JP2008072101A - 半導体素子の微細パターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】リソグラフィー限界以上のピッチを有する微細パターンを形成する製造方法を提供する。
【解決手段】被食刻層１３を有する半導体基板１１上に化学増幅型フォトレジストパターン１５を形成し、この上にシリコン含有ポリマーをスピンコーティングする。露光、ベークしフォトレジストパターンとシリコン含有ポリマーの界面に架橋結合層１９を形成する。これを現像し架橋結合がなされていないシリコン含有ポリマーを除去し、フォトレジストパターンの周辺のみに架橋結合層を形成する。フォトレジストパターンの上部が露出するまで架橋結合層をエッチバックし、フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を残す。フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる微細パターンとする。これを食刻マスクにして被食刻層をパターニングする。
【選択図】図１ｄ
【解決手段】被食刻層１３を有する半導体基板１１上に化学増幅型フォトレジストパターン１５を形成し、この上にシリコン含有ポリマーをスピンコーティングする。露光、ベークしフォトレジストパターンとシリコン含有ポリマーの界面に架橋結合層１９を形成する。これを現像し架橋結合がなされていないシリコン含有ポリマーを除去し、フォトレジストパターンの周辺のみに架橋結合層を形成する。フォトレジストパターンの上部が露出するまで架橋結合層をエッチバックし、フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を残す。フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる微細パターンとする。これを食刻マスクにして被食刻層をパターニングする。
【選択図】図１ｄ
Description
本発明は、リソグラフィー工程によって得られる最小ピッチサイズ（pitch size）よりさらに小さいピッチサイズを有するパターンを形成することができる微細パターン形成方法に関する。
今日、コンピュータのような情報媒体の普及に伴い半導体装置も飛躍的に発展している。半導体装置は高速に動作するとともに大容量の格納能を有しなければならない。このような要求に副うため、製造コストは低いながらも集積度、信頼度及びデータをアクセス（access）する電気的特性は向上した半導体素子を製造するための工程設備や工程技術の開発が切実に求められる。
特に、素子の集積度を向上させるためさらに微細なパターンを形成することができるフォトリソグラフィー技術が引続き開発されている。フォトリソグラフィー技術は、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）またはＶＵＶ（１５７ｎｍ）のような短波長の化学増幅型の遠紫外線（Deep Ultra Violet：ＤＵＶ）光源を適用する露光技術と、前記露光源に適したフォトレジスト物質を含む技術を言う。
特に、素子の集積度を向上させるためさらに微細なパターンを形成することができるフォトリソグラフィー技術が引続き開発されている。フォトリソグラフィー技術は、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）またはＶＵＶ（１５７ｎｍ）のような短波長の化学増幅型の遠紫外線（Deep Ultra Violet：ＤＵＶ）光源を適用する露光技術と、前記露光源に適したフォトレジスト物質を含む技術を言う。
一方、半導体素子の処理速度はパターンの線幅のサイズに応じて、その性能が定まる。例えば、パターンの線幅のサイズが小さいほど処理速度が速くなり、素子性能が向上する。したがって、半導体高集積度に伴う素子サイズの縮小時にパターン線幅の臨界寸法（critical dimension）を制御するのが重要な問題として台頭している。
現在まで知られている半導体素子の微細パターン形成方法は、次の通りである。
先ず、半導体基板上に被食刻層を形成し、その上部にリソグラフィー工程を利用してフォトレジストパターンを形成する。このとき、フォトレジストパターンの形成工程は前記被食刻層の上部にフォトレジストを塗布し、露光マスクを利用した露光及び現像工程で形成したものである。次に、前記フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して前記被食刻層をパターニングし、微細被食刻層パターンを形成する。
しかし、現在パターン線幅のサイズを縮小する方法はリソグラフィー装備の解像度の限界により困難に逢着している。
先ず、半導体基板上に被食刻層を形成し、その上部にリソグラフィー工程を利用してフォトレジストパターンを形成する。このとき、フォトレジストパターンの形成工程は前記被食刻層の上部にフォトレジストを塗布し、露光マスクを利用した露光及び現像工程で形成したものである。次に、前記フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して前記被食刻層をパターニングし、微細被食刻層パターンを形成する。
しかし、現在パターン線幅のサイズを縮小する方法はリソグラフィー装備の解像度の限界により困難に逢着している。
本発明は、リソグラフィー限界以上のピッチを有する微細パターンを形成するため、フォトレジストパターンの側壁にシリコン含有ポリマー層を形成した後、フォトレジストパターンを除去してシリコン含有ポリマー層で形成された微細パターンを形成し、前記微細パターンを利用して被食刻層を食刻する半導体素子の微細パターン形成方法を提供することにその目的がある。
