【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及能夠在半導體裝置制造工序中的基于多層抗蝕劑法的微細圖案化中應用的抗蝕劑下層膜形成方法、使用該抗蝕劑下層膜進行的圖案形成方法。
技術介紹
1、隨著lsi的高集成化和高速化，正在快速進行圖案尺寸的微細化。隨著該微細化，光刻技術通過光源的短波長化和對其適當選擇抗蝕劑組合物來實現(xiàn)微細圖案的形成。成為其重點的是以單層的形式使用的正型光致抗蝕劑組合物。該單層正型光致抗蝕劑組合物通過在抗蝕劑樹脂中具有對基于氯系或氟系氣體等離子體的干式蝕刻具備耐蝕刻性的骨架，且具有曝光部發(fā)生溶解那樣的切換機理，從而使曝光部發(fā)生溶解而形成圖案，以殘留的抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模，對被加工基板進行干式蝕刻加工。
2、然而，將所使用的光致抗蝕劑膜的膜厚直接微細化、即進一步減小圖案寬度時，光致抗蝕劑膜的分辨性能會降低，另外，想要利用顯影液對光致抗蝕劑膜進行圖案顯影時，所謂長寬比變得過大，其結(jié)果，出現(xiàn)發(fā)生圖案崩塌的問題。因此，隨著圖案的微細化，光致抗蝕劑膜開始薄膜化。
3、另一方面，在被加工基板的加工中，通常使用以形成有圖案的光致抗蝕劑膜作為蝕刻掩模，通過干式蝕刻對基板進行加工的方法，但現(xiàn)實中尚不存在能夠在光致抗蝕劑膜與被加工基板之間取得完全的蝕刻選擇性的干式蝕刻方法。因此存在下述問題：在基板的加工中，光致抗蝕劑膜也受到損傷而崩塌，無法將抗蝕劑圖案準確地轉(zhuǎn)印至被加工基板。因而，隨著圖案的微細化，對抗蝕劑組合物要求更高的耐干式蝕刻性。然而另一方面，為了提高清晰度，對于光致抗蝕劑組合物中使用的樹脂而言，要求曝光波長下的光吸收小的樹脂。因此，
4、由此，必須利用更薄、耐蝕刻性更弱的光致抗蝕劑膜對被加工基板進行干式蝕刻加工，該加工工序中的材料和工藝的確保成為當務之急。
5、作為解決這種問題點的方法之一，有多層抗蝕劑法。該方法是下述方法：使蝕刻選擇性與光致抗蝕劑膜(即抗蝕劑上層膜)不同的抗蝕劑中間膜夾在抗蝕劑上層膜與被加工基板之間，使抗蝕劑上層膜得到圖案后，以抗蝕劑上層膜圖案作為干式蝕刻掩模，通過干式蝕刻對抗蝕劑中間膜轉(zhuǎn)印圖案，進而，以抗蝕劑中間膜作為干式蝕刻掩模，通過干式蝕刻對被加工基板轉(zhuǎn)印圖案。
6、關于多層抗蝕劑法中的一種，有能夠使用在單層抗蝕劑法中使用的一般抗蝕劑組合物來進行的三層抗蝕劑法。該三層抗蝕劑法中，例如在被加工基板上成膜出基于酚醛清漆樹脂等的有機膜來作為抗蝕劑下層膜，在其上成膜出含硅抗蝕劑中間膜來作為抗蝕劑中間膜，在其上形成通常的有機系光致抗蝕劑膜來作為抗蝕劑上層膜。在利用氟系氣體等離子體來進行干式蝕刻時，有機系抗蝕劑上層膜對于含硅抗蝕劑中間膜取得良好的蝕刻選擇比，因此，通過基于氟系氣體等離子體的干式蝕刻而能夠?qū)⒖刮g劑上層膜圖案轉(zhuǎn)印至含硅抗蝕劑中間膜。根據(jù)該方法，即便使用難以形成具有足以直接對被加工基板進行加工的充分膜厚的圖案的抗蝕劑組合物、不具有對于基板的加工而言充分的耐干式蝕刻性的抗蝕劑組合物，也能夠?qū)杩刮g劑中間膜(抗蝕劑中間膜)轉(zhuǎn)印圖案，如果接著通過基于氧系或氫系氣體等離子體的干式蝕刻來進行圖案轉(zhuǎn)印，則能夠得到基于具有對于基板的加工而言充分的耐干式蝕刻性的酚醛清漆樹脂等的有機膜(抗蝕劑下層膜)的圖案。作為上述那樣的抗蝕劑下層膜，例如專利文獻1中記載的下層膜等多種下層膜已經(jīng)是公知的。
7、另一方面，近年來，dram存儲器的微細化正在加速，耐干式蝕刻性的進一步改善和具有優(yōu)異的填埋特性和平坦化特性的抗蝕劑下層膜的必要性逐漸提高。作為填埋特性和平坦化特性優(yōu)異的涂布型有機下層膜材料，例如報告了專利文獻2中記載的材料等，但在考慮到在下一代中的應用時，在耐干式蝕刻性方面存在擔心，現(xiàn)有的涂布型有機下層膜材料的應用接近極限。
8、針對上述課題，專利文獻3中報告了：通過對抗蝕劑下層膜進行等離子體照射、電子射線照射的追加處理，從而基板加工時的耐蝕刻性提高。可以認為：通過進行上述追加處理，從而含烴膜的化學鍵合進行分離和再鍵合，以具有類金剛石碳結(jié)構的固化膜的形式進行再構筑，由此有助于硬度、密度的上升。然而可預測：上述實施例中使用的抗蝕劑下層膜的由上述追加處理導致的膜厚變化大至100nm以上，追加處理后的膜厚均勻性也不充分。在用于具有高低差的被加工基板的填充膜的情況下，認為存在下述可能性：出于由等離子體照射和電子射線照射導致的膜收縮的影響，平坦性發(fā)生劣化的可能性；在等離子體照射和電子射線照射的過程中，因膜中的固體成分過度飛散而在填充膜中產(chǎn)生孔隙的可能性。因此，認為需要等離子體照射前后的膜厚變化小的抗蝕劑下層膜形成方法。
9、現(xiàn)有技術文獻
10、專利文獻
11、專利文獻1：日本特開2004-205685號公報
12、專利文獻2：日本特許6714493號公報
13、專利文獻3：日本特開2020-183506號公報
技術實現(xiàn)思路
1、專利技術要解決的問題
2、本專利技術是鑒于上述情況而進行的，其目的在于，提供通過進行等離子體照射而對于現(xiàn)有的有機下層膜材料顯示出極其優(yōu)異的耐干式蝕刻性且顯示出優(yōu)異的膜厚均勻性的抗蝕劑下層膜形成方法，以及使用該抗蝕劑下層膜進行的圖案形成方法。
3、用于解決問題的方案
4、為了解決上述課題，本專利技術提供一種抗蝕劑下層膜形成方法，其為在基板上形成抗蝕劑下層膜的方法，包括如下工序：
5、(i)通過在前述基板上涂布包含(a)聚合物和(b)有機溶劑的抗蝕劑下層膜形成用組合物，在100℃以上且800℃以下的溫度下進行10秒～7,200秒的熱處理而使其固化，從而形成下層膜前體膜的工序；以
6、(ii)對形成有前述下層膜前體膜的基板進行等離子體照射，形成抗蝕劑下層膜的工序，
7、前述(a)聚合物包含下述通式(1)所示的結(jié)構單元，且基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙烯換算的重均分子量為2,500～20,000。
8、
9、(式中，ar1和ar2獨立地為取代或未取代的苯環(huán)或者取代或未取代的萘環(huán)，x為下述通式(1a)所示的結(jié)構，y為碳原子數(shù)6～50的二價有機基團，k為0或1。)
