WO2011049091A1 - 金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液及びこれを用いた金属微細構造体の製造方法 - Google Patents

金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液及びこれを用いた金属微細構造体の製造方法 Download PDF

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大戸　秀
裕嗣 松永
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Definitions

  • the present invention relates to a processing solution for suppressing pattern collapse of a metal microstructure and a method for producing a metal microstructure using the same.
  • a photolithography technique is used as a method for forming and processing an element having a fine structure used in a wide field such as a semiconductor device or a circuit board.
  • a wide field such as a semiconductor device or a circuit board.
  • miniaturization, high integration, and high speed of semiconductor devices and the like have advanced remarkably, and the resist pattern used for photolithography has become finer and the aspect ratio has been increasing. I'm following.
  • the miniaturization or the like progresses, the collapse of the resist pattern becomes a big problem.
  • the collapse of the resist pattern is caused by the surface tension of the processing solution when the processing solution used in the wet processing (mainly rinsing processing for washing away the developing solution) after developing the resist pattern is dried from the resist pattern. It is known that it is generated by the action of stress. Therefore, in order to solve the collapse of the resist pattern, a method of drying by replacing the cleaning liquid with a low surface tension liquid using a nonionic surfactant, an alcohol solvent-soluble compound or the like (for example, Patent Documents 1 and 2). And a method of hydrophobizing the surface of the resist pattern (for example, see Patent Document 3).
  • a fine structure made of metal, metal nitride, metal oxide or the like formed by photolithography technology hereinafter referred to as a metal fine structure.
  • a metal, metal nitride, or metal oxide is simply included.
  • the strength of the metal itself forming the structure is higher than the strength of the resist pattern itself or the bonding strength between the resist pattern and the substrate. Collapse is unlikely to occur.
  • semiconductor devices and micromachines are further reduced in size, increased in integration, and speeded up, the pattern of the structure becomes finer, and the collapse of the pattern of the structure due to an increase in aspect ratio becomes a serious problem.
  • the resist pattern which is an organic material
  • the surface state of the metal microstructure are completely different, unlike the case of the collapse of the resist pattern described above, no effective countermeasures can be found, so semiconductor devices and micromachines are downsized and highly integrated.
  • the degree of freedom in pattern design is significantly hindered, such as designing a pattern that does not cause pattern collapse.
  • the present invention has been made under such circumstances, and provides a treatment liquid capable of suppressing pattern collapse of a metal microstructure such as a semiconductor device or a micromachine, and a method of manufacturing a metal microstructure using the same. It is the purpose.
  • the present inventors have found that at least one of an ammonium halide having a fluoroalkyl group, a betaine compound having a fluoroalkyl group, and an amine oxide compound having a fluoroalkyl group. It has been found that the object can be achieved by a treatment liquid containing The present invention has been completed based on such findings. That is, the gist of the present invention is as follows.
  • Pattern collapse suppression treatment for a metal microstructure including at least one selected from the group consisting of an ammonium halide having a fluoroalkyl group, a betaine compound having a fluoroalkyl group, and an amine oxide compound having a fluoroalkyl group liquid.
  • the treatment liquid according to [1] wherein the content of the ammonium halide having the fluoroalkyl group, the betaine compound having the fluoroalkyl group, and the amine oxide compound having the fluoroalkyl group is 10 ppm to 50%.
  • the metal microstructure according to [5] wherein the metal microstructure is formed using at least one material selected from the group consisting of titanium nitride, tungsten, hafnium oxide, tantalum, and titanium. Production method.
  • a treatment liquid capable of suppressing pattern collapse of a metal microstructure such as a semiconductor device or a micromachine, and a method of manufacturing a metal microstructure using the same.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for each production stage of metal microstructures produced in Examples 1 to 45 and Comparative Examples 1 to 65.
  • the treatment liquid of the present invention is used for suppressing pattern collapse of a metal microstructure, and is at least one selected from an ammonium halide having a fluoroalkyl group, a betaine compound having a fluoroalkyl group, and an amine oxide compound having a fluoroalkyl group. Is included.
  • ammonium halide having a fluoroalkyl group, the betaine compound having a fluoroalkyl group, and the amine oxide compound having a fluoroalkyl group used in the treatment liquid of the present invention are adsorbed with the metal material used for the pattern of the metal microstructure, It is considered that the surface of the pattern is hydrophobized. Hydrophobization in this case indicates that the contact angle between the surface of the metal treated with the treatment liquid of the present invention and water is 70 ° or more.
  • the fluoroalkyl group shown in the present invention is a perfluoroalkyl group
  • the perfluoroalkyl group means a group in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
  • the fluoroalkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms.
