![]() Verfahren zum Glätten von Flächen in Strukturen durch Nutzung der Oberflächenspannung
专利摘要:
Erfindungsgemäß umfaßt ein Verfahren zum Glätten von Flächen einer Struktur aus einem ersten Material (10) mit einer vorbestimmten ersten Glasübergangstemperatur auf einem Träger (14) folgende Schritte: DOLLAR A - Auftragen eines zweiten Materials (20) mit einer vorbestimmten zweiten Glasübergangstemperatur, so daß die Oberfläche der Struktur des ersten Materials (10) von dem zweiten Material (20) zumindest teilweise bedeckt ist; DOLLAR A - Erhöhen der Temperatur des ersten Materials (10) auf eine erste vorbestimmbare Temperatur, welche größer als die erste Glasübergangstemperatur ist; und DOLLAR A - Erniedrigen der Temperatur des ersten Materials (10) unter die erste Glasübergangstemperatur des ersten Materials (10). 公开号:DE102004008782A1 申请号:DE200410008782 申请日:2004-02-23 公开日:2005-09-15 发明作者:Wolf-Dieter Dr. Domke;Siegfried Dr. Schwarzl 申请人:Infineon Technologies AG; IPC主号:B05D3-02
专利说明:
[0001] DieMiniaturisierung in der Mikroelektronik wird gemäß der International TechnologyRoadmap for Semiconductors (ITRS) weiterhin rasch fortschreiten.Danach werden in den Jahren 2010 und 2016 für DRAM 45 nm- bzw. 22 nm- Linienund fürdie geometrischen Gate-Längenvon Mikroprozessoren (MPU) Werte von 25 nm bzw. 13 nm erwartet. [0002] Für die Großserienproduktionvon Strukturen der Größe von 45nm und darunter wird die optische Lithographie im weichen Röntgenstrahlenbereichbei 13,5 nm, die sog. Extrem-Ultraviolet-Lithographie (EUV-Lithographie), als aussichtsreichste Lithographietechnologie bewertet.Sie wird aber nur dann zum Einsatz kommen, wenn neben der erforderlichenAuflösungauch die geforderten Linienbreitenschwankungen eingehalten werden,die i.a. kleiner als 10% der minimalen Linienbreiten sind, d.h.im Jahr 2010 ca. 4 nm fürDRAM und ca. 2 nm für MPU-Gatelängen betragen.Für 2016werden die entsprechenden Werte sogar bei 2 nm bzw. 1 nm liegen.Die Kantenrauhigkeit der Resiststrukturen darf daher pro Seite kaumdie Hälftedieser Werte übersteigen.Gegenwärtigwerden aber nur Kantenrauhigkeiten von ca. 6 bis 10 nm erreicht,was bereits für den50 nm-Knoten im Jahr 2009 ungenügendist. [0003] ZurKantenrauhigkeit der lithographisch erzeugten Lackstrukturen trägt eineReihe von Ursachen bei. Zum Teil wird bereits sehr erfolgreich an Maßnahmenzur Minimierung der Kantenrauhigkeit gearbeitet. [0004] Sowird beispielsweise durch hochaufgelöstes Elektronenstrahlschreibenund anisotrope Ätzprozesseversucht, die Resiststrukturen möglichst maßgetreuauf das Maskenblank zu übertragen,um die Linienbreitenschwankungen bzw. die Kantenrauhigkeit auf derMaske zu minimieren. [0005] Weiterhinwird beispielsweise die Abbildungsleistung der Projektionsoptikoptimiert, insbesondere eine Erhöhungder Auflösung,Verringerung von Wellenfrontfehlern, Erniedrigung der Lichtstreuung(Flare), exakte Funktion der Scanningtische für Maske und Wafer sowie Minimierungvon Aberrationen. [0006] Fernerwerden Photolacke (Resists) verwendet, welche einen möglichstgeringen Beitrag zur Kantenrauhigkeit liefern, z.B. durch Verwendungvon Grundpolymeren mit verschiedenartigen, möglichst kleinen linearen oderringförmigenMolekülgliedern undMinimierung der Diffusionslängender photochemisch erzeugten Protonen, z.B. durch Zusatz von Basen. [0007] EinPhotolack soll jedoch eine hohe Empfindlichkeit für großen Durchsatzund einen hohen Kontrast aufweisen, was aber erfahrungsgemäß nur auf KostenhöhererKantenrauhigkeit zu erreichen ist. [0008] Wieoben dargelegt werden zukünftigimmer kleinere Strukturen benötigt,um die Mikroelektronik weiter zu verbessern. Da bei immer kleinerenStrukturen eine geringe Kantenrauhigkeit dieser Strukturen von enormerWichtigkeit ist, ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahrenzur Herstellung von Strukturen mit möglichst geringer Kantenrauhigkeit anzugeben. [0009] DieseAufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch1, das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 6, sowie das Verfahren mitden Merkmalen des Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsvariantensind Gegenstand der abhängigenAnsprüche. [0010] Gemäß einemAspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Glätten von Flächen einer Struktur aus einemersten Material mit einer vorbestimmten ersten Glasübergangstemperaturauf einem Träger bereitgestellt,umfassend folgende Schritte: – Auftrageneines zweiten Materials mit einer vorbestimmten zweiten Glasübergangstemperatur, sodaß dieOberflächeder Struktur des ersten Materials von dem zweiten Material zumindestteilweise bedeckt ist; – Erhöhen derTemperatur des ersten Materials auf eine erste vorbestimmbare Temperatur,welche größer alsdie erste Glasübergangstemperaturist; und – Erniedrigender Temperatur des ersten Materials unter die erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials. [0011] Daserfindungsgemäße Verfahrengestattet eine Reduktion der Kantenrauhigkeit von bereits hergestelltenStrukturen. Dabei ist es möglich,daß diese Strukturenbeispielsweise lithographisch unter Nutzung aller