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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen.
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Im
Allgemeinen weist das Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
ein Photolithographieverfahren zum Ausbilden eines Musters auf dem
Halbleiter-Wafer entsprechend der Bauelementecharakteristik auf.
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Bei
der Photolithographie wird im Allgemeinen Photolack verwendet. Bei
diesem Verfahren wird ein auf einem Halbleiter-Wafer abgelagerter Photolack durch Durchführen einer
Reihe von Verfahrensschritten, wie beispielsweise Belichtung und
Entwicklung usw., selektiv entfernt und die Muster entsprechend
der Bauelementecharakteristik auf dem Halbleiter-Wafer ausgebildet.
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Der
Photolack wird unterteilt in einen Positivlack und einen Negativlack
usw.
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Der
Photolack kann ebenso in eine I-Linie-Gruppe, eine G-Linie-Gruppe oder eine DUV-Gruppe
(Deep-UV, tiefes UV-Licht) usw., entsprechend der Wellenlänge des
auf den Photolack ausstrahlenden Lichts, unterteilt werden.
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Der
obengenannte Positivlack und Negativlack wird entsprechend der Art,
in welcher der während
des Verfahrens durch das Licht belichtete Bereich entfernt wird,
unterteilt.
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Bei
dem Positivlack wird der belichtete Bereich des auf dem Halbleitersubstrat
aufgetragenen Photolacks selektiv entfernt. Bei dem Negativlack wird
der unbelichtete Bereich des auf dem Halbleitersubstrat aufgetragenen
Photolacks selektiv entfernt. Die I-Linie-Gruppe, die G-Linie-Gruppe
oder die DUV-Gruppe, entsprechend der Wellenlänge, werden durch die Wellenlänge des
Spektrums der Hg-Bogen-Leuchte unterteilt, welche im Allgemeinen als
Lichtquelle im Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
verwendet wird.
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Bei
der I-Linie-Gruppe reagiert der Photolack bei einer Wellenlänge von
365 nm. Bei der G-Linie-Gruppe reagiert der Photolack bei einer
Wellenlänge
von 436 nm und bei der DUVGruppe reagiert der Photolack bei einer
Wellenlänge
von 248 nm.
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Bei
dem herkömmlichen
Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen wird normalerweise
ein Photolack aus der I-Linie-Gruppe und Positivlack verwendet.
Hierbei wird der Bereich des Photolacks, welcher mit dem Licht mit
einer Wellenlänge
von 365 nm belichtet wurde, selektiv entfernt.
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Das
obengenannte herkömmliche
Photolithographieverfahren, welches einen Photolack aus der I-Linie-Gruppe
und Positivlack verwendet, weist jedoch eine technische Begrenzung
auf. Die Größe der auf
dem Halbleitersubstrat ausgebildete Musterstruktur wird bei diesem
Verfahren auf 0,3 μm
begrenzt, was sich für
den derzeitigen Verkleinerungstrend der Musterstrukturen von Halbleiterbauelementen
nicht eignet.
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Demzufolge
wird in dem derzeitigen Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
Photolack aus der DUV-Gruppe verwendet, um Musterstrukturen kleiner
als 0,2 μm
auszubilden.
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Es
ist jedoch schwierig den Photolack aus der DUV-Gruppe in dem Verfahren
zu verwenden, da der Photolack aus der DUV-Gruppe dem Photolack aus
der I-Linie-Gruppe in bezug auf Lichtänderungen oder Wärmeänderungen
unterlegen ist.
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Elemente
die aus I-Linie-Gruppe Photolack und DUV-Gruppe Photolack bestehen,
solche wie Polymer, Lichtreaktant und ein Lösemittel um das obengenannte
zu lösen,
haben voneinander unterschiedliche Eigenschaften.