  • ammonium halide having a fluoroalkyl group examples include the product name Fluorard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), the product name Aftergent 300 (Neos Corporation), the product name Footgent 310 (Neos Corporation), and the product name Surflon S. -121 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.), product name Surflon S-221 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) and the like, and product name Surflon S-221 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) is particularly preferable.
  • the product name Footgent 400S (Neos Co., Ltd.), the product name Surflon S-131 (AGC Seimi Chemical Co., Ltd.), the product name Surflon S-132 (AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) Product name Surflon S-231 (AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) and the like, and Surflon S-231 (AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) is particularly preferable.
  • the amine oxide compound having a fluoroalkyl group include the product name Surflon S-141 (AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) and the product name Surflon S-241 (AGC Seimi Chemical Co., Ltd.).
  • the product name Surflon S- 241 (AGC Seimi Chemical Co., Ltd.) is preferable.
  • the treatment liquid of the present invention preferably further contains water and is preferably an aqueous solution.
  • the water is preferably water from which metal ions, organic impurities, particle particles, and the like have been removed by distillation, ion exchange treatment, filter treatment, various adsorption treatments, and the like, and pure water and ultrapure water are particularly preferred.
  • the treatment liquid of the present invention contains at least one of the above-described ammonium halide having a fluoroalkyl group, a betaine compound having a fluoroalkyl group, and an amine oxide compound having a fluoroalkyl group, preferably containing water, It contains various additives usually used in the treatment liquid as long as the effect of the treatment liquid is not impaired.
  • the content of the ammonium halide having a fluoroalkyl group, the betaine compound having a fluoroalkyl group, and the amine oxide compound having a fluoroalkyl group in the treatment liquid of the present invention is 10 ppm to 50 % Is preferred. It is preferably 30% or less, more preferably 10% or less, more preferably 5% or less, more preferably 10 to 2000 ppm, particularly preferably 10 to 2000 ppm in consideration of ease of handling, economy and foaming. 1000 ppm.
  • an organic solvent such as alcohol may be added, or the solubility may be supplemented by adding an acid or an alkali.
  • an organic solvent such as alcohol
  • the treatment liquid of the present invention is suitably used for suppressing pattern collapse of a metal microstructure such as a semiconductor device or a micromachine.
  • a metal microstructure such as a semiconductor device or a micromachine.
  • the pattern of the metal microstructure at least one material selected from TiN (titanium nitride), W (tungsten), HfO 2 (hafnium oxide), Ta (tantalum), and Ti (titanium) is used. Those are preferred.
  • the metal microstructure is patterned on an insulating film type such as SiO 2 (silicon oxide film) or TEOS (tetraethoxyorthosilane oxide film), or the insulating film type is formed on a part of the metal microstructure. May be included.
  • the treatment liquid of the present invention can exhibit an excellent effect of suppressing pattern collapse on not only a conventional metal microstructure but also a metal microstructure having a finer and higher aspect ratio.
  • the aspect ratio is a value calculated by (pattern height / pattern width)
  • the treatment liquid of the present invention is an excellent pattern for patterns having a high aspect ratio of 3 or more, and further 7 or more. Has the effect of suppressing collapse.
  • the treatment liquid of the present invention has a fine pattern of 1: 1 line and space, even if the pattern size (pattern width) is 300 nm or less, 150 nm or less, 100 nm or less, and even 50 nm or less.
  • the fine pattern having a cylindrical or columnar structure having an interval between patterns of 300 nm or less, 150 nm or less, 100 nm or less, or 50 nm or less has an excellent effect of suppressing pattern collapse.
  • the metal microstructure manufacturing method of the present invention is characterized by using the above-described treatment liquid of the present invention in a cleaning step after wet etching or dry etching. More specifically, in the cleaning step, preferably, after the metal microstructure pattern and the treatment liquid of the present invention are brought into contact with each other by dipping, spray discharge, spraying, etc., the treatment liquid is replaced with water. dry.
  • the immersion time is preferably 10 seconds to 30 minutes, more preferably 15 seconds to 20 minutes, and still more preferably 20 seconds to 15 minutes.
  • the temperature condition is preferably 10 to 60 ° C., more preferably 15 to 50 ° C., still more preferably 20 to 40 ° C., and particularly preferably 25 to 40 ° C.
  • the surface of the pattern is hydrophobized so that the pattern collapses so that the pattern contacts the adjacent pattern. It becomes possible to suppress.
  • the treatment liquid of the present invention includes a wet etching process or a dry etching process in the manufacturing process of the metal microstructure, followed by a wet process (etching or cleaning, rinsing for washing away the cleaning liquid), and then drying. If it has the process to do, it can apply widely irrespective of the kind of metal microstructure. For example, (i) in the manufacture of a DRAM type semiconductor device, after wet etching is performed on an insulating film around a conductive film (see, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos.
