形成圖案的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及在被處理的基底層上形成圖案的方法，更加詳細(xì)來(lái)說(shuō)，是從能夠自組織化的嵌段共聚物層形成圖案的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元件等器件的進(jìn)一步精細(xì)化，需要形成具有比通過(guò)至今為止使用了光刻技術(shù)的精細(xì)加工而得到的臨界尺寸小的尺寸的圖案。作為用于形成這樣的尺寸的圖案的一個(gè)方法，成為下一代曝光技術(shù)的EUV (extreme ultrav1let:遠(yuǎn)紫外)的開(kāi)發(fā)正在進(jìn)行。在EUV中，使用與現(xiàn)有的UV光源波長(zhǎng)相比明顯短的波長(zhǎng)的光，使用例如13.5nm非常短的波長(zhǎng)的光。因此，EUV存在實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化的技術(shù)壁皇。例如，EUV具有曝光時(shí)間長(zhǎng)等技術(shù)問(wèn)題。因而，期待開(kāi)發(fā)能夠提供更精細(xì)化的器件的另外的制造方法。
[0003]作為替代現(xiàn)有的光刻技術(shù)的技術(shù)，著眼于使用作為將規(guī)則圖案自發(fā)地組織化的自組織化(self-assembled)材料之一的自組織化嵌段共聚物(BCP:block copolymer)，來(lái)形成圖案的技術(shù)。這樣的技術(shù)在專(zhuān)利文獻(xiàn)I和2中有記載。
[0004]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，在基底層上涂敷包括含有相互不混和的兩種以上的聚合物.嵌段成分A、B的嵌段共聚物的嵌段共聚物層。而且，為了使聚合物.嵌段成分A、B自發(fā)地相分離，進(jìn)行熱處理(退火)。由此，能夠獲得具有包含聚合物.嵌段成分A的第一區(qū)域和包含聚合物嵌段成分B的第二區(qū)域的秩序圖案。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，作為微孔(via)的形成方法，提案有嵌段共聚物的圖案化加工。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的圖案化加工中，通過(guò)除去相分離的嵌段共聚物層的第一區(qū)域和第二區(qū)域之中的第二區(qū)域，能夠獲得圖案。
[0005]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I和2所記載的通過(guò)嵌段共聚物層的圖案化而得到的圖案的尺寸通常在以現(xiàn)有的光刻技術(shù)中極難實(shí)現(xiàn)的10納米的范圍內(nèi)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2007-208255號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010-269304號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明想要解決的課題
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中沒(méi)有記載有關(guān)用于相對(duì)于通過(guò)嵌段共聚物層的相分離而形成的第一區(qū)域有選擇地除去第二區(qū)域的等離子體蝕刻的條件。但是，本申請(qǐng)發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在利用一般的氧等離子體進(jìn)行的蝕刻中，相對(duì)于第一區(qū)域有選擇地蝕刻第二區(qū)域比較困難。
[0012]因而，需要能夠利用等離子體蝕刻來(lái)相對(duì)于通過(guò)嵌段共聚物層的自組織化而形成的第一區(qū)域有選擇地除去第二區(qū)域。
[0013]用于解決課題的技術(shù)方案
[0014]在一個(gè)方面中，提供在被處理體的基底層上形成圖案的方法。該方法包括:(a)在基底層上形成包含第一聚合物和第二聚合物的能夠自組織化的嵌段共聚物層的步驟；(b)對(duì)被處理體進(jìn)行處理，使得在嵌段共聚物層形成包含第一聚合物的第一區(qū)域和包含第二聚合物的第二區(qū)域的步驟；(C)在對(duì)被處理體進(jìn)行處理的步驟之后，在電容耦合型的等離子體處理裝置內(nèi)對(duì)該第二區(qū)域進(jìn)行蝕刻直至第二區(qū)域的膜厚的中途的步驟；(d)在對(duì)第二區(qū)域進(jìn)行蝕刻的步驟之后，對(duì)等離子體處理裝置的上部電極施加負(fù)的直流電壓而從該上部電極產(chǎn)生二次電子，并將該二次電子照射到被處理體的步驟；和(Θ)在將二次電子照射到被處理體的步驟之后，在等離子體處理裝置內(nèi)進(jìn)一步對(duì)第二區(qū)域進(jìn)行蝕刻的步驟。
[0015]在上述一個(gè)方面所涉及的方法中，將第二區(qū)域相對(duì)于其膜厚蝕刻至中途，由此第二區(qū)域的表面比第一區(qū)域的表面凹陷。在該狀態(tài)下，當(dāng)將二次電子照射到被處理體的表面時(shí)，與凹陷的第二區(qū)域相比，二次電子較多地照射在第一區(qū)域。其結(jié)果是，與第二區(qū)域相比第一區(qū)域的固化被促進(jìn)。而且，通過(guò)對(duì)第二區(qū)域進(jìn)一步蝕刻，能夠相對(duì)于第一區(qū)域有選擇地蝕刻除去第二區(qū)域。
