JP2013179218A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な工程で微細なパターンを形成することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上面に凹部が形成されたガイドパターンを形成する工程と、前記凹部の幅をモニタする工程と、前記モニタする工程におけるモニタ結果に応じて、前記凹部の内部に誘導自己組織化材料を塗布する工程と、前記凹部の内部に塗布された前記誘導組織化材料を自己組織化させる工程と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上面に凹部が形成されたガイドパターンを形成する工程と、前記凹部の幅をモニタする工程と、前記モニタする工程におけるモニタ結果に応じて、前記凹部の内部に誘導自己組織化材料を塗布する工程と、前記凹部の内部に塗布された前記誘導組織化材料を自己組織化させる工程と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の微細化に伴い、リソグラフィー技術における解像限界以下のサイズのパターンを形成する必要が生じている。解像限界以下のサイズのパターンを形成する方法として、ダブルパターニング法がある。ダブルパターニング法のうち、例えば、パターンの側面上に形成した側壁を用いてパターニングする側壁法によれば、リソグラフィー技術における解像限界の1/2のピッチでパターンを形成することができる。更に、得られたパターンの側面上に形成した側壁を用いた同様のパターニングをn回繰り返せば、リソグラフィー技術における解像限界の1/2nのピッチでのパターン形成も可能であるが、形成したいパターンがより微細であるほど工程数が増加するという問題がある。
本発明の実施形態は、簡便な工程で微細なパターンを形成することができる半導体装置の製造方法を提供する。
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上面に凹部が形成されたガイドパターンを形成する工程と、前記凹部の幅をモニタする工程と、前記モニタする工程におけるモニタ結果に応じて、前記凹部の内部に誘導自己組織化材料を塗布する工程と、前記凹部の内部に塗布された前記誘導自己組織化材料を自己組織化させる工程と、を備える。
(実施形態)
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図2(a)及び(b)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
図3(a)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、誘導自己組織化材料の分子鎖を例示する図であり、(b)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、誘導自己組織化材料の自己組織化を例示する図である。
図4(a)及び(b)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する図であり、(a)は工程断面図であり、(b)は工程平面図である。
図5(a)〜(c)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図2(a)及び(b)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
図3(a)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、誘導自己組織化材料の分子鎖を例示する図であり、(b)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、誘導自己組織化材料の自己組織化を例示する図である。
図4(a)及び(b)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する図であり、(a)は工程断面図であり、(b)は工程平面図である。
図5(a)〜(c)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
先ず、図1のステップS101及び図2(a)に示すように、ガイドパターン11を形成する。ガイドパターン11は、以下の方法で形成する。
