特許 5720575 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5720575

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20150430BHJP

   B81C 1/00 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 647A

   B81C1/00

【請求項の数】8

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-537265(P2011-537265)

(86)(22)【出願日】2010年10月19日

(86)【国際出願番号】JP2010068397

(87)【国際公開番号】WO2011049092

(87)【国際公開日】20110428

【審査請求日】2013年10月3日

(31)【優先権主張番号】特願2009-244542(P2009-244542)

(32)【優先日】2009年10月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004466

【氏名又は名称】三菱瓦斯化学株式会社

(72)【発明者】

【氏名】大戸 透

(72)【発明者】

【氏名】松永 裕嗣

(72)【発明者】

【氏名】山田 健二

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０８８２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３２３３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６０７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１９７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０４０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８１８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１７４９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７９９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０９９４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ８１Ｃ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属微細構造体の一部もしくは全部が、窒化チタン、チタン、ルテニウム、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、タンタル、酸化タンタル、および窒化タンタルから選ばれる少なくとも一種の材料を用いてなる金属微細構造体の処理液であって、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールと、一部または全部がフッ素で置換されていてもよいヒドロカルビルアルカノールアミド、およびポリオキシエチレンヒドロカルビルアミンからなる群から選ばれる１種以上と水からなることを特徴とする金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。

【請求項2】

前記一部または全部がフッ素で置換されていてもよいヒドロカルビルアルカノールアミドが、下記一般式（１）で表される請求項１に記載の金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。

【化1】

〔式中、Ｒ¹は炭素数２〜２４のアルキル基、またはアルケニル基を示す。Ｒ¹は一部または全部がフッ素で置換されていてもよい。〕

【請求項3】

前記ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミンが下記一般式（２）で表される請求項１に記載の金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。

【化2】

〔式中、Ｒ²は炭素数２〜２４のアルキル基、またはアルケニル基を示す。また、ｎ、ｍは０〜２０の整数を示し、ｎ、ｍは同じでも異なっていてもよい。但し、ｍ＋ｎは１以上である。〕

【請求項4】

前記パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールが、下記一般式（３）で表される請求項１に記載の金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。

【化3】

〔式中、ｎ、ｍは１〜２０の整数を示し、ｎ、ｍは同じでも異なっていてもよい。〕

【請求項5】

前記パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールと、一部または全部がフッ素で置換されていてもよいヒドロカルビルアルカノールアミド、およびポリオキシエチレンヒドロカルビルアミンからなる群から選ばれる１種以上の含有量が１０ｐｐｍ〜１０％である請求項１〜４のいずれかに記載の金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。

【請求項6】

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、請求項１〜５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。

【請求項7】

前記金属微細構造体の一部もしくは全部が、窒化チタン、チタン、ルテニウム、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、タンタル、酸化タンタル、および窒化タンタルから選ば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６に記載の金属微細構造体の製造方法。

【請求項8】

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６又は７に記載の金属微細構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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、珪素含有金属、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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−１８４６４８号公報

【特許文献2】特開２００５−３０９２６０号公報

【特許文献3】特開２００６−１６３３１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、一部または全部がフッ素で置換されていてもよいアルキル基およびアルケニル基のいずれかからなるヒドロカルビル基を有し、オキシエチレン構造を含むパターン倒壊抑制剤を含有する処理液により、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。

【0008】

［１］ 一部または全部がフッ素で置換されていてもよいアルキル基およびアルケニル基のいずれかからなるヒドロカルビル基を有し、オキシエチレン構造を含むパターン倒壊抑制剤を含有する金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。
［２］ 前記パターン倒壊抑制剤が、ヒドロカルビルアルカノールアミド、ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミン、およびパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールからなる群から選ばれる１種以上である［１］に記載の金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液。

【0009】

［３］ 前記ヒドロカルビルアルカノールアミドが、下記一般式（１）で表される［２］に記載の処理液。

【化1】

〔式中、Ｒ¹は炭素数２〜２４のアルキル基、またはアルケニル基を示す。〕

【0010】

［４］ 前記ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミンが下記一般式（２）で表される［２］に記載の処理液。

