JP2019112584A - 有機膜形成用組成物、半導体装置製造用基板、有機膜の形成方法、及びパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機膜形成用組成物であって、下記式(1)で示されるジヒドロキシナフタレンと縮合剤との縮合体である縮合物(A)又は該縮合物(A)の誘導体を含み、前記縮合物(A)又は縮合物(A)の誘導体に含まれる成分元素中の硫黄分の含有量が、質量比で100ppm以下のものである有機膜形成用組成物である。
また、本発明では、基板上に、前述の有機膜形成用組成物が硬化した有機膜が形成されたものである半導体装置製造用基板を提供する。
また、本発明では、半導体装置の製造工程で適用される有機膜の形成方法であって、被加工基板上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を回転塗布し、該有機膜形成用組成物が塗布された被加工体を不活性ガス雰囲気下で50℃以上600℃以下の温度で5秒〜7200秒の範囲で熱処理して硬化膜を得る有機膜の形成方法を提供する。
[ケイ素含有レジスト中間膜を用いた3層レジスト法]
また、本発明では、被加工体上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写するパターン形成方法を提供する。
また、本発明では、被加工体上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素原子を含有するレジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写するパターン形成方法を提供する。
また、本発明では、被加工体上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該回路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有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に該パターンが転写された有機膜に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をCVD又はALDで形成し、前記有機膜パターン部分をエッチングで除去することでパターンピッチを前記有機膜に転写されたパターンのパターンピッチの1/2にした後、パターンが形成された酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写するパターン形成方法を提供する。
また、本発明では、上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いた3層レジスト法によるパターン形成方法として、被加工体上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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にエッチングでパターンを転写し、該パターンが形成された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが形成された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写するパターン形成方法を提供する。
また、本発明では、被加工体上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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にエッチングでパターンを転写し、該パターンが形成された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に該パターンが転写された有機膜に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をCVD又はALDで形成し、前記有機膜パターン部分をエッチングで除去することでパターンピッチを前記有機膜に転写されたパターンのパターンピッチの1/2にした後、パターンが形成された酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写するパターン形成方法を提供する。
また、本発明では、上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いた4層レジスト法によるパターン形成方法として、被加工体上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、ケイ素酸化窒化膜、チタン酸化膜、及びチタン窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写するパターン形成方法を提供する。
また、本発明では、被加工体上に上述の本発明の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該回路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有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写し、該パターンが形成された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に該パターンが転写された有機膜に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をCVD又はALDで形成し、前記有機膜パターン部分をエッチングで除去することでパターンピッチを前記有機膜に転写されたパターンのパターンピッチの1/2にした後、パターンが形成された酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写するパターン形成方法を提供する。
市販の1,5−ジヒドロキシナフタレン(以下15DHN、硫黄分450ppm、ICP−OESで測定)1000gをプロピレングリコールメチルエーテル(以下PGME)3000gに溶解した。そこに、中性アルミナ(富田製薬製 トミタ―AD−250NS 粒径60〜250μm pH7.5)500gを加え、室温で3時間撹拌した後、中性アルミナをろ別し、得られた15DHNのPGME溶液を濃縮し998gの15DHNを得た。この15DHNの硫黄分をICP−OESで測定したところ50ppmであった。
中性アルミナで処理していない15DHNを反応に使用した以外は合成例1と同様の反応でポリマー2を得た。得られたポリマーのポリスチレン換算の分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定、硫黄分をICP−OES測定したところ、分子量(Mw)3,600、分散度(Mw/Mn)=2.03、硫黄分435ppmであった。
市販の2,7−ジヒドロキシナフタレン(以下27DHN、硫黄分650ppm、ICP−OESで測定)1000gをPGME3000gに溶解した。そこに、中性アルミナ500gを加え、室温で3時間撹拌した後、中性アルミナをろ別し、得られた27DHNのPGME溶液を濃縮し981gの27DHNを得た。この27DHNの硫黄分をICP−OESで測定したところ45ppmであった。
中性アルミナで処理していない27DHNを反応に使用した以外は合成例3と同様の反応でポリマー4を得た。得られたポリマーのポリスチレン換算の分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定、硫黄分をICP−OES測定したところ、分子量(Mw)3,150、分散度(Mw/Mn)=2.00、硫黄分580ppmであった。