aus dem Standder Technik bekannten Maßnahmenerzeugt wurden, wobei die Kantenrauhigkeit während der Herstellung bereitsgering gehalten werden kann. [0012] Beispielsweisekann eine Struktur eine lithographisch hergestellte Photoresistmaskebzw. -struktur beinhalten, wie sie in der Halbleitertechnik herkömmlicherweiseverwendet werden. Vorzugsweise umfaßt eine solche Struktur eineVielzahl von im wesentlichen quaderförmigen Elemente, welche z.B. auseinem Polymer hergestellt werden können. [0013] Ausgenutztwird bei dem erfindungsgemäßen Verfahrendie Eigenschaft, daß jedeOberfläche eineminimale Oberflächenenergieanstrebt. Somit beruht das erfindungsgemäße Verfahren auf der inhärenten Oberflächenspannungder verwendeten Materialien. [0014] Wirddie Temperatur der Struktur des ersten Materials auf eine vorbestimmteoder vorbestimmbare erste Temperatur erhöht, welche größer ist,als ihre erste Glasübergangstemperatur,werden die Molekülkettendes Polymers beweglich und streben eine Knäuelform an. Sie sind dann elastischbis plastisch verformbar. Da die Oberflächenspannung durch das Zahlenverhältnis vonOberflächenmolekülen zu Molekülen im Innerendes Materials bestimmt wird, nimmt die Wirksamkeit des vorgeschlagenenVerfahrens mit zunehmender Miniaturisierung der Struktur zu undwird gerade im Strukturgrößenbereichvon 30 nm oder kleiner am größten sein.Es ist bekannt, daß dieOberflächenspannung,die eine Linienkraft (Kraft pro Längeneinheit) ist, in diesemStrukturgrößenbereichdominant ist und die meisten anderen Kräfte, die auf Druck (Oberflächenkraft)oder Masse (Volumenkraft) basieren überwiegt. Die durch die Oberflächenspannungauf die Oberflächedes ersten Materials wirkenden Kräfte glätten die Oberfläche, d.h.die Kantenrauhigkeit wird reduziert. [0015] Unterder vorbestimmten ersten Temperatur wird im Sinne der Erfindungverstanden, daß diese ersteTemperatur bereits vor der Temperaturerhöhung festgelegt ist. [0016] Wirddie Temperatur der Struktur des ersten Materials über dessenerste Glasübergangstemperaturerhöht,wird nicht nur dessen Oberflächegeglättet,d.h. die Kantenrauhigkeit reduziert. Vielmehr strebt das Materialeinen Zustand mit minimaler Oberflächenenergie an, d.h. einenZustand mit minimaler Größe der Oberfläche. Beieiner quaderförmigenStruktur würdedaher ein Abrundung der Struktur unter dem Einfluß der Oberflächenspannungeintreten. [0017] Umeine solche Formveränderungzu verhindern, wird in der vorliegenden Erfindung, bevor die Temperaturdes ersten Materials erhöhtwird, ein zweites Material mit einer vorbestimmten zweiten Glasübergangstemperaturaufgetragen, so daß die Oberfläche derStruktur des ersten Materials von dem zweiten Material zumindestteilweise bedeckt ist. [0018] Ineiner besonders bevorzugten Ausführungsformbedeckt das vorzugsweise elastische bzw. verformbare zweite Materialdie Struktur des ersten Materials knapp. Die Struktur weist einemaximale Höhe über demTrägerauf, auf den sie aufgetragen ist. Vorzugsweise wird diese maximaleHöhe inNormalenrichtung zu dem vorzugsweise im wesentlichen planen Träger gemessen,d.h. die Höhewird im wesentlichen in senkrechter Richtung zu der im wesentlichenplanen Oberflächedes im wesentlichen planen Trägersgemessen. Das zweite Material überdeckt dieStruktur des ersten Materials dann knapp, wenn ein in Normalenrichtung über derStruktur bzw. dem Trägerliegender Raum bis zu der genannten maximalen Höhe oder geringfügig darüber mitdem zweiten Material ausgefülltist, wobei die Höhevon der im wesentlichen planen Oberfläche des Trägers gemessen wird. Mit anderenWorten überdecktdas zweite Material die Struktur dann knapp, wenn sie gemessen vonder Oberflächedes Trägersbis zu einer Höheaufgetragen ist, welche der genannten maximalen Höhe odereiner geringfügiggrößeren Höhe entspricht. [0019] Wirdnun die Struktur mit dem zweiten Material zumindest teilweise bedecktund die Temperatur überdie erste Glasübergangstemperaturerhöht,so stellt sich durch die Oberflächenspannungeine minimale Oberflächein beiden Materialien ein. Vorteilhafterweise kann dabei die Quaderformeiner Struktur erhalten bleiben, wobei lediglich die Kantenrauhigkeitenreduziert werden. [0020] Insbesondereist dies der Fall, wenn der Abstand der dem Träger abgewandten Fläche desersten Materials zu der dem ersten Material abgewandten Fläche deszweiten Materials in Flächenbereichen über derStruktur möglichstkein, insbesondere Null, ist. Da dabei die Form des zweiten Materials undinsbesondere die Form der dem ersten Material abgewandten Fläche deszweiten Materials im wesentlichen unverändert bleibt und die daranangrenzende Flächedes ersten Materials im wesentlichen die gleiche Form bzw. Krümmung annimmt,bleibt die Form dieser Flächedes ersten Materials im wesentlichen konstant, wobei jedoch dieseFlächegeglättet wird,d.h. die Kantenrauhigkeiten reduziert werden. [0021] Folglichwerden die Oberflächenenergien derverbleibenden Flächender vorzugsweise quaderförmigenStruktur minimiert, wobei die Form der verbleibenden Flächen imwesentlichen beibehalten und lediglich diese Flächen geglättet werden, d.h. die