(57)【要約】【課題】  半導体素子製造用のマスクパターン及びその形成方法、並びに微細パターンを有する半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体基板上に形成されたレジストパターンと、レジストパターン上に形成されている有機−無機混成シロキサンネットワーク膜と、を含むマスクパターンである。シロキサンネットワーク膜は、テトラアルコキシシラン架橋剤とトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤との反応産物からなる。シロキサンネットワーク膜を形成するために、まず、シロキサンオリゴマーをレジストパターンの表面にコーティングする。その後、レジストパターンの表面でシロキサンオリゴマーのゾル−ゲル反応を誘導する。シロキサンネットワーク膜を形成した後、シロキサンネットワーク膜の周囲に残留する未反応シロキサンオリゴマーを、純水で除去する。【選択図】  図１
2006091888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたレジストパターンと、
前記レジストパターン上に形成されて有機−無機混成シロキサンネットワーク膜と、を備えることを特徴とする半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項２】
前記シロキサンネットワーク膜は、テトラアルコキシシラン架橋剤とトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤との反応産物からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項３】
前記テトラアルコキシシラン架橋剤は、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、またはテトラブチルオルトシリケートであることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項４】
前記トリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤は、アミノプロピルトリアルコキシシラン、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、またはメルカプトプロピルトリアルコキシシランであることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項５】
前記レジストパターンは、ノボラック樹脂とＤＮＱ系化合物とを含む材料で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項６】
前記レジストパターンは、ＰＡＧを含む化学増幅型レジスト組成物で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項７】
前記レジストパターンは、ＫｒＦエキシマーレーザ（２４８ｎｍ）用レジスト組成物、ＡｒＦエキシマーレーザ（１９３ｎｍ）用レジスト組成物、またはＦ２エキシマーレーザ（１５７ｎｍ）用レジスト組成物からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項８】
前記レジストパターンは、前記レジストパターンの開口部を通じて一部露出される下地膜上に形成されており、
前記シロキサンネットワーク膜は、前記レジストパターンの開口部を限定する側壁にコーティングされて前記下地膜の露出領域を限定することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項９】
前記レジストパターンには、ホールパターンを限定するように複数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項１０】
前記レジストパターンは、ラインアンドスペースパターンを限定するように複数のラインパターンで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用のマスクパターン。
【請求項１１】
基板上の下地膜上に前記下地膜を露出させる開口部を備えたレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンの表面に有機−無機混成シロキサンネットワーク膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１２】
前記シロキサンネットワーク膜を形成する工程は、
テトラアルコキシシラン架橋剤及びトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤の加水分解及び縮合反応産物であるシロキサンオリゴマーを前記レジストパターンの表面にコーティングする工程と、
前記レジストパターンの表面で前記シロキサンオリゴマーのゾル−ゲル反応を誘導する工程と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１３】
前記シロキサンオリゴマーのゾル−ゲル反応は、前記レジストパターンから広がる酸によって誘導されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１４】
前記シロキサンオリゴマーのゾル−ゲル反応を誘導するために、前記シロキサンオリゴマーがコーティングされた前記レジストパターンを熱処理して、前記レジストパターンから酸を拡散させることを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１５】
前記レジストパターンの熱処理は、８０〜１６０℃の温度で行われることを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１６】
