DE60106229T2 - Ozon-verstärktes silylierungsverfahren zur erhöhung des ätzwiderstands von dünnen resistschichten - Google Patents

Ozon-verstärktes silylierungsverfahren zur erhöhung des ätzwiderstands von dünnen resistschichten Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Erhöhen des Ätzwiderstandes eines sehr dünnen Lackes. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Silylieren eines sehr dünnen Lackes, das wiederum dessen Ätzwiderstand erhöht.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • US-A-4 751 1170 offenbart ein Silylierungsverfahren, in welchem ein Lack auf ein Substrat aufgebracht und mit einer organischen Silanverbindung während der Einwirkung einer tiefen Ultraviolettstrahlung zur Reaktion gebracht wird, um Gebiete des Lackes bei einer oxidativen Ionenätzung widerstandsfähig zu machen.
  • US-A-5 688 723 offenbart die Silylierung eines strukturierten Lackes, wobei gleichzeitig der Lack mit Ultraviolettstrahlung beaufschlagt wird.
  • In der Halbleiterindustrie gibt es ein ständiges Bestreben nach immer höheren Bauteildichten. Um diese hohen Dichten zu erreichen, wurden und werden Anstrengungen unternommen, um die Bauteilabmessungen auf Halbleiterscheiben zu reduzieren. Um eine derartige hohe Bauteilpackungsdichte zu erreichen, sind immer kleinere Strukturgrößen erforderlich. Dies schließt die Breite und den Abstand von Verbindungsleitungen und die Oberflächengeometrie, etwa Ecken und Ränder diverser Strukturelemente mit ein. Da typischerweise zahlreiche Verbindungsleitungen auf einer Halbleiterscheibe vorhanden sind, ist das Bestreben für höhere Bauteildichten ein wichtiges Anliegen.
  • Das Erfordernis für kleine Strukturelemente, etwa Metallleitungen, mit geringem Abstand zwischen benachbarten Strukturelementen macht photolithographische Prozesse mit hohem Auflösungsvermögen erforderlich. Im Allgemeinen beinhaltet die Photolithographie Prozesse zum Übertragen eines Musters zwischen diversen Medien. Es ist eine Technik, die zur Herstellung integrierter Schaltungen verwendet wird, wobei eine Siliziumscheibe, d. h. der Wafer, gleichförmig mit einem strahlungsempfindlichen Film, d.h. der Lackschicht, beschichtet wird und eine Belichtungsquelle (etwa optisches Licht, Röntgenstrahlung, oder ein Elektronenstrahl) ausgewählte Bereiche der Oberfläche durch eine dazwischen angeordnete Schablone, d.h. die Photomaske, für ein spezielles Muster belichtet. Die lithographische Beschichtung ist im Allgemeinen eine für Strahlung empfindlich gemachte Beschichtung, die zur Aufnahme eines projizierten Bildes des betrachteten Musters geeignet ist. Wenn das Bild übertragen ist, ist es permanent in der Beschichtung ausgebildet. Das projizierte Bild kann ein negatives Abbild oder ein positives Abbild des betrachteten Musters sein. Die Belichtung durch die Photomaske hindurch bewirkt eine chemische Änderung der belichteten Bereiche der Beschichtung, wodurch der Bildbereich mehr oder weniger (abhängig von der Beschichtung) lösbar wird in einem speziellen Lösungsmittelentwickler. Die besser lösbaren Bereiche werden bei dem Entwicklungsvorgang entfernt, um somit das Musterbild in der Beschichtung als ein weniger lösbares Polymer zurückzulassen.
  • Die Projektionslithographie ist ein mächtiges und wesentliches Werkzeug für die mikroelektronische Verarbeitung. Die Lithographie jedoch weist auch Beschränkungen auf. Die Strukturierung von Elementen mit Abmessungen von ungefähr 0.25 μm, 0.18 μm oder weniger mit akzeptabler Auflösung ist schwierig. Dies liegt dann, dass Photolackschichten, die in der Lithographie verwendet werden, typischerweise eine Dicke in der Größenordnung von 7000 Angstrom und mehr aufweisen. Derartig relativ dicke Photolackschichten sind nicht förderlich, um kleine strukturierte Abmessungen mit hoher Auflösung herzustellen.
  • Die Anwendung relativ dünner Photolackschichten (etwa von weniger als ungefähr 5000 Angstrom) ermöglicht die Strukturierung immer kleinerer Abmessungen. Jedoch ist ein nicht ausreichender Ätzschutz während der Halbleiterbearbeitung mit der Verwendung dünner Photolacke verknüpft. Die relativ dünnen strukturierten Photolacke schützen die darunter liegenden Oberflächen während der Ätzschritte nicht mehr. Beispielsweise wird eine Eckenrundung von Schichten unterhalb relativ dünner Photolacke durch einen nicht ausreichenden Ätzschutz hervorgerufen und führt zu einer schlechten Definition/Auflösung. In vielen Fällen werden die relativ dünnen strukturierten Photolacke während eines Ätzvorganges abgetragen. Als Folge davon ist es häufig notwendig, die Anwendung von Hartmasken vorzusehen, wenn sehr dünne Photolacke in subtraktiven Halbleiterherstellungstechniken verwendet werden. Es sind daher verbesserte Lithographieverfahren zum Bereitstellen einer verbesserten Auflösung und eines verbesserten Ätzwiderstandes erforderlich.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verfahren, die zu einem verbesserten Ätzwiderstand, einer verbesserten Steuerung kritischen Abmessungen und/oder einer verbesserten Auflösung in strukturierten sehr dünnen Lacken führen. Da es möglich ist, den Ätzwiderstand sehr dünner Photolacke zu erhöhen, stellt die vorliegende Erfindung verbesserte Verfahren zum Ätzen von Schichten einschließlich von Metallschichten unterhalb strukturierter sehr dünner Photolackschichten bereit. Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen es, Gräben, Löcher oder andere Öffnungen in der Größenordnung von 0.18 μm oder weniger zu ätzen. Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen es ferner, die Anwendung von Hardmasken zu vermeiden, wenn sehr dünne Photolacke verwendet werden. Folglich behebt die vorliegende Erfindung in wirksamer Weise Probleme, die bei dem Bestreben für die Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen entstehen.