【化2】

〔式中、Ｒ²は炭素数２〜２４のアルキル基、またはアルケニル基を示す。また、ｎ、ｍは０〜２０の整数を示し、ｎ、ｍは同じでも異なっていてもよい。但し、ｍ＋ｎは１以上である。〕

【0011】

［５］ 前記パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールが、下記一般式（３）で表される［２］に記載の処理液。

【化3】

〔式中、ｎ、ｍは１〜２０の整数を示し、ｎ、ｍは同じでも異なっていてもよい。〕

【0012】

［６］ さらに水を含む［１］〜［５］のいずれかに記載の処理液。
［７］ 前記ヒドロカルビルアルカノールアミド、ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミン、およびパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールからなる群から選ばれる１種以上の含有量が１０ｐｐｍ〜１０％である［２］〜［６］のいずれかに記載の処理液。
［８］ 前記金属微細構造体の一部もしくは全部が、窒化チタン、チタン、ルテニウム、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、窒化ハフニウムシリケート、白金、タンタル、酸化タンタル、窒化タンタル、ニッケルシリサイド、ニッケルシリコンゲルマニウム、およびニッケルゲルマニウムから選ばれる少なくとも一種の材料を用いてなるものである［１］〜［７］のいずれかに記載の処理液。

【0013】

［９］ 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、［１］〜［８］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。
［１０］ 前記金属微細構造体の一部もしくは全部が、窒化チタン、チタン、ルテニウム、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、窒化ハフニウムシリケート、白金、タンタル、酸化タンタル、窒化タンタル、ニッケルシリサイド、ニッケルシリコンゲルマニウム、およびニッケルゲルマニウムから選ばれる少なくとも一種の材料を用いてなるものである［９］に記載の金属微細構造体の製造方法。
［１１］ 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［９］又は［１０］に記載の金属微細構造体の製造方法。

【発明の効果】

【0014】

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。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例１〜８及び比較例１〜２０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。

【図2】実施例９〜２４及び比較例２１〜６０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。

【発明を実施するための形態】

【0016】

金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液は、一部または全部がフッ素で置換されていてもよいアルキル基およびアルケニル基のいずれかからなるヒドロカルビル基を有し、オキシエチレン構造を含むパターン倒壊抑制剤を含有する。このパターン倒壊抑制剤中のオキシエチレン構造部が金属微細構造体のパターンに用いられる金属材料に吸着し、そこから伸びるヒドロカルビル基が疎水性を示すことで、該パターン表面を疎水化するものと考えられる。そしてその結果、処理液の表面張力に起因する応力の発生を低減させ、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することができると考えられる
なお、本発明において疎水化とは、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°以上となることをいう。また、本発明において、「オキシエチレン構造」とは、「−ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ−」の構造をいう。

【0017】

本発明の処理液に用いられるパターン倒壊抑制剤としては、ヒドロカルビルアルカノールアミド、ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミン、およびパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールからなる群から選ばれる１種以上であることが好ましい。

【0018】

ヒドロカルビルアルカノールアミドとしては、好ましくは下記一般式（１）で表されるものである。

【0019】

【化4】

【0020】

式中、Ｒ¹は炭素数２〜２４のアルキル基、またはアルケニル基を示す。アルキル基としては、炭素数６〜１８のアルキル基が好ましく、炭素数８〜１８のアルキル基がより好ましく、炭素数８、１０、１２、１４、１６、１８のアルキル基がさらに好ましい。このアルキル基は、直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであってもよく、またハロゲン原子、置換基を有していてもよい。
例えばｎ−ヘキシル基、１−メチルヘキシル基、２−メチルヘキシル基、１−ペンチルへキシル基、シクロヘキシル基、１−ヒドロキシヘキシル基、１−クロロヘキシル基、１，３−ジクロロヘキシル基、１−アミノヘキシル基、１−シアノヘキシル基、１−ニトロヘキシル基などの各種ヘキシル基のほか、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種ドデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種ペンタデシル基、各種ヘキサデシル基、各種ヘプタデシル基、各種オクタデシル基、各種ノナデシル基、各種エイコシル基などが挙げられ、より好ましくは各種ヘキシル基のほか、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種ドデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種オクタデシル基であり、更に好ましくは各種オクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種テトラデシル基、各種セチル基、各種オクタデシル基である。

