JP2013156627A - レジスト下層膜材料、レジスト下層膜材料用ポリマーの製造方法、及び前記レジスト下層膜材料を用いたパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記一般式(1−1)で示される化合物1種類以上と下記一般式(2−3)で示される化合物及びその等価体のうちの1種類以上とを縮合することにより得られる縮合体と、下記一般式(2−1)、(2−2)で示される化合物、及びそれらの等価体のうちの1種類以上とを縮合させることにより得られるポリマーを含有することを特徴とするレジスト下層膜材料。
【化1】
【選択図】なし
Description
レジスト中間層膜のk値として0.2以下の低い値と、適切な膜厚設定によって、1%以下の十分な反射防止効果を得ることができる。
メタンガス、エタンガス、アセチレンガス等を原料に用いたCVD−C膜では、段差を平坦に埋め込むことが困難である。一方、下層膜をスピンコーティングによって形成した場合、基板の凹凸を埋め込むことができる。
このように、無機ハードマスク中間層膜を、CVD法又はALD法により形成することにより、エッチング耐性をより高くすることができる。
このように、本発明では、アルカリ現像又は有機溶剤現像のいずれもが適用可能である。
この場合、前記金属がケイ素、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、クロム、ゲルマニウム、銅、アルミニウム、及び鉄のいずれか、あるいはこれらの合金であることが好ましい。
前述のように、LSIの高集積化と高速度化が進む中、反射防止膜としての好適なn値、k値と埋め込み特性、優れたパターン曲がり耐性を有し、エッチング中のよれが生じない下層膜材料及びパターン形成方法が求められていた。また、被加工体が熱に弱い構造を有する場合、下層膜の加熱処理温度(PAB温度)を低く(例えば250℃以下)することが求められていた。
本発明のレジスト下層膜材料は、下記一般式(1−1)で示される化合物1種類以上と下記一般式(2−3)で示される化合物及びその等価体のうちの1種類以上とを縮合することにより得られる縮合体と、下記一般式(2−1)、(2−2)で示される化合物、及びそれらの等価体のうちの1種類以上とを縮合させることにより得られるポリマーを含有することを特徴とする。
例えば、上記一般式(2−1)で示される化合物の等価体としては、下記一般式
等を例示できる。
例えば、上記一般式(2−3)で示される化合物の等価体としては、下記一般式(2−3−A)で示される化合物
等を例示できる。
縮合反応の方法としては、上記縮合体とアルデヒド化合物(2−1)、(2−2)と触媒を一括で仕込む方法や、触媒を仕込んだ反応釜に上記縮合体とアルデヒド化合物(2−1)、(2−2)の混合溶液を滴下していく方法がある。また、上記縮合体とアルデヒド化合物(2−1)、(2−2)を仕込んだところへ触媒を添加する方法でも良い。
このような塩基性化合物としては、具体的には特開2007−199653号公報中の(0086)〜(0090)段落に記載されている材料を添加することができる。
本発明のレジスト下層膜材料において使用可能な有機溶剤としては、前記のベースポリマー、酸発生剤、架橋剤、その他添加剤等が溶解するものであれば特に制限はない。具体的には、特開2007−199653号公報中の(0091)〜(0092)段落に記載されている溶剤を添加することができる。
本発明では、被加工体上に前記本発明のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にケイ素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いてレジスト中間層膜を形成し、該レジスト中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成し、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記レジスト中間層膜をエッチングし、該パターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにして前記レジスト下層膜をエッチングし、更に、該パターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして前記被加工体をエッチングして前記被加工体にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法を提供する。
特にSiON膜等の無機ハードマスク中間層膜を用いた場合、SiON膜とBARC膜の2層が反射防止膜になることにより1.0を超える高NAの液浸露光においても反射を抑えることが可能となる。BARCを形成するもう一つのメリットとしては、SiON直上でのフォトレジストパターンの裾引きを低減させる効果があることである。
なお、被加工体としては、半導体基板に金属膜、金属炭化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、及び金属酸化窒化膜のいずれか(以後、「被加工層」とする)が成膜されたもの、例えば、前記金属がケイ素、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、クロム、ゲルマニウム、銅、アルミニウム、及び鉄のいずれか、あるいはこれらの合金等であるものを用いることができる。