  • a strip After a cleaning step for removing contaminants generated after dry etching or wet etching at the time of processing a gate electrode in the manufacture of a semiconductor device having a transistor having a fin-like shape for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • treatment liquids 1 to 9 for suppressing pattern collapse of metal microstructures were prepared.
  • the balance is water.
  • Examples 1 to 9 As shown in FIG. 1A, after silicon nitride 103 (thickness: 100 nm) and silicon oxide 102 (thickness: 1200 nm) are formed on a silicon substrate 104, a photoresist 101 is formed, and then the photo resist is formed. By exposing and developing the resist 101, a circle-ring opening 105 ( ⁇ 125 nm, distance between the circle and the circle: 50 nm) shown in FIG. 1B is formed, and dry etching is performed using the photoresist 101 as a mask. A cylindrical hole 106 shown in FIG. 1C was formed in the silicon oxide 102 by etching up to the silicon nitride 103 layer.
  • the photoresist 101 was removed by ashing to obtain a structure in which a cylindrical hole 106 reaching the silicon nitride 103 layer in the silicon oxide 102 shown in FIG. Tungsten is filled and deposited as the metal 107 in the cylindrical hole 106 of the obtained structure (FIG. 1- (e)), and an excess on the silicon oxide 102 is obtained by chemical mechanical polishing (CMP).
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the metal (tungsten) 107 was removed to obtain a structure in which a metal (tungsten) cylinder 108 was embedded in the silicon oxide 102 shown in FIG.
  • the silicon oxide 102 of the obtained structure was dissolved and removed with a 0.5% hydrofluoric acid aqueous solution (25 ° C., 1 minute immersion treatment), then rinsed with pure water, treatment liquid 1-18 (30 ° C., 10 minute immersion treatment) , And pure water rinse in that order, followed by drying to obtain a structure shown in FIG.
  • the obtained structure is a microstructure having a metal (tungsten) cylinder-chimney pattern ( ⁇ 125 nm, height: 1200 nm (aspect ratio: 9.6), distance between cylinder: 50 nm). Yes, more than 70% of the pattern did not collapse.
  • pattern collapse was observed using “FE-SEM S-5500 (model number)” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and the collapse suppression rate was calculated as the ratio of the pattern that did not collapse in the total number of patterns. It was determined to be acceptable if the collapse inhibition rate was 50% or more.
  • Table 3 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in each example.
  • Example 1 the silicon oxide 102 of the structure shown in FIG. 1 (f) was dissolved and removed with hydrofluoric acid, and then treated with pure water only. The structure shown was obtained. 50% or more of the pattern of the obtained structure caused the collapse as shown in FIG. 1 (h) (the collapse suppression rate is less than 50%).
  • Table 3 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in Comparative Example 1.
  • Example 2 the silicon oxide 102 having the structure shown in FIG. 1 (f) was dissolved and removed with hydrofluoric acid and treated with pure water. Then, instead of the treatment liquid 1, the comparison liquids 1 to 13 shown in Table 2 were used. Except for the treatment, the structure shown in FIG. 1G was obtained in the same manner as in Example 1. More than 50% of the pattern of the obtained structure collapsed as shown in FIG. Table 3 shows the results of the treatment liquid, treatment method, and collapse suppression rate used in Examples 2 to 14.
  • Examples 10-18 the structure shown in FIG. 1G was obtained in the same manner as in Examples 1 to 9 except that titanium nitride was used instead of tungsten as the metal 107.
  • the obtained structure has a fine pattern ( ⁇ 125 nm, height: 1200 nm (aspect ratio: 9.6), distance between the cylinders: 50 nm) of the cylinder 108 of metal (titanium nitride). It was a structure, and 70% or more of the pattern did not collapse.
  • Table 4 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in each example.
  • Comparative Examples 15 to 27 In Comparative Examples 1 to 14, the structure shown in FIG. 1G of Comparative Examples 15 to 27 was obtained in the same manner as Comparative Examples 1 to 14, except that titanium nitride was used as the metal 107 instead of tungsten. . More than 50% of the pattern of the obtained structure collapsed as shown in FIG. Table 4 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in each example.
  • Examples 19-27 the structure shown in FIG. 1G was obtained in the same manner as in Examples 1 to 9 except that hafnium oxide was used instead of tungsten as the metal 107.
  • the obtained structure has a fine pattern ( ⁇ 125 nm, height: 1200 nm (aspect ratio: 9.6), distance between the cylinders: 50 nm) of the cylinder 108 of metal (hafnium oxide). It was a structure, and 70% or more of the pattern did not collapse.
  • Table 5 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in each example.
