JP2006276865A - レジストパターン厚肉化材料、レジストパターンの製造方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のレジストパターンの製造方法は、レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように、樹脂と、架橋剤と、含窒素化合物とを含有するレジストパターン厚肉化材料を塗布することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
微細な配線パターンの形成には、露光装置における光源の短波長化と、その光源の特性に応じた高解像度を有するレジスト材料の開発との両方が必要とされる。しかしながら、前記露光装置における光源の短波長化のためには、莫大なコストを要する露光装置の更新が必要となる。一方、短波長の光源を用いた露光に対応するためのレジスト材料の開発も容易ではない。したがって、パターニング時に露光装置の光源として光を利用可能であり、均一かつ微細なレジスト抜けパターンを高精細に形成可能な技術は未だ提供されていないのが現状である。
また、本発明は、レジストパターンの材料や大きさに対する依存性がなく、レジストパターンに塗付すると該レジストパターンを効率良くかつ均一に、表面のラフネスを低減した状態で、安定に厚肉化することができ、既存の露光装置の光源における露光限界を超えて微細なレジスト抜けパターンを製造するのに好適なレジストパターン厚肉化材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、微細にかつ均一に形成したレジスト抜けパターンを用いることにより、酸化膜等の下地層に微細パターンを形成することができ、微細な配線等を有する高性能な半導体装置を効率的に量産可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、樹脂と、架橋剤と、含窒素化合物とを含有することを特徴とする。該レジストパターン厚肉化材料がレジストパターン上に塗付されると、塗布された該レジストパターン厚肉化材料のうち、該レジストパターンとの界面付近にあるものが該レジストパターンに染み込んで該レジストパターンの材料と架橋する。このとき、前記レジストパターン厚肉化材料と前記レジストパターンとの親和性が良好であるため、該レジストパターンを内層としてその表面上に、該レジストパターン厚肉化材料と該レジストパターンとが一体化してなる表層が効率よく形成される(前記レジストパターンが前記レジストパターン厚肉化材料により効率よく厚肉化される)。こうして形成されたレジストパターン(以下「厚肉化レジストパターン」と称することがある)は、前記レジストパターン厚肉化材料により均一に厚肉化されている。このため、該厚肉化レジストパターンにより形成される抜けパターンは露光限界を超えてより微細な構造を有する。なお、本発明のレジストパターン厚肉化材料は、前記含窒素化合物を含有しているので、レジストパターンの材料の種類や大きさ等に関係なく良好なかつ均一な厚肉化効果を示し、レジストパターンの材料や大きさに対する依存性が少ない。また、前記レジストパターン厚肉化材料の保存中に遊離酸が生じたとしても、該遊離酸を該含窒素化合物が中和するため、前記レジストパターン厚肉化材料は、常に一定のpHに維持され、保存安定性に極めて優れる。該レジストパターン厚肉化材料のpHが保存中に、あるいは温度条件等によって低下することがないため、厚肉化の際の温度条件や保存条件などに左右されず常に安定した厚肉化が可能で、プロセスマージンを確保することができ、塗布した該レジストパターン厚肉化材料が全面架橋してしまったりすることがなく、レジストパターン表面のラフネスを低減させることができる。
本発明のレジストパターンの製造方法は、レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を塗布することを特徴とする。本発明のレジストパターンの製造方法においては、レジストパターンが形成された後、該レジストパターン上に前記レジストパターン厚肉化材料が塗付されると、塗布された該レジストパターン厚肉化材料のうち、該レジストパターンとの界面付近にあるものが該レジストパターンに染み込んで該レジストパターンの材料と架橋する。このため、該レジストパターンを内層としてその表面上に、該レジストパターン厚肉化材料と該レジストパターンとが一体化してなる表層が形成される。こうして形成された厚肉化レジストパターンは、前記レジストパターン厚肉化材料により均一に厚肉化されている。このため、該厚肉化レジストパターンにより形成されるレジスト抜けパターンは露光限界を超えてより微細な構造を有する。
本発明の半導体装置の製造方法は、下地層上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化し厚肉化レジストパターンを形成する厚肉化レジストパターン形成工程と、該厚肉化レジストパターンを用いてエッチングにより前記下地層をパターニングするパターニング工程とを含むことを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方法においては、下地層上にレジストパターンが形成された後、該レジストパターン上に前記レジストパターン厚肉化材料が塗付される。すると、塗布された該レジストパターン厚肉化材料のうち、該レジストパターンとの界面付近にあるものが該レジストパターンに染み込んで該レジストパターンの材料と架橋する。このため、該レジストパターンを内層としてその表面上に、該レジストパターン厚肉化材料と該レジストパターンとが一体化してなる表層が形成される。こうして形成された厚肉化レジストパターンは、前記レジストパターン厚肉化材料により均一に厚肉化されている。このため、該厚肉化レジストパターンにより形成されるレジスト抜けパターンは露光限界を超えてより微細な構造を有する。そして、該パターンをマスクとしてエッチングにより前記下地層がパターニングされるので、極めて微細なパターンを有する高品質・高性能な半導体装置が効率良く製造される。
