DE3628015A1

DE3628015A1 - Verfahren und vorrichtung zum entwickeln eines musters

Info

Publication number: DE3628015A1
Application number: DE3628015A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hasebe; Masayuki Suzuki; Yasuo Matsuoka; Takashi Tsuchiya; Kinya Usuda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1987-02-26
Also published as: JPS62135838A; US4755442A; KR900002188B1; JP2509572B2; KR870002486A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwickeln eines Musters nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 21. Mit einem solchen Verfahren und einer solchen Vorrichtung kann der Abschluß einer Resistentwicklung erfaßt werden.

In den letzten Jahren wurden zahlreiche hochintegrierte, sehr schnelle Halbleitervorrichtungen entwickelt. Dies erforderte einen hochpräzise Mikromusterbildung verschiedener, auf Halbleiterscheiben ausgebildeter Schaltungen.

Um eine derartige Forderung zu erfüllen, wurden verschiedene Verbesserungen gemacht. Beispielsweise wurden hinsichtlich der Lithographie ausgedehnte Untersuchungen über die Verwendung kurzwelliger Röntgenstrahlen anstelle der herkömmlichen UV-Strahlung als Lichtquelle gemacht, wenn ein Resist (Abdeckmaterial, Widerstandsmaterial) durch eine Maske belichtet wird. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Maske wurde das herkömmliche Belichten eines Musters mit UV-Strahlung durch ein Verfahren ersetzt, bei dem ein Muster mit Elektronenstrahlen belichtet wird, was eine Mikromusterbildung erlaubt.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Photomaske oder einer Röntgenstrahlenmaske durch Elektronenstrahl-Lithographie wird im folgenden näher erläutert. Ein Metallfilm wird durch Ablagerung oder Sputtern (Zerstäuben, Aufsprühen) auf einem Substrat gebildet, das in einem Wellenlängenbereich einer Belichtungslichtquelle lichtdurchlässig oder transparent ist. Sodann wird ein Elektronenstrahlresist auf den Metallfilm geschichtet, und ein gewünschtes Muster wird mit einem Elektronenstrahl belichtet. Danach wird das gezeichnete Muster entwickelt, um selektiv das Elektronenstrahlresistmaterial zu entfernen, wodurch ein Resistmuster gebildet wird. Der Metallfilm wird mittels des verbleibenden Resistmusters als eine Maske geätzt, um so ein gewünschtes Maskenmuster zu bilden. Danach wird das Resistmuster entfernt, um eine Maske herzustellen.

Ein auf einen Halbleiterkörper oder eine Halbleiterscheibe aufgetragenes Elektronenstrahlresistmaterial kann direkt mit einem Elektronenstrahl ohne Verwendung einer Lithographietechnik belichtet werden, um so ein noch feineres Muster zu gewinnen. Bei dieser Elektronenstrahlbelichtung wird das Elektronenstrahlresistmaterial auf den Halbleiterkörper aufgetragen, und darauf wird ein gewünschtes Musters mittels eines Elektronenstrahls belichtet. Sodann wird das belichtete Muster entwickelt, um selektiv das Elektronenstrahlresistmaterial abzutragen, um ein Resistmuster zu bilden. Eine Halbleiterschicht oder ein Metallfilm auf einem Halbleitersubstrat wird geätzt oder mittels des verbleibenden Resistmusters als Maske dotiert, um ein gewünschtes Schaltungsmuster und Bauelement zu erzeugen. Danach wird das Resistmuster entfernt.

Wenn jedoch ein Mikromaskenmuster auf dem oben beschriebenen Elektronenstrahlresistmaterial gebildet wird, beeinflußt die Entwicklungstemperatur stark die Entwicklungsgeschwindigkeit und daher die Zeitdauer des Entwicklungsschritts. Die Entwicklungszeitdauer wird aufgrund von Erfahrungswerten eingestellt; jedoch ist die so eingestellte Zeitdauer nicht immer optimal. Dies beruht darauf, daß der Entwickler ein anorganisches Lösungsmittel, wie Keton oder Alkohol, enthält, welches von der Oberfläche des Entwicklers in einem Entwicklerbehälter entweicht und Wärme entzieht, wodurch die Temperaturverteilung des Entwicklers ungleichmäßig wird. Damit muß der Entwicklungsschritt wiederholt werden, um genau die tatsächliche Entwicklungszeit zu bestimmen. Selbst obwohl eine genaue Zeit durch wiederholte Versuche festgelegt werden kann, macht eine starke Temperaturschwankung des Entwicklers während solcher Versuche die Versuchsergebnisse ungenau. Die Entwicklungsgeschwindigkeit wird auch durch die Dosis des Elektronenstrahls, Änderungen unter Herstellungslosen des Resistmaterials, Verschlechterungen im Entwickler, Ausheizbedingungen nach dem Auftragen des Resistmaterials u. dgl. beeinflußt. Obwohl daher der Entwicklungsschritt für eine vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt wird, werden ein Körper bzw. eine Scheibe oder eine Maske oft unterentwickelt oder überentwickelt, und die Abmessung des gebildeten Musters kann stark von angestrebten oder Design-Werten verschieden sein und damit nicht den erforderlichen Genauigkeitsgrad erfüllen.

Um dieses Problem zu lösen wird die Entwicklungszeit graduell durch einen Bediener verändert, während der Entwicklungsschritt wiederholt wird. Da jedoch die Änderungsfaktoren (beispielsweise die Temperatur des Entwicklers) nicht immer konstant sind, weist dieses Verfahren eine geringe Zuverlässigkeit und eine schwache Reproduzierbarkeit auf, und es erlaubt nicht die Bildung von Mustern mit hoher Präzision.

Zusätzlich wurde eine Technik zum Bestimmen des Abschlusses einer Entwicklung untersucht, wobei eine Änderung im Reflexionsvermögen von Laserstrahlen ausgenutzt wurde, die während der Entwicklung auf ein Resistmuster aufgestrahlt wurden. Jedoch wird ein derartiges optisches Verfahren durch den Brechungsindex des Entwicklers und Streuungen des Laserstrahls im Entwickler beeinflußt, was zu einer schwachen Zuverlässigkeit führt.

