DE4414808A1

DE4414808A1 - Antireflexschicht und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE4414808A1
Application number: DE4414808A
Authority: DE
Inventors: Chun-Geun Park; Gi-Sung Yeo; Jung-Chul Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2014-04-29
Also published as: JPH0792684A; CN1115496A; FR2709869B1; DE4414808B4; FR2709869A1; US5593725A; US5759755A; KR970004447B1; TW289766B; KR950009969A; CN1053993C; JP3440122B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antireflexbeschichtungs zusammensetzung, eine daraus bestehende Antireflexschicht, ein Verfahren zur Herstellung derselben und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes, in welchem eine derartige Antireflexschicht verwendet wird.

Es ist bekannt, feine Strukturen in einem Halbleiterbauelement auf fotolithographischem Wege zu erzeugen. Ein Verfahren zur Herstellung von Strukturen mittels Fotolithographie läßt sich schematisch wie folgt beschreiben. Als erstes wird auf ein zu strukturierendes Substrat, wie z. B. einen Halbleiterwafer, eine dielektrischen Schicht oder eine leitfähigen Schicht, ein Foto resistfilm aus organischen Materialien aufgebracht, der die Eigenschaft hat, seine Löslichkeit gegenüber einer alkalischen Lösung nach Belichtung mit ultraviolettem (UV) Licht, Röntgen strahlung etc. verglichen mit dem unbelichteten Zustand zu ändern. Der Resistfilm wird unter Verwendung einer Masken struktur über dem Fotoresistfilm selektiv belichtet und dann entwickelt, um den Bereich mit hoher Löslichkeit zu entfernen (im Fall eines positiven Resists wird der belichtete Bereich entfernt), während der Bereich geringer Löslichkeit zur Bildung von Resiststrukturen verbleibt. Durch Ätzen des Substrats in dem Bereich, in welchem das Resist für die Strukturbildung ent fernt wurde, und anschließendem Beseitigen des verbliebenen Resists lassen sich dann die gewünschten Strukturen zur Ver drahtung, für Elektroden etc. erzielen.

Die Strukturierungsmethode mit der oben beschriebenen Foto lithographietechnik wird in großem Umfang verwendet, da sich durch sie feine Strukturen mit hoher Auflösung erreichen lassen. Um jedoch noch feinere Strukturen zu erzeugen, sind noch weitere Verbesserungen im Herstellungsprozeß erforderlich. Die Linienbreite der nach Belichten und Entwickeln des Foto resistfilms erzeugten, feinen Strukturen sollte dieselbe sein wie diejenige der Fotomaske bei einem bestimmten Verkleine rungsfaktor. Da jedoch viele Schritte während des Fotolitho graphieprozesses erforderlich sind, ist es schwierig, die Linienbreite der Muster konsistent zu halten. Variationen der Linienbreite werden hauptsächlich verursacht durch Schwankungen der Belichtungsdosis aufgrund von Schwankungen in der Resist dicke sowie durch Lichtinterferenz aufgrund diffuser Licht reflexion über der Topographie (s. S. Wolf und R. N. Tauber, Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 1, S. 439, 1986).

Heutzutage erfordert die Miniaturisierung von Systemen, die komplexe integrierte Schaltkreise verwenden, Schaltkreischip entwürfe mit beträchtlich geringerer Abmessung. Eine derartige Verkleinerung der Abmessungen sowie das Anwachsen der Lei stungsdichte erfordern eine Miniaturisierung des fotolitho graphischen Prozesses, wofür zunächst die Verwendung einer ebeneren Topographie und Licht kleinerer Wellenlänge in Be tracht kommt. Die Verwendung von höherfrequentem Licht als Belichtungsquelle ergibt jedoch eine neue Schwierigkeit. So besitzen KaF-Excimerlaser und Lichtquellen im fernen UV, die beispielsweise für eine Verwendung bei der Herstellung von 256 Mbit DRAMs (dynamische Direktzugriffsspeicher) in Betracht kommen, Licht kürzerer Wellenlänge als die g-Linie, i-Linie etc . . Wenn derartiges Licht jedoch zur Belichtung verwendet wird, werden bestimmte Defekte von Bedeutung, insbesondere die jenigen, die auf Reflexionen an einer unteren Schicht mit einer unebenen Oberfläche beruhen. Dies bedeutet, daß eine Schwankung in der kritischen Abmessung (CD) aufgrund Interferenz oder diffuser Reflexion an der Oberfläche mit unebener Topographie auftritt.

Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, erscheint das Aufbringen einer Antireflexschicht unvermeidlich. Eine Antireflexschicht ist beispielsweise in der Patentschrift US 4.910.122 beschrie ben. Die Schicht wird unter einer fotosensitiven Schicht, z. B. ein Fotoresist, angeordnet und dient dazu, Defekte aufgrund von reflektiertem Licht auszuschließen. Die Schicht enthält licht absorbierende Farbstoffkomponenten und ist als ebene und dünne Schicht aufgebracht, so daß scharfe fotosensitive Schicht strukturen durch Verwendung einer solchen Antireflexschicht hergestellt werden können, da diese Schicht das vom Substrat reflektierte Licht in herkömmlicher Weise zu absorbieren ver mag.

Die herkömmliche Antireflexschicht für Licht im fernen UV be sitzt jedoch komplexe Komponenten und setzt der Materialwahl Grenzen. Dies erhöht die Produktionskosten und macht die An wendung aufwendig. Als ein Beispiel einer herkömmlichen Anti reflexbeschichtungszusammensetzung ist in der obigen US-Patent schrift eine sechskomponentige Mischungszusammensetzung aus Polyamidsäure, Kurkumin, Bixin, Sudan Orange G, Cyclohexanon und N-methyl-2-Pyrrolidon offenbart. Diese Komposition besteht folglich aus vier Farbstoffkomponenten, die jeweils Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbieren, sowie zwei Lösungsmitteln zum Lösen der vier Farbstoffkomponenten. Von dieser beispiel haften Zusammensetzung ist es bekannt, daß sie verhältnismäßig komplex und ihre Herstellung aufwendig ist. Da die Komposition aus vielen Komponenten zusammengesetzt ist, besteht außerdem die Schwierigkeit einer Vermischung mit der auf die Oberfläche der Antireflexschicht aufgebrachten Resistkomposition, was in unerwünschten Produkten resultieren kann.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer vereinfachten Antireflexbeschichtungszusammensetzung, einer daraus bestehenden Antireflexschicht, die sich gut für die Verwendung in Lithographieprozessen zur Halbleiterbauele mentstrukturierung eignet, sowie eines Verfahrens zur Her stellung einer solchen Antireflexschicht und eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung einer solchen Antireflexschicht zugrunde.

Dieses Problem wird durch eine Antireflexbeschichtungszusammen setzung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung einer Antireflexschicht mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5, eine Antireflexschicht mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Dadurch ist es z. B. möglich, eine einkomponentige Anti reflexschicht vorzusehen, was Aufwand und Kosten gering hält und der Schwierigkeit einer Vermischung mit einem benachbarten Resistmaterial begegnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm des Reflexionsvermögens für Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm in Abhängigkeit von der Härtetemperatur während der Herstellung einer Anti reflexschicht nach Aufbringen einer Antireflexbe schichtungszusammensetzung,

Fig. 2 ein Diagramm der relativen Intensitätsänderung des FT-IR-Spitzenwertes in Abhängigkeit von der Härte temperatur während der Herstellung einer Antireflex schicht, wobei die Kennlinie "a" zu einem 1500 cm^-1- Spitzenwert und die Kennlinie "b" zu einem 1720 cm^-1- Spitzenwert gehört,

Fig. 3A und 3B Diagramme des Transmissionsgrads von Antireflex schichten in Abhängigkeit von UV-Lichtwellenlängen bei verschiedenen Härtetemperaturen, wobei Fig. 3a zu einer 150 nm dicken Antireflexschicht aus einer Poly merzusammensetzung, die aus einem Harz auf Novolakba sis und einer totoaktiven Verbindung auf Diazonaphto quinonbasis besteht, und Fig. 3B zu einer 500 nm dicken Antireflexschicht aus einem Harz auf Novolak basis gehört,