また、本発明によると、レジストパターンのパターニング時に既存の露光装置におけるArFエキシマレーザー光等の光源をそのまま使用可能であり量産性に優れ、レジストパターンの材料や大きさに対する依存性がなく、レジスト抜けパターンを前記光源の露光限界を超えて微細にかつ均一に、表面のラフネスを低減した状態で、安定に製造可能なレジストパターンの製造方法を提供することができる。
また、本発明によると、レジストパターンの材料や大きさに対する依存性がなく、レジストパターンに塗付すると該レジストパターンを効率良くかつ均一に、表面のラフネスを低減した状態で、安定に厚肉化することができ、既存の露光装置の光源における露光限界を超えて微細なレジスト抜けパターンを製造するのに好適なレジストパターン厚肉化材料を提供することができる。
また、本発明によると、微細にかつ均一に形成したレジスト抜けパターンをマスクパターンとして用いることにより、酸化膜等の下地層に微細パターンを形成することができ、微細な配線等を有する高性能な半導体装置を効率的に量産可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、樹脂と、架橋剤と、含窒素化合物とを含有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、界面活性剤、水溶性芳香族化合物、芳香族化合物を一部に有してなる樹脂、有機溶剤、その他の成分などを含有してなる。
本発明のレジストパターン厚肉化材料の態様としては、水溶液状、コロイド液状、エマルジョン液状などの態様であってもよいが、水溶液状であるのが好ましい。
前記樹脂としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、水溶性乃至アルカリ可溶性であるのが好ましく、架橋反応を生ずることが可能あるいは架橋反応を生じないが水溶性架橋剤と混合可能であるのがより好ましい。
前記水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂などが挙げられる。
前記アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリp−ヒドロキシフェニルアクリラート、ポリp−ヒドロキシフェニルメタクリラート、これらの共重合体などが挙げられる。
前記架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱又は酸によって架橋を生じる水溶性のものが好ましく、例えば、アミノ系架橋剤が好適に挙げられる。
前記アミノ系架橋剤としては、例えば、メラミン誘導体、ユリア誘導体、ウリル誘導体などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ユリア誘導体としては、例えば、尿素、アルコキシメチレン尿素、N−アルコキシメチレン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸、これらの誘導体などが挙げられる。
前記メラミン誘導体としては、例えば、アルコキシメチルメラミン、これらの誘導体などが挙げられる。
前記ウリル誘導体としては、例えば、ベンゾグアナミン、グリコールウリル、これらの誘導体などが挙げられる。
前記含窒素化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、有機物が好適に挙げられ、その中でも塩基性であるものが好ましい。
前記レジストパターン厚肉化材料が前記含窒素化合物を含有していると、レジストパターンの材料の種類に関係なく良好なかつ均一な厚肉化効果を示し、レジストパターンの材料に対する依存性が少なくなり、得られる厚肉化レジストパターンのエッジラフネスが改善される点で有利である。
前記イミドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、フタルイミド、シクロヘキサ−3−エン−1,2−ジカルボキシミドなどが挙げられる。
前記4級アンモニウム塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、水酸化テトライソプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属イオンを含有しない点で非イオン性界面活性剤が好ましい。
前記レジストパターン厚肉化材料が水溶性芳香族化合物を含有していると、得られるレジストパターンのエッチング耐性を顕著に向上させることができる点で好ましい。
前記水溶性芳香族化合物としては、芳香族化合物であって水溶性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃の水100gに対し1g以上溶解する水溶性を示すものが好ましく、25℃の水100gに対し3g以上溶解する水溶性を示すものがより好ましく、25℃の水100gに対し5g以上溶解する水溶性を示すものが特に好ましい。