被加工層としては、Si、SiO2、SiON、SiN、p−Si、α−Si、W、W−Si、Al、Cu、Al−Si等種々のLow−k膜及びそのストッパー膜が用いられ、通常50〜10,000nm、特に100〜5,000nmの厚さに形成し得る。
3層プロセスの場合、図1(A)に示したように、基板1の上に積層された被加工層2上に本発明によりレジスト下層膜3を形成した後、レジスト中間層膜4を形成し、その上にレジスト上層膜5を形成する。
また、BARCを敷く場合はレジスト中間層膜(又は無機ハードマスク中間層膜)4とレジスト上層膜5との間にBARC層を設ける。BARCのエッチングはレジスト中間層膜(又は無機ハードマスク中間層膜)4のエッチングに先立って連続して行われる場合もあるし、BARCだけのエッチングを行ってからエッチング装置を変える等してレジスト中間層膜(無機ハードマスク中間層膜)4のエッチングを行うこともできる。
なお、分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した。ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を求め、それらから分散度(Mw/Mn)を導いた。
100mlの3口フラスコに下記比較合成例4で合成したpolymer9を5.00g、4−ヒドロキシベンズアルデヒド1.00g(8.19mmol)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)9.00gを採り、攪拌しながら60℃まで加熱した。そこへp−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液1.25gを滴下し、1時間攪拌した。80℃まで温度を上げ、更に16.5時間攪拌した。反応液に超純水24gと酢酸エチル30gを加えて分液ロートに移し、酸触媒と金属不純物を除去するために超純水24gで9回洗浄した。得られた有機層を9.0gまで減圧濃縮した後、酢酸エチルを加えて19.5gの溶液とし、n−ヘキサン29.3gを加えた。n−ヘキサン層が上層、高濃度ポリマー溶液が下層となって分離し、この上層を除いた。同様の操作を2度繰り返し、得られたポリマー溶液を濃縮、更に80℃で15時間真空乾燥して5.7gの赤褐色固体polymer1を得た。重量平均分子量Mwは5,100、分散度Mw/Mnは3.95であった。1H−NMR分析により、polymer1中の単位比(mol比)を以下の通りに求めた(以下、合成例、比較合成例同様)。
500mlの3口フラスコにレソルシノール30.00g(272.5mmol)、p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液7.50g、PGME54.00gを採り、攪拌しながら80℃まで加熱した。そこへ37%ホルマリン17.69g(ホルムアルデヒド218.0mmol)を加え、7時間攪拌した。反応液に4−ヒドロキシベンズアルデヒド14.97g(122.6mmol)をPGME30.00gに溶かした溶液を滴下し、80℃にて更に16時間攪拌した。得られた反応液にPGME30gを加えて希釈し、超純水318gを加えた。水層が上層、高濃度ポリマー溶液が下層となって分離し、この上層を除いた。同様の操作をもう1度繰り返し、得られたポリマー溶液に酢酸エチル140gを加えて分液ロートに移した。酸触媒と金属不純物を除去するために超純水100gで10回洗浄、得られた有機層を酢酸エチルで希釈し294.0gのポリマー溶液を得た。このうち、86.3gを濃縮、更に60℃で18時間真空乾燥して8.29gの黒色固体polymer2を得た。残りの207.7gはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)200gを加え濃縮、低沸分を留去し、濃度12.5質量%となるpolymer2のPGMEA溶液160.0gを得た。polymer2の重量平均分子量Mwは18,100、分散度Mw/Mnは5.00であった。
200mlの3口フラスコにレソルシノール20.00g(181.6mmol)、p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液5.00g、PGME36.00gを採り、攪拌しながら80℃まで加熱した。そこへ37%ホルマリン11.79g(ホルムアルデヒド145.3mmol)を加え、16時間20分攪拌した。反応液に4−ヒドロキシベンズアルデヒド4.44g(36.3mmol)をPGME9.00gに溶かした溶液を滴下し、80℃にて更に10時間30分攪拌した。そこへ4−ヒドロキシベンズアルデヒド2.22g(18.2mmol)をPGME4.50gに溶かした溶液を滴下し、80℃にて更に19時間攪拌した。反応液に超純水100gと酢酸エチル150gを加えて分液ロートに移し、酸触媒と金属不純物を除去するために超純水80gで10回洗浄した。得られた有機層を84gまで減圧濃縮した後、酢酸エチルを加えて109gの溶液とし、n−ヘキサン82gを加えた。n−ヘキサン層が上層、高濃度ポリマー溶液が下層となって分離し、この上層を除いた。同様の操作を2度繰り返し、得られたポリマー溶液を濃縮、更に80℃で15時間真空乾燥して28.4gの赤褐色固体polymer3を得た。重量平均分子量Mwは1,800、分散度Mw/Mnは1.94であった。