Ein anderes Verfahren zum Bestimmen des Entwicklungsendpunkts ist in der PCT-Anmeldung WO 81/00 646 beschrieben. Bei dieser Methode werden ein Körper bzw. eine Scheibe und eine Elektrode, die durch eine Vorspannungseinrichtung auf einem konstanten Potential gehalten und mit dem Körper bzw. der Scheibe verbunden ist, in einen leitenden Entwickler eingetaucht, und ein isolierendes Resistmaterial wird durch den Entwickler entfernt. Dann wird der Abschluß einer Musterentwicklung aus einer Änderung in der Spannung festgelegt, wenn die Elektrode und der Körper bzw. die Scheibe elektrisch verbunden sind und eine Schaltung gebildet wird. D. h., eine elektrische Verbindung wird erfaßt, wenn die Spannung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Jedoch verwendet diese Methode einfach das Ohmsche Gesetz, wobei bei Verminderung des elektrischen Widerstandswerts des Resistmaterials und Aufbau der Schaltung ein Strom fließt, der dann in eine Spannung umgesetzt wird. Die Spannung steigt plötzlich an, wenn die Elektrode und der Körper oder die Scheibe elektrisch verbunden sind. Jedoch hängt diese Änderung in der Spannung von der Art des Körpers bzw. der Scheibe ab, und es ist schwierig, unabhängig von der Art des Körpers bzw. der Scheibe den Abschluß der Entwicklung zu bestimmen. Wenn bei dieser Methode die Spannung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird der Abschluß der Entwicklung erfaßt. Jedoch kann eine solche Methode kaum ein optimale Entwicklungszeit für jeden Körper oder jede Scheibe einstellen. Daher wird bei dieser Methode die Entwicklungszeit für jede unterschiedliche Art von Körper oder Scheibe, die in Massenproduktion herzustellen sind, mittels Versuchskörpern oder Versuchsscheiben korrigiert. Dies führt zu einem zeitaufwendigen Prozeß, und es ist schwierig, einen gewünschte Musterabmessung mit hoher Präzision zu erhalten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Musterentwicklung zu schaffen, mit denen ein Resistmuster mit hoher Genauigkeit gebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Weiterhin wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 21 durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Bei der vorliegenden Erfindung ändert sich der Kapazitätswert zwischen einem Leiter und einem Entwickler stark um die Zeit, zu der ein Resistmuster auf dem Leiter durch den Entwickler entfernt und der Leiter freigelegt wird. Somit wird der Änderungspunkt eines elektrochemischen Parameters zwischen dem Leiter und der Elektrode aufgrund der Änderung im Kapazitätswert erfaßt.

Aus diesem Grund kann eine geeignete Entwicklungszeit oder die Zeit bis zum Ende des Entwicklungsschritts bezüglich der Zeit festgelegt werden, bis der Änderungspunkt oder ein gegebenes Zeitintervall dort herum auftritt.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren, bei der eine einen Schwellenwert überschreitende Spannung erfaßt wird, um das Ende einer Entwicklung zu bestimmen, wird der Abschluß der Entwicklung bezüglich des Änderungspunkts aufgrund einer Änderung in der Kapazität festgelegt. Daher wird ein Bezugspunkt zum Bestimmen des Endes des Entwicklungsschritts offenbar, unabhängig von dem zu messenden Objekt oder Prüfling, und ein optimaler Bezugspunkt kann einmalig durch die gleiche Bestimmungsmethode festgelegt werden.

Daher kann die Abmessungsgenauigkeit des Musters wesentlich verbessert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Musterentwicklungsvorrichtung nach einem ersten, zweiten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Kurve zur Erläuterung einer Änderung der Kapazität zwischen einer Photomaske und einem Entwickler,

Fig. 3 eine Kurve mit einer theoretischen Änderung des Stroms im Fall von Fig. 2,

Fig. 4, 5, 7, 8, 9, 10 und 14 Kurven mit einem Stromspitzenwert, der auftritt, wenn ein zwischen einer Elektrode und einer Photomaske fließender Strom nach dem Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gemessen wird,

Fig. 6, 11 und 13 Kurven mit der Beziehung zwischen einem Entwicklungskoeffizienten und der Breite eines entwickelten Musters nach dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 12 eine Kurve mit einem Differentialwert des zwischen der Elektrode und der Photomaske fließenden Stroms gemäß dem Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 15 eine Kurve mit einem Entwicklungskoeffizienten und der Breite eines entwickelten Musters, wenn das Musterbereichsverhältnis in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verändert wird,

Fig. 16 eine Kurve mit der Beziehung zwischen dem Musterbereichsverhältnis und dem Spitzenstromwert im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 17 und 19 Blockschaltbilder einer Musterentwicklungsvorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 18 und 20 Kurven mit einer Änderung im Kapazitätswert zwischen einer Elektrode und einer Photomaske im dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 21 eine Draufsicht mit einer Photomaske, auf der ein im vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendetes Muster erzeugt wird,

Fig. 22 eine Draufsicht mit einer Photomaske, auf der ein Muster eines Vergleichsbeispiels gebildet wird, und

Fig. 23 eine Kurve mit einer Stromspitze, die auftritt, wenn ein zwischen einer Elektrode und einer Photomaske fließender Strom mit dem Verfahren nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemessen wird, im Vergleich mit dem Strom im Vergleichsbeispiel.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Musterentwicklungsverfahrens nach diesem Ausführungsbeispiel. In Fig. 1 enthält ein Entwicklungsbad 1 einen Entwickler 2. Eine Photomaske 3 als ein zu entwickelndes Objekt und eine Elektrode 4 werden in den Entwickler 2 getaucht. Die Photomaske 3 ist so vorbereitet, daß ein Chromfilm auf ein Glassubstrat aufgetragen ist, daß ein Elektronenstrahlresistmaterial darauf geschichtet oder gelegt ist, und daß ein gewünschtes Muster auf dem Resistmaterial mittels des Elektronenstrahls freigelegt wird. Ein Ende eines Leitungsdrahts 8 ist mit der Chromunterschicht der Photomaske 3 verbunden, und das andere Ende hiervon ist an einen invertierenden Eingangsanschluß 14 eines Operationsverstärkers 5 angeschlossen. Ein Ausgangsanschluß 16 des Operationsverstärkers 5 ist mit einer Aufzeichnungseinrichtung 7 über eine Signalleitung 11 verbunden. Ein Ende eines Rückkopplungswiderstands 6 ist an eine Signalleitung 12 angeschlossen, und das andere Ende hiervon ist mit einer Signalleitung 13 verbunden. Die Signalleitungen 12 und 13 sind mit dem Leitungsdraht 8 bzw. der Signalleitung 11 verbunden. D. h., ein invertierender Eingangsanschluß 14 und ein Ausgangsanschluß 16 des Operationsverstärkers 5 sind über den Rückkopplungswiderstand 6 verbunden. Ein Ende des Leitungsdrahts 9 ist an die Elektrode 4 angeschlossen, und das andere Ende hiervon ist mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß 15 des Operationsverstärkers 5 verbunden. Der Leitungsdraht 9 und die Aufzeichnungseinrichtung 7 sind über die Signalleitung 10 verbunden. In diesem Fall bilden der Operationsverstärker 5 und der Rückkopplungswiderstand 6 ein Null-Nebenschluß-Amperemeter, und die Aufzeichnungseinrichtung 7 zeichnet einen Stromwert des zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 fließenden Stroms auf, wenn die Potentialdifferenz zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 den Wert Null hat.

Wenn ein Muster durch die oben beschriebene Musterentwicklungsvorrichtung zu bilden ist, werden die Photomaske 3 und die Elektrode 4 in den Entwickler 2 im Entwicklungsbad 1 eingetaucht, und der Wert des dazwischen fließenden Stroms wird gemessen, während ein auf dem Resistmaterial auf der Photomaske 3 gebildetes Muster entwickelt wird. Eine Stromspitze tritt um die Zeit auf, zu der die Chromunterschicht der Photomaske 3 freigelegt wird, und die Stromspitze wird in der Aufzeichnungseinrichtung 7 aufgezeichnet. Wenn in diesem Fall ein Elektrolyt dem Entwickler 2 beigefügt wird, tritt die Stromspitze deutlicher auf. Sodann wird die Entwicklungszeit verändert, während der in der Aufzeichnungseinrichtung 7 aufgezeichnete Stromverlauf beobachtet wird, und die Breite des entwickelten Musters wird gemessen. Somit kann das entwickelte Muster eine geeignete Breite nach Ablauf einer Zeitdauer haben, die erhalten wird, indem die Zeit, bis die Stromspitze auftritt oder eine Zeit um diesen Wert herum, mit einem vorbestimmten Koeffizienten (im folgenden als Entwicklungskoeffizient bezeichnet) multipliziert wird.