Kantenrauhigkeitenreduziert werden. [0022] DieTemperatur wird dabei lediglich so weit erhöht, daß die Struktur weder ihre Form,noch ihre Abmessung verliert. [0023] Vorzugsweisewird nach dem Erniedrigen der Temperatur, insbesondere nach demErniedrigen der Temperatur unterhalb die Glasübergangstemperatur des erstenMaterials, das zweite Material entfernt. [0024] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder Erfindung ist die zweite Glasübergangstemperatur des zweitenMaterials größer alsdie erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials. In einer besonders bevorzugten Ausführungsformkönnenbeide Glasübergangstemperaturenauch gleich groß sein. [0025] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformist die erste Temperatur, auf welche die Temperatur des ersten Materialserhöhtwird, um vorzugsweise 5°Cbis 40°C%,insbesondere 10°C%bis 20°C,größer alsdie erste Glasübergangstemperatur desersten Materials. Weiterhin vorzugsweise ist die erste Temperaturkleiner oder gleich der zweiten Glasübergangstemperatur des zweitenMaterials. [0026] Vorzugsweisekommt als erstes Material aliphatische Acrylat- und/oder Methacrylatester, polyethermodifizierteAcrylat/Methacrylatester, fluormodifizierte Acrylat/Methacrylatester,silan- oder siloxanmodifizierte Acrylat/Methacrylatester, fluor-,silan-, siloxan-, alkylethermodifizierte Acrylat/Methacrylatester-Maleinsäureanhydrid-Copolymereund als zweites Material Acrylat/Methacrylat-Adamantylester, aromatischePolyether, aromatische Polyester, modifizierte Polyhidroxystyrole,Hydroxystyrol-Acrylat/Methacrylatester, Acrylat/Methacrylat-Maleisäureanhydrid-Copolymere,Norbornen-Maleisäureanhydrid-Copolymere, Polyarylethersulfonezum Einsatz. Vorzugsweise beträgtz.B. fürdas Material alphatische Acrylat/Methacrylester die erste Glasübergangstemperaturetwa 80°Cbis etwa 120°Cund die zweite Glasübergangstemperaturbeträgtfür das MaterialAcrylat/Methylacrylat-Maleinsäurehydrid-Copolymerevorzugsweise etwa 110°Cbis etwa 150°C. [0027] Esist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahrenzum Glättenvon Flächeneiner Struktur aus einem ersten Material mit einer vorbestimmtenersten Glasübergangstemperaturauf einem Trägerbereitzustellen, umfassend folgende Schritte: – Auftrageneiner dünnenSchicht eines verformbaren Trennmaterials auf die Oberfläche desersten Materials, so daß dieOberflächedes ersten Materials zumindest teilweise von dem Trennmaterial bedecktist; – Auftrageneines zweiten Materials mit einer vorbestimmten zweiten Glasübergangstemperatur, sodaß dieOberflächedes Trennmaterials von dem zweiten Material zumindest teilweisebedeckt ist; – Erhöhen derTemperatur des ersten Materials und des zweiten Materials auf eineerste vorbestimmbare Temperatur, welche sowohl größer als dieerste als auch die zweite Glasübergangstemperaturist; und – Erniedrigender Temperatur des ersten Materials und des zweiten Materials unterdie erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials. [0028] Beidiesem Verfahren wird vorteilhafterweise durch das Trennmaterialverhindert, daß zwischen derStruktur des ersten Materials und dem zweiten Material eine feste,d.h. schwer löslicheVerbindung hergestellt wird. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenndie Materialien jeweils überihre Glasübergangstemperaturenerhitzt werden. Vorzugsweise umfaßt das Trennmaterial eine dünne Schicht über der Strukturdes ersten Materials. Weist die Struktur des ersten Materials beispielsweiseim wesentlichen eine Quaderform auf, so kann das Trennmaterial beispielsweiseeine Kastenform aufweisen. Vorteilhafterweise verlaufen dabei Flächen desTrennmaterials im wesentlichen parallel zu Flächen der Struktur. Weist nunbeispielsweise die Oberflächeder Struktur des ersten Materials eine Fläche auf, welche im wesentlichenparallel zu dem im wesentlichen planen Träger verläuft, so weist vorzugsweiseauch die Oberflächedes Trägermaterialseine Flächeauf, welche im wesentlichen parallel zu dem planen Träger verläuft. [0029] Ineiner besonders bevorzugten Ausführungsformder Erfindung überdecktdas zweite Material das Trennmaterial knapp, wobei knapp hier vorzugsweisewie oben beschrieben verstanden wird. Aufgrund des zweiten Materialswerden somit analog zu dem oben beschriebenen Verfahren Flächen des erstenMaterials geglättet,wobei dabei ausgenutzt wird, daß dasTrennmaterial verformbar ist. [0030] Beidem Trennmaterial handelt es sich vorzugsweise um aliphatische Acrylat-und/oder Methacrylatester, polyethermodifizierte Acrylat/Methacrylatester,fluormodifizierte Acrylat/Methacrylatester, silan- oder siloxanmodifizierteAcrylat/Methacrylatester, fluor-, silan-, siloxan-, alkylethermodifizierteAcrylat/Methacrylatester-Maleinsäureanhydrid-Copolymere,weiterhin langkettige Siloxanverbindungen, Siliconverbindungen,Wachsdispersionen, Phenolharze, graphithaltige Harze, aus der Gasphaseabscheidbare siliziumhaltige oder kohlenstoffhaltige CVD-Schichten, weiterhinSputter-Kohlenstoffschichten. [0031] Fernerliegt die Schichtdicke des Trennmaterials bevorzugt zwischen 5 nmund 15 nm, besonders bevorzugt zwischen 8 