  • Comparative Examples 28-40 In Comparative Examples 1 to 14, the structures shown in FIG. 1G of Comparative Examples 28 to 40 were obtained in the same manner as Comparative Examples 1 to 14 except that hafnium oxide was used instead of tungsten as the metal 107. . More than 50% of the pattern of the obtained structure collapsed as shown in FIG. Table 5 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in each example.
  • Examples 28-36 In Examples 1 to 9, the structure shown in FIG. 1G was obtained in the same manner as in Examples 1 to 9, except that tantalum was used as the metal 107 instead of tungsten.
  • the resulting structure is a microstructure having a cylindrical pattern of metal (tantalum) cylinder 108 ( ⁇ 125 nm, height: 1200 nm (aspect ratio: 9.6), distance between cylinder: 50 nm). And 70% or more of the pattern did not collapse.
  • Table 6 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in each example.
  • Comparative Examples 41-53 In Comparative Examples 1 to 14, the structure shown in FIG. 1G of Comparative Examples 41 to 53 was obtained in the same manner as Comparative Examples 1 to 14 except that tantalum was used as the metal 107 instead of tungsten. More than 50% of the pattern of the obtained structure collapsed as shown in FIG. Table 6 shows the results of the treatment liquid, the treatment method, and the collapse inhibition rate used in each example.
  • Examples 37-45 the structure shown in FIG. 1G was obtained in the same manner as in Examples 1 to 9 except that titanium was used instead of tungsten as the metal 107.
  • the resulting structure is a microstructure having a cylindrical pattern of metal (titanium) cylinder 108 ( ⁇ 125 nm, height: 1200 nm (aspect ratio: 9.6), distance between cylinder: 50 nm). And 70% or more of the pattern did not collapse.
  • Table 7 shows the results of the treatment liquid, treatment method, and collapse suppression rate used in each example.
  • Comparative Examples 53-65 In Comparative Examples 1 to 14, the structure shown in FIG. 1G of Comparative Examples 53 to 65 was obtained in the same manner as Comparative Examples 1 to 14, except that titanium was used as the metal 107 instead of tungsten. More than 50% of the pattern of the obtained structure collapsed as shown in FIG. Table 7 shows the results of the treatment liquid, treatment method, and collapse suppression rate used in each example.
  • the treatment liquid of the present invention can be suitably used for suppressing pattern collapse in the production of metal microstructures such as semiconductor devices and micromachines (MEMS).
  • MEMS micromachines
  • Photoresist 102 Silicon oxide 103. Silicon nitride 104. Silicon substrate 105. Circular opening 106. Cylindrical hole 107. Metal (titanium nitride, tungsten, hafnium oxide, tantalum or titanium) 108. Metal cylinder (titanium nitride, tungsten, hafnium oxide, tantalum or titanium)

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Abstract

　フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、およびフルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液、及びこれを用いた金属微細構造体の製造方法である。

Description

金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液及びこれを用いた金属微細構造体の製造方法
　本発明は、金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液及びこれを用いた金属微細構造体の製造方法に関する。
　従来、半導体デバイスや回路基板といった広い分野で用いられる微細構造を有する素子の形成・加工方法として、フォトリソグラフィー技術が用いられている。当該分野においては、要求性能の高度化に伴い、半導体デバイスなどの小型化、高集積化、あるいは高速度化が著しく進み、フォトリソグラフィーに用いられるレジストパターンは微細化、そしてアスペクト比の増加の一途をたどっている。しかし、このように微細化などが進むと、レジストパターンの倒壊が大きな問題となる。
　レジストパターンの倒壊は、レジストパターンを現像した後のウエット処理（主に現像液を洗い流すためのリンス処理）で用いる処理液を該レジストパターンから乾燥させる際に、該処理液の表面張力に起因する応力が作用することで発生することが知られている。そこで、レジストパターンの倒壊を解決するために、非イオン性界面活性剤やアルコール系溶剤可溶性化合物などを用いた低表面張力の液体により洗浄液を置換して乾燥する方法（例えば、特許文献１及び２参照）、レジストパターンの表面を疎水化する方法（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。
　ところで、フォトリソグラフィー技術を用いて形成される金属、金属窒化物あるいは金属酸化物などからなる微細構造体（以下、金属微細構造体という。また、金属、金属窒化物あるいは金属酸化物を含めて単に金属という。）においては、構造体を形成している金属自体の強度が、レジストパターン自体の強度もしくはレジストパターンと基材との接合強度より高いことから、レジストパターンに比べ、該構造体パターンの倒壊は発生しにくい。しかし、半導体装置やマイクロマシンの小型化、高集積化、あるいは高速度化がさらに進むに従い、該構造体のパターンは微細化、そしてアスペクト比の増加による該構造体のパターンの倒壊が大きな問題となってくる。有機物であるレジストパターンと金属微細構造体の表面状態は全く違うことから、上記のレジストパターンの倒壊の場合と異なり、有効な対応策が見当たらないため、半導体装置やマイクロマシンの小型化、高集積化、あるいは高速度化にあたっては、パターンの倒壊が生じないようなパターンの設計を行うなど、パターン設計の自由度が著しく阻害される状況にある。
特開２００４－１８４６４８号公報 特開２００５－３０９２６０号公報 特開２００６－１６３３１４号公報
　このように、半導体装置やマイクロマシンといった金属微細構造体の分野においては、パターンの倒壊を抑制する有効な技術は、知られていないのが実状である。
　本発明は、このような状況下になされたもので、半導体装置やマイクロマシンといった金属微細構造体のパターン倒壊を抑制しうる処理液及びこれを用いた金属微細構造体の製造方法を提供することを目的とするものである。
　本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、フルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物の中から少なくとも一つを含む処理液により、その目的を達成し得ることを見出した。
　本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。
［１］　フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、およびフルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。
［２］　前記フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、前記フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、および前記フルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物の含有量が１０ｐｐｍ～５０％である［１］に記載の処理液。
［３］　さらに水を含む［１］または［２］に記載の処理液。
［４］　前記金属微細構造体のパターンが、窒化チタン、タングステン、酸化ハフニウム、タンタルおよびチタンからなる群から選択される少なくとも一種の材料を用いてなるものである［１］～［３］のいずれかに記載の処理液。
［５］　ウェットエッチングまたはドライエッチングの後の洗浄工程において、［１］～［４］のいずれかに記載の処理液を用いることを特徴とする金属微細構造体の製造方法。
［６］　前記金属微細構造体が、窒化チタン、タングステン、酸化ハフニウム、タンタルおよびチタンからなる群から選択される少なくとも一種の材料を用いてなるものである［５］に記載の金属微細構造体の製造方法。
［７］　前記金属微細構造体が、半導体装置またはマイクロマシンである［５］または［６］に記載の金属微細構造体の製造方法。
　本発明によれば、半導体装置やマイクロマシンといった金属微細構造体のパターン倒壊を抑制しうる処理液及びこれを用いた金属微細構造体の製造方法を提供することができる。
実施例１～４５及び比較例１～６５で作製する金属微細構造体の作製段階毎の断面模式図である。
　本発明の処理液は、金属微細構造体のパターン倒壊抑制に用いられ、フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、およびフルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物の中から少なくとも一つを含むものである。
　本発明の処理液に用いられるフルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、フルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物は、金属微細構造体のパターンに用いられる金属材料と吸着して、該パターンの表面を疎水化しているものと考えられる。この場合の疎水化とは、本発明の処理液にて処理された金属の表面と水との接触角が７０°以上となることを示している。
　ここで、本発明で示されるフルオロアルキル基とはパーフルオロアルキル基であり、パーフルオロアルキル基はアルキル基の全ての水素原子をフッ素原子に置換された基を意味する。さらに、フルオロアルキル基の炭素数は１～６であることが好ましい。
　フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライドとしては、製品名フロラードＦＣ－１３５（住友３Ｍ株式会社製）、製品名フタージェント３００（株式会社ネオス）、製品名フタージェント３１０（株式会社ネオス）、製品名サーフロンＳ－１２１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社製）、製品名サーフロンＳ－２２１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社製）などが挙げられ、特に製品名サーフロンＳ－２２１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社製）が好ましい。
　また、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物としては、製品名フタージェント４００Ｓ（株式会社ネオス）、製品名サーフロンＳ－１３１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）、製品名サーフロンＳ－１３２（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）、製品名サーフロンＳ－２３１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）などが挙げられ、特にサーフロンＳ－２３１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）が好ましい。
　さらに、フルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物としては、製品名サーフロンＳ－１４１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）、製品名サーフロンＳ－２４１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）が挙げられ、特に製品名サーフロンＳ－２４１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）が好ましい。
　本発明の処理液は、さらに水を好ましく含み、水溶液であることが好ましい。水としては、蒸留、イオン交換処理、フィルター処理、各種吸着処理などによって、金属イオンや有機不純物、パーティクル粒子などが除去されたものが好ましく、特に純水、超純水が好ましい。
　本発明の処理液は、上記したフルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、フルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物の中から少なくとも一つを含み、好ましくは水を含み、その他、処理液に通常用いられる各種添加剤を処理液の効果を害しない範囲で含むものである。
　本発明の処理液中のフルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、フルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物の含有量（２種類以上含有する場合はその合計）は、１０ｐｐｍ～５０％であることが好ましい。３０％以下が好ましく、更に１０％以下が好ましく、より好ましくは取り扱いやすさや経済性や泡立ちを考慮して、５％以下で用いることが好ましく、更には１０～２０００ｐｐｍであり、特に好ましくは１０～１０００ｐｐｍである。また、これらの化合物の水に対する溶解性が十分ではなく相分離するような場合、アルコールなどの有機溶剤を加えてもよいし、酸、アルカリを加えて溶解性を補ってもよい。また相分離せず単に白濁した場合でも、その処理液の効果を害しない範囲で用いても良いし、その処理液が均一となるように撹拌を伴って使用してもよい。また、処理液の白濁を避けるために、上記と同様にアルコールなどの有機溶剤や酸、アルカリを加えてから用いてもよい。
　本発明の処理液は、半導体装置やマイクロマシンといった金属微細構造体のパターン倒壊を抑制に好適に用いられる。ここで、金属微細構造体のパターンとしては、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｗ（タングステン）、ＨｆＯ2（酸化ハフニウム）、Ｔａ（タンタル）およびＴｉ（チタン）から選ばれる少なくとも一種の材料を用いてなるものが好ましく挙げられる。
　なお、金属微細構造体は、ＳｉＯ2（シリコン酸化膜）やＴＥＯＳ（テトラエトキシオルソシラン酸化膜）などの絶縁膜種の上にパターニングされる場合や、金属微細構造の一部に絶縁膜種が含まれる場合がある。
　本発明の処理液は、従来の金属微細構造体はもちろんのこと、より微細化、高アスペクト比となる金属微細構造体に対して、優れたパターン倒壊抑制の効果を発揮することができる。ここで、アスペクト比は（パターンの高さ／パターン幅）により算出される値であり、３以上、さらには７以上という高アスペクト比を有するパターンに対して、本発明の処理液は優れたパターン倒壊抑制の効果を有する。また、本発明の処理液は、パターンサイズ（パターン幅）が３００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下であっても１：１のライン・アンド・スペースという微細なパターンや、同様にパターン間の間隔が３００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下さらには５０ｎｍ以下である円筒あるいは円柱状構造を持つ微細なパターンに対して、優れたパターン倒壊抑制の効果を有する。
［金属微細構造体の製造方法］
　本発明の金属微細構造体の製造方法は、ウェットエッチング又はドライエッチングの後の洗浄工程において、上記した本発明の処理液を用いることを特徴とするものである。より具体的には、該洗浄工程において、好ましくは金属微細構造体のパターンと本発明の処理液とを浸漬、スプレー吐出、噴霧などにより接触させた後、水で該処理液を置換してから乾燥させる。ここで、金属微細構造体のパターンと本発明の処理液とを浸漬により接触させる場合、浸漬時間は１０秒～３０分が好ましく、より好ましくは１５秒～２０分、さらに好ましくは２０秒～１５分、特に好ましくは３０秒～１０分であり、温度条件は１０～６０℃が好ましく、より好ましくは１５～５０℃、さらに好ましくは２０～４０℃、特に好ましくは２５～４０℃である。また、金属微細構造体のパターンと本発明の処理液との接触の前に、あらかじめ水で洗浄を行ってもよい。このように、金属微細構造体のパターンと本発明の処理液とを接触させることにより、該パターンの表面上を疎水化することにより、パターンがその隣のパターンに接触するようなパターンの倒壊を抑制することが可能となる。