前記極性基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基などが挙げられる。
前記レジストパターン厚肉化材料が芳香族化合物を一部に有してなる樹脂を含有していると、得られるレジストパターンのエッチング耐性を顕著に向上させることができる点で好ましい。
前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、架橋反応を生ずることができるのが好ましく、例えば、ポリビニルアリールアセタール樹脂、ポリビニルアリールエーテル樹脂、ポリビニルアリールエステル樹脂、これらの誘導体などが好適に挙げられ、これらの中から選択される少なくとも1種であるのが好ましく、適度な水溶性乃至アルカリ可溶性を示す点でアセチル基を有するものがより好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリビニルアリールエーテル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、4−ヒドロキシベンジルエーテル、などが挙げられる。
前記ポリビニルアリールエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、安息香酸エステル、などが挙げられる。
なお、前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂における芳香族化合物のモル含有率は、例えば、NMR等を用いて測定することができる。
前記有機溶剤は、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させることにより、該レジストパターン厚肉化材料における、前記樹脂、前記架橋剤、前記含窒素化合物等の溶解性を向上させることができる。
前記鎖状エステル系有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)などが挙げられる。
前記環状エステル系有機溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン系有機溶剤などが挙げられる。
前記ケトン系有機溶剤としては、例えば、アセトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン系有機溶剤、などが挙げられる。
前記鎖状エーテル系有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、などが挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、などが挙げられる。
前記その他の成分としては、本発明の効果を害しない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の各種添加剤、例えば、熱酸発生剤、アミン系、アミド系、アンモニウム塩素等に代表されるクエンチャーなどが挙げられる。
前記その他の成分の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記架橋剤、前記含窒素化合物等の種類・含有量等に応じて適宜決定することができる。
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、前記レジストパターン上に塗布して使用することができる。
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させずに、該レジストパターン厚肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
このとき、前記レジストパターン厚肉化材料中には前記含窒素化合物が含まれているので、前記レジストパターンの厚肉化の際の温度条件や前記レジストパターン厚肉化材料の保存条件などに左右されず安定に前記レジストパターンが厚肉化され、また、前記レジストパターンの材料によるパターンサイズの依存性がなく、厚肉化レジストパターンが均一な状態で、即ちエッジラフネスが改善された状態で得られる。
こうして得られた前記厚肉化レジストパターンにより形成されたレジスト抜けパターンの径乃至幅は、前記レジストパターンにより形成されていたレジスト抜けパターンの径乃至幅よりも小さくなる。前記レジストパターンのパターニング時に用いた露光装置の光源の露光限界を超えて、より微細なレジスト抜けパターンが形成される。例えば、前記レジストパターンのパターニング時にArFエキシマレーザー光を用いた場合、得られたレジストパターンに対し、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化を行って厚肉化レジストパターンを形成すると、該厚肉化レジストパターンにより形成されたレジスト抜けパターンは、電子線を用いてパターニングした時と同様の微細なレジスト抜けパターンが得られる。
なお、このとき、前記レジストパターンの厚肉化量は、前記レジストパターン厚肉化材料の粘度、塗布厚み、ベーク温度、ベーク時間等を適宜調節することにより、所望の範囲に制御することができる。
前記レジストパターン(本発明のレジストパターン厚肉化材料が塗布されるレジストパターン)の材料としては、特に制限はなく、公知のレジスト材料の中から目的に応じて適宜選択することができ、ネガ型、ポジ型のいずれであってもよく、例えば、g線、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、電子線等でパターニング可能なg線レジスト、i線レジスト、KrFレジスト、ArFレジスト、F2レジスト、電子線レジスト等が好適に挙げられる。これらは、化学増幅型であってもよいし、非化学増幅型であってもよい。これらの中でも、KrFレジスト、ArFレジストなどが好ましく、ArFレジストがより好ましい。
