图案形成方法
【专利摘要】本发明涉及图案形成方法。根据一个实施例，首先，在处理对象膜上形成由第一辐射敏感性组合物制成的第一抗蚀剂膜。然后，对第一抗蚀剂膜执行曝光和显影以形成第一抗蚀剂图案。之后，执行不溶解处理以使第一抗蚀剂图案不溶于第二辐射敏感性组合物的溶剂。接着，在第一抗蚀剂图案上形成由第二辐射敏感性组合物制成的第二抗蚀剂膜。接着，对第二抗蚀剂膜执行曝光和显影以形成第二抗蚀剂图案。第一辐射敏感性组合物和第二辐射敏感性组合物中的至少一者由对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的高分子化合物制成。
【专利说明】图案形成方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求2015年4月23日提交的编号为2015-088519的日本专利申请的优先权益，该申请的全部内容通过引用的方式在此纳入。
技术领域
[0003]此处描述的实施例一般地涉及图案形成方法。
【背景技术】
[0004]双镶嵌(dual damascene)方法是这样的一种方法，在该方法中，在被视为处理对象膜的层间绝缘膜中形成包括接触孔和沟槽图案的双镶嵌图案，并且将诸如Cu之类的布线材料全部以一个步骤嵌入双镶嵌图案中。一般而言，在第一轮，通过光刻步骤和干式蚀刻步骤在处理对象膜中形成接触孔，然后在第二轮，通过光刻步骤和干式蚀刻步骤在处理对象膜中形成沟槽图案。另外，近年来，为了缩短处理步骤并降低成本，还公知具有这样的一种方法:在此方法中，通过两个光刻步骤在抗蚀剂图案中形成阶梯结构，并且通过一个干式蚀刻步骤形成双镶嵌图案。
[0005]然而，随着尺寸(scaling)的发展，抗蚀剂膜的厚度已变小以防止诸如图案倒塌(pattern fall)之类的缺陷。因此，抗蚀剂膜的厚度可能不足以执行到处理对象膜的转印(transfer)。如果抗蚀剂膜的厚度不足，则在某些情况下，处理对象膜无法被处理到底。特别是，存在这样的一种情况:其中无法完成沟槽图案的形成，从而产生明布线(wiringopen)缺陷。
【发明内容】
[0006]一般而言，本发明的实施例提供一种图案形成方法，此方法提高了到待处理膜的图案转印性能。
[0007]根据一个实施例，首先，在处理对象膜上形成由第一辐射敏感性组合物制成的第一抗蚀剂膜。然后，对所述第一抗蚀剂膜执行曝光和显影以形成第一抗蚀剂图案。之后，执行不溶解处理以使所述第一抗蚀剂图案不溶于第二辐射敏感性组合物的溶剂。接着，在所述第一抗蚀剂图案上形成由所述第二辐射敏感性组合物制成的第二抗蚀剂膜。接着，对所述第二抗蚀剂膜执行曝光和显影以形成第二抗蚀剂图案。所述第一辐射敏感性组合物和所述第二辐射敏感性组合物中的至少一者由对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的高分子化合物制成。
[0008]因此，可以高产地在处理对象膜中形成孔图案和与所述孔图案相连的沟槽图案。进一步地，所述方法包括抗蚀剂图案，该图案具有足以蚀刻所述处理对象膜的厚度。因此，还可以在层间绝缘膜中形成所述沟槽图案，同时防止产生明布线缺陷。
【附图说明】
[0009]图1A到1J是示意性地示出根据第一实施例的图案形成方法的顺序的实例的剖视图；以及
[0010]图2A到2G是示意性地示出根据第二实施例的图案形成方法的顺序的实例的剖视图。【具体实施方式】
[0011]下面将参考附图详细地解释图案形成方法的示例性实施例。本发明不限于以下实施例。在以下实施例中使用的半导体器件的剖视图是示意性的，因此，每个层的厚度与宽度之间的关系和/或各层之间的厚度比可能与实际状态不同。进一步地，下面所示的膜厚度仅作为示例，并非限制性的。
[0012](第一实施例)
[0013]图1A到1J是示意性地示出根据第一实施例的图案形成方法的顺序的实例的剖视图。此图案形成方法就使用双镶嵌方法在半导体器件中形成接触件和与接触件相连的布线的方法而言进行解释。
[0014]首先，如图1A所示，在布线层10上形成层间绝缘膜21、第一掩模膜(mask film)22 和第二掩模膜23。例如，布线层10具有层间绝缘膜11和在其中形成的布线图案12,并且被设置在衬底(未示出)之上。