【0021】

アルケニル基としては、炭素数２〜２４のアルケニル基が好ましく、炭素数４〜１８のアルケニル基がより好ましく、炭素数６〜１８のアルケニル基がさらに好ましい。

【0022】

ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミンとしては、下記一般式（２）で表されるものであることが好ましく挙げられる。

【化5】

【0023】

式（２）中、Ｒ²は炭素数２〜２４のアルキル基、炭素数２〜２４のアルケニル基を示す。アルキル基としては、炭素数６〜１８のアルキル基が好ましく、炭素数８〜１８のアルキル基がより好ましく、炭素数８、１０、１２、１４、１６、１８のアルキル基がさらに好ましく、炭素数１８が特に好ましい。このアルキル基は、直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであってもよく、またハロゲン原子、置換基を有していてもよく、例えばｎ−ヘキシル基、１−メチルヘキシル基、２−メチルヘキシル基、１−ペンチルへキシル基、シクロヘキシル基、１−ヒドロキシヘキシル基、１−クロロヘキシル基、１，３−ジクロロヘキシル基、１−アミノヘキシル基、１−シアノヘキシル基、１−ニトロヘキシル基などの各種ヘキシル基のほか、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種ドデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種ペンタデシル基、各種ヘキサデシル基、各種ヘプタデシル基、各種オクタデシル基、各種ノナデシル基、各種エイコシル基などが挙げられ、より好ましくは各種ヘキシル基のほか、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種ドデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種オクタデシル基であり、更に好ましくは各種オクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種テトラデシル基、各種セチル基、各種オクタデシル基であり、各種オクタデシル基が特に好ましい。

【0024】

アルケニル基としては、炭素数２〜２４のアルケニル基が好ましく、炭素数４〜１８のアルケニル基がより好ましく、炭素数６〜１８のアルケニル基がさらに好ましい。

【0025】

また、式中のｎ、ｍは０〜２０の整数を示し、好ましくは０〜１４であり、より好ましくは１〜５である（但し、ｍ＋ｎは１以上である）。ｎ、ｍが上記範囲内であれば、式中Ｒ²で示される官能基と親水性−疎水性とのバランスの影響にもよるが、本発明に用いられるポリオキシエチレンヒドロカルビルアミンは水や有機溶剤などの溶媒に容易に溶解し処理液として好適に用いることができる。

【0026】

一般式（１）で示される化合物のうち、特に好ましいものとしては、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドであり、Ｒ¹の炭素数が８〜１８の混合となっているもの、炭素数８、１０、１２、１４、１６、１８であるものが挙げられる。より具体的には製品名ダイヤノール３００（第一工業製薬株式会社製）、製品名ダイヤノールＣＤＥ（第一工業製薬株式会社製）、製品名アミゾールＣＤＥ（川研ファインケミカル株式会社製）、製品名アミゾールＦＤＥ（川研ファインケミカル株式会社製）などが挙げられる。

【0027】

一般式（２）で示される化合物のうち好ましいものとしては、製品名アミート１０２、製品名アミート１０５、製品名アミート１０５Ａ、製品名アミート３０２、製品名アミート３２０（以上 花王株式会社製）等が挙げられ、特に好ましいものとしてはポリオキシエチレンステアリルアミンであり、具体的には製品名アミラヂンＤ（第一工業製薬株式会社製）、製品名アミラジンＣ−１８０２（第一工業製薬株式会社製）等が挙げられる。

【0028】

パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールとしては、下記一般式（３）で表される化合物であり、具体的には製品名フロラードＦＣ−１７０Ｃ（住友スリーエム株式会社製）等が挙げられる。

【0029】

【化6】

〔式中、ｎ、ｍは１〜２０の整数を示し、ｎ、ｍは同じでも異なっていてもよい。〕

【0030】

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。

【0031】

本発明の処理液は、上記したヒドロカルビルアルカノールアミド、ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミン、およびパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールの群から選ばれる１種以上を含み、さらに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んでいてもよい。