本発明では、
被食刻層が形成された半導体基板上にフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる微細パターンを形成する段階と、
前記微細パターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階とを含む半導体素子の微細パターン形成方法を提供する。
被食刻層が形成された半導体基板上にフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる微細パターンを形成する段階と、
前記微細パターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階とを含む半導体素子の微細パターン形成方法を提供する。
このとき、前記架橋結合層の形成段階は、
シリコン含有ポリマー及び有機溶媒を含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布してシリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記シリコン含有ポリマー層を露光及びベークしてフォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層の界面に架橋結合層を形成する段階と、
前記フォトレジストパターンと架橋結合を形成していないシリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記架橋結合層をエッチバック食刻し、フォトレジストパターンの上部を露出させる段階とを含む。
シリコン含有ポリマー及び有機溶媒を含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布してシリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記シリコン含有ポリマー層を露光及びベークしてフォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層の界面に架橋結合層を形成する段階と、
前記フォトレジストパターンと架橋結合を形成していないシリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記架橋結合層をエッチバック食刻し、フォトレジストパターンの上部を露出させる段階とを含む。
前記本発明に係る方法で用いられる前記シリコン含有ポリマー層は、架橋結合の可能なエポキシ作用基を有するポリマーからなる。すなわち、前記露光工程によってフォトレジストパターンから発生した酸がシリコン含有ポリマー層へ浸透し、ポリマーのエポキシ基結合を分離させる。ベーク工程時、その分離されたエポキシ基末端部とフォトレジストパターン内部物質の間に架橋結合層が形成される。後続する現像工程時に、フォトレジストパターンと架橋結合が形成されていないシリコン含有ポリマー層を除去し、フォトレジストパターンの周辺にのみ架橋結合層を残す。
さらに、本発明では、
被食刻層が形成された半導体基板上にハードマスク膜を形成する段階と、
前記ハードマスク膜の上部に第1フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンの側壁に第1架橋結合層を形成する段階と、
前記第1フォトレジストパターンを除去して第1架橋結合層からなる第1微細パターンを形成する段階と、
前記第1微細パターンを食刻マスクに利用して前記ハードマスク膜をパターニングする段階と、
前記ハードマスクパターンの間に第２フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンの側壁に第２架橋結合層を形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンを除去して第２架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターン及び第２微細パターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階とを含む半導体素子の微細パターン形成方法を提供する。
このとき、前記ハードマスク膜として前記架橋結合層と食刻選択比が類似する非晶質炭素層を用いることができる。
被食刻層が形成された半導体基板上にハードマスク膜を形成する段階と、
前記ハードマスク膜の上部に第1フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンの側壁に第1架橋結合層を形成する段階と、
前記第1フォトレジストパターンを除去して第1架橋結合層からなる第1微細パターンを形成する段階と、
前記第1微細パターンを食刻マスクに利用して前記ハードマスク膜をパターニングする段階と、
前記ハードマスクパターンの間に第２フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンの側壁に第２架橋結合層を形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンを除去して第２架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターン及び第２微細パターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階とを含む半導体素子の微細パターン形成方法を提供する。