  • In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines sehr dünnen Lackes, das die Schritte umfasst: Abscheiden des sehr dünnen Photolackes auf einem Halbleitersubstrat, wobei der sehr dünne Lack eine Dicke von weniger als ungefähr 3000 Angstrom aufweist; Bestrahlen des sehr dünnen Lackes mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 250 nm oder weniger; Entwickeln des sehr dünnen Lackes; und in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes mit einer siliziumenthaltenden Verbindung in einer Umgebung mit wenigstens 10 Gewichtsprozent Ozon, wobei das in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes mit der siliziumenthaltenden Verbindung zwischen dem Belichten und dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes oder nach dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes ausgeführt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erhöhen des Ätzwiderstandes eines sehr dünnen Lackes, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestrahlen des sehr dünnen Lackes mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 250 nm oder weniger, wobei der sehr dünne Lack eine Dicke von weniger als ungefähr 3000 Angstrom aufweist; Entwickeln des sehr dünnen Lackes; und in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes mit einer siliziumenthaltenden Verbindung, um Siliziumatome in den sehr dünnen Lack einzubauen, in einer Atmosphäre mit mindestens ungefähr 5 Gewichtsprozent Ozon, wobei das in Kontakt bringen des sehr dünnen La ckes mit der siliziumenthaltenden Verbindung zwischen dem Bestrahlen und dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes oder nach dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes ausgeführt wird.
  • In einer noch weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Strukturieren einer Halbleiterschicht auf einem Halbleitersubstrat, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Abscheiden eines sehr dünnen Photolacks über der Halbleiterschicht, wobei der sehr dünne Lack eine Dicke von weniger als ungefähr 3000 Angstrom aufweist; Bestrahlen des sehr dünnen Lacks mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 250 nm oder weniger; Entwickeln des sehr dünnen Lacks, wodurch ein Teil der Halbleiterschicht durch eine Öffnung in dem sehr dünnen Lack freigelegt wird; in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes mit einer siliziumenthaltenden Verbindung in einer Ozonatmosphäre, wobei das in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes mit der siliziumenthaltenden Verbindung zwischen dem Bestrahlen und dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes oder nach dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes ausgeführt wird; und Ätzen des freigelegt Bereichs der Halbleiterschicht, wodurch die Halbleiterschicht strukturiert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • ART UND WEISE DES AUSFÜHRENS DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich an das Ätzen äußerst feiner Muster unter Anwendung einer sehr dünnen Lackschicht mit einem erhöhten Ätzwiderstand. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Silylieren eines sehr dünnen Lackes in einer Ozonatmosphäre, wodurch eine Strukturierung mit hoher Auflösung darunter liegender Schichten mit Strukturelementen in der Größenordnung von ungefähr 0.18 μm oder weniger oder selbst von ungefähr 0.13 μm oder weniger ermöglicht wird. Der strukturierte und silylierte sehr dünne Lack minimiert Probleme hinsichtlich der Eckenrundung und Probleme hinsichtlich eines nicht ausreichenden Ätzschutzes, die üblicherweise mit einer Dickenabnahme von Lacken verknüpft sind.
  • Als Folge der vorliegenden Erfindung ist der Ätzwiderstand für Nassätzmittel und/oder Trockenätzmittel und/oder Gasätzmittel und/oder Plasmaätzmittel und/oder Flüssigkeitsätzmittel verbessert. Ein erhöhter Ätzwiderstand ermöglicht es, dass sehr dünne Lacke, die gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden, ohne Hardmasken beim Strukturieren von Metallleitungen und anderen Strukturen, die aggressive Ätzmittel erfordern, verwendet werden können. Die Auflösung und die Steuerung kritischer Abmessungen sind durch die widerstandsfähigeren sehr dünnen Lacke verbessert.
  • Es wird zunächst ein sehr dünner Lack über einem Halbleitersubstrat abgeschieden. Das Halbleitersubstrat kann ein beliebiges geeignetes Halbleitermaterial (eine oder mehrere Schichten aus Halbleitermaterialien), beispielsweise ein monokristallines Siliziumsubstrat aufweisen. Halbleitersubstrate können eine oder mehrere Schicht mit Substratschichten, Diffusionsgebieten, dielektrischen Schichten, etwa Oxiden und Nitriden, Metallschichten, Bauelemente, Polysiliziumschichten und dergleichen aufweisen (die alle gemeinsam als Halbleiterschichten bezeichnet werden). Die oberste Schicht des Halbleitersubstrats fungiert als die darunter liegende Schicht, sobald eine sehr dünne Photolackschicht darüber ausgebildet ist.
  • Es wird eine sehr dünne Photolackschicht über dem Halbleitersubstrat gebildet. Die sehr dünne Photolackschicht wird über dem Halbleitersubstrat unter Anwendung einer beliebigen geeigneten Technik abgeschieden. Beispielsweise wird die sehr dünne Photolackschicht unter Anwendung konventioneller Aufschleuder-Techniken abgeschieden.
  • Sehr dünne Photolacke gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen eine Dicke von ungefähr 3000 Angstrom oder weniger. In einer Ausführungsform weist die sehr dünne Photolackschicht eine Dicke von ungefähr 200 Angstrom bis ungefähr 3000 Angstrom auf. In einer weiteren Ausführungsform besitzt die sehr dünne Photolackschicht eine Dicke von ungefähr 500 Angstrom bis ungefähr 2500 Angstrom (ungefähr 2500 Angstrom oder weniger). In einer noch weiteren Ausführungsform besitzt die sehr dünne Photolackschicht eine Dicke von ungefähr 700 Angstrom bis ungefähr 2000 Angstrom (ungefähr 2000 Angstrom oder weniger).
  • Die sehr dünne Photolackschicht besitzt eine Dicke, die für die Funktion als eine Maske zum Ätzen einer darunter liegenden Schicht und zur Ausbildung von Muster oder Öffnungen in der entwickelten sehr dünnen Photolackschicht, die ungefähr 0.18 μm oder kleiner sind, geeignet ist. Da die sehr dünne Photolackschicht relativ dünn im Vergleich zu Photolacken der I-Linie und anderen Photolacken ist, wird eine verbesserte Kontrolle kritischer Abmessungen verwirklicht.
  • Sehr dünne Lacke werden typischerweise unter Anwendung kleiner Bestrahlungswellenlängen verarbeitet. Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet eine kleine Bestrahlungswellenlänge eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung von ungefähr 250 nm oder weniger, wobei Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen mit eingeschlossen sind. In einer Ausführungsform umfasst die Strahlung mit kleiner Wellenlänge eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 200 nm oder weniger. In einer weiteren Ausführungsform bezeichnet die Bestrahlung mit kleiner Wellenlänge elektromagnetische Strahlung im äußersten UV-Bereich mit einer Wellenlänge von ungefähr 25 nm oder weni ger. In einer noch weiteren Ausführungsform beinhaltet die Strahlung mit kleiner Wellenlänge elektromagnetische Strahlung im extremen UV-Bereich mit einer Wellenlänge von ungefähr 15 nm oder weniger und beinhaltet Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen.
