JP2007256854A - Method for manufacturing nano pattern and nano pattern substrate, semiconductor memory cell - Google Patents

Method for manufacturing nano pattern and nano pattern substrate, semiconductor memory cell Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method by which surface roughness of a fine pattern can be controlled in a molecular level without excessively increasing complexity of manufacturing. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a nano pattern includes steps of: forming an alignment layer containing a photoisomerization compound on a substrate; forming a liquid crystal layer containing a liquid crystal polymer having a main chain and a side chain on the alignment layer; irradiating the alignment layer with linearly polarized UV light to align the main chain of the liquid crystal polymer in the liquid crystal layer to a predetermined direction in accordance with the photoisomerization compound which is photoisomerized by the UV light; and subjecting the substrate to isotropic dry etching by using the liquid crystal layer as a mask to form a nano pattern having projected portions in a certain pitch corresponding to the length of the side chain of the liquid crystal polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体の製造技術に関し、例えばダブルゲート電界効果型トランジスタ(FET)のフィン部を形成するのに適した製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor manufacturing technique, for example, a manufacturing method suitable for forming a fin portion of a double gate field effect transistor (FET).

一般に集積回路上のコンポーネント密度を上げるために、より小型のトランジスタを製造することが好ましい。構造的にも3次元シリコン層を使用した立体構造のトランジスタが各社で研究されており、フィン型のトランジスタはその一つである。フィン型のトランジスタは、垂直のフィンが複数個並び、各フィンが10nm以下でかつ、それが周期的に並ぶ構造が必要とされる。   In general, it is preferable to manufacture smaller transistors in order to increase the component density on the integrated circuit. In terms of structure, a three-dimensional transistor using a three-dimensional silicon layer has been studied by various companies, and a fin type transistor is one of them. A fin-type transistor requires a structure in which a plurality of vertical fins are arranged, each fin is 10 nm or less, and the fins are periodically arranged.

上記のような微細パターンは、いわゆる側壁イメージ転写を行うことによって製造することが検討されている(例えば特許文献1)。作製可能な大きさのレジストパターンを転写したSOGにSiN等を蒸着し、ドライエッチングによるフラット化プロセスを経て、SOGの側壁に残ったSiN膜をマスクに基板を加工する方法である。現状では、最もエッジラフネスの少ない微細パターンが得られる方法として、研究開発の場面では利用されている。しかしながら、光リソグラフィープロセスに比べて格段にプロセスが煩雑であり、したがって製造コストは大きなものとなり、大量生産には現実的ではない。 It has been studied to manufacture such a fine pattern by performing so-called sidewall image transfer (for example, Patent Document 1). In this method, SiN or the like is vapor-deposited on SOG to which a resist pattern of a size that can be produced is transferred, and the substrate is processed using a SiN film remaining on the side wall of SOG as a mask through a flattening process by dry etching. At present, it is used in research and development as a method for obtaining fine patterns with the least edge roughness. However, the process is much more complicated than the photolithography process, and thus the manufacturing cost is high, which is not practical for mass production.

ところで、現在液晶表示装置の分野で、配向膜として高分子配向膜を用いて、液晶の配向制御をしようとする試みがある。感光性の側鎖型高分子膜に直線偏光性の紫外線を照射して、感光性基の2量化を行い任意の配向特性を有する配向膜を得るものである(例えば特許文献2)。
特開2005−175480公報 特開平11−181127号公報
By the way, in the field of liquid crystal display devices, there is an attempt to control alignment of liquid crystal using a polymer alignment film as an alignment film. The photosensitive side chain polymer film is irradiated with linearly polarized ultraviolet rays to dimerize the photosensitive groups to obtain an alignment film having arbitrary alignment characteristics (for example, Patent Document 2).
JP 2005-175480 A JP-A-11-181127

本発明は,上記の問題を解決するため、製造の複雑さを過度に増大させることなく、分子レベルで微細パターンの表面ラフネスを制御できる製造方法を提供することを目的としている。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of controlling the surface roughness of a fine pattern at a molecular level without excessively increasing the manufacturing complexity.