nm und 12 nm. [0032] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ist die zweite Glasübergangstemperatur des zweitenMaterials gleich groß odergrößer alsdie erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials. [0033] Besondersbevorzugt handelt es sich bei dem zweiten Material und bei dem erstenMaterial um identische Materialien. Dabei kann vorteilhafterweise erreichtwerden, daß inbeiden Materialien zum gleichen Zeitpunkt die Temperatur über dieGlasübergangstemperaturerhöhtwird. Somit wird der Übergangin den Glaszustand bei beiden Materialien gleichzeitig erreicht unddas Glättender Flächen,d.h. das Reduzieren der Kantenrauhigkeit vereinfacht und die Temperaturbelastungdes ersten Materials verringert. [0034] Vorzugsweisebeträgtdie erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials etwa 90°Cbis etwa 130°Cund weiterhin bevorzugt beträgtdie zweite Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials etwa 100°Cbis etwa 140°C. [0035] Ineiner weiterhin bevorzugten Ausführungsformder Erfindung ist die erste Temperatur um etwa 10°C bis etwa20°C größer alsdie erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials und weiterhin bevorzugt ist die erste Temperaturum etwa 20°Cbis etwa 70°Cgrößer alsdie zweite Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials. [0036] Weiterhinbevorzugt wird nach Erniedrigen der Temperatur das zweite Materialentfernt und besonders bevorzugt nach Entfernen des zweiten Materialsauch das Trennmaterial entfernt. [0037] Esist ein weiterer Aspekt der Erfindung, ein Verfahren zum Glätten vonFlächeneiner Struktur aus einem ersten Material mit einer vorbestimmten erstenGlasübergangstemperaturauf einem Träger bereitzustellen,umfassend folgende Schritte: – Auftrageneiner dünnenSchicht eines zweiten Materials mit einer vorbestimmten zweitenGlasübergangstemperatur,so daß dieOberflächeder Struktur des ersten Materials von dem zweiten Material zumindestteilweise bedeckt ist; – Erhöhen derTemperatur des zweiten Materials auf eine erste vorbestimmbare Temperatur,welche größer ist,als die zweite Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials; und – Erniedrigender Temperatur unter die zweite Glasübergangstemperatur des zweitenMaterials. [0038] Vorteilhafterweisekann durch das Verfahren nach diesem Aspekt der Erfindung die Oberfläche in demzweiten Material aufgrund der Oberflächenspannung des zweiten Materialsgeglättetwerden. Dabei wird die Oberflächenenergiedes zweiten Materials durch die Oberflächenspannung minimiert, wobeidie Form der Struktur des ersten Materials, beispielsweise eineQuaderform des ersten Materials, im wesentlichen gleich bleibt. [0039] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ist die zweite Glasübergangstemperatur des zweitenMaterials kleiner als die erste Glasübergangstemperatur des erstenMaterials. Dadurch wird erreicht, daß bei Erhöhen der Temperatur das zweiteMaterial eher in den Glaszustand übergeht als das erste Material.Somit kann die Oberflächenspannungbereits ein Minimieren der Oberflächenenergie, d.h. ein Glätten derOberflächebewirken, bevor das erste Material in den Glaszustand übergeht. [0040] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformist die erste Temperatur kleiner als die erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials. Demgemäß kann daszweite Material durch Erhöhen derTemperatur auf die erste Temperatur den Glaszustand erreichen, daserste Material jedoch nicht. Dadurch bleiben die Oberfläche unddie Form des ersten Materials unverändert, wohingegen eine minimaleOberflächedes zweiten Materials durch die Oberflächenspannung hergestellt wird.Da jedoch die dem ersten Material zugewandte Oberfläche deszweiten Materials mit dem ersten Material verbunden ist, kann lediglichdie dem ersten Material abgewandte Oberfläche des zweiten Materials minimiertwerden. Das heißt,daß eineneue Struktur entsteht, welche im wesentlichen aus der Strukturdes ersten Materials mit der darauf angebrachten dünnen Schichtdes zweiten Materials besteht, wobei die dem ersten Material abgewandteOberflächedieser neuen Struktur eine minimale Oberflächenenergie, d.h. eine geglättete Oberfläche aufweist. [0041] Vorzugsweiseist die erste Temperatur um etwa 10°C bis etwa 20°C größer alsdie zweite Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials. [0042] Weiterhinbevorzugt beträgtdie erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials etwa 110°Cbis etwa 150°Cund besonders bevorzugt beträgtdie zweite Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials etwa 80°Cbis etwa 120°C. [0043] Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung beträgtdie Schichtdicke des zweiten Materials etwa 5 nm bis etwa 20 nm. [0044] Beiden vorangehenden Verfahren der Erfindung handelt es sich bei demersten Material vorzugsweise um aliphatische Acrylat- und/oder Methacrylatester,polyethermodifizierte Acrylat/Methacrylatester, fluormodifizierteAcrylat/Methacrylatester, silan- oder siloxanmodifizierte Acrylat/Methacrylatester,fluor-, silan-, siloxan-, alkylethermodifizierte Acrylat/Methacrylatester-Maleinsäureanhydrid-Copolymere.Bei