, der in dem Photoresistfilm 3 enthalten ist, beim Belichten.

Die Fig. 2B zeigt eine Querschnittsansicht, nachdem ein Entwicklungsverfahren unter Verwendung einer typischen Lö­ sung durchgeführt worden ist, um die unbelichteten Mono­ mer-Bereiche 2 zu entfernen, wobei die polymeren Bereiche 5 zurückbleiben.

Die Fig. 2C zeigt eine Querschnittsansicht, nachdem die resultierende Struktur der Fig. 2B einer Sauerstoffplasma- Entwicklung unterworfen worden ist, zur Erzeugung von Si­ liciumoxid-Schichten 7 durch Umsetzung von Sauerstoff mit dem in dem Polymer 5 enthaltenen Silicium und zur Erzeu­ gung von Photoresistmustern 3′ durch selektive Ätzung des Photoresistfilms 3, wobei die Siliciumoxid-Schichten 7 als Maske dienen.

Zur Belichtung des chemisch verbesserten Photoresistfilms können ferne Ultraviolettstrahlen, Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen verwendet werden. Obgleich nur der nega­ tive Typ angegeben ist, ist die vorliegende Erfindung auch auf den positiven Typ anwendbar.

In der Fig. 3 sind die Molekülstrukturen der erfindungsge­ mäß verwendeten Siliconmonomeren angegeben. In den Mole­ külstrukturen steht R für eine Alkyl- oder Arylgruppe.

In der Fig. 4 sind die Formeln angegeben, welche die Poly­ merisation der Silicon-Monomeren der Fig. 3 zeigen.

Die obengenannten Probleme des konventionellen DESIRE-Ver­ fahrens, d. h. die instabile kritische Dimension, die durch das Herausdiffundieren von Silicium verursacht wird, das auf eine Hydrolyse zurückzuführen ist als Folge der Zeit­ verzögerung zwischen den Verfahren, welche die Bildung von Wasser erlaubt, und als Folge der entsprechenden schlech­ ten Musterhaltbarkeit(-beständigkeit), können erfindungs­ gemäß gelöst werden. Außerdem ergibt das erfindungsgemäße Verfahren den Effekt der Siliciuminjektion ohne eine Siliciuminjektions-Behandlung.

Andere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfin­ dung als die hier beschriebenen ergeben sich für den Fach­ mann auf diesem Gebiet ohne weiteres beim Lesen der vor­ liegenden Angaben. Die Erfindung wurde zwar unter Bezug­ nahme auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständ­ lich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifi­ ziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vor­ liegenden Erfindung verlassen wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Erzeugung von Photoresistmustern, da­ durch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:
Aufbringen eines chemisch verbesserten Photoresistfilms in Form eines Überzugs auf eine untere Schicht;
Erzeugung einer Silicon (Silicium) monomer-Schicht auf dem chemisch verbesserten Photoresistfilm;
Belichtung der Monomerschicht mit Licht durch eine Maske, um das Silicon(Silicium)monomer selektiv zu polymerisie­ ren;
Entfernung der unbelichteten Bereiche der Monomerschicht durch Entwicklung; und
Anwendung eines Sauerstoffplasma-Behandlungsverfahrens auf die verbleibenden polymerisierten Bereiche zur Erzeugung von Oxidfilmen durch Umsetzung von Sauerstoff mit dem in den polymerisierten Bereichen enthaltenen Silicium und zur Erzeugung von Photoresistmustern durch selektive Ätzung des Photoresistfilms, wobei die genannten Oxidfilme als Maske dienen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der chemisch verbesserte Photoresistfilm durch ferne Ultraviolett-Strahlung, Elektronenstrahlung oder Röntgen­ strahlung belichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der chemisch verbesserte Photoresistfilm ein solcher vom negativen oder positiven Typ ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicon-Monomer eine Struktur der folgenden Formel hat: worin R für eine Alkyl- oder Arylgruppe steht.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicon-Monomer eine Struktur der folgenden Formel hat: worin R für eine Alkyl- oder Arylgruppe steht.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation der Si­ licon (Silicium)-Monomeren durch Protonen initiiert (ausgelöst) wird, die beim Belichten durch einen Photo- Säure-Bildner erzeugt werden, der in dem genannten Photo­ resistfilm enthalten ist.