前記テトラアルコキシシラン架橋剤は、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、またはテトラブチルオルトシリケートであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１７】
前記トリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤は、アミノプロピルトリアルコキシシラン、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、またはメルカプトプロピルトリアルコキシシランであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１８】
前記シロキサンネットワーク膜を形成した後、前記シロキサンネットワーク膜の周囲に残留する未反応シロキサンオリゴマーを純水で除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法。
【請求項１９】
半導体基板上に下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を第１幅だけ露出させる開口部を備えたレジストパターンを形成する工程と、
前記開口部で前記下地膜が前記第１幅より小さい第２幅だけ露出されるように、前記レジストパターンの表面にのみ選択的に有機−無機混成シロキサンネットワーク膜を形成する工程と、
前記レジストパターン及びシロキサンネットワーク膜をエッチングマスクとして前記下地膜をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２０】
前記シロキサンネットワーク膜を形成する工程は、
テトラアルコキシシラン架橋剤及びトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤の加水分解及び縮合反応産物であるシロキサンオリゴマーを前記レジストパターンの表面にコーティングする工程と、
前記レジストパターンの表面で前記シロキサンオリゴマーのゾル−ゲル反応を誘導する工程と、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２１】
前記シリカオリゴマーのゾル−ゲル反応は、前記レジストパターンから広がる酸によって誘導されることを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２２】
前記シリカオリゴマーのゾル−ゲル反応を誘導するために、前記シロキサンオリゴマーがコーティングされた前記レジストパターンを熱処理して、前記レジストパターンから酸を拡散させることを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２３】
前記レジストパターンの熱処理は、８０〜１６０℃の温度で行われることを特徴とする請求項２２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２４】
前記テトラアルコキシシラン架橋剤は、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、またはテトラブチルオルトシリケートであることを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２５】
前記トリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤は、アミノプロピルトリアルコキシシラン、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、またはメルカプトプロピルトリアルコキシシランであることを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２６】
前記シロキサンネットワーク膜を形成した後、前記シロキサンネットワーク膜の周囲に残留する未反応シロキサンオリゴマーを純水で除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２７】
前記レジストパターンは、ノボラック樹脂とＤＮＱ系化合物とを含む材料で構成されたことを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２８】
前記レジストパターンは、ＰＡＧを含む化学増幅型レジスト組成物で構成されたことを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２９】
前記レジストパターンは、ＫｒＦエキシマーレーザ（２４８ｎｍ）用レジスト組成物、ＡｒＦエキシマーレーザ（１９３ｎｍ）用レジスト組成物、またはＦ２エキシマーレーザ（１５７ｎｍ）用レジスト組成物からなることを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３０】
前記下地膜は、絶縁膜、導電膜、半導体膜、またはレジスト膜を備えることを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３１】
前記レジストパターンには、ホールパターンを限定するように複数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３２】
前記レジストパターンは、ラインアンドスペースパターンを限定するように複数のラインパターンで構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子製造用のマスクパターン及びその形成方法、並びに半導体素子の製造方法に係り、特に、リソグラフィ技術の波長限界を超える微細パターンからなる半導体素子製造用のマスクパターン及びその形成方法、並びに前記エッチングマスクを利用して形成される微細パターンを有する半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常的な半導体素子のパターン形成工程では、パターンを形成するための所定の被エッチング膜、例えば、シリコン膜、絶縁膜、または導電膜上にフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして、前記被エッチング膜をエッチングして所望のパターンを形成する。
