CN100403167C - 图案形成方法和半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种图案形成方法，包括：在衬底上设置被加工膜；在所述被加工膜上设置抗蚀剂膜；对所述抗蚀剂膜进行构图；覆盖所述构图过的抗蚀剂膜并在所述被加工膜上设置放射线感受性化合物的膜；对所述放射线感受性化合物的膜实施放射线照射和显影处理并使所述抗蚀剂膜的上表面露出，对所述放射线感受性化合物的膜进行构图；以及将所述构图过的放射线感受性化合物的膜作为掩模来除去所述抗蚀剂膜，同时对所述被加工膜进行加工。

Description

图案形成方法和半导体器件的制造方法
本申请基于2002年4月22日提交的在先的日本专利申请No.2002-122862并要求优先权，其全部内容在此引证供参考。
技术领域
本发明涉及图案转印处理，特别涉及实现图案转印的被加工膜的加工精度改善的图案形成方法、以及使用通过该图案形成方法形成的图案的半导体器件的制造方法。
背景技术
在一连串的半导体器件的制造处理中，在光刻工序中，通常将抗蚀剂图案作为干法腐蚀的掩模来对下层的被加工膜进行加工。因此，对于抗蚀剂膜来说，在清晰度和对干法腐蚀的抗性两方面都需要高性能。近年来，作为下一代光刻技术之一，氟激光的使用被认为是必然的。但是，氟激光的波长非常短，所以开发对应于该波长具有高透过率的抗蚀剂膜非常困难。因此，为了提高抗蚀剂膜的透光率，不得不使抗蚀剂膜的膜厚变薄。但是，如果抗蚀剂膜变薄，则抗蚀剂膜对于干法腐蚀的抗性下降，难以实现与清晰度的兼顾。
此外，在使用低加速电子束代替激光的抗蚀剂图案形成方法中，为了缩短抗蚀剂膜中的电子束的透过距离，难以加厚抗蚀剂膜的膜厚。
作为解决这些问题的技术，可列举多层抗蚀剂处理。其中虽有各种方法，但特别是在抗蚀剂图案中埋入具有干法腐蚀抗性的材料，将埋入的材料作为掩模在下层膜上转印图案的方法是有效的。该方法对于抗蚀剂膜可以完全不要求干法腐蚀抗性，在抗蚀剂膜的开发中可以专心追求清晰度，所以可以说很有前途。
以下列举一例。在特开平7-135140号公报中公开的发明如下：在抗蚀剂图案上涂敷作为涂敷型硅材料的SOG(Spin on Glass)，对该SOG进行深腐蚀，直至抗蚀剂图案的上部露出。
但是，在采用上述埋入材料的方法中，存在以下问题。
图16A～图16C表示作为埋入材料的埋入抗蚀剂膜薄的情况。图16A是表示抗蚀剂图案为所谓的线和间隔图案(Line and Space pattern)、作为通称L/S图案101a形成的部分的剖面图。图16B是表示抗蚀剂图案为所谓的孤立线图案(isolated Line pattern)、作为通称iL图案101b形成的部分的剖面图。图16C是表示抗蚀剂图案为所谓的孤立间隔图案(isolated Space pattern)、作为通称iS图案101c形成的部分的剖面图。它们在后面参照的图17A～图17C和图18A～图18C中也是同样的。如图16A～图16C所示，在埋入抗蚀剂膜102薄时，埋入材料的台阶被覆盖性不足，所以按照抗蚀剂图案101a～101c的形状，在埋入抗蚀剂膜102的表面会存留某种程度的凹凸。
图17A～图17C表示按照“抗蚀剂膜的腐蚀速度＞埋入抗蚀剂膜的腐蚀速度”的条件对薄薄形成的埋入抗蚀剂膜102进行深腐蚀后的抗蚀剂图案101a～101c附近的状态。从经验可知，埋入抗蚀剂膜102的深腐蚀所需要的量(深度)在所述三个图案中，一般在iS图案101c的保留部中最大。但是，如果根据iS图案101c的保留部的深腐蚀量进行深腐蚀，则如图17A和图17B所示，L/S图案101a和iL图案101b的去除部的埋入抗蚀剂膜102因其膜厚低于必要以上，或根据情况而消失。在加工下层膜103时，这将在其加工尺寸的控制方面产生问题。
作为解决有关上述说明的埋入抗蚀剂膜102的台阶覆盖性问题的方法，加厚形成埋入抗蚀剂膜102的膜厚是有效的。图18A～图18C表示这种情况下的抗蚀剂图案101a～101c附近的状态。如果加厚形成埋入抗蚀剂膜2的膜厚，则无论抗蚀剂图案101a～101c的形状如何，埋入抗蚀剂膜102的表面都大致成为完全的平面。但是，这种情况下，难以控制深腐蚀深度的面内均匀性。此外，如果埋入抗蚀剂膜102的膜厚变厚，则存在深腐蚀所需的处理时间加长的问题。特别是在前者中，随着抗蚀剂膜102的膜厚变薄，面内均匀性的偏差容许范围变窄，所以采用普通的腐蚀技术会有产生破裂的危险。
发明内容
根据本发明的一个方案，提供一种图案形成方法，它包括：
在衬底上设置被加工膜；在所述被加工膜上设置抗蚀剂膜；对所述抗蚀剂膜进行构图；覆盖所述构图过的抗蚀剂膜并在所述被加工膜上设置放射线感受性化合物的膜；对所述放射线感受性化合物的膜实施放射线照射和显影处理并使所述抗蚀剂膜的上表面露出，对所述放射线感受性化合物的膜进行构图；以及将所述构图过的放射线感受性化合物的膜作为掩模来除去所述抗蚀剂膜，同时对所述被加工膜进行加工。
根据本发明的另一方案，提供一种半导体器件的制造方法，该方法包括：
在衬底上设置被加工膜；在所述被加工膜上设置抗蚀剂膜；对所述抗蚀剂膜进行构图；覆盖所述构图过的抗蚀剂膜并将放射线感受性化合物的膜设置在所述被加工膜上；对所述放射线感受性化合物的膜实施放射线照射和显影处理并使所述抗蚀剂膜的上表面露出，对所述放射线感受性化合物的膜进行构图；以所述构图过的放射线感受性化合物的膜的膜作为掩模来除去所述抗蚀剂膜，同时加工所述被加工膜并形成图案；以及根据该形成的图案来进行腐蚀处理。
附图说明
图1A～图1I是表示第1实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
图2是以曲线表示抗蚀剂的溶解速度和曝光量的关系的图。
图3是表示将图2的曲线进行二进制化并进行简化的图。
图4是以曲线表示用单色光对埋入材料进行曝光时的深度方向的光强度分布的图。
图5是以曲线表示埋入材料的显影时间和残留膜厚的关系的图。
图6是以曲线表示使用多个波长的光对抗蚀剂膜进行曝光时的深度方向的光强度分布的图。
图7是表示第2实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
图8A～图8H是表示第3实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
图9是表示第4实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
图10是表示第5实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
图11是表示第6实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
图12A～图12H是表示第8实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
图13A和图13B是表示第9实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
图14A～图14H是表示第10实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
图15A～图15H是表示第11实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
图16A～图16C是表示现有技术的抗蚀剂图案附近的构造的剖面图。
图17A～图17C是表示现有技术的抗蚀剂图案附近的构造的剖面图。
图18A～图18C是表示现有技术的抗蚀剂图案附近的构造的剖面图。
具体实施方式
以下，通过图示的实施方式来说明本发明的细节。
(第1实施方式)
首先，参照图1A～图1I、和图2～图6来说明本发明的第1实施方式。图1A～图1I是表示第1实施方式的图案形成方法的工序剖面图。图2是以曲线表示抗蚀剂的溶解速度和曝光量的关系的图。图3是表示将图2的曲线进行二进制化并进行简化的图。图4是以曲线表示用单色光对埋入材料进行曝光时的深度方向的光强度分布的图。图5是以曲线表示埋入材料的显影时间和残留膜厚的关系的图。图6是以曲线表示使用多个波长的光对抗蚀剂膜进行曝光时的深度方向的光强度分布的图。