先ず、下地12を用意する。下地12は、シリコン基板12a上に加工膜12bが形成され、その上に被加工膜12cが形成されたものである。加工膜12bは、後の工程において加工される膜であり、例えば、半導体膜、絶縁膜及び導電膜のうち少なくともいずれかの膜を含む膜とし、例えば、シリコン酸化膜とする。被加工膜12cは、ハードマスクとなる膜であり、例えば、シリコン酸窒化膜(SiON膜)、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン酸化膜(SiOx膜)、アモルファスシリコン膜(a−Si膜)、アモルファスカーボン膜(a−C膜)、シランベース膜(DARC膜)、SOC膜(spin on carbon:スピン・オン・カーボン膜)、SOG膜(spin on glass:スピン・オン・ガラス膜)及び有機膜からなる群より選択された少なくとも1つの膜を含むものとする。そして、下地12上に、密着層10を形成する。密着層10は、下地12とその上に形成するガイドパターン11とを密着させるものであり、例えば、絶縁膜である。
先ず、下地12を用意する。下地12は、シリコン基板12a上に加工膜12bが形成され、その上に被加工膜12cが形成されたものである。加工膜12bは、後の工程において加工される膜であり、例えば、半導体膜、絶縁膜及び導電膜のうち少なくともいずれかの膜を含む膜とし、例えば、シリコン酸化膜とする。被加工膜12cは、ハードマスクとなる膜であり、例えば、シリコン酸窒化膜(SiON膜)、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン酸化膜(SiOx膜)、アモルファスシリコン膜(a−Si膜)、アモルファスカーボン膜(a−C膜)、シランベース膜(DARC膜)、SOC膜(spin on carbon:スピン・オン・カーボン膜)、SOG膜(spin on glass:スピン・オン・ガラス膜)及び有機膜からなる群より選択された少なくとも1つの膜を含むものとする。そして、下地12上に、密着層10を形成する。密着層10は、下地12とその上に形成するガイドパターン11とを密着させるものであり、例えば、絶縁膜である。
次に、密着層10上に、有機系材料、例えば、紫外線硬化型のレジストを塗布する。その後、ナノインプリント法により、レジストをガイドパターン11に成形する。ナノインプリント法によるガイドパターン11の形成は、以下の方法によって行う。先ず、石英からなり、上面に所定の凹凸パターンが形成されたナノインプリント用のテンプレートを用意する。次に、このテンプレートの上面を密着層10上に塗布された液体状のレジストに接触させる。そうすると、毛細管現象により、レジストがテンプレートの上面に形成された凹部に入り込む。この状態で、テンプレート側から紫外線を照射する。これにより、この紫外線がテンプレートを透過してレジストに照射される。その結果、レジストが全面露光され、硬化する。このようにして、テンプレートの上面の凹凸パターンが転写されたガイドパターン11が形成される。このとき、ガイドパターン11中には、酸、例えば、カルボン酸が発生する。その後、ガイドパターン11からテンプレートを剥離する。これにより、ガイドパターン11の上面11aに凹部13が形成される。凹部13間の部分は、凸部14となる。
次に、図1のステップS102に示すように、ガイドパターン11の寸法、例えば、凹部13の幅13a及び凸部14の幅14aをモニタ、例えば、測定する。
次に、図1のステップS103に示すように、ガイドパターン11における凹部13の幅13aが、所定の幅であるか否か判定する。例えば、幅13aの測定値を、所定の幅と比較する。「所定の幅」とは、誘導自己組織化材料(DSA:Directed Self Assembly)を用いて自己組織化のプロセスを行った時に、形成される相が幅方向に沿って所望の数だけ層状に積層されるような幅をいい、具体的には、誘導自己組織化材料を用いて自己組織化のプロセスを行ったときに形成される2つの相の合計の厚さの偶数倍の値、及びこの値から許容範囲内にある値である。以下、誘導自己組織化材料について説明する。
次に、図1のステップS103に示すように、ガイドパターン11における凹部13の幅13aが、所定の幅であるか否か判定する。例えば、幅13aの測定値を、所定の幅と比較する。「所定の幅」とは、誘導自己組織化材料(DSA:Directed Self Assembly)を用いて自己組織化のプロセスを行った時に、形成される相が幅方向に沿って所望の数だけ層状に積層されるような幅をいい、具体的には、誘導自己組織化材料を用いて自己組織化のプロセスを行ったときに形成される2つの相の合計の厚さの偶数倍の値、及びこの値から許容範囲内にある値である。以下、誘導自己組織化材料について説明する。
