JP3506248B2 - 微小構造の製造方法 - Google Patents

微小構造の製造方法

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    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00555—Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
    • B81C1/00619—Forming high aspect ratio structures having deep steep walls
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般にフォトリソグ
ラフィ・プロセスに関する。詳細には本発明は、フォト
リソグラフィによってトレンチを製作する段階を含む、
微小構造の製造プロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術およびマイクロエレクトロニ
クス技術では、構造の寸法がますます小さくなっていっ
ている。今日のメモリ製造では例えば、光リソグラフィ
をマスキング技法とともに使用して幅４００ｎｍ未満の
構造が生み出されている。フォトリソグラフィ・プロセ
スは、例えば半導体デバイスの製造において不可欠の段
階である。フォトリソグラフィ・プロセスでは、光、通
常は紫外（ＵＶ）光を使用して、フォトレジストでコー
ティングした半導体ウェハをマスク（以後フォトマスク
と呼ぶ）を通して露光する。フォトリソグラフィ・プロ
セスの目的は、回路層を表す一組のパターンをウェハ上
に転写することにある。フォトマスク上のパターンは、
拡散領域、金属コンタクト、メタライゼーション層など
のウェハ上のさまざまな回路部品の位置、形状およびサ
イズを画定する。
【０００３】光リソグラフィでは、回折効果のため１５
０ｎｍ付近に限界があると予想される。
【０００４】しかし、単電子トランジスタ（single-ele
ctron transistor）、分子電子構成部品（molecular el
ectronic component）などの新しい応用では、これより
もずっと小さな寸法の構造が必要である。超高周波回路
の場合には、従来の電子部品についても同じことが言え
る。例えば薄膜磁気ヘッドの読取り／書込み寸法の低減
も求められている。この他に、約５から３０、および３
０超の非常に高い縦横比を有する微小構造も必要となろ
う。
【０００５】今日のフォトリソグラフィ技法は依然とし
て、できる限り小さな微小寸法（critical dimension）
に到達する露光光の波長によって制限されている。微小
寸法の低減はほとんどの場合、放射波長の低減によって
達成された。すなわちＵＶ露光から始まって、ＤＵＶ露
光、電子放射、Ｘ線へと進んだ。例えばＸ線リソグラフ
ィでは、１００ｎｍ未満の寸法をイメージ化することが
できる。電子およびイオン・ビーム・リソグラフィで
は、高エネルギー粒子を用いて１０ｎｍという小さな構
造を生み出すことができる。しかしこれには、高価な真
空システムおよびビーム誘導システムが必要である。さ
らに、高エネルギー粒子はエッチング・プロセスに必要
なレジスト層を貫通しうるため、繊細な構成部品では基
板の放射線損傷に起因する問題が生じる。
【０００６】米国特許第５８３７４２６号明細書には、
ＩＣチップ上の回路部品の線幅または部品間ライン・ス
ペースを低減し、ＩＣチップの集積度を高めることがで
きるフォトリソグラフィ・プロセスが開示されている。
このフォトリソグラフィ・プロセスは、２つの異なる位
置に同じフォトマスクを配置するか、または２枚のフォ
トマスクを使用することによって画定された同じウェハ
上での２重露光プロセスを含む。
【０００７】米国特許第６０４２９３３号明細書には、
サブ２００ｎｍレンジの構造向けのフォトリソグラフィ
構造生成プロセスが開示されている。このプロセスで
は、＜１ｅＶの光学エネルギー・ギャップを有する非晶
質含水素炭素層、またはスパッタリングした非晶質炭素
層を下部レジストとして基板に適用し、この下層レジス
トに、含シリコンまたはシリル化可能電子ビーム感応性
フォトレジスト層を上部レジストとして適用し、次いで
この上部レジストを、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）
またはエネルギー≦８０ｅＶの電子を用いた走査型原子
力間力顕微鏡（ＳＦＭ）によって構造化し、続いてこの
構造を、異方性酸素プラズマを用いたエッチングによっ
て下部レジストに転写し、次にプラズマ・エッチングに
よって基板に転写する。
【０００８】しかし依然として、コーティング厚を数ｎ
