本发明专利技术提供了一种超精细图案形成方法，其可以简便地以高规模化生产率来生产超精细图案。该方法中，在待处理薄膜上形成第一凸起图案；在凸起图案的侧面上形成由含硅氮烷键的树脂组合物形成的隔体；通过使用隔体或设置在隔体周围的树脂层作为掩模来形成超精细图案。该隔体通过仅在第一凸起图案周围的部分固化均匀涂覆的树脂组合物来形成。因此，可以形成与常规图案形成方法相比更加精细的图案。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了一种图案形成方法，特别是在半导体器件生产中的基体衬底上形成 图案的方法。本专利技术还提供了一种用于图案形成的图案化掩模的形成方法。
技术介绍
在半导体器件生产过程中，待处理薄膜(例如，绝缘膜或导电膜)通常形成在基体 衬底上。蚀刻掩模形成在该膜上，通过蚀刻在该待处理薄膜上形成具有预定尺寸和形状的 图案。多次重复以上程序。在待处理薄膜上形成图案的步骤中，通常使用光刻技术，其中，使用称为光致抗蚀 剂(此后简称为“抗蚀剂”)的感光材料进行所谓的曝光步骤、显影处理步骤等。当使用光刻技术时，待处理薄膜的图案通常根据以下程序来形成。具体地，通过在 待处理薄膜上涂覆来形成抗蚀剂膜，抗蚀剂膜的预定区域通过曝光掩模(=光掩模)曝光 成像。接着，显影曝光后的抗蚀剂膜，除去曝光后的或未曝光的部分形成抗蚀图。然后例如 通过使用该抗蚀图作为掩模的干法蚀刻形成待处理薄膜的图案。近年来，从例如改善分辨率和生产能力的角度看，当将抗蚀剂膜曝光时，会使用短 波长曝光光源。例如，使用发射紫外光的光源，如KrF准分子激光器或ArF准分子激光器。即使当使用短波长光进行曝光时，可得到的最小线宽也仅为约90nm。另一方面， 对增加图案分辨率有了越来越高的要求，并且并不难预期将来将需要形成具有更高程度精 细度的图案。对于形成比90nm更高程度精细度的图案最重要的是开发曝光系统和与曝光 系统相适应的抗蚀剂。通常对曝光系统开发的重点是例如使用短波长作为光源波长，例如 F2准分子激光器、EUV(极紫外光)、电子束、X射线及软X射线，以及提高镜头的数值孔径 (NA)。但是，利用较短波长作为光源波长需要昂贵的新曝光系统，提高数值孔径会涉及一个 问题，即分辨率和焦点深度宽度是平衡关系。因此，即使增强分辨率，焦点深度宽度也会不 利地降低。近年来，作为可以解决以上问题的光刻技术，已经提出了液体浸渍曝光方法(液 体浸渍光刻法)。该方法中，在曝光步骤中将液体折射率媒介(折射率液，浸渍液)如纯水 或氟类惰性液体以预定厚度介入到镜头和衬底上抗蚀剂膜之间的部分中，至少在抗蚀剂膜 上面。该方法中，由于用具有更大折射率(η)的液体例如纯水代替了迄今为止已经由不活 泼气体如空气或氮气填充的曝光光路空间，与使用较短波长光源或更高NA镜头的情况相 同，即使当使用与不活泼气体的情况相同曝光波长的光源时，也能够实现高分辨率，同时并 未减少焦点深度宽度。液体浸渍曝光已经吸引了很多注意力，因为使用液体浸渍曝光可以 使用现有设备上安装的镜头实现以更低成本、更高分辨率以及更佳焦点深度来形成抗蚀剂 图案。即使是液体浸渍曝光也不能实现比分辨率极限40nm更高的分辨率图案。在这种情 况下，为了实现更高分辨率图案提出了各种建议。非专利文献1公开了通过两次曝光来精细化图案。该方法中，在作为第一层的硬掩模上通过光致抗蚀工艺形成抗蚀图。此后，通过蚀刻将抗蚀图转印到作为第一层的硬掩 模上，然后除去抗蚀剂。接着通过二次光致抗蚀工艺形成抗蚀图。再次使用以上转印后的 作为第一层的硬掩模，通过蚀刻将图案转印到作为最底层的硬掩模上。以上两次曝光法可 以实现超精细图案的转印。但是，该方法中，因为光致抗蚀工艺重复两次，该工艺所需的时 间增加了。因此，从成本的观点看该光致抗蚀工艺是不利的。进而，该光致抗蚀工艺中包含 的曝光重复两次，需要两类光掩模。这需要由第一光掩模图像转印获得的转印图像与由第 二光掩模图像转印获得的转印图像的高度精确定位，从而，在简便性和高规模化生产率上 有改进的空间。非专利文献2公开了一种超精细图案形成方法，其中通过化学气相沉积法(此后 称为“CVD”)在形成在待处理薄膜上的图案化模板的侧面上形成隔体，并将其用作掩模用 于进行蚀刻。该方法根据以下程序进行。在预先形成的模板层上通过光致抗蚀工艺形成抗 蚀图。使用该抗蚀图作为掩模将图像转印到模板层上形成凸起(图案化的模板层)。进而， 通过CVD在该凸起的侧面上形成隔体。此后，将该凸起除去使该隔体留下作为图案。这种情 况下，当图案化的模板层是线型时，相对原始的每一条线形成了隔体的两个图案。特别地， 该图案可以双重化。双重化的图案作为蚀刻掩模处理待处理薄膜以形成超精细图案。该非 专利文献2中，可以用该方法成功地形成22nm的超精细图案。实现该方法的CVD法中，这 种工艺需要相当大量的时间，从而该方法应该在提高高规模化生产率方面明显改进。M. Dusa 等的"Pitch doubling through dual patterning lithography challenges in integration and Lithography budgets", Proc. SPIE Vol6520,65200G, (2007)Chris Bencher 的 Nanochip technology journal, issue of two 200
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种在短时间内以高规模化生产率来形成超精细图案 的方法，以及一种形成超精细图案化掩模的方法，该掩模用于实现该图案形成方法。根据本专利技术，提供了一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤制备基体衬底，在其上层合待处理薄膜；在待处理薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一 个硅氮烷键；加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合 物；冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案 材料不同的材料层；以及除去该凸起，以形成不同材料的超精细第二凸起图案化掩模。根据本专利技术，还提供了另一形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤制备基体衬底，在其上依次层合待处理薄膜和处理辅助用中间薄膜；在处理辅助用中间薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一 个硅氮烷键；加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合 物；冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案 材料不同的材料层；除去该第一凸起图案，以形成不同材料的超精细第二凸起图案化掩模；以及通过第二凸起图案化掩模来蚀刻该处理辅助用中间薄膜，以形成用于制造待处理 薄膜的超精细图案化掩模。本专利技术还提供了另一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤制备基体衬底，在其上层合待处理薄膜；在待处理薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一 个硅氮烷键；加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合 物；冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案 材料不同的材料层；用与第一凸起图案材料基本相同的材料嵌入间隔，以形成与第一凸起图案互补的 图案；以及除去该不同材料的层，以形成由第一凸起图案和互补图案组成的超精细图案化掩 模。本专利技术还提供了另一种形成超精细图案化掩模的方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤： 制备基体衬底，在其上层合待处理薄膜； 在待处理薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案； 用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键； 加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物； 冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物； 除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；以及 除去该凸起，以形成不同材料的超精细第二凸起图案化掩模。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：高野祐辅，
申请(专利权)人：AZ电子材料日本株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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