Fig. 4 ein Diagramm des Reflexionsgrades für Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm in Abhängigkeit von der Schichtdicke, wobei die Kennlinie "a" den Fall ohne Verwendung einer Antireflexschicht wiedergibt, während die Kennlinie "b" den Fall der Verwendung einer Antireflexschicht darstellt,

Fig. 5 ein Diagramm der Variation der kritischen Abmessung (CD) von unter Verwendung von Licht einer Wellenlänge von 248 nm erzeugten Strukturen in Abhängigkeit von der Schichtdicke, wobei die Kennlinie "a" den Fall ohne Verwendung einer Antireflexschicht wiedergibt, während die Kennlinie "b" den Fall der Verwendung einer Antireflexschicht darstellt,

Fig. 6 einen Verfahrensablaufplan für die Herstellung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung einer Anti reflexschicht,

Fig. 7A bis 7D rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen, welche die Charakteristika von Strukturen mit 300 nm- Stufen, die durch das herkömmliche Verfahren mit einem einzelnen Resist hergestellt wurden, illustrieren, wobei die Linienbreiten der Strukturen in den Teilfiguren A, B, C und D 0,3 µm, 0,32 µm, 0,34 µm bzw. 0,36 µm betragen und die Resistdicke jeweils 0,5 µm beträgt, und

Fig. 8A und 8B rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen, welche die Charakteristika von Strukturen mit 300 nm-Stufen, welche unter Verwendung einer Antireflexschicht hergestellt wurden, illustrieren, wobei die Resist dicken in den Teilbildern A und B 0,5 µm bzw. 0,8 µm und die Linienbreiten der Strukturen jeweils 0,3 µm betragen.

Eine erfindungsgemäße Antireflexbeschichtungszusammensetzung für ein Halbleiterbauelement beinhaltet eine Polymerlösung, die als hauptsächliche Komponente eine Verbindung enthält, für die ein Harz auf Phenolbasis, ein wasserlösliches Harz oder ein Acrylharz gewählt wird.

Die Gruppe der bevorzugten Harze auf Phenolbasis umfaßt Harze auf Novolakbasis, Harze auf Polyvinylphenolbasis, eine Mischung dieser beiden Typen oder ein Harz auf Copolymerbasis, das wenigstens eine der vorstehend genannten Verbindungen enthält. Die bevorzugten wasserlöslichen Harze umfassen ein Polyvinyl alkohol-Harz. Als Lösungsmittel für die Polymerlösung kommt jedes beliebige in Betracht, welches die Harzkomponente zu lösen vermag, und wenigstens ein aus der Gruppe, die Alkohole, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ketone, Ester und deionisiertes Wasser umfaßt, ausgewähltes kann bei Bedarf verwendet werden. Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Antireflexschicht wird eine Polymerlösung, die als Hauptkomponente wenigstens eine Verbindung enthält, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die Harze auf Phenolbasis, wasserlösliche Harze und Acrylharze umfaßt, auf ein Substrat aufgebracht, wonach die aufgebrachte Polymerlösung bei einer hohen Temperatur gehärtet wird. Das Härten bei hoher Temperatur erfolgt vorzugsweise in Umgebungs- oder Sauerstoffatmosphäre im Temperaturbereich zwischen 200°C und 400°C und für eine Zeitdauer zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten, wobei die bevorzugte Dicke der aufgebrachten Schicht nach dem Aushärten bei hoher Temperatur geringer als 150 nm ist.

Ein sanfter Härtungsprozeß kann nach dem Beschichtungsvorgang zum Aufbringen der Antireflexschicht, jedoch vor dem Härten bei hoher Temperatur durchgeführt werden, wobei dies bevorzugt bei 100°C bis 250°C für eine Zeitdauer zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten erfolgt. Nach dem sanften Härtungsvorgang kann ein dickensteuernder Prozeß für die aufgebrachte Schicht vorgesehen werden, der darin besteht, den oberen Teil der aufgebrachten Schicht vor dem Härten bei hoher Temperatur unter Verwendung wenigstens eines Lösungsmittels zu entfernen, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Alkoholen, aromatischen Kohlen wasserstoffen, Ketonen, Estern und deionisiertem Wasser be steht.