【０００３】
半導体素子の高集積化によってさらに小さなＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）のデザインルールが適用され、フォトリソグラフィ工程時、さらに小さな開口サイズを有するコンタクトホール、またはさらに狭い幅を有するスペースを備えた微細パターンを形成する技術が要求されている。このような微細パターンを具現するために、フォトリソグラフィ工程において、高い解像度及び優秀な乾式エッチング耐性を有するフォトレジスト材料を使用する必要がある。しかし、解像度及び乾式エッチング特性を何れも満足させることは非常に難しい。すなわち、高い解像度及び広いＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を確保するためには、レジスト膜の厚さを薄くせねばならず、レジスト膜の厚さを薄くすれば、乾式エッチングの特性が劣化する。
【０００４】
したがって、このような限界を克服するために、従来多様な技術が提案された。そのうち、代表的な技術として、フォトレジストパターンの表面を乾式エッチングに対する耐性のある物質で化学処理する技術がある。そのうちでも、特に乾式エッチングに優れる耐性を提供するシリコン含有化合物についての研究が活発になされつつある。
【０００５】
例えば、特許文献１では、カルボン酸無水物作用基を有するフォトレジストをアミノシロキサンオリゴマーと架橋反応させて微細パターンを形成する技術が開示されている。この技術では、アミノシロキサンと架橋反応が可能な特定のフォトレジスト材料が要求され、架橋されていないシリコン含有材料を除去するために別途に有機溶剤を使用せねばならない。
【０００６】
特許文献２には、シリコン含有水溶性ポリマーをレジストパターンと架橋反応させてシリコン含有物質層をレジストパターン上にコーティングする技術が開示されている。この技術では、シリコン含有量が制限され、したがって、乾式エッチングに対する十分な耐性を確保し難い。
【特許文献１】米国特許第６,１１０,６３７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０００９４３６  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする目的は、前記従来の技術による問題点を克服しようとするものとして、リソグラフィ技術における波長の限界を超える微細パターンの形成において、乾式エッチングに対する十分な耐性を確保できる半導体素子製造用のマスクパターンを提供することである。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の目的は、乾式エッチングに対する十分な耐性を確保しつつ、さらに小さなフィーチャサイズの微細パターンの具現に適用される半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとするさらに他の目的は、乾式エッチングに対する十分な耐性を確保しつつ、リソグラフィ技術での波長の限界を超える微細パターンを具現できる半導体素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明による半導体素子製造用のマスクパターンは、半導体基板上に形成されたレジストパターンと、前記レジストパターン上に形成されている有機−無機混成シロキサンネットワーク膜と、を備える。前記シロキサンネットワーク膜は、テトラアルコキシシラン架橋剤とトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤との反応産物からなる。
【００１１】
前記他の目的を達成するために、本発明による半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法では、基板上の下地膜上に前記下地膜を露出させる開口部を備えたレジストパターンを形成する。前記レジストパターンの表面に有機−無機混成シロキサンネットワーク膜を形成する。
【００１２】
前記シロキサンネットワーク膜を形成するために、まず、テトラアルコキシシラン架橋剤及びトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤の加水分解及び縮合反応産物であるシロキサンオリゴマーを前記レジストパターンの表面にコーティングする。次いで、前記レジストパターンの表面で前記シロキサンオリゴマーのゾル−ゲル反応を誘導する。前記シリカオリゴマーのゾル−ゲル反応は、前記レジストパターンから広がる酸によって誘導される。前記シリカオリゴマーのゾル−ゲル反応を誘導するために、前記シロキサンオリゴマーがコーティングされた前記レジストパターンを熱処理して、前記レジストパターンから酸を拡散させる。前記シロキサンネットワーク膜を形成した後、前記シロキサンネットワーク膜の周囲に残留する未反応シロキサンオリゴマーは、純水で除去する。
【００１３】