前記レジストパターンの材料の具体例としては、ノボラック系レジスト、PHS系レジスト、アクリル系レジスト、シクロオレフィン−マレイン酸無水物系(COMA系)レジスト、シクロオレフィン系レジスト、ハイブリッド系(脂環族アクリル系−COMA系共重合体)レジストなどが挙げられる。これらは、フッ素修飾等されていてもよい。
図1(a)に示すように、下地層(基材)5上にレジストパターン3を形成した後、レジストパターン3の表面にレジストパターン厚肉化材料1を塗布し、プリベーク(加温・乾燥)をして塗膜を形成する。すると、図1(b)に示すように、レジストパターン3とレジストパターン厚肉化材料1との界面においてレジストパターン厚肉化材料1のレジストパターン3へのミキシング(含浸)が起こり、内層レジストパターン10b(レジストパターン3)とレジストパターン厚肉化材料1との界面において前記ミキシング(含浸)した部分が架橋して表層10aが形成される。このとき、レジストパターン厚肉化材料1中には前記含窒素化合物が含まれているので、内層レジストパターン10b(レジストパターン3)の厚肉化の際の温度条件やレジストパターン厚肉化材料1の保存条件などに左右されず安定に内層レジストパターン10b(レジストパターン3)が厚肉化される。
この後、図1(c)に示すように、現像処理を行うことによって、塗布したレジストパターン厚肉化材料1の内、レジストパターン3と架橋していない部分乃至架橋が弱い部分(水溶性の高い部分)が溶解除去され、均一にかつエッジラフネスが改善された状態で厚肉化された厚肉化レジストパターン10が形成(現像)される。
なお、前記現像処理は、水現像であってもよいし、アルカリ現像液による現像であってもよい。
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、レジストパターンを厚肉化し、露光限界を超えてレジスト抜けパターンを微細化するのに好適に使用することができる。また、本発明のレジストパターン厚肉化材料は、本発明の半導体装置の製造方法に特に好適に使用することができる。
また、本発明のレジストパターン厚肉化材料が前記芳香族化合物及び前記芳香族化合物を一部に含有する樹脂の少なくとも一方を含有する場合には、プラズマ等に晒され、表面のエッチング耐性を向上させる必要がある樹脂等により形成されたパターンの被覆化乃至厚肉化に好適に使用することができ、該パターンの材料として前記芳香族化合物及び前記芳香族化合物を一部に有してなる樹脂の少なくとも一方を使用することができない場合により好適に使用することができる。
本発明のレジストパターンの製造方法においては、レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を塗布する。
前記レジストパターンは、公知の方法に従って形成することができる。
前記レジストパターンは、下地(基材)上に形成することができ、該下地(基材)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該レジストパターンが半導体装置に形成される場合には、該下地(基材)は、通常、シリコンウエハ等の基板、各種酸化膜等である。
前記塗布の際の塗布厚みとしては、通常、100〜10,000Å(10〜1,000nm)程度であり、2,000〜5,000Å(200〜500nm)程度が好ましい。
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させずに、該レジストパターン厚肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
なお、前記プリベーク(加温・乾燥)の条件、方法等にとしては、レジストパターンを軟化させない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、温度が40〜120℃程度であり、70〜100℃が好ましく、時間が10秒〜5分程度であり、40秒〜100秒が好ましい。
なお、前記架橋ベーク(架橋反応)の条件、方法等にとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記プリベーク(加温・乾燥)よりも通常高い温度条件が採用される。前記架橋ベーク(架橋反応)の条件としては、例えば、温度が70〜150℃程度であり、90〜130℃が好ましく、時間が10秒〜5分程度であり、40秒〜100秒が好ましい。
なお、前記現像処理については、上述した通りである。
図2(a)に示すように、下地層(基材)5上にレジスト材3aを塗布した後、図2(b)に示すように、これをパターニングしてレジストパターン3を形成した後、図2(c)に示すように、レジストパターン3の表面にレジストパターン厚肉化材料1を塗布し、プリベーク(加温・乾燥)をして塗膜を形成する。すると、レジストパターン3とレジストパターン厚肉化材料1との界面においてレジストパターン厚肉化材料1のレジストパターン3へのミキシング(含浸)が起こり、図2(d)に示すように、レジストパターン3とレジストパターン厚肉化材料1との界面において前記ミキシング(含浸)した部分が架橋する。この後、図2(e)に示すように、現像処理を行うと、塗布したレジストパターン厚肉化材料1の内、レジストパターン3と架橋していない部分乃至架橋が弱い部分(水溶性の高い部分)が溶解除去され、内層レジストパターン10b(レジストパターン3)上に表層10aを有してなる厚肉化レジストパターン10が形成(現像)される。