[0016]在一個(gè)方式中，第一聚合物為聚苯乙烯，第二聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯。在該情況下，相對(duì)于包含聚苯乙烯的第一區(qū)域能夠有選擇地蝕刻包含聚甲基丙烯酸甲酯的第二區(qū)域。
[0017]發(fā)明效果
[0018]如上述說(shuō)明那樣，根據(jù)本發(fā)明的的一個(gè)方面和若干方式，相對(duì)于通過(guò)嵌段共聚物層的自組織化而形成的第一區(qū)域，能夠利用等離子體蝕刻有選擇地除去第二區(qū)域。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是表示一實(shí)施方式的形成圖案的方法的流程圖。
[0020]圖2是表示在圖1所示的各步驟中生成的生產(chǎn)物的截面的圖。
[0021]圖3是用于說(shuō)明嵌段共聚物的自組織化的圖。
[0022]圖4是概略地表示等離子體處理裝置的一實(shí)施方式的圖。
[0023]圖5是用于說(shuō)明圖1所示的步驟STS4的原理的圖。
[0024]圖6是用于說(shuō)明各實(shí)驗(yàn)例的評(píng)價(jià)參數(shù)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，參照附圖對(duì)各種實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，在各附圖中，對(duì)相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的附圖標(biāo)記。
[0026]圖1是表示一實(shí)施方式的形成圖案的方法的流程圖。另外，圖2是表示在圖1所示的各步驟中所生成的生產(chǎn)物的截面的圖。如圖1所示，一實(shí)施方式的形成圖案的方法MTl包括步驟ST1、步驟ST2、步驟ST3、步驟ST4和步驟ST5。方法MTl中，首先，在步驟STl中，將嵌段共聚物涂敷在被處理體(以下稱(chēng)為“晶片W”)的表面。嵌段共聚物例如能夠通過(guò)旋涂法等各種方法涂敷。由此，如圖2的(a)所示，在晶片W的表面形成有嵌段共聚物層BCL。此外，如圖2的(a)所示，在一實(shí)施方式中，晶片W具有硅制的基板Sb和設(shè)置在該基板Sb上的基底層UL，在該基底層UL上形成有嵌段共聚物層BCL。在一實(shí)施方式中，基底層UL由有機(jī)膜構(gòu)成。
[0027]上述嵌段共聚物是自組織化(Self-Assembled)嵌段共聚物，包含第一聚合物和第二聚合物。在一實(shí)施方式中，嵌段共聚物是聚苯乙烯-嵌段-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)。PS-b-PMMA包含聚苯乙烯(PS)作為第一聚合物，并且包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為第二聚合物。
[0028]在此，關(guān)于嵌段共聚物和其自組織化，以PS-b-PMMA為例，參照?qǐng)D3進(jìn)行說(shuō)明。PS和PMMA都是一個(gè)分子的直徑為0.7nm的高分子。將含有相互不混和的PS和PMMA的嵌段共聚物涂敷在基底層UL上，而形成嵌段共聚物層BCL后，將晶片W從常溫(25°C)以300°C以下的溫度進(jìn)行熱處理(退火)時(shí)，在嵌段共聚物層BCL中產(chǎn)生相分離。一般來(lái)講，退火在200°C?250°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。另一方面，當(dāng)以高于300°C的高溫進(jìn)行熱處理時(shí)，不產(chǎn)生嵌段共聚物層BCL的相分離，PS和PMMA任意配置。另外，在相分離后使溫度返回至常溫，嵌段共聚物層BCL也保持相分離狀態(tài)。
[0029]當(dāng)各聚合物的聚合物長(zhǎng)度較短時(shí)，相互作用(斥力)變?nèi)?，且親水性變強(qiáng)。另一方面，當(dāng)聚合物長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，相互作用(斥力)變強(qiáng)，且疏水性變強(qiáng)。利用這樣的聚合物的性質(zhì)，例如如圖3的(a)和圖3的(b)所示，能夠產(chǎn)生PS和PMMA的相分離結(jié)構(gòu)。圖3的(a)表示聚合物A和聚合物B具有大致相同的聚合物長(zhǎng)度時(shí)的相分離結(jié)構(gòu)。一個(gè)例子中，聚合物A為PS，聚合物B為PMMA。在圖3的(a)所示的情況下，由于各聚合物的相互作用相同，所以在250°C左右對(duì)嵌段共聚物層BCL進(jìn)行熱處理時(shí)，聚合物A和聚合物B自組織化而相分離為線狀。即，聚合物A形成線狀的第一區(qū)域，在第一區(qū)域間中聚合物B形成線狀的第二區(qū)域。利用該相分離結(jié)構(gòu)，例如當(dāng)除去包含聚合物B的第二區(qū)域時(shí)，能夠形成線和空間(L/S)的周期圖案。該周期圖案能夠作為半導(dǎo)體元件等的器件制造用的圖案應(yīng)用。
[0030]另外，圖3的(b)表示聚合物A和聚合物B的聚合物長(zhǎng)度差別大時(shí)，即聚合物A的聚合物長(zhǎng)度與聚合物B的聚合物長(zhǎng)度相比長(zhǎng)的情況下的相分離結(jié)構(gòu)。在圖3的(b)所示的情況下，聚合物A的相互作用(斥力)強(qiáng)，聚合物B的相互作用(斥力)弱。在250°C左右對(duì)這樣的嵌段共聚物層BCL進(jìn)行熱處理時(shí)，由于聚合物間的相互作用的強(qiáng)弱，聚合物A在外側(cè)自組織化，聚合物B在內(nèi)側(cè)自組織化。即，聚合物B