前記さらに他の目的を達成するために、本発明による半導体素子の製造方法では、半導体基板上に下地膜を形成する。前記下地膜を第１幅だけ露出させる開口部を備えたレジストパターンを形成する。前記開口部で前記下地膜が前記第１幅より小さな第２幅だけ露出されるように、前記レジストパターンの表面にのみ選択的に有機−無機混成シロキサンネットワーク膜を形成する。前記レジストパターン及びシロキサンネットワーク膜をエッチングマスクとして前記下地膜をエッチングする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、フォトリソグラフィ技術における波長限界を超えた微細なサイズの開口部が形成されたマスクパターンを形成するために、レジストパターン上に酸によって誘導されるゾル−ゲル反応産物である有機−無機混成のシロキサンネットワーク膜を形成する。本発明では、前記シロキサンネットワーク膜の形成のためのゾル−ゲル反応を誘導する時、熱処理温度を制御することによって、マスクパターンに形成される開口部のサイズを所望のサイズに縮小させうる。開口部の幅を縮小させるのにおいて、レジストパターンの表面からゾル−ゲル反応が誘導されて、前記レジストパターンの表面にのみ選択的にシロキサンネットワーク膜が形成されるので、結果的に得られるマスクパターンの側壁プロファイルの変形なしにバーチカルな側壁プロファイルを維持しうる。また、シロキサンネットワーク膜を形成した後、未反応物を純水を利用して簡単に除去できるので、工程が単純であり、工程コストを低めうる。また、下地膜をエッチングするのにおいて、シロキサンネットワーク膜をマスクパターンとして利用することによって、乾式エッチングに対する耐性を十分に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、例示する実施形態は、色々な他の形態に変形され、本発明の範囲は、後述する実施形態に限定されない。本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。添付図面で、膜または領域のサイズまたは厚さは、明細書の明確性のために誇張して示された。
【００１６】
図１のフローチャートを参照して、本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を概略的に説明する。
【００１７】
［工程１２］
工程１２で、まず、半導体基板上にエッチング対象の下地膜を形成する。前記下地膜は、例えば、シリコン膜、酸化膜、窒化膜、または酸化窒化膜のような絶縁膜、導電膜など、いかなる膜質でも形成可能である。前記下地膜にコンタクトホールを形成するための工程の場合には、前記下地膜として絶縁膜を形成する。また、ＢＬＲ（Ｂｉ−Ｌａｙｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ）工程によるパターニングを行うために、前記下地膜としてボトムレジスト膜を形成することもある。そして、前記ＭＬＲ（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ）工程によるパターニングを行うために、前記下地膜が、例えば、ボトムレジスト膜と層間酸化膜とで構成されることもある。
【００１８】
前述したように、下地膜上にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィ工程によって、前記レジスト膜の露光及び現像工程を経て前記下地膜を所定の幅だけ露出させる開口部を備えたレジストパターンを形成する。
【００１９】
前記レジストパターンを形成する過程において、露光工程中にレジスト膜から発生した酸は、露光後にベーク過程を通じて広がる。ポジティブ型レジスト膜を形成した場合には、前記のように広がった酸によって、前記レジスト膜の露光部で保護基を有するポリマーから前記保護基が離れる脱保護現象を誘発して、露光部が選択的に現像可能になり、ネガティブ型レジスト膜を形成した場合には、前記のように広がった酸によって露光部でポリマーの架橋反応が誘発されて、非露光部が選択的に現像可能になる。この過程で、前記レジスト膜の露光部と非露光部との境界面には、少量の酸が残っている。このような現象は、当業界で使われているか、または市販されているレジストならば、その成分または露光源の種類に関係なく同一に現れる現象である。
【００２０】
［工程１４］
工程１４では、テトラアルコキシシラン架橋剤とトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤との混合水溶液を準備する。ここで、前記混合水溶液内で前記テトラアルコキシシラン架橋剤及びトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤は、それぞれ前記混合水溶液の総重量を基準として約０.１〜５０重量％、望ましくは、約１〜１０重量％の量で含まれうる。
【００２１】
［テトラアルコキシシラン架橋剤］
本発明で使われうるテトラアルコキシシラン架橋剤の構造を化学式１に表した。
【００２２】
【化１】
2006091888.tif 000003
【００２３】
化学式１で、Ｒ１は、アルキル基、望ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基である。すなわち、本発明で望ましく使われるテトラアルコキシシラン架橋剤は、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、及びテトラブチルオルトシリケートである。
【００２４】
［トリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤］
本発明で使われるトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤の構造を化学式２ないし化学式５にそれぞれ表した。
【００２５】
【化２】
2006091888.tif 000004
【００２６】
【化３】
2006091888.tif 000005
【００２７】
【化４】
2006091888.tif 000006
【００２８】
【化５】
2006091888.tif 000007
【００２９】