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Bei
dem Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen wird der
Photolack aus der DUV-Gruppe nicht aktiv verwendet, da eine Chemikalie
für einen
Ablöseschritt,
bei dem der nach der Photolithographie verbliebenen Photolack vollständig entfernt
wird, noch nicht entwickelt ist und daher nicht direkt bei dem Verfahren
zum Herstellen von Halbleiterbauelementen verwendet werden kann.
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Das
herkömmliche
Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen wird dadurch
begrenzt, da die Lösung,
welche im Ablöseschritt
eines Photolacks aus der DUV-Gruppe verwendet wird, noch nicht entwickelt
ist.
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Die
AT E 25 295 B beschreibt Photoresist-Entschichtungsmittel und ein
Verfahren zum Ablösen
von Photoresists, wobei ein Ablösemittel
mit 30 bis 90 Gew. % Dimethylacetamid offenbart ist.
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Die
DE 693 14 279 T2 beschreibt
alkalihaltige Photoresist-Stripper-Zusammensetzungen
und ein Verfahren zum Ablösen
von Photoresist von vernetzten oder gehärteten Substraten, wobei zum
Ablösen
eines Photoresist die Verwendung von nur Dimethylacetamid, die Verwendung
von nur Dimethylsulfoxid sowie die Verwendung eines Dimethylsulfoxid
und 1-Amino-2-Propanol aufweisenden alkalischen Strippers offenbart
ist.
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Die
US 55 54 312 A beschreibt
Photoresist-Ablöse-Zusammensetzungen
und offenbart Zusammensetzungen zum Ablösen von Photoresist, welche
ein organisches polares Lösungsmittel
und ein organisches aliphatisches oder aromatisches Amin enthalten,
wobei in den Zusammensetzungen Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol
enthalten ist.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einem Ablöseschritt
eines Photolacks aus der DUV-Gruppe geschaffen, welches die Begrenzungen
und die Nachteile des herkömmlichen
Verfahrens vermeidet.
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Um
dies zu erreichen stellt das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen
von Halbleiterbauelementen einen Ablöseschritt bereit, bei dem der
auf dem Halbleitersubstrat aufgetragene Photolack unter Verwenden
von einer Mischung aus Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid vollständig entfernt
wird.
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Die
obengenannte Mischung weist vorzugsweise 20 bis 80 Gew.% Monoethanolamin
und entsprechend verbleibenden Gew.% Dimethylsulfoxid auf.
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Der
Photolack ist vorzugsweise ein Positivlack, so daß der durch
das Licht mit einer bestimmten Wellenlänge belichtete Bereich selektiv
entfernt wird.
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Der
Photolack ist vorzugsweise aus der I-Linie-Gruppe und Positivlack,
so daß der
durch das Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm belichtete Bereich
selektiv entfernt wird.
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Der
Photolack ist vorzugsweise aus der DUV-Gruppe und Positivlack, so
daß der
durch das Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm belichtete Bereich
selektiv entfernt wird.
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Der
Photolack ist vorzugsweise ein Negativlack, so daß der durch
das Licht mit einer bestimmten Wellenlänge belichtete Bereich auf
dem Halbleitersubstrat selektiv verbleibt.
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Der
Photolack ist vorzugsweise aus der I-Linie-Gruppe und Negativlack,
so daß der
durch das Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm belichtete Bereich
auf dem Halbleitersubstrat selektiv verbleibt.
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Der
Photolack ist vorzugsweise aus der DUV-Gruppe und Negativlack, so
daß der
durch das Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm belichtete Bereich
auf dem Halbleitersubstrat selektiv verbleibt.
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Der
Ablöseschritt
wird bevorzugt für
weniger als 300 Sekunden unter Verwenden einer Mischung aus Monoethanolamin
und Dimethylsulfoxid bei einer Temperatur von ca. 10 °C bis 40 °C durchgeführt.
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Der
Ablöseschritt
wird vorzugsweise derart durchgeführt, indem die Mischung aus
Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid auf das Halbleitersubstrat,
auf welchem der Photolack aufgetragen ist, aufgesprüht wird.
