形成图案的方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及在被处理的基底层上形成图案的方法，更加详细来说，是从能够自组织化的嵌段共聚物层形成图案的方法。
【背景技术】
[0002]为了实现半导体元件等器件的进一步精细化，需要形成具有比通过至今为止使用了光刻技术的精细加工而得到的临界尺寸小的尺寸的图案。作为用于形成这样的尺寸的图案的一个方法，成为下一代曝光技术的EUV (extreme ultrav1let:远紫外)的开发正在进行。在EUV中，使用与现有的UV光源波长相比明显短的波长的光，使用例如13.5nm非常短的波长的光。因此，EUV存在实现量产化的技术壁皇。例如，EUV具有曝光时间长等技术问题。因而，期待开发能够提供更精细化的器件的另外的制造方法。
[0003]作为替代现有的光刻技术的技术，着眼于使用作为将规则图案自发地组织化的自组织化(self-assembled)材料之一的自组织化嵌段共聚物(BCP:block copolymer)，来形成图案的技术。这样的技术在专利文献I和2中有记载。
[0004]在专利文献I记载的技术中，在基底层上涂敷包括含有相互不混和的两种以上的聚合物.嵌段成分A、B的嵌段共聚物的嵌段共聚物层。而且，为了使聚合物.嵌段成分A、B自发地相分离，进行热处理(退火)。由此，能够获得具有包含聚合物.嵌段成分A的第一区域和包含聚合物嵌段成分B的第二区域的秩序图案。另外，在专利文献2中，作为微孔(via)的形成方法，提案有嵌段共聚物的图案化加工。在专利文献2记载的图案化加工中，通过除去相分离的嵌段共聚物层的第一区域和第二区域之中的第二区域，能够获得图案。
[0005]在专利文献I和2所记载的通过嵌段共聚物层的图案化而得到的图案的尺寸通常在以现有的光刻技术中极难实现的10纳米的范围内。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2007-208255号公报
[0009]专利文献2:日本特开2010-269304号公报
【发明内容】
[0010]发明想要解决的课题
[0011]专利文献1、2中没有记载有关用于相对于通过嵌段共聚物层的相分离而形成的第一区域有选择地除去第二区域的等离子体蚀刻的条件。但是，本申请发明者发现，在利用一般的氧等离子体进行的蚀刻中，相对于第一区域有选择地蚀刻第二区域比较困难。
[0012]因而，需要能够利用等离子体蚀刻来相对于通过嵌段共聚物层的自组织化而形成的第一区域有选择地除去第二区域。
[0013]用于解决课题的技术方案
[0014]在一个方面中，提供在被处理体的基底层上形成图案的方法。该方法包括:(a)在基底层上形成包含第一聚合物和第二聚合物的能够自组织化的嵌段共聚物层的步骤；(b)对被处理体进行处理，使得在嵌段共聚物层形成包含第一聚合物的第一区域和包含第二聚合物的第二区域的步骤；(C)在对被处理体进行处理的步骤之后，在电容耦合型的等离子体处理装置内对该第二区域进行蚀刻直至第二区域的膜厚的中途的步骤；(d)在对第二区域进行蚀刻的步骤之后，对等离子体处理装置的上部电极施加负的直流电压而从该上部电极产生二次电子，并将该二次电子照射到被处理体的步骤；和(Θ)在将二次电子照射到被处理体的步骤之后，在等离子体处理装置内进一步对第二区域进行蚀刻的步骤。
[0015]在上述一个方面所涉及的方法中，将第二区域相对于其膜厚蚀刻至中途，由此第二区域的表面比第一区域的表面凹陷。在该状态下，当将二次电子照射到被处理体的表面时，与凹陷的第二区域相比，二次电子较多地照射在第一区域。其结果是，与第二区域相比第一区域的固化被促进。而且，通过对第二区域进一步蚀刻，能够相对于第一区域有选择地蚀刻除去第二区域。
[0016]在一个方式中，第一聚合物为聚苯乙烯，第二聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯。在该情况下，相对于包含聚苯乙烯的第一区域能够有选择地蚀刻包含聚甲基丙烯酸甲酯的第二区域。