ｍからμｍ範囲にする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、フォトリソグラフィによって製作したトレンチ構
造の幅を回折限界よりも小さくする方法を提供すること
にある。
【００１０】本発明の他の目的は、非常に高い縦横比を
有する微小構造を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、既存のフォトリソグ
ラフィ手順に容易に組み込むことができる方法を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】これらの目的および利点
ならびにその他の目的および利点は、フォトリソグラフ
ィによってフォトレジストにトレンチを製作する段階
と、グラフト重合体の形成によって前記トレンチの内表
面にポリマー・ブラシを形成する段階とを含み、前記ポ
リマー・ブラシがトレンチ内側壁表面から重合反応が開
始されることによって形成される微小構造の製造方法に
よって達成される。
【００１３】前述の方法において、トレンチの内表面に
酸化物層を適用することで、使用するフォトレジストに
関わらず、ポリマー・ブラシを形成することが容易にな
る。ポリマー・ブラシの厚さの分だけ、トレンチ構造の
幅は狭まり、したがって、より高い縦横比を有する微小
構造を形成することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】リソグラフィ・プロセスは一般
に、半導体製造で例えば、所望の半導体デバイスを製造
するためのさまざまな機能および／または設計要件に基
づいてパターニングする層の上にマスクを形成するのに
使用される。
【００１５】一般的なリソグラフィ・プロセスでは、パ
ターニングする層の上にフォトレジストを付着させ、こ
のフォトレジストを、フォトレジスト中に形成するパタ
ーンを画定するマスクを通して紫外放射で露光する。次
いでこのフォトレジストを現像して、パターニングすべ
きその下の層の上にパターニングされたフォトレジスト
層を形成する。次いで、フォトレジストによって覆われ
ていない下層の部分を、適当なエッチング技法および化
学作用（chemistries）を使用してエッチングする。こ
のようにしてフォトレジスト中のパターンがその下の層
に複写される。
【００１６】しかし、一般的なリソグラフィ・プロセス
は、製造することができる半導体デバイスのサイズおよ
び密度を制限する。例えば、リソグラフィ・プロセスの
最小解像度が、パターニングされた層のフィーチャを印
刷することができる最小ピッチを決定する。パターニン
グ・プロセスの最小リソグラフィ解像度は、例えば、マ
スクを通してフォトレジストを露光するのに使用するレ
ンズによって決まる。
【００１７】本発明は、ポリマー・グラフティング（po
lymer grafting）の概念を利用して、フォトリソグラフ
ィによって製作したトレンチの幅をイメージ限界よりも
小さくして、このようなトレンチの縦横比、したがって
その中に作り出される金属構造の縦横比を増大させる。
ポリマー・グラフティングは、グラフト重合体が形成さ
れる重合と定義される。「グラフティング・ツー（graf
ting to）」法では、予め構築されたポリマーが表面に
固定され、一方、「グラフティング・フロム（grafting
from）」法では、表面から重合反応が開始され、ポリ
マーが現位置で形成される。以下では、「グラフティン
グ・フロム」技法だけを説明する。「グラフティング・
ツー」法も可能だが、この方法は、吸着鎖の予め形成さ
れたポリマー鎖の拡散挙動によって制限される。この場
合、予め形成したレジスト構造（下記参照）を、表面に
適合した官能性頭部基を有するポリマーでコーティング
する。吸着プロセスが起こり、これによって化学的に結
合したポリマーを有するレジスト表面が残り、予め形成
されたフォトレジスト構造の微小寸法が効果的に低減さ
れる。
【００１８】この重合は制御することができ、そのた
め、数ｎｍからμｍまでの層厚を適用することができ
る。したがって、生み出される内側の幅に関して下限が
なく、達成可能な縦横比に関して上限がない。
【００１９】本発明に基づく方法を使用すると、次世代
の装置を使用しないと通常は達成不可能な構造を、低解
像度のフォトリソグラフィ装置によって生み出すことが
できる。
【００２０】記載の方法は、薄膜ヘッド技術に対して特
に有用であるが、これに限定されるわけではなく、高い
縦横比を有する微小構造の製造が重要な一切の技術で使
用することができる。
【００２１】本発明に基づく方法は、従来のリソグラフ
ィ・プロセスに容易に組み込むことができる。標準フォ
トリソグラフィに対する追加の段階は、トレンチ構造の