　本発明の処理液は、金属微細構造体の製造工程において、ウェットエッチング又はドライエッチングの工程を有し、その後にウエット処理（エッチングまたは洗浄、それらの洗浄液を洗い流すためのリンス）してから、乾燥する工程を有していれば、金属微細構造体の種類を問わずに、広く適用することができる。例えば、（ｉ）ＤＲＡＭ型の半導体装置の製造における、導電膜周辺の絶縁膜などをウェットエッチングした後（例えば特開２０００－１９６０３８号公報及び特開２００４－２８８７１０号公報参照）、（ｉｉ）短冊状のフィンを有するトランジスタを備えた半導体装置の製造における、ゲート電極の加工時のドライエッチングもしくはウェットエッチングの後に生成した汚染物を除去するための洗浄工程の後（例えば特開２００７－３３５８９２号公報参照）、（ｉｉｉ）マイクロマシン（微小電気機械装置）のキャビティ形成において、導電性膜の貫通孔を解して絶縁膜からなる犠牲層を除去してキャビティを形成する際の、エッチング時に生成した汚染物を除去するための洗浄工程の後（例えば特開２００９－１２２０３１号公報参照）などといった、半導体装置やマイクロマシンの製造工程におけるエッチング工程の後に、本発明の処理液は好適に用いることができる。
　次に、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
《処理液の調製》
　第１表に示される配合組成（質量％）に従い、金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液１～９を調合した。なお、残部は水である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 ＊１：「サーフロンＳ－２２１（商品名）」；ＡＧＣセイミケミカル株式会社製パーフルオロアルキルトリアルキルアンモニウムハライド
＊２：「サーフロンＳ－２３１（商品名）」；ＡＧＣセイミケミカル株式会社製パーフルオロアルキルベタイン
＊３：「サーフロンＳ－２４１（商品名）」；ＡＧＣセイミケミカル株式会社製パーフルオロアルキルアミンオキシド
実施例１～９
　図１（ａ）に示すように、シリコン基板１０４上に窒化珪素１０３（厚さ：１００ｎｍ）及び酸化珪素１０２（厚さ：１２００ｎｍ）を成膜した後、フォトレジスト１０１を形成した後、該フォトレジスト１０１を露光、現像することにより、図１（ｂ）に示す円－リング状開口部１０５（φ１２５ｎｍ、円と円との距離：５０ｎｍ）を形成し、該フォトレジスト１０１をマスクとしてドライエッチングにより酸化珪素１０２に図１（ｃ）に示す円筒状の孔１０６を、窒化珪素１０３の層までエッチングして形成した。次いで、フォトレジスト１０１をアッシングにより除去し、図１（ｄ）に示す酸化珪素１０２に窒化珪素１０３の層に達する円筒状孔１０６が開孔された構造体を得た。得られた構造体の円筒状孔１０６に、金属１０７としてタングステンを充填・堆積し（図１－（ｅ））、化学的機械研磨（ケミカルメカニカルポリッシング；ＣＭＰ）により、酸化珪素１０２上の余分な金属（タングステン）１０７を除去し、図１（ｆ）に示す酸化珪素１０２中に金属（タングステン）の円筒１０８が埋め込まれた構造体を得た。得られた構造体の酸化珪素１０２を０．５％フッ酸水溶液により溶解除去（２５℃、１分浸漬処理）した後、純水リンス、処理液１～１８（３０℃、１０分浸漬処理）、及び純水リンスの順で接液処理し、乾燥を行い、図１（ｇ）に示す構造体を得た。
　得られた構造体は、金属（タングステン）の円筒－煙突状のパターン（φ１２５ｎｍ，高さ：１２００ｎｍ（アスペクト比：９．６），円筒と円筒との間の距離：５０ｎｍ）を有する微細構造であり、７０％以上の該パターンは倒壊することがなかった。
　ここで、パターンの倒壊は、「ＦＥ－ＳＥＭ　Ｓ－５５００（型番）」：日立ハイテクノロジーズ社製を用いて観察し、倒壊抑制率は、パターン全本数中の倒壊しなかったパターンの割合を算出して求めた数値であり、該倒壊抑制率が５０％以上であれば合格と判断した。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第３表に示す。
比較例１
　実施例１において、図１（ｆ）に示される構造体の酸化珪素１０２をフッ酸により溶解除去した後、純水のみで処理した以外は、実施例１と同様にして図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体のパターンの５０％以上は、図１（ｈ）に示されるような倒壊をおこしていた（倒壊抑制率は５０％未満となる。）。比較例１において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第３表に示す。
比較例２～１４
　実施例１において、図１（ｆ）に示される構造体の酸化珪素１０２をフッ酸により溶解除去し純水で処理した後、処理液１の代わりに第２表に示す比較液１～１３で処理する以外は、実施例１と同様にして図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体のパターンの５０％以上は、図１（ｈ）に示されるような倒壊をおこしていた。各例２～１４において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第３表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 ＊１：「フロラードＦＣ－９３（商品名）」；３Ｍ社製，０．０１％水
＊２：「サーフロンＳ－１１１（商品名）」；ＡＧＣセイミケミカル（株）製，０．０１
％水
＊３：「サーフィノール４２０（商品名）」；日信化学工業株式会社製，０．０１％水
＊４：「サーフィノール１０４（商品名）」；日信化学工業株式会社製，０．０１％水
＊５：「カチオーゲンＴＭＬ（商品名）」；第一工業製薬株式会社製，０．０１％水
＊６：「エパン４２０（商品名）」；第一工業製薬株式会社製，０．０１％水
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 ＊１，倒壊抑制率＝（倒壊しなかった円筒数／全円筒数）×１００［％］
実施例１０～１８
　実施例１～９において、金属１０７としてタングステンの代わりに窒化チタンを用いた以外は実施例１～９と同様にして図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体は、金属（窒化チタン）の円筒１０８の円筒状のパターン（φ１２５ｎｍ，高さ：１２００ｎｍ（アスペクト比：９．６），円筒と円筒との間の距離：５０ｎｍ）を有する微細構造であり、７０％以上の該パターンは倒壊することがなかった。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第４表に示す。