[0017]发明效果
[0018]如上述说明那样，根据本发明的的一个方面和若干方式，相对于通过嵌段共聚物层的自组织化而形成的第一区域，能够利用等离子体蚀刻有选择地除去第二区域。
【附图说明】
[0019]图1是表示一实施方式的形成图案的方法的流程图。
[0020]图2是表示在图1所示的各步骤中生成的生产物的截面的图。
[0021]图3是用于说明嵌段共聚物的自组织化的图。
[0022]图4是概略地表示等离子体处理装置的一实施方式的图。
[0023]图5是用于说明图1所示的步骤STS4的原理的图。
[0024]图6是用于说明各实验例的评价参数的图。
【具体实施方式】
[0025]以下，参照附图对各种实施方式进行详细说明。此外，在各附图中，对相同或者相当的部分标注相同的附图标记。
[0026]图1是表示一实施方式的形成图案的方法的流程图。另外，图2是表示在图1所示的各步骤中所生成的生产物的截面的图。如图1所示，一实施方式的形成图案的方法MTl包括步骤ST1、步骤ST2、步骤ST3、步骤ST4和步骤ST5。方法MTl中，首先，在步骤STl中，将嵌段共聚物涂敷在被处理体(以下称为“晶片W”)的表面。嵌段共聚物例如能够通过旋涂法等各种方法涂敷。由此，如图2的(a)所示，在晶片W的表面形成有嵌段共聚物层BCL。此外，如图2的(a)所示，在一实施方式中，晶片W具有硅制的基板Sb和设置在该基板Sb上的基底层UL，在该基底层UL上形成有嵌段共聚物层BCL。在一实施方式中，基底层UL由有机膜构成。
[0027]上述嵌段共聚物是自组织化(Self-Assembled)嵌段共聚物，包含第一聚合物和第二聚合物。在一实施方式中，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)作为第一聚合物，并且包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为第二聚合物。
[0028]在此，关于嵌段共聚物和其自组织化，以PS-b-PMMA为例，参照图3进行说明。PS和PMMA都是一个分子的直径为0.7nm的高分子。将含有相互不混和的PS和PMMA的嵌段共聚物涂敷在基底层UL上，而形成嵌段共聚物层BCL后，将晶片W从常温(25°C)以300°C以下的温度进行热处理(退火)时，在嵌段共聚物层BCL中产生相分离。一般来讲，退火在200°C?250°C的温度范围内进行。另一方面，当以高于300°C的高温进行热处理时，不产生嵌段共聚物层BCL的相分离，PS和PMMA任意配置。另外，在相分离后使温度返回至常温，嵌段共聚物层BCL也保持相分离状态。
[0029]当各聚合物的聚合物长度较短时，相互作用(斥力)变弱，且亲水性变强。另一方面，当聚合物长度较长时，相互作用(斥力)变强，且疏水性变强。利用这样的聚合物的性质，例如如图3的(a)和图3的(b)所示，能够产生PS和PMMA的相分离结构。图3的(a)表示聚合物A和聚合物B具有大致相同的聚合物长度时的相分离结构。一个例子中，聚合物A为PS，聚合物B为PMMA。在图3的(a)所示的情况下，由于各聚合物的相互作用相同，所以在250°C左右对嵌段共聚物层BCL进行热处理时，聚合物A和聚合物B自组织化而相分离为线状。即，聚合物A形成线状的第一区域，在第一区域间中聚合物B形成线状的第二区域。利用该相分离结构，例如当除去包含聚合物B的第二区域时，能够形成线和空间(L/S)的周期图案。该周期图案能够作为半导体元件等的器件制造用的图案应用。
[0030]另外，图3的(b)表示聚合物A和聚合物B的聚合物长度差别大时，即聚合物A的聚合物长度与聚合物B的聚合物长度相比长的情况下的相分离结构。在图3的(b)所示的情况下，聚合物A的相互作用(斥力)强，聚合物B的相互作用(斥力)弱。在250°C左右对这样的嵌段共聚物层BCL进行热处理时，由于聚合物间的相互作用的强弱，聚合物A在外侧自组织化，聚合物B在内侧自组织化。即，聚合物B