側壁または垂直面に重合開始剤を吸着させる段階と、重
合プロセスを開始させて適当な厚さのポリマー層、いわ
ゆるポリマー・ブラシを形成する段階である。
【００２２】以下では、本発明に基づく方法段階を使用
して、フォトリソグラフィによってフォトレジスト中に
製作したトレンチ構造の幅を低減させる異なる４つのプ
ロセスを説明する。ただし、本発明はこれらの例に限定
されるわけではない。当業者なら、本発明を使用した他
のさまざまなプロセス・シーケンスを考えつくことがで
きよう。
【００２３】方法１ 図１に、本発明の一実施形態に基づくプロセスのプロセ
ス段階を概略的に示す。前提となる条件は、使用するフ
ォトレジストとポリマー・ブラシの生成に必要な低分子
材料（スターター分子）とが互いに適合した化学特性を
有し、そのため、低分子材料がレジストに化学的に結合
することができることである。
【００２４】まず最初に、例えばＰ（ｔ−ＢＯＣ）スチ
レン・ベースの標準フォトストラクチャ（photostructu
re）を使用してトレンチを製作する。基板１４上のシー
ド層１２にフォトレジスト１０を塗布し、続いてマスク
１８を使用してレジスト１０を放射１６で露光し、ベー
クする（図１（ａ））。ベーキング・プロセスに続いて
レジスト１０を現像する（図１（ｂ））。
【００２５】このように生成したフォトレジストの垂直
面にスターター分子の官能基を化学的に結合させるため
には、この面ないし壁に、十分な量のアンカー・ポイン
トが存在する必要がある。ラジカル重合を開始させるこ
とができるあらゆる化合物をスターター分子として使用
することができる。ただし、縮合も可能な反応方法であ
る。官能基は、化学的に結合し、または十分な高い結合
エネルギーを送達してアンカー・サイトを形成する任意
の基とすることができる。例として、ａ）シラン／酸化
物表面、ｂ）チオール／金、ｃ）スターター分子を含
み、フォトレジスト表面に混入するコポリマーがある。
【００２６】したがって、スターター分子としてのアゾ
モノクロロシラン（ＡＭＣＳ）に対しては、適当な量の
ＯＨ基が存在しなければならない。このことは、例えば
深紫外線に対して使用されるいくつかのフォトレジスト
について言える。このようなレジストを深紫外線放射で
露光すると、フォトレジスト１０の側壁または垂直面
に、ＯＨ基の量が増大した領域２０が現れる。
【００２７】次に、このようにして作り出した構造を洗
浄段階でスターター分子ＡＭＣＳと接触させる。ＯＨ基
２０のところでスターター分子の化学吸着が起こり、シ
ラノール化合物が形成され、単分子層２２が構築される
（図１（ｃ））。この反応は室温で実施される。
【００２８】スターター分子でコーティングした後、適
当なモノマー２４、例えばポリスチレン（ＰＳ）、ポリ
エチレン（ＰＥ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭ
Ａ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を
適用し（図１（ｄ））、続いてこの構造を、ラジカル重
合が可能な重合反応器（図示せず）に入れる。この反応
器は、清浄な状態を維持すること、およびＯ2を含む可
能性のある環境ガスとの接触を許さないことが必要であ
る。標準の重合技術が適用可能である。
【００２９】構造を約６０℃に加熱するか、またはＵＶ
放射で露光することによって重合を開始させると、遊離
ポリマー鎖２６および垂直面または側壁に結合したポリ
マー鎖２８が生じる。遊離ポリマー鎖２６はスターター
分子の近傍に形成し、結合したポリマー鎖（２８）と絡
み合う。反応すべきスターター分子が周囲にないため、
構造の上には遊離モノマー層３０が残る（図１
（ｅ））。
【００３０】重合度は、スターター分子の減衰特性によ
って制御することができる。ＡＭＣＳの光化学は統計的
である。光子束および露光時間に応じて、ある数のＡＭ
ＣＳ分子が減少し、ポリマー鎖が生じる。減少したスタ
ーター部位の数が、結合したポリマーのコンホメーショ
ンに変換され、次いで、減少したスターター部位の量に
関係したあるコーティング厚に変換される。したがって
追加したポリマーの層厚を調整することができる。
【００３１】重合が完了した後、遊離ポリマー、すなわ
ち構造の垂直面または側壁に結合していないポリマーを
適当な溶剤、すなわち、遊離ポリマー鎖２６だけを除去
することができ、垂直面または側壁に結合したポリマー
鎖２８には影響を及ぼさない溶剤で除去しなければなら
ない。これによってポリマー・ブラシが形成され、ポリ
マー・ブラシは表面粗さを低下させる（図１（ｆ））。
したがって図５から分かるように、フォトレジスト層に
製作されたトレンチ構造の幅ｄ1は、フォトレジストの