比較例１５～２７
　比較例１～１４において、金属１０７としてタングステンの代わりに窒化チタンを用いた以外は比較例１～１４と同様にして、各々比較例１５～２７の図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体のパターンの５０％以上は、図１（ｈ）に示されるような倒壊をおこしていた。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第４表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 ＊１，倒壊抑制率＝（倒壊しなかった円筒数／全円筒数）×１００［％］
　実施例１９～２７
　実施例１～９において、金属１０７としてタングステンの代わりに酸化ハフニウムを用いた以外は実施例１～９と同様にして図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体は、金属（酸化ハフニウム）の円筒１０８の円筒状のパターン（φ１２５ｎｍ，高さ：１２００ｎｍ（アスペクト比：９．６），円筒と円筒との間の距離：５０ｎｍ）を有する微細構造であり、７０％以上の該パターンは倒壊することがなかった。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第５表に示す。
比較例２８～４０
　比較例１～１４において、金属１０７としてタングステンの代わりに酸化ハフニウムを用いた以外は比較例１～１４と同様にして、各々比較例２８～４０の図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体のパターンの５０％以上は、図１（ｈ）に示されるような倒壊をおこしていた。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第５表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 ＊１，倒壊抑制率＝（倒壊しなかった円筒数／全円筒数）×１００［％］
実施例２８～３６
　実施例１～９において、金属１０７としてタングステンの代わりにタンタルを用いた以外は実施例１～９と同様にして図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体は、金属（タンタル）の円筒１０８の円筒状のパターン（φ１２５ｎｍ，高さ：１２００ｎｍ（アスペクト比：９．６），円筒と円筒との間の距離：５０ｎｍ）を有する微細構造であり、７０％以上の該パターンは倒壊することがなかった。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第６表に示す。
比較例４１～５３
　比較例１～１４において、金属１０７としてタングステンの代わりにタンタルを用いた以外は比較例１～１４と同様にして、各々比較例４１～５３の図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体のパターンの５０％以上は、図１（ｈ）に示されるような倒壊をおこしていた。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第６表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 ＊１，倒壊抑制率＝（倒壊しなかった円筒数／全円筒数）×１００［％］
実施例３７～４５
　実施例１～９において、金属１０７としてタングステンの代わりにチタンを用いた以外は実施例１～９と同様にして図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体は、金属（チタン）の円筒１０８の円筒状のパターン（φ１２５ｎｍ，高さ：１２００ｎｍ（アスペクト比：９．６），円筒と円筒との間の距離：５０ｎｍ）を有する微細構造であり、７０％以上の該パターンは倒壊することがなかった。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第７表に示す。
比較例５３～６５
　比較例１～１４において、金属１０７としてタングステンの代わりにチタンを用いた以外は比較例１～１４と同様にして、各々比較例５３～６５の図１（ｇ）に示す構造体を得た。得られた構造体のパターンの５０％以上は、図１（ｈ）に示されるような倒壊をおこしていた。各例において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率の結果を第７表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 ＊１，倒壊抑制率＝（倒壊しなかった円筒数／全円筒数）×１００［％］
　本発明の処理液は、半導体装置やマイクロマシン（ＭＥＭＳ）といった金属微細構造体の製造におけるパターン倒壊の抑制に好適に用いることができる。
　１０１．フォトレジスト
　１０２．酸化珪素
　１０３．窒化珪素
　１０４．シリコン基板
　１０５．円状開口部
　１０６．円筒状孔
　１０７．金属（窒化チタン、タングステン、酸化ハフニウム、タンタルまたはチタン）
　１０８．金属（窒化チタン、タングステン、酸化ハフニウム、タンタルまたはチタン）の円筒

Claims (7)

  1. 　フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、およびフルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。
  2. 　前記フルオロアルキル基を有するアンモニウムハライド、前記フルオロアルキル基を有するベタイン化合物、および前記フルオロアルキル基を有するアミンオキシド化合物の含有量が１０ｐｐｍ～５０％である請求項１に記載の処理液。
  3. 　さらに水を含む請求項１または２に記載の処理液。
  4. 　前記金属微細構造体のパターンが、窒化チタン、タングステン、酸化ハフニウム、タンタルおよびチタンからなる群から選択される少なくとも一種の材料を用いてなるものである請求項１～３のいずれかに記載の処理液。
  5. 　ウェットエッチングまたはドライエッチングの後の洗浄工程において、請求項１～４のいずれかに記載の処理液を用いることを特徴とする金属微細構造体の製造方法。
  6. 　前記金属微細構造体が、窒化チタン、タングステン、酸化ハフニウム、タンタルおよびチタンからなる群から選択される少なくとも一種の材料を用いてなるものである請求項５に記載の金属微細構造体の製造方法。
  7. 　前記金属微細構造体が、半導体装置またはマイクロマシンである請求項５または６に記載の金属微細構造体の製造方法。
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