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Die
Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert.
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In
der beigefügten
Zeichnung zeigt:
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1 ein
Flußbild
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen von Halbleiterbauelementen;
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2 eine
schematische Darstellung eines Drehtellers zum Durchführen des
Ablöseschritts
gemäß 1;
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3 eine
graphische Darstellung der Produktionsausbeute der Halbleiter entsprechend
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen von Halbleiterbauelementen.
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Die
bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform
wird anhand der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
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1 stellt
ein Flußbild
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Verfahrens zum Herstellen von Halbleiterbauelementen dar. 2 zeigt eine
schematische Darstellung eines Drehtellers zum Durchführen des
Ablöseschritts
gemäß 1. 3 zeigt
eine graphische Darstellung der Produktionsausbeute der Halbleiter
entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen von Halbleiterbauelementen.
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Eine
erfindungsgemäße Ausführungsform des
Verfahrens zum Herstellen von Halbleiterbauelementen weist einen
Ablöseschritt
auf, bei dem Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid verwendet wird.
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1 zeigt
ein Flußbild
einer Photolithographie, welche den erfindungsgemäßen Ablöseschritt unter
Verwenden von Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid aufweist.
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Gemäß 1,
weist das Verfahren folgende Schritte auf: Auftragen des Photolacks
auf das Halbleitersubstrat, Härten
des Photolacks, Belichten des Photolacks mittels Licht mit einer
bestimmten Wellenlänge,
Durchführen
der Entwicklung, um den Photolack selektiv zu entfernen, Ätzen einer
bestimmten Schicht, welche durch die Entwicklung belichtet wurde
und vollständiges
Entfernen des auf einigen Bereichen des Halbleitersubstrates bei
dem Ablöseschritt und
Reinigen des Halbleitersubstrats verbliebenen Photolacks.
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Der
erfindungsgemäße Photolack
ist ein Positivlack, so daß der
durch das Licht mit einer bestimmten Wellenlänge belichtete Bereich selektiv entfernt
wird oder es kann ebenso ein Negativlack sein, so daß der durch
das Licht mit einer bestimmten Wellenlänge belichtete Bereich auf
dem Halbleitersubstrat selektiv verbleibt.
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Die
Wellenlänge
des im Belichtungsprozeß verwendeten
Lichtes beträgt
362 nm oder 248 nm.
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Die
Erfindung verwendet einen Photolack aus der I-Linie-Gruppe und Positivlack,
von welchem ein vorbestimmter Bereich mittels des Lichtes mit einer
Wellenlänge
von 365 nm selektiv entfernt wird oder einen Photolack aus der DUV-Linie-Gruppe
und Positivlack, von welchem ein vorbestimmter Bereich mittels des
Lichtes mit einer Wellenlänge
von 248 nm selektiv entfernt wird.
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Eine
Mischung aus Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid wird als Chemikalie
zum Entfernen des Photolacks im erfindungsgemäßen Ablöseschritt verwendet.
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Die
Lösung
weist 20 bis 80 Gew.% Monoethanolamin und entsprechend verbleibende
Gew.% Dimethylsulfoxid auf. Bei der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann eine Lösung mit
60 Gew.% Monoethanolamin und entsprechend verbleibende Gew.% Dimethylsulfoxid
als Entferner verwendet werden.
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Erfindungsgemäß wird der
Photolack aus der DUV-Gruppe und Positivlack (Produktname: UV III)
zur Photolithographie verwendet.
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Der
Photolack aus der DUV-Gruppe und Positivlack wird auf der bestimmten
Schicht auf dem Halbleitersubstrat aufgetragen.
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Die
bestimmte Schicht ist eine Isolierschicht oder eine Metallschicht
oder eine Multischicht, die eine Isolierschicht und eine Metallschicht
aufweist.