本発明のナノパターン製造方法は、基板に光異性化化合物を有する配向膜を形成する工程と、配向膜上に、主鎖および側鎖を有する液晶性高分子を含有する液晶層を形成する工程と、直線偏光している紫外線を配向膜に照射して、紫外線により光異性化した光異性化化合物に対応して液晶層の液晶性高分子の主鎖を所定方向に配向させる工程と、液晶層をマスクとして、基板の異方性ドライエッチングを行い、液晶性高分子の側鎖の長さに対応した一定のピッチの凸部を有するナノパターンを形成する工程とを備えることを特徴とする。なお、前記ドライエッチング時に液晶性高分子の主鎖を取り除き、側鎖を残すことも可能である。   The nanopattern manufacturing method of the present invention includes a step of forming an alignment film having a photoisomerizable compound on a substrate, and a step of forming a liquid crystal layer containing a liquid crystalline polymer having a main chain and a side chain on the alignment film. Irradiating the alignment film with linearly polarized ultraviolet light, aligning the main chain of the liquid crystalline polymer in the liquid crystal layer in a predetermined direction corresponding to the photoisomerized compound photoisomerized by the ultraviolet light, and liquid crystal And a step of performing anisotropic dry etching of the substrate using the layer as a mask to form a nanopattern having convex portions with a constant pitch corresponding to the length of the side chain of the liquid crystalline polymer. . It is also possible to remove the main chain of the liquid crystalline polymer and leave the side chain during the dry etching.

また、配向膜を形成する工程の前に基板表面にSOG膜を形成することもできる。なお、液晶性高分子はスメクティック液晶相を形成する高分子であってもよい。   Further, an SOG film can be formed on the substrate surface before the step of forming the alignment film. The liquid crystalline polymer may be a polymer that forms a smectic liquid crystal phase.

本発明によれば、製造の複雑さを過度に増大させることなく、分子レベルで微細パターンの表面ラフネスを制御できる製造方法を提供することができ、基板加工やその基板を用いた精密部品に適用することができる。     According to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method capable of controlling the surface roughness of a fine pattern at a molecular level without excessively increasing the manufacturing complexity, and can be applied to substrate processing and precision parts using the substrate. can do.

本発明者は感光性の側鎖型高分子を配向、2量化して、パターン毎にドライエッチング耐性に差を設けることにより上記微細パターンの形成に応用できることを見出した。   The present inventor has found that the present invention can be applied to the formation of the fine pattern by orienting and dimerizing the photosensitive side chain polymer and providing a difference in dry etching resistance for each pattern.

以下に実施形態を図面に従って説明する。   Embodiments will be described below with reference to the drawings.

[図1]は本発明の一実施形態のナノパターンの製造過程を示す全体の流れを概念的に表した図である。[図1](a)は基板1上に配向膜2を表面に形成した図である。基板1は半導体に用いられるSiや、後述のドライエッチングを考慮して、SiNやBSG膜をSi表面に形成したものを用いる。配向膜2は光異性化化合物を含有する。光異性化化合物とは、直線偏光によって分子軸配向変化を起こす分子のことである。   FIG. 1 is a diagram conceptually showing an overall flow showing a manufacturing process of a nanopattern according to an embodiment of the present invention. [FIG. 1] (a) is a view in which an alignment film 2 is formed on a surface of a substrate 1. The substrate 1 is made of Si used for a semiconductor or SiN or BSG film formed on the Si surface in consideration of dry etching described later. The alignment film 2 contains a photoisomerizable compound. A photoisomerizable compound is a molecule that undergoes a change in molecular axis orientation by linearly polarized light.