200mlの3口フラスコにレソルシノール10.0g(90.8mmol)、37%ホルマリン5.90g(ホルムアルデヒド72.7mmol)、PGME18.0gを採り、攪拌しながら80℃まで加熱した。p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液5.0gを加え攪拌を続けた。酸触媒の滴下終了から2時間30分経過後にPGME18gに溶解させた6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド3.13g(18.2mmol)、17時間経過後にPGME9gに溶解させた6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド1.56g(9.1mmol)を80℃で加熱しながら滴下した。更に6時間40分攪拌を行った後、反応液に酢酸エチル200mlを加え希釈した。分液ロートに移し酸触媒と金属不純物を除去するために超純水50gで15回洗浄した。得られた溶液を減圧濃縮し、更に65℃で15時間真空乾燥して16.7gの赤褐色固体polymer4を得た。重量平均分子量Mwは7,000、分散度Mw/Mnは4.89であった。
200mlの3口フラスコに1,2,3−トリヒドロキシベンゼン10.0g(79.3mmol)、37%ホルマリン5.15g(ホルムアルデヒド63.4mmol)、PGME18.0gを採り、攪拌しながら80℃まで加熱した。p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液2.5gを加え、攪拌を続けた。酸触媒の滴下終了から2時間30分経過後、反応溶液にPGME18.0gに溶解させた6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド4.1g(23.8mmol)を80℃で加熱しながら滴下した。7時間50分攪拌を行い反応液に酢酸エチル200mlを加え希釈し、分液ロートに移し酸触媒と金属不純物を除去するために超純水50gで12回洗浄した。得られた溶液を減圧濃縮し、更に65℃で15時間真空乾燥して14.1gの濃紺色固体polymer5を得た。重量平均分子量Mwは1,300、分散度Mw/Mnは1.58であった。
200mlの3口フラスコにレソルシノール10.0g(90.8mmol)、37%ホルマリン5.90g(ホルムアルデヒド72.3mmol)、4−ヒドロキシベンズアルデヒド4.99g(40.9mmol)、PGME36.0gを採り、一括に仕込んで攪拌しながら65℃まで加熱した。p−トルエンスルホン一水和物の20質量%PGME溶液5.00gを加えた後、80℃まで加熱し18時間20分攪拌した。反応液に酢酸エチル200mlを加え希釈し、分液ロートに移し酸触媒と金属不純物を除去するために超純水60gで7回洗浄した。得られた溶液を減圧濃縮し、更に65℃で15時間真空乾燥して16.5gの茶褐色固体polymer6を得た。重量平均分子量Mwは4,500、分散度Mw/Mnは3.90であった。
200mlの3口フラスコにレソルシノール10.0g(90.8mmol)、4−ヒドロキシベンズアルデヒド11.1g(90.8mmol)、PGME36.0gを採り、攪拌しながら70℃まで加熱した。p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液2.5gを加えた後、80℃に昇温し6時間30分攪拌した。酸触媒を滴下するとすぐに発熱とともに黄色の析出物が生成した。反応終了後、酢酸エチル200mlで希釈し懸濁状態のまま桐山ロートで析出した結晶をろ別した。さらにろ別した結晶をメタノール200mlで2回洗浄を行った後、65℃で15時間真空乾燥し14.4gの燈色固体polymer7を得た。重量平均分子量Mwは700、分散度Mw/Mnは1.03であった。
200mlの3口フラスコに1,3−ジヒドロキシベンゼン10.0g(90.8mmol)、6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド15.6g(90.8mmol)、PGME72.0gを採り、攪拌しながら70℃まで加熱した。p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液2.5gを加えた後、80℃に昇温し7時間攪拌した。このとき攪拌開始1時間ほどでオレンジ色の析出物が析出した。懸濁状態の反応液を酢酸エチル225g、テトラヒドロフラン120gで希釈し溶液均一とした後、分液ロートに移し酸触媒と金属不純物を除去するために超純水50gで12回洗浄した。得られた溶液を37.9gまで減圧濃縮後、メタノール200mlを加え懸濁溶液とした。懸濁状態のまま攪拌した後、桐山ロートで結晶をろ別した。メタノール100mlで洗浄した後、65℃で15時間真空乾燥して12.0gの茶色固体polymer8を得た。重量平均分子量Mwは700、分散度Mw/Mnは1.08であった。
500mlの3口フラスコにレソルシノール40.00g(363.3mmol)、p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液10.00g、PGME72.00gを採り、攪拌しながら80℃まで加熱した。そこへ37%ホルマリン23.59g(ホルムアルデヒド290.6mmol)を加え、11時間攪拌した。反応液に超純水160gと酢酸エチル200gを加えて分液ロートに移し、酸触媒と金属不純物を除去するために超純水150gで10回洗浄した。得られた有機層を76gまで減圧濃縮した後、酢酸エチルを加えて150gの溶液とし、n−ヘキサン217gを加えた。n−ヘキサン層が上層、高濃度ポリマー溶液が下層となって分離し、この上層を除いた。同様の操作を2度繰り返し、得られたポリマー溶液を濃縮、更に80℃で13時間減圧乾燥して18.3gの赤褐色固体polymer9を得た。重量平均分子量Mwは800、分散度Mw/Mnは1.27であった。