垂直面または側壁のポリマー・ブラシの厚さの分だけ狭
まってｄ2となる。
【００３２】続いて、電気めっき、イオン注入などの周
知のプロセス段階によって、微小金属構造３２が形成さ
れる（図１（ｇ））。フォトレジスト構造の除去は、例
えばＮＭＰを溶剤として使用した従来の標準除去プロセ
スによって実施する（図１（ｈ））。シード層１２を除
去すると、狭められたトレンチの幅ｄ2のため、ポリマ
ー・ブラシ２８を形成せずに形成した同様の構造よりも
高い縦横比を有する微小金属構造３２が残る（図１
（ｉ））。
【００３３】本発明は微小金属構造の製造に限定される
ものではなく、例えば、半導体工業でバイア・ホールな
どを形成するときにも使用することができることに留意
されたい。
【００３４】方法２ 図２には、本発明の第２の実施形態に基づくプロセスの
プロセス段階が示されている。
【００３５】このプロセスは、スターター分子の化学作
用に適合した追加の酸化物層を適用する追加の段階を含
むため、使用するフォトレジストの特性に無関係であ
る。これには、このプロセスが、使用するレジストとは
完全に無関係であるという利点がある。選択したレジス
ト材料を用いてこのプロセスを実施できるかどうか疑い
がある場合に、この方法は重要である。
【００３６】図２（ａ）および（ｂ）から分かるよう
に、シード層４０を載せた基板３８上にレジスト３６を
塗布し、この構造を露光し、レジストをベークし、現像
することによって、フォトレジスト３６にトレンチ３４
を製作する。図１に示したプロセスとの唯一の違いは、
Ｐ（ｔ-ＢＯＣ）スチレン・ベースの構造の代わりに、
一例としてジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）−ノボラック
・ベースの標準フォトストラクチャを使用する点であ
る。その他のフォトレジストを用いることもできる。
【００３７】スターター分子のケミストリに適合したケ
ミストリを有する酸化物材料、例えばＳｉＯxまたはＡ
ｌ2Ｏ3から成る追加の層４２を適用する必要がある。官
能性に応じて、チオール結合を有する金の薄膜とするこ
ともできる。この追加の層４２を、周知の方法、例えば
スパッタリングによって構造の側壁または垂直面および
水平面に適用する（図２（ｃ））。
【００３８】次の段階（図２（ｄ））では、この追加の
層を、異方性エッチング、例えばエッチング剤に例えば
ＣＦ4を使用した反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）
によって構造の水平面から除去し、ポリマーを結合させ
る構造の側壁または垂直面だけに酸化物層４２が残るよ
うにする。
【００３９】次のプロセス段階、すなわちポリマー・ブ
ラシの適用、電気めっき、イオン注入など（図２（ｅ）
から（ｉ））は、図１（ｃ）から（ｇ）に示した方法１
で実行される段階と全く同じである。
【００４０】めっき段階（図２（ｉ））に続いて、従来
のＮＭＰ除去によってフォトレジスト３６を除去する
（図２（ｋ））。しかし、このＮＭＰ除去プロセスでは
追加の酸化物層４２を除去することができない。この場
合には、例えばマグネトロン・エッチング、または構造
に対してＣＯ2を誘導するスノークリーン（snowclean）
プロセスによって残りの部分を除去する（図２
（ｌ））。
【００４１】シード層４０を除去すると（図２（ｍ）か
ら（ｏ））、狭められたトレンチの幅ｄ2のため、ポリ
マー・ブラシを形成せずに形成した同様の構造よりも高
い縦横比を有する微小構造４４が残る。
【００４２】方法３ 本発明の第３の実施形態に基づく方法のプロセス段階を
図３（ａ）から（ｏ）に示す。
【００４３】このプロセスは、薄いフォト層からエッチ
ング・マスクにフォトストラクチャを転写し、続いてこ
の構造を、ＲＩＥによってその下のレジスト層に転写す
る方法、いわゆるイメージ転写プロセスを説明する。
【００４４】まず、基板４６上に、シード層５０上に形
成されたフォトレジスト層４８（下部レジスト）、金属
または金属酸化物から成るハードマスク５２、および感
光性上部レジストから成るイメージング層５４から構成
された３層構造を形成する（図３（ａ））。
【００４５】レジストを露光、現像すると、イメージン
グ層５４にある構造がハードマスク５２に転写され、続
いてＲＩＥによってフォトレジスト層４８に転写される
（図３（ｂ）から（ｄ））。
【００４６】次に、方法２で先に説明したとおりに、構
造の側壁または垂直面および水平面に酸化物層５６を適
用する（図３（ｅ））。
【００４７】続いて、構造の水平面からこの層を、ＲＩ
Ｅによって除去する（図３（ｆ））。
【００４８】酸化物層５６の除去に続き、方法１および
２で先に説明した諸段階に基づいてポリマー・ブラシを
形成する（図３（ｇ）から（ｉ））。