dem zweiten Material handelt es sich vorzugsweise um Acrylat/Methacrylat-Adamantylester, aromatischePolyether, aromatische Polyester, modifizierte Polyhidroxystyrole,Hydroxystyrol-Acrylat/Methacrylatester,Acrylat/Methacrylat-Maleisäureanhydrid-Copolymere,Norbornen-Maleisäure-anhydrid-Copolymere, Polyarylethersulfone. [0045] Besondersbevorzugt handelt es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten Materialum einen Photoresist bzw. einen Photolack. [0046] Beiden oben angegebenen Verfahren der Erfindung handelt es sich beider Struktur des ersten Materials vorzugsweise um eine im wesentlichen quaderförmige Struktur. [0047] Weiterhinbevorzugt weist der Trägerzumindest eine im wesentlichen plane Fläche auf, wobei die Strukturdes ersten Materials auf diese plane Fläche aufgebracht ist. [0048] Besondersbevorzugt handelt es sich bei dem Trägermaterial um ein gegebenenfallsstrukturiertes Halbleitersubstrat, bevorzugt um ein strukturiertesHalbleitersubstrat umfassend eine Vielzahl miteinander verbundenerbzw. ineinander übergehenderMaterialschichten, wie dies z.B. in einem Halbleiterspeicherchipder Fall ist. [0049] Durchdie vorliegenden Erfindung können dieKantenrauhigkeiten von handelsüblichenPhotolacken (Resists) verringert werden, insbesondere von hochempfindlichenschnellen Photolacken, die im Vergleich zu langsameren Photolackengrößere intrinsischeKantenrauhigkeiten aufweisen, so daß bei Verwendung dieser schnellerenLacke mit kürzerenBelichtungszeiten höhererDurchsatz und niedrigere Fertigungskosten erzielt werden können. [0050] Dadie Erfindung erst an den fertigen Resiststrukturen ansetzt, können vorteilhafterweisealle herkömmlichenMaßnahmenzur Verkleinerung der Kantenrauhigkeit zusätzlich genutzt werden. DieVerfahren der vorliegenden Erfindung schließen diese Maßnahmennicht aus, sondern ergänzensie. [0051] DieErfindung wird nachfolgend anhand begleitender Zeichnungen bevorzugterAusführungsvariantenbeispielhaft beschrieben. Es zeigen: [0052] 1a bis 1d:Schnittansichten von Verfahrensstadien einer Ausführungsvariantedes Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Glätten von Flächen einer Struktur aus einemersten Material auf einem Träger; [0053] 2a bis 2f: Schnittansichten von Verfahrensstadieneiner weiteren bevorzugten Ausführungsvariantedes Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Glätten von Flächen einer Struktur aus einemersten Material auf einem Träger; [0054] 3a bis 3d: Schnittansichten von Verfahrensstadieneiner nächstenbevorzugten Ausführungsvariantedes Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Glätten von Flächen einer Struktur aus einemersten Material auf einem Träger. [0055] Anhandder 1a bis 1d wirdnachfolgend eine bevorzugte Ausführungsvariantezum Glättenvon Flächeneiner Struktur aus einem ersten Material auf einem Träger beschrieben. [0056] 1a zeigteine Schnittansicht eines ersten Materials 10, welchessich auf einer vorzugsweise planen Fläche bzw. Oberfläche 12 einesTrägers 14 befindet.Vorzugsweise weist das erste Material 10 eine im Querschnittim wesentlichen rechteckige Struktur auf, welche durch Strichliniengekennzeichnet ist. Im Realfall wird eine solche Struktur jedoch nurnäherungsweiseerreicht, da herstellungsbedingt die Oberfläche des ersten Materials 10 eineKantenrauhigkeit 16 aufweist. Eine Fläche 18 der Oberfläche derStruktur des ersten Materials 10 ist im wesentlichen planparallelzu der Oberfläche 12.Ferner ist in 1a eine Höhe h1 dargestellt, in welchersich die Fläche 18 desersten Materials 10 überder im wesentlichen planen Oberfläche 12 des Trägers 14 befindet.Dabei stellt diese Höheh1 eine mittlere Höhe dar,welche um die Kantenrauhigkeit 16 schwankt, wobei die Höhe h1 ineiner Normalenrichtung NR bezüglichder Oberfläche 12 desTrägers 14 bzw.in der Flächenebenedes Trägers 14,d.h. im wesentlichen senkrecht zu dieser Oberfläche 12 des Trägers 14 gemessenwird. [0057] 1b zeigteine Schnittansicht nach einem weiteren Verfahrensschritt, während demein zweites Material 20 aufgetragen wurde. Wie aus 1b ersichtlichist, überdecktdas zweite Material 20 in der Schnittebene das erste Material 10 vollständig und eineFläche 22 deszweiten Materials 20 verläuft im wesentlichen parallelzu der Oberfläche 12 desTrägers 14.Ferner ist in dieser Figur die Höheh2 der Fläche 22 deszweiten Materials 20 überder Oberfläche 12 desTrägers 14 dargestellt.Dabei wird die Höheh2 im Bereich der Struktur des ersten Materials 10 analogzur Höheh1 gemessen, d.h. senkrecht zur Oberfläche 12 des Trägers 14. [0058] 1c zeigteine weitere Schnittansicht, nachdem die Temperatur in dem erstenMaterial über eineGlasübergangstemperaturdes ersten Materials und des zweiten Materials erhöht ist.Aufgrund der Oberflächenspannungwird die Oberflächegeglättet unddadurch die Kantenrauhigkeit reduziert. Da die Höhe h2 der Fläche 22 deszweiten Materials 20 nur knapp größer ist als die Höhe h1 derFläche 18 der Oberfläche desersten Materials 10, d.h. da die Differenz dieser beidenHöhen h1und h2 im Vergleich zu dem Wert der Höhe h1 gering ist, paßt sichdie Fläche 18 