Die Verwendung der wenigstens eines der Harze auf Phenolbasis, der wasserlöslichen Harze, wie Polyvinylalkohol, und der Acryl harze als Hauptkomponente enthaltenden Polymerlösung hat zur Folge, daß ein herkömmliches Resist verwendet werden kann. Die Erfindung ist dadurch charakterisiert, daß ein Aushärtungsvor gang erfolgt, um dem Harz eine lichtabsorbierende Funktion zu verleihen. Das Härten bei hoher Temperatur bewirkt für jedes Harz eine thermische Reaktion, und durch die thermische Reak tion verändert sich die Molekularstruktur des Harzes durch Oxidation, wonach das Harz in der Lage ist, Licht im fernen UV zu absorbieren. Die Erfindung ermöglicht das Aufbringen des Harzes als dünnen Film, und der Wirkungsgrad der Antireflex schicht läßt sich, da die Dicke der Antireflexschicht gesteuert werden kann, besonders an Stufen optimieren, so daß die während eines Ätzvorgangs auftretenden Schwierigkeiten so gering wie möglich gehalten werden können.

Die grundlegenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Antireflexschicht sind im einzelnen die folgen den. Zunächst wird ein Harz durch eine Beschichtungstechnik, wie z. B. Schleuderbeschichtung, auf ein Substrat aufgebracht. Optional kann das Harz zum Entfernen des Lösungsmittels gehär tet und der obere Teil des Harzes unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie Alkohole, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ketone, Ester oder deionisiertes Wasser, entfernt werden. Die Dicke des Harzes kann durch Steuern der Temperatur während dieses ersten Härtens und der Lösungsmittelbehandlungsdauer gesteuert werden, wenn dies erforderlich ist. Wenn bereits mit dem Harzbeschichtungsschritt eine aufgebrachte Schicht mit der gewünschten Dicke vorliegt, kann dieser Prozeß entfallen. Als nächstes wird ein Härtungsvorgang bei hoher Temperatur aus geführt, so daß die Harzschicht ihre lichtabsorbierenden Eigen schaften erhält. Während dieses Aushärtens bei hoher Temperatur erhält die Harzschicht ihre Antireflexeigenschaften.

Die Antireflexschicht und die durch sie erzielbaren Wirkungen werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.

Fig. 1 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Aushärtungs temperatur und dem Reflexionsgrad des Harzes. Die Antireflex schicht wurde durch die unten in Beispiel 1 beschriebene Vor gehensweise hergestellt. Dabei wurden die Härtetemperatur variiert und der Reflexionsgrad bei 248 nm gemessen und in Abhängigkeit von der Härtetemperatur aufgetragen. Aus der Figur ist ersichtlich, daß der Reflexionsgrad bei ungefähr 200°C maximal ist und dann mit steigender Härtetemperatur allmählich abnimmt. Bei 300°C ist er auf ungefähr 45% abgesunken, und die aufgebrachte Schicht verändert sich zu einem Licht bei 248 nm absorbierenden Körper. Es ist weiter ersichtlich, daß zunächst mit steigender Härtetemperatur eine Schicht mit besserer Anti reflexwirkung erzielbar ist. Aufgrund der Versuche der Erfinder wurde gefunden, daß die bevorzugte Härtetemperatur im Bereich von 200°C bis 400°C liegt. Wenn die Härtetemperatur höher als 400°C ist, neigt das Harz dazu, sich aufgrund von Effekten wie Brennen des Harzes in eine unerwünschte Konstitution zu ver ändern, und wenn die Härtetemperatur unterhalb von 200°C liegt, wird das Lösungsmittel in der aufgebrachten Schicht nicht voll ständig beseitigt, und es resultiert eine Vermischung mit den Fotoresistkomponenten, die anschließend auf die Antireflex schicht aufgebracht werden. Deshalb wird der oben genannte Temperaturbereich bevorzugt, wobei der Bereich zwischen 260°C und 320°C einen besonders bevorzugten Temperaturbereich dar stellt.