1000mlのフラスコに合成例1で精製した15DHNを80g(0.5モル)、4−ヒドロキシベンズアルデヒド36.7g(0.3モル)、メチルセロソルブ140gを加え、70℃で撹拌しながら20wt%パラトルエンスルホン酸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。分液ロートに移し替えて、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2400ml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、減圧乾燥して下記式のようなポリマー5を得た。得られたポリマーのポリスチレン換算の分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定、1H−NMR分析によりポリマー5中の15DHN(a)と4−ヒドロキシベンズアルデヒド(b)のモル比を測定、硫黄分をICP−OES測定したところ、分子量(Mw)3,300、分散度(Mw/Mn)=2.39、(a)/(b)=0.61/0.39、硫黄分70ppmであった。
中性アルミナで処理していない15DHNを反応に使用した以外は合成例5と同様の反応でポリマー6を得た。得られたポリマーのポリスチレン換算の分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定、1H−NMR分析によりポリマー6中の15DHN(a)と4−ヒドロキシベンズアルデヒド(b)のモル比を測定、硫黄分をICP−OES測定したところ、分子量(Mw)3,380、分散度(Mw/Mn)=2.40、(a)/(b)=0.61/0.39、硫黄分410ppmであった。
500mlのフラスコにポリマー1を40g、炭酸カリウム35gおよびジメチルホルムアミド200gを混合した。この混合物を60℃に昇温し、これにプロパルギルブロミド60gを30分かけて加えた後、80℃に昇温し10時間撹拌を続けた。次に、室温に冷却し、メチルイソブチルケトン300mlで希釈した。分液ロートに移し替えて、脱イオン水150mlで洗浄を繰り返し、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200mlを加え、ヘキサン1500ml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、減圧乾燥して下記式のようなポリマー7を得た。得られたポリマーのポリスチレン換算の分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定、硫黄分をICP−OES測定したところ、分子量(Mw)4,100、分散度(Mw/Mn)=1.99、硫黄分40ppmであった。
合成例7のポリマー1の代わりにポリマー2を用いた以外は合成例7と同様の方法でポリマー8を得た。得られたポリマーのポリスチレン換算の分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定、硫黄分をICP−OES測定したところ、分子量(Mw)4,100、分散度(Mw/Mn)=2.00、硫黄分420ppmであった。
(有機膜形成用組成物の調製:実施例1−1〜12、比較例1−1〜12)
ポリマー1〜8、各種添加剤を下記の表1に示されている組成(()内の単位はkg)で調整し、有機下層膜形成用組成物の製造設備を用いて、10インチ(250mm)サイズで20nmの目開きを持つナイロン製フィルターでろ過することによって有機膜形成用組成物(SOL−1〜12)を製造した。
上記の有機下層膜形成用組成物(UL1−1〜12−2)を、膜厚100nmのSiO2膜が形成された直径300mmSiウェハー基板上に塗布して、250℃で60秒間ベークして膜厚100nmの有機下層膜を形成した。その上にケイ素含有レジスト中間膜ポリマーを含有するケイ素含有レジスト中間膜形成用組成物SOG1を塗布して220℃で60秒間ベークして膜厚35nmのケイ素含有レジスト中間膜を形成し、レジスト上層膜材料(ArF用SLレジスト溶液)を塗布し、105℃で60秒間ベークして膜厚100nmのレジスト上層膜を形成した。レジスト上層膜に液浸保護膜(TC1)を塗布し90℃で60秒間ベークし膜厚50nmの保護膜を形成した。上層レジストとしては、表4に示す組成の樹脂、酸発生剤、塩基化合物をFC−4430(住友スリーエム(株)製)0.1質量%を含む溶媒中に溶解させ、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調製した。
上記の有機下層膜形成用組成物(SOL−2、SOL−6、SOL−9、SOL−11)を膜厚100nmのSiO2膜が形成された直径300mmSiウェハー基板上に塗布して、表7に示されている条件でベークして膜厚80nmの有機下層膜を形成した。その上にSOG1を塗布して220℃で60秒間ベークして膜厚35nmのケイ素含有レジスト中間膜を形成し、レジスト上層膜材料(ArF用SLレジスト溶液)を塗布し、105℃で60秒間ベークして膜厚100nmのレジスト上層膜を形成した。更にTC1を塗布し90℃で60秒間ベークし膜厚50nmの保護膜を形成した。次いで、ArF液浸露光装置((株)ニコン製;NSR−S610C,NA1.30、σ0.98/0.65、35度ダイポールs偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスク)で露光量を変えながら露光し、100℃で60秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で30秒間現像し、ピッチ100nmでレジスト線幅を30nmから50nmのポジ型のラインアンドスペースパターンを得た。
・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
O260sccm
時間90sec
3…有機膜、 3a…有機膜パターン、 4…ケイ素含有レジスト中間膜、
4a…ケイ素含有レジスト中間膜パターン、 5…レジスト上層膜、
5a…現像後のフォトレジストパターン、 6…露光部分、 7…CVD膜、
7a…CVD膜パターン。
Claims (22)
- 前記ジヒドロキシナフタレンが、1,5−ジヒドロキシナフタレン又は2,7−ジヒドロキシナフタレンであることを特徴とする請求項1に記載の有機膜形成用組成物。
- 前記縮合剤が、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、又はヒドロキシナフチルアルデヒドであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機膜形成用組成物。
- 前記縮合物(A)、前記縮合物(B)の一方又は両方が、酸発生剤、架橋剤の一方又は両方を含むものであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物。
- 基板上に、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物が硬化した有機膜が形成されたものであることを特徴とする半導体装置製造用基板。
- 半導体装置の製造工程で適用される有機膜の形成方法であって、被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を回転塗布し、該有機膜形成用組成物が塗布された被加工体を不活性ガス雰囲気下で50℃以上600℃以下の温度で10秒〜7200秒の範囲で熱処理して硬化膜を得ることを特徴とする有機膜の形成方法。