なお、前記現像処理は、水現像であってもよいし、弱アルカリ水溶液による現像であってもよいが、低コストで効率的に現像処理を行うことができる点で水現像が好ましい。
前記厚肉化レジストパターンは、エッチング耐性に優れていることが好ましく、前記レジストパターンに比しエッチング速度(Å/s)が同等以上であるのが好ましい。具体的には、同条件下で測定した場合における、前記表層のエッチング速度(Å/s)と前記レジストパターンのエッチング速度(Å/s)との比(レジストパターン/表層)が、1.1以上であるのが好ましく、1.2以上であるのがより好ましく、1.3以上であるのが特に好ましい。
なお、前記エッチング速度(Å/s)は、例えば、公知のエッチング装置を用いて所定時間エッチング処理を行い試料の減膜量を測定し、単位時間当たりの減膜量を算出することにより測定することができる。
前記表層が前記芳香族化合物及び前記芳香族化合物を一部に含有する樹脂の少なくとも一方を含有しているか否かについては、例えば、該表層につきIR吸収スペクトルを分析すること等により確認することができる。
本発明のレジストパターンの製造方法により製造された厚肉化レジストパターンは、例えば、マスクパターン、レチクルパターン、磁気ヘッド、LCD(液晶ディスプレイ)、PDP(プラズマディスプレイパネル)、SAWフィルタ(弾性表面波フィルタ)等の機能部品、光配線の接続に利用される光部品、マイクロアクチュエータ等の微細部品、半導体装置の製造に好適に使用することができ、後述する本発明の半導体装置の製造方法に好適に使用することができる。
本発明の半導体装置の製造方法は、厚肉化レジストパターン形成工程と、パターニング工程とを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程とを含む。
なお、前記下地層としては、半導体装置における各種部材の表面層が挙げられるが、シリコンウエハ等の基板乃至その表面層、各種酸化膜などが好適に挙げられる。前記レジストパターンは上述した通りである。前記塗布の方法は上述した通りである。また、該塗布の後では、上述のプリベーク、架橋ベーク等を行うのが好ましい。
前記エッチングの方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ドライエッチングが好適に挙げられる。該エッチングの条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、上述したものが好適に挙げられ、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第1級アルコールエトキシレート化合物、フェノールエトキシレート化合物、ノニルフェノールエトキシレート系、オクチルフェノールエトキシレート系、ラウリルアルコールエトキシレート系、オレイルアルコールエトキシレート系、脂肪酸エステル系、アミド系、天然アルコール系、エチレンジアミン系、第2級アルコールエトキシレート系、アルキルカチオン系、アミド型4級カチオン系、エステル型4級カチオン系、アミンオキサイド系、ベタイン系などが挙げられる。
−レジストパターン厚肉化材料の調製−
表1に示す組成を有する本発明のレジストパターン厚肉化材料A〜Fを調製した。なお、表1において、カッコ内の数値の単位は、質量部を表す。「樹脂」の欄における、「KW−3」は、ポリビニルアセタール樹脂(積水化学社製)を表す。「架橋剤」の欄における、「ウリル」は、テトラメトキシメチルグリコールウリルを表し、「ユリア」は、N、N’−ジメトキシメチルジメトキシエチレンユリアを表す。「界面活性剤」の欄における、「TN−80」は、非イオン性界面活性剤(旭電化社製、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテル系界面活性剤)を表す。また、前記樹脂、前記架橋剤及び前記含窒素化合物を除いた主溶剤成分として、純水(脱イオン水)とイソプロピルアルコールとの混合液(質量比が純水(脱イオン水):イソプロピルアルコール=82.6:0.4)を使用した。
以上により調製した本発明のレジストパターン厚肉化材料A〜Fを、前記ArFレジスト(住友化学(株)製、PAR700)により形成したホールパターン(直径200nm)上に、スピンコート法により、初めに1,000rpm/5sの条件で、次に3,500rpm/40sの条件で塗布した後、85℃/70sの条件で前記プリベークを行い、更に110℃/70sの条件で前記架橋ベークを行った後、純水でレジストパターン厚肉化材料A〜Fを60秒間リンスし、未架橋部を除去し、レジストパターン厚肉化材料A〜Fにより厚肉化したレジストパターンを現像させることにより、厚肉化レジストパターンを製造した。
図3(a)に示すように、シリコン基板11上に層間絶縁膜12を形成し、図3(b)に示すように、層間絶縁膜12上にスパッタリング法によりチタン膜13を形成した。次に、図3(c)に示すように、公知のフォトリソグラフィー技術によりレジストパターン14を形成し、これをマスクとして用い、反応性イオンエッチングによりチタン膜13をパターニングして開口部15aを形成した。引き続き、図3(d)に示すように、反応性イオンエッチングによりレジストパターン14を除去するととともに、チタン膜13をマスクにして層間絶縁膜12に開口部15bを形成した。