desersten Materials 10 im wesentlichen der Fläche 22 deszweiten Materials 20 an, d.h. die Oberflächenenergiedieser Fläche 18 wirdunabhängigvon den Oberflächenenergiender Seitenflächen 24 minimiert.Als Folge wird die Fläche 18 zwargeglättet, d.h.die Kantenrauhigkeit reduziert, jedoch wird nicht die Oberfläche desersten Materials 10, bestehend aus der Fläche 18 undden Seitenflächen 24,in ihrer Gesamtheit minimiert, was eine im Querschnitt kreis- bzw.ellipsenförmigeStruktur des ersten Materials 10 zur Folge hätte. Vielmehrwerden die Oberflächenenergiender Fläche 18 undder Seitenflächen 24 getrenntvoneinander minimiert, wodurch die Struktur des ersten Materials 10,d.h. in diesem Fall der rechteckige Querschnitt, im wesentlichenerhalten bleibt. [0059] Ineinem nächstenVerfahrensschritt wird schließlichdas zweite Material 20 entfernt. Dadurch bleibt lediglichder Träger 14 unddie Struktur des ersten Materials 10 erhalten. Dies istin 1d dargestellt. [0060] Anhandder 2a bis 2e wirdeine weitere bevorzugte Ausführungsvariantedes Verfahrens der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei in 2a eineStruktur analog zu 1a dargestellt ist. [0061] Ineinem weiteren Verfahrensschritt wird auf die Struktur des erstenMaterials 10 eine dünne Schichteines verformbaren Trennmaterials 26 mit einer Schichtdicked1 aufgetragen. Eine Schnittansicht nach diesem Verfahrensschrittist in 2b dargestellt. Die Form derStruktur des ersten Materials 10 wird durch diese dünne Schichtdes Trennmaterials 26 im wesentlichen beibehalten. In anderenWorten umfaßtdas Trennmaterial 26 eine Fläche 28, welche imwesentlichen parallel ist zu der Fläche 18 des erstenMaterials 10. Eine Höheh3 der Fläche 28 des Trennmaterialsergibt sich somit im wesentlichen als Summe der Schichtdicke d1des Trennmaterials 26 und der Höhe h1 des ersten Materials 10.Die Höhe h3ist wiederum eine mittlere Höhe,welche um die Kantenrauhigkeit der Fläche 28 des Trennmaterials 26 undder Kantenrauhigkeit 16 des ersten Materials 10 variiert. [0062] Ineinem nächstenSchritt diese Verfahrens wird ein zweites Material 20 aufgetragen,wie dies in 2c dargestellt ist. [0063] Wieaus 2c ersichtlich ist, bedeckt das zweite Material 20 inder Schnittebene das erste Material 10 und das Trennmaterial 26 vollständig und eineFläche 22 deszweiten Materials 20 verläuft im wesentlichen parallelzu der Oberfläche 12 desTrägers 14.Ferner ist in 2c die Höhe h2 der Fläche 22 deszweiten Materials 20 überder Oberfläche 12 desTrägers 14 dargestellt.Dabei wird die Höheh2 im Bereich der Struktur des ersten Materials 10 analog zurHöhe h1gemessen, d.h. senkrecht zur Oberfläche 12 des Trägers 14. [0064] 2d zeigteine weitere Schnittansicht, nachdem die Temperatur in dem erstenMaterial und in dem zweiten Material über eine Glasübergangstemperaturdes ersten Materials und übereine Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials erhöht ist.Aufgrund der Oberflächenspannungwurden die Oberflächenenergiender Oberflächenminimiert, d.h. die Oberflächengeglättetund die Kantenrauhigkeit reduziert. Da die Höhe h2 der Fläche 22 deszweiten Materials 20 nur knapp größer ist als die Höhe h3, d.h.da die Differenz dieser beiden Höhenim Vergleich zu dem Wert der Höheh3 gering ist, passen sich die Fläche 18 des erstenMaterials 10 und die Fläche 28 desTrennmaterials 26 im wesentlichen der Fläche 22 deszweiten Materials 20 an, d.h. die Oberflächenenergieder Fläche 18 wirdunabhängigvon den Oberflächenenergiender Seitenflächen 24 minimiert.Als Folge wird die Fläche 18 zwargeglättet,jedoch nicht die Oberflächedes ersten Materials 10, umfassend die Fläche 18 unddie Seitenflächen 24,in ihrer Gesamtheit minimiert, was eine im Querschnitt kreis- bzw.ellipsenförmigeStruktur des ersten Materials 10 zur Folge hätte. Vielmehrwerden die Oberflächenenergiender Fläche 18 undder Seitenflächen 24 getrenntvoneinander minimiert, wodurch die Struktur des ersten Materials 10,d.h. in diesem Fall der rechteckige Querschnitt, im wesentlichenerhalten bleibt. Analog werden auch die entsprechenden Flächen desTrennmaterials unabhängigvon einander minimiert. [0065] Ineinem nächstenVerfahrensschritt wird schließlichdas zweite Material 20 entfernt. Dadurch bleibt lediglichder Träger 14 unddie Struktur des ersten Materials 10 mit der darüberliegendenSchicht des Trennmaterials 26 erhalten. Dies ist in 2e dargestellt. [0066] Nachfolgendwird unter Zuhilfenahme der 3a bis 3c eineweitere bevorzugte Ausführungsvariantedes Verfahrens der Erfindung beschrieben. [0067] In 3a isteine Struktur analog zu 1a dargestellt. [0068] Ineinem weiteren Verfahrensschritt wird eine dünne Schicht eines zweiten Materials 20 aufdas erste Material 10 mit einer Schichtdicke d2 aufgetragen.Eine Schnittansicht nach Durchführendieses Verfahrensschrittes ist in 3b gezeigt.Die Schichtdicke d2 des zweiten Materials 20 beträgt vorzugsweisezwischen etwa 5 nm und etwa 20 nm, wobei die Struktur des erstenMaterials 10 im wesentlichen erhalten bleibt. Das heißt eineneue Struktur, bestehend aus der Struktur des ersten Materials 10 mitder darauf angebrachten dünnenSchicht des zweiten Materials 20 entsteht, und die Form dieser neuenStruktur entspricht im wesentlichen der Form der Struktur des erstenMaterials 10. [0069] 3c zeigteine Schnittansicht nach einem weiteren Verfahrensschritt, wobeidie Temperatur des zweiten Materials 20 auf eine vorbestimmteTemperatur überdie Glasübergangstemperaturdieses zweiten Materials 20 erhöht wurde. Dabei ist diese vorbestimmteTemperatur kleiner, als die Glasübergangstemperaturdes ersten Materials 10. Somit wird erreicht, daß sich daszweite Material 20 im Glaszustand befindet und die Oberflächenenergiedes zweiten Materials aufgrund von Oberflächenspannung minimiert wird,d.h. daß diedem ersten Material abgewandte Oberfläche des zweiten Materials 20 geglättet wird.Da das erste Material 10 noch nicht bis zu dessen Glasübergangstemperaturerwärmtwurde, bleibt die Struktur und auch die Kantenrauhigkeit des erstenMaterials 10 erhalten. Da weiterhin das zweite Material 20 mitdem ersten Material 10 verbunden ist, nimmt die Oberfläche deszweiten Materials 20 nicht einen im wesentlichen kreis-bzw. ellipsenförmigenQuerschnitt an, sondern die Form der Struktur des ersten Materials 10 wirdim wesentlichen beibehalten, und lediglich die Oberfläche geglättet, d.h.die Kantenrauhigkeit reduziert. [0070] Folglichentspricht die dadurch entstehende neue Struktur in ihrer Form imwesentlichen der ursprünglichenStruktur des ersten Materials 10, wobei diese neue Strukturim wesentlichen um die Schichtdicke d2 des zweiten Materials 20 größer istals die ursprünglicheStruktur des ersten Materials 10 und zusätzlich dieOberflächedieser neuen Struktur geglättetist, d.h. die Kantenrauhigkeit reduziert ist. [0071] DieErfindung ist nicht auf Strukturen beschränkt, welche durch optischeLithographieverfahren erzeugt wurden. Vielmehr können die erfindungsgemäßen Verfahreninsbesondere bei beliebigen Lithographieverfahren unter Verwendungstrahlungsempfindlicher Lacke angewandt werden. Weiterhin müssen dieseStrukturen nicht durch Lithographieverfahren hergestellt werden,sondern könnenauch durch andere Verfahren zur Erzeugung von Strukturen hergestelltwerden. 10 erstesMaterial 12 Oberfläche 14 Träger 16 Kantenrauhigkeit 18 Fläche 20 zweitesMaterial 22 Fläche 24 Seitenfläche 26 Trennmaterial 28 Fläche NR Normalenrichtung h1 Höhe h2 Höhe h3 Höhe d1 Schichtdicke d2 Schichtdicke
权利要求:
Claims (24) [1] Verfahren zum Glätten von Flächen einer Struktur aus einemersten Material (10) mit einer vorbestimmten ersten Glasübergangstemperaturauf einem Träger(14) umfassend folgende Schritte: – Auftragen eines zweiten Materials(20) mit einer vorbestimmten zweiten Glasübergangstemperatur, sodaß dieOberflächeder Struktur des ersten Materials (10) von dem zweitenMaterial (20) zumindest teilweise bedeckt ist; – Erhöhen derTemperatur des ersten Materials (10) auf eine erste vorbestimmbareTemperatur, welche größer alsdie erste Glasübergangstemperaturist; und – Erniedrigender Temperatur des ersten Materials (10) unter die ersteGlasübergangstemperaturdes ersten Materials (10). [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Material(20) die Struktur des ersten Materials (10) knapp überdeckt. [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweiteGlasübergangstemperaturdes zweiten Materials (20) größer ist als die erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials (10) [4] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeidie erste Temperatur 10°Cbis 20°Cgrößer alsdie erste Glasübergangstemperatur desersten Materials (10) ist. [5] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeidie erste Temperatur kleiner oder gleich ist als die zweite Glasübergangstemperatur deszweiten Materials (20). [6] Verfahren zum Glättenvon Flächen(18, 22, 24) einer Struktur aus einemersten Material (10) mit einer vorbestimmten ersten Glasübergangstemperaturauf einem Träger(14) umfassend folgende Schritte: – Auftragen einer dünnen Schichteines verformbaren Trennmaterials (26) auf die Oberfläche desersten Materials (10), so daß die Oberfläche desersten Materials (10) zumindest teilweise von dem Trennmaterial(26) bedeckt ist; – Auftragen eines zweiten Materials(20) mit einer vorbestimmten zweiten Glasübergangstemperatur, sodaß dieOberflächedes Trennmaterials (26) von dem zweiten Material (20)zumindest teilweise bedeckt ist; – Erhöhen der Temperatur des erstenMaterials (10) und des zweiten Materials (20)auf eine erste vorbestimmbare Temperatur, welche sowohl größer alsdie erste als auch die zweite Glasübergangstemperatur ist; und – Erniedrigender Temperatur des ersten Materials (10) und des zweitenMaterials (20) unter die erste Glasübergangstemperatur des erstenMaterials (10). [7] Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zweite Material(20) das Trennmaterial (26) knapp überdeckt. [8] Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei es sich beidem Trennmaterial (26) um aliphatische Acrylat- und/oderMethacrylatester, polyethermodifizierte Acrylat/Methacrylatester,fluormodifizierte Acrylat/Methacrylatester, silan- oder