DE4203557C2

DE4203557C2 - Verfahren zur Bildung eines Photoresistmusters und Verwendung einer organischen Silanverbindung

Info

Publication number: DE4203557C2
Application number: DE4203557A
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Hanawa; Maria Op De Beeck
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2012-02-08
Also published as: US5380889A; KR930005126A; JPH0547656A; DE4203557A1; KR970005593B1; US5512422A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung eines Photoresistmusters auf einem Halb leitersubstrat durch Lithographie mit tiefem UV-Licht und auf die Verwendung einer organischen Silanverbindung zur Bildung einer Antirefle xionsschicht, die in einem solchen Verfahren zur Bildung eines Resistmusters verwendet wird.

Derzeit wird bei einem Verfahren zur Herstellung von 64 MBit- DRAM (Dynamische Speicher mit wahlfreiem Zugriff) die Entwick lung der 0,25-µm-Lithographie gefordert. In jüngster Zeit ver wenden Lithographieverfahren unter Anwendung von Licht aus dem fernen bzw. tiefen UV-Bereich (wie Excimerlaser-Licht) Photoresiste vom negativen chemischen Verstärkungstyp, die aus einem Basisharz, welches nur wenig tiefes UV-Licht absorbiert, und einem Säure erzeugenden Bestandteil, der durch eine photochemische Reaktion zersetzt wird und eine Säure erzeugt, und einem Vernetzungsmittel zum Vernetzen des Basisharzes durch eine säurekatalysierte Reaktion gebildet sind.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die die chemische Strukturformel der in einem Photoresist mit einer bei Belichtung Protonen erzeugenden Verbindung enthaltenen Bestandteile zeigt. Das Harz vom negativen chemi schen Verstärkungstyp ist aus einem Basisharz aus Poly-p-Hydroxy styrol, wie in Fig. 6(a) gezeigt, einem Vernetzungsmittel vom Melamintyp, welches mindestens zwei Vernetzungspunkte aufweist, wie in Fig. 6(b) gezeigt, und einem Säurebildner, wie in Fig. 6(c) gezeigt, gebildet. In den Figuren ist n eine natürliche Zahl, die den Polymerisationsgrad darstellt, R stellt eine Alkylgruppe dar, M stellt ein Metallatom wie Arsen oder Antimon dar, und X stellt ein Halogenatom dar.

Fig. 7 ist eine teilweise Querschnittsdarstellung, die eine Halbleitereinrichtung in der Reihenfolge der Schritte eines herkömmlichen Verfahrens der Musterbildung zeigt.

Wie Fig. 7(a) zeigt, wird auf einem Halbleitersubstrat 2 eine Haftschicht 9 zur Verstärkung des Kontakts zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und einer Photoresistschicht 3 des negativen chemischen Verstärkungstyps, die anschließend darauf aufgebracht wird, gebildet. Die Kontaktverstärkungsschicht 9 wird durch Aufbringen von Hexamethyldisilazan auf das Halblei tersubstrat 2 und durch Hartbacken desselben erhalten.

Auf der Kontaktverstärkungsschicht 9 wird eine Resistschicht 3 vom negativen chemischen Verstärkungstyp mit einer Dicke von 1,0 bis 1,5 µm, deren Bestandteile in Fig. 6 gezeigt sind, ge bildet. Die Resistschicht 3 vom negativen chemischen Verstär kungstyp wird durch Aufschleudern einer Resistlösung auf die Oberfläche des Halbleitersubstrates 2 und Vorbacken derselben bei einer Temperatur um den Bereich von 90 bis 130°C gebildet.

Wie Fig. 7(b) zeigt, wird auf die Resistschicht 3 des negati ven chemischen Verstärkungstyps durch eine Maske hindurch Excimerlaser-Licht 7 eingestrahlt. Die selektive Bestrahlung mit dem Excimerlaser-Licht 7 erlaubt es einem Säurebildner, z. B. dem Triphenyl-Sulfoniumsalz der Trifluormethansul fonsäure (vergleiche Fig. 6(c)), sich im belichteten Teil 5 der Resistschicht 3 vom negativen chemischen Verstärkungstyp zu zersetzen und Trifluormethanschwefelsäure und ein Proton 4 zu erzeugen, wie durch die Reaktionsgleichung in Fig. 8 bezeichnet.