In dem Entwicklungsschritt hängt die Zeit, bis die Stromspitze auftritt, von der Entwicklungsrate oder -geschwindigkeit des Resistmaterials ab. Parameter, die die Entwicklungsrate beeinflussen, umfassen die Temperatur des Entwicklers, zusätzlich zu der Resistbeschichtung und den Elektronenstrahlbelichtungsbedingungen, obwohl diese nur einen kleinen Einfluß ausüben. Selbst wenn jedoch die Entwicklungsrate durch den obigen Parameter verändert wird, entspricht die Zeitdauer, bis die Stromspitze auftritt, der Entwicklungsrate, und entsprechend bleibt die durch Multiplizieren der Zeit, bis die Stromspitze auftritt, mit dem vorbestimmten Koeffizienten erhaltene Zeit konstant, da die Änderungen der Entwicklungsrate kompensiert wurden. Selbst wenn die Temperatur des Entwicklers während eines einzigen Entwicklungsschritts schwankt, kann die Änderung in der Entwicklungsrate während der Zeit, bis die Stromspitze auftritt, kompensiert werden, wie dies oben erläutert wurde. Daher wird die Musterbreite lediglich durch Schwankungen in der Temperatur von der Zeit, zu der die Stromspitze auftritt, bis zu der Zeit, zu der die Entwicklung endet, beeinflußt werden. Da jedoch diese Zeit in bezug auf die Gesamtentwicklungszeit kurz ist, können Schwankungen in der Temperatur während des einzigen Entwicklungsschritts lediglich geringfügig die Musterbreite beeinflussen.

Da nach diesem Ausführungsbeispiel der Abschluß der Entwicklung bezüglich der Stromspitze festgelegt ist, kann ein klarer Bezugspunkt zur Bestimmung für jedes zu messende Objekt erhalten werden. Aus diesem Grund kann ein optimaler Bezugspunkt zum Bestimmen des Abschlusses der Entwicklung für jedes Objekt bestimmt werden. Der Abschluß einer Entwicklung wird so bestimmt, daß die Stromspitze erfaßt wird, und die Zeit, bis die Stromspitze auftritt, wird lediglich mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert, was zu einer einfachen Anordnung führt. Zusätzlich können Änderungen in der Entwicklungsrate infolge Änderungen in Parametern (beispielsweise Temperatur des Entwicklers) kompensiert werden, und Änderungen in der Temperatur des Entwicklers während des einzigen Entwicklungsschritts üben lediglich einen kleinen Einfluß aus. Daher können Änderungen in der Musterbreite infolge Änderungen in der Entwicklungsrate unterdrückt werden. Aus diesem Grund kann die Genauigkeit in der Abmessung des entwickelten Musters merklich verbessert werden.

Im folgenden wird die Ursache, warum die Stromspitze auftritt, näher erläutert. Da in einem nicht entwickelten Zustand der Photomaske 3 die gesamte Oberfläche der Maske gewöhnlich mit einem Resistmaterial mit einer Dicke von einigen Tausend Angström belegt oder bedeckt ist, bilden die Chromunterschicht der Maske und der Entwickler einen Kondensator, wobei das Resistmaterial als Dielektrikum dient. In diesem Fall hat die Kapazität des Kondensators gewöhnlich einen sehr kleinen Wert (einige zehn nF/cm²). Mit fortschreitender Entwicklung des auf der Maske freiliegenden Musters wird das Resistmaterial entsprechend dem mit dem Elektronenstrahl belichteten Teil aufgelöst, und die Chromunterschicht berührt direkt den Entwickler. Unter dieser Bedingung wird ein Kondensator (eine sogenannte elektrische Doppelschicht) auf der Oberfläche der Chromunterschicht gebildet, und dieser weist eine hohe Kapazität von einigen µF/cm² bis einigen zehn µf/cm² im Vergleich zu dem Kondensator mit dem Resistmaterial auf. Wenn die Entwicklung fortschreitet und der Entwickler die Chromunterschicht erreicht, nimmt aus diesem Grund die Kapazität zwischen der Chromunterschicht und dem Entwickler plötzlich zu, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Da während der Entwicklung die Chromunterschicht der Maske 3 und die Elektrode 4 kurzgeschlossen sind, liegt eine Spannung an den beiden Anschlüssen des durch die Chromunterschicht und den Entwickler gebildeten Kondensators. Unter der Annahme, daß die Spannung in diesem Fall durch V und die Kapazität durch C gegeben ist, kann ein zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 fließender Strom i ausgedrückt werden durch die folgende Gleichung (1):

In diesem Fall ist der Strom i proportional zu einem Wert, der durch Differenzieren der Kapazität C nach der Zeit t erhalten ist. Wenn daher, wie in Fig. 3 gezeigt ist, sich die Kapazität plötzlich ändert, tritt eine Stromspitze auf.

Im folgenden werden Beispiele näher erläutert, bei denen Muster nach dem obigen Ausführungsbeispiel entwickelt werden.

Beispiel 1

EBR-9 (Handelsname, erhältlich von Toray Industries, Inc.: Poly-2,2,2-Trifluoroethyl-α-chloroacrylat) wurde als Elektronenstrahlresistmaterial verwendet, MIBK (Methyl-Isobutyl-Keton) wurde als Entwickler 2 benutzt, eine Platinplatte wurde als Elektrode 4 herangezogen, und es wurde der zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 fließende Strom mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gemessen. Als Ergebnis trat, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, eine kleine Stromspitze von ungefähr 9 nA nach ungefähr 5 min vom Beginn des Entwicklungsschritts auf. Es wurde bestätigt, daß die Stromspitze um die Zeit auftrat, zu der die Chromunterschicht der Photomaske 3 belichtet oder freigelegt wurde.

Ein nM (mMol) von als Elektrolyt wirkendem Tetrabutylammoniumperchlorat wurde dem MIBK zugesetzt, und der zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 fließende Strom wurde gemessen. In diesem Fall trat, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, eine offenbare Stromspitze auf, nachdem ungefähr 5 Minuten ab dem Beginn des Entwicklungsschritts vergangen waren. Es wurde gefunden, daß die Stromspitze etwa 1 µA betrug, was etwa 100 Mal oder mehr als die Stromspitze ist, die erhalten wird, wenn kein Elektrolyt beigefügt wird, und es lag ein guter Rauschabstand vor. Es wurde auch bestätigt, daß diese Stromspitze um die Zeit auftritt, zu der die Chromunterschicht der Photomaske 3 freigelegt oder belichtet wurde.