次いで、図4(c)に示すように、第一層の配線17aの上に層間絶縁膜18を形成した後、図3(b)〜(d)と図4(a)及び(b)と同様にして、図4(d)に示すように、第一層の配線17aを、後に形成する上層配線と接続するCuプラグ(第二の金属膜)19及びTiN膜17aを形成した。
この実施例2では、レジストパターン14が、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて、実施例1における場合と同様にして製造した厚肉化レジストパターンである。
−フラッシュメモリ及びその製造−
実施例3は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いた本発明の半導体装置及びその製造方法の一例である。なお、この実施例3では、以下のレジスト膜26、27、29、32及び34が、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて実施例1及び2におけるのと同様の方法により厚肉化されたものである。
その後、S/D領域層35a及び35b並びにS/D領域層36a及び36b上に形成した層間絶縁膜37に、コンタクトホール38a及び38b並びにコンタクトホール39a及び39bを形成した後、S/D電極40a及び40b並びにS/D電極41a及び41bを形成した。
以上により、図9(i)に示すように、半導体装置としてFLASH EPROMを製造した。
なお、上記実施例では、第1ゲート部33aを形成するのに、まずゲート幅方向(図6におけるX方向)に所定幅でパターニングした後、ゲート長方向(図6におけるY方向)にパターニングして最終的な所定幅としているが、逆に、ゲート長方向(図6におけるY方向)に所定幅でパターニングした後、ゲート幅方向(図6におけるX方向)にパターニングして最終的な所定幅としてもよい。
以上により、図10(c)に示すように、半導体装置としてFLASH EPROMを製造した。
なお、ここでは、高融点金属膜(第4導電体膜)として高融点金属膜(第4導電体膜)42a及び42bを用いているが、チタンシリサイド(TiSi)膜等の高融点金属シリサイド膜を用いてもよい。
なお、ここでは、第3導電体膜53a又は53bと、高融点金属膜(第4導電体膜)42とをそれぞれ別々に形成しているが、共通の高融点金属膜として同時に形成してもよい。
−磁気ヘッドの製造−
実施例4は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いた本発明のレジストパターンの応用例としての磁気ヘッドの製造に関する。なお、この実施例4では、以下のレジストパターン102及び126が、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて実施例1におけるのと同様の方法により厚肉化されたものである。
まず、図12(A)に示すように、層間絶縁層100上に、厚みが6μmとなるようにレジスト膜を形成し、露光、現像を行って、渦巻状の薄膜磁気コイル形成用の開口パターンを有するレジストパターン102を形成した。
次に、図12(B)に示すように、層間絶縁層100上における、レジストパターン102上及びレジストパターン102が形成されていない部位、即ち開口部104の露出面上に、厚みが0.01μmであるTi密着膜と厚みが0.05μmであるCu密着膜とが積層されてなるメッキ下地層106を蒸着法により形成した。
次に、図12(C)に示すように、層間絶縁層100上における、レジストパターン102が形成されていない部位、即ち開口部104の露出面上に形成されたメッキ下地層106の表面に、厚みが3μmであるCuメッキ膜からなる薄膜導体108を形成した。
次に、図12(D)に示すように、レジストパターン102を溶解除去し層間絶縁層100上からリフトオフすると、薄膜導体108の渦巻状パターンによる薄膜磁気コイル110が形成される。
以上により磁気ヘッドを製造した。
図13示すように、セラミック製の非磁性基板112上にスパッタリング法によりギャップ層114を被覆形成した。なお、非磁性基板112上には、図示していないが予め酸化ケイ素による絶縁体層及びNi−Feパーマロイからなる導電性下地層がスパッタリング法により被覆形成され、更にNi−Feパーマロイからなる下部磁性層が形成されている。そして、図示しない前記下部磁性層の磁性先端部となる部分を除くギャップ層114上の所定領域に熱硬化樹脂により樹脂絶縁膜116を形成した。次に、樹脂絶縁膜116上にレジスト材を塗布してレジスト膜118を形成した。
次に、図17に示すように、導電性下地層122の露出面上に、即ちレジストパターン126が形成されていない部位上に、Cu導体層128をメッキ法により形成した。その後、図18に示すように、レジストパターン126を溶解除去することにより、導電性下地層122上からリフトオフし、Cu導体層128による渦巻状の薄膜磁気コイル130を形成した。
以上により、図19の平面図に示すような、樹脂絶縁膜116上に磁性層132を有し、表面に薄膜磁気コイル130が設けられた磁気ヘッドを製造した。
(付記1) 樹脂と、架橋剤と、含窒素化合物とを含有することを特徴とするレジストパターン厚肉化材料。