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Der
Photolack wird unter Verwenden eines Zerstäubers des Drehtellers 10 auf
das Halbleitersubstrat aufgetragen, bei dem der Photolack durch eine
Düse 12 aufgesprüht wird
und das Halbleitersubstrat gedreht wird.
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Ein
in dem auf dem Halbleitersubstrat aufgetragenen Photolack verbliebenes
Lösungsmittel
wird entfernt und der Härteschritt
zum Härten
des Photolacks wird durchgeführt,
um den Photolack zu stabilisieren.
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Das
erfindungsgemäße Härteschritt
zum Härten
des Photolacks wird bei einer Temperatur unter 200 °C für weniger
als 300 Sekunden durchgeführt.
Bei dieser Ausführungsform
wird das Verfahren bei einer Temperatur von 100 °C für 120 Sekunden durchgeführt.
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Danach
wird der Photolack selektiv mit dem Licht mit einer Wellenlänge von
248 nm belichtet. Der Belichtungsprozeß wendet ein Schritt für Schritt-Verfahren
oder ein Abtastverfahren, usw., an. Danach wird der selektiv mit
Licht belichtete Bereich des Photolacks in dem Entwicklungsschritt
entfernt.
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Danach
wird ein Ätzschritt
durchgeführt,
um die Unterschicht, einen bestimmten, während des Entwicklungsschritts
freigelegten Bereich auf dem Halbleitersubstrat zu ätzen.
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Nachdem
der Ätzschritt
durchgeführt
wurde, wird ein Ablöseschritt
durchgeführt,
um den auf dem Halbleitersubstrat verbliebenen Photolack vollständig zu
entfernen.
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Der
Ablöseschritt
wird vorzugsweise für
weniger als 300 Sekunden unter Verwenden einer Entfernermischung
aus Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid bei einer Temperatur von
ca. 10 °C
bis 40 °C durchgeführt.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird die Mischung bei einer Temperatur von 25 °C gehalten und der Ablöseschritt
für 180
Sekunden durchgeführt. Der
erfindungsgemäße Ablöseschritt,
wie aus 2 ersichtlich, wird mittels
eines Zerstäubers
des Drehteller 10 durchgeführt. Bei dem Ablöseschritt
wird die Düse 12 des
Drehtellers 10 zum Aufsprühen des Monoethanolamin bzw.
des Dimethylsulfoxid verwendet.
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Nachdem
der Ablöseschritt
durchgeführt wurde,
wird ein Reinigungsschritt zum Reinigen des Halbleitersubstrats
durchgeführt.
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Der
Reinigungsschritt zum Reinigen des Halbleitersubstrats, welches
den auf dem Halbleitersubstrat verbliebenen Entferner entfernt,
wird nach dem Ablöseschritt
durchgeführt
und ist abhängig
von der Viskosität
des Entferners.
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Der
erfindungsgemäße Reinigungsschritt zum
Reinigen des Halbleitersubstrats wird für 120 Sekunden bei einer Temperatur
von 10 °C
bis 40 °C durchgeführt. Bei
dieser Ausführungsform
wird der Reinigungsschritt für
60 Sekunden bei einer Temperatur von 25 °C durchgeführt.
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Bei
dem Reinigungsschritt zum Reinigen des Halbleitersubstrats wird
destilliertes Wasser oder Aceton usw. verwendet. Neben dem destillierten Wasser
und Aceton wird bei dem Reinigungsschritt zum Reinigen des Halbleitersubstrats
Ethylpyruvat, Tetrahydrofuran, Propylenglycolmonoethylacetat, -T-Butyrolacton,
N-Methyl-2-Pyrollidon, N-Butylacetat usw. oder eine Mischung der
obengenannten Chemikalien verwendet.
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Der
in 2 dargestellte Reinigungsschritt zum Reinigen
des Halbleitersubstrats verwendet einen Drehteller 10 mit
einer Düse 12.
Mittels der Düse 12 des
Drehtellers 10 werden die im Verfahren zur Reinigung verwendeten
Chemikalien aufgesprüht.