Wie Fig. 7(c) zeigt, wird nach der Belichtung für einige Minu ten bei einer Temperatur um den Bereich von 110 bis 140°C ein Backen ausgeführt. Es wird der Zustand der Vernetzung im be lichteten Teil des Basisharzes beschrieben.

Fig. 9(a) zeigt, wie das Excimerlaser-Licht den Photoresist 3 bestrahlt. Wenn das Excimerlaser-Licht den Resist 3 bestrahlt, wird, wie Fig. 9(b) zeigt, das Triphenylsulfoniumsalz der Trifluormethansulfonsäure (Triphenylsulfonium-Triflat) zersetzt und eine Säure (H⁺) gebildet. Wie Fig. 9(c) zeigt, bewirkt das Backen des Resists, daß eine Kette des Basisharzes in der Gegenwart der Säure (H⁺), die als Katalysator wirkt, vernetzt, und die Säure (H⁺) wird als Nebenprodukt gebildet. Wie Fig. 9(d) zeigt, wird in Gegenwart der als Nebenprodukt gebildeten und als Katalysator wirkenden Säure (H⁺) ein Basisharz nach dem anderen in einer Kettenreaktion vernetzt. Wie Fig. 9(e) zeigt, erzeugt die erwähnte Kettenreaktion ein flächiges Netz von ver netzten Basisharzen. Die Vernetzungsreaktion wird durch die in Fig. 10 gezeigte Reaktionsgleichung verdeutlicht. In der Reak tionsgleichung repräsentiert HX die Säure (H⁺). Der vernetzte Teil wird in einem Entwickler unlöslich.

Wie wieder Fig. 7(c) zeigt, wird der vernetzte Teil 6 des Resists in einem Entwickler unlöslich. Wie Fig. 7(d) zeigt, wird, wenn die Resistschicht mit einem Alkalientwickler angemessener Konzentration entwickelt wird, der nichtbelichtete Teil (der nicht-vernetzte Teil) durch den Entwickler aufgelöst, und auf dem Halbleitersubstrat 2 wird ein Resistmuster 100 gebildet. Dann wird das Halbleitersubstrat 2 unter Nutzung des Resistmusters 100 als Maske geätzt.

Mit einem Verfahren zur Bildung eines Resistmusters, wie es oben beschrieben wurde, wird ein sehr kleines gutes Resistmuster mit rechteckigem Querschnitt mit hoher Em pfindlichkeit auf einem ebenen Siliziumsubstrat hergestellt.

Das Basisharz, Poly-p-Hydroxystyrol, weist jedoch eine hohe Durchlässigkeit für Excimerlaser-Licht auf und ist daher hoch gradig empfindlich gegenüber Mehrfachreflexionseffekten inner halb der Schicht infolge der Reflexion des Excimerlaser-Lichts 7 am darunterliegenden Halbleitersubstrat 2, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Die Mehrfachreflexion innerhalb der Schicht wird durch die Kohärenz zwischen dem eingestrahlten Licht 17 und dem vom darunterliegenden Halb leitersubstrat 2 reflektierten Licht bewirkt. Wie Fig. 12 zeigt, führt eine Änderung in der Dicke des Resists infolge dieser Intraschicht-Mehrfachreflexionseffekte zu einer großen Änderung in der Größe des sich ergebenden Resistmusters. Wie Fig. 11 zeigt, verursacht ein im Halbleitersubstrat 2 existie render Stufenabschnitt 2a eine Änderung in der Dicke des Resists 3, und die Größe des Resistmusters bleibt im Ergebnis dessen nicht konstant.

Eine mögliche Methode zur Verhinderung dieser Intraschicht- Mehrfachreflexionen benutzt eine organische Antireflexions schicht. Eine organische Antireflexionsschicht wird durch Auf bringen eines Resists vom Novolak-Naphthochinondiazid-Typ auf ein Halbleitersubstrat vor dem Aufbringen des Resists und an schließendes Hartbacken desselben gebildet. Diese Methode führt jedoch zum folgenden Problem:

Wie Fig. 13(a) zeigt, wird, wenn der Resist vom Novolak- Naphthochinondiazid-Typ 30 dünn auf das Halbleitersubstrat 2 mit einer Stufe 2a aufgebracht wird, der Eckenabschnitt 21 der Stufe 2a infolge des Fehlens einer chemischen Affinität des Halbleitersubstrates 2 und des Resists vom Novolak-Naphthochi nondiazid-Typ 30 freigelegt. Um den Resist vom Novolak-Naphtho chinondiazid-Typ 30 so aufzubringen, daß er den Eckenabschnitt 21 bedeckt, wie in den Fig. 13(b) und 13(c) gezeigt, wird die Dicke des Resists im Bodenabschnitt der Stufe 2a relativ groß. Wenn beispielsweise die Stufe 2a 0,7 µm dick ist, weist der Re sist vom Novolak-Naphthochinondiazid-Typ 30 im Bodenteil der Stufe 2a eine Dicke von etwa 1,5 µm auf.

Die Antireflexionsschicht wird durch Hartbacken des Resists vom Novolak-Naphthochinondiazid-Typ 30, der entsprechend dick aufgebracht wurde, fertiggestellt. Danach wird, wie Fig. 13(d) zeigt, ein Resist für die Lithographie 101 auf die Anti reflexionsschicht 30 aufgebracht, und auf das Ganze wird eine Musterbildung angewandt. Dann werden zur gleichen Zeit unter Nutzung des gemusterten Resists für die Lithographie 101 als Maske das Halbleitersubstrat 2 und die Antireflexionsschicht geätzt. Zu diesem Zeitpunkt gibt es fast keinen Unterschied in den Ätzgeschwindigkeiten der Antireflexionsschicht 30 und des Resists für die Lithographie 101. Wie Fig. 13(e) zeigt, kann die Größe des Halbleitersubstrates 2 im nachfolgenden Prozeß des Ätzens desselben nicht gesteuert werden.

Aus der DE 30 36 710 C2 ist ein Verfahren zum Bilden eines Photo resistmusters auf einem Halbleitersubstrat bekannt, bei dem auf dem Substrat eine abbaubare erste Schicht aufgebracht wird, die UV- oder lichtabsorbierende Verbindungen enthält und durch Strahlung oder Trockenätzen abgebaut werden kann. Auf diese erste Schicht wird die Schicht eines Photoresists aufgebracht. Das Resist wird muster mäßig belichtet, so daß eine Maske hergestellt wird. Durch nachfolgendes Entwickeln wird ein positives Photoresistmuster erzeugt.

Aus der DE 38 42 896 A1 ist ein lichtempfindliches Photoresist material zur Herstellung von Resistschichten bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen bekannt. Das Resist enthält ein filmbildendes Material, wie ein Novolak, eine lichtempfindliche Verbindung, ein Veresterungsprodukt von Curcumin. Diese Resistschicht kann sogar auf mit Aluminium bedampften Substraten verwendet werden.

Aus der DE 36 27 757 A1 ist eine lichtempfindliche Kopierschicht bekannt, die auf Flachdruckplatten aufgebracht werden kann, so daß eine fotomechanische Übertragung möglich ist. Dabei werden als Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der lichtempfind lichen Kopierschicht organische Silanverbindungen verwendet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bildung eines Photoresistmusters auf einem Halbleitersubstrat mittels Lithographie unter Anwendung tiefen UV-Lichts bereitzustellen, bei dem die Strukturgröße auf dem Substrat auch dann befriedigend ge steuert werden kann, wenn es auf dem Substrat einen Stufenab schnitt gibt.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, die Verwendung einer organische Silanverbindung zur Bildung einer Antireflexionsschicht für das genannte Verfahren bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch die Verwendung einer organischen Silanverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12.

Bei dem Verfahren wird eine organische Silanverbindung zur Bildung einer Antireflexionsschicht vor der Aufbringung eines Resists auf das Substrat auf dessen Oberfläche aufgebracht. Da sie eine das tiefe UV-Licht absorbierende Substituentengruppe enthält, wirkt die organische Silanverbindung hervorragend als Antireflexionsschicht und verringert den Einfluß der Intra schicht-Mehrfachreflexionen.