化学式２ないし化学式５で、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、それぞれアルキル基、望ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基である。本発明で望ましく使われるトリアルコキシ−モノアルキルシランカップリング剤は、アミノプロピルトリアルコキシシラン、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、及びメルカプトプロピルトリアルコキシシランである。特に、望ましくは、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、及びメルカプトプロピルトリエトキシシランを使用する。
【００３０】
［工程１６］
工程１６では、工程１４で準備した混合水溶液を所定時間攪拌して、必要に応じて濾過してシロキサンオリゴマーを合成する。前記シロキサンオリゴマーは、その分子構造内でスペーサの役割を行う有機物を含んでいる有機−無機混成構造をなす。
【００３１】
［工程２０］
工程２０では、工程１６で準備されたシロキサンオリゴマーを含有する水溶液を、工程１２で形成されたレジストパターン上にコーティングする。このためにスピンコーティング方法を利用できる。
【００３２】
［工程２２］
工程２２では、前記コーティングされたレジストパターンを約８０〜１６０℃の温度で熱処理する。熱処理によって、前記レジストパターンからその周囲にあるシロキサンオリゴマーを含有する水溶液に酸が広がり、このように広がった酸によって、前記レジストパターンの表面でシロキサンオリゴマーのゾル−ゲル反応が誘導される。その結果、前記レジストパターンの表面には、有機−無機混成のシロキサンネットワーク膜が形成される。ここで、前記レジストパターンの熱処理温度が高いほど前記レジストパターンから酸の拡散距離が延びて、レジストパターン上に形成されるシロキサンネットワーク膜が厚くなる。
【００３３】
［工程２４］
工程２４では、前記シロキサンネットワーク膜の周囲に残留する未反応のシロキサンオリゴマーを純水で洗浄して除去する。
【００３４】
［工程２４］
工程２６では、前記レジストパターン及びその表面に形成されたシロキサンネットワーク膜をエッチングマスクとして前記下地膜を乾式エッチングする。その結果、リソグラフィ技術での波長の限界を超える微細パターンを具現できる。
【００３５】
図２Ａないし図２Ｆは、本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を説明するために工程順序に従って示す断面図である。
【００３６】
図２Ａを参照すれば、半導体基板１００上に所定のパターン、例えば、コンタクトホールまたはトレンチを形成するための被エッチング膜である下地膜１１０を形成する。前記下地膜１１０は、例えば、絶縁膜、導電膜または半導体膜を備える。
【００３７】
その後、前記下地膜１１０上にレジストパターン１２０を形成する。前記レジストパターン１２０には、前記下地膜１１０の上面を第１幅ｄ１だけ露出させる開口部が形成されている。前記レジストパターン１２０は、ホールパターンを限定するように複数の開口部が形成されたものの場合もあり、またはラインアンドスペースパターンを限定するように複数のラインパターンで構成されたものの場合もある。前記レジストパターン１２０が複数のラインパターンで構成された場合、前記第１幅ｄ１は、複数のライン間のスペース幅に該当する。
【００３８】
ここで、前記レジストパターン１２０は、例えば、ノボラック樹脂とＤＮＱ（Ｄｉａｚｏｎａｐｈｔｈｏｑｕｉｎｏｎｅ）系化合物とを含む材料で構成される。または、前記レジストパターン１２０は、ＰＡＧ（Ｐｈｏｔｏ Ａｃｉｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を含有する一般的な化学増幅型レジスト組成物で構成される。例えば、前記レジストパターン１２０は、ｇライン用レジスト組成物、ｉライン用レジスト組成物、ＫｒＦエキシマーレーザ（２４８ｎｍ）用レジスト組成物、ＡｒＦエキシマーレーザ（１９３ｎｍ）用レジスト組成物、Ｆ２エキシマーレーザ（１５７ｎｍ）用レジスト組成物、またはｅビーム用レジスト組成物からなり、ポジティブ型レジスト組成物またはネガティブ型レジスト組成物からなる。
【００３９】
図２Ｂを参照すれば、図１の工程１４及び工程１６のような方法で合成されたシロキサンオリゴマーを含有する水溶液１３０を、図１の工程２０を参照して説明したように、前記レジストパターン１２０上にコーティングする。望ましくは、前記半導体基板１００を約５０〜３０００ｒｐｍで約１０〜９０秒間回転させつつ、前記レジストパターン１２０上に前記水溶液１３０をスピンコーティングする。
【００４０】
図２Ｃを参照すれば、図１の工程２２で説明したように、前記水溶液１３０が前記レジストパターン１２０の表面に接触されている状態で、前記半導体基板１００を約８０〜１６０℃の温度で熱処理して前記レジストパターン１２０の表面にシロキサンネットワーク膜１３２を形成する。このような方法で形成された前記シロキサンネットワーク膜１３２は、水に不溶性である。前記レジストパターン１２０及びシロキサンネットワーク膜１３２は、前記下地膜１１０のエッチング工程時、エッチングマスクとして使われるマスクパターンを構成する。
【００４１】
図２Ｄを参照すれば、前記シロキサンネットワーク膜１３２の周囲に残留する未反応シロキサンオリゴマーを含む前記水溶液１３０を、純水を使用して除去する。前記水溶液１３０は、水溶性であるので、純水を使用するリンス工程によって容易に除去される。その結果、前記半導体基板１００上には、前記レジストパターン１２０の開口部で前記シロキサンネットワーク膜１３２を通じて前記下地膜１１０が前記第１幅ｄ１より小さい第２幅ｄ２だけ露出される。すなわち、前記下地膜１１０の露出領域は、前記レジストパターン１２０の表面に形成された前記シロキサンネットワーク膜１３２によって限定される。
【００４２】