図3(a)に示すように、誘導自己組織化材料は、複数種のポリマーブロック鎖、例えば、ポリマーブロック鎖A51a及びポリマーブロック鎖B51bが結合した分子鎖51cを含み、上述の「2つの相の合計の厚さ」とは、図3(b)に示されるように自己組織化のプロセスを行った場合に得られる、ポリマーブロック鎖A51aを含む相15aの1層の厚さ及びポリマーブロック鎖B51bを含む相15bの1層の厚さの合計値をいう。この「2つの相の合計の厚さ」は、例えば、所望のパターン寸法が得られるように用いられる自己組織化材料や自己組織化のプロセス条件を決定する際に予め取得しておけばよく、幅13aの目標値は、その偶数倍の値とする。幅13aの測定値が目標値の例えば0.9〜1.1倍の範囲にある場合は、幅13aは目標値に対して許容範囲内にあり、所定の幅であるものとする。誘導自己組織化材料の「2つの相の合計の厚さ」は、例えば、5〜30nmである。この場合には、偶数としては、2、4、6、8及び10があげられる。凹部13の幅13aの目標値は、例えば、60nmとする。また、凸部14の幅14aの目標値は、例えば、80nmとする。幅13aが、所定の幅である場合は、図1のステップS104に進む。
図1のステップS104及び図2(b)に示すように、凹部13の幅13aが、所定の幅であるというモニタ結果に応じて、ガイドパターン11における凹部13の内部に、適切な溶媒中に適切な濃度で溶解させた誘導自己組織化材料15を塗布する。
ここで図3(a)に示したように、誘導自己組織化材料15は、ポリマーブロック鎖A51a及びポリマーブロック鎖B51bが結合した分子鎖51cを含んでおり、ポリマーブロック鎖A51a及びポリマーブロック鎖B51bは、相反する2つの性質、例えば、親水性及び疎水性を示す。各分子鎖51cにおいては、ポリマーブロック鎖A51aの一端とポリマーブロック鎖B51bの一端とが相互に結合されている。ポリマーブロック鎖A51a同士及びポリマーブロック鎖B51b同士は結合しやすいのに対して、ポリマーブロック鎖A51aとポリマーブロック鎖B51bとは結合しにくい。
そして、図2(a)及び(b)に示すガイドパターン11の凹部13の内面を、誘導自己組織化材料15のポリマーブロック鎖A、Bのどちらか一方、例えば、ポリマーブロック鎖Aと結合しやすい状態としておく。これは、例えば、ガイドパターン11の材料(レジスト材料)と誘導自己組織化材料15の組み合わせを選択することにより、制御することができる。例えば、ポリマーブロック鎖Aが親水性であり、ポリマーブロック鎖Bが疎水性である場合に、ガイドパターン11の材料を親水性とする。例えば、ガイドパターン11の材料にポリマーブロック鎖Aを含有させることにより、ガイドパターン11を親水性とする。なお、ガイドパターン11の凹部13の内側面が、誘導自己組織化材料15のポリマーブロック鎖A、Bのどちらか一方と結合しやすい状態であれば、ガイドパターン11の凹部13の内底面を、誘導自己組織化材料15のポリマーブロック鎖A、Bのいずれに対しても同等に結合しやすい状態とすることもできる。例えば、水に対する親和性がポリマーブロック鎖A、Bの中間程度である密着層10を形成しておき、凹部13の底面が密着層10に達するようにガイドパターン11を形成してもよい。
次に、図1のステップS105に示すように、誘導自己組織化材料15を熱処理する。
これにより、図3(b)に示すように、同じ種類のポリマーブロック鎖同士が凝集し同じ種類のポリマーブロック鎖からなる相15a、15bがそれぞれ形成される。このとき、ポリマーブロック鎖A51aを含む相15aは、凹部13の側面に接するように形成される。相15aの厚さは、例えば、2.5〜15nmである。一方、ポリマーブロック鎖B51bを含む相15bは、凹部13の側面から離隔し、相15aの間に形成される。このように、相15a及び相15bが、凹部13の内部において、幅13aの方向に沿って配列される。
これにより、図3(b)に示すように、同じ種類のポリマーブロック鎖同士が凝集し同じ種類のポリマーブロック鎖からなる相15a、15bがそれぞれ形成される。このとき、ポリマーブロック鎖A51aを含む相15aは、凹部13の側面に接するように形成される。相15aの厚さは、例えば、2.5〜15nmである。一方、ポリマーブロック鎖B51bを含む相15bは、凹部13の側面から離隔し、相15aの間に形成される。このように、相15a及び相15bが、凹部13の内部において、幅13aの方向に沿って配列される。