このとき、前記ハードマスク膜として前記架橋結合層と食刻選択比が類似する非晶質炭素層を用いることができる。
本発明に係る方法により、現在リソグラフィー工程によって得られる最小ピッチサイズ（pitch size）よりさらに小さいピッチサイズを有するパターンを形成してリソグラフィー工程の限界を克服することができるので、半導体素子の高集積化が可能である。
以下、図を参考にして本発明を詳しく説明する。
図１ａ〜図１ｆは、本発明によって形成された半導体素子の微細パターン形成方法を示した図である。
図１ａに示されているように、所定の下部構造物が備えられた半導体基板１１上に被食刻層１３を形成する。このとき、前記被食刻層１３はワードライン、ビットラインまたは金属配線のうち少なくとも１つの物質で形成したものである。
次に、被食刻層１３の上部にフォトレジスト（図示省略）を塗布し、これを露光及び現像してＷ１の線幅を有するフォトレジストパターン１５を形成する。
図１ａ〜図１ｆは、本発明によって形成された半導体素子の微細パターン形成方法を示した図である。
図１ａに示されているように、所定の下部構造物が備えられた半導体基板１１上に被食刻層１３を形成する。このとき、前記被食刻層１３はワードライン、ビットラインまたは金属配線のうち少なくとも１つの物質で形成したものである。
次に、被食刻層１３の上部にフォトレジスト（図示省略）を塗布し、これを露光及び現像してＷ１の線幅を有するフォトレジストパターン１５を形成する。
このとき、前記フォトレジストは化学増幅型フォトレジスト重合体、光酸発生剤及び有機溶媒を含むもので、このとき前記化学増幅型フォトレジスト重合体はＵＳ６，０５１，６７８（２０００．４．１８）、ＵＳ６，１３２，９２６（２０００．１０．１７）、ＵＳ６，１４３，４６３（２０００．１１．７）、ＵＳ６，１５０，０６９（２０００．１１．２１）、ＵＳ６，１８０，３１６Ｂ１（２００１．１．３０）、ＵＳ６，２２５，０２０Ｂ１（２００１．５．１）、ＵＳ６，２３５，４４８Ｂ１（２００１．５．２２）及びＵＳ６，２３５，４４７Ｂ１（２００１．５．２２）などに開示されたものを含むものの、具体的に基板接着性と架橋結合効果を向上させるためヒドロキシ基を有する単量体を含むポリ（１‐シクロヘキセン‐１‐ｔ‐ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／２‐シクロヘキセン‐１‐オール）、ポリ（１‐シクロヘキセン‐１‐ｔ‐ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／３‐シクロヘキセン‐１‐メタノール）、ポリ（１‐シクロヘキセン‐１‐ｔ‐ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／３‐シクロヘキセン‐１，１‐ジメタノール）、ポリ（３‐シクロヘキセン‐１‐ｔ‐ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／２‐シクロヘキセン‐1‐オール）、ポリ（３‐シクロヘキセン‐1‐t‐ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／3‐シクロヘキセン‐1‐メタノール）、ポリ（３‐シクロヘキセン‐1‐エトキシプロピルカルボキシレート／無水マレイン酸／3‐シクロヘキセン‐1‐メタノール）、ポリ（3‐シクロヘキセン‐1‐t‐ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／3‐シクロヘキセン‐１，１‐ジメタノール）、ポリ（3‐（5‐ビシクロ［２．２．１］‐ヘプテン‐２‐イル）‐１，１，１‐（トリフルオロメチル）プロパン‐２‐オ‐ル／無水マレイン酸／２‐メチル‐２‐アダマンチルメタクリレート／２‐ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（３‐（５‐ビシクロ［２．２．１］‐ヘプテン‐２‐イル）‐１，１，１‐（トリフルオロメチル）プロパン‐２‐オ‐ル／無水マレイン酸／２‐メチル‐２‐アダマンチルメタクリレート／２‐ヒドロキシエチルメタクリレート／ノルボニレン）、ポリ（３‐（５‐ビシクロ［２．２．１］‐ヘプテン‐２‐イル）‐１，１，１‐（トリフルオロメチル）プロパン‐２‐オール／無水マレイン酸／ｔ‐ブチルメタクリレート／２‐ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（ｔ‐ブチルビシクロ［２．２．１］ヘプト‐５‐エン‐２‐カルボキシレート／２‐ヒドロキシエチルビシクロ［２．２．１］ヘプト‐５‐エン‐２‐カルボキシレート／ビシクロ［２．２．１］ヘプト‐５‐エン‐２‐カルボン酸／無水マレイン酸／２‐ヒドロキシエチルビシクロ［２．２．１］ヘプト‐５‐エン‐２‐カルボキシレート）及びポリ（ｔ‐ブチルビシクロ［２．２．１］ヘプト‐５‐エン‐２‐カルボキシレート／２‐ヒドロキシエチルビシクロ［２．２．１］ヘプト‐５‐エン‐２‐カルボキシレート／ビシクロ［２．２．１］ヘプト‐５‐エン‐２‐カルボン酸／無水マレイン酸／２‐ヒドロキシエチルビシクロ［２．２．２］オクト‐５‐エン‐２‐カルボキシレート）から選択される１つ以上の重合反復単位を含む重合体を利用する。
前記光酸発生剤は光によって酸を発生することができる化合物であれば何れも使用可能であり、フタルイミドトリフルオロメタンスルホネート、ジニトロベンジルトシレート、ｎ‐デシルジスルホン、ナフチルイミドトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルパラメトキシフェニルスルホニウムトリプレート、ジフェニルパラトルエニルスルホニウムトリプレート、ジフェニルパライソブチルフェニルスルホニウムトリプレート、トリフェニルヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリプレートまたはジブチルナフチルスルホニウムトリプレート等を挙げることができる。