図２Ｅを参照すれば、前記レジストパターン１２０及びシロキサンネットワーク膜１３２をエッチングマスクとして、前記下地膜１１０を乾式エッチングして下地膜パターン１１０ａを形成する。
【００４３】
図２Ｆを参照すれば、前記レジストパターン１２０及びシロキサンネットワーク膜１３２からなるマスクパターンを除去する。
【００４４】
次いで、本発明による半導体素子製造用のマスクパターンの形成方法によって、マスクパターンを形成した具体的な例を説明する。
【００４５】
以下に提示した例は、単に当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであって、本発明の範囲は、後述する例に限定されない。
【００４６】
［例１］
ベアシリコンウェーハ上に有機反射防止膜（ＤＵＶ−３０，日産化学工業社製）を３６ｎｍの厚さに形成し、その上にフォトレジスト（ＳＡＩＬ−Ｇ２４ｃ，信越化学工業社製）をコーティングして２４０ｎｍの厚さのレジスト膜を形成した。前記レジスト膜が形成されたウェーハに対してソフトベーキング工程を行った。前記工程を経たサンプルを５個のサンプル群（サンプル群１〜５）に区分し、各サンプル群１〜５に対して開口数０.７５（輪帯照明：０.８５〜０.５５）であるＡｒＦ（１９３ｎｍ）ステッパ（ＡＳＭＬ １１００）を利用して、それぞれ２２ｍＪ／ｃｍ２、２３ｍＪ／ｃｍ２、２４ｍＪ／ｃｍ２、２５ｍＪ／ｃｍ２、及び２６ｍＪ／ｃｍ２の露光エネルギーで露光を行い、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ−Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）工程を行った。その後、２.３８重量％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ：Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）溶液を利用して現像した。その結果、ウェーハ上には、各サンプル群１〜５でそれぞれ９７.９ｎｍ、１０９.６ｎｍ、１２２.１ｎｍ、１２３.７ｎｍ、及び１２６.６ｎｍのＣＤを有するホールパターンを構成する開口部が形成されたレジストパターンを得た。
【００４７】
１４％のグリシドキシプロピルトリアルコキシシラン及び４％のテトラエトキシシランの混合水溶液を２日間攪拌して加水分解及び縮合反応を誘導してシロキサンオリゴマーを形成し、０.５のμｍフィルタ（製造社：Ｗｈａｔｍａｎ，Ｕ.Ｓ.Ａ）で濾過する方法で、あらかじめ準備したシロキサンオリゴマー含有水溶液１０ｍｌを前記レジストパターン上に５００ｒｐｍで３０秒間スピンコーティングした。前記シロキサンオリゴマー水溶液がコーティングされたウェーハを９０℃で６０秒間熱処理した後、純水を利用してリンス工程を行った。その結果、ウェーハ上のレジストパターンの表面には、均一な厚さのシロキサンネットワーク膜が形成され、前記シロキサンネットワーク膜を通じて露出される前記レジストパターンの開口部ＣＤを測定した結果、各サンプル群１〜５でそれぞれ９５.８ｎｍ、９９.９ｎｍ、１０１.０ｎｍ、１１６.４ｎｍ、及び１２２.０ｎｍであった。すなわち、各サンプル群で前記レジストパターンの表面にシロキサンネットワーク膜が均一に形成されて、開口部のＣＤがそれぞれ減少した。
【００４８】
［例２］
シロキサンオリゴマー水溶液がコーティングされたウェーハの熱処理を１１０℃で６０秒間行ったことを除いては、例１と同じ方法でレジストパターン上にシロキサンネットワーク膜を形成した。シロキサンネットワーク膜を通じて露出されるレジストパターンの開口部ＣＤを測定した結果、各サンプル群１〜５でそれぞれ８３.０ｎｍ、９１.５ｎｍ、９６.８ｎｍ、１０３.６ｎｍ、及び１１１.７ｎｍであった。すなわち、例１の結果と比較すれば、熱処理温度が上昇した時、レジストパターンの表面には、シロキサンネットワーク膜がさらに厚く形成されて、開口部のＣＤがさらに減少した。
【００４９】
以上、本発明を望ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想及び範囲内で、当業者によって色々な変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、半導体素子の製造に関連した技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を概略的に説明するためのフローチャートである。
【図２Ａ】本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を説明するために、工程順序によって示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を説明するために、工程順序によって示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を説明するために、工程順序によって示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を説明するために、工程順序によって示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を説明するために、工程順序によって示す断面図である。
【図２Ｆ】本発明の望ましい実施形態による半導体素子の製造方法を説明するために、工程順序によって示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  半導体基板
１１０  下地膜
１２０  レジストパターン
１３０  水溶液
１３２  シロキサンネットワーク膜
ｄ１、ｄ２  幅
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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