Fig. 2 veranschaulicht graphisch die Änderung der relativen Intensität des fouriertransformierten Infrarot (FT-IR)-Spitzen wertes in Abhängigkeit von der Härtetemperatur während der Her stellung der Antireflexschicht gemäß dem unten beschriebenen Beispiel 1, wobei die Kennlinie "a" dem Spitzenwert bei unge fähr 1500 cm^-1 und die Kennlinie "b" demjenigen bei ungefähr 1720 cm^-1 entspricht. Aus der Kennlinie "a", welche die Änderung des 1500 cm^-1-Spitzenwertes in Abhängigkeit von der Härtetempe ratur in dieser Figur zeigt, bestätigt sich, daß der Spitzen wert mit steigender Temperatur allmählich abnimmt und sich oberhalb von 260°C abrupt verringert. Da dieser Spitzenwert zu der aromatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung gehört, bedeutet dies, daß diese aromatische Kohlenstoff-Kohlenstoff- Doppelbindung abnimmt. Insgesamt bedeutet dies mit Sicherheit, daß sich die Struktur des Harzes verändert.

Aus der Kennlinie "b", welche die Variation des 1720 cm^-1- Spitzenwertes in Abhängigkeit von der Härtetemperatur dar stellt, ist ersichtlich, daß der Spitzenwert bei Temperaturen oberhalb von 260°C abrupt ansteigt und im Gegensatz zur Kenn linie "a" bei Temperaturen oberhalb von 300°C maximal ist. Da dieser IR-Spitzenwert bei 1720 cm^-1 zur C=O-Doppelbindung ge hört, wird angenommen, daß die C=O-Doppelbindungen in der Novolakharzstruktur mehr werden. Dies bedeutet, daß sich die Sauerstoffmenge in dem Harz durch das Härten erhöht, und diese Art der Veränderung der Molekularstruktur des herkömmlichen Novolakharzes läßt ein transformiertes Harz entstehen, welches eine erhöhte Fähigkeit zur Absorption von Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm besitzt.

In den Fig. 3A und 3B sind Kurven dargestellt, welche den Transmissionsgrad in Abhängigkeit von der Wellenlänge für Anti reflexschichten mit unterschiedlichen Härtetemperaturen darge stellen, wobei Fig. 3A zu einer 150 nm dicken Antireflexschicht aus einer Polymerzusammensetzung gehört, die aus einem Harz auf Novolakbasis und einer fotoaktiven Verbindung auf Diazonaph toquinonbasis besteht, und wobei Fig. 3B zu einer 500 nm dicken Antireflexschicht aus einem Harz auf Novolakbasis gehört. Aus den Fig. 3A und 3B ergibt sich, daß sich der Transmissionsgrad mit steigender Härtetemperatur verringert (was bedeutet, daß sich der Absorptionsgrad des Harzes erhöht). Dieser Effekt wird durch das Härten des Harzes verursacht. Die erfindungsgemäße Antireflexschicht, die bei besonders hoher Temperatur gehärtet wird, besitzt die Eigenschaft, in einem weiten Wellenlängen bereich zu absorbieren.

Die Erfinder haben die Änderung des Transmissionsgrades für die Antireflexschichten, die durch ein Polymer bestehend aus Novo lakharz und einer fotoaktiven Verbindung auf Diazonaphtoquinon basis mit einer Dicke von 150 nm gebildet wurden, und für die jenigen, die aus Novolakharz mit einer Dicke von 500 nm gebildet wurden, beobachtet. Aus den Ergebnissen läßt sich folgern, daß die Abnahme des Transmissionsgrades nicht durch das fotosensi tive Material, d. h. Diazonaphtoquinon, verursacht ist, sondern durch die Strukturveränderung des Harzes auf Novolakbasis auf grund thermischer Reaktion. Das fotosensitive Material, das den größten Kostenanteil unter den Komponenten der herkömmlichen Resistzusammensetzung ausmacht, braucht daher in der erfin dungsgemäßen Antireflexbeschichtungszusammensetzung nicht ent halten zu sein.