前記光酸発生剤は、フォトレジスト樹脂に対し０．１〜１０重量部の比率で用いられるのが好ましい。光酸発生剤が０．１重量部以下の量で用いられるときはフォトレジストの光に対する敏感度が脆弱になり、１０重量部以上用いられるときは光酸発生剤が遠紫外線を多く吸収して酸が多量発生し、断面の不良なパターンを得ることになる。
前記有機溶媒は、ジエチレングリコールジエチルエーテル（diethylene glycol diethyl ether）、メチル３‐メトキシプロピオネート、エチル３‐エトキシプロピオネート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンまたは２‐ヘプタノン等を単独にまたは混合して用いることができる。前記有機溶媒は、所望の厚さのフォトレジスト膜を得るためフォトレジスト樹脂に対し１００〜２０００重量部の比率で用いられる。
図１ｂに示されているように、フォトレジストパターン１５を含む前記構造物の上部にシリコン含有ポリマー層１７を形成する。
このとき、シリコン含有ポリマー層１７はポリマー総重量に対しシリコン分子が１０〜４０重量％で含まれており、架橋結合の可能な作用基のエポキシを含む物質を利用して形成する。このとき、前記シリコン分子含有量がポリマー総重量に対し１０重量％以下で含まれる場合、フォトレジストの上部が水平に露出するようシリコン含有ポリマー１７を除去する全面食刻工程時にシリコン含有ポリマー層１７の上部に多数の気孔が誘発される。前記シリコン分子含有量がポリマー総重量に対し４０重量％以上含まれる場合は、フォトレジストパターン上にシリコン含有ポリマー層１７を均一に塗布するのが困難である。
前記シリコン含有ポリマー層はポリシロキサン（polysiloxane）化合物、ポリシルセスキオキサン（polysilsesquioxane）系化合物またはこれらの混合物を炭素数７〜１０のアルカン溶媒、炭素数５〜１０のアルコール及びこれらの混合溶媒に溶解させてポリマー組成物を得た後、前記ポリマー組成物をスピンコーティングし、ベークして形成する。
このとき、前記炭素数７〜１０のアルカン溶媒はヘプタン、オクタン、ノナン、デカン及びこれらの混合物でなる群から選択された溶媒を挙げることができ、前記炭素数５〜１０のアルコールはペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール及びこれらの混合物でなる群から選択された溶媒を挙げることができる。
前記形成された結果物を露光し、ベークしてフォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層の界面に架橋結合層１９を形成する。
このとき、前記露光工程は１０〜１００ｍＪ／ｃｍ２の露光エネルギー、具体的に４０〜６０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーで行なわれる。
前記露光工程によりフォトレジストパターン１５から発生した酸がシリコン含有ポリマー層１７の内部へ浸透してエポキシ基結合を分離し、ベーク工程時に分離されたエポキシ基の末端基とフォトレジスト重合体内に含まれたヒドロキシ基の間に架橋結合が形成される。
このとき、前記架橋結合層１９の厚さは前記ベーク条件に従い調節することができる。例えば、ベーク工程を１３０〜２００℃の温度で行なう場合、フォトレジストパターン１５の側壁にフォトレジストパターン１５の幅と同じ厚さの架橋結合層１９を形成することができる。
前記結果物を現像してフォトレジストパターンと架橋結合が形成されていないシリコン含有ポリマー層１７を除去することにより、フォトレジストパターン１５の周辺にのみ架橋結合層１９を形成する（図１ｃを参照）。
前記現像工程はｎ‐ペンタノール溶液にウェーハを５０〜７０秒間浸漬させて行なう。
図１ｄに示されているように、前記結果物を全面食刻してフォトレジストパターン１５の上部が露出するまで架橋結合層１９を除去する。
前記全面食刻工程はＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８及びこれらの組合せでなる群から選択されるフッ素含有ガスを食刻ガスに利用して行なう。
図１ｄに示されているように、前記結果物を全面食刻してフォトレジストパターン１５の上部が露出するまで架橋結合層１９を除去する。
前記全面食刻工程はＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８及びこれらの組合せでなる群から選択されるフッ素含有ガスを食刻ガスに利用して行なう。
図１ｅに示されているように、架橋結合層１９だけ残るようフォトレジストパターン１５を除去し、架橋結合層１９からなる微細パターンを形成する。
このとき、フォトレジストパターン１５の除去工程はＯ２及びＮ２プラズマを利用した混合ガスを利用して行なう。ここで、前記Ｏ２とＮ２の混合ガスは１〜１５：８５〜９９、好ましくは１０：９０の流量比（％）で構成されたものである。
このとき、フォトレジストパターン１５の除去工程はＯ２及びＮ２プラズマを利用した混合ガスを利用して行なう。ここで、前記Ｏ２とＮ２の混合ガスは１〜１５：８５〜９９、好ましくは１０：９０の流量比（％）で構成されたものである。
本発明の方法は、前記フォトレジストパターンの除去段階後、ｎ‐ペンタノール溶液にウェーハを５０〜７０秒間浸漬してウェーハを洗浄する段階をさらに含むことができる。