在该第1实施方式中，分别采用将ArF正型抗蚀剂膜作为抗蚀剂膜、将感光性聚硅氮烷作为埋入材料、将ArF受激准分子激光作为对埋入材料的放射线照射的光源。以下，具体地说明。
首先，说明第1实施方式的图案形成方法。如图1A所示，在实施了微细加工的半导体衬底(硅衬底)1上，旋转涂敷作为被加工膜(下层膜)的JSR(株)制的涂敷型碳膜2(商品名CT01)，使其膜厚为0.3μm左右。
接着，如图1B所示，将设置了涂敷型碳膜2的半导体衬底1载置在热板3上，在约300℃下进行约120秒烧固(烘焙)。
接着，如图1C所示，在烧固过的涂敷型碳膜2上，旋转涂敷作为抗蚀剂膜(上层抗蚀剂膜)的JSR(株)制的正型ArF抗蚀剂膜4(商品名ATB367S)，使其膜厚为约120nm后，进行预烘焙。
接着，如图1D所示，在向正型ArF抗蚀剂膜4照射ArF受激准分子激光进行曝光后，进行显影。由此，在正型ArF抗蚀剂膜4上，构图具有期望形状和精度的抗蚀剂图案(上层抗蚀剂图案)。
接着，如图1F所示，在构图后的正型ArF抗蚀剂膜4上，实施用于对作为后述的埋入材料的放射线感受性化合物的溶剂(溶媒)具有抗性的处理。该处理使用电子束照射、紫外线照射、自由基照射、分子放射线照射、或加热处理的任何一种或以上来进行。在本实施方式中，通过向正型ArF抗蚀剂膜照射4mC/cm2的电子束(e-)6，来进行EB固化处理。
接着，如图1F所示，覆盖实施了EB固化处理的正型ArF抗蚀剂膜4，将作为埋入材料的放射线感受性化合物构成的膜7设置在涂敷型碳膜2上。作为该放射线感受性化合物，采用含有硅原子(Si)、锗原子(Ge)、锡原子(Sn)、和钨原子(W)的任何一种或以上的化合物。
具体地说，作为放射线感受性化合物，采用放射线感受性聚硅烷、放射线感受性聚锗烷、放射线感受性聚锡烷、放射线感受性聚硅氮烷、放射线感受性聚硅氧烷、放射线感受性聚碳硅烷、放射线感受性乙硅烷撑-π-电子系聚合物、或它们的各化合物的两种或以上的共聚物中的任一个。或者，采用苯环的取代基中含有硅原子的酚醛树脂、苯环的取代基中含有硅原子的聚羟基苯乙烯树脂、含有硅原子的丙烯酸树脂衍生物、含有硅原子的甲基丙烯酸树脂衍生物中的任一个。以及，以上列举的各化合物的任一个和放射线感受物质的混合物、含有硅原子的COMA(环烯烃马来酸酐)树脂衍生物中的任一个。
这是因为在对下层膜2进行腐蚀时，放射线感受性化合物膜7具有作为腐蚀掩模的功能，可以控制对放射线感受性化合物膜7进行开槽时的膜厚。
在放射线感受性化合物中，存在正型放射线感受性化合物和负型放射线感受性化合物，它们双方都可使用。但是，与负型破射线感受性化合物相比，使用正型放射线感受性化合物较好。其原因，如后详述的的那样，在使用正型放射线感受性化合物的情况下，通过使该化合物中具有放射线的吸收作用，可以按照距放射线感受性化合物膜7表面的深度来减少开槽速度。在使用正型放射线感受性化合物的情况下，通过利用其性质，与使用负型放射线感受性化合物的情况相比，可以获得更好的结果。
此外，作为放射线感受性化合物，前面列举的各化合物特别明确表示是按照放射线感受性化合物的种类或处理过程可成为正型或负型。如果列举具体例，聚硅氧烷与作为放射线感受性化合物的o-萘醌二叠氮基化合物的混合物是正型放射线感受性化合物，而聚硅氧烷和作为放射线感受性化合物的双叠氮化基化合物的混合物是负型放射线感受性化合物。此外，一般地，作为KrF抗蚀剂膜被广泛使用的聚羟基苯乙烯树脂和光氧化发生剂的化合物是正型放射线感受性化合物，但如果过量提高光的照射量，则树脂进行交联，成为负型放射线感受性化合物。
在本实施方式中，作为放射线感受性化合物的膜，是正型放射线感受性化合物构成的膜，采用クラリアントジヤパン(株)制的感光性聚硅氮烷膜7(商品名PS-MSZ)。将该感光性聚硅氮烷膜7旋转涂敷在涂敷型碳膜2上，使其膜厚达到约500nm。在该阶段，覆盖形成了抗蚀剂图案的正型ArF抗蚀剂膜4，使得该图案台阶几乎完全消失。此外，在被感光性聚硅氮烷膜7覆盖时，正型ArF抗蚀剂膜4(上层抗蚀剂图案)不溶于作为感光性聚硅氮烷膜7的溶剂的丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)。
接着，如图1G所示，向感光性聚硅氮烷膜7照射放射线(hv)8，对感光性聚硅氮烷膜7进行全面曝光。该曝光中使用的放射线8是光线、电子束、或离子束中的任一种。此外，在采用光线作为放射线8的情况下，该光线是红外线、可见光、紫外线、真空紫外线、极端紫外线、或软X射线中的任一种。在本实施方式中，作为放射线，使用波长约193nm的ArF受激准分子激光8，对感光性聚硅氮烷膜7进行全面曝光。再有，在该曝光中，相对于ArF受激准分子激光8的波长的感光性聚硅氮烷膜7的吸光系数是约6.5μm-1。
接着，对于感光性聚硅氮烷膜7，在加湿处理后实施显影处理，使得该显影处理后的残留膜厚约为100nm。由此，如图1H所示，使正型ArF抗蚀剂膜4(上层抗蚀剂图案)的上部(上表面)露出。其结果，在感光性聚硅氮烷膜7中，构图具有期望的形状和精度的图案。再有，该显影处理后的正型ArF抗蚀剂膜4和感光性聚硅氮烷膜7的各自露出表面(上表面)的面内均匀性(凹凸的幅度)收敛于约10nm以内。此外，显影处理结束之前的开槽的膜减少速度是约1nm/sec。
最后，如图1I所示，以感光性聚硅氮烷膜7作为掩模，加工除去没有残留感光性聚硅氮烷膜7的区域的正型ArF抗蚀剂膜4和涂敷型碳膜2。由此，在半导体衬底1上残留的涂敷型碳膜2中，可以形成具有期望的形状和精度的图案。
这里，将论述作为埋入材料的放射线感受性化合物应满足的两个主要条件。
首先，第1是关于显影处理结束时的放射线感受性化合物的溶解速度。假设对放射线感受性化合物膜7进行显影并使抗蚀剂膜4的上部露出时的与放射线感受性化合物膜7的残留膜厚度的目标(目标值)误差最大容许值为Δhtotal。产生该残留膜厚度误差的原因大致分为两个。
其一是进行全面曝光时的曝光量的偏差产生的误差，成为使放射线感受性化合物膜7表面的面内均匀性恶化的主要原因。另一个是显影时间的控制性造成的误差。设显影处理结束时的放射线感受性化合物膜7的表面溶解速度为R，时间的误差为Δt。于是，通过显影处理后的放射线感受性化合物膜7膜厚仅偏离目标值RΔt，就可使未图示的晶片间的均匀的膜厚的再现性(均匀性)恶化。这里，根据单独RΔt下不超过Δhtotal的请求，以下所示的式(1)成立。
RΔt ≤ Δ h total ⇔ R ≤ Δh total / Δt - - - ( 1 )
在本实施方式中假设的抗蚀剂膜4的膜厚大约在150nm或以下。此外，根据发明人进行的实验，在将含硅材料作为掩模来对被加工膜2进行加工时，经验上可知放射线感受性化合物膜7的残留膜厚最低至少需要约50nm。因此，Δhtotal的可取得的最大值约100nm。如果显影时间的误差为1秒，则R的应满足的条件可用以下所示的式(2)表示。
R≤100nm/s    (2)
在本实施方式中，这是用于保证开槽膜厚的控制性的主要条件。在抗蚀剂膜4的膜厚薄的情况、曝光量的偏差大的情况、或者晶片表面中放射线感受性化合物膜7的埋入均匀性差的情况下，R的上限值进一步变小。根据发明人进行的实验可知，在本实施方式中R满足式(2)的条件时，没有任何问题。
以上说明的主要景件对于正型放射线感受性化合物和负型放射线感受性化合物双方都是主要条件。
其次，第2，是关于正型放射线感受性化合物的吸收系数。首先，图2中表示典型的抗蚀剂膜的溶解速度测定曲线。此外，为了简化抗蚀剂膜的溶解特性的使用，图3表示将图2所示的抗蚀剂膜的溶解速度简单进行二进制化情况下的溶解速度测定曲线。在图3中，I1是抗蚀剂膜的溶解速度改变时的曝光量。而Rmax表示I＞I1时的抗蚀剂膜的溶解速度，Rmin表示I＜I1时的抗蚀剂膜的溶解速度。
此外，图4中用实线表示使用单色光对正型放射线感受性化合物膜7进行全面曝光时的深度方向的光强度I的分布。图4中虚线所示的曲线表示在照射曝光量中含有误差ΔI0情况下的深度方向的光强度I′的分布。在图4中，h0是作为埋入材料的正型放射线感受性化合物膜7的初始膜厚。h1是全面曝光的曝光量为I0时，光强度I为I1的正型放射线感受性化合物膜7的距被加工膜2界面的膜厚。此外，Δh1是全面曝光的曝光量为I0+ΔI0时，光强度I为I1的正型放射线感受性化合物膜7的距被加工膜2界面的膜厚和h1的差。ΔI0是全面曝光的曝光量误差。而且，I1与图3的I1相同。