【0032】

本発明の処理液中のヒドロカルビルアルカノールアミド、ポリオキシエチレンヒドロカルビルアミン、およびパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールの群から選ばれる１種以上を含有する処理液中の含有量は、１０ｐｐｍ〜１０％であることが好ましい。上記化合物の含有量が上記範囲内であれば、これらの化合物の効果が十分得られるが、取り扱いやすさや経済性や泡立ちを考慮して、より低濃度の５％以下で用いることが好ましく、より好ましくは１０ｐｐｍ〜１％、更に好ましくは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よいし、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。

【0033】

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）、Ｔｉ（チタン）、Ｒｕ（ルテニウム）、ＲｕＯ（酸化ルテニウム）、ＳｒＲｕＯ₃（酸化ルテニウムストロンチウム）、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ₂（酸化ハフニウム）、ＨｆＳｉＯ_x（ハフニウムシリケート）、ＨｆＳｉＯＮ（窒化ハフニウムシリケート）、Ｐｔ（白金）、Ｔａ（タンタル）、Ｔａ₂Ｏ₅（酸化タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、ＮｉＳｉ（ニッケルシリサイド）、ＮｉＳｉＧｅ（ニッケルシリコンゲルマニウム）、ＮｉＧｅ（ニッケルゲルマニウム）など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、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｔｉ（チタン）、Ｒｕ（ルテニウム）、ＲｕＯ（酸化ルテニウム）、ＳｒＲｕＯ₃（酸化ルテニウムストロンチウム）、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ₂（酸化ハフニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｔａ（タンタル）、Ｔａ₂Ｏ₅（酸化タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）がより好ましく、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ₂（酸化ハフニウム）Ｒｕ（ルテニウム）がさらに好ましい。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もある。

【0034】

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。

【0035】

［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。

【0036】

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）する行程、乾燥する工程からなり、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介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後に、本発明の処理液は好適に用いることができる。

【実施例】

【0037】

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》
表１に示される配合組成（質量％）に従い、実施例に係る金属微細構造体のパターン倒壊抑制用処理液１〜４を調合した。なお、残部は水である。

【0038】

【表1】

＊１：「ダイヤノール３００（商品名）」：第一工業製薬株式会社製、比重：１．０１（２０℃）、粘度：約１１００Ｐａｓ（２５℃）、非イオン性、一般式（１）の範囲
＊２：「ダイヤノールＣＤＥ（商品名）」：第一工業製薬株式会社製、比重：１．０１（２０℃）、粘度：約２２０Ｐａｓ（５０℃）、非イオン性、一般式（１）の範囲
＊３：「アミラヂンＣ１８０２（商品名）」：第一工業製薬株式会社製、比重：０．９１６（２０℃）、非イオン性、一般式（２）の範囲
＊４：「フロラードＦＣ−１７０Ｃ（商品名）」：住友スリーエム株式会社製、比重：１．３２（２５℃）、非イオン性、一般式（３）の範囲
＊５： 各化合物が有するアルキル基の炭素数

【0039】

実施例１〜４
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：７０ｎｍ）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として窒化チタンを充填・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（窒化チタン）１０７を除去し、図１（ｆ）に示す酸化珪素１０２中に金属（窒化チタン）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１〜４（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（窒化チタン）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：７０ｎｍ）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表３に示す。

【0040】

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表３に示す。

【0041】

比較例２〜１０
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の代わりに表２に示す比較液１〜９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２〜１０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表３に示す。

【0042】

【表2】

＊１：「ＤＫＳディスコートＮ−１４（商品名）」：第一工業製薬株式会社製，０．０１％水
＊２：「カチオーゲンＴＭＬ（商品名）」：第一工業製薬株式会社製，０．０１％水
＊３：「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
＊４：「エパン４２０（商品名）」：第一工業製薬株式会社製，０．０１％水
＊５：「フロラードＦＣ−９３（商品名）」：３Ｍ社製，０．０１％水
＊６：「サーフロンＳ−１１１（商品名）」：ＡＧＣセイミケミカル（株）製，０．０１％水