Die organische Silanverbindung hat eine abspaltbare Gruppe, die durch eine in der Oberfläche des Halbleitersubstrates vorhan dene Hydroxylgruppe ersetzbar ist, die das Substrat und die or ganische Silanverbindung kovalent bindet, und wird daher in Reaktion auf die in der Oberfläche des Substrates existierenden Hydroxylgruppe stark kovalent an das Substrat gebunden. Daher kann auch dann, wenn in der Oberfläche des Substrates ein Stu fenabschnitt existiert, die Antireflexionsschicht die Oberfläche des Substrates, den Eckenabschnitt des Stufenabschnitts, die Seitenwand und den Boden der Ausnehmung im Stufenabschnitt bedecken, ohne daß die Dicke der Schicht zu groß wird. Die erhaltene Antireflexionsschicht ist dünn, und kann daher während des Ätzens des Substrates leicht entfernt werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Es folgt die Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigt:

Fig. 1 eine teilweise Querschnittsdarstellung, die ein Halbleitersubstrat während der aufeinanderfolgenden Schritte eines Verfahrens zur Bildung eines Photoresistmusters nach einer ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 2 eine Darstellung, die die chemische Struktur formel eines in einer Ausführungsform verwendeten organischen Silans und die Reaktionsgleichung für dessen Herstellung zeigt,

Fig. 3 eine Darstellung, die die Reaktion einer organi schen Silanverbindung, die in einer Ausführungs form der Erfindung angewandt wird, mit einer Hydroxylgruppe in der Oberfläche des Substrates zeigt,

Fig. 4 eine Darstellung, die die Verringerung des Effekts der Intraschicht-Mehrfachreflexionen zeigt,

Fig. 5 eine chemische Strukturformel eines anderen Bei spiels für eine in einer Ausführungsform der Er findung verwendete organische Silanverbindung,

Fig. 6 eine Darstellung, die die Hauptbestandteile eines Photoresists mit einer bei Belichtung Protonen erzeugenden Verbindung anhand ihrer chemischen Strukturformel zeigt,

Fig. 7 eine teilweise Querschnittsdarstellung, die eine Halbleitereinrichtung während der Schritte eines herkömmlichen Herstellungsverfahrens unter Ver wendung eines Photoresists mit einer bei Belichtung Protonen er zeugenden Verbindung zeigt,

Fig. 8 eine Darstellung, die den Zustand der Photozer setzung eines in einem Photoresist mit einem Säurebildner anhand der Reaktionsgleichung zeigt,

Fig. 9 eine Darstellung, die den Zustand der Vernetzung im belichteten Teil des Resists zeigt,

Fig. 10 eine Darstellung, die den Zustand der Vernetzung im belichteten Teil des Resists anhand der Reaktionsgleichung zeigt,

Fig. 11 eine Darstellung zur Illustration des Effekts der Intraschicht-Mehrfachreflexionen,

Fig. 12 eine Darstellung der Dickenabhängigkeit der Ab messungen des Resistmusters im Resist, wenn der Einfluß von Intraschicht-Mehrfachreflexionen merklich ist, und

Fig. 13 eine teilweise Querschnittsdarstellung einer Halbleitereinrichtung während der Schritte eines Herstellungsverfahrens der Halbleitereinrichtung in ihrer Reihenfolge, einschließlich der Schritte der Bildung einer Antireflexionsschicht.

Wie Fig. 1(a) zeigt, wird auf der Oberfläche eines Silizium substrates 2 eine Schicht 1 aus einer organischen Silanverbindung gebildet, die als Antireflexionsschicht dient (die organische Silanverbindung hat, wie weiter unten beschrieben wird, die Funktion der Herstellung eines guten Kontakts bzw. einer guten Haftung zwischen dem Resist 3 und dem Siliziumsubstrat 2 und wird daher im folgenden auch als Kontaktverstärkungsschicht 1 bezeichnet). Die Kontaktverstärkungs schicht 1 wird durch Aufschleudern einer durch die in Fig. 2(a) gezeigte chemische Strukturformel repräsentierten organischen Silanverbindung auf das Siliziumsubstrat 2 gebildet. Nach dem Aufschleudern wird das Siliziumsubstrat 2 bei einer Tempe ratur in der Höhe von etwa 90°C gebacken. In Fig. 2(a) sind die Substituentengruppen R₁, R₂, R₃ und R₄ Wasserstoff oder eine Alkylgruppe. Die Substituentengruppe R ist ein tiefes UV- Licht - wie Excimerlaser-Licht - hochgradig absorbierendes organisches Molekül. Als das tiefes UV-Licht absorbierende organische Molekül wird beispielsweise ein Novolak-Harz nach Fig. 2(c) ausgewählt. Die in Fig. 2(a) gezeigte organische Silanverbindung wird, wie in Fig. 2(b) gezeigt, durch eine Kondensationsreaktion unter Deaminierung von Bis(Dialkylamino)- Dialkylsilan und einem Novolak-Harz, wie in Fig. 2(c) gezeigt, erhalten. Die Kondensationsreaktion läuft bei Raumtemperatur durch Mischen dieser Bestandteile ab.