このようにして、図4(a)及び(b)に示すように、凹部13の幅13aの方向に、相15a及び相15bが配列される。凹部13の両側面に接する部分にそれぞれ1つの相15aが形成され、その間には2つの相15aからなるブロック及び2つの相15bからなるブロックが交互に形成される。このため、幅13aは、相15a及び相15bの合計の幅の偶数倍、例えば4倍である。このようにして、誘導自己組織化材料15を凹部13内において自己組織化させる。
次に、図1のステップ106及び図5(a)に示すように、相15a及び相15bのいずれか一方、例えば、相15aを選択的に除去する。これにより、相15bがライン状のパターンで残留する。相15bの間には、スペースが形成される。
次に、図5(b)に示すように、相15bをマスクとしてエッチングを施すことにより、密着層10及び被加工膜12cを選択的に除去する。これにより、密着層10及び被加工膜12cがパターニングされる。
次に、図5(b)に示すように、相15bをマスクとしてエッチングを施すことにより、密着層10及び被加工膜12cを選択的に除去する。これにより、密着層10及び被加工膜12cがパターニングされる。
次に、図5(c)に示すように、パターニングされた被加工膜12c、すなわち、ハードマスクをマスクとしてエッチングを施し、加工膜12b、例えば、シリコン酸化膜を選択的に除去する。これにより、加工膜12bがパターニングされる。
このようにして、シリコン基板12a上に、加工膜12bからなるラインアンドスペースパターンが形成される。
このようにして、シリコン基板12a上に、加工膜12bからなるラインアンドスペースパターンが形成される。
一方、ステップS103の判定において、ガイドパターン11における凹部13の幅が、所定の幅になっていない場合には、図1のステップS107に進み、ガイドパターン11の寸法の制御を行う。すなわち、ガイドパターン11における凹部13の幅13aが所定の幅になっていないというモニタ結果に応じて、ガイドパターン11の凹部13の幅13aを変化させることにより、凹部13の幅13aが所定の幅となるように凹部13を修正する。
図6(a)及び(b)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
例えば、図6(a)に示すように、凹部13の幅13aが所定の幅よりも大きい場合には、シュリンクにより、凹部13の幅13aを小さくする。具体的には、ガイドパターン11における凸部14の幅14aを大きくすることにより、凹部13の幅13aを小さくする。
例えば、図6(a)に示すように、凹部13の幅13aが所定の幅よりも大きい場合には、シュリンクにより、凹部13の幅13aを小さくする。具体的には、ガイドパターン11における凸部14の幅14aを大きくすることにより、凹部13の幅13aを小さくする。
すなわち、図6(b)に示すように、ガイドパターン11における凸部14の幅14aを大きくし、凹部13の幅13aを小さくするために、凹部13の側面13b及び底面13cを覆うように、ガイドパターン11上に、シュリンク剤を塗布する。シュリンク剤には、ガイドパターン11に含まれているポリマーと同種のポリマー、例えば、ポリマーブロック鎖Aが含まれている。その後、シュリンク剤とガイドパターン11とを反応させる(図7参照)。これにより、ガイドパターン11の表面上にシュリンク剤に起因する固体のシュリンク層17aが形成される。この結果、凸部14の幅14aが大きくなり、凹部13の幅13aが小さくなる。そして、未反応のシュリンク剤を除去する。このようにして、凹部13の側面とポリマーブロック鎖Aとの親和性を維持しつつ、ガイドパターン11における幅13aを小さくする。
シュリンク剤を塗布することによって、凸部14の幅14aが大きくなる理由は、以下のように推定できる。
図7は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、シュリンク剤とガイドパターンとの反応を例示する図である。
図7に示すように、シュリンク剤17には、ポリマー20、サーマルアシストジェネレーター21及び架橋剤22が含まれている。一方、ガイドパターン11を構成するレジストには、ポリマー20及び架橋剤22が含まれている。上述の如く、ポリマー20は、例えば、ポリマーブロック鎖Aと同種のポリマーである。