  • Eine Strahlung mit geringer Wellenlänge erhöht die Genauigkeit und damit die Möglichkeit, die Steuerung kritischer Abmessungen und/oder die Auflösung zu verbessern. Spezielle Beispiele von Wellenlängen, für die sehr dünne Photolacke empfindlich sind (die eine chemische Umwandlung erfahren, die eine nachfolgende Entwicklung ermöglicht), schließen ungefähr 248 nm, ungefähr 193 nm, ungefähr 157 nm, ungefähr 13 nm, ungefähr 11 nm, ungefähr 1 nm und Elektronenstrahlen mit ein. Zu speziellen Strahlungsquellen gehören KrF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von ungefähr 248 nm, eine XeHg-Dampflampe mit einer Wellenlänge von ungefähr 200 nm bis ungefähr 250 nm, Quecksilber-Xenon-Entladungsleuchten mit einer Wellenlänge von ungefähr 248 nm, ein ArF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von ungefähr 193 nm, ein F2-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von ungefähr 157 nm, extremes UV-Licht mit Wellenlängen von ungefähr 13.5 nm und/oder ungefähr 11.4 nm und Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 nm.
  • In Ausführungsformen, in denen die in der nachfolgend entwickelten sehr dünnen Photolackschicht gebildeten Muster oder Öffnungen von ungefähr 0.1 μm bis ungefähr 0.15 μm reichen, wird ein 157 nm empfindlicher Photolack oder ein 193 nm empfindlicher Photolack vorzugsweise verwendet. In Ausführungsformen, in denen die in der nachfolgend entwickelten sehr dünnen Photolackschicht gebildeten Muster oder Öffnungen eine Abmessung von ungefähr 0.1 μm oder weniger aufweisen, wird vorzugsweise ein 13 nm empfindlicher Photolack oder ein 11 nm empfindlicher Photolack (Photolack für tiefes UV) verwendet.
  • Es können sehr dünne Positiv- oder Negativphotolacke in den erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Zu allgemeinen Beispielen sehr dünner Photolacke gehören solche, die ein teilweise durch t-Butooxycarbonyloxy substituiertes Poly-P-Hydroxystyren, Melamin-Formaldehydpolymere, Polyvinylpyrrolidon, Polymethylisoprenylketon, ein Novolak, ein Polyvinylphenol, Polymere aus Hydroxystyren, Acrylat, Methaacrylatpolymere oder Mischung von Acrylatpolymeren oder Methaacrylatpolymeren aufweisen. Zu weiteren speziellen Beispielen gehören Poly(P-Tert-Butoxycarbonyloxy-α-Methylstyren), Poly(P-Tert-Butoxykarbonyloxystyren), Poly(Tert-Butyl P-Vinylbenzoat), Poly(Tert-Butyl P-Isopropylphenyloxyazetat) und Poly(Tert-Butyl Methaacrylat). Photolacke sind handelsüb lich von einer Reihe von Quellen einschließlich Shipley Company, Kodak, Hunt, Arch Chemical, Aquamer, JSR Micoelektronics, Hoechst Celanese Corporation und Brewer erhältlich.
  • Nachdem der sehr dünne Lack über einer Halbleiterstruktur abgeschieden ist, wird die Struktur mit dem Halbleitersubstrat und dem sehr dünnen Lack optional erwärmt. Das Erwärmen dient dazu, das Entfernen überschüssiger Lösungsmittel, die zum Abscheiden des sehr dünnen Lackes verwendet werden, zu fördern.
  • Die sehr dünne Lackschicht wird dann selektiv der Einwirkung einer aktinischen Strahlung ausgesetzt. Insbesondere wird die sehr dünne Lackschicht einem Strahlungsmuster mit einer relativ kleinen Wellenlänge (beispielsweise weniger als 250 nm) ausgesetzt; d. h. ausgewählte Bereiche der sehr dünnen Lackschicht werden aktinischer bzw. photochemisch wirkender Strahlung durch eine Maske hindurch ausgesetzt, wodurch bestrahlte und nicht bestrahlte Bereiche in der sehr dünnen Lackschicht zurückbleiben. Eine aktinische Strahlung beinhaltet relativ kleine Wellenlängen von weniger als 250 nm und Elektronenstrahlen. Eine Reihe beispielhafter Wellenlängen sind zuvor in Verbindung mit den sehr dünnen Lacken beschrieben.
  • Anschließend an eine bildweise Belichtung mit aktinischer Bestrahlung wird die sehr dünne Lackschicht in einer Ozonumgebung silyliert. In einer Ausführungsform wird die Silylierung nach einer bildweisen Belichtung und vor der Entwicklung ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform wird die Silylierung nach der Entwicklung ausgeführt. Wenn die Silylierung nach einer bildweisen Belichtung und vor der Entwicklung ausgeführt wird, werden die Bereiche der sehr dünnen Lackschicht, die nach der Entwicklung verbleiben, silyliert (die belichteten Bereiche in sehr dünnen Positivlacken und die nicht belichteten Bereiche in sehr dünnen Negativlacken); somit wird die sehr dünne Lackschicht in strukturierter Weise silyliert. In einer noch weiteren Ausführungsform wird die Silylierung nach einer bildweisen Belichtung und vor der Entwicklung und nochmals nach der Entwicklung ausgeführt. Eine derartige doppelte Silylierung erhöht den Ätzwiderstand der sehr dünnen Lacke noch mehr.
  • Das Silylieren beinhaltet das in geeigneter Weise in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes mit einer siliziumenthaltenden Verbindung in einer Ozonumgebung. Die siliziumenthaltende Verbindung ist eine beliebige chemische Verbindung, die Moleküle aus Silizium ent hält, die in einen sehr dünnen Lack eingebaut werden können. Zu siliziumenthaltenden Verbindungen gehören Silan und Organosilizium-Verbindungen. Organosilizium-Verbindungen beinhalten monofunktionale Organosilizium-Verbindungen, di-funktionale Organosilizium-Verbindungen und polyfunktionale Organosilizium-Verbindungen. Die siliziumenthaltende Verbindung bzw. Verbindungen werden als Dampf- und/oder Flüssigkeit angewendet.