- 半導体装置の製造工程で適用される有機膜の形成方法であって、被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を回転塗布し、該有機膜形成用組成物が塗布された被加工体を空気中で50℃以上400℃以下の温度で5秒〜3600秒の範囲で熱処理して塗布膜形成し、続いて該塗布膜が形成された被加工体を不活性ガス雰囲気下で400℃以上600℃以下の温度で10秒〜7200秒の範囲で熱処理して硬化膜を得ることを特徴とする有機膜の形成方法。
- 前記不活性ガスとして、酸素濃度が1%以下のものを用いることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の有機膜の形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に該パターンが転写された有機膜に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をCVD又はALDで形成し、前記有機膜パターン部分をエッチングで除去することでパターンピッチを前記有機膜に転写されたパターンのパターンピッチの1/2にした後、パターンが形成された酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該回路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有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体をエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該回路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有機反射防止膜と前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に該パターンが転写された有機膜に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をCVD又はALDで形成し、前記有機膜パターン部分をエッチングで除去することでパターンピッチを前記有機膜に転写されたパターンのパターンピッチの1/2にした後、パターンが形成された酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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にエッチングでパターンを転写し、該パターンが形成された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが形成された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上にフォトレジスト組成物からなる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、該回路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にエッチングでパターンを転写し、該パターンが形成された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に該パターンが転写された有機膜に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をCVD又はALDで形成し、前記有機膜パターン部分をエッチングで除去することでパターンピッチを前記有機膜に転写されたパターンのパターンピッチの1/2にした後、パターンが形成された酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該回路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有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写し、該パターンが形成された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に、該パターンが形成された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
- 被加工体上に請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、該有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスクの上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物からなる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層膜構造とし、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該回路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有機反射防止膜と前記無機ハードマスクにエッチングでパターンを転写し、該パターンが形成された無機ハードマスクをマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、更に該パターンが転写された有機膜に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をCVD又はALDで形成し、前記有機膜パターン部分をエッチングで除去することでパターンピッチを前記有機膜に転写されたパターンのパターンピッチの1/2にした後、パターンが形成された酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、又は酸化窒化ケイ素膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写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の形成を、CVD法又はALD法によって行うことを特徴とする請求項14から請求項17のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記回路パターンの形成において、波長が10nm以上300nm以下の光を用いたリソグラフィー、電子線による直接描画、ナノインプリンティング、又はこれらの組み合わせによって回路パターンを形成することを特徴とする請求項10から請求項18のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記回路パターンの形成において、アルカリ溶液又は有機溶剤によって回路パターンを現像することを特徴とする請求項10から請求項19のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記被加工体が、半導体装置基板、又は該半導体装置基板上に金属膜、金属炭化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、金属酸化炭化膜、及び金属酸化窒化膜のいずれかが成膜されたものであることを特徴とする請求項10から請求項20のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
- 前記被加工体を構成する金属が、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、銀、金、アルミニウム、インジウム、ガリウム、ヒ素、パラジウム、鉄、タンタル、イリジウム、モリブデン、コバルト、又はこれらの合金であることを特徴とする請求項21に記載のパターン形成方法。
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