Sodann wurde ein Muster mit einer Breite von 4 µm auf dem auf die Photomaske 3 geschichteten EBR-9 mit einen Elektronenstrahl belichtet und unter Verwendung des MIBK als Entwickler 2 in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, entwickelt. In diesem Fall wurde der Strom durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung gemessen, das Resistmuster wurde entwickelt, während der in der Aufzeichnungseinrichtung 7 aufgezeichnete Stromverlauf beobachtet wurde, und die Breite des tatsächlich entwickelten Musters wurde gemessen. Es sei darauf hingewiesen, daß beim Messen der Musterbreite der Entwicklungskoeffizient zwischen 1,2 und 2,0 eingestellt wurde, um schrittweise in Einheiten von 0,2 verändert zu werden, und die Messung wurde zweifach für jeden Entwicklungskoeffizienten ausgeführt. Fig. 6 zeigt eine Kurve mit der Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite, wobei der Entwicklungskoeffizient auf der Abszisse und die Musterbreite nach der Entwicklung auf der Ordinate aufgetragen sind. Wie aus dieser Kurve zu ersehen ist, besteht zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite eine lineare Beziehung. Wenn der Entwicklungskoeffizient in dem Fall, in dem die Musterbreite nach der Entwicklung 4 µm beträgt, entsprechend der durch den Elektronenstrahl belichteten Breite aus dieser Linie erhalten wird, so beträgt der Koeffizient ungefähr 1,3. D. h., wenn das Resistmaterial und der Entwickler dieses Ausführungsbeispiels verwendet werden, so kann der Abschluß einer Entwicklung so bestimmt werden, daß er einem Wert entspricht, der erhalten wird, indem die Zeit, bis die Stromspitze auftritt, mit ungefähr 1,3 multipliziert wird.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde eine Photomaske vorbereitet und einer Elektronenstrahlbelichtung in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 unterworfen, mit der Ausnahme, daß PMMA (Polymethylmethacrylat) als ein Elektronenstrahlresistmaterial verwendet wurde. Danach wurde der zwischen der Chromunterschicht der Photomaske 3 und der Platinelektrode 4 fließende Strom gemessen, während das Resistmuster mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entwickelt wurde. In diesem Fall wurde das MIBK, dem 1 mMol an Tetrabutylammoniumperchlorat zugefügt war, als Entwickler verwendet. Fig. 7 zeigt die Änderung im Stromverlauf. Wenn das PMMA als das Elektronenstrahlresistmaterial verwendet wird, so tritt, wie dies aus Fig. 7 zu ersehen ist, eine offenbare Stromspitze auf. Obwohl dies in diesem Beispiel nicht gezeigt ist, wurde auch eine Bestätigung der in Fig. 6 dargestellten Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite erhalten.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde MIBK für den Entwickler wie in den Beispielen 1 und 2 verwendet, und ein anorganisches Material, beispielsweise Cer(IV)ammoniumnitrat wurde dem Entwickler im Unterschied zu dem in den Beispielen 1 und 2 verwendeten organischen Material zugesetzt. Die Photomaske wurde vorbereitet und einer Elektronenstrahlbelichtung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 - mit der obigen Ausnahme - unterworfen. Danach wurde der Wert des zwischen der Photomaske 3 und der Platinelektrode 4 fließenden Stroms gemessen, während das Resistmuster mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entwickelt wurde. Fig. 8 zeigt die Stromänderung in diesem Beispiel. Wenn, wie aus der Fig. 8 zu ersehen ist, das anorganische Material dem Entwickler zugesetzt wurde, trat, wie in den Beispielen 1 und 2, eine klare Stromspitze auf. Wenn der Stromwert unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 gemessen wurde, war die Zeit, bis die Stromspitze auftrat, im wesentlichen die gleiche wie diejenige in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel. In diesem Fall war die Stromspitze 10 Mal oder größer als die in Fig. 5 gezeigte Stromspitze. Obwohl dies in diesem Beispiel nicht dargestellt ist, wurde auch eine Bestätigung der in Fig. 6 gezeigten Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite erhalten.

Wenn anorganische Materialien mit unterschiedlichen Valenzen oder Wertigkeiten (beispielsweise Cersalz, Eisensalz u. dgl.) als ein Zusatz für den Entwickler verwendet und gemischt wurden, um ein Redoxsystem zu bilden (beispielsweise ein Gemisch von Cer(III)ammoniumnitrat und Cer(IV)ammoniumnitrat, so wurde ein Potential über der Chromunterschicht der Photomaske 3 und der Elektrode 4 stabilisiert. Aus diesem Grund wurde der Verlauf des gemessenen Stroms stabilisiert, und dies macht eine Bestimmung des Abschlusses der Entwicklung einfacher.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurde die Photomaske vorbereitet und einer Elektronenstrahlbelichtung in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 unterworfen, mit der Ausnahme, daß die Elektrode 4 eine Silber/Silberchlorid-Elektrode umfaßte. Danach wurde der Wert des zwischen dem Chromfilm der Photomaske 3 und der Silber/Silberchlorid-Elektrode fließenden Stroms gemessen, während das Resistmuster mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entwickelt wurde. Fig. 9 zeigt eine Änderung im Strom in diesem Beispiel. Wie aus der Fig. 9 hervorgeht, trat eine wahrnehmbare Stromspitze nach ungefähr 5 Minuten ab dem Beginn des Entwicklungsschritts auf und betrug ungefähr 10 µA, was das 10-fache oder mehr ist als in einem Fall, in welchem die Elektrode 4 wie im Beispiel 1 aus der Platinelektrode bestand, und es lag ein guter Rauschabstand vor. In diesem Beispiel wurde bestätigt, daß der Entwicklungsschritt weiterging und die Stromspitze dann um die Zeit auftrat, zu der die Chromunterschicht der Photomaske 3 freigelegt wurde. Wenn zusätzlich der Stromwert unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 gemessen wurde, so war die Zeit, bis die Stromspitze auftrat, im wesentlichen die gleiche wie die Zeit in dem in Fig. 5 gezeigten Fall. Auch in diesem Beispiel gab es eine Bestätigung der in Fig. 6 gezeigten Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurde die Zeit, während welcher der Stromwert X% der Stromspitze, bevor der Strom die Stromspitze erreichte, oder die Zeit, während der der Stromwert auf X% der Stromspitze zurückfiel, nachdem der Strom die Stromspitze erreichte, als Bezugsmaß zum optimalen Bestimmen des Abschlusses einer Entwicklung anstelle der Stromspitzen-Erscheinungszeit herangezogen. Es wurden die gleiche Meßvorrichtung und das gleiche zu messende Objekt wie im Beispiel 4 verwendet, so daß auf eine ins einzelne gehende Beschreibung verzichtet werden kann. Eine Änderung im Strom war in diesem Beispiel im wesentlichen die gleiche wie eine im Beispiel 4 in Fig. 9 gezeigte Änderung, wie dies aus der Fig. 10 zu ersehen ist. In Fig. 10 stellt das Bezugszeichen A einen Punkt dar, in dem der Stromwert 75% des Stromspitzenwerts vor Erreichen der Stromspitze angenommen hat, und das Bezugszeichen B bedeutet einen Punkt, in welchem der Stromwert auf 75% des Stromspitzenwerts zurückgefallen ist, nachdem der Strom die Stromspitze erreicht hat.

Fig. 11 zeigt die mit diesen Punkten bestimmte Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite. Auf diese Weise wurde gefunden, daß der Entwicklungskoeffizient und die Musterbreite eine lineare Beziehung haben, wie diese auch für die Fig. 6 vorliegt, die erhalten wurde, indem der Entwicklungskoeffizient bezüglich der Stromspitzen-Erscheinungszeit bestimmt wurde.