【００４９】続いて、適当な溶剤を用いて遊離ポリマー
を除去し、イメージング層５４を除去する（図３
（ｋ））。
【００５０】電気めっき、イオン注入などによって方法
１および２で説明したとおりに最終的な構造を形成する
（図３（ｌ））。
【００５１】次の段階で、ハードマスク５２およびその
下のレジスト層４８をＲＩＥによって、１回または別々
の２回の段階で除去する（図３（ｍ））。
【００５２】最後に、残りの酸化物材料およびシード層
をイオン・ミリングによって除去すると（図３（ｎ）か
ら（ｏ））、狭められたトレンチの幅ｄ2のために、ポ
リマー・ブラシを形成せずに形成した同様の構造よりも
高い縦横比を有する微小金属構造５８が残る。
【００５３】方法４本発明の第４の実施形態に基づく方
法のプロセス段階を図４（ａ）から（ｅ）に示す。
【００５４】このプロセスは、方法３のイメージ転写プ
ロセスとともに本発明に基づくポリマー・ブラシを使用
した、イメージング層の幅の低減を説明する。
【００５５】まず、基板６０上に、シード層６４上に形
成されたフォトレジスト層６２（下部レジスト）、金属
または金属酸化物から成るハードマスク６６、および感
光性上部レジストから成るイメージング層６８から構成
された３層構造を形成する（図４（ａ））。
【００５６】次に、スターター分子を適用して側壁のＯ
Ｈ基の量を増大させ、単分子層７０を形成する（図４
（ｂ））。
【００５７】次の段階で、適当なモノマー７２を適用し
（図４（ｃ））、重合を開始させる（図４（ｄ））。
【００５８】適当な溶剤を用いて遊離ポリマーを洗い流
し、イメージング・レジスト層６８を残す（図４
（ｅ））。
【００５９】以降のプロセス段階は標準のイメージ転写
段階、すなわちＲＩＥによってハードマスクを除去する
段階、電気めっきする段階、その下のレジスト層を除去
する段階、およびスパッタ・エッチングによってシード
層を除去する段階である。
【００６０】追加の「グラフティング・フロム」重合段
階によって、フォトリソグラフィ・プロセスにおける微
小寸法をゼロまでの任意の寸法に低減させることができ
る。このことは、プロセス・コストが最小となる波長で
フォトリソグラフィを実施することができることを意味
する。この方法は、フォトリソグラフィによる微小寸法
の画定を含む任意のプロセスに適用できるという点で非
常に一般的な方法である。直近の応用は、薄膜磁気ヘッ
ドの読取り／書込み寸法の低減であるが、本発明は、高
い縦横比を有する微小構造の製造が重要な任意の技術で
使用することができる。
【００６１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００６２】（１）フォトリソグラフィによってフォト
レジストにトレンチを製作する段階と、グラフト重合体
の形成によって前記トレンチの内表面にポリマー・ブラ
シを形成する段階とを含み、前記ポリマー・ブラシがト
レンチ内側壁表面から重合反応が開始されることによっ
て形成される微小構造の製造方法。 （２）前記ポリマー・ブラシを形成する段階が、 ａ）前記内表面に重合開始剤を吸着させる段階と、 ｂ）重合プロセスを開始させて、適当な長さの前記ポリ
マー・ブラシを形成する段階を含むことを特徴とする、
上記（１）に記載の方法。 （３）前記重合開始剤が、前記フォトレジストに適合し
た化学特性を示すことを特徴とする上記（２）記載の方
法。 （４）前記重合開始剤が官能性ＯＨ基に結合する能力を
有することを特徴とする、上記（２）または（３）に記
載の方法。 （５）前記重合開始剤がアゾモノクロロシランであるこ
とを特徴とする、上記（４）に記載の方法。 （６）前記フォトレジストの特性とは無関係に実施でき
ることを特徴とする、上記（１）ないし（５）のいずれ
か一項に記載の方法。 （７）前記ポリマー・ブラシを、前記フォトレジストの
側壁に直接に結合させることを特徴とする、上記（１）
に記載の方法。 （８）前記ポリマー・ブラシを、前記フォトレジストの
側壁に結合させた酸化物層に結合させることを特徴とす
る、上記（１）に記載の方法。 （９）前記微小構造の縦横比が５以上であることを特徴
とする、上記（１）ないし（８）のいずれか一項に記載
の方法。 （１０）ａ）フォトリソグラフィによってフォトレジス
ト構造中にトレンチ構造を形成する段階と、 ｂ）前記トレンチ構造の側壁を重合開始剤でコーティン
グする段階と、 ｃ）適当なモノマーの層を適用する段階と、 ｄ）前記モノマーの重合プロセスを開始させ、これによ
って前記トレンチ構造の前記側壁に結合したポリマー鎖
および前記側壁に結合していない遊離ポリマー鎖を生成
させる段階と、 ｅ）前記側壁に結合していない前記遊離ポリマー鎖を除
去する段階と、 ｆ）金属構造を形成する段階と、 ｇ）残りのフォトレジスト構造を除去する段階とを含む