而且，正型放射线感受性化合物膜7的显影时间和其残留膜厚的关系示于图5。在图5中，h0和h1与图4的h0和h1相同。h2是作为目标值(靶)的埋入材料(正型放射线感受性化合物膜)7的残留膜厚。t1是埋入材料的残留膜厚度为h1的时刻。同样，t2是埋入材料7的残留膜厚度为h2的时刻。同样地，t3是埋入材料7的残留膜厚度为0的时刻。
这里，设对于正型放射线感受性化合物膜7照射的放射线8的波长的正型放射线感受性化合物膜7的吸光系数为α(μm-1)，距显影处理前的正型放射线感受性化合物膜7表面(上表面)的深度为h。于是，光强度I可用以下所示的式(3)表示。
I＝I0exp(-αh)(3)
此外，照射曝光量中含有误差ΔI0时的光强度I可用以下所示的式(4)表示。
I′＝(I0+ΔI0)exp(-αh)(4)
如图4所示，设I满足I＝I1的深度为h0-h1，I′满足I′＝I1的深度为h0-(h1-Δh1)。这里，Δh1可用以下所示的式(5)表示。
Δ h 1 = Δ I 0 α I 0 - - - ( 5 )
该Δh1不超过上述的Δhtotal，所以以下所示的式(6)成立。
Δ I 0 α I 0 ≤ Δ h total ⇔ α ≥ Δ I 0 I 0 Δ h total - - - ( 6 )
ΔI0/I0表示曝光量的偏差比例，该值因光源而差异很大。这里，假设曝光量的偏差被最好控制的情况，在式(6)中，ΔI0/I0中例如代入0.02、即范围2％。此外，如上所述，在本实施方式中，Δhtotal的可取的最大值为约100nm，将其代入式(6)。于是，正型放射线感受性化合物膜7的吸光系数α(μm-1)应满足的条件可用以下所示的式(7)表示。
α≥0.2μm-1(7)
在本实施方式中，这是用于保证开槽膜厚的控制性的主要条件。根据发明人进行的实验可知，在本实施方式中α满足式(7)的条件时，没有任何问题。
在以上的说明中，通过实例说明了在对正型放射线感受性化合物膜7进行全面曝光时，使用单一波长构成的单色光的情况。但是，在实际的曝光现场，也可考虑使用具有多个线光谱或某个范围的波长宽的光源。
作为一例，将
线光谱A1：αA1＝0.2μm-1， I A 1 0 = 0.6 I 0
线光谱A2：αA2＝0.1μm-1， I A 2 0 = 0.4 I 0
构成的具有两条明线的多色光源AL和抗蚀剂膜AR的组合与仅由线光谱B：αB＝0.2μm-1， I B 0 = I 0
构成的单色光源BL和抗蚀剂膜BR的组合进行比较。其中，无论波长如何，设各抗蚀剂膜的灵敏度都是固定的。
从这三个线光谱的式子可知，光源AL和光源BL的各自整体的强度I相同，而各自的吸光系数α的最大值也相同。使用各光源AL、BL对各抗蚀剂膜AR、BR进行曝光时的深度方向的光强度分布曲线分别用实线和虚线示于图6。从图6可知，与光源BL相比，光源AL一方在抗蚀剂膜AR中的光衰减缓慢。
如光源AL那样，在光源产生多个波长构成的光线情况下，不能定义单一的吸光系数，而可以将实际的吸光系数α看作小于0.2μm-1。因此，根据图6所示的两条曲线和式(4)，可知光源AL和抗蚀剂膜AR的组合不适合本实施方式。即，在再现本实施方式的情况下，满足最大吸光系数αmax为约0.2μm-1的必要充分条件是使用单色光构成的光源。在光源产生包含抗蚀剂膜的吸光系数为约0.2μm-1或以下的波长的光线时，最大吸光系数αmax必须大于0.2μm-1。或者，必须通过未图示的光学滤色器等除去抗蚀剂膜的吸光系数α为约0.2μm-1或以下的波分量。
再有，作为埋入材料的正型放射线感受性化合物的吸光系数在理论上多大也没关系。但是，如果吸光系数过大，则放射线难以到达正型放射线感受性化合物膜的深处。因此，为了在一次放射线照射和显影中对正型放射线感受性化合物膜7实施构图处理，需要不现实的大量的放射线照射。因此，在正型放射线感受性化合物的吸光系数例如远大于0.2μm-1的情况下，与将1次放射线照射时间增长相比，优选分别重复多次进行放射线照射和显影。由此，即使在正型放射线感受性化合物的吸光系数远远超过0.2μm-1的情况下，也可以向正型放射线感受性化合物照射开槽所需的足够量的放射线，可以使放射线到达正型放射线感受性化合物膜的深处。同时，可缩短开槽处理、即图案形成工序整体所需的处理时间。
在放射线源为电子束的情况下，通过适当调整电子的加速电压来调整正型放射线感受性化合物膜7中的电子透过距离，必须满足式(2)。
如以上说明，在本实施方式中，在根据抗蚀剂膜4上形成的抗蚀剂图案对被加工膜2加工之前，覆盖抗蚀剂膜4，并将正型放射线感受性化合物膜7设置在被加工膜2上。此时，使用正型放射线感受性化合物膜7埋入抗蚀剂膜4中形成的抗蚀剂图案，使得几乎没有其图案台阶。通过对于正型放射线感受性化合物膜7进行基于放射线照射和显影处理的开槽，以高水准来控制开槽深度，可以面内均匀性高地露出抗蚀剂膜4(上层抗蚀剂图案)的表面(上表面)。通过提高露出的抗蚀剂膜4的面内均匀性，可以使抗蚀剂膜4的膜厚下限下降至被加工膜2的加工上所需的正型放射线感受性化合物膜7的最低膜厚附近。其结果，即使在抗蚀剂膜4的膜厚是薄到不适合现有的深腐蚀的情况下，也可以采用本实施方式的图案转印处理，可以在被加工膜2中形成具有期望的形状和精度的图案。再有，即使在抗蚀剂膜4的膜厚是可采用现有的深腐蚀的厚度的情况下，本实施方式的图案转印处理当然也是有效的。
在现有技术中，如果将增厚形成的埋入抗蚀剂膜102以“抗蚀剂膜的腐蚀速度＞埋入抗蚀剂膜的腐蚀速度”的条件进行深腐蚀，则深腐蚀的面内均匀性差，所以下层膜103的图案的尺寸控制恶化，并且下层膜103的加工产生破裂。相反，由于在本实施方式中可以高水准来控制开槽深度，所以与以往相比，可使用薄的抗蚀剂膜4，可以用比以往更高的精度来控制被加工膜2的加工尺寸。
而且，可缩短正型放射线感受性化合物膜7的开槽所需的时间等图案形成工序所需的处理时间(RPT：Raw Process Time)。
因此，根据本实施方式的图案形成方法，无论形成的图案的形状如何，都可以扩宽图案转印处理的适用范围，同时可提高转印图案时的尺寸控制、再现性、及处理效率，可以高精度高效率地形成图案。
下面，简要说明本发明第1实施方式的半导体器件的制造方法。本实施方式的半导体器件的制造方法包括根据由上述本实施方式的图案形成方法形成的图案来进行腐蚀处理的工序等。根据上述本实施方式的图案形成方法，可以高精度高效率地形成图案。因此，根据本实施方式的半导体器件的制造方法，可高精度高效率地形成半导体器件内的各种电子电路等，可提高半导体器件的制造工序的成品率。其结果，可以低成本高效率地制造质量高的半导体器件。以下，在后述的第2～第5的各实施方式中，通过根据由备实施方式的图案形成方法形成的图案进行腐蚀处理，也可低成本高效率地制造质量高的半导体器件。
(第2实施方式)
下面，参照图7来说明本发明的第2实施方式。图7是表示本实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。再有，与图1A～图1I相同部分附以相同标号并省略其详细的说明。此外，由于本实施方式的半导体器件的制造方法与上述第1实施方式的半导体器件的制造方法相同，所以省略其说明。以下，在后述的第3～第8实施方式中也采用同样的说明方法。
在第2实施方式中，在向作为正型放射线感受性化合物膜的感光性聚硅氮烷膜7照射放射线进行全面曝光的工序中，如图7所示，采用加速电压约10kV的电子束11，代替第1实施方式中采用的波长约193nm的ArF受激准分子激光8。在向感光性聚硅氮烷膜7全面照射电子束11后，与第1实施方式同样，对感光性聚硅氮烷膜7实施显影处理等。
除以上说明的方面以外，与第1实施方式同样地实施。其结果，与说明第1实施方式时参照的图1I所示的状态同样，可以在被加工膜(涂敷型碳膜)2中获得具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第2实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第3实施方式)