100mlの3口フラスコにレソルシノール5.00g(45.4mmol)、2−ナフトアルデヒド7.10g(45.4mmol)、PGME36.0gを採り、攪拌しながら80℃まで加熱した。p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液1.25gを加えた後、5時間30分攪拌した。このとき攪拌開始1時間ほどで黄色の析出物が析出していた。懸濁状態の反応液を酢酸エチル150mlで希釈し、分液ロートに移し酸触媒と金属不純物を除去するために超純水50gで6回洗浄した。得られた溶液を減圧濃縮した後、残渣にアセトン/ジイソプロピルエーテル=1/1(体積比)の混合溶媒200mlを加え懸濁状態とし固液洗浄を行った。しばらく攪拌を行った後、固体を桐山ロートでろ別し、さらにアセトン/ジイソプロピルエーテル=1/1(体積比)の混合溶媒100mlで洗浄した。65℃で15時間真空乾燥することで6.9gの桃色固体polymer10を得た。重量平均分子量Mw700、Mw/Mn1.07であった。
200ml3口フラスコに1,2,3−トリヒドロキシベンゼン20.0g(159mmol)、37%ホルマリン10.3g(ホルムアルデヒド換算で127mmol)、PGME36.0gを採り、攪拌しながら65℃まで加熱した。p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液5.00gを加えた後、80℃まで加熱し7時間攪拌した。反応液に酢酸エチル200mlを加え希釈し、分液ロートに移し酸触媒と金属不純物を除去するために超純水60gで16回洗浄した。水洗時、水層が黒赤色となっておりポリマーが分配されている様子が観察された。得られた有機層を減圧濃縮し、更に65℃で真空乾燥することで6.7gの茶褐色固体polymer11を得た。重量平均分子量Mwは800、分散度Mw/Mnは1.14であった。
1,000mLのフラスコに1,5−ジヒドロキシナフタレン80g(0.50mol)、6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド51.6g(0.30mol)、メチルセロソルブ145gを加え、70℃で撹拌しながらp−トルエンスルホン酸の20質量%メチルセロソルブ溶液20gを添加した。温度を85℃に上げ6時間撹拌後、室温に冷却し、酢酸エチル800mLで希釈した。分液ロートに移し変え、脱イオン水200mLで洗浄を繰り返し、反応触媒と金属不純物を除去した。得られた溶液を減圧濃縮した後、残渣に酢酸エチル600mLを加え、ヘキサン2,400mLでポリマーを沈殿させた。沈殿したポリマーをろ別、回収後、減圧乾燥してpolymer12を得た。重量平均分子量Mwは3,200、分散度Mw/Mnは2.44であった。
単量体として6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド51.6gの代わりに6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド25.8gとパラホルムアルデヒド4.5gの混合物を用い、上記比較合成例7と同じ反応条件とすることでpolymer13を得た。重量平均分子量Mwは4,400、分散度Mw/Mnは3.05であった。
単量体として6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド51.6gの代わりに2,3−ジヒドロキシベンズアルデヒド41.4gを用い、上記比較合成例7と同じ反応条件とすることでpolymer14を得た。重量平均分子量Mwは4,400、分散度Mw/Mnは3.05であった。
100mlの3口フラスコに1,5−ジヒドロキシナフタレン10.0g(62.4mmol)、4−ヒドロキシベンズアルデヒド9.15g(74.9mmol)、PGME36.00gを採り、攪拌しながら80℃まで加熱した。p−トルエンスルホン酸一水和物の20質量%PGME溶液2.50gを加え、2.5時間攪拌した。更に、117℃まで温度を上げて26.5時間攪拌した。反応液を酢酸エチル200gで希釈して分液ロートに移し、酸触媒と金属不純物を除去するために超純水80gで9回洗浄した。得られた有機層を55gまで減圧濃縮した後、n−ヘキサン99gを加えた。n−ヘキサン層が上層、高濃度ポリマー溶液が下層となって分離し、この上層を除いた。同様の操作を繰り返し、得られたポリマー溶液を濃縮、更に60℃で18時間減圧乾燥して18.29gの赤褐色固体polymer15を得た。重量平均分子量Mwは2,500、分散度Mw/Mnは1.85であった。
[レジスト下層膜材料の調製、光学特性評価]
上記polymer1〜15を各20質量部と、下記AG1で示される酸発生剤を1質量部と、下記CR1で示される架橋剤を4質量部とを、FC−430(住友スリーエム社製)0.1質量%を含むPGMEA100質量部に溶解させ、0.1μmのフッ素樹脂製のフィルターで濾過することによって下層膜材料(SOL1〜15)をそれぞれ調製した。