10、
11、(式中，n1為0或1，n2為1或2，r2為氫原子、碳原子數(shù)1～10的有機基團或下述通式(1b)所示的結(jié)構中的任一者。r3為氫原子、碳原子數(shù)1～10的直鏈狀、支鏈狀或環(huán)狀的烷基、碳原子數(shù)6～10的芳基或下述通式(1c)所示的基團，n3為0、1或2，*為與亞甲基鍵合的鍵合部，**為與芴的季碳鍵合的鍵合部。)
12、
13、(式中，*表示與氧原子鍵合的鍵合部位，ra為碳原子數(shù)1～10的二價有機基團，rb為氫原子或碳原子數(shù)1～10的一價有機基團。)
14、
1本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，其為在基板上形成抗蝕劑下層膜的方法，包括如下工序：
2.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1)中，Y為下述式(Y-1)所示的結(jié)構中的任一者，
3.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1A)中，R2為氫原子。
4.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1A)中，R2為氫原子或所述通式(1B)所示的結(jié)構，構成所述R2的結(jié)構之中，將氫原子的比例設為a、將所述通式(1B)所示的結(jié)構的比例設為b時，滿足a+b＝1、0.1≤b≤0.9的關系。
5.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1)中，Ar1和Ar2為未取代的苯環(huán)，所述通式(1A)中，n1為0，n2為1或2，n3為0。
6.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1)中，k為0。
7.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述(A)聚合物的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙烯換算的重
8.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述抗蝕劑下層膜形成用組合物還含有(C)交聯(lián)劑、(D)表面活性劑、(E)產(chǎn)酸劑和(F)增塑劑之中的1種以上。
9.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，將所述(B)有機溶劑設為1種以上的沸點低于180度的有機溶劑與1種以上的沸點為180度以上的有機溶劑即(B-1)高沸點溶劑的混合物。
10.根據(jù)權利要求1～9中任一項所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述(ii)工序中，在N2、NF3、H2、碳氟化合物、稀有氣體或它們中任意者的混合的氣氛下進行所述等離子體照射。
11.根據(jù)權利要求1～9中任一項所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述(i)工序中，在氧濃度為1％以上且21％以下的氣氛下進行所述熱處理。
12.根據(jù)權利要求1～9中任一項所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述(i)工序中，在氧濃度小于1％的氣氛下進行所述熱處理。
13.一種圖案形成方法，其特征在于，其為在被加工基板形成圖案的方法，具有如下工序：
14.一種圖案形成方法，其特征在于，其為在被加工基板形成圖案的方法，具有如下工序：
15.根據(jù)權利要求14所述的圖案形成方法，其特征在于，將所述被加工基板的高低差的長寬比設為3以上。
...【技術特征摘要】
1.一種抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，其為在基板上形成抗蝕劑下層膜的方法，包括如下工序：
2.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1)中，y為下述式(y-1)所示的結(jié)構中的任一者，
3.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1a)中，r2為氫原子。
4.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1a)中，r2為氫原子或所述通式(1b)所示的結(jié)構，構成所述r2的結(jié)構之中，將氫原子的比例設為a、將所述通式(1b)所示的結(jié)構的比例設為b時，滿足a+b＝1、0.1≤b≤0.9的關系。
5.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1)中，ar1和ar2為未取代的苯環(huán)，所述通式(1a)中，n1為0，n2為1或2，n3為0。
6.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述通式(1)中，k為0。
7.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述(a)聚合物的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙烯換算的重均分子量為7000～15,000。
8.根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成方法，其特征在于，所述抗蝕...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：小林直貴，石綿健汰，郡大佑，矢野俊治，
申請(專利權)人：信越化學工業(yè)株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：
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