Fig. 4 zeigt Kurven, welche den Reflexionsgrad des Fotoresists bei einer Wellenlänge von 248 nm wiedergeben, wobei die Kurve "a" den Fall ohne Verwendung einer Antireflexschicht betrifft, während die Kurve "b" zu dem Fall der Verwendung einer durch das erfindungsgemäße Verfahren aufgebrachten Antireflexschicht gehört. Der Reflexionsgrad der Fotoresistschicht, welche ohne ein gehärtetes Harz als Antireflexschicht verwendet wird, ist hoch, und die Änderung des Reflexionsgrad in Abhängigkeit von der Schichtdicke ist ebenfalls beträchtlich, wobei die maximale Differenz 43% beträgt. Demgegenüber ist der Reflexionsgrad der Fotoresistschicht, bei der ein gehärtetes Harz als Antireflex schicht verwendet wird, gering (kleiner als 30%), und zwar über den gesamten Schichtdickenbereich, wobei die maximale Schwan kung 10% beträgt.

Fig. 5 zeigt Kurven, welche die Änderung der CD (kritischen Abmessung) eines unter Verwendung einer Wellenlänge von 248 nm gebildeten Struktur wiedergeben, wobei die Kurve "a" zu dem Fall ohne Verwendung einer Antireflexschicht gehört, während die Kurve "b" den Fall der Verwendung einer durch das erfin dungsgemäße Verfahren aufgebrachten Antireflexschicht dar stellt. Fig. 5 bestätigt, daß die CD-Änderung für die Struk turen, die ohne Verwendung der Antireflexschicht gebildet wurden, groß ist, wobei das Maximum bei 0,16 µm liegt, während die maximale CD-Änderung für die Strukturen, zu deren Bildung die Antireflexschicht verwendet wurde, demgegenüber nur 0,04 µm beträgt.

Fig. 6 veranschaulicht den Verfahrensablauf für die Herstellung eines Halbleiterbauelementes unter Verwendung einer erfindungs gemäßen Antireflexschicht. In Verbindung mit Fig. 6 wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines Halb leiterbauelementes nach der Erfindung mit konkreten Zahlenan gaben beschrieben.

Als erstes wird eine Aluminiumschicht auf einem Substrat ge bildet, wonach ein Harz auf die Aluminiumschicht durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgebracht wird. Daraufhin wird ein weicher Härtevorgang bei ungefähr 210°C für ca. 50 Sekunden und anschließend bei ungefähr 120°C für ca. 50 Sekun den zur Entfernung von Lösungsmitteln angewendet. Mehrschritti ges, weiches Härten erhöht die Gleichmäßigkeit der Schicht. Als nächstes wird der obere Teil der Harzschicht unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie Ethylcellosolveacetat, durch ein Puddelverfahren entfernt, wonach die verbliebene Schicht durch Schleudern getrocknet wird. Dieser dickensteuernde Schritt kann unterbleiben, wenn er nicht erforderlich ist. Im allgemeinen besitzt die durch Oberflächenabtrag dickengesteuerte Schicht eine erhöhte Gleichmäßigkeit. Die Dicke der Schicht kann auf einfache Weise durch Regulieren der Härtetemperatur je nach Art des verwendeten Lösungsmittels gesteuert werden.

Daraufhin wird ein Härtevorgang bei einer hohen Temperatur von 250°C oder mehr auf einer heißen Platte für 50 Sekunden oder länger, beispielsweise bei 300°C für ungefähr 90 Sekunden, durchgeführt, um dem Harz seine Antireflexfunktion zu ver leihen. Während dieses zweiten Härtevorgangs wird das Harz oxidiert und wird zu einem lichtabsorbierenden Körper. Mit steigender Temperatur dieses zweiten Härtevorgangs reduziert sich der Reflexionsgrad. Anschließend wird auf der so erhal tenen Antireflexschicht mittels eines herkömmlichen Litho graphieprozesses, der das Aufbringen eines Resists und dessen Belichten, Härten (Nachbelichtungs-Härtevorgang, abgekürzt NBH) sowie Entwickeln beinhaltet, eine Resiststruktur erzeugt. Der Resistfilm und die Antireflexschicht können dabei separat strukturiert werden, indem das Resist zur Bildung der Resist strukturen strukturiert und dann die Antireflexschicht unter Verwendung der Resiststruktur als Maske geätzt wird. Danach wird die unter der Antireflexschicht liegende Aluminiumschicht durch Ätzen strukturiert. Die Antireflexschicht kann auch im Schritt des Ätzens der Aluminiumschicht geätzt und strukturiert werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin dung im Detail beschrieben.

