本發(fā)明是關(guān)于使用了含硅抗反射膜的圖案形成方法。

背景技術(shù)：

1、伴隨大規(guī)模集成電路(lsi)的高集成化與高速化，圖案尺寸的微細(xì)化正急速進(jìn)展。光刻技術(shù)隨著此微細(xì)化，利用光源的短波長化及適當(dāng)選擇與其對應(yīng)的抗蝕劑組成物，而達(dá)成了微細(xì)圖案的形成。成為其中心的是以單層使用的正型光致抗蝕劑組成物。此單層正型光致抗蝕劑組成物，是借由使抗蝕劑樹脂中擁有對于利用氯系或氟系的氣體等離子所進(jìn)行的干蝕刻具有蝕刻耐性的骨架，且擁有曝光部會溶解之類的開關(guān)機(jī)制，而使曝光部溶解來形成圖案，并以殘存的抗蝕劑圖案作為蝕刻掩膜來對被加工基板進(jìn)行干蝕刻加工。

2、但是，在維持所使用的光致抗蝕劑膜的膜厚的狀態(tài)下進(jìn)行微細(xì)化，亦即將圖案寬縮得更小的情況，光致抗蝕劑膜的分辨性能會降低，又，欲利用顯影液來對光致抗蝕劑膜進(jìn)行圖案顯影的話，所謂深寬比會變得過大，結(jié)果發(fā)生造成圖案崩壞的問題。因此，伴隨圖案的微細(xì)化，光致抗蝕劑膜也逐漸薄膜化。

3、另一方面，被加工基板的加工，通常使用如下方法：以形成有圖案的光致抗蝕劑膜作為蝕刻掩膜，并利用干蝕刻來對基板進(jìn)行加工；但現(xiàn)實中并不存在能于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蝕刻方法。因此，會有在基板的加工中，光致抗蝕劑膜也受到損壞而崩壞，且抗蝕劑圖案變得無法正確地轉(zhuǎn)印到被加工基板的問題。于是，伴隨圖案的微細(xì)化，抗蝕劑組成物亦逐漸尋求更高的干蝕刻耐性。但是，另一方面，為了將分辨度提高，光致抗蝕劑組成物所使用的樹脂已逐漸尋求在曝光波長的光吸收小的樹脂。因此，隨著曝光光短波長化成為i射線、krf、arf，樹脂也逐漸變化成酚醛清漆樹脂、多羥基苯乙烯、擁有脂肪族多環(huán)狀骨架的樹脂，但現(xiàn)實中基板加工時的干蝕刻條件中的蝕刻速度逐漸變快，分辨度高的最近的光致抗蝕劑組成物反而會有蝕刻耐性變?nèi)醯膬A向。

4、考量此情形，而變得必須要以較薄而蝕刻耐性較弱的光致抗蝕劑膜來對被加工基板進(jìn)行干蝕刻加工，確保該加工步驟中的材料及處理已逐漸成為當(dāng)務(wù)之急。

5、多層抗蝕劑法是解決如此問題的方法之一。此方法是使與光致抗蝕劑膜(亦即抗蝕劑上層膜)具有不同蝕刻選擇性的下層膜間隔在抗蝕劑上層膜與被加工基板之間，在抗蝕劑上層膜獲得圖案后，以抗蝕劑上層膜圖案作為干蝕刻掩膜，利用干蝕刻將圖案轉(zhuǎn)印到下層膜，再以下層膜作為干蝕刻掩膜，利用干蝕刻將圖案轉(zhuǎn)印到被加工基板的方法。