Obgleich die Substituentengruppen R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ nicht spezifiziert sind, läuft die in Fig. 2(b) gezeigte Kondensa tionsreaktion glatt ab, wenn sie Wasserstoff, Methyl- oder Ethylgruppen sind. Wenn R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ und R₆ allesamt Methylgruppen sind, wird vorzugsweise Bis(Dimethylamino)- Dimethylsilan verwendet.

Wie die Fig. 2(c) und 1(b) zeigen, wird die Affinität der Kontaktverstärkungsschichten 1 und des Photoresists 3 mit einer Belichtung Protonen erzeugenden Verbindung, die nachfolgend aufzubringen ist, durch Umsetzen eines Teils der Hydroxylgruppen des Novolak-Harzes mit einer t-Butyloxycarbonyl(t-BOC)-Gruppe verstärkt. Das Umsetzungsverhältnis ist vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,7.

Fig. 3 ist eine Darstellung, die die Reaktion zeigt, welche in der Oberfläche des Siliziumsubstrates 2 stattfindet, wenn die organische Silanverbindung auf das Siliziumsubstrat 2 aufge bracht wird.

Wie Fig. 3(a) zeigt, wird die organische Silanverbindung durch die Kondensationsreaktion mit der Deaminierung kovalent an die Oberfläche des Siliziumsubstrates gebunden. Die Kondensations reaktion schreitet fort, wenn eine Hydroxylgruppe sich an ein Si-Atom annähert und eine abspaltbare Gruppe, Amin (NR₃R₄H) entfernt wird. Die Kondensationsreaktion schreitet bei Raumtemperatur schnell voran. Die organische Silanverbindung reagiert mit Hydroxylgruppen, die in der Oberfläche des Siliziumsubstrates 2 und den Seitenwänden und den Boden des Stufenabschnittes 2(a) vorhanden sind, indem sie einfach auf das Siliziumsubstrat 2 aufgebracht wird. Dementsprechend können, wie Fig. 3(c) zeigt, auch dann, wenn in der Oberfläche des Siliziumsubstrates 2 Stufenabschnitte 2a existieren, die Oberfläche des Siliziumsubstrates 2, die Eckenabschnitte 21 des Stufenabschnittes und die Seitenwände und die Bodenfläche der Ausnehmung des Stufenabschnittes 2a mit der Kontaktverstär kungsschicht 1 bedeckt werden, die als Antireflexionsschicht wirkt, ohne daß die Schichtdicke vergrößert wird. Die Schicht dicke der sich ergebenden Kontaktverstärkungsschicht ist etwa 50,0 nm.

Wie Fig. 1(b) zeigt, wurde die Kontaktverstärkungsschicht 1 durch Aufschleudern mit der Resistschicht vom negativen chemi schen Verstärkungstyp mit einer Dicke im Bereich von 1,0 bis 1,5 µm bedeckt, und dann wurde bei einer Temperatur im Bereich von 90 bis 130°C ein Vorbacken ausgeführt. Ein herkömmlicher Photoresist mit einer bei Belichtung Protonen erzeugenden Verbindung, wie in Fig. 6 gezeigt, wurde verwendet. Wie Fig. 1(c) zeigt, wurde tiefes UV-Licht wie Excimerlaserlicht 7 selektiv auf die Resistschicht vom negativen chemischen Verstärkungstyp 3 durch das Fadenmuster 8 eingestrahlt. Eine (Protonen liefernde) Säure 4 wird im belichteten Teil 5 der Resistschicht 3 vom negativen chemischen Verstärkungstyp durch die selektive Bestrahlung mit dem Excimerlaser-Licht 7 erzeugt. Das Proton 4 treibt, wie in Fig. 9 gezeigt, die Vernetzungsreaktion des Harzes voran. Die Kontaktverstärkungsschicht 1 wirkt als Antireflexionsschicht und damit wird der Effekt von Intraschicht-Mehrfachreflexio nen im belichteten Teil 5 entscheidend verringert.