ここでいう分子軸配向変化とは、直線偏光の光エネルギーを吸収したのちに、その分子軸の方向が変わる現象である。このための光異性化化合物としては、C=C、C=N、N=Nから選ばれた少なくとも一つの二重結合を含み、その二重結合が非芳香族性である分子が有効に使用される。この光異性化化合物の吸収する光の波長は可視光域のものにとどまらず、肉眼では観察されない紫外線や赤外線の領域のものも含まれる。この光異性化化合物の層に、化合物が吸収する波長範囲を含む直線偏光を照射すると容易に分子軸配向変化を起こす。この直線偏光照射による分子軸配向変化現象は以下のように解釈される。即ち、非芳香族性の二重結合を持つ最も単純な分子であるエチレンの基底状態では、2つの炭素原子と4つの水素原子が同一平面にあるのに対して、光励起状態においては、2組のH−C−H原子団が形成する平面はお互いに直交したねじれ構造となることがよく知られている。光異性化化合物も同様に、光励起状態においては上記の二重結合がなす平面性が消失し、それに伴って生じるねじれ構造を経て基底状態に戻る過程で分子軸配向変化が起こるものと推定される。   The change in molecular axis orientation here is a phenomenon in which the direction of the molecular axis changes after absorbing light energy of linearly polarized light. As a photoisomerization compound for this purpose, a molecule containing at least one double bond selected from C = C, C = N, N = N, and the double bond being non-aromatic is effectively used. Is done. The wavelength of light absorbed by the photoisomerized compound is not limited to the visible light region, but includes those in the ultraviolet and infrared regions that are not observed with the naked eye. When the layer of this photoisomerized compound is irradiated with linearly polarized light including the wavelength range absorbed by the compound, the molecular axis orientation easily changes. This phenomenon of molecular axis orientation change due to irradiation with linearly polarized light is interpreted as follows. That is, in the ground state of ethylene, which is the simplest molecule having a non-aromatic double bond, two carbon atoms and four hydrogen atoms are in the same plane, whereas in the photoexcited state, two sets of It is well known that the planes formed by the H—C—H atomic groups have a twisted structure orthogonal to each other. Similarly, it is estimated that the photoisomerized compound loses the planarity of the double bond in the photoexcited state and undergoes a change in molecular axis orientation in the process of returning to the ground state via the twisted structure that accompanies it. .

光異性化化合物の具体例としては非芳香族性のN=N結合を有する化合物であるアゾベンゼン、アゾナフタレン、ビスアゾ化合物、ホルマザンなどの芳香族アゾ化合物、さらには、アゾキシベンゼンを基本骨格とするものが挙げられる。また非芳香族性のC=N結合を有する化合物である芳香族シッフ塩基、芳香族ヒドラゾン類なども挙げることができる。   Specific examples of photoisomerization compounds include aromatic azo compounds such as azobenzene, azonaphthalene, bisazo compounds, and formazan, which are non-aromatic N = N-bonded compounds, and azoxybenzene as a basic skeleton. Things. In addition, aromatic Schiff bases and aromatic hydrazones that are non-aromatic compounds having a C═N bond can also be exemplified.

光異性化化合物を含む配向膜2の膜厚は5μm以下が望ましく、1nm〜0.1μmが好適である。配向膜2を形成する方法は一般的な方法を用いることができ、加水分解を利用した表面処理や、LB膜法、スピンコートによる塗布法、ウェット表面処理、ドライ表面処理によって形成することが可能である。スピンコートによる塗布法の場合、スピンコータの回転数は、500〜5000rpmが好適である。また、スピンコータの回転数は、500〜2000rpmがさらに望ましい。スピンコート後の乾燥は、一般に広く使われるホットプレートにより行うことができる。なお、レベリングに使用されるホットプレート温度は、30℃〜130℃が好適である。また、レベリングに使用されるホットプレート温度は、30℃〜80℃がさらに望ましい。   The film thickness of the alignment film 2 containing the photoisomerizable compound is desirably 5 μm or less, and preferably 1 nm to 0.1 μm. The alignment film 2 can be formed by a general method, and can be formed by surface treatment using hydrolysis, LB film method, spin coating method, wet surface treatment, or dry surface treatment. It is. In the case of spin coating, the spin coater preferably has a rotation speed of 500 to 5000 rpm. Further, the rotation speed of the spin coater is more preferably 500 to 2000 rpm. Drying after spin coating can be performed by a hot plate that is generally widely used. In addition, 30 to 130 degreeC is suitable for the hotplate temperature used for leveling. Moreover, as for the hotplate temperature used for leveling, 30 to 80 degreeC is more desirable.