6、多層抗蝕劑法中之一，有能使用單層抗蝕劑法所使用的一般的抗蝕劑組成物來實施的3層抗蝕劑法。此3層抗蝕劑法例如：在被加工基板上將源自酚醛清漆樹脂等的有機(jī)膜予以成膜作為抗蝕劑下層膜，于其上將含硅的抗蝕劑中間膜予以成膜作為抗蝕劑中間膜，再于其上形成通常的有機(jī)系光致抗蝕劑膜作為抗蝕劑上層膜。在實施利用氟系氣體等離子所進(jìn)行的干蝕刻時，有機(jī)系的抗蝕劑上層膜由于可取得對比于含硅的抗蝕劑中間膜為良好的蝕刻選擇比，故抗蝕劑上層膜圖案可利用氟系氣體等離子所進(jìn)行的干蝕刻而轉(zhuǎn)印到含硅的抗蝕劑中間膜。根據(jù)此方法，即使使用難以形成具有用以直接對被加工基板進(jìn)行加工的充分的膜厚的圖案的抗蝕劑組成物、或?qū)τ诨宓募庸げ痪哂谐浞值母晌g刻耐性的抗蝕劑組成物，仍可將抗蝕劑上層膜圖案轉(zhuǎn)印到含硅抗蝕劑中間膜(抗蝕劑中間膜)，然后實施利用氧系或氫系氣體等離子所進(jìn)行的干蝕刻對于有機(jī)膜圖案轉(zhuǎn)印，則可獲得對于基板的加工具有充分的干蝕刻耐性的源自酚醛清漆樹脂等的有機(jī)膜(抗蝕劑下層膜)圖案。如上述抗蝕劑下層膜，例如專利文獻(xiàn)1記載者等，已有許多為公知。

7、作為如上述3層抗蝕劑法使用的含硅抗蝕劑中間膜，使用利用cvd制得的含硅的無機(jī)膜，例如sio2膜(例如：專利文獻(xiàn)2等)、sion膜(例如：專利文獻(xiàn)3等)等含硅硬掩膜、作為利用旋轉(zhuǎn)涂布獲得的膜的sog(旋涂式玻璃)膜(例如：專利文獻(xiàn)4、及非專利文獻(xiàn)1等)、交聯(lián)性倍半硅氧烷膜(例如：日本專利文獻(xiàn)5等)等，也能夠使用多晶硅烷膜(例如：專利文獻(xiàn)6等)。先進(jìn)的3層抗蝕劑法，為了容易調(diào)整抗反射作用作用，常使用sog膜。

8、如此的3層抗蝕劑法中以往使用的sog膜，存在一些問題。例如：當(dāng)欲利用光學(xué)光刻形成抗蝕劑圖案時，周知的是曝光光會在基板反射并和入射光發(fā)生干涉，引起所謂駐波的問題，為了以最先進(jìn)的arf浸潤/高na曝光條件獲得抗蝕劑膜邊緣不粗糙的微細(xì)圖案，就中間膜而言需有抗反射作用。且如上述最先進(jìn)的半導(dǎo)體處理中，因為光致抗蝕劑更薄膜化，對于中間膜也要求薄膜化，于下一代的曝光處理，要求對于中間膜以30nm以下的膜厚賦予抗反射效果。又，對于抗蝕劑下層膜加工時一般使用的氧氣等離子的干蝕刻速度，為了提高sog膜與下層膜的蝕刻選擇比，較小較佳，考量薄膜化的趨勢，對于sog膜尋求干蝕刻耐性的改善。

9、3層抗蝕劑法中，開發(fā)以高維度兼?zhèn)淇狗瓷渥饔眉案晌g刻耐性的sog膜是有困難的。為了使抗反射作用提升，需要使用帶有高折射率的有機(jī)基團(tuán)的聚硅氧烷，但是若增加有機(jī)基團(tuán)的導(dǎo)入率，則膜中的硅成分減少，因而對于氧氣的干蝕刻耐性劣化。另一方面，存在抗反射與干蝕刻耐性的作用相異的2膜的4層抗蝕劑法。專利文獻(xiàn)7，報告了由有機(jī)下層膜、含硅硬掩膜、有機(jī)抗反射膜、及光致抗蝕劑構(gòu)成的4層抗蝕劑法。