(付記2) 含窒素化合物が塩基性化合物である付記1に記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記3) 含窒素化合物が、アミン、アミド、イミド、4級アンモニウム及びこれらの誘導体から選択される付記1又は2に記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記4) 水溶性乃至アルカリ可溶性である付記1から3のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記5) 界面活性剤を含有する付記1から4のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記6) 界面活性剤が非イオン性界面活性剤である付記5に記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記7) 非イオン性界面活性剤が、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第1級アルコールエトキシレート化合物、フェノールエトキシレート化合物、アルコキシレート系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤、アミド系界面活性剤、アルコール系界面活性剤、及びエチレンジアミン系界面活性剤から選択される少なくとも1種である付記6に記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記8) 樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール及びポリビニルアセテートから選択される少なくとも1種である付記1から7のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記9) 架橋剤が、メラミン誘導体、ユリア誘導体及びウリル誘導体から選択される少なくとも1種である付記1から8のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記10) 水溶性芳香族化合物を含有する付記1から9のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記11) 水溶性芳香族化合物が、ポリフェノール化合物、芳香族カルボン酸化合物、ナフタレン多価アルコール化合物、ベンゾフェノン化合物、フラボノイド化合物、これらの誘導体及びこれらの配糖体から選択される少なくとも1種である付記10に記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記12) 芳香族化合物を一部に有してなる樹脂を含有する付記1から11のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記13) 芳香族化合物を一部に有してなる樹脂が、ポリビニルアリールアセタール樹脂、ポリビニルアリールエーテル樹脂、及びポリビニルアリールエステル樹脂から選択される少なくとも1種である付記12に記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記14) 有機溶剤を含む付記1から13のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記15) 有機溶剤が、アルコール系溶剤、鎖状エステル系溶剤、環状エステル系溶剤、ケトン系溶剤、鎖状エーテル系溶剤、及び環状エーテル系溶剤から選択される少なくとも1種である付記14に記載のレジストパターン厚肉化材料。
(付記16) レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように付記1から15のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を塗布してなることを特徴とするレジストパターン。
(付記17) レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように付記1から15のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を塗布することを特徴とするレジストパターンの製造方法。
(付記18) レジストパターンの材料が、ノボラック系レジスト、PHS系レジスト、アクリル系レジスト、シクロオレフィン−マレイン酸無水物系レジスト、シクロオレフィン系レジスト、及びシクロオレフィン−アクリルハイブリッド系レジストから選択される少なくとも1種である付記17に記載のレジストパターンの製造方法。
(付記19) レジストパターン厚肉化材料の塗布後、該レジストパターン厚肉化材料の現像処理を行う付記17又は18に記載のレジストパターンの製造方法。
(付記20) 付記1から15のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを用いて形成したパターンを有してなることを特徴とする半導体装置。
(付記21) 下地層上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように付記1から15のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化した厚肉化レジストパターンを形成する厚肉化レジストパターン形成工程と、該厚肉化レジストパターンを用いてエッチングにより前記下地層をパターニングするパターニング工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