  • Zu speziellen Beispielen von siliziumenthaltenden Verbindungen gehören Silan, Hexymethyldisilazan (HMDS), Trimethylsilyldiethylamin (TMSDEA), Trimethylsilydimethylamin (TMSDMA), Dimethylsilyldiethylamin (DMADEA), Dimethylsilyldimethylamin (DMSDMA), Tetramethyldisilazan (TMDS), Trimethylmethoxysilan (TMMS), Trimethylethoxysilan (TMES), Trimethylpropoxysilan (TMPS), Trimethylacetoxysilan (TMAS), Bis(Dimethylamiono) Dimethylsilan (BDMADMS), Bis(Dimethylamin)Methylsilan (BAMS), Methyldimethylaminoethoxysilan (MDAES), Methyldimethoxysilan (MDMS), Methyldiethoxysilan (MDES), Dimethyldimethoxysilan (DMDS), Dimethyldiethoxysilan (DMES) und Methyltrimethoxysilan (MTMS) und dergleichen. In einer Ausführungsform wird eine einzelne siliziumenthaltende Verbindung verwendet. In einer weiteren Ausführungsform werden zwei oder mehr siliziumenthaltende Verbindungen verwendet. In einer noch weiteren Ausführungsform werden drei oder mehrere siliziumenthaltende Verbindungen verwendet.
  • Die monofunktionale Organosilizium-Verbindung besitzt ein oder mehrere Siliziumatome und einen einzelnen hydrolisierbaren Teil, der mit einem Siliziumatom verbunden ist. Die Verbindung kann daher ein einzelnes Siliziumatom enthalten, das mit einem einzelnen hydrolisierbaren Anteil verbunden ist. In Fällen mit einem hydrolisierbaren Teil, der eine Wertigkeit von 2 oder höher aufweist, kann die Organosilizium-Verbindung zwei oder mehrere Siliziumatome aufweisen, die mit einem gemeinsamen hydrolisierbaren Anteil verbunden sind, der der einzige hydrolisierbare Teil in der Verbindung ist. Der Begriff „monofunktional" wird verwendet, um anzuzeigen, dass die Reaktion zwischen dem Organosilizium und dem Polymer zu Siliziumatomen führen, die jeweils eine einzelne Verbindung zu dem Polymer an der Stelle einer reaktiven Gruppe an dem Polymer aufweisen, selbst wenn das Organosilizium-Verbindungsreaktionsmittel mehr als ein Siliziumatom enthält. Somit stellt die monofunktionale Organo-Silizium-Verbindung keine Kreuzverbindung zu den Lackpolymerketten her.
  • Die di- oder polyfunktionale Organosilizium-Verbindung besitzt ein oder mehrere Siliziumatome und mindestens zwei hydrolisierbare Anteile. Bei Reaktion mit den Reaktionsgruppen in dem Lackpolymer verbindet die Organosilizium-Verbindung zwei oder mehrere der reaktiven Gruppen, wodurch eine Kreuzverbindung in dem Polymer hergestellt wird. Die Organosilizium-Verbindung kann somit ein einzelnes Siliziumatom enthalten, das an die zwei oder mehreren hydrolisierbaren Anteile gebunden ist, oder zwei Siliziumatome, die durch eine nicht hydrolisierbare Verbindung verbunden sind, wobei jedoch jedes einzelnen mit einem separaten hydrolisierbaren Teil verbunden ist, oder es können andere Variationen vorgesehen sein. Der Begriff „di- oder polyfuntional" wird verwendet, um anzuzeigen, dass die Reaktion zwischen der Organosilizium-Verbindung und dem Lackpolymer zu einem Siliziumatom führt, das eine Kreuzverbindung der Polymerketten herstellt, indem gleichzeitig eine Verbindung zu den Plätzen der zwei oder mehreren reaktiven Gruppen in unterschiedlichen Ketten hergestellt wird.
  • Der Begriff „hydrolisierbare Gruppe" bezeichnet eine beliebige Gruppe, die bei einer Verbindung mit einem Siliziumatom von dem Siliziumatom bei Reaktion mit der Organosilizium-Verbindung mit der reaktiven Gruppe in dem Lackpolymer abgespalten werden kann. Beispiele derartiger hydolisierbarer Gruppen sind Amino (-NH2), Alkylamino (-NHR, wobei R ein Alkyl ist), Dialkylamino (-NR1R2, wobei R1 und R2 unabhängig voneinander ein Alkyl sind), Alkanoylamino (-NHC(O)R, wobei R ein Alkyl ist), Akoxy (-OR, wobei R ein Alkyl ist) und Alkanoyloxy (-OC(O)R, wobei R ein Alkyl ist. Spezielle Beispiele sind Dimethylamino, Diethylamino, Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Azetoxy, Propionyloxy (-OC(O)C2H5) Butyryloxy (-OC(O)C3H7).
  • Die Zeitdauer, mit der die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht in Kontakt gebracht wird, ist ausreichend, um das Einbauen einer geeigneten Menge an Siliziumatomen in den sehr dünnen Lack zu fördern, um damit dessen Ätzwiderstand zu verbessern. In einer Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der ultradünnen Lackschicht für eine Zeit von mindestens ungefähr 10 Sekunden oder für ungefähr 10 Sekunden bis ungefähr 1 Stunde in Kontakt gebracht. In einer weiteren Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der ultradünnen Lackschicht für eine Zeitdauer von mindestens ungefähr 30 Sekunden oder für eine Zeitdauer von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 10 Minuten in Kontakt gebracht. In einer noch weiteren Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht für ei ne Zeitdauer von mindestens ungefähr 50 Sekunden oder für eine Zeitdauer von ungefähr 50 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten in Kontakt gebracht.
  • Die Temperatur, bei der die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht in Kontakt gebracht ist, ist ausreichend, um das Einbauen einer geeigneten Menge an Siliziumatomen in den sehr dünnen Lack zur Verbesserung seines Ätzwiderstands zu fördern. In einer Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht bei einer Temperatur von ungefähr 50°C bis ungefähr 250°C in Kontakt gebracht. In einer weiteren Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht bei einer Temperatur von ungefähr 60°C bis ungefähr 200°C in Kontakt gebracht. In einer noch weiteren Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht bei einer Temperatur von ungefähr 70°C bis ungefähr 180°C in Kontakt gebracht.