[0015]层间绝缘膜21被视为处理对象膜，在该膜中嵌有与布线图案12相连的接触件和与该接触件相连的布线图案。例如，四乙氧基硅烷(TE0S)膜或S1j莫被用作层间绝缘膜 21。该膜的厚度例如可被设定为200nm。[〇〇16]第一掩模膜22将被用作用于通过蚀刻来处理层间绝缘膜21的掩模。例如，诸如SoC(旋涂碳(Spin on Carbon))膜之类的有机膜被用作第一掩模膜22。该膜的厚度例如可被设定为200nm。[〇〇17]第二掩模膜23将被用作用于通过蚀刻来处理第一掩模膜22和层间绝缘膜21的掩模。例如，诸如SoG(旋涂玻璃(Spin on Glass))膜之类的无机膜被用作第二掩模膜23。 该膜的厚度例如可被设定为50nm。
[0018] 然后，如图1B所示，在第二掩模膜23上形成第一抗蚀剂膜。例如，可通过使用涂覆方法等施加第一辐射敏感性组合物来形成第一抗蚀剂膜。该膜的厚度例如可被设定为 200nm。第一辐射敏感性组合物可以由在普通的光刻步骤中使用的负型抗蚀剂制成。进一步地，第一辐射敏感性组合物是这样的一种组合物:对于该组合物，在其显影时使用有机溶剂作为显影溶液。而且，第一辐射敏感性组合物优选地具有这样的成分:当被固化时，该成分不溶于下面描述的第二辐射敏感性组合物的溶剂。[〇〇19]之后，使用曝光技术和显影技术对第一抗蚀剂膜构图，以形成第一抗蚀剂图案24。在该实例中，形成接触孔图案(将被称为孔图案)24a。更具体地说，使用曝光技术在第一抗蚀剂膜中形成潜像。此曝光例如可采用辐射射线(例如，波长位于可见光区域内的电磁波)。然后，执行使用有机溶剂的显影工艺，以便形成由已经被辐射射线照射的剩余部分构成的图案。用于此的显影溶液例如可由乙醚(例如，二乙醚、四氢呋喃、或苯甲醚)；酮(例如，丙酮、甲基异丁基酮、2-庚酮、或环己酮)；或酯(例如，乙酸丁酯或乙酸异戊酯)制成。 进一步地，显影溶液可由上述有机溶剂中的多种不同溶剂的混合物制成，此溶液通过选择对所采用的抗蚀剂最适合的溶剂来制备。通过将第一抗蚀剂膜浸入显影溶液预定的时间来执行显影。因此，形成包括具有预定直径的孔图案24a的第一抗蚀剂图案24。
[0020]然后，如图1C所示，使第一抗蚀剂图案24不溶于第二辐射敏感性组合物的溶剂， 从而形成第一抗蚀剂图案241。该不溶解工艺可以热处理或能量射线照射处理为例。热处理可以这样的工艺为例:在此工艺中，以200°C将包括第一抗蚀剂图案24的衬底加热预定的时间。进一步地，能量射线照射处理可以这样的工艺为例:在此工艺中，使用诸如电子束或紫外线之类的能量射线进行照射。因此，获得处于固化状态的第一抗蚀剂图案241。固化的第一抗蚀剂图案241展现出不溶于下面描述的第二辐射敏感性组合物的溶剂的特性。
[0021]之后，如图1D所示，在不溶解的第一抗蚀剂图案241上形成第二抗蚀剂膜。可通过使用涂覆方法等施加第二辐射敏感性组合物来形成第二抗蚀剂膜。第二辐射敏感性组合物是负型抗蚀剂，其中对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的辐射敏感性高分子化合物(polymer compound)作为溶质被溶解在从例如由环己酮、PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)、 PGME(丙二醇甲醚)构成的组中选择的至少一种溶剂中。对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的辐射敏感性高分子化合物在聚合物主链中包含Si或金属。该金属优选地为这样的元素:即使其扩散到半导体器件内，也不影响或几乎不影响半导体器件的操作。此类金属可以T1、W、Al、Ta、Hf、Zr或Mo为例。第二辐射敏感性组合物优选地为这样的组合物:对于该组合物，在其显影时使用有机溶剂作为显影溶液。第二抗蚀剂膜的厚度例如可被设定为 200nm。在此，由于已经使第一抗蚀剂图案241不溶于第二辐射敏感性组合物的溶剂，因此当形成第二抗蚀剂膜时，第一抗蚀剂图案241无法被第二辐射敏感性组合物的溶剂溶解。
[0022]然后，使用曝光技术和显影技术对第二抗蚀剂膜构图，从而形成第二抗蚀剂图案 25。在该实例中，形成用于嵌入布线图案的沟槽图案25a。沟槽图案25a被形成为其与形成于第一抗蚀剂图案241中的孔图案24a相连。沟槽图案25a可以是孤立的图案，也可以是线和空间(line-and-space)图案的一部分。在沟槽图案25a被形成为线和空间图案的一部分的情况下，沟槽图案25a沿着预定方向延伸并且在与延伸方向交叉的方向上以预定间隔设置。在此，当沟槽图案25a以线和空间的形式形成时，它们不限于直线图案。可被视为线和空间图案的形式具有这样的类型:其中，诸如引出布线、路由(routing)布线或U形布线之类的多种非直线布线沿着与它们的延伸方向交叉的方向设置。进一步地，即使通过连接图案而使平行延伸的线图案相互连接，不包括连接图案的部分也可被视为线图案。