図7は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、シュリンク剤とガイドパターンとの反応を例示する図である。
図7に示すように、シュリンク剤17には、ポリマー20、サーマルアシストジェネレーター21及び架橋剤22が含まれている。一方、ガイドパターン11を構成するレジストには、ポリマー20及び架橋剤22が含まれている。上述の如く、ポリマー20は、例えば、ポリマーブロック鎖Aと同種のポリマーである。
ガイドパターン11にシュリンク剤17を塗布して、熱処理を施すことにより、シュリンク剤17に含まれる架橋剤22がガイドパターン11の表層部内に浸透する。これによって、ガイドパターン11が膨張し、凸部14の幅14aが増加する。熱処理の温度を高くするほど、ガイドパターン11内に浸透する架橋剤22の量が多くなり、幅14aの増加量が大きくなる。
また、サーマルアシストジェネレーター21によってカルボン酸が生成される。そして、ガイドパターン11の表層部において、このカルボン酸と、ガイドパターン11に含まれていたカルボン酸が、浸透してきた架橋剤22と反応し架橋する。また、シュリンク剤17に含まれるポリマー20も、カルボン酸とイオン結合する。これによっても、ガイドパターン11が膨張し、幅14aが大きくなる。
更に、ガイドパターン11とシュリンク剤17との界面領域16においては、ポリマー20と架橋剤22とが反応するが、水に対する溶解性は、ガイドパターン11から離れるにつれて高くなる。
更に、ガイドパターン11とシュリンク剤17との界面領域16においては、ポリマー20と架橋剤22とが反応するが、水に対する溶解性は、ガイドパターン11から離れるにつれて高くなる。
そして、ガイドパターン11を水洗することにより、界面領域16におけるガイドパターン11から遠い部分において、ポリマー20及び架橋剤22が水に溶解して除去される。また、反応に寄与しないシュリンク剤17も、水に溶解して除去される。一方、界面領域16におけるガイドパターン11に近い部分においては、ガイドパターン11と反応したシュリンク剤17が固体化し、シュリンク層17aが形成される。この結果、凸部14の幅14aが大きくなり、凹部13の幅13aが小さくなる。このように、露光されたレジストに対しては、熱処理の温度を一定にすれば、一定の厚さのシュリンク層17aを形成することができる。なお、上述の反応は露光されたレジストとシュリンク剤17との反応である。未露光のレジストとシュリンク剤17との反応は、上述のものとは異なり、従って、形成されるシュリンク層17aの厚さ及び組成も異なる。
図8(a)〜(c)は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
一方、図8(a)に示すように、凹部13の幅13aが所定の幅よりも小さい場合には、ステップS107において、スリミングによりガイドパターン11における凸部14の幅14aを小さくし、凹部13の幅13aを大きくする。これにより、ガイドパターン11の凹部13の幅13aが所定の幅になっていないというモニタ結果に応じて、凹部13の幅13aが所定の幅となるように凹部13を修正する。
一方、図8(a)に示すように、凹部13の幅13aが所定の幅よりも小さい場合には、ステップS107において、スリミングによりガイドパターン11における凸部14の幅14aを小さくし、凹部13の幅13aを大きくする。これにより、ガイドパターン11の凹部13の幅13aが所定の幅になっていないというモニタ結果に応じて、凹部13の幅13aが所定の幅となるように凹部13を修正する。
図8(b)に示すように、ガイドパターン11における凸部14の幅14aを小さくするために、ガイドパターン11に対してスリミングを行い、ガイドパターン11の上面11a、凹部13の側面13b及び底面13cをある一定の厚さで除去する。スリミングとして、例えば、イオンビーム19の照射を行う。イオンビーム19をガイドパターン11の上面11a、凹部13の側面13b及び底面13cに対して照射し、照射された表層の部分の組織又は組成を変化させる。その後、変化した表層の部分を、例えば、エッチングにより除去する。これにより、凹部13の幅13aが大きくなる。
次に、図1のステップS102に戻り、凹部13の幅13aをモニタ、例えば測定する。次に、ステップS103に進み、凹部13の幅13aが、所定の幅になっているか否かを判定する。そして、幅13aが所定の幅になっていない場合には、図1のステップS107に進む。