Wie Fig. 1(d) zeigt, wird der Resist nach der Belichtung für etwa 1 bis 2 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 110 bis 130°C gebacken. Die Vernetzungsreaktion des Basisharzes schreitet, wie in Fig. 9 gezeigt, durch das Backen im belich teten Teil 5 des Resist 3 voran. Der vernetzte Teil 6 hat eine verringerte Löslichkeit in einem alkalischen Entwickler.

Wie Fig. 1(e) zeigt, löst sich der nicht-belichtete Teil der Resistschicht 3, wenn er mit einem alkalischen Entwickler geeigneter Konzentration entwickelt wird, in diesem alkalischen Entwickler auf, und ein Photoresistmuster 100 vom negativen Typ wird gebildet.

Wie Fig. 1(f) zeigt, werden das Siliziumsubstrat 2 und die Kontaktverstärkungsschicht 1 unter Nutzung des Resistmusters 100 als Maske gleichzeitig geätzt. Dabei wird die Kontaktver stärkungsschicht 1, die eine geringe Schichtdicke aufweist, leicht weggeätzt. Infolgedessen kann die Strukturabmessung des Siliziumsubstrates 2 gesteuert werden, wenn das Ätzen voran schreitet.

Fig. 4 ist eine Darstellung, die die Abhängigkeit der Struk turgröße des Resistmusters von der Resistschichtdicke zeigt. In Fig. 4 repräsentiert die Kurve (1) Werte, bei denen die orga nische Silanverbindung als Kontaktverstärkungsschicht verwendet wurde, und Kurve (2) repräsentiert Werte, bei denen die organi sche Silanverbindung nicht aufgebracht wurde. Es wurde gezeigt, daß eine Behandlung der Oberfläche des Substrates mit der organischen Silanverbindung vor dem Aufbringen eines Resists den Einfluß von Intraschicht-Mehrfachreflexionen ent scheidend begrenzt.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde ein p-Kresol- Novolakharz, bei dem ein Teil der Hydroxylgruppen mit einer t- BOC-Gruppe bedeckt war, als organische Substanz mit hohem Absorptionsvermögen gegenüber tiefem UV-Licht, wie etwa eines Excimerlasers, verwendet. Ähnliche Effekte wie bei den beschriebenen Ausführungsformen können erzielt werden, wenn andere organische Polymere mit im tiefen UV-Gebiet hochgradig absorbierenden aro matischen Ringen und einer Hydroxylgruppe oder organische Farb stoffe verwendet werden. Vorzugsweise können ein Cumarinderivat, Curcumin od. ä. verwendet werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen werden Fälle dar gestellt, bei denen Bis(Dialkylamino)-Dialkylsilan als Amino silanverbindung, die mindestens 2 Aminosilan-Gruppen enthält, wie in Fig. 2(b) gezeigt, als Ausgangsmaterial für eine orga nische Aminosilanverbindung verwendet wird. Es kann auch Hexa alkylcyclotrisilazan, wie in Fig. 5 gezeigt, verwendet werden. Wie oben beschrieben wurde, wird bei einem Verfahren zur Bildung eines Photoresistmusters eine organische Silanverbindung zur Bildung einer Antireflexionsschicht auf einem Substrat vor der Aufbringung des Resists auf dasselbe aufgebracht. Indem sie eine Substituentengruppe, die tiefes UV- Licht absorbiert, aufweist, wirkt die organische Silanver bindung ausgezeichnet als Antireflexionsschicht, wodurch der Einfluß von Intraschicht-Mehrfachreflexionen verringert wird.