Der gleiche Versuch wurde für verschiedene Muster durchgeführt, und es wurde eine Analyse mit verschiedenen Werten von X außer 75% durchgeführt. Wenn als Ergebnis ein Wert von X im Bereich von 10 bis 100 (bevor der Stromwert die Stromspitze erreichte) verwendet wurde, oder wenn der Wert von X, der in den Bereich von 40 bis 100 fällt (nachdem der Stromwert die Stromspitze erreichte), benutzt wurde, so wurde gefunden, daß die gleiche Beziehung, wie diese in Fig. 11 gezeigt ist, erhalten werden konnte, obwohl die sich ergebenden Werte weit schwankten, wenn der Wert von X klein war.

Wenn die Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite vorbestimmt war, so konnte, wie dies oben beschrieben ist und gefunden wurde, eine Zeit außer der Stromspitzen-Erscheinungszeit, die bezüglich der Stromspitze bestimmt war, zum Bestimmen der geeigneten Entwicklungszeit als Bezugsmaß benutzt werden.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wurde eine Zeit, zu der ein Differentialwert des gemessenen Stroms seinen Maximalwert oder seinen Minimalwert aufwies, als ein Bezugsmaß zum optimalen Bestimmen des Abschlusses einer Entwicklung verwendet. Es wurden die gleiche Meßvorrichtung und das gleiche zu messende Objekt wie im Beispiel 4 verwendet, so daß auf eine ins einzelne gehende Erläuterung verzichtet werden kann. Fig. 12 zeigt eine Änderung im Differentialwert des Stroms in diesem Beispiel. In Fig. 12 bedeuten zwei Punkte A bzw. B jeweils einen Punkt, zu dem der Differentialwert seinen Höchstwert bzw. seinen Mindestwert hat.

Fig. 13 zeigt die mit diesem Punkten festgelegte Beziehung zwischen den Entwicklungskoeffizienten und den Musterbreiten. Der gleiche Versuch wurde für verschiedene Muster durchgeführt. Als Ergebnis wurde erhalten, daß wie im Beispiel von Fig. 6 der Entwicklungskoeffizient und die Musterbreite eine linerare Beziehung aufweisen, wenn der Entwicklungskoeffizient in bezug auf die Stromspitzen- Erscheinungszeit bestimmt wurde.

Wie oben erläutert wurde, wurde gefunden, daß bei vorbestimmter Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite die Entwicklungszeit geeignet bezüglich der Zeit bestimmt werden konnte, die den größten oder kleinsten Differentialwert des Stroms darstellt.

Beispiel 7

In diesem Beispiel wurde PMMA als das Elektronenstrahl- Resistmaterial auf das Photomaskensubstrat geschichtet, das eine Quarzplatte aufwies, auf die Chrom aufgetragen war, und 20 Paare von 2-µm-Leitungen und 2-µm-Abständen wurden darauf durch Elektronenstrahlbelichtung gebildet, und ein Paar einer 100-µm-Leitung und eines 100-µm- Abstands wurde darauf durch Elektronenstrahlbelichtung erzeugt, um so eine Photomaske vorzubereiten. Die so erhaltene Photomaske wurde in MIBK mit 1 mMol an Tetrabutylammoniumperchlorat getaucht, um entwickelt zu werden, und der Wert des zwischen einer in den Entwickler getauchten Silber/Silberchlorid-Elektrode und des Unterchromfilms der Photomaske wurde mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gemessen. Als Ergebnis traten zwei Stromspitzen auf, wie dies aus Fig. 14 zu ersehen ist. Zwei Photomasken, für die der Entwicklungsschritt jeweils nach Zeitdauern entsprechend dem 1,4- fachen bis zum Auftreten der zwei Stromspitzen abgelaufen war, wurden vorbereitet und abgewaschen sowie geätzt. Sodann wurde der Abstand zwischen Leitungen und Räumen, die auf jeder der beiden Photomasken geformt sind, gemessen. Wenn als Ergebnis die Erscheinungszeit der ersten Stromspitze als ein Bezugsmaß verwendet wurde, so war der Abstand mit 2,02 µm im wesentlichen gleich dem Abstand in dem auf der Photomaske durch die Elektronenstrahlbelichtung erzeugten Muster. Wenn im Gegensatz hierzu die zweite Stromspitze als ein Bezugsmaß herangezogen wurde, so betrug der Abstand 2,18 µm. Somit kann eine geeignete Musterbreite bezüglich der ersten Stromspitze erhalten werden. In ähnlicher Weise untersuchten die Erfinder Fälle, in denen mehrere Stromspitzen auftraten. Jedenfalls wurde gefunden, daß eine geeignete Musterbreite erhalten werden konnte, wenn die Entwicklungszeit bezüglich der Zeit bis zum Erscheinen oder Auftreten der ersten Stromspitze berechnet wurde.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 6 gezeigte Beziehung erfüllt werden kann, wenn ein Mikromuster im Submikron-Bereich erhalten werden soll. Wenn das Verhältnis der Entwicklungszeit zur Spitzenerscheinungszeit geeignet gewählt wird, kann die Musterbreite nach einer Entwicklung erhöht oder vermindert werden bezüglich der Breite eines auf einer Photomaske durch Elektronenstrahlbelichtung gebildeten Musters.

Wenn in Fig. 6 der Entwicklungskoeffizient den Wert 1,1 hat, bleibt der nicht entwickelte Teil noch zurück, und das Resistmaterial wird auf dem Musterteil gelassen, um so eine Musterbreitenmessung zu verhindern. Zusätzlich kann der gleiche Effekt, wie oben beschrieben, erhalten werden, wenn ein organisches Material, das im Entwickler aufgelöst und ionisiert wird, wie beispielsweise Tetralkylammoniumperchlorat (beispielsweise Tetraethylammoniumperchlorat), Tetrafluoroborat oder Hexafluorophosphat dem Entwickler zugesetzt wird.

Im folgenden soll ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.

Ein zwischen einer Elektrode 4 und einer Photomaske 3 fließender Strom wird mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gemessen, während ein auf der Photomaske 3 ausgeführtes Muster entwickelt wird, wobei in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel vorgegangen wird. In diesem Fall ändert sich die Entwicklungszeit, bis das Muster eine gegebene Breite hat, also ein geeigneter Entwicklungskoeffizient, entsprechend dem Musterbereichverhältnis, und je kleiner das Musterbereichverhältnis ist, desto kleiner ist der Entwicklungskoeffizient. Der Stromspitzenwert ändert sich auch entsprechend dem Musterbereichverhältnis, und je größer das Musterbereichverhältnis ist, desto größer ist der Stromspitzenwert. Wenn die Beziehung dazwischen vorbestimmt ist, kann ein Musterbereichverhältnis der Photomaske nach einer Entwicklung aus dem Stromspitzenwert erhalten werden, und ein geeigneter Entwicklungskoeffizient kann aus dem erhaltenen Musterbereichverhältnis bestimmt werden. Selbst wenn sich daher das Musterbereichverhältnis stark ändert, kann ein Muster mit hoher Abmessungsgenauigkeit entwickelt werden.