本発明のレジストパターンの製造方法は、例えば、マスクパターン、レチクルパターン、磁気ヘッド、LCD(液晶ディスプレイ)、PDP(プラズマディスプレイパネル)、SAWフィルタ(弾性表面波フィルタ)等の機能部品、光配線の接続に利用される光部品、マイクロアクチュエータ等の微細部品、半導体装置の製造に好適に適用することができ、本発明の半導体装置の製造方法に好適に用いることができる。
本発明の半導体装置の製造方法は、フラッシュメモリ、DRAM、FRAM、等を初めとする各種半導体装置の製造に好適に用いることができる。
3 レジストパターン
3a レジスト材
5 下地層(基材)
10 厚肉化レジストパターン
10a 表層
10b 内層レジストパターン
11 シリコン基板
12 層間絶縁膜
13 チタン膜
14 レジストパターン
15a 開口部
15b 開口部
16 TiN膜
17 Cu膜
17a 第一層の配線
18 層間絶縁膜
19 Cuプラグ
20 第二層の配線
21 第三層の配線
22 Si基板(半導体基板)
23 フィールド酸化膜
24a 第1ゲート絶縁膜
24b 第2ゲート絶縁膜
25a 第1閾値制御層
25b 第2閾値制御層
26 レジスト膜
27 レジスト膜
28 第1ポリシリコン層(第1導電体膜)
28a フローティングゲート電極
28b ゲート電極(第1ポリシリコン膜)
28c フローティングゲート電極
29 レジスト膜
30a キャパシタ絶縁膜
30b キャパシタ絶縁膜
30c キャパシタ絶縁膜
30d SiO2膜
31 第2ポリシリコン層(第2導電体膜)
31a コントロールゲート電極
31b 第2ポリシリコン膜
32 レジスト膜
33a 第1ゲート部
33b 第2ゲート部
33c 第2ゲート部
34 レジスト膜
35a S/D(ソース・ドレイン)領域層
35b S/D(ソース・ドレイン)領域層
36a S/D(ソース・ドレイン)領域層
36b S/D(ソース・ドレイン)領域層
37 層間絶縁膜
38a コンタクトホール
38b コンタクトホール
39a コンタクトホール
39b コンタクトホール
40a S/D(ソース・ドレイン)電極
40b S/D(ソース・ドレイン)電極
41a S/D(ソース・ドレイン)電極
41b S/D(ソース・ドレイン)電極
42 高融点金属膜(第4導電体膜)
42a 高融点金属膜(第4導電体膜)
42b 高融点金属膜(第4導電体膜)
44a 第1ゲート部
44b 第2ゲート部
45a S/D(ソース・ドレイン)領域層
45b S/D(ソース・ドレイン)領域層
46a S/D(ソース・ドレイン)領域層
46b S/D(ソース・ドレイン)領域層
47 層間絶縁膜
48a コンタクトホール
48b コンタクトホール
49a コンタクトホール
49b コンタクトホール
50a S/D(ソース・ドレイン)電極
50b S/D(ソース・ドレイン)電極
51a S/D(ソース・ドレイン)電極
51b S/D(ソース・ドレイン)電極
52a 開口部
52b 開口部
53a 高融点金属膜(第3導電体膜)
53b 高融点金属膜(第3導電体膜)
54 絶縁膜
100 層間絶縁層
102 レジストパターン
104 開口部
106 メッキ下地層
108 薄膜導体(Cuメッキ膜)
110 薄膜磁気コイル
112 非磁性基板
114 ギャップ層
116 樹脂絶縁層
118 レジスト膜
118a レジストパターン
120 第1渦巻状パターン
122 導電性下地層
124 レジスト膜
126 レジストパターン
128 Cu導体膜
130 薄膜磁気コイル
132 磁性層
Claims (6)
- レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように、樹脂と、架橋剤と、含窒素化合物とを含有するレジストパターン厚肉化材料を塗布することを特徴とするレジストパターンの製造方法。
- レジストパターンが、ArFレジストで形成された請求項1に記載のレジストパターンの製造方法。
- レジストパターン厚肉化材料の塗布後、該レジストパターン厚肉化材料の現像処理を行う請求項1から2のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法。
- 下地層上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように、樹脂と、架橋剤と、含窒素化合物とを含有するレジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化した厚肉化レジストパターンを形成する厚肉化レジストパターン形成工程と、該厚肉化レジストパターンを用いてエッチングにより前記下地層をパターニングするパターニング工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- レジストパターンが、ArFレジストで形成された請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
- 下地層上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように、樹脂と、架橋剤と、含窒素化合物とを含有するレジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化した厚肉化レジストパターンを形成する厚肉化レジストパターン形成工程と、該厚肉化レジストパターンを用いてエッチングにより前記下地層をパターニングするパターニング工程とを含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
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