図１ｆに示されているように、前記微細パターンを食刻マスクに利用して下部被食刻層１３をパターニングし、Ｗ２の線幅を有する被食刻層パターンを得ることができる（このとき、Ｗ１＞Ｗ２）。
図１ｆに示されているように、前記微細パターンを食刻マスクに利用して下部被食刻層１３をパターニングし、Ｗ２の線幅を有する被食刻層パターンを得ることができる（このとき、Ｗ１＞Ｗ２）。
さらに、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の微細パターン形成方法は、前記被食刻層１３の上部に非晶質炭素層を利用したハードマスク膜を形成した後、前記図1ａ〜図１ｆの工程を少なくとも２回以上繰り返し行なって実施することができる。
すなわち、前記被食刻層１３の上部にハードマスク膜で架橋結合層と非晶質炭素層（図示省略）及び第１フォトレジストパターン（図示省略）を形成する。このとき、前記非晶質炭素層は前記架橋結合層と食刻選択比が類似する。前記第１フォトレジストパターンの側壁に第１架橋結合層を形成し、前記第１フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる第１微細パターンを形成した後、前記第１微細パターンを食刻マスクに利用して前記非晶質炭素層をパターニングする。
前記非晶質炭素層パターンの間に第２フォトレジストパターンを形成し、第２フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を再び形成する。前記第２フォトレジストパターンを除去して前記架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する。
前記第２微細パターンと非晶質炭素層パターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする。
前記非晶質炭素層パターンの間に第２フォトレジストパターンを形成し、第２フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を再び形成する。前記第２フォトレジストパターンを除去して前記架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する。
前記第２微細パターンと非晶質炭素層パターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする。
その結果、現在露光装備で得ることができる限定されたピッチサイズ内に少なくとも２つ以上の微細な被食刻層パターンを形成することができる。
１１ 半導体基板
１３ 被食刻層
１３‐１ 被食刻層パターン
１５ フォトレジストパターン
１７ シリコン含有ポリマー層
１９ 架橋結合層
１３ 被食刻層
１３‐１ 被食刻層パターン
１５ フォトレジストパターン
１７ シリコン含有ポリマー層
１９ 架橋結合層
Claims (20)
- 被食刻層が形成された半導体基板上にフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる微細パターンを形成する段階と、
前記微細パターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。 - 前記被食刻層はワードライン、ビットラインまたは金属配線であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記架橋結合層の形成段階は、
シリコン含有ポリマー及び有機溶媒を含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布してシリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記シリコン含有ポリマー層を露光及びベークしてフォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層の界面に架橋結合層を形成する段階と、
前記フォトレジストパターンと架橋結合を形成していないシリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記架橋結合層をエッチバック食刻し、フォトレジストパターンの上部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。 - 前記有機溶媒は、炭素数７〜１０のアルカン溶媒または炭素数５〜１０のアルコールであることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記アルカン溶媒はヘプタン、オクタン、ノナン、デカン及びこれらの混合物でなる群から選択される溶媒であることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記アルコールはペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール及びこれらの混合物でなる群から選択される溶媒であることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記シリコン含有ポリマーは、シリコン分子がポリマーの総重量に対し１０〜４０重量％で含まれることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記シリコン含有ポリマーは、架橋結合の可能な作用基を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