微小構造の製造方法。 （１１）前記フォトレジストがＰ（ｔ-ＢＯＣ）スチレ
ン・ベースのフォトレジストであることを特徴とする、
上記（１０）に記載の方法。 （１２）残りのフォトレジスト構造を除去する前記段階
が、ＮＭＰを除去剤として使用して実施されることを特
徴とする、上記（１０）または（１１）に記載の方法。 （１３）ａ１）段階ｂ）の前に、前記トレンチ構造の前
記側壁に酸化物層を適用する段階と、 ａ２）段階ｇ）で、残りのフォトレジスト構造と一緒に
前記酸化物層を除去する段階をさらに含むことを特徴と
する、上記（１０）に記載の方法。 （１４）前記フォトレジストが、ジアゾナフトキノン
（ＤＮＱ）ノボラック・ベースのフォトレジストである
ことを特徴とする、上記（１３）に記載の方法。 （１５）前記酸化物層が、ＳｉＯxおよびＡｌ2Ｏ3から
成るグループから選択されることを特徴とする、上記
（１３）または（１４）に記載の方法。 （１６）残りのフォトレジスト構造を除去する前記段階
が、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）によって実施
されることを特徴とする、上記（１３）ないし（１５）
のいずれか一項に記載の方法。 （１７）前記微小構造の縦横比が５以上であることを特
徴とする、上記（１０）ないし（１６）のいずれか一項
に記載の方法。 （１８）前記重合開始剤が洗浄段階で適用されることを
特徴とする、上記（１０）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に基づく微小構造を形
成するプロセスを概略的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に基づく微小構造を形
成するプロセスを概略的に示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に基づく微小構造を形
成するプロセスを概略的に示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に基づく微小構造を形
成するプロセスを概略的に示す図である。
【図５】本発明に基づいて生み出されたトレンチ幅の低
減を示す概略図である。
【符号の説明】 １０ フォトレジスト １２ シード層 １４ 基板 １６ 放射 １８ マスク ２０ ＯＨ基領域 ２４ モノマー ２６ 遊離ポリマー鎖 ２８ 結合したポリマー鎖 ３０ 遊離ポリマー層 ３２ 金属構造 ３４ トレンチ ３６ フォトレジスト ３８ 基板 ４０ シード層 ４２ 追加の層 ４４ 金属構造 ４６ 基板 ４８ フォトレジスト層 ５０ シード層 ５２ ハードマスク ５４ イメージング層 ５６ 酸化物層 ５８ 金属構造 ６０ 基板 ６２ フォトレジスト ６４ シード層 ６６ ハードマスク ６８ イメージング層 ７０ 単分子層 ７２ モノマー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ａ 21/3065 21/30 ５７０ (56)参考文献 特開 平２−89060（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−270377（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−63059（ＪＰ，Ａ) 特開2000−241989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−116430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−76330（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−326562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/42 H01L 21/027 H01L 21/3065

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フォトリソグラフィによってフォトレジス
    トにトレンチを製作する段階と、グラフト重合体の形成 によって前記トレンチの内表面に
    ポリマー・ブラシを形成する段階とを含み、 前記ポリマー・ブラシがトレンチ内側壁表面から重合反
    応が開始されることによって形成される微小構造の製造
    方法 。
  2. 【請求項２】前記ポリマー・ブラシを形成する段階が、 ａ）前記内表面に重合開始剤を吸着させる段階と、 ｂ）重合プロセスを開始させて、適当な長さの前記ポリ
    マー・ブラシを形成する段階を含むことを特徴とする、