Beispiele, in denen Muster entsprechend diesem Ausführungsbeispiel entwickelt werden, sollen im folgenden näher beschrieben werden.

Beispiel 8

EBR-9 wurde als Elektronenstrahl-Resistmaterial auf ein Photomaskensubstrat mit einer Quarzplatte, auf dem Chrom aufgetragen war, geschichtet und mit einer Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung belichtet, um ein vorbestimmtes Muster darauf zu bilden. In diesem Fall wurden Muster mit Musterbereichverhältnissen von 95% und 50% aus verschiedenen Versuchsmustern ausgewählt, und es wurde darauf ein 2-µm breites Muster gebildet. Das Muster mit dem Musterbereichverhältnis von 95% wurde umgekehrt, um ein Muster mit einem Musterbereichverhältnis von 5% vorzubereiten. Mittels der Photomasken mit dem Musterbereichverhältnissen von 5%, 50% und 95% wurde der zwischen der Photomaske und der Elektrode fließende Strom während der Entwicklung des Musters mittels der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gemessen. Als Ergebnis konnten in Fig. 15 und 16 gezeigte Daten erhalten werden. In diesem Fall wurden 5″-Quadrat- Photomasken verwendet.

Fig. 15 zeigt eine Kurve mit der Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite für jedes Musterbereichverhältnis, wobei der Entwicklungskoeffizient auf der Abszisse und die Musterbreite der Photomaske nach der Entwicklung auf der Ordinate aufgetragen sind. Wie aus der Fig. 15 zu ersehen ist, haben die Entwicklungskoeffizienten und die Musterbreiten eine lineare Beziehung dazwischen bei jedem Musterbereichverhältnis, und die Neigungen oder Steigungen hiervon sind im wesentlichen gleich zueinander. Jedoch sind die Positionen der Linien verschoben, und je kleiner das Musterbereichverhältnis ist, desto größer ist die Musterbreite nach der Entwicklung, unabhängig vom Wert des Entwicklungskoeffizienten. D. h., je kleiner das Musterbereichverhältnis, desto kleiner ist der Entwicklungskoeffizient zum Erhalten einer geeigneten Musterbreite. Da auf diese Weise der geeignete Entwicklungskoeffizient entsprechend den Musterbereichverhältnissen abweicht, wenn ein entwickeltes Muster eine hohe Genauigkeit erfordert, wird der Entwicklungskoeffizient aufgrund des Musterbereichverhältnisses bestimmt.

Fig. 16 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen dem Musterbereichverhältnis und dem Stromspitzenwert zeigt, wobei das Musterbereichverhältnis auf der Abszisse und der Stromspitzenwert auf der Ordinate aufgetragen sind. Wie aus der Fig. 16 zu ersehen ist, wächst der Stromspitzenwert linear mit einem Anstieg im Musterbereichverhältnis der Photomaske an. Daher kann das Musterbereichverhältnis entsprechend dem Stromspitzenwert erhalten werden.

Im folgenden wird die Breite des entsprechend diesem Beispiel entwickelten Musters im Vergleich mit derjenigen eines Musters beschrieben, das durch Festhalten des Entwicklungskoeffizienten auf dem Wert 1,4 entwickelt ist. Zwei Gruppen von 5″-Quadrat-Substraten mit den obigen drei Musterbereichverhältnissen werden vorbereitet. Eine Gruppe der Substrate wurde entwickelt, während der Entwicklungskoeffizient auf 1,4 festgehalten wurde, und die andere Gruppe der Substrate wurde durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung entwickelt, nachdem die Entwicklungskoeffizienten entsprechend ihren Musterbereichverhältnissen bestimmt wurden. Diese Gruppen wurden mit dem Bezugszeichen "A" und "B" versehen. Die Tabelle 1 zeigt die Musterbreiten nach der Entwicklung in den Gruppen A und B.

Tabelle 1

Selbst wenn entsprechend diesem Beispiel die Musterbereichverhältnisse oder Musterflächenverhältnisse beträchtlich verschieden sind, können auf diese Weise Muster mit hoher Genauigkeit entwickelt werden.

Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 17 ist ein Blockschaltbild das eine Vorrichtung zur Durchführung des Musterentwicklungsverfahrens nach diesem Ausführungsbeispiel zeigt. In Fig. 17 sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, so daß von näheren Erläuterungen abgesehen werden kann. Ein Kapazitätsmesser 21 dient zum Messen der Kapazität zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4. Der Kapazitätsmesser 21 ist mit der Photomaske 3 bzw. der Elektrode 4 über Leitungsdrähte 8 und 9 verbunden. Der Kapazitätsmesser 21 ist an den Eingangsanschluß einer Aufzeichnungseinrichtung 7 über eine Operationseinrichtung 22 verbunden, und der Wert des Kapazitäts-Ausgangssignals vom Kapazitätsmesser 21 wird durch die Einrichtung 22 differenziert und dann in der Aufzeichnungseinrichtung 7 aufgezeichnet. Ein Wert, der durch Differenzieren der durch den Kapazitätsmesser 21 gemessenen Kapazität zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 erhalten ist, d. h., ein Wert proportional zu dem zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 fließenden Strom, wird in der Aufzeichnungseinrichtung 7 aufgezeichnet.

Um ein Muster durch die Musterentwicklungsvorrichtung zu bilden, werden die Photomaske 3 und die Elektrode 4 in den Entwickler 2 im Entwicklungsbad 1 eingetaucht, und die Kapazität dazwischen wird gemessen. Die Kapazität ändert sich plötzlich um die Zeit, zu der die Chromunterschicht der Photomaske 3 freiliegt oder belichtet ist. Um sodann den Punkt zu erfassen, an dem sich die Kapazität verändert, wird der Wert der durch den Kapazitätsmesser 21 erfaßten Kapazität in die Einrichtung 22 eingegeben und differenziert, um dadurch einen Wert proportional zu dem Wert des zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 fließenden Stroms zur Aufzeichnungseinrichtung 7 abzugeben. Der Änderungspunkt der Kapazität fällt mit dem Spitzenwert, der auftritt, wenn die Chromunterschicht der Photomaske 3 freiliegt oder belichtet ist, und um diesen Wert herum zusammen, wenn der Strom durch die Vorrichtung von Fig. 1 erfaßt wird. Die Entwicklungszeit wird bezüglich dieses Spitzenwerts in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel bestimmt, wenn der Spitzenstromwert gemessen wird. Aus diesem Grund kann ein klarer Bezugspunkt zum Bestimmen des Abschlusses der Entwicklung unabhängig von dem zu messenden Objekt erhalten werden.

Beispiel 9

In diesem Beispiel wurde eine Photomaske 3 verwendet, bei der Chrom auf eine Quarzplatte aufgetragen und EBR-9 als ein Elektronenstrahl-Resistmaterial darauf geschichtet war. Für ein auf der Photomaske 3 zu bildendes Muster wurde ein Muster mit einem Musterbereichverhältnis von 30% aus 64k-Bit-D-RAM-Mustern gewählt und auf der Photomaske 3 durch eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gebildet. Die so vorbereitete Photomaske wurde in MIBK mit 100 µMol an Tetraethylammoniumperchlorat getaucht, um entwickelt zu werden, und die Kapazität zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 bei 10 Hz, d. h., die Kapazität zwischen der Chromunterschicht der Photomaske 3 und dem Entwickler 2 wurde mittels des Kapazitätsmessers 21 (erhältlich von der Firma Hewlett-Packard Co., Typ 4192A) gemessen. Der gemessene Wert wurde durch die Einrichtung 22 differenziert und in der Aufzeichnungseinrichtung 7 aufgezeichnet. In diesem Fall wurde eine Silber/Silberchlorid- Elektrode für die Elektrode 4 verwendet.