[図1](b)は(a)で作製した配向膜2の上に液晶層3を形成した図である。液晶層3で用いられる液晶性高分子は液晶表示装置に使用されるいわゆるネマティック型の液晶材料ではなく、スメクティック相になる液晶材料を用いる。液晶性高分子は側鎖にメソゲン成分として多用されているビフェニル、ターフェニル、フェニルベンゾエート、アゾベンゼンなどの置換基を有した、炭化水素、アクリレート、メタクリレート、シロキサンなどの構造を主鎖に有する高分子である。また、必要に応じて、側鎖のメソゲン成分に桂皮酸基(または、その誘導体基)などの感光性基を導入した構造としてもよい。これらの液晶性高分子を溶液状に塗布(スピンコート)し、乾燥させて液晶層3を形成する。   [FIG. 1] (b) is a diagram in which a liquid crystal layer 3 is formed on the alignment film 2 produced in (a). The liquid crystalline polymer used in the liquid crystal layer 3 is not a so-called nematic liquid crystal material used in a liquid crystal display device, but a liquid crystal material that has a smectic phase. Liquid crystalline polymer is a polymer having a main chain structure such as hydrocarbon, acrylate, methacrylate, siloxane, etc. with substituents such as biphenyl, terphenyl, phenylbenzoate, and azobenzene, which are frequently used as mesogenic components in the side chain. It is. Moreover, it is good also as a structure which introduce | transduced photosensitive groups, such as a cinnamic acid group (or its derivative group), into the mesogenic component of a side chain as needed. These liquid crystalline polymers are applied in the form of a solution (spin coating) and dried to form the liquid crystal layer 3.

液晶性高分子をスメクティック相とするのは、層状に液晶性高分子を配列させるためである。液晶性高分子は液体、ネマティック相、コレステリック相、スメクティック相、固体と降温過程を経て温度ごとに相転移を呈し、液晶材料に応じた相転移温度で液晶層3を形成する。なお、液晶性高分子を塗布した後、焼成処理を行ってもよい。焼成条件は相転移温度より高い温度が好ましく、配向膜2の配向が液晶層3へ作用しやすくなる。一度、液晶層3にて配向が得られれば室温へ降温した後も、配向状態は維持される。一般的には、剛直な側鎖を持つ液晶性高分子の相転移温度は室温以上である場合が多く、降温後は配向状態を維持しつつ、固体となることが多い。   The reason why the liquid crystalline polymer is in the smectic phase is to arrange the liquid crystalline polymer in a layered manner. The liquid crystalline polymer exhibits a phase transition for each temperature through a liquid, a nematic phase, a cholesteric phase, a smectic phase, a solid and a temperature lowering process, and forms the liquid crystal layer 3 at a phase transition temperature corresponding to the liquid crystal material. In addition, you may perform a baking process, after apply | coating a liquid crystalline polymer. The firing condition is preferably higher than the phase transition temperature, and the alignment of the alignment film 2 easily acts on the liquid crystal layer 3. Once alignment is obtained in the liquid crystal layer 3, the alignment state is maintained even after the temperature is lowered to room temperature. In general, the phase transition temperature of a liquid crystalline polymer having a rigid side chain is often room temperature or higher, and after cooling, it often becomes a solid while maintaining the alignment state.

また、スメクティック相を壊さない範囲で、例えば、液晶の熱安定性を増大させるため、3環の化合物や2環化合物等を添加してもよい。さらにまた、液晶性高分子に光重合性のネマティック相のモノマー液晶を添加し、モノマーを光重合・高分子かさせることにより、液晶相3を一様なスメクティック相とすることができる。   Further, for example, a tricyclic compound or a bicyclic compound may be added within a range that does not break the smectic phase, in order to increase the thermal stability of the liquid crystal. Furthermore, the liquid crystal phase 3 can be made into a uniform smectic phase by adding a photopolymerizable nematic phase monomer liquid crystal to the liquid crystal polymer and making the monomer photopolymerize / polymer.

また、スメクティック相は配向状態によりSmA、SmB、SmCと呼ばれる形態をとりうるが、液晶層3内の秩序性にすぐれたSmBが好適である。 Further, the smectic phase may take a form called SmA, SmB, or SmC depending on the orientation state, but SmB having excellent ordering in the liquid crystal layer 3 is preferable.