10、抗反射膜，需要有作為用以防止被加工基板與光致抗蝕劑交互作用的層、具有防止光致抗蝕劑中使用的材料或?qū)庵驴刮g劑曝光時生成的物質(zhì)造成對于基板不良作用的作用的層、具有防止加熱燒制時從基板生成的物質(zhì)向上層光致抗蝕劑擴(kuò)散的作用的層、及用以使半導(dǎo)體基板介電體層所致對于光致抗蝕劑層的毒化減少的作為阻隔層等的作用，但是有機(jī)抗反射膜就這些作用并不理想，認(rèn)為需要進(jìn)一步改善。

11、專利文獻(xiàn)8，報告了使用含硅抗反射膜的4層抗蝕劑法。其報告了對于抑制對有機(jī)抗反射膜的毒化是有效的，但其是因應(yīng)65nm的圖案規(guī)則的技術(shù)，預(yù)測在要求因應(yīng)15nm以下的圖案規(guī)則的技術(shù)的先進(jìn)半導(dǎo)體制造需要更進(jìn)一步改善。

12、例如：使用了arf準(zhǔn)分子激光(波長193nm)及euv準(zhǔn)分子激光(波長13nm)等的微細(xì)加工，配線寬縮窄，因而會發(fā)生光致抗蝕劑(也簡單稱抗蝕劑。)的圖案崩塌。又，為了防止抗蝕劑的圖案崩塌，伴隨配線寬減小，抗蝕劑層的厚度也跟著減薄。當(dāng)使用如此的薄膜抗蝕劑時，其抗蝕劑下層膜尋求干蝕刻速度更提升。但是有機(jī)系抗蝕劑下層膜(有機(jī)下層膜)，會因為有機(jī)系抗蝕劑下層膜的干蝕刻氣體(例如：氟系氣體、氧氣等)導(dǎo)致有機(jī)系抗蝕劑膜的膜損失。而有機(jī)系抗蝕劑膜的下層使用含硅抗蝕劑中間膜時，當(dāng)以抗蝕劑圖案作為蝕刻掩膜來將含硅抗蝕劑中間膜以氟系的氣體進(jìn)行干蝕刻時，若為氟系的氣體則有機(jī)系的抗蝕劑膜(已形成抗蝕劑圖案的抗蝕劑膜)的膜損失少，能將薄膜抗蝕劑制得的抗蝕劑圖案正確地轉(zhuǎn)印在含硅抗蝕劑中間膜。而且若進(jìn)一步將含硅抗蝕劑中間膜圖案作為蝕刻掩膜而以氧系的干蝕刻氣體對于有機(jī)下層膜干蝕刻，則含硅抗蝕劑中間膜的膜損失少，可正確地將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)印到有機(jī)下層膜，借由將已轉(zhuǎn)印抗蝕劑圖案的有機(jī)下層膜作為蝕刻掩膜，能夠?qū)雽?dǎo)體基板以氟系氣體進(jìn)行加工。

13、但是上述所示的半導(dǎo)體基板上的有機(jī)下層膜、含硅抗蝕劑中間膜、及抗蝕劑膜的3層處理，有技術(shù)上難以兼顧含硅抗蝕劑中間膜的高折射化及干蝕刻耐性的課題。

14、又，因為為了防止抗蝕劑膜的圖案崩塌的薄膜化，對于含硅抗蝕劑中間膜也要求薄膜化。因而，最先進(jìn)的arf浸潤/高na曝光條件，為了使抗反射效果更提升，含硅抗蝕劑中間膜需要高折射化。為了形成高折射的含硅抗蝕劑中間膜，一般使用含有帶有高折射率的有機(jī)基團(tuán)的聚硅氧烷的sog材料，但是這些材料的有機(jī)基團(tuán)導(dǎo)入率多，膜中的硅成分減少，所以對于氧氣的干蝕刻耐性變得不足。為了在被加工基板上以高精度轉(zhuǎn)印邊緣不粗糙的微細(xì)圖案，需有干蝕刻耐性優(yōu)異的含硅抗蝕劑中間膜。