    請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記重合開始剤が、前記フォトレジストに
    適合した化学特性を示すことを特徴とする、請求項２に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】前記重合開始剤が官能性ＯＨ基に結合する
    能力を有することを特徴とする、請求項２または３に記
    載の方法。
  5. 【請求項５】前記重合開始剤がアゾモノクロロシランで
    あることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記フォトレジストの特性とは無関係に実
    施できることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれ
    か一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記ポリマー・ブラシを、前記フォトレジ
    ストの側壁に直接に結合させることを特徴とする、請求
    項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記ポリマー・ブラシを、前記フォトレジ
    ストの側壁に結合させた酸化物層に結合させることを特
    徴とする、請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記微小構造の縦横比が５以上であること
    を特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】ａ）フォトリソグラフィによってフォト
    レジスト構造中にトレンチ構造を形成する段階と、 ｂ）前記トレンチ構造の側壁を重合開始剤でコーティン
    グする段階と、 ｃ）適当なモノマーの層を適用する段階と、 ｄ）前記モノマーの重合プロセスを開始させ、これによ
    って前記トレンチ構造の前記側壁に結合したポリマー鎖
    および前記側壁に結合していない遊離ポリマー鎖を生成
    させる段階と、 ｅ）前記側壁に結合していない前記遊離ポリマー鎖を除
    去する段階と、 ｆ）金属構造を形成する段階と、 ｇ）残りのフォトレジスト構造を除去する段階とを含む
    微小構造の製造方法。
  11. 【請求項１１】前記フォトレジストがＰ（ｔ-ＢＯＣ）
    スチレン・ベースのフォトレジストであることを特徴と
    する、請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】残りのフォトレジスト構造を除去する前
    記段階が、ＮＭＰを除去剤として使用して実施されるこ
    とを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】ａ１）段階ｂ）の前に、前記トレンチ構
    造の前記側壁に酸化物層を適用する段階と、 ａ２）段階ｇ）で、残りのフォトレジスト構造と一緒に
    前記酸化物層を除去する段階をさらに含むことを特徴と
    する、請求項１０に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記フォトレジストが、ジアゾナフトキ
    ノン（ＤＮＱ）ノボラック・ベースのフォトレジストで
    あることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記酸化物層が、ＳｉＯxおよびＡｌ2Ｏ
    3から成るグループから選択されることを特徴とする、
    請求項１３または１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】残りのフォトレジスト構造を除去する前
    記段階が、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）によっ
    て実施されることを特徴とする、請求項１３ないし１５
    のいずれか一項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記微小構造の縦横比が５以上であるこ
    とを特徴とする、請求項１０ないし１６のいずれか一項
    に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記重合開始剤が洗浄段階で適用される
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
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