記架橋結合の可能な作用基はエポキシ基であることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記シリコン含有ポリマーは、ポリシロキサン化合物またはポリシルセスキオキサン系化合物であることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記ベーク工程は温度を調節して架橋結合層の厚さを調節することを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記ベーク工程は１３０〜２００℃の温度で実施することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記架橋結合層に対するエッチバック工程は、フッ素を含む食刻ガスで行なわれることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記フッ素含有食刻ガスはＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８及びこれらの混合ガスでなる群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記フォトレジストパターンの除去工程は、Ｏ２：Ｎ２が１〜１５：８５〜９９の流量比（％）で構成された混合食刻ガスで行なわれることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記フォトレジストパターンの除去後、ｎ‐ペンタノール溶液にウェーハを浸漬する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 被食刻層が形成された半導体基板上にハードマスク膜を形成する段階と、
前記ハードマスク膜の上部に第１フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンの側壁に第１架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンを除去して第１架橋結合層からなる第１微細パターンを形成する段階と、
前記第１微細パターンを食刻マスクに利用して前記ハードマスク膜パターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターンの間に第２フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンの側壁に第２架橋結合層を形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンを除去して第２架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターンと第２微細パターンを食刻マスクに利用して前記被食刻層をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。 - 前記ハードマスク膜は非晶質炭素層であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
- 前記第１架橋結合層の形成段階は、
シリコン含有ポリマー及び有機溶媒を含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記第１フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布して第１シリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記第１シリコン含有ポリマー層を露光及びベークし、第１フォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層の界面に第１架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンと架橋結合を形成していないシリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記第１架橋結合層をエッチバック食刻し、第１フォトレジストパターンの上部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。 - 前記第２架橋結合層の形成段階は、
シリコン含有ポリマー及び有機溶媒を含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記第２フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布して第２シリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記第２シリコン含有ポリマー層を露光及びベークし、第２フォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層の界面に第２架橋結合層を形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンと架橋結合を形成していない第２シリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記第２架橋結合層をエッチバック食刻し、第２フォトレジストパターンの上部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
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