下面，参照图8A～图8H来说明本发明的第3实施方式。图8A～图8H是表示本实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
在第3实施方式中，分别采用DLC膜作为被加工膜、低加速EB扫描用负型抗蚀剂膜作为抗蚀剂膜、聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]作为埋入材料，并采用低压汞灯作为对埋入材料的放射线照射的光源。以下，具体地进行说明。
首先，如图8A所示，在半导体衬底1上，设置作为被加工膜的DLC(Diamond Like Carbon)膜21，使其膜厚为约0.3μm。
接着，如图8B所示，在DLC膜21上，旋转涂敷作为抗蚀剂膜的低加速EB扫描用负型抗蚀剂膜22，使其膜厚为约70nm后，进行预烘焙。
接着，如图8C所示，向负型抗蚀剂膜22用加速电压约5kV照射电子束23，在对期望的图案进行扫描后，进行显影。由此，在负型抗蚀剂膜22上构图具有期望的形状和精度的抗蚀剂图案(上层抗蚀剂图案)。
接着，如图8D所示，向构图后的负型抗蚀剂膜22照射2分钟的100mW/cm2的紫外线24，进行UV固化处理。
接着，如图8E所示，覆盖实施了UV固化处理的负型抗蚀剂膜22，将作为埋入材料的正型放射线感受性化合物膜25设置在DLC膜21上。在本实施方式中，作为正型放射线感受性化合物膜，采用聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]构成的膜25。将该聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]旋转涂敷在DLC膜21上，使其膜厚为约500nm。在该阶段，形成了抗蚀剂图案的负型抗蚀剂膜22被覆盖，其图案台阶几乎完全变没。此外，负型抗蚀剂膜22(上层抗蚀剂图案)被聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25覆盖时，不溶于作为聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25溶剂的苯甲醚。
接着，如图8F所示，向聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25照射放射线26，对聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25进行全面曝光。在本实施方式中，作为放射线，采用低压汞灯发出的光线26，代替第1实施方式中采用的波长约193nm的ArF激光光线8。此时，用未图示的硼硅酸盐耐热玻璃对光线26进行滤光，设定为以实际上波长约254nm的单色光来进行照射。相对于该波长的聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25的吸光系数满足约0.2μm-1或以上。
接着，对聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25使用有机溶剂进行显影处理。由此，如图8G所示，使负型抗蚀剂膜22(上层抗蚀剂图案)的上部(上表面)露出。其结果，在聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25中，可构图具有期望的形状和精度的图案。此外，显影结束时附近的开槽的膜减少速度满足约100nm/sec或以下，可以按良好的精度来控制开槽深度。
最后，如图8H所示，以聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25作为掩模，加工除去没有残留该膜25的区域的负型抗蚀剂膜22和DLC膜21。由此，在半导体衬底1上残留的DLC膜21中，可以形成具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第3实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第4实施方式)
下面，参照图9来说明本发明的第4实施方式。图9是表示本实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
在第4实施方式中，在向作为正型放射线感受性化合物膜的聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25照射放射线进行全面曝光的工序中，如图9所示，采用Xe2受激准分子灯发出的光线31，取代第3实施方式中采用的滤光后的单色光构成的低压汞灯发出的光线26。此外，如说明第3实施方式时参照的图8G所示，在使作为抗蚀剂膜的低加速EB扫描用负型抗蚀剂膜22的上部(上表面)露出的工序中，分别各重复两次进行用Xe2受激准分子灯的光线31进行的全面曝光、以及接续该曝光的显影处理。
除了以上说明的方面以外，与第3实施方式同样实施。其结果，与说明第3实施方式时参照的图8H所示的状态同样，可以在被加工膜(DLC膜)21中获得具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第4实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第5实施方式)
下面，参照图10来说明本发明的第5实施方式。图10是表示本实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
在该第5实施方式中，作为构成埋入材料的正型放射线感受性化合物膜，如图10所示，采用聚二苯基硅烷41，取代第3实施方式中采用的聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25。
除了以上说明的方面以外，与第3实施方式同样实施。其结果，与说明第3实施方式时参照的图8H所示的状态同样，可以在被加工膜(DLC膜)21中获得具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第5实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第6实施方式)
下面，参照图11来说明本发明的第6实施方式。图11是表示本实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
在第6实施方式中，作为构成埋入材料的正型放射线感受性化合物膜，如图11所示，采用在聚甲基硅氧烷中将2，3，4，4’-四羟基二苯甲酮-1，2，-萘醌二叠氮基-5-磺酸酯作为添加剂添加后所得的混合物构成的膜51，取代第3实施方式中采用的聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25。此外，在向正型放射线感受性化合物膜照射放射线进行全面曝光的工序中，如图11所示，采用高压汞灯发出的光线52，取代第3实施方式中采用的滤光后的单色光构成的低压汞灯发出的光线26。
除了以上说明的方面以外，与第3实施方式同样实施。其结果，与说明第3实施方式时参照的图8H所示的状态同样，可以在被加工膜(DLC膜)21中获得具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第6实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第7实施方式)
下面，省略图示来说明本发明的第7实施方式。
在第7实施方式中，作为构成埋入材料的正型放射线感受性化合物膜，采用在苯环的取代基中含有硅(Si)原子的聚羟基苯乙烯树脂构成的膜，取代第3实施方式中采用的聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]膜25。此外，在向正型放射线感受性化合物膜照射放射线进行全面曝光的工序中，与第6实施方式同样，采用高压汞灯发出的光线，取代第3实施方式中采用的滤光后的单色光构成的低压汞灯发出的光线26。