siloxanmodifizierteAcrylat/Methacrylatester, fluor-, silan-, siloxan-, alkylethermodifizierteAcrylat/Methacrylatester- Maleinsäureanhydrid-Copolymere,weiterhin langkettige Siloxanverbindungen, Siliconverbindungen,Wachsdispersionen, Phenolharze, graphithaltige Harze, aus der Gasphaseabscheidbare siliziumhaltige oder kohlenstoffhaltige CVD-Schichten, weiterhinSputter-Kohlenstoffschichten handelt. [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei es sichbei dem ersten Material (10) und dem zweiten Material (20)um identische Materialien handelt. [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Schichtdicke(d1) des Trennmaterials (26) bevorzugt zwischen 5 nm und20 nm, besonders bevorzugt zwischen 8 nm und 12 nm liegt. [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die zweiteGlasübergangstemperaturdes zweiten Materials (20) gleich groß oder größer ist als die erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials (10). [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die ersteTemperatur um 10°Cbis 20°C größer istals die erste Glastemperatur des ersten Materials (10). [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die ersteTemperatur um 20°Cbis 70°C größer istals die zweite Glasübergangstemperatur deszweiten Materials (20). [14] Verfahren zum Glättenvon Flächeneiner Struktur aus einem ersten Material (10) mit einervorbestimmten ersten Glasübergangstemperaturauf einem Träger(14) umfassend folgende Schritte: – Auftragen einer dünnen Schichteines zweiten Materials (20) mit einer vorbestimmten zweitenGlasübergangstemperatur,so daß dieOberflächeder Struktur des ersten Materials (10) von dem zweiten Material(20) zumindest teilweise bedeckt ist; – Erhöhen derTemperatur des zweiten Materials (20) auf eine erste vorbestimmbareTemperatur, welche größer ist,als die zweite Glasübergangstemperatur deszweiten Materials (20); und – Erniedrigen der Temperaturunter die zweite Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials (20). [15] Verfahren nach Anspruch 14, wobei die zweite Glasübergangstemperaturdes zweiten Materials (20) kleiner ist als die erste Glasübergangstemperaturdes ersten Materials (10). [16] Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die ersteTemperatur kleiner ist, als die erste Glasübergangstemperatur des erstenMaterials (10). [17] Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die ersteTemperatur um 20°Cbis 70°C größer ist,als die zweite Glasübergangstemperatur deszweiten Materials (20). [18] Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Schichtdicke(d2) des zweiten Materials (20) vorzugsweise zwischen 5nm und 20 nm beträgt. [19] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeies sich bei dem ersten Material (10) um aliphatische Acrylat- und/oder Methacrylatester,polyethermodifizierte Acrylat/Methacrylatester, fluormodifizierteAcrylat/Methacrylatester, silan- oder siloxanmodifizierte Acrylat/Methacrylatester,fluor-, silan-, siloxan-, alkylethermodifizierte Acrylat/Methacrylatester-Maleinsäureanhydrid-Copolymere handelt. [20] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei essich bei dem zweiten Material (20) um Acrylat/Methacrylat-Adamantylester, aromatischePolyether, aromatische Polyester, modifizierte Polyhydroxystyrole,Hydroxystyrol-Acrylat/Methacrylatester,Acrylat/Methacrylat-Maleisäureanhydrid-Copolymere,Norbornen-Maleisäureanhydrid-Copolymere, Polyarylethersulfonehandelt. [21] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeies sich bei dem ersten Material (10) und/oder dem zweiteMaterial (20) um einen Photoresist handelt. [22] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeidie Struktur des ersten Materials (10) im wesentlicheneine quaderförmigeStruktur ist. [23] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeider Träger(14) zumindest eine im wesentlichen plane Fläche (12)aufweist und die Struktur des ersten Materials (10) aufdiese plane Fläche(12) aufgebracht ist. [24] Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeies sich bei dem Trägermaterialum ein gegebenenfalls strukturiertes Halbleitersubstrat, vorzugsweiseum vielschichtiges Halbleitersubstrat handelt.
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同族专利:
公开号 | 公开日 DE102004008782B4|2008-07-10| US7332444B2|2008-02-19| US20050214467A1|2005-09-29|
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2005-09-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law| 2007-09-27| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE | 2009-01-08| 8364| No opposition during term of opposition| 2009-12-17| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
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申请号 | 申请日 | 专利标题 DE200410008782|DE102004008782B4|2004-02-23|2004-02-23|Verfahren zum Glätten von Flächen in Strukturen durch Nutzung der Oberflächenspannung|DE200410008782| DE102004008782B4|2004-02-23|2004-02-23|Verfahren zum Glätten von Flächen in Strukturen durch Nutzung der Oberflächenspannung| US11/064,528| US7332444B2|2004-02-23|2005-02-22|Method for smoothing areas in structures by utilizing the surface tension| 相关专利
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