Fig. 18 ist eine Kurve, die die zeitliche Änderung der Kapazität zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4, gemessen durch die Kapazität 21, zeigt, wobei die Entwicklungszeit auf der Abszisse und die Kapazität auf der Ordinate aufgetragen sind. Wie aus dieser Kurve zu ersehen ist, ändert sich die Kapazität plötzlich nach drei Minuten nach dem Beginn des Entwicklungsschritts. Da in der Praxis die in Fig. 18 gezeigte Kurve differenziert und in der Aufzeichnungseinrichtung 7 aufgezeichnet wird, scheint ein scheinbarer Spitzenwert der Zeit zu entsprechen, bis sich die Kapazität plötzlich ändert, wie dies oben erläutert wurde. Wenn der in den obigen Ausführungsbeispielen beschriebene Betrieb bezüglich der Spitzen-Erscheinungszeit durchgeführt wird, kann eine geeignete Entwicklungszeit erhalten werden.

Beispiel 10

In diesem Beispiel wird ein Bezugsmaß zum optimalen Bestimmen des Abschlusses einer Entwicklung beschrieben, indem besondere Beachtung einer stufenweisen Steigerung des Kapazitätswerts des in Fig. 18 gezeigten Beispiels 9 geschenkt wird.

Die in Beispiel 9 verwendete Meßvorrichtung wurde mit der Ausnahme benutzt, daß die Operationseinrichtung 22 weggelassen wurde, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist. Die gleichen zu messenden Objekte wie im Beispiel 9 wurden verwendet, so daß von einer ins einzelne gehenden Beschreibung abgesehen werden kann. Die Änderung in der Kapazität ist im wesentlichen die gleiche wie die in dem in Fig. 18 gezeigten Beispiel 9, wie dies aus der Fig. 20 hervorgeht. In Fig. 20 bedeuten drei Punkte A, B und C jeweils einen Punkt, in dem die Kapazität anzuwachsen beginnt, einen Punkt, in dem eine Steigerung in der Kapazität unterbrochen wird, und einen Punkt, der eine Zwischenkapazität zwischen den Kapazitäten in den Punkten A und B anzeigt.

Wenn die Beziehung zwischen den Musterbreiten und den Entwicklungskoeffizienten, die entsprechend diesen Punkten festgelegt sind, geprüft wird, so zeigt sich, daß sie die gleiche Beziehung dazwischen wie in Fig. 6 haben, die erhalten wird, wenn der Entwicklungskoeffizient bezüglich der Spitzenwert-Erscheinungszeit bestimmt wird.

Ein ähnlicher Versuch wurde für verschiedene Muster durchgeführt, und eine Analyse wurde bezüglich des Punkts C als einem willkürlichen Punkt zwischen den Punkten A und B vorgenommen. Als Ergebnis wurde eine lineare Beziehung zwischen den Entwicklungskoeffizienten und den Musterbreiten für alle untersuchte Muster bestätigt. Jedoch wurde keine merkliche Differenz zwischen den Entwicklungskoeffizienten und den Musterbreiten gefunden, obwohl beliebige Punkte A, B und C als ein Bezugspunkt zum Bestimmen des Entwicklungskoeffizienten benutzt wurden.

Es wird angenommen, daß jede Differenz in der Zeit zwischen den Punkten A und B höchstens einige Sekunden unter normalen Entwicklungsbedingungen beträgt und deren Einfluß gegenüber der Musterbreite bezüglich der gegenwärtigen Musterabmessung-Meßgenauigkeit vernachlässigbar ist.

Wenn die Beziehung zwischen dem Entwicklungskoeffizienten und der Musterbreite vorbestimmt ist, kann, wie oben erläutert und bestätigt wurde, der Punkt, in dem sich die Kapazität plötzlich ändert, als ein Bezugsmaß zum Bestimmen einer geeigneten Entwicklungszeit benutzt werden.

Im folgenden wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert.

Der zwischen der Elektrode 4 und der Photomaske 3 fließende Strom wird in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel mit der Vorrichtung von Fig. 1 gemessen, während ein auf der Photomaske 3 gebildetes Muster entwickelt wird. Wenn in diesem Fall das Musterbereichverhältnis der Photomaske klein ist, tritt ein Spitzenwert nicht deutlich oder klar auf. Wenn beispielsweise das Musterbereichverhältnis kleiner als 5% ist, ist es schwierig, genau die Lage der Stromspitze zu bestimmen. Wenn das Musterbereichverhältnis kleiner als 5% ist, wird aus diesem Grund ein Muster zum Bestimmen des Abschlusses einer Entwicklung auf der Photomaske gebildet, um das Musterbereichverhältnis auf einen Wert größer als 5% zu erhöhen. Dann tritt eine Stromspitze klar auf, und das Ende des Musterentwicklungsschritts kann bezüglich dieser Spitze bestimmt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß das Muster zum Bestimmen des Endes des Entwicklungsschritts verwendet wird, um das Musterbereichverhältnis zu erhöhen, und es braucht kein Spezialmuster zu sein. Beispielsweise kann bei der Herstellung von Photomasken ein willkürliches Muster auf einem Randteil gebildet werden, der für die Schaltungsmusterbildung im Schatten der Belichtungsvorrichtung während einer Belichtung nicht benutzt wird. In ähnlicher Weise kann bei einem direkten Belichtungsprozeß ein willkürliches Muster auf dem Randteil eines Halbleiterkörpers oder einer Halbleiterscheibe gebildet werden, auf dem ein Halbleiterchip nicht befestigt werden kann. Alternativ können die Breiten von Buchstaben (beispielsweise eine Maskennummer), die auf den Rand der Maske gedruckt sind, gesteigert werden, oder deren Schwarz-Weiß-Teil kann lokal umgekehrt werden.

Im folgenden wird ein Beispiel näher beschrieben, bei dem ein Muster entsprechend diesem Ausführungsbeispiel entwickelt wurde.

Beispiel 11

Nachdem ein Chromfilm auf ein 125 mm × 125 mm-Glassubstrat aufgetragen wurde, wurde darauf EBR-9 als ein Elektronenstrahl-Resistmaterial geschichtet, und ein in Fig. 21 gezeigtes Muster wurde darauf durch Elektronenstrahlbelichtung gebildet, um so eine Photomaske vorzubereiten. Wie in Fig. 21 gezeigt ist, wurden Bewertungsmuster 41 mit einer Weite von 5 µm in Intervallen von 5 mm auf dem Mittenteil der Photomaske gebildet, und 5 mm weite Streifenmuster 42 zum Bestimmen des Abschlusses des Entwicklungsschritts wurden auf dem Randteil hiervon erzeugt. Als ein Vergleichsbeispiel wurde eine Photomaske, auf der lediglich Muster 41 gebildet waren, vorbereitet, wie dies in Fig. 22 gezeigt ist. In diesem Fall trägt das Musterbereichverhältnis der Photomaske in diesem Beispiel 13%, und die Photomaske des Vergleichsbeispiels beträgt 0,1%.