[図1](c)は基板の上部から紫外線を照射している図である。4は偏光板、5はマスクである。(a)で形成した配向膜2に直線偏光を照射することにより面内の構造異方性を誘起する。すなわち、光異性化化合物に直線偏光を照射すると,トランス−シス−トランス異性化サイクルを経て,最終的にその遷移モーメントを偏光方向と直交するように再配置される。光異性化の方向をそろえるためには直線偏光を照射することが必要であり、偏光板を透過させて電場ベクトルのそろった偏光を照射することが重要である。照射する紫外線としては投影露光装置(ステッパー)の光源として用いられる波長436nmのg線と波長356nmのi線が好ましい。液晶層3の液晶性高分子の配向は配向膜2における光異性化化合物の光異性化の共同現象として発現する。公知の液晶の光配向技術と同一であり、スメクティック液晶の配向パターンを所望の方向にそろえることが可能である。液晶性高分子の配向方法、すなわち界面分子配向機構は種々の原因の複合であり、発明者らは、本発明の一態様として用いる配向膜2は光異性化化合物が一軸配向し、かつ異方性をもち、更に応力により発生する電荷が液晶分子と効果的に作用するため、液晶性高分子の配向を与えるものと考えている。   [FIG. 1] (c) is a view in which ultraviolet rays are irradiated from the upper part of the substrate. 4 is a polarizing plate and 5 is a mask. In-plane structural anisotropy is induced by irradiating the alignment film 2 formed in (a) with linearly polarized light. That is, when a photo-isomerized compound is irradiated with linearly polarized light, it undergoes a trans-cis-trans isomerization cycle and is finally rearranged so that its transition moment is orthogonal to the polarization direction. In order to align the direction of photoisomerization, it is necessary to irradiate linearly polarized light, and it is important to irradiate polarized light having a uniform electric field vector through a polarizing plate. As ultraviolet rays to be irradiated, g-line having a wavelength of 436 nm and i-line having a wavelength of 356 nm used as a light source of a projection exposure apparatus (stepper) are preferable. The alignment of the liquid crystalline polymer in the liquid crystal layer 3 appears as a joint phenomenon of the photoisomerization of the photoisomerizable compound in the alignment film 2. This is the same as a known liquid crystal photo-alignment technique, and it is possible to align the smectic liquid crystal alignment pattern in a desired direction. The alignment method of the liquid crystalline polymer, that is, the interfacial molecular alignment mechanism is a complex cause of various causes, and the inventors have determined that the alignment film 2 used as one embodiment of the present invention is uniaxially aligned with a photoisomerized compound and is anisotropic. In addition, it is considered that the charge generated by the stress effectively acts on the liquid crystal molecules, and therefore gives the alignment of the liquid crystalline polymer.

[図1](d)は直線偏光紫外線を照射させた部分に対応して液晶性高分子が配向した図である。液晶性高分子の主鎖は紙面の表裏方向に配向し、図中の楕円は液晶性高分子の主鎖に結合する側鎖を表している。液晶の配向の規則性を上げるには液晶層3の厚さは50nm〜200nmが望ましい。200nmを超えると照射した偏光紫外線が減衰して光異性化化合物へ十分エネルギーが到達しない可能性が高く好ましくない。また、基板に対して垂直方向の液晶材料の規則性に乱れが生じるからである。一方50nmより小さいと異方性ドライエッチング時の選択比が十分に得られず好ましくない。なお、基板上の配向膜2の光異性化化合物を直線偏光により配向させた後、液晶層を形成しても同様の効果が期待できる。   [FIG. 1] (d) is a diagram in which liquid crystalline polymers are aligned corresponding to the portions irradiated with linearly polarized ultraviolet rays. The main chain of the liquid crystalline polymer is oriented in the front and back direction of the paper, and the ellipse in the figure represents a side chain bonded to the main chain of the liquid crystalline polymer. In order to increase the regularity of the alignment of the liquid crystal, the thickness of the liquid crystal layer 3 is desirably 50 nm to 200 nm. If the thickness exceeds 200 nm, the irradiated polarized ultraviolet rays are attenuated, and it is not preferable because there is a possibility that sufficient energy does not reach the photoisomerized compound. Further, the regularity of the liquid crystal material in the direction perpendicular to the substrate is disturbed. On the other hand, if it is smaller than 50 nm, the selectivity at the time of anisotropic dry etching cannot be sufficiently obtained, which is not preferable. The same effect can be expected by forming a liquid crystal layer after aligning the photoisomerized compound of the alignment film 2 on the substrate with linearly polarized light.