15、又，專利文獻(xiàn)9揭示了一些圖案形成方法。舉一例而言，記載在被加工體上形成有機(jī)膜并在該有機(jī)膜上形成含硅抗蝕劑下層膜，在該含硅抗蝕劑下層膜上形成抗蝕劑上層膜。就其他例而言，記載了在被加工體上形成碳為主成分的硬掩膜，并在該硬掩膜之上形成含硅抗蝕劑下層膜，在該含硅抗蝕劑下層膜上形成抗蝕劑上層膜。但是這些處理，于先進(jìn)的arf浸潤/高na曝光條件下的抗反射效果不足，認(rèn)為需要有能夠形成邊緣不粗糙的微細(xì)圖案的新方法。

16、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

17、專利文獻(xiàn)

18、[專利文獻(xiàn)1]日本特開2004-205685號公報

19、[專利文獻(xiàn)2]日本特開平7-183194號公報

20、[專利文獻(xiàn)3]日本特開平7-181688號公報

21、[專利文獻(xiàn)4]日本特開平5-291208號公報

22、[專利文獻(xiàn)5]日本特表2005-520354號公報

23、[專利文獻(xiàn)6]日本特開平11-60735號公報

24、[專利文獻(xiàn)7]日本專利5057107號說明書

25、[專利文獻(xiàn)8]日本專利4481902號說明書

26、[專利文獻(xiàn)9]日本特開2022-90309號公報

27、非專利文獻(xiàn)

28、[非專利文獻(xiàn)1]j.appl.polym.sci.,vol.88,636-640(2003)

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、[發(fā)明欲解決的課題]

2、本發(fā)明是為了解決上述問題而生，目的為提供可形成邊緣不粗糙的微細(xì)的圖案的圖案形成方法。

3、[解決課題的方式]

4、為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種圖案形成方法，其特征為包括下列步驟：

5、(1)在被加工基板上，按順序疊層(a)有機(jī)下層膜、(b)含硅硬掩膜、(c)含硅抗反射膜、及(d)光致抗蝕劑膜，

6、(2)將前述(d)光致抗蝕劑膜的圖案電路區(qū)域曝光而形成曝光圖案，然后將前述曝光圖案以顯影液顯影而于前述(d)光致抗蝕劑膜形成抗蝕劑圖案，

7、(3)將獲得的前述抗蝕劑圖案作為蝕刻掩膜而將前述(c)含硅抗反射膜及前述(b)含硅硬掩膜蝕刻來形成硬掩膜中間膜圖案，

8、(4)將獲得的前述硬掩膜中間膜圖案作為蝕刻掩膜而將前述(a)有機(jī)下層膜蝕刻來形成有機(jī)下層膜圖案，以及

9、(5)將獲得的前述有機(jī)下層膜圖案作為蝕刻掩膜，蝕刻前述被加工基板而于前述被加工基板形成圖案，

10、前述(c)含硅抗反射膜使用含有含下列通式(sx-1)表示的重復(fù)單元、下列通式(sx-2)表示的重復(fù)單元、及下列通式(sx-3)表示的部分結(jié)構(gòu)中的任1個以上的聚硅氧烷、及交聯(lián)劑的含硅抗反射膜形成用組成物形成，

11、[化1]

12、

13、式中，ra、rb及rc為可各自相同也可不同的碳數(shù)1～30的1價有機(jī)基團(tuán)。

14、若為如此的圖案形成方法，則借由(b)含硅硬掩膜與(c)含硅抗反射膜的組合，能在arf浸潤/高na曝光條件下發(fā)揮高抗反射效果，因此可獲得邊緣不粗糙的微細(xì)圖案。又，含硅抗反射膜形成用組成物含有交聯(lián)劑，因而能夠?qū)Ρ纫阎狗瓷淠ぐl(fā)揮優(yōu)良的毒化抑制效果，因而對于抗蝕劑圖案的密合性良好，對于防止微細(xì)圖案的崩塌也可呈現(xiàn)效果。所以，本發(fā)明的圖案形成方法能夠?qū)⒖刮g劑圖案形狀以高精度進(jìn)行轉(zhuǎn)印在被加工基板上。