  • In einer Ausführungsform, in denen die siliziumenthaltende Verbindung in Form eines Gases/Dampfes vorliegt, ist der angewendete Druck ausreichend, um den Einbau einer geeigneten Menge an Siliziumatomen in den sehr dünnen Lack zur Verbesserung seines Ätzwiderstandes zu fördern. In einer Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht unter einem Druck von ungefähr 1,33 × 103 N/m2 bis ungefähr 1,06 × 105 N/m2 (10 Torr bis ungefähr 800 Torr) in Kontakt gebracht. In einer weiteren Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht unter einem Druck von ungefähr 3,33 × 103 N/m2 bis ungefähr 6,66 × 104 N/m2 (25 Torr bis ungefähr 500 Torr) in Kontakt gebracht. In Ausführungsformen, in denen die siliziumenthaltende Verbindung in Form einer Flüssigkeit vorliegt, ist der angewendete Druck typischerweise der Umgebungsdruck, liegt jedoch zumindest in einem Bereich von 1,33 × 104 N/m2 bis 1,33 × 105 N/m2 (100 Ton- bis 1000 Torr).
  • In Ausführungsformen, in denen die siliziumenthaltende Verbindung in Form eines Gases/Dampfes vorliegt, kann das Gas ferner ein inertes Gas enthalten. Zu inerten Gasen gehören die Edelgase, etwa Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon und Stickstoff. In Ausführungsformen, in denen die siliziumenthaltende Verbindung in Form einer Flüssigkeit vorliegt, kann die Flüssigkeit ferner eine inerte Flüssigkeit enthalten (inert in Bezug auf das Einbauen von Siliziumatomen in den sehr dünnen Lack), etwa ein organisches Lösungsmittel.
  • Die siliziumenthaltende Verbindung wird mit der sehr dünnen Lackschicht in einer Ozonumgebung in Kontakt gebracht. In einer Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht in einer ozonenthaltenden Atmosphäre in Kontakt gebracht. In einer noch weiteren Ausführungsform wird die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht in einer ozonenthaltenden Atmosphäre in Kontakt gebracht.
  • Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet UV-Licht Licht oder elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 5 nm bis ungefähr 390 nm. Wenn die siliziumenthaltende Verbindung mit der sehr dünnen Lackschicht in Kontakt gebracht wird, wird UV-Licht auf und/oder über die Struktur, die das Halbleitersubstrat und die sehr dünne Lackschicht enthält, gerichtet. Es kann eine beliebige geeignete UV-Lichtquelle verwendet werden, um die Kammer zu bestrahlen, in der die Silylierung durchgeführt wird. Das UV-Licht kann kontinuierlich oder in unterbrochener Weise zugeführt werden.
  • Eine ozonenthaltende Atmosphäre enthält mindestens ungefähr 5 Gewichtsprozent Ozon (O3). In einer weiteren Ausführungsform enthält die ozonenthaltende Atmosphäre mindestens ungefähr 10 Gewichtsprozent Ozon. In einer noch weiteren Ausführungsform enthält die ozonenthaltende Atmosphäre mindestens ungefähr 20 Gewichtsprozent Ozon. Die ozonenthaltende Atmosphäre kann zusätzlich inerte Gase und/oder andere Gase, die den Einbau von Siliziumatomen in den sehr dünnen Lack nicht beeinflussen, enthalten. Das Ozongas kann aus einer beliebigen geeigneten Ozonquelle gewonnen werden. Beispielsweise kann Ozon aus Sauerstoff unter Anwendung eines Ozongenerators gewonnen werden. Verfahren zur Herstellung von Ozon sind im Stand der Technik bekannt.
  • Die sehr dünne Photolackschicht wird entwickelt, um einen strukturierten sehr dünnen Photolack zu erhalten. Die selektiv belichtete sehr dünne Photolackschicht wird entwickelt, indem diese mit einem geeigneten Entwickler in Kontakt gebracht wird, der entweder die belichteten oder unbelichteten Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht entfernt. Der Aufbau des Entwicklers hängt von der spezifischen chemischen Konstitution der sehr dünnen Photolackschicht ab. Typischerweise kann z. B. eine wässrige Alkalilösung verwendet werden, um nicht belichtete Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht zu entfernen. Alternativ können ein oder mehrere verdünnte wässrige Säurelösungen, Hydroxydlösungen, Was ser, organische Lösungsmittel verwendet werden, um ausgewählte Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht zu entfernen. Optional wird die entwickelte sehr dünne Photolackschicht vor der weiteren Bearbeitung gewaschen.
  • In Ausführungsformen, in denen die Silylierung nach dem Entwickeln ausgeführt wird, oder nach dem Entwickeln zusätzlich zu dem unmittelbar nach der bildweisen Belichtung, wird die strukturierte sehr dünne Photolackschicht mit einer siliziumenthaltenden Verbindung in einer Ozonumgebung in Kontakt gebracht. Die gleichen Bedingungen und Komponenten, wie sie zuvor in Zusammenhang mit der Silylierung erläutert sind, sind auch hier anwendbar und werden daher nicht wiederholt.
  • Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, dass die Ozonumgebung den Einbau von Siliziumatomen in den dünnen Photolack beschleunigt, was wiederum den Ätzwiderstand des strukturierten, sehr dünnen Lacks erhöht. Insbesondere kann die Ozonumgebung den Zerfall der siliziumenthaltenden Verbindung in einer Weise in Gang setzen, die den Einbau von Siliziumatomen in den sehr dünnen Lack fördert.
  • Die Größe des Querschnitts des belichteten Bereichs der darunter liegenden Schicht des Halbleitersubstrats beträgt ungefähr 0.18 μm oder weniger, einschließlich ungefähr 0.15 μm oder weniger, ungefähr 0.13 μm oder weniger und ungefähr 0.1 μm oder weniger, abhängig von der Art der verwendeten Strahlung. Größere Querschnitte sind somit in einfacher Weise machbar.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit den Figuren erläutert. 1 bis 5 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während die 1, 2 und 6 bis 8 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Die in den Figuren beschriebenen Abläufe können in Zusammenhang mit einer beliebigen geeigneten Halbleitertechnologie, die ohne einschränkend zu sein, NMOS, PMOS, CMOS, BiCMOS, Bipolar, Multichipmodule (MCM) und III-V-Halbleiter mit einschließt, angewendet werden.