除了以上说明的方面以外，与第3实施方式同样实施。其结果，与说明第3实施方式时参照的图8H所示的状态同样，可以在被加工膜(DLC膜)21中获得具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第7实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第8实施方式)
下面，参照图12A～图12H来说明本发明的第8实施方式。图12A～图12H是表示本实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
在第8实施方式中，分别采用溅射碳膜作为被加工膜、KrF负型抗蚀剂膜作为抗蚀剂膜、含有特开昭62-229136号公报的实施例2中公开的感光性组合物的聚硅氧烷树脂作为埋入材料，并采用KrF受激准分子激光作为对埋入材料的放射线照射的光源。以下，具体地进行说明。
首先，如图12A所示，在半导体衬底1上，设置作为被加工膜的溅射碳膜61，使其膜厚为约0.3μm。
接着，如图12B所示，在溅射碳膜61上，旋转涂敷作为抗蚀剂膜的东京应化工业(株)制的KrF负型抗蚀剂膜62(TDUR-N620)，使其膜厚为约150nm后，进行预烘焙。
接着，如图12C所示，使用未图示的KrF曝光装置对KrF负型抗蚀剂膜62进行曝光后，进行显影。由此，在KrF负型抗蚀剂膜62上构图具有期望的形状和精度的抗蚀剂图案(上层抗蚀剂图案)。
接着，如图12D所示，通过向构图后的KrF负型抗蚀剂膜62照射4mC/cm2的电子束6，进行EB固化处理。
接着，如图12E所示，覆盖实施了EB固化处理的KrF负型抗蚀剂膜62，将作为埋入材料的正型放射线感受性化合物膜63设置在溅射碳膜61上。在本实施方式中，作为正型放射线感受性化合物膜，采用含有特开昭62-229136号公报的实施例2中公开的感光性组合物的聚硅氧烷树脂构成的膜63。将该聚硅氧烷树脂膜63旋转涂敷在溅射碳膜61上，使其膜厚为约300nm。在该阶段，形成了抗蚀剂图案的KrF负型抗蚀剂膜62被覆盖，以使其图案台阶几乎完全设没。此外，KrF负型抗蚀剂膜62(上层抗蚀剂图案)被聚硅氧烷树脂膜63覆盖时，不溶于作为聚硅氧烷树脂膜63的溶剂的环己酮。
接着，如图12F所示，向聚硅氧烷树脂膜63照射放射线64，对聚硅氧烷树脂膜63进行曝光。此时，使用用于KrF负型抗蚀剂膜62的曝光的掩模65和KrF曝光装置，对聚硅氧烷树脂膜63进行局部曝光。在本实施方式中，作为放射线，采用波长约248nm的KrF受激准分子激光64，代替第1实施方式中采用的波长约193nm的ArF激光光线8。对于该KrF受激准分子激光64的波长，含有特开昭62-229136号公报的实施例2中公开的感光性组合物的聚硅氧烷树脂膜63的吸光系数满足约0.2μm-1或以上。
接着，对聚硅氧烷树脂膜63使用四甲基铵氢氧化物的约1.5％水溶液实施约45秒的显影处理。由此，如图12G所示，使KrF负型抗蚀剂膜62(上层抗蚀剂图案)的上部(上表面)露出。其结果，在聚硅氧烷树脂膜63中，可构图具有期望的形状和精度的图案。此外，显影结束时附近的开槽的膜减少速度满足约100nm/sec或以下，可以按良好的精度来控制开槽深度。
最后，如图12H所示，以聚硅氧烷树脂膜63作为掩模，加工除去没有残留该膜63的区域的KrF负型抗蚀剂膜62和溅射碳膜61。由此，在半导体衬底1上残留的溅射碳膜61中，可以形成具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第8实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第9实施方式)
下面，参照图13A和图13B来说明本发明的第9实施方式。图13A和图13B是表示本实施方式的图案形成方法的一部分的工序剖面图。
在第9实施方式中，作为抗蚀剂膜，如图13A所示，采用JSR(株)制的KrF正型抗蚀剂(KRFV210G)71，取代第8实施方式中采用的东京应化工业(株)制的KrF负型抗蚀剂膜62(TDUR-N620)。此外，在对作为正型放射线感受性化合物膜的含有特开昭62-229136号公报的实施例2中公开的感光性组合物的聚硅氧烷树脂膜63进行开槽曝光的工序中，如图13B所示，透过部72a和遮光部72b采用第8实施方式中采用的掩模65和反转的掩模72。
除了以上说明的方面以外，与第8实施方式同样实施。其结果，与说明第8实施方式时参照的图12H所示的状态同样，可以在溅射碳膜61中获得具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第9实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第10实施方式)
下面，参照图14A～图14H来说明本发明的第10实施方式。图14A～图14H是表示本实施方式的图案形成方法的工序剖面图。这些图14A～图14H所示的各工序分别与说明第8实施方式时参照的图12A～图12H所示的各工序相当。
在第10实施方式中，如图14A～图14H所示，作为构成埋入材料的放射线感受性化合物膜，采用含有特开昭62-229136号公报的实施例1中公开的感光性组合物的聚硅氧烷树脂膜81，取代含有特开昭62-229136号公报的实施例2中公开的感光性组合物的聚硅氧烷树脂膜63。此外，如图14F所示，在对负型放射线感受性化合物膜81进行开槽曝光的工序中，采用图13B所示的第9实施方式的开槽工序中使用的掩模72。
除了以上说明的方面以外，与第8实施方式同样实施。其结果，如图14H所示，可以在溅射碳膜61中获得具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第10实施方式，可以获得与上述第1实施方式同样的效果。
(第11实施方式)
下面，参照图15A～图15H来说明本发明的第11实施方式。图15A～图15H是表示本实施方式的图案形成方法的工序剖面图。
在第11实施方式中，在衬底上设置了被加工膜后，在被加工膜上设置抗蚀剂膜之前，在被加工膜上进一步设置防反射膜。随之，将该防反射膜与抗蚀剂膜一起除去。以下，具体地进行说明。
首先，如图15A所示，与第3实施方式同样，在半导体衬底1上，设置作为被加工膜的DLC膜21，使其膜厚为约0.3μm。
接着，如图15B所示，在DLC膜21上，旋转涂敷シツプレイ·フア一·イ一スト社(株)制的防反射膜(商品名AR19)91，使其膜厚为约85nm后，进行预烘焙。接着，在烧固的防反射膜91上，与第1实施方式同样，旋转涂敷作为上层抗蚀剂膜的JSR(株)制的正型ArF抗蚀剂膜4(商品名ATB367S)，使其膜厚约为120nm后，进行预烘焙。
接着，如图15C所示，与第1实施方式同样，在向正型ArF抗蚀剂膜4照射ArF受激准分子激光5进行曝光后，进行显影。由此，在正型ArF抗蚀剂膜4中，构图具有期望的形状和精度的抗蚀剂图案(上层抗蚀剂图案)。
接着，如图15D所示，在构图后的正型ArF抗蚀剂膜4中，实施对作为埋入材料的放射线感受性化合物的溶剂(溶媒)具有抗性的EB固化处理。在本实施方式中，与第1实施方式同样，向正型ArF抗蚀剂膜4照射4mC/cm2的电子束(e-)6。
接着，如图15E所示，覆盖实施了EB固化处理的正型ArF抗蚀剂膜4，将作为埋入材料的放射线感受性化合物构成的膜7设置在防反射膜91上。在本实施方式中，与第1实施方式同样，作为放射线感受性化合物的膜，采用クラリアントジヤパン(株)制的感光性聚硅氮烷膜7(商品名PS-MSZ)。将该感光性聚硅氮烷膜7旋转涂敷在涂敷型碳膜2上，使其膜厚达到约500nm。在该阶段，用感光性聚硅氮烷膜7覆盖形成了抗蚀剂图案的正型ArF抗蚀剂膜4，使得该图案台阶几乎完全变没。此外，在被感光性聚硅氮烷膜7覆盖时，正型ArF抗蚀剂膜4(上层抗蚀剂图案)不溶于作为感光性聚硅氮烷膜7的溶剂的丙二醇单甲基醚醋酸酯(PGMEA)。