Die organische Silanverbindung enthält auch eine abspaltbare Gruppe, die durch eine Hydroxylgruppe, die in der Oberfläche des Substrates vorhanden ist, substituierbar ist, wodurch das Sub strat und die organische Silanverbindung gebunden werden. Da mit reagiert die organische Silanverbindung, wenn sie auf die Oberfläche aufgebracht wird, schnell mit der Hydroxylgruppe im Substrat und wird dadurch eng an das Substrat gebunden. Dement sprechend kann auch dann, wenn in der Oberfläche des Substrates Stufenabschnitte existieren, die Oberfläche des Substrates, der Eckenabschnitt des Stufenabschnittes, die Seitenwand und die Bodenfläche der Ausnehmung des Stufenabschnittes in gleichmä ßiger Weise mit einer Antireflexionsschicht bedeckt werden, ohne die Dicke der Schicht zu vergrößern. Die Antireflexions schicht ist dünn und kann daher zur Zeit des Ätzens des Sub strates leicht entfernt werden. Die Größe des Resistmusters kann daher auch dann erfolgreich gesteuert werden, wenn im Sub strat ein Stufenabschnitt vorhanden ist, und die Strukturgröße des darunter liegenden Substrates kann erfolgreich gesteuert werden, wenn das Ätzen voranschreitet.

Claims

1. Verfahren zur Bildung eines Photoresistmusters (100) auf einem Halbleitersubstrat (2) durch Lithographie mit tiefem UV-Licht mit den Schritten:

A) Beschichten des Halbleitersubstrates (2) mit einer organischen Silanverbindung (1), die ein Siliziumatom, eine abspaltbare Gruppe, die an das Siliziumatom gebunden und durch eine in der Oberfläche des Substrates (2) enthaltene Hydroxylgruppe zur kovalenten Bindung an dem Substrat (2) substituierbar ist, und eine an das Siliziumatom gebundene Substituentengruppe zum Absorbieren des tiefen UV-Lichts aufweist, zur Bildung einer Antireflexionsschicht auf der Oberfläche des Substrates (2);
B) Aufbringen eines Photoresists (3) auf die Antireflexionsschicht;
C) mustermäßiges Belichten des Photoresists (3) unter Anwendung von tiefem UV-Licht und
D) Entwickeln des Photoresists (3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Silanverbindung durch die folgende Formel (1) repräsentiert ist: worin R₁, R₂, R₃ und R₄ Wasserstoff oder Alkylgruppen und R eine tiefes UV-Licht absorbierende Substituentengruppe repräsentieren.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß R₁, R₂, R₃ und R₄ Wasserstoff, eine Methyl- oder eine Ethylgruppe sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Novolakharz enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 30 bis 70% der Hydroxylgruppen des Novolakharzes mit einer t-Butyloxycarbonyl-Verbindung umgesetzt worden sind.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substituentengruppe R einen organischen Farbgeber enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Farbgeber ein Cumarin-Derivat enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Farbgeber Curcumin enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (2) ein Siliziumsubstrat ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefe UV-Licht durch einen Excimerlaser erzeugt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoresist (3) ein negativ wirkender Resist mit einer bei Belichtung Protonen erzeugenden Verbindung ist.

12. Verwendung einer organischen Silanverbindung zur Bildung einer Antireflexionsschicht (1) zur Bedeckung eines Halbleitersubstrates vor Aufbringen eines Photoresists auf das Halbleitersubstrat bei der Bildung eines Photoresistmusters (100) auf dem Substrat (2) durch Lithographie unter Anwendung von tiefem UV-Licht,
wobei die organische Silanverbindung ein Siliziumatom,
eine an das Siliziumatom gebundene, abspaltbare und durch eine in der Oberfläche des Substrates (2) existierende Hydroxylgruppe substituierbare Gruppe zur kovalenten Bindung der organischen Silanverbindung an das Substrat (2) und
eine an das Siliziumatom gebundene Substituentengruppe zur Absorption von tiefem UV-Licht aufweist.

13. Verwendung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Strukturformel, die wie folgt lautet: worin R₁, R₂, R₃ und R₄ jeweils Wasserstoff oder eine Alkylgruppe und R eine Substituentengruppe, die tiefes UV-Licht absorbiert, repräsentieren.

14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß R₁, R₂, R₃ und R₄ Wasserstoff, eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe sind.

15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der durch die Formel (2) reprä sentierten Verbindung die Substituentengruppe R ein Novolakharz enthält.

16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß 30 bis 70% der Hydroxylgruppen des Novolakharzes mit einer t-Butyloxycarbonyl-Verbindung umgesetzt worden ist.

17. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der durch die Formel (2) repräsentierten Verbindung der Substituent R einen organischen Farbgeber enthält.

18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Farbgeber ein Cumarinderivat enthält.

19. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Farbgeber Curcumin enthält.