  • Gemäß 1 wird in einer Ausführungsform eine Halbleiterstruktur 10 mit einem Halbleitersubstrat 12 mit einer darunter liegenden Schicht 14 bereitgestellt (wobei darunter liegend in Bezug auf die nachfolgend beschriebene sehr dünne Lackschicht gemeint ist). Das Halbleitersubstrat 12 kann ein beliebiges geeignetes Halbleitermaterial (Eine oder mehrere Schichten aus Halbleitermaterialien), beispielsweise ein monokristallines Siliziumsubstrat umfassen. Das Halbleitersubstrat 12 kann zudem eine oder mehrere Schichten einschließlich Substratschichten, Diffusionsgebieten, dielektrischen Schichten, etwa Oxide und Nitride, Bauteile, Polysiliziumschichten und dergleichen aufweisen. Obwohl die darunter liegende Schicht 14 zusammenhängend dargestellt ist, kann diese zusammenhängend oder unterbrochen sein. D. h., die darunter liegende Schicht 14 kann das gesamte Halbleitersubstrat 12 bedecken oder lediglich Teile davon. Die darunter liegende Schicht 14 ist typischerweise eine Schicht auf Siliziumbasis, etwa Polysilizium, eine dielektrische Schicht, eine Metallschicht oder eine Silizidschicht. In dieser Ausführungsform ist die darunter liegende Schicht 14 eine leitende Metallschicht. Zu speziellen Beispielen von Metallschichten gehören Schichten aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Aluminium, Kupfer, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Silber, Tantal, Titan, Wolfram, Zink, Aluminium/Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Titanlegierungen, Wolframlegierungen, Titan/Wolframlegierungen, Goldlegierungen, Nickellegierungen, Palladiumlegierungen, Platinlegierungen, Silberlegierungen, Tantallegierungen, Zinklegierungen und weitere Legierungen davon.
  • Es wird dann eine sehr dünne Photolackschicht 16 über der darunter liegenden Schicht 14 gebildet. Der sehr dünne Photolack wird über der darunter liegenden Schicht 14 unter Anwendung einer geeigneten Technik, etwa konventioneller Aufschleuderverfahren aufgebracht. Die sehr dünne Photolackschicht 16 besitzt eine Dicke von ungefähr 1000 Angstrom oder weniger. Da die sehr dünne Photolackschicht 16 im Vergleich zu Photolacken für die I-Linie oder andere Photolacke relativ dünn ist, wird eine verbesserte Auflösung gegenüber Photolacken für die I-Linie erhalten. In dieser Ausführungsform ist die sehr dünne Photolackschicht 16 ein Positivphotolack für den tiefen UV-Bereich.
  • Gemäß 2 wird die sehr dünne Photolackschicht 16 der Halbleiterstruktur 10 dann selektiv mit aktinischer Strahlung (durch die Pfeile dargestellt) durch eine Lithographiemaske 18 hindurch belichtet. Die sehr dünne Photolackschicht 16 wird selektiv belichtet, wobei elektromagnetische Strahlung mit einer relativ geringen Wellenlänge (beispielsweise weniger als 250 nm) angewendet wird. In dieser Ausführungsform wird elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 13 nm und/oder 11 nm angewendet. Da relativ kleine Wellenlängen verwendet werden, ist die Problematik hinsichtlich der Reflektivität gering, da längere Wellenlängen häufiger mit Reflektionsproblemen einhergehen. Die sehr dünne Photolackschicht 16 wird selektiv der Strahlung ausgesetzt; d. h. ausgewählte Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 werden der Strahlung ausgesetzt (entsprechend den Gebieten, die direkt unterhalb den Öffnungen der Lithographiemaske liegen), während andere Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 nicht belichtet werden (entsprechend den Gebieten, die direkt unterhalb der Lithographiemaske liegen).
  • Gemäß 3 wird die sehr dünne Photolackschicht 16 der Halbleiterstruktur 10 in einer Ozonumgebung silyliert; d. h. in einer ozonenthaltenden Atmosphäre. Insbesondere werden Siliziumatome in Bereiche 20 der sehr dünnen Photolackschicht 16 mit Unterstützung des Ozons eingebaut. Die Tiefe der Bereiche 20 kann in einem Bereich von ungefähr 2% der Dicke der sehr dünnen Photolackschicht 16 bis über die gesamte 100%ige Dicke der sehr dünnen Photolackschicht 16 variieren. In einer weiteren Ausführungsform reicht die Tiefe der Bereiche 20 von ungefähr 5% der Dicke der sehr dünnen Photolackschicht 16 bis ungefähr 50% der Dicke der sehr dünnen Photolackschicht 16. Die silylierten Bereiche 20 entsprechen den Bereichen der sehr dünnen Photolackschicht 16, die auf der Halbleiterstruktur 10 nach dem Entwickeln verbleiben.
  • In dieser Ausführungsform wird das Silylieren durch in Kontakt bringen der Halbleiterstruktur 10 mit einem Gas bewerkstelligt, das ungefähr 20 Gewichtsprozent HMDS und ungefähr 80 Gewichtsprozent Argon bei einer Temperatur von ungefähr 150° C enthält, über eine Zeitdauer von 110 Sekunden bei einem Druck von 400 Ton. Das in Kontakt bringen wird unter UV-Licht ausgeführt. Die Silylierung verbessert den Ätzwiderstand der silylierten Bereriche 20 der sehr dünnen Photolackschicht 16.
  • Gemäß 4 wird die sehr dünne Photolackschicht 16 der Halbleiterstruktur 10 durch in Kontakt bringen mit einem geeigneten Entwickler entwickelt, der die belichteten Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 entfernt, wobei ein Teil der darunter liegenden Metallschicht 14 freigelegt wird. In dieser Ausführungsform kann eine wässrige Tetramethylammoniumlösung verwendet werden, um belichtete Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 zu entfernen. Als Folge der Entwicklung wird ein Graben 22 in der sehr dünnen Photolackschicht 16 gebildet. Anstelle eines Grabens kann ein Kontaktloch oder ein anderes Muster darin ausgebildet werden. Die Größe des Querschnitts des belichteten Bereichs der darunter liegenden Metallschicht 14 (die Öffnung 22 in der strukturierten sehr dünnen Photolackschicht 16) beträgt ungefähr 0.18 μm oder weniger und in dieser Ausführungsform ungefähr 0.15 μm.