【0043】

【表3】

＊１：倒壊抑制率＝（倒壊しなかった円筒数／全円筒数）×１００［％］

【0044】

実施例５〜８
実施例１〜４において、金属１０７として窒化チタンの代わりにタンタルを用いた以外は実施例１〜４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：７０ｎｍ）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表４に示す。

【0045】

比較例１１〜２０
比較例１〜１０において、金属１０７として窒化チタンの代わりにタンタルを用いた以外は比較例１〜１０と同様にして、各々比較例１１〜２０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表４に示す。

【0046】

【表4】

＊１：倒壊抑制率＝（倒壊しなかった円筒数／全円筒数）×１００［％］

【0047】

実施例９〜１２
図２（ａ）に示すように、シリコン基板上に形成された酸化珪素層２０１上にポリシリコン２０２（厚さ：１００ｎｍ）を成膜し、その上にフォトレジスト２０３を形成した後、該フォトレジスト２０３を露光、現像することにより、図２（ｂ）に示す角柱状開口部２０４（１０００ｎｍ×８０００ｎｍ）を形成し、該フォトレジスト２０３をマスクとしてドライエッチングによりポリシリコン２０２に図２（ｃ）に示す角柱状孔２０５を、酸化珪素層２０１までエッチングして形成した。次いで、フォトレジスト２０３をアッシングにより除去し図２（ｄ）に示すポリシリコン２０２に酸化珪素層２０１に達する角柱状孔２０５が開孔された構造体を得た。得られた構造体の角柱状孔２０５に金属としてチタンを充填・堆積して、金属（チタン）角柱２０６及び金属（チタン）層２０７を形成し（図２（ｅ））、該金属（チタン）層２０７上にフォトレジスト２０８を形成した（図２（ｆ））。次いで、フォトレジスト２０８を露光、現像することにより、図２（ｇ）に示す２つの金属（チタン）角柱２０６を含む範囲を覆う長方形型フォトマスク２０９を形成し、該長方形型フォトマスク２０９をマスクとして、金属（チタン）層２０７をドライエッチングすることにより、図２（ｈ）に示す下部の両端に金属（チタン）角柱２０６を有する金属（チタン）板２１０を形成した。さらに、長方形フォトマスク２０９をアッシングにより除去し、図２（ｉ）に示すポリシリコン２０２と金属（チタン）角柱２０６とを有する金属（チタン）板２１０からなる構造体を得た。得られた構造体のポリシリコン２０２を水酸化テトラメチルアンミニウム水溶液により溶解除去した後、純水、処理液１〜５、及び純水の順で接液処理し、乾燥を行い、実施例９〜１２の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。

【0048】

得られた橋梁構造体２１１は、金属（チタン）板２１０（縦×横：１５０００ｎｍ×１００００ｎｍ，厚さ：３００ｎｍ，アスペクト比：５０）及びその両端に金属（チタン）角柱（縦×横：１０００ｎｍ×８０００ｎｍ，高さ：１００ｎｍ）を有する微細構造であるが、７０％以上の金属（チタン）板２１０が倒壊することがなく、酸化珪素層２０１に触れることはなかった。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表５に示す。

【0049】

比較例２１
実施例９において、図２（ｉ）に示される構造体のポリシリコン２０２を水酸化テトラメチルアンミニウム水溶液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９と同様にして図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。得られた橋梁構造体２１１の５０％以上は、図２（ｋ）に示されるような倒壊をおこしていた。比較例２１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表５に示す。

【0050】

比較例２２〜３０
実施例９において、図２（ｉ）に示される構造体のポリシリコン２０２を水酸化テトラメチルアンミニウム水溶液により溶解除去し純水で処理した後、処理液１の代わりに表２に示す比較液１〜９で処理する以外は、実施例９と同様にして、比較例２２〜３０の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。得られた橋梁構造体２１１の５０％以上は、図２（ｋ）に示されるような倒壊をおこしていた（倒壊抑制率は５０％未満となった。）。比較例２２において使用した処理液、処理方法及び倒壊抑制率を表５に示す。