Beispiel 1

Durch Schleuderbeschichtung bei 5200 U/min für 30 Sekunden wurde auf ein Siliziumsubstrat MC Kasei BL-1, 2 CP (Waren zeichen, hergestellt von Mitsubishi Kasei), ein Harz auf Novolakbasis, aufgebracht, wobei sich eine Schichtdicke von 130 nm ergab. Die aufgebrachte Schicht wurde sanft auf einer heißen Platte bei 210°C für 50 Sekunden und dann nochmals für 50 Sekunden bei 100°C zur Lösungsmittelbeseitigung gehärtet. Die Dicke der Schicht wurde unter Verwendung von Ethylcello solveacetat mittels eines Puddelverfahrens für 60 Sekunden auf 70 nm eingestellt. Ein abschließender Härteschritt bei 300°C für 90 Sekunden ergab eine erfindungsgemäße Antireflexschicht. Der Reflexionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm ver ringerte sich nach dem Härten auf 45% desjenigen eines blanken Siliziumwafers.

Daraufhin wurde durch ein konventionelles Verfahren ein Resist film aufgebracht, und durch Entwickeln, Belichten etc. wurden Resiststrukturen erzeugt. Anschließend wurde ein Ätzprozeß durchgeführt. Als Fotoresist wurde XP89131 (Warenzeichen, her gestellt von Shipley Co.,) verwendet, und die Dicke des Resist films betrug mindestens 0,8 µm, da sich dessen Dicke während des Ätzens verringert. Ein Nikon EX1755-Stepper (Warenzeichen, hergestellt von Nikon Co., Ltd.) mit einem KrF-Excimerlaser wurde als Lichtquelle verwendet. Eine wäßrige TMAH (Tetrame thylammoniumhydroxid)-Lösung wurde als Entwicklerlösung ver wendet, und Cl₂ sowie O₂ wurden zum Ätzen der Antireflexschicht in einem Zeitätzverfahren benutzt. Mit den obigen Bedingungen wurde eine L/A(Linie/Abstand)-Abmessung von 0,30 µm erhalten, sogar für eine Stufe von 300 nm.

Beispiel 2

Eine erfindungsgemäße Antireflexschicht wurde in derselben Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle des Resists auf Novolakbasis ein Resist auf Polyvinylphenolbasis verwendet wurde. Der Reflektionsgrad verringerte sich unter denselben Bedingungen auf 45%.

Beispiel 3

Eine erfindungsgemäße Antireflexschicht wurde in derselben Weise hergestellt, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit der Aus nahme, daß anstelle des Resists auf Novolakbasis ein reines Novolakharz verwendet wurde. Hierbei betrug der Gewichts durchschnitt des Molekulargewichts 6000 und das Verhältnis von Gewichtsdurchschnitt des Molekulargewichts zum Anzahldurch schnitt des Molekulargewichts 7. Es wurde dieselbe Wirkung wie im Beispiel 1 erzielt.

Vergleichsbeispiel

Es wurden Resiststrukturen in derselben Weise erzeugt, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, daß keine Antireflex schicht aufgebracht wurde.

Die Fig. 7A bis 7D zeigen rasterelektronenmikroskopische Auf nahmen von Strukturcharakteristika für eine 300 nm-Stufe, die durch ein konventionelles Verfahren mit einem einzelnen Resist ohne Verwendung einer Antireflexschicht hergestellt wurde, wobei die Linienbreiten der Strukturen 0,30 µm, 0,32 µm, 0,34 µm, bzw. 0,36 µm und die Resistdicken sämtlich 0,5 µm betragen.

Die Fig. 8A und 8B zeigen rasterelektronenmikroskopische Auf nahmen von Strukturcharakteristika für eine 300 nm-Stufe, die unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Antireflexschicht her gestellt wurde, wobei die Resistdicken in den Fig. 8A und 8B bei 0,5 µm bzw. 0,8 µm liegen und die Linienbreiten der Struk turen jeweils 0,3 µm betragen.