  • Gemäß 5 wird die strukturierte sehr dünne Photolackschicht 16 als eine Maske für das selektive Ätzen der darunter liegenden Metallschicht 14 verwendet, um eine strukturierte darunter liegende Metallschicht 14 mit einem Graben 22 darin bereitzustellen. Es kann eine beliebige geeignete Ätztechnik angewendet werden, um die darunter liegende Metallschicht 14 zu ätzen. Es können Trocken- oder Nassätztechniken angewendet werden. Das Nassätzen beinhaltet den Kontakt mit Säurelösungen bei erhöhten Temperaturen. Beispielsweise können Lösungen aus Phosphorsäure, Nitridsäure, Essigsäure bei Temperaturen von ungefähr 30°C bis ungefähr 50°C angewendet werden. Trockenätzverfahren beinhalten die Anwendung von Materialien auf Chlorbasis, etwa eines oder mehrerer der folgenden Materialien: CCl4, BCL3, SiCl4 und Cl2. In dieser Ausführungsform wird eine Trockenätzung unter Anwendung einer Chlorchemie angewendet, um die belichteten Bereiche der darunter liegenden Metallschicht 14 zu entfernen. Auf Grund des erhöhten Ätzwiderstandes der maskierenden Bereiche 20 der sehr dünnen Photolackschicht 16 wird die sehr dünne Photolackschicht 16 nicht wesentlich beschädigt oder beeinträchtigt durch den Metallätzprozess.
  • Die Größe des Querschnitts der Öffnung 22 bleibt die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche, wie sie beim Belichten von Bereichen der darunter liegenden Metallschicht 14 definiert wird. Die strukturierte sehr dünne Photolackschicht 16 wird dann optional von der Halbleiterstruktur 10 entfernt.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird gemäß 1 eine Halbleiterstruktur 10 mit einem Halbleitersubstrat 12 mit einer darunter liegenden Schicht 14 bereitgestellt. Das Halbleitersubstrat 12 kann ein beliebiges geeignetes Halbleitermaterial, beispielsweise ein monokristallines Siliziumsubstrat aufweisen. Das Halbleitersubstrat 12 kann zusätzlich eine oder mehrere Schichten mit Substratschichten, Diffusionsgebieten, dielektrischen Schichten, etwa Oxiden und Nitriden, Bauelementen, Polysiliziumschichten und dergleichen aufweisen. Obwohl die darunter liegende Schicht 14 als kontinuierlich gezeigt ist, kann diese kontinuierlich oder in unterbrochener Weise vorgesehen sein. D. h. die darunter liegende Schicht 14 kann das gesamte Halbleitersubstrat 12 abdecken oder einen Bereich davon. Die darunter liegende Schicht 14 ist typischerweise eine Schicht auf Siliziumbasis, etwa Polysilizium, amorphes Silizium, eine dielektrische Schicht, eine Metallschicht oder eine Silizidschicht. In dieser Ausführungsform ist die darunter liegende Schicht 14 eine Siliziumdioxidschicht.
  • Es wird dann eine sehr dünne Photolackschicht 16 über der darunter liegenden Schicht 14 gebildet. Der sehr dünne Photolack wird über der darunter liegenden Schicht 14 unter Anwendung einer geeigneten Technik, etwa konventioneller Aufschleudertechniken aufgebracht. Die sehr dünne Photolackschicht 16 besitzt eine Dicke von ungefähr 1200 Angstrom oder weniger. Da die sehr dünne Photolackschicht 16 im Vergleich zu Photolacken für die I-Linie oder anderen Photolacken relativ dünn ist, wird eine verbesserte Auflösung gegenüber Photolacken für die I-Linien bewirkt. In dieser Ausführungsform ist die sehr dünne Photolackschicht 16 ein Positivphotolack für den tiefen UV-Bereich.
  • Gemäß 2 wird die sehr dünne Photolackschicht 16 der Halbleiterstruktur 10 dann selektiv einer aktinischen Strahlung (durch die Pfeile gezeigt) durch eine Lithographiemaske 18 hindurch belichtet. Die sehr dünne Photolackschicht 16 wird unter Anwendung elektromagnetischer Strahlung mit relativ geringer Wellenlänge (beispielsweise kleiner als 250 nm) selektiv belichtet. In dieser Ausführungsform wird elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 157 nm angewendet. Da relativ kleine Wellenlängen verwendet werden, sind Reflektionsprobleme minimal, da größere Wellenlängen häufiger mit Reflektionsproblemen verknüpft sind. Die sehr dünne Photolackschicht 16 wird selektiv der Bestrahlung ausgesetzt; d. h. ausgewählte Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 werden der Strahlung ausgesetzt (entsprechend den Gebieten, die direkt unterhalb der Öffnungen in der Lithographiemaske liegen), während andere Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 nicht belichtet werden (entsprechend den Gebieten, die direkt unter der Lithographiemaske liegen).
  • Gemäß 6 wird die sehr dünne Photolackschicht 16 der Halbleiterstruktur 10 durch in Kontakt bringen mit einem geeigneten Entwickler entwickelt, der die belichteten Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 entfernt, wodurch ein Teil der darunter liegenden Schicht 14 freigelegt wird. In dieser Ausführungsform kann eine wässrige Tetramethylammoniumlösung verwendet werden, um die belichteten Bereiche der sehr dünnen Photolackschicht 16 zu entfernen. Als Resultat der Entwicklung wird eine Öffnung 22 in der sehr dünnen Photolackschicht 16 gebildet. Andere Beispiele von Öffnungen schließen Gräben und Kontaktlöcher und dergleichen mit ein. Die Größe des Querschnitts des freigelegten Be reichs der darunter liegenden Schicht 14 (Öffnung 22 in der strukturierten sehr dünnen Photolackschicht 16) beträgt ungefähr 0.18 μm oder weniger und beträgt in dieser Ausführungsform ungefähr 0.17 μm.
  • Gemäß 7 wird die strukturierte sehr dünne Photolackschicht 16 der Halbleiterstruktur 10 in einer Ozonumgebung silyliert; d. h., unter zumindest einer UV-Licht und einer ozonenthaltenden Atmosphäre. Insbesondere werden Siliziumatome in Bereiche 20 der sehr dünnen Photolackschicht 16 mit Unterstützung des Ozons eingebaut. Die Tiefe der Bereiche 20 kann in einem Bereich von ungefähr 2% der Dicke der sehr dünnen Photolackschicht 16 bis zur gesamten oder 100%igen Dicke der sehr dünnen Photolackschicht 16 variieren. In dieser Ausführungsform wird die Silylierung durch in Kontakt bringen der Halbleiterstruktur 10 mit einem Gas, das ungefähr 15 Gewichtsprozent TMDS, ungefähr 15 Gewichtsprozent Silan, ungefähr 20% Ozon und ungefähr 50 Gewichtsprozent Argon enthält, bei einer Temperatur von ungefähr 120°C für 95 Sekunden unter 300 Torr Druck ausgeführt. Das Silylieren verbessert den Ätzwiderstand der silylierten Bereiche 20 der sehr dünnen Photolackschicht 16.