【0051】

【表5】

＊１：倒壊抑制率＝（倒壊しなかった橋梁構造数／全橋梁構造数）×１００［％］

【0052】

実施例１３〜１６
実施例９〜１２において、金属としてチタンの代わりに酸化アルミニウムを用いた以外は実施例９〜１２と同様にして、実施例１３〜１６の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。
得られた橋梁構造体２１１は、金属（酸化アルミニウム）板２１０（縦×横：１５０００ｎｍ×１００００ｎｍ，厚さ：３００ｎｍ，アスペクト比：５０）及びその両端に金属（酸化アルミニウム）角柱（縦×横：１０００ｎｍ×８０００ｎｍ，高さ：１００ｎｍ）を有する微細構造であるが、７０％以上の金属（酸化アルミニウム）板２１０が倒壊することなく、酸化珪素層２０１に触れることはなかった。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表６に示す。

【0053】

比較例３１〜４０
比較例２１〜３０において、金属としてチタンの代わりに酸化アルミニウムを用いた以外は比較例２１〜３０と同様にして、比較例３１〜４０の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。得られた橋梁構造体の５０％以上は、図２（ｋ）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表６に示す。

【0054】

【表6】

＊１：倒壊抑制率＝（倒壊しなかった橋梁構造数／全橋梁構造数）×１００［％］

【0055】

実施例１７〜２０
実施例９〜１２において、金属としてチタンの代わりに酸化ハフニウムを用いた以外は実施例９〜１２と同様にして、実施例１７〜２０の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。
得られた橋梁構造体２１１は、金属（酸化ハフニウム）板２１０（縦×横：１５０００ｎｍ×１００００ｎｍ，厚さ：３００ｎｍ，アスペクト比：５０）及びその両端に金属（酸化ハフニウム）角柱（縦×横：１０００ｎｍ×８０００ｎｍ，高さ：１００ｎｍ）を有する微細構造であるが、７０％以上の金属（酸化ハフニウム）板２１０が倒壊することがなく、酸化珪素層２０１に触れることはなかった。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表７に示す。

【0056】

比較例４１〜５０
比較例２１〜３０において、金属としてチタンの代わりに酸化ハフニウムを用いた以外は比較例２１〜３０と同様にして、比較例４１〜５０の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。得られた橋梁構造体の５０％以上は、図２（ｋ）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表７に示す。

【0057】

【表7】

＊１：倒壊抑制率＝（倒壊しなかった橋梁構造数／全橋梁構造数）×１００［％］

【0058】

実施例２１〜２４
実施例９〜１２において、金属としてチタンの代わりにルテニウムを用いた以外は実施例９〜１２と同様にして、実施例２１〜２４の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。
得られた橋梁構造体２１１は、金属（ルテニウム）板２１０（縦×横：１５０００ｎｍ×１００００ｎｍ，厚さ：３００ｎｍ，アスペクト比：５０）及びその両端に金属（ルテニウム）角柱（縦×横：１０００ｎｍ×８０００ｎｍ，高さ：１００ｎｍ）を有する微細構造であるが、７０％以上の金属（ルテニウム）板２１０が倒壊することはなく、酸化珪素層２０１に触れることはなかった。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表８に示す。

【0059】

比較例５１〜６０
比較例２１〜３０において、金属としてチタンの代わりにルテニウムを用いた以外は比較例２１〜３０と同様にして、比較例５１〜６０の図２（ｊ）に示す橋梁構造体２１１を得た。得られた橋梁構造体の５０％以上は、図２（ｋ）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表８に示す。

【0060】

【表8】

＊１：倒壊抑制率＝（倒壊しなかった橋梁構造数／全橋梁構造数）×１００［％］

【産業上の利用可能性】

【0061】

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。

【符号の説明】

【0062】

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（窒化チタンまたはタンタル）
１０８．金属（窒化チタンまたはタンタル）の円筒
２０１．酸化珪素層
２０２．ポリシリコン
２０３．フォトレジスト
２０４．角柱状開口部
２０５．角柱状孔２０５
２０６．金属（チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムまたはルテニウム）角柱
２０７．金属（チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムまたはルテニウム）層
２０８．フォトレジスト
２０９．長方形型フォトマスク
２１０．金属（チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムまたはルテニウム）板
２１１．橋梁構造体

【図1】

【図2】