例えば、凹部13の幅13aが所定の幅よりもまだ小さい場合には、図8(c)に示すように、ガイドパターン11の上面11a、凹部13の側面13b及び底面13cに対して、再び、イオンビーム19を照射し、照射された表層の部分の組織又は組成を変化させる。その後、変化した表層の部分を、例えば、エッチングにより除去する。その後、ステップS102に戻る。
次に、図1のステップS102に示すように、ガイドパターン11の寸法を測定する。
そして、ステップS103に示すように、ガイドパターン11の凹部13の幅13aが、所定の幅であるか否かを判定する。所定の幅でない場合は、ステップS107に進む。このように、凹部13の幅13aが所定の幅になるまで、図1のステップS107、S102、S103を繰り返す。
そして、ステップS103に示すように、ガイドパターン11の凹部13の幅13aが、所定の幅であるか否かを判定する。所定の幅でない場合は、ステップS107に進む。このように、凹部13の幅13aが所定の幅になるまで、図1のステップS107、S102、S103を繰り返す。
そして、ガイドパターン11における凹部13の幅が、所定の幅に達した場合は、図1のステップS104に進み、上述の誘導自己組織化材料の塗布(ステップS104)、熱処理(ステップS105)及びパターン形成(ステップS106)を実施する。
図9は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する図であり、(a)及び(b)は、工程断面図であり、(c)は、工程平面図である。
上述の如く、シュリンク又はスリミングにより、凹部13の幅13aを修正した結果、幅13aが所定の幅に達した場合は、凹部13の内部に、誘導自己組織化材料15のパターンを形成する。図9は、シュリンク剤によるシュリンクを行い、幅13aが所定の幅に達した場合のパターン形成を示す。
図1のステップS104及び図9(a)に示すように、ガイドパターン11の凹部13の内部に、誘導自己組織化材料15を塗布する。
その後、図1のステップS105に示すように、誘導自己組織化材料15を熱処理する。
これにより、図9(b)及び(c)に示すように、凹部13の幅13a方向に、ポリマーブロック鎖Aの相15aとポリマーブロック鎖Bの相15bとが配列される。このようにして、誘導自己組織化材料15を凹部13内に自己組織化させる。
次に、上述したように、図1のステップS106及び図5(a)〜(c)に示すように、誘導自己組織化材料15の相15a及び相15bのうちの一方、例えば、相15aを除去し、他方、例えば、相15bを残留させることにより、シリコン基板12a上にラインアンドスペースパターンを形成する。このとき、シュリンク層17aは相15aを除去する際には除去されずに残留する。
上述の如く、シュリンク又はスリミングにより、凹部13の幅13aを修正した結果、幅13aが所定の幅に達した場合は、凹部13の内部に、誘導自己組織化材料15のパターンを形成する。図9は、シュリンク剤によるシュリンクを行い、幅13aが所定の幅に達した場合のパターン形成を示す。
図1のステップS104及び図9(a)に示すように、ガイドパターン11の凹部13の内部に、誘導自己組織化材料15を塗布する。
その後、図1のステップS105に示すように、誘導自己組織化材料15を熱処理する。
これにより、図9(b)及び(c)に示すように、凹部13の幅13a方向に、ポリマーブロック鎖Aの相15aとポリマーブロック鎖Bの相15bとが配列される。このようにして、誘導自己組織化材料15を凹部13内に自己組織化させる。
次に、上述したように、図1のステップS106及び図5(a)〜(c)に示すように、誘導自己組織化材料15の相15a及び相15bのうちの一方、例えば、相15aを除去し、他方、例えば、相15bを残留させることにより、シリコン基板12a上にラインアンドスペースパターンを形成する。このとき、シュリンク層17aは相15aを除去する際には除去されずに残留する。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、誘導自己組織化材料15の相15a及び相15bのうち、いずれかの相を選択的に除去して、ラインアンドスペースのパターンを形成することができる。このように、誘導自己組織化材料を用いることにより、リソグラフィーの解像限界未満のサイズのパターンを形成できるようになり、微細な半導体装置を製造できる。