[図1](e)は異方性ドライエッチングを施し、基板1へパターンを転写している図である。ここでいう転写とは、上層をマスクとして、その幅やピッチなどのパターンを同等のパターンあるいは反転したパターンで下層に移し変える処理である。配向膜2の直線偏光を照射した部分に対応する液晶性高分子がメソゲン分子長の2倍長さのピッチで配向する。ポリマー側鎖は芳香環を含む剛直分子であるのに対し、ポリマー主鎖は炭素どうしの単結合であるため、側鎖部と主鎖部でドライエッチング耐性に違いが生じ、基板に対するエッチング選択比が生じる。すなわち、このステップでは所望の凸部の幅、ピッチ(ライン&スペース)にあわせて、側鎖であるメソゲン分子の長さを調製することによって液晶層3を基板1に対するマスクとすることができる。   [FIG. 1] (e) is a diagram in which anisotropic dry etching is performed to transfer a pattern to the substrate 1. The term “transfer” as used herein refers to a process in which an upper layer is used as a mask and a pattern such as width and pitch is transferred to a lower layer with an equivalent pattern or an inverted pattern. The liquid crystalline polymer corresponding to the portion irradiated with the linearly polarized light of the alignment film 2 is aligned at a pitch twice as long as the mesogen molecular length. While the polymer side chain is a rigid molecule containing an aromatic ring, the polymer main chain is a single bond between carbons, so there is a difference in dry etching resistance between the side chain and the main chain, resulting in an etching selectivity to the substrate. Occurs. That is, in this step, the liquid crystal layer 3 can be used as a mask for the substrate 1 by adjusting the length of the mesogen molecules as side chains in accordance with the desired width and pitch (line and space) of the convex portions.

なお、異方性ドライエッチングの選択比は僅かであり、基板1の種類やドライエッチング装置の条件によってはエッチングの深さが不十分になることもありうる。その際は基板1と配向膜2の間に感光性塗布ガラス材料を形成することもできる。例えばSOGのようなエッチング耐性のある感光性塗布ガラス材料を形成し、液晶層3のパターンを一度SOGに転写してもよい。SOGに転写後、SOGをマスクとして基板へドライエッチングにて再転写することができる。SOG層は30nm〜100nm程度であり、本発明の方法ではメソゲン分子長の2倍のピッチのラインパターンを周期的に得ることができる。なお、異方性ドライエッチングのガスとしてはCFやSF、Clなどが用いられる。異方性ドライエッチング処理後の基板1あるいはSOGの凸部の幅はほぼ液晶性高分子の側鎖(メソゲン分子)の2倍長さとなり、そのピッチは上記マスクによって適宜調整可能である。 Note that the selection ratio of anisotropic dry etching is small, and the etching depth may be insufficient depending on the type of the substrate 1 and the conditions of the dry etching apparatus. In that case, a photosensitive coated glass material can be formed between the substrate 1 and the alignment film 2. For example, a photosensitive coated glass material having etching resistance such as SOG may be formed, and the pattern of the liquid crystal layer 3 may be transferred to the SOG once. After transfer to SOG, it can be transferred again to the substrate by dry etching using SOG as a mask. The SOG layer is about 30 nm to 100 nm, and with the method of the present invention, a line pattern having a pitch twice the mesogen molecular length can be obtained periodically. Note that CF 4 , SF 6 , Cl 2, or the like is used as a gas for anisotropic dry etching. The width of the convex portion of the substrate 1 or SOG after the anisotropic dry etching process is almost twice as long as the side chain (mesogen molecule) of the liquid crystalline polymer, and the pitch can be adjusted as appropriate by the mask.