  • Gemäß 8 wird die strukturierte sehr dünne Photolackschicht 16 als eine Maske für das selektive Ätzen der darunter liegenden Siliziumdioxidschicht 14 verwendet, um eine strukturierte darunter liegende Siliziumdioxidschicht 14 mit einer Öffnung 22 darin bereitzustellen. Es können beliebige geeignete Ätztechniken verwendet werden, um die darunter liegende Siliziumdioxidschicht 14 zu ätzen. Es können Trocken- oder Nassätztechniken angewendet werden. Das Nassätzen beinhaltet das Anwenden einer gepufferten HF. Trockenätztechniken beinhalten die Anwendung von Fluorkohlenstoffen, etwa SF6, NF3, CF4, C2F6, CO, C4F8 und CHF3 optional mit H2 oder O2. In dieser Ausführungsform wird eine Trockenätzung unter Anwendung von Ar und CHF3 angewendet. Auf Grund des erhöhten Ätzwiderstandes der maskierenden Bereiche 20 der sehr dünnen Photolackschicht 16 wird die sehr dünne Photolackschicht 16 nicht wesentlich geschädigt oder beeinträchtigt durch den Siliziumdioxidätzprozess.
  • Die Größe des Querschnitts der Öffnung 22 bleibt die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche, wie sie beim Belichten der Bereiche der darunter liegenden Siliziumdioxidschicht 14 definiert ist. Die strukturierte sehr dünne Photolackschicht 16 wird dann optional von der Halbleiterstruktur 10 entfernt.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine gewisse bevorzugte Ausführungsform oder Ausführungsformen beschrieben und gezeigt ist, ist es offensichtlich, dass äquivalente Änderungen und Modifikationen sich für den Fachmann beim Lesen und Verstehen dieser Anmeldung und der beigefügten Zeichnungen ergeben. Insbesondere im Hinblick auf die diversen Funktionen, die von den zuvor beschriebenen Komponenten (Anordnungen, Bauelementen, Schaltungen, etc.) ausgeführt werden, sollen die Begriffe (einschließlich der Hinweis auf eine „Einrichtung"), die zum Beschreiben derartiger Komponenten verwendet sind, sich auf eine beliebige Komponente beziehen, sofern dies nicht anderweitig gesagt ist, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente (d. h. die somit ein funktionales Äquivalent ist) ausführt, selbst wenn diese strukturell nicht zu der offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in der hierin dargestellten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausführt. Obwohl ferner eine spezielle Eigenschaft der Erfindung lediglich für eine von mehrere Ausführungen beschrieben sein kann, kann eine derartige Eigenschaft mit einer oder mehreren anderen Eigenschaften anderer Ausführungsformen kombiniert werden, so wie dies wünschenswert und vorteilhaft für eine gegebene spezielle Anwendung ist.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung sind im Allgemeinen auf dem Gebiet der Lithographie und der Halbleiterbearbeitung nutzbar und können insbesondere auf dem Gebiet der Mikroprozessorherstellung und der Speicherherstellung eingesetzt werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Bearbeiten eines sehr dünnen Lackes (16), mit: Bestrahlen des sehr dünnen Lackes (16) mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von 250 nm oder weniger, wobei der sehr dünne Lack (16) eine Dicke von weniger als 3000 Angstrom aufweist; Entwickeln des sehr dünnen Lackes (16); und in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes (16) mit einer siliziumenthaltenden Verbindung in einer Umgebung mit mindestens 10 Gewichtsprozent Ozon, wobei das in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes (16) mit der siliziumenthaltenden Verbindung ausgeführt wird zwischen dem Bestrahlen und dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes (16) oder nach dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes (16).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Abscheiden des sehr dünnen Lackes (16) auf einem Halbleitersubstrat (12) vor dem Bestrahlen des sehr dünnen Lackes (16).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der sehr dünne Lack (16) eine Dicke von weniger als 2500 Angstrom und vorzugsweise von weniger als 2000 Angstrom aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die siliziumenthaltende Verbindung mit dem sehr dünnen Lack (16) bei einer Temperatur von 50°C bis 250°C bei einem Druck von 10 Torr bis 800 Torr für eine Zeitdauer von 10 Sekunden bis 1 Stunde in Kontakt gebracht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das in Kontakt bringen des sehr dünnen Lackes (16) mit einer siliziumenthaltenden Verbindung zu einem Einbau von Siliziumatomen in den sehr dünnen Lack (16) führt und zwischen dem Bestrahlen und Entwickeln des sehr dünnen La ckes (16) ausgeführt wird, wobei das Verfahren den Ätzwiderstand des sehr dünnen Lackes (16) erhöht.
  6. Verfahren zum Strukturieren einer Halbleiterschicht (14) auf einem Halbleitersubstrat (12), wobei das Verfahren das Verfahren nach dem Anspruch 2 umfasst, wobei: das Entwickeln des sehr dünnen Lackes (16) einen Teil der Halbleiterschicht (14) durch eine Öffnung (22) in dem sehr dünnen Lack (16) freilegt; und das in Kontakt bringen des sehr dünnen Lacks (16) mit einer siliziumenthaltenden Verbindung zwischen dem Bestrahlen und dem Entwickeln des sehr dünnen Lackes (16) ausgeführt wird; wobei das Verfahren ferner umfasst: Ätzen des freigelegten Bereichs der Halbleiterschicht (14), um damit die Halbleiterschicht (14) zu strukturieren.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die siliziumenthaltende Verbindung mindestens einen der folgenden Stoffe aufweist: Silan, Hexamethyldisilazan, Trimethylsilyldiethylamin, Trimethylsilyldimethylamin, Dimethylsilyldiethylamin, Dimethylsilyldimethylamin, Tetramethyldisilazan, Trimethylmethoxysilan, Trimethylethoxysilan, Trimethylpropoxysilan, Trimethylazetoxysilan, Bis(Dimethylamin)Dimethylsilan, Bis(Dimethylamino)Methylsilan, Methyldimethylaminoethoxysilan, Methyldimethythoxysilan, Methyldiethoyoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan und Methyltrimethoxysilan.
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