15、又，就前述(b)含硅硬掩膜而言，形成選自由硅氧化膜、硅氮化膜、及硅氧化氮化膜構(gòu)成的群組的層較佳。

16、借由使用如此的(b)含硅硬掩膜，能將抗蝕劑圖案形狀以更高精度轉(zhuǎn)印在在被加工基板上。又，借由和(c)含硅抗反射膜的組合，能夠帶有優(yōu)良的抗反射作用。

17、使用前述通式(sx-1)～(sx-3)中，ra～rc中的至少1個為具有1個以上碳-氧單鍵或碳-氧雙鍵的有機(jī)基團(tuán)的前述聚硅氧烷來形成前述(c)含硅抗反射膜較佳。

18、借由使用如此的(c)含硅抗蝕劑抗反射膜，能夠使和抗蝕劑圖案的密合性更提升，能夠更確實防止微細(xì)圖案的崩塌。

19、使用含異三聚氰酸結(jié)構(gòu)的化合物作為前述交聯(lián)劑來形成前述(c)含硅抗反射膜較佳。

20、借由使用如此的(c)含硅抗反射膜，含硅抗反射膜的致密性提升，抑制從(c)含硅硬掩膜可能產(chǎn)生的堿性成分移動到(d)光致抗蝕劑膜并使抗蝕劑的感度、分辨性下降的毒化的能力可更提升。又，能夠使和抗蝕劑圖案的密合性更提升，能夠更確實防止微細(xì)圖案的崩塌。再者，能夠使(c)含硅抗反射膜的折射率提升，可賦予更優(yōu)異的抗反射作用。

21、前述(a)有機(jī)下層膜以cvd法形成較佳。

22、如此，借由形成(a)有機(jī)下層膜，對比使用了涂布型的有機(jī)下層膜的圖案形成方法，能將抗蝕劑圖案形狀以更高精度轉(zhuǎn)印在在被加工基板上。

23、就前述(a)有機(jī)下層膜而言，形成含有石墨烯膜、非晶質(zhì)碳膜及類鉆碳膜中任一者的膜較佳。

24、借由使用如此的(a)有機(jī)下層膜，對于將被加工基板以干蝕刻加工時使用的氟系氣體顯示高耐性，故能將抗蝕劑圖案形狀以更高精度轉(zhuǎn)印在在被加工基板上。

25、宜形成前述(b)含硅硬掩膜及前述(c)含硅抗反射膜，以使前述(b)含硅硬掩膜的膜厚ftb及前述(c)含硅抗反射膜的膜厚ftc符合ftb>ftc的關(guān)系較佳。

26、借由使用如此的膜厚范圍的(c)含硅抗反射膜，能夠?qū)⒖刮g劑圖案形狀以高速轉(zhuǎn)印在(c)含硅抗反射膜，因此能夠?qū)⒋植诙雀〉膱D案形狀轉(zhuǎn)印在被加工基板上。

27、宜形成前述(c)含硅抗反射膜，使前述(c)含硅抗反射膜的膜厚成為15nm以下較佳。

28、借由使用如此的膜厚范圍的(c)含硅抗反射膜，能夠?qū)⒖刮g劑圖案形狀以高速轉(zhuǎn)印在(c)含硅抗反射膜，故能將粗糙度更小的圖案形狀轉(zhuǎn)印在被加工基板上。

29、[發(fā)明的效果]

30、如上，若為本發(fā)明的圖案形成方法，能于抑制毒化的狀態(tài)下獲得邊緣不粗糙的微細(xì)圖案。