接着，如图15F所示，与第1实施方式同样，向感光性聚硅氮烷膜7照射ArF受激准分子激光8，对感光性聚硅氮烷膜7进行全面曝光。在该曝光中，对于ArF受激准分子激光8的波长的感光性聚硅氮烷膜7的吸光系数为约6.5μm-1。
接着，与第1实施方式同样，对于感光性聚硅氮烷膜7，在加湿处理后，实施显影处理，使其显影后的残留膜厚为约100nm。由此，如图15G所示，使正型ArF抗蚀剂膜4(上层抗蚀剂图案)的上部(上表面)露出。其结果，在感光性聚硅氮烷膜7中，构图具有期望的形状和精度的图案。再有，该显影处理后的正型ArF抗蚀剂膜4和感光性聚硅氮烷膜7的各自露出表面(上表面)的面内均匀性(凹凸的幅度)收敛在约10nm以内。此外，显影处理结束之前的开槽的膜减少速度为约1nm/sec。
最后，如图15H所示，以感光性聚硅氮烷膜7作为掩模，加工并除去没有残留感光性聚硅氮烷膜7的区域的正型ArF抗蚀剂膜4、防反射膜91、以及DLC膜21。由此，在半导体衬底1上残留的DLC膜21中，可以形成具有期望的形状和精度的图案。
如以上说明，根据第11实施方式，可以获得与上述第1实施方式相同的效果。此外，即使在将反射率高的DLC膜21用作被加工膜的情况下，如本实施方式那样，通过在DLC膜21和正型ArF抗蚀剂膜4之间设置防反射膜91，在DLC膜21中也可以形成具有期望的形状和精度的图案。
再有，本发明的图案形成方法和半导体器件的制造方法不受上述第1～第11的各实施方式的制约。在不脱离本发明精神的范围内，可以以各种设定来变更它们的结构或工序等的一部分，或将各种设定适当组合来使用。
例如，在半导体衬底上设置被加工膜时，虽然使用了涂敷法或溅射法等，但本发明不限于此。例如，通过电弧放电、微波ECR、脉冲激光镀敷、化学汽相吸附(CVD)等来设置被加工膜也可以。
此外，作为抗蚀剂膜，随着使用ArF抗蚀剂膜、低加速EB扫描用负型抗蚀剂膜、KrF负型抗蚀剂膜、以及KrF正型抗蚀剂膜，在对这些各抗蚀剂膜进行构图时分别使用ArF受激准分子激光、电子束、以及KrF激光等，但本发明不限于此。随着作为抗蚀剂膜，例如使用g线抗蚀剂膜、i线抗蚀剂膜、F2抗蚀剂膜、EB抗蚀剂膜、X线抗蚀剂膜、接近场光光刻用抗蚀剂膜、或毫微刻印蚀刻用抗蚀剂膜，可在对这些各种抗蚀剂膜进行构图时，使用具有与这些各种抗蚀剂膜对应的能量线或能量型的放射线。
此外，作为构成埋入材料的放射线感受性化合物，虽然使用了感光性聚硅氮烷、聚[p-(1，2-二甲基二苯基亚乙硅烷基)苯撑]、聚二苯基硅烷在聚甲基硅氧烷中将2，3，4，4′-四羟基二苯甲酮-1，2，-萘醌二叠氮基-5-磺酸酯作为添加剂添加后所得的混合物、在苯环的取代基中含有硅(Si)原子的聚羟基苯乙烯树脂、以及含有在特开昭62-229136号公报的实施例1和实施例2中公开的感光性组合物的聚硅氮烷树脂，但本发明的实施不限于此。作为其他埋入材料，例如可使用含有硅原子的丙烯酸树脂衍生物、含有硅原子的甲基丙烯酸树脂衍生物等。
或者，作为放射线感受性化合物，也可以使用特开昭61-3139号、特开昭62-159142号、特开昭62-229136号(实施例1、2以外)、特开昭62-119549号、特开昭60-212757号、特开昭61-7835号、特开昭61-289345号、特开昭62-229141号、特开昭62-212644号、以及特开昭60-14238号的各公报中公开的物质。而且，也可以使用J.Photopolym.Sci.&Technol.，651(1998)、J.Photopolym.Sci.&Technol.，667(1998)、SPIE Vol.2438，775(1995)、SPIEVol.3333，62(1998)、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34，6950(1995)、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34，6961(1995)、以及Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35，6673(1996)中公开的物质。
此外，也可以使用以上列举的各化合物的任一种和放射线感受性物质的混合物的任一种。
此外，作为对作为埋入材料的放射线感受性化合物膜进行开槽时使用的放射线照射的放射线，虽然使用了ArF受激准分子激光、电子束、低压汞灯的光线、Xe2受激准分子激光、高压汞灯的光线、以及KrF受激准分子激光，但本发明的实施不限于此。可以使用其他各种灯的光线或各种激光。作为开槽时使用的放射线，例如也可以使用Ar2受激灯的光线、Kr2受激灯的光线、KrCl受激灯的光线、XeCl受激灯的光线、碘灯光线、F2受激准分子激光、XeCl受激准分子激光、Ar激光、N2激光、ND-YAGL激光的基波、其第2高谐波、其第3高谐波、其第4高谐波等的各放射线。
此外，在对放射线感受性化合物膜进行开槽时进行的放射线的照射方法虽然示出了照射放射线感受性化合物膜的整个表面的方法、使用与上层抗蚀剂图案形成中使用的掩模相同的掩模的方法、以及使用将上层抗蚀剂图案的形成中使用的掩模的透过部和遮光部进行反转的掩模的方法，但本发明的实施不限于此。在对正型放射线感受性化合物膜照射放射线时，还可列举出以下方法：例如，在形成上层抗蚀剂图案的区域内使用遮光物，该遮光物形成为使得不存在于宽范围的上层抗蚀剂膜部分的照射量小于其他部分的照射量。
而且，作为对作为埋入材料的放射线感受性化合物膜进行显影时的显影方法，虽然列举了碱溶液显影法、以及有机溶剂显影法，但本发明的实施不限于此。在对埋入材料进行显象时，例如根据其性质，也可使用水显影法、酸显影法等。
对于本领域技术人员来说，显然可以进行附加的改进和变更。因此，本发明的宽广范围不限于上述特定细节和代表性的实施例。因此，在不脱离权利要求书和其等价物定义的发明的基本原理的精神和范围情况下，可以进行各种变更。

Claims (17)

1.一种图案形成方法，包括：
在衬底上设置被加工膜；
在所述被加工膜上设置抗蚀剂膜；
对所述抗蚀剂膜进行构图；
覆盖所述构图过的抗蚀剂膜并在所述被加工膜上设置放射线感受性化合物的膜；
对所述放射线感受性化合物的膜实施放射线照射和显影处理并使所述抗蚀剂膜的上表面露出，对所述放射线感受性化合物的膜进行构图；以及
将所述构图过的放射线感受性化合物的膜作为掩模来除去所述抗蚀剂膜，同时对所述被加工膜进行加工。
2.如权利要求1的图案形成方法，其中，
所述放射线感受性化合物是放射线感受性聚硅烷、放射线感受性聚锗烷、放射线感受性聚锡烷、放射线感受性聚硅氮烷、放射线感受性聚硅氧烷、放射线感受性聚碳硅烷、放射线感受性乙硅烷撑-π-电子系聚合物、或它们的各化合物的两种或以上的共聚物、
苯环的取代基中含有硅原子的酚醛树脂、苯环的取代基中含有硅原子的聚羟基苯乙烯树脂、含有硅原子的丙烯酸树脂衍生物、含有硅原子的甲基丙烯酸树脂衍生物、中的任一种。
3.如权利要求2的图案形成方法，其中，
所述放射线感受性化合物包括硅原子、锗原子、锡原子、以及钨原子中的任何一种或以上的原子。
4.如权利要求1的图案形成方法，其中，
在对所述抗蚀剂膜进行构图后，在所述被加工膜上设置所述放射线感受性化合物的膜之前，通过电子束照射、紫外线照射、自由基照射、分子放射线照射、或加热处理中的任何一种或以上来进行使其相对于所述放射线感受性化合物的溶剂具有抗性的处理。
5.如权利要求1的图案形成方法，其中，
所述放射线照射中使用的射线为光线、电子束、或离子束。
6.如权利要求1的图案形成方法，其中，
在所述放射线感受性化合物的膜的厚度通过所述显影处理达到要保留的尺寸时，将进行所述放射线照射时的放射线照射量设定为所述显影处理的显影速度在100nm/sec或以下。
7.如权利要求1的图案形成方法，其中，
所述放射线感受性化合物是正型放射线感受性化合物。
8.如权利要求1的图案形成方法，其中，
所述放射线感受性化合物是负型放射线感受性化合物。
9.如权利要求1的图案形成方法，其中，
在进行所述放射线照射时，将对不存在所述构图过的抗蚀剂膜的区域的所述放射线的照射量设定为相对于对相邻所述区域的存在所述构图过的抗蚀剂膜的区域的所述放射线的照射量相同或以上。
10.如权利要求1的图案形成方法，其中，