Die so vorbereiteten Photomasken wurden durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung entwickelt, und eine Änderung im Wert des zwischen der Photomaske 3 und der Elektrode 4 fließenden Stroms wurde erfaßt. Als Ergebnis war im Vergleichsbeispiel der Wert des zu messendem Stroms klein, wie dies durch eine Strichkurve in Fig. 23 angedeutet ist, und des konnte eine klare Stromspitze nicht erfaßt werden. Wenn jedoch das Musterbereichverhältnis mittels des Entwicklungsabschluß-Bestimmungsmusters wie in diesem Beispiel erhöht wurde, trat eine klare Stromspitze auf, wie dies durch die Vollkurve in Fig. 23 angedeutet ist.

Wenn ein Muster mit einer Abmessung (beispielsweise 100 µm × 100 µm) größer als die Standardabmessung als das Entwicklungsabschluß-Bestimmungsmuster verwendet wird, kann die erste Stromspitze eines Musters, das mehrere Stromspitzen erzeugt, wie dies im Beispiel 7 gezeigt ist, gesteigert werden. Dies ist wirksam, wenn das Musterbereichverhältnis groß ist.

In allen obigen Ausführungsbeispielen wird die Photomaske als das zu entwickelnde Objekt verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf eine Röntgenstrahlmaske, einen Halbleiterkörper, auf dem ein Muster direkt erzeugt wird, u. dgl. angewandt werden. Das Verfahren zum Messen eines elektrochemischen Parameters zwischen einem zu entwickelnden Objekt und einer Elektrode ist nicht auf die obigen Methoden begrenzt, sondern es kann ein Verfahren sein, das zuverlässig eine Änderung im Parameter erfaßt (beispielsweise mittels eines normalen Amperemeters, eines Stromfühlers u. dgl.). In den obigen Ausführungsbeispielen werden verschiedene Matrialien, die im Entwickler ionisiert sind, verwendet; sie sind jedoch nicht auf die beschriebenen Materialien beschränkt. Sie können Materialien sein, die eine Änderung in einem elektrochemischen Parameter erhöhen. Das Elektronenstrahl-Resistmaterial ist nicht auf das in den obigen Ausführungsbeispielen benutzte Material eingeschränkt, sondern es kann beispielsweise Polymethylmethacrylat sein.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Entwicklungskoeffizient entsprechend der Kombination von Elektronenstrahl- Resistmaterial und Entwickler abweicht und demgemäß bestimmt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Entwickeln eines Musters mit:
einem Resisterzeugungsschritt zum Erzeugen eines Resistfilms auf einer Oberfläche eines Leiters (3),
einem Mustererzeugungsschritt zum Erzeugen eines vorbestimmten Musters auf dem Resistfilm, und
einem Entwicklungsschritt zum Entwickeln des Musters, derart, daß der Leiter, auf dem das Resistmuster erzeugt ist, in einen Entwickler (2) getaucht wird, der ein organisches Lösungsmittel enthält, um selektiv den Resistfilm zu entfernen,
gekennzeichnet durch
einen Erfassungsschritt, in welchem eine Elektrode (4), die ein stabiles Potential im Entwickler (2) aufweist, in den Entwickler (2) getaucht wird, um eine Änderung in einem elektrochemischen Parameter zwischen dieser Elektrode (4) und dem Leiter (3) aufgrund einer Änderung in der Kapazität zwischen dem Leiter (2) und dem Entwickler (2) zu erfassen, und
einen Ende-Bestimmungsschritt zum Bestimmen des Endpunkts des Entwicklungsschritts bezüglich einer Bezugszeit zwischen der Zeit, die einem Änderungspunkt des elektrochemischen Parameters um eine vorbestimmte Zeitdauer vorausgeht, und der Zeit, die dem Änderungspunkt des Parameters um eine andere vorbestimmte Zeitdauer folgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Änderungspunkt der Spitzenwert des elektrochemischen Parameters ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Parameter ein zwischen der Elektrode (4) und dem Leiter (3) fließender Strom ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Parameter ein Differenzwert einer Kapazität zwischen der Elektrode (4) und dem Leiter (3) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler (2) ein im Entwickler (2) ionisiertes Material enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert des elektrochemischen Parameters der während einer Entwicklung auftretende erste Spitzenwert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Entwicklungsschritts die Zeit ist, die durch Multiplizieren der Zeitdauer bis zu der Bezugszeit mit einem vorbestimmten Koeffizienten berechnet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Endpunkt des Entwicklungsschritts die Zeit ist, die durch Multiplizieren der Zeitdauer bis zum Auftreten des Spitzenwerts des elektrochemischen Parameters mit einem vorbestimmten Koeffizienten berechnet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Koeffizient durch ein Musterbereichverhältnis oder Musterflächenverhältnis bestimmt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Musterbereichverhältnis aus dem Spitzenwert des elektrochemischen Parameters bestimmt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4) aus Platin hergestellt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4) aus Silber/Silberchlorid hergestellt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) ein Resistmaterial aufweist, auf dem ein Muster zum Bestimmen des Endes des Entwicklungsschritts zuvor gebildet wird, und im Musterentwicklungsschritt entwickelt wird, um den Resistabtragungsbereich zu erhöhen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Resistabtragungsbereich nicht kleiner als 5% des Oberflächenbereichs des Leiters (3) ist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Änderungspunkt ein Biegungspunkt des elektrochemischen Parameters ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Parameter die Kapazität zwischen der Elektrode (4) und dem Leiter (3) ist.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Änderungspunkt ein Extremwert des elektrochemischen Parameters ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Parameter ein Differentialwert eines zwischen der Elektrode (4) und dem Leiter (3) fließenden Stroms ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Extremwert ein Maximalwert des Differentialwerts des Stroms ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Extremwert ein Mindestwert des Differentialwerts des Stroms ist.

21. Musterentwicklungsvorrichtung, die einen Leiter (3), auf dem ein Resistfilm und ein vorbestimmtes Muster nacheinander gebildet sind, entwickelt, mit:
einem Entwicklungsbad (1), in dem eine Entwicklungslösung (2), die ein organisches Lösungsmittel enthält, aufbewahrt ist und in das der Leiter eintaucht, und
einer Elektrode (4), die in die Entwicklungslösung im Entwicklungsbad (1) eintaucht und die ein stabiles Potential in der Entwicklungslösung (2) aufweist,
gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (5, 7) zum Erfassen des Änderungspunkts eines elektrochemischen Parameters zwischen dem Leiter (3) und der Elektrode (4), um so den Endpunkt des Entwicklungsschritts zu bestimmen, bezüglich einer Bezugszeit zwischen der Zeit, die einem Änderungspunkt des elektrochemischen Parameters um eine vorbestimmte Zeitdauer vorausgeht, und der Zeit, die dem Änderungspunkt des Parameters um eine andere vorbestimmte Zeitdauer folgt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung einen Kapazitätsmesser (21) zum Erfassen der Kapazität zwischen der Elektrode (4) und dem Leiter (3) aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung weiterhin eine Operationseinrichtung (22) zum Differenzieren eines Detektorwerts vom Kapazitätsmesser hat.