この膜を、J.A.ウーラム社の入射角度可変の分光エリプソメーター(VASE)で波長193nmにおけるn値、k値を求めた。その結果を表1に示す。更に、東陽テクニカ社製ナノインデンターSA2型装置でナノインデンテーション試験を行い、上記塗布膜のハードネスを測定した。その結果も表1に示す。
下層膜上に膜を積層させることを想定し、下層膜の溶剤耐性を評価した。上記した下層膜材料SOL1〜5、9、11〜15をシリコン基板上にスピンコートし、195℃又は250℃で60秒間加熱処理して下層膜を形成した。これらの下層膜上に、PGMEA/PGME=30/70(質量比)をスピンコートした後、100℃で30秒間加熱処理し、処理前後の膜厚差を求めた。その結果を表2に示す。
上記した下層膜材料SOL1〜5、9、11〜15を、膜厚200nmのSiO2膜が形成された直径300mmSiウエハー基板上にスピンコートして、250℃で60秒間加熱処理して膜厚200nmのレジスト下層膜を形成した。その上に常法に従って調製したArFケイ素含有レジスト中間層ポリマーSOG1を塗布し、220℃で60秒間加熱処理して膜厚35nmのレジスト中間層膜を形成し、更にその上にArFレジスト上層膜材料(PR1)を塗布し、105℃で60秒間加熱処理して膜厚100nmのレジスト上層膜を形成した。レジスト上層膜上に液浸保護膜材料(TC1)を塗布し、90℃で60秒間加熱処理し膜厚50nmの保護膜を形成した。
43nm 1:1のラインアンドスペースパターンを得た。得られたパターンの断面形状を(株)日立製作所製電子顕微鏡(S−4800)で、パターンラフネスを(株)日立ハイテクノロジーズ製TDSEM(S−9380)で観察し、表5にまとめた。
上記した下層膜材料SOL1〜5、9、11〜15を、膜厚200nmのSiO2膜が形成された直径300mmSiウエハー基板上にスピンコートして、250℃で60秒間加熱処理して膜厚200nmのレジスト下層膜を形成した。その上に常法に従って調製したArFケイ素含有レジスト中間層ポリマーSOG1を塗布し、220℃で60秒間加熱処理して膜厚35nmのレジスト中間層膜を形成し、更にその上にArFレジスト上層膜材料(PR1)を塗布し、105℃で60秒間加熱処理して膜厚100nmのレジスト上層膜を形成した。レジスト上層膜上に液浸保護膜材料(TC1)を塗布し、90℃で60秒間加熱処理し膜厚50nmの保護膜を形成した。
なお、SOG1、PR1、及びTC1は、上述と同様のものを用いた。
・レジストパターンのSOG膜への転写条件。
チャンバー圧力 10.0Pa
RFパワー 1,500W
CF4ガス流量 15sccm
O2ガス流量 75sccm
時間 15sec
チャンバー圧力 2.0Pa
RFパワー 500W
Arガス流量 75sccm
O2ガス流量 45sccm
時間 120sec
チャンバー圧力 2.0Pa
RFパワー 2,200W
C5F12ガス流量 20sccm
C2F6ガス流量 10sccm
Arガス流量 300sccm
O2 60sccm
時間 90sec
一方、比較例では、これらのいずれかの点で劣ったものであった。
3a…レジスト下層膜パターン、4…レジスト中間層膜(無機ハードマスク中間層膜)、
4a…レジスト中間層膜パターン(無機ハードマスク中間層膜パターン)、
5…レジスト上層膜、5a…レジストパターン、6…所用部分。
Claims (15)
- 下記一般式(1−1)で示される化合物1種類以上と下記一般式(2−3)で示される化合物及びその等価体のうちの1種類以上とを縮合することにより得られる縮合体と、下記一般式(2−1)、(2−2)で示される化合物、及びそれらの等価体のうちの1種類以上とを縮合させることにより得られるポリマーを含有することを特徴とするレジスト下層膜材料。
- 前記レジスト下層膜材料が、更に架橋剤、酸発生剤、及び有機溶剤のうちいずれか1つ以上のものを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のレジスト下層膜材料。
- 下記一般式(1−1)で示される化合物1種類以上と下記一般式(2−3)で示される化合物及びその等価体のうちの1種類以上とを縮合することにより縮合体を得、該得られた縮合体と、下記一般式(2−1)、(2−2)で示される化合物、及びそれらの等価体のうち1種類以上とを縮合させてポリマーを得ることを特徴とするレジスト下層膜材料用ポリマーの製造方法。
- 被加工体にパターンを形成する方法であって、少なくとも、被加工体上に請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にケイ素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いてレジスト中間層膜を形成し、該レジスト中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成し、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記レジスト中間層膜をエッチングし、該パターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにして前記レジスト下層膜をエッチングし、更に、該パターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして前記被加工体をエッチングして前記被加工体にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体にパターンを形成する方法であって、少なくとも、被加工体上に請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にケイ素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いてレジスト中間層膜を形成し、該レジスト中間層膜の上に有機反射防止膜(BARC)を形成し、該BARC上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成して4層レジスト膜とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記BARCと前記レジスト中間層膜をエッチングし、該パターンが形成されたレジスト中間層膜をマスクにして前記レジスト下層膜をエッチングし、更に、該パターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして前記被加工体をエッチングして前記被加工体にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体にパターンを形成する方法であって、少なくとも、被加工体上に請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、及びアモルファスケイ素膜から選ばれるいずれかの無機ハードマスク中間層膜を形成し、該無機ハードマスク中間層膜の上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成して、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記無機ハードマスク中間層膜をエッチングし、該パターンが形成された無機ハードマスク中間層膜をマスクにして前記レジスト下層膜をエッチングし、更に、該パターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして前記被加工体をエッチングして前記被加工体にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体にパターンを形成する方法であって、少なくとも、被加工体上に請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレジスト下層膜材料を用いてレジスト下層膜を形成し、該レジスト下層膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、及びアモルファスケイ素膜から選ばれるいずれかの無機ハードマスク中間層膜を形成し、該無機ハードマスク中間層膜の上に有機反射防止膜(BARC)を形成し、該BARC上にフォトレジスト組成物のレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成して4層レジスト膜とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記BARCと前記無機ハードマスク中間層膜をエッチングし、該パターンが形成された無機ハードマスク中間層膜をマスクにして前記レジスト下層膜をエッチングし、更に、該パターンが形成されたレジスト下層膜をマスクにして前記被加工体をエッチングして前記被加工体にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
- 前記無機ハードマスク中間層膜が、CVD法又はALD法によって形成されることを特徴とする請求項8又は9に記載のパターン形成方法。
- 前記レジスト下層膜を形成した後、該レジスト下層膜を250℃以下の温度で熱処理することを特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記レジスト上層膜のパターン形成方法が、波長が10nm以上300nm以下の光リソグラフィー、電子線による直接描画、及びナノインプリンティングのいずれか、あるいはこれらの組み合わせによるパターン形成であることを特徴とする請求項6乃至11のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記パターン形成方法における現像方法が、アルカリ現像又は有機溶剤による現像であることを特徴とする請求項6乃至12のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記被加工体として、半導体基板に、金属膜、金属炭化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、及び金属酸化窒化膜のいずれかが成膜されたものを用いることを特徴とする請求項6乃至13のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記金属がケイ素、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、クロム、ゲルマニウム、銅、アルミニウム、及び鉄のいずれか、あるいはこれらの合金であることを特徴とする請求項14に記載のパターン形成方法。
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