在所述衬底上设置所述被加工膜后，在所述被加工膜上设置所述抗蚀剂膜前，在所述被加工膜上进一步设置防反射膜，该防反射膜在除去上层的抗蚀剂膜时被除去。
11.如权利要求5的图案形成方法，其中，
所述光线是红外线、可见光、紫外线、真空紫外线、极端紫外线、或软X射线。
12.如权利要求7的图案形成方法，其中，
在进行所述放射线照射时，将对不存在所述构图过的抗蚀剂膜的区域的所述放射线的照射量设定为相对于对相邻所述区域的存在所述构图过的抗蚀剂膜的区域的所述放射线的照射量相同或以下。
13.如权利要求7的图案形成方法，其中，
在进行所述放射线照射时，在使用光线作为射线时，在该光线中包含的波长中相对于所述正型放射线感受性化合物的吸光系数为最大的波长的该吸光系数在0.2μm-1或以上。
14.如权利要求7的图案形成方法，其中，
在对所述正型放射线感受性化合物的膜进行构图时，分别多次重复进行所述放射线照射处理和所述显影处理。
15.一种半导体器件的制造方法，包括：
在衬底上设置被加工膜；
在所述被加工膜上设置抗蚀剂膜；
对所述抗蚀剂膜进行构图；
覆盖所述构图过的抗蚀剂膜并将放射线感受性化合物的膜设置在所述被加工膜上；
对所述放射线感受性化合物的膜实施放射线照射和显影处理并使所述抗蚀剂膜的上表面露出，对所述放射线感受性化合物的膜进行构图；
以所述构图过的放射线感受性化合物的膜的膜作为掩模来除去所述抗蚀剂膜，同时加工所述被加工膜并形成图案；以及
根据该形成的图案来进行腐蚀处理。
16.如权利要求15的半导体器件的制造方法，其中，
所述放射线感受性化合物是放射线感受性聚硅烷、放射线感受性聚锗烷、放射线感受性聚锡烷、放射线感受性聚硅氮烷、放射线感受性聚硅氧烷、放射线感受性聚碳硅烷、放射线感受性乙硅烷撑-π-电子系聚合物、或它们这些化合物的两种或以上的共聚物、
苯环的取代基中含有硅原子的酚醛树脂、苯环的取代基中含有硅原子的聚羟基苯乙烯树脂、含有硅原子的丙烯酸树脂衍生物、含有硅原子的甲基丙烯酸树脂衍生物、中的任一种。
17.如权利要求16的半导体器件的制造方法，其中，
所述放射线感受性化合物包括硅原子、锗原子、锡原子、以及钨原子中的任何一种或以上的原子。
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236038A (ja) * 2004-02-19 2005-09-02 Ushio Inc 処理装置
TWI248859B (en) * 2004-11-24 2006-02-11 Ind Tech Res Inst Manufacture of mold core used in nanoimprint
JP2006278622A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Tdk Corp 凹凸パターン形成方法及び情報記録媒体の製造方法
KR100738055B1 (ko) * 2005-05-18 2007-07-12 삼성에스디아이 주식회사 전자소자의 적층 형성 방법 및 이를 이용한 ｆｅｄ의제조방법
CN1322608C (zh) * 2005-05-20 2007-06-20 清华大学 一种具有高表面积和高填隙容量的碳电极阵列的制备方法
KR100823847B1 (ko) * 2006-12-20 2008-04-21 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 패턴 형성방법
JP5003279B2 (ja) * 2007-05-21 2012-08-15 Ｊｓｒ株式会社 反転パターン形成方法
KR100871967B1 (ko) 2007-06-05 2008-12-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법
JP4427562B2 (ja) * 2007-06-11 2010-03-10 株式会社東芝 パターン形成方法
JP5035562B2 (ja) * 2007-08-22 2012-09-26 信越化学工業株式会社 パターン形成方法
JP5058733B2 (ja) * 2007-09-12 2012-10-24 ＡｚエレクトロニックマテリアルズＩｐ株式会社 ケイ素含有微細パターン形成用組成物を用いた微細パターン形成方法
JP5065082B2 (ja) * 2008-02-25 2012-10-31 東京エレクトロン株式会社 基板の処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム
US20110117746A1 (en) * 2008-07-24 2011-05-19 Nissan Chemical Industries, Ltd. Coating composition and pattern forming method
TWI423432B (zh) * 2008-09-12 2014-01-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 間隔片陣列及其製作方法
JP4826840B2 (ja) * 2009-01-15 2011-11-30 信越化学工業株式会社 パターン形成方法
JP4826841B2 (ja) * 2009-01-15 2011-11-30 信越化学工業株式会社 パターン形成方法
JP4826846B2 (ja) * 2009-02-12 2011-11-30 信越化学工業株式会社 パターン形成方法
JP5206974B2 (ja) * 2009-02-12 2013-06-12 信越化学工業株式会社 パターン形成方法
JP2010287861A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US9390941B2 (en) 2009-11-17 2016-07-12 Hitachi High-Technologies Corporation Sample processing apparatus, sample processing system, and method for processing sample
KR101341024B1 (ko) 2010-06-11 2013-12-13 엘지디스플레이 주식회사 박막 패턴의 제조 방법과 그를 가지는 평판 표시 소자
JP2012169316A (ja) 2011-02-10 2012-09-06 Think Laboratory Co Ltd エッチングマスク付基材及びその製造方法
JP2013115198A (ja) 2011-11-28 2013-06-10 Toshiba Corp パターン形成方法
CN103203974A (zh) * 2012-01-16 2013-07-17 昆山允升吉光电科技有限公司 带有定位点的电铸网板的制作方法
JP2013172082A (ja) * 2012-02-22 2013-09-02 Toshiba Corp パターン形成方法、半導体装置の製造方法および塗布装置
KR102086405B1 (ko) * 2012-03-07 2020-03-09 제이에스알 가부시끼가이샤 레지스트 하층막 형성용 조성물 및 패턴 형성 방법
JP2012137778A (ja) * 2012-03-19 2012-07-19 Az Electronic Materials Ip Ltd ケイ素含有微細パターン形成用組成物
CN103207545B (zh) * 2013-03-25 2016-03-02 北京大学 一种采用紫外线固胶的电子束曝光方法
JP6398200B2 (ja) * 2014-01-24 2018-10-03 大日本印刷株式会社 樹脂パターンの形成方法および樹脂パターン形成装置
US9633847B2 (en) * 2015-04-10 2017-04-25 Tokyo Electron Limited Using sub-resolution openings to aid in image reversal, directed self-assembly, and selective deposition