このようなプロセスで形成されたなのパターン基板はFETの半導体層のフィン部として使用することができる。例えば半導体基板、埋め込み絶縁膜、半導体層が順次積層されたSOI(Silicon on Insulator)基板を用意し、上記プロセスによって半導体層に凸部を形成した後、凸部の側面にCVD法などによりゲート絶縁膜を堆積し、デュアルドープPoly−Siをパターニングすることでゲート電極を形成する。そしてソース領域、ドレイン領域、コンタクトプラグなどを順次形成し、FinFETを製造することができる。   The patterned substrate formed by such a process can be used as a fin portion of the semiconductor layer of the FET. For example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate in which a semiconductor substrate, a buried insulating film, and a semiconductor layer are sequentially stacked is prepared. After a convex portion is formed on the semiconductor layer by the above process, gate insulation is performed on the side surface of the convex portion by a CVD method or the like. A gate electrode is formed by depositing a film and patterning dual-doped Poly-Si. Then, a FinFET can be manufactured by sequentially forming a source region, a drain region, a contact plug, and the like.

また、従来のフォトリソグラフィーのプロセスと併せて本発明のプロセスを用いることも有効である。例えば、液晶層3を形成した後、その上層にポジ型のフォトレジストを塗布し、周期的パターンが必要な部位にのみレジストを感光させて、液晶層3を露出させた後、光異性化のための偏光を液晶層3の下層である配向膜2に対して照射することにより、液晶層3の特定の部位にのみスメクティック相を形成し、基板1の加工をすることが可能である。   It is also effective to use the process of the present invention in combination with a conventional photolithography process. For example, after the liquid crystal layer 3 is formed, a positive type photoresist is applied to the upper layer, the resist is exposed only to a portion where a periodic pattern is required, the liquid crystal layer 3 is exposed, and then photoisomerization is performed. Therefore, it is possible to form a smectic phase only at a specific portion of the liquid crystal layer 3 and process the substrate 1 by irradiating the alignment film 2 which is the lower layer of the liquid crystal layer 3 with the polarized light.

<実施例1>
SOI基板上にSOGを塗布したものを用意した。SOG基板上に[化1]で表されるアゾベンゼンを側鎖に有する光異性化化合物を10nmの膜厚で塗布し配向膜を形成した。塗布後、[化2]で表される液晶性高分子を膜厚50nmで塗布し液晶層を形成した。基板に水銀ランプを光源とする紫外線を365nmのバンドパスフィルターを通じ、偏光制御した光を上記の配向膜に照射することにより液晶層の液晶性高分子がスメクティック相に配向したパターンを得た。ドライエッチングによりこの配向パターンをSOG層に転写し、さらにこのSOG層をマスクにしてSOI基板に転写したところ10nmピッチで4nmの溝を得た。

Figure 2007256854
Figure 2007256854
<Example 1>
An SOI substrate coated with SOG was prepared. On the SOG substrate, a photoisomerized compound having azobenzene represented by [Chemical Formula 1] in the side chain was applied at a film thickness of 10 nm to form an alignment film. After the application, a liquid crystal polymer represented by [Chemical Formula 2] was applied at a film thickness of 50 nm to form a liquid crystal layer. The alignment film was irradiated with ultraviolet light using a mercury lamp as a light source on a substrate through a 365 nm band-pass filter to obtain a pattern in which the liquid crystalline polymer of the liquid crystal layer was aligned in the smectic phase. This orientation pattern was transferred to the SOG layer by dry etching, and further transferred to the SOI substrate using this SOG layer as a mask. As a result, 4 nm grooves were obtained at a pitch of 10 nm.
Figure 2007256854
Figure 2007256854

<実施例2>
SOI基板上にSOGを塗布したものを用意した。[化3]に示した光異性化化合物であるアゾベンゼンシリル化剤をディップ法により吸着し配向膜を形成した。吸着後の基板上に[化4]で示した液晶性高分子を塗布し液晶層を形成した。その後レジストOEBRを1μm膜厚で塗布し5μm角のエリアを露光・現像しパターンを得た。露出した液晶層の上から偏光制御したi線を配向膜に対して照射し、液晶層の5μm角エリアにスメクティック相を形成した。ドライエッチングにより5μm角内のみの液晶層の配向パターンをSOGに転写し、その後SOGをマスクにして再度ドライエッチングすることにより下地のSOI基板に10nmピッチで4nmの溝を転写することに成功した。