Aus den Fig. 7A bis 7D sowie 8A und 8B ergibt sich, daß die durch Verwendung der erfindungsgemäßen Antireflexschicht her gestellten Resiststrukturen ein besseres Profil aufweisen.

Wie oben ausgeführt, bezieht sich die Erfindung auf eine Anti reflexschicht, die dazu verwendet wird, die durch Reflexion des Lichtes am Substrat während der Belichtung hervorgerufenen Defekte zu eliminieren. Dabei werden die Schwierigkeiten bei der herkömmlichen Antireflexschicht bezüglich der Auswahl komplexer Komponenten und der hohen Kosten überwunden, und es kann in einfacher Weise ein Lösungsmittel ausgewählt werden, da eine Einzelkomponente verwendbar ist. Des weiteren wird bei Verwendung der unter Benutzung einer erfindungsgemäßen Kompo sition hergestellten Antireflexschicht ein gutes Strukturprofil erzielt, was es wiederum möglich macht, Halbleiterbauelemente hoher Qualität herzustellen.

Da die Schichtdicke während der Bildung einer aufzubringenden Schicht frei eingestellt werden kann, kann die Wirkung der Antireflexschicht insbesondere an Stufen optimiert werden, und Schwierigkeiten, die während des Ätzens nach einem fotolitho graphischen Prozeß auftreten, können minimiert werden. Es ver steht sich, daß für den Fachmann verschiedenartige Modifika tionen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele hinsichtlich Form und Details ausführbar sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist.

Claims

1. Antireflexbeschichtungszusammensetzung für ein Halb leiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Polymerlösung besteht, die als Hauptkomponente wenigstens eine Verbindung beinhaltet, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die Harze auf Phenolbasis, wasserlösliche Harze und Acrylharze beinhaltet.

2. Antireflexbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Harz auf Phenolbasis ein Harz auf Novolakbasis, ein Harz auf Polyvinylphenolbasis, eine Mischung dieser beiden Harze oder ein Harz auf Copolymerbasis ist, das wenigstens eine Verbindung hiervon enthält.

3. Antireflexbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Harz ein Polyvinylalkoholharz ist.

4. Antireflexbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel der Polymerlösung wenigstens ein ausgewähltes aus einer Gruppe ist, die aus Alkoholen, aromatischen Kohlenwasser stoffen, Ketonen, Estern und deionisierten Wasser besteht.

5. Verfahren zur Herstellung einer Antireflexschicht, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Aufbringen einer Antireflexbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und
- Härten der aufgebrachten Zusammensetzung bei einer hohen Temperatur.

6. Verfahren nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeich net, daß das Härten bei einer Temperatur zwischen 200°C und 400°C für eine Zeitdauer zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Härten in einer Umgebungs- oder Sauer stoffatmosphäre durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nach dem Härten er haltenen Antireflexschicht kleiner als 150 nm ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Beschichtungsschritt ein sanftes Härten zur Lösungsmittelentfernung durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiter dadurch gekennzeich net, daß das sanfte Härten bei einer Temperatur zwischen 100°C und 250°C für eine Zeitdauer zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, weiter gekennzeich net durch einen Schritt zur Schichtdickensteuerung für die auf gebrachte Schicht nach dem sanften Härtevorgang.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weiter dadurch gekenn zeichnet, daß der schichtdickensteuernde Schritt durch Ent fernen des oberen Teils der aufgebrachten Schicht unter Ver wendung wenigstens eines Lösungsmittels durchgeführt wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkoholen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern und deionisiertem Wasser besteht.

13. Antireflexschicht, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 12 hergestellt ist.

14. Antireflexschicht nach Anspruch 13, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht Licht im fernen UV und Licht im Bereich der Wellenlänge von 248 nm absorbiert.

15. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Aufbringen einer Antireflexschicht gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
- Aufbringen einer fotosensitiven Schicht auf die Oberfläche der Antireflexschicht und
- Belichten und Entwickeln der fotosensitiven Schicht.

16. Verfahren nach Anspruch 15, weiter dadurch gekennzeich net, daß die fotosensitive Schicht mit Licht einer Wellenlänge von 300 nm oder weniger belichtet wird.