また、工程単価が高い解像限界付近でのリソグラフィー工程を実施せずに、微細なラインアンドスペースのパターンを形成できるため、微細な半導体装置を低コストで製造することができる。
本実施形態によれば、誘導自己組織化材料15の相15a及び相15bのうち、いずれかの相を選択的に除去して、ラインアンドスペースのパターンを形成することができる。このように、誘導自己組織化材料を用いることにより、リソグラフィーの解像限界未満のサイズのパターンを形成できるようになり、微細な半導体装置を製造できる。
また、工程単価が高い解像限界付近でのリソグラフィー工程を実施せずに、微細なラインアンドスペースのパターンを形成できるため、微細な半導体装置を低コストで製造することができる。
また、本実施形態によれば、ガイドパターン11の凹部13の幅13aが、所定の幅、すなわち、誘導自己組織化材料15を用いて自己組織化のプロセスを行った場合に形成される2相の厚さの偶数倍の値又はその許容範囲内の値よりも大きい場合には、シュリンクによって、凹部13の幅13aを小さくすることができる。一方、幅13aが所定の幅より小さい場合には、スリミングによって、凹部13の幅13aを大きくすることができる。仮に、このようなシュリンク又はスリミングによって幅13aの調整を行わないとすると、幅13aが所定の幅からずれている場合には、ガイドパターン11を下地12から剥離し、ガイドパターン11を形成し直す必要があるが、本実施形態においては、その必要がない。これにより、生産コストを低減することができる。
更に、本実施形態によれば、ナノインプリント用のテンプレートの寸法誤差に起因するガイドパターン11の寸法誤差を修正できるため、テンプレートを再作製する必要がない。よって、生産コストを低減することができる。
更にまた、本実施形態によれば、ガイドパターン11をナノインプリント法で形成する際に、レジストを全面露光している。よって、未露光部が発生せず、シュリンク剤を均一に反応させて、均一な厚さのシュリンク層17aを形成することができる。
更にまた、本実施形態によれば、ガイドパターン11をナノインプリント法で形成する際に、レジストを全面露光している。よって、未露光部が発生せず、シュリンク剤を均一に反応させて、均一な厚さのシュリンク層17aを形成することができる。
なお、本実施形態においては、ナノインプリント法において、レジストを露光により硬化させたがこれに限らない。レジストを熱処理により硬化させてもよい。また、ガイドパターン11を、ナノインプリント法により形成したが、これに限らず、例えば、エネルギー線によるリソグラフィー法を用いてもよい。また、ガイドパターン11の凹部13の幅13aをシュリンクする方法として、シュリンク剤を用いたが、これに限らない。加熱処理、例えば、リフロー法を用いて凹部13の幅13aをシュリンクしてもよい。
また、ガイドパターン11の凸部14の幅14aを小さくし、凹部13の幅13aを大きくするスリミングとしては、イオンビーム19の他に、有機溶剤(シンナー、アルコール)を含むスリミング剤により処理する化学的方法、オゾン処理による方法、プラズマ処理による方法、UVキュア処理及びVUVキュア処理による方法からなる群より選択された少なくとも一つの方法を用いることができる。
(比較例)
次に、比較例について説明する。
図10は、比較例に係る半導体装置の製造方法を例示する図であり、(a)は、工程断面図であり、(b)は、工程平面図である。
次に、比較例について説明する。
図10は、比較例に係る半導体装置の製造方法を例示する図であり、(a)は、工程断面図であり、(b)は、工程平面図である。
本比較例は、ガイドパターン11における凹部13の幅13aが、所定の幅になっていない場合に、誘導自己組織化材料15を用いてパターンを形成しようとするものである。
先ず、ガイドパターン11の凹部13の内部に誘導自己組織化材料15を塗布する。次に、誘導自己組織化材料15を熱処理する。
図10(a)及び(b)に示すように、凹部13の内部には、誘導自己組織化材料15のポリマーブロック不均一相15eが形成される。ポリマーブロック不均一相15eは、前述の実施形態と異なり、凹部13の幅方向に沿って一列に積層された相とはならない。ポリマーブロック不均一相15eを上方から見ると、相15a及び相15bが不規則に配置される。従って、ラインアンドスペースパターンを形成することができない。