Figure 2007256854
Figure 2007256854
<Example 2>
An SOI substrate coated with SOG was prepared. An azobenzene silylating agent, which is a photoisomerization compound shown in [Chemical Formula 3], was adsorbed by a dip method to form an alignment film. A liquid crystal polymer represented by [Chemical Formula 4] was applied onto the substrate after adsorption to form a liquid crystal layer. Thereafter, a resist OEBR was applied to a thickness of 1 μm, and an area of 5 μm square was exposed and developed to obtain a pattern. The alignment film was irradiated with i-line with polarization controlled from above the exposed liquid crystal layer to form a smectic phase in a 5 μm square area of the liquid crystal layer. The alignment pattern of the liquid crystal layer only within 5 μm square was transferred to SOG by dry etching, and then 4 nm grooves were transferred to the underlying SOI substrate at a pitch of 10 nm by dry etching again using SOG as a mask.
Figure 2007256854
Figure 2007256854

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるのではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態にわたる全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, you may delete a some component from all the components over embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明によれば、製造の複雑さを過度に増大させることなく、分子レベルで微細パターンの表面ラフネスを制御できる製造方法を提供し、半導体製造の分野、特にダブルゲート電界効果型トランジスタ(FET)のフィン部の形成などに利用できる。   According to the present invention, a manufacturing method capable of controlling the surface roughness of a fine pattern at a molecular level without excessively increasing the manufacturing complexity is provided, and the field of semiconductor manufacturing, particularly a double gate field effect transistor (FET) is provided. It can be used for the formation of the fin part.

本発明の製造過程を概念的に表した図A diagram conceptually showing the manufacturing process of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1…基板
2…配向膜
3…液晶層
4…偏光版
5…マスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Alignment film 3 ... Liquid crystal layer 4 ... Polarizing plate 5 ... Mask

Claims (6)

基板に光異性化化合物を有する配向膜を形成する工程と、
前記配向膜上に、主鎖および側鎖を有する液晶性高分子を含有する液晶層を形成する工程と、
直線偏光している紫外線を前記配向膜に照射して、前記紫外線により光異性化した光異性化化合物に対応して前記液晶層の液晶性高分子の主鎖を所定方向に配向させる工程と、
前記液晶層をマスクとして、前記基板の異方性ドライエッチングを行い、前記液晶性高分子の側鎖の長さに対応した一定のピッチの凸部を有するナノパターンを形成する工程と
を備えることを特徴とするナノパターンの製造方法。
Forming an alignment film having a photoisomerizable compound on a substrate;
Forming a liquid crystal layer containing a liquid crystalline polymer having a main chain and a side chain on the alignment film;
Irradiating the alignment film with linearly polarized ultraviolet rays, and aligning the main chain of the liquid crystalline polymer of the liquid crystal layer in a predetermined direction corresponding to the photoisomerized compound photoisomerized by the ultraviolet rays;
Performing anisotropic dry etching of the substrate using the liquid crystal layer as a mask to form a nanopattern having convex portions with a constant pitch corresponding to the length of the side chain of the liquid crystalline polymer. The manufacturing method of the nano pattern characterized by these.
前記ドライエッチングを行い、
前記液晶性高分子の主鎖を取り除き、側鎖を残すことを特徴とする
請求項1に記載のナノパターン製造方法。
Performing the dry etching,
The nanopattern manufacturing method according to claim 1, wherein a main chain of the liquid crystalline polymer is removed to leave a side chain.
前記配向膜を形成する工程の前に、
前記基板表面にSOG膜を形成することを特徴とする
請求項1、2に記載のナノパターン製造方法。
Before the step of forming the alignment film,
The nanopattern manufacturing method according to claim 1, wherein an SOG film is formed on the surface of the substrate.
前記液晶性高分子はスメクティック液晶相を形成する高分子であることを特徴とする
請求項1〜3に記載のナノパターン製造方法。
The method for producing a nanopattern according to claim 1, wherein the liquid crystalline polymer is a polymer that forms a smectic liquid crystal phase.
請求項1〜4の製造方法を用いて作製されることを特徴とするナノパターン基板。   A nanopatterned substrate manufactured using the manufacturing method according to claim 1. 請求項1〜4の製造方法を用いて作製されるナノパターンをフィンとして備えた電界効果型トランジスタ。   A field effect transistor provided with a nano pattern produced by using the manufacturing method according to claim 1 as a fin.
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