KR101970059B1 (ko) * 2016-04-05 2019-04-17 아사히 가세이 가부시키가이샤 펠리클
US10755924B2 (en) 2016-06-01 2020-08-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Material having single crystal perovskite, device including the same, and manufacturing method thereof
WO2018004551A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 Intel Corporation Polysilane-, polygermane-, and polystannane-based materials for euv and ebeam lithography
JP6699903B2 (ja) * 2017-01-27 2020-05-27 株式会社東芝 パターン形成方法、半導体装置及びその製造方法
JP7263708B2 (ja) * 2018-07-17 2023-04-25 日産化学株式会社 ポリカルボシラン含有組成物
US11906901B2 (en) 2021-06-07 2024-02-20 International Business Machines Corporation Alternating copolymer chain scission photoresists

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59193454A (ja) * 1983-04-18 1984-11-02 Shuzo Hattori Ｘ線リソグラフイ−用マスクの製造法
JPS59193456A (ja) * 1983-04-18 1984-11-02 Shuzo Hattori Ｘ線リソグラフイ−用マスクの製造法
JPH03172844A (ja) * 1989-12-01 1991-07-26 Oki Electric Ind Co Ltd シフターパターン付き半導体マスクの作成方法
JPH0667404A (ja) * 1992-08-24 1994-03-11 Mitsubishi Electric Corp フォトマスクの製造方法
JPH07135140A (ja) * 1993-06-25 1995-05-23 Kawasaki Steel Corp レジストパターン形成方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4396704A (en) * 1981-04-22 1983-08-02 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Solid state devices produced by organometallic plasma developed resists
US4464460A (en) 1983-06-28 1984-08-07 International Business Machines Corporation Process for making an imaged oxygen-reactive ion etch barrier
JPS60119549A (ja) 1983-12-02 1985-06-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パタ−ン形成材料及びパタ−ン形成法
JPS60212757A (ja) 1984-04-06 1985-10-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> レジスト材料
JPS613139A (ja) 1984-06-15 1986-01-09 Hitachi Ltd 放射線感応性組成物及びそれを用いたパタ−ン形成法
JPS617835A (ja) 1984-06-22 1986-01-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> レジスト材料
JPH07120044B2 (ja) 1986-03-31 1995-12-20 株式会社東芝 感光性組成物およびそれを用いるパターン形成方法
JPS61289345A (ja) 1985-05-31 1986-12-19 インタ−ナショナル　ビジネス　マシ−ンズ　コ−ポレ−ション リソグラフイ用レジスト
JPH061375B2 (ja) 1985-12-30 1994-01-05 東京応化工業株式会社 ポジ型ホトレジスト組成物
JPH063548B2 (ja) 1986-03-14 1994-01-12 日本電信電話株式会社 感光性樹脂組成物
JPH0682215B2 (ja) 1986-03-31 1994-10-19 株式会社東芝 放射線用レジストおよびそれを用いたパタ−ン形成方法
JP2686448B2 (ja) 1988-08-04 1997-12-08 科学技術振興事業団 エッチングマスクの作製方法
JPH05267253A (ja) 1992-03-24 1993-10-15 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US6007963A (en) * 1995-09-21 1999-12-28 Sandia Corporation Method for extreme ultraviolet lithography
JPH09190959A (ja) * 1996-01-09 1997-07-22 Toshiba Corp レジストパタ−ンの形成方法
US6569595B1 (en) * 1999-02-25 2003-05-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming a pattern
JP3848070B2 (ja) 2000-09-27 2006-11-22 株式会社東芝 パターン形成方法
TW521316B (en) * 2000-11-09 2003-02-21 Macronix Int Co Ltd Manufacturing method for reducing critical dimensions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59193454A (ja) * 1983-04-18 1984-11-02 Shuzo Hattori Ｘ線リソグラフイ−用マスクの製造法
JPS59193456A (ja) * 1983-04-18 1984-11-02 Shuzo Hattori Ｘ線リソグラフイ−用マスクの製造法
JPH03172844A (ja) * 1989-12-01 1991-07-26 Oki Electric Ind Co Ltd シフターパターン付き半導体マスクの作成方法
JPH0667404A (ja) * 1992-08-24 1994-03-11 Mitsubishi Electric Corp フォトマスクの製造方法
JPH07135140A (ja) * 1993-06-25 1995-05-23 Kawasaki Steel Corp レジストパターン形成方法

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Publication number Publication date
US7026099B2 (en) 2006-04-11
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