図10(a)及び(b)に示すように、凹部13の内部には、誘導自己組織化材料15のポリマーブロック不均一相15eが形成される。ポリマーブロック不均一相15eは、前述の実施形態と異なり、凹部13の幅方向に沿って一列に積層された相とはならない。ポリマーブロック不均一相15eを上方から見ると、相15a及び相15bが不規則に配置される。従って、ラインアンドスペースパターンを形成することができない。
このため、凹部13の幅13aを所定の幅とする必要があるが、この場合に、ガイドパターン11の凹部13の幅13aを変化させるのではなく、ガイドパターン11の再作製から始めるのでは、ガイドパターン11における凹部13の幅13aが所定の幅になるまで、ガイドパターン11の下地12からの剥離、再作製、寸法測定を繰り返す必要があり、製造工程が多くなる。よって、生産コストが増加する。
また、ガイドパターン11をナノインプリント法で形成している場合には、ナノインプリント法で用いるテンプレートも再作製する必要がある。よって、製造工程が多くなり、生産コストが増加する。これに対して、前述の実施形態によれば、簡便な方法により、凹部13の幅13aを所定の幅に合わせることができる。
以上説明した実施形態によれば、工程数の増加を抑えつつ、パターンの微細化を図ることができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
10:密着層、11:ガイドパターン、11a:上面、12:下地、12a:シリコン基板、12b:加工膜、12c:被加工膜、13:凹部、13a:幅、13b:側面、13c:底面、14:凸部、15:誘導自己組織化材料、15a、15b:相、15e:ポリマーブロック不均一相、16:界面領域、17:シュリンク剤、17a:シュリンク層、19:イオンビーム、20:ポリマー、21:サーマルアシストジェネレーター、22:架橋剤、51a:ポリマーブロック鎖A、51b:ポリマーブロック鎖B、51c:分子鎖
Claims (5)
- 上面に凹部が形成されたガイドパターンをナノインプリント法により形成する工程と、
前記凹部の幅をモニタし、前記凹部の幅が所定の幅となるように前記凹部を修正する工程と、
修正された前記凹部の内部に誘導自己組織化材料を塗布する工程と、
前記凹部の内部に塗布された前記誘導自己組織化材料を自己組織化させる工程と、
を備え、
前記修正する工程は、
シュリンク又はスリミングにより前記凹部の幅を変化させる工程と、
前記変化させた後の凹部の幅と、所定の幅と、を比較する工程と、
を有し、
前記凹部の幅が前記所定の幅となるまで、前記変化させる工程及び前記比較する工程を繰り返す半導体装置の製造方法。 - 上面に凹部が形成されたガイドパターンを形成する工程と、
前記凹部の幅をモニタする工程と、
前記モニタする工程におけるモニタ結果に応じて、前記凹部の内部に誘導自己組織化材料を塗布する工程と、
前記凹部の内部に塗布された前記誘導自己組織化材料を自己組織化させる工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。 - 前記モニタ結果に応じて、所定の幅となるように前記凹部の幅を変化させる工程をさらに備え、
前記幅を変化させた前記凹部の内部に前記誘導自己組織化材料を塗布する請求項2記載の半導体装置の製造方法。 - 前記変化させる工程は、シュリンク又はスリミングにより前記凹部の幅を変化させる請求項3記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ガイドパターンを形成する工程は、ナノインプリント法により前記ガイドパターンを形成する請求項2〜4のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
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JP2012043037A JP2013179218A (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 半導体装置の製造方法 |
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2012
- 2012-02-29 JP JP2012043037A patent/JP2013179218A/ja active Pending
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