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Danach
wird ein Photoätzschritt,
welcher den Ablöseschritt,
wie oben beschrieben, aufweist unter Verwenden des Photolacks aus
der DUV-Gruppe und Negativlack (Produktname: TDUR-N908) durchgeführt.
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Da
der Photolack ein Negativlack ist, verbleibt der während der
Entwicklung durch das Licht belichtete Bereich auf dem Halbleitersubstrat
selektiv darauf.
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Die
Erfindung stellt außerdem
ein Photoätzschritt
bereit, welcher einen Ablöseschritt,
wie oben beschrieben, aufweist und wird unter verwenden des Photolacks
aus der I-Linie-Gruppe und Positivlack (Produktname: THMR i3100,
Hersteller: TOK) durchgeführt.
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Da
der Photolack aus der I-Linie-Gruppe ist, wird Licht mit einer Wellenlänge von
365 nm zur Belichtung verwendet.
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Der
erfindungsgemäße Ablöseschritt
des Photoätzschritts
verwendet eine Mischung aus Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid.
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Es
können
folglich unterschiedliche Photolacke, beispielsweise aus der DUV-Gruppe
und Positivlack, aus der I-Linie-Gruppe und Positivlack, aus der
DUV-Gruppe und Negativlack und aus der I-Linie-Gruppe und Negativlack, entfernt
werden.
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Die
bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform
verwendet eine Mischung aus Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid
als Entferner, um den Photolack zu entfernen, so dass der Photolack
aus der DUV-Gruppe
und Positivlack oder Negativlack sowie der Photolack aus der I-Linie-Gruppe
und Positivlack oder Negativlack bei dem Verfahren zum Herstellen
von Halbleiterbauelementen verwendet werden kann. Der Photolack
kann entsprechend der Verfeinerung der Muster ausgewählt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
welches einen Zerstäuber
des Drehtellers bei dem Ablöseschritt
verwendet, ist zeitsparend, da es die Stand-By-Zeit bei dem herkömmlichen
Ablöseschritt, welcher
schweflige Säure
verwendet, einspart.
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Außerdem beeinflusst
der Entferner aus einer Mischung aus Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid
die bestimmte Schicht weniger als die herkömmliche schweflige Säure und
zeigt ähnliche
Ergebnisse wie vor dem Durchführen
der Photolithographie auf der bestimmten Schicht.
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Die
bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform,
welche den obengenannten gemischten Entferner bei dem Ablöseschritt
verwendet, zeigt die unterschiedlichen Anwendungen des Photolacks
und die zeitsparenden Vorteile des Verfahrens zum Herstellen von
Halbleiterbauelementen.
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Die
Ergebnisse der Analyse der Produktausbeute des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen von Halbleiterbauelementen entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind in dem Graph in 3 dargestellt.
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Die
Produktausbeute des erfindungsgemäßen Ablöseschritts, bei dem eine Mischung
aus Monoethanolamin und Dimethylsulfoxid verwendet wird, zeigt eine
Verbesserung gegenüber
dem herkömmlichen
Verfahren, welches die schweflige Säure verwendet.
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Wird
bei dem Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen der
erfindungsgemäße Entferner,
wie oben beschrieben, verwendet, so können unterschiedliche Photolacke
ausgewählt
werden. Da es möglich
ist, den Ablöseschritt
unter Verwenden eines Photolacks aus der DUV-Gruppe auszuführen, können feine
Musterstrukturen kleiner als 0,2 μm, welche
in dem derzeitigen Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
gefordert werden, ausgebildet werden.
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Durch
Verwenden eines Drehtellers gemäß der Erfindung
(im Allgemeinen werden drei Düsen bereitgestellt),
wird der Photolack aufgetragen, ein Entferner bei dem Ablöseschritt
aufgesprüht
und das Halbleitersubstrat gereinigt, so dass die Stand-By-Zeit
während
des Verfahrens eingespart wird.