[0023]更具体地说，使用曝光技术在第二抗蚀剂膜中形成潜像。该曝光例如可采用辐射射线(例如，波长位于可见光区域内的电磁波)。然后，执行使用有机溶剂的显影工艺，以便形成由已经被辐射射线照射的剩余部分构成的图案。用于此的显影溶液例如可由乙醚(例如，二乙醚、四氢呋喃、或苯甲醚)；酮(例如，丙酮、甲基异丁基酮、2-庚酮、或环己酮)；或酯(例如，乙酸丁酯或乙酸异戊酯)制成。进一步地，显影溶液可由上述有机溶剂中的多种不同溶剂的混合物制成，此溶液通过选择对所采用的抗蚀剂最适合的溶剂来制备。通过将第二抗蚀剂膜浸入显影溶液预定的时间来执行显影。因此，形成包括沟槽图案25a的第二抗蚀剂图案25。
[0024]作为上述处理的结果，在第二掩模膜23上形成抗蚀剂图案，以使该抗蚀剂图案具有阶梯结构，此阶梯结构包括形成有孔图案24a的第一抗蚀剂图案241和具有被设置在孔图案24a上的沟槽图案25a的第二抗蚀剂图案25。之后，使用干式蚀刻，通过具有此阶梯结构并充当掩模的抗蚀剂图案来处理所述处理对象膜。接下来，将详细地解释后续步骤。
[0025]如图1E所示，通过充当掩模的第一抗蚀剂图案241，执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，以便处理第二掩模膜23。等离子体蚀刻可以RIE (反应离子蚀刻)方法等为例。因此，第一抗蚀剂图案241的孔图案24a被转印到第二掩模膜23上。在此，尽管通过转印到第二掩模膜23上形成孔图案23a，但是第二抗蚀剂图案25的沟槽图案25a几乎没有被转印到第一抗蚀剂图案241上。这是因为第一抗蚀剂图案241和第二抗蚀剂图案25之间具有成分差异，这样，在使用基于碳氟化合物的气体执行蚀刻期间，第一抗蚀剂图案241的可蚀刻性小于第二抗蚀剂图案25。
[0026]然后，如图1F所示，通过充当掩模的第二掩模膜23,执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到第一掩模膜22上形成孔图案22a。此时，由于第二抗蚀剂图案25在聚合物主链中包含Si或金属，因此，对包含氧作为主要成分的气体的蚀刻耐受性较高。这样，在第二抗蚀剂图案25的沟槽底部处露出的第一抗蚀剂图案241的一部分被处理得比第二抗蚀剂图案25快，从而被去除。换言之，通过充当掩模的第二抗蚀剂图案25,执行等离子体蚀刻，从而通过转印到第一抗蚀剂图案241上形成沟槽图案24b。结果，获取这样的一种结构:在此结构中，包括孔图案23a的第二掩模膜23以及分别包括沟槽图案24b和25a的第一抗蚀剂图案241和第二抗蚀剂图案25被设置在包括孔图案22a的第一掩模膜22上。
[0027]之后，如图1G所示，通过分别包括沟槽图案24b和25a并且充当掩模的第一抗蚀剂图案241和第二抗蚀剂图案25,执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到第二掩模膜23上形成沟槽图案23b。结果，获取这样一种结构:在此结构中，形成有沟槽图案23b的第二掩模膜23和包括沟槽图案24b的第一抗蚀剂图案241被设置在包括孔图案22a的第一掩模膜22上。进一步地，当通过转印到第二掩模膜23上形成沟槽图案23b时，通过充当掩模的第一掩模膜22蚀刻被视为处理对象膜的层间绝缘膜21。这样，通过转印到层间绝缘膜21上还形成孔图案21a。但是，该转印仅在处理第二掩模膜23期间的时段内执行，因此变为半蚀刻，该半蚀刻仅将层间绝缘膜21向下蚀刻到其厚度的中间部分。
[0028]然后，如图1H所示，通过包括沟槽图案23b并充当掩模的第二掩模膜23,执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到第一掩模膜22上形成沟槽图案22b。此时，第一抗蚀剂图案241和第二抗蚀剂图案25被去除，同时第一掩模膜22被处理。结果，获取这样一种结构:在此结构中，分别形成有沟槽图案22b和23b的第一掩模膜22和第二掩模膜23被设置在包括通过半蚀刻形成的孔图案21a的层间绝缘膜21上。
[0029]之后，如图1I所示，通过分别包括沟槽图案22b和23b并充当掩模的第一掩模膜 22和第二掩模膜23,执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到层间绝缘膜21上形成沟槽图案21b。此时，在形成沟槽图案21b的同时处理提前形成的孔图案21a，从而使其先于沟槽图案21b到达层间绝缘膜21的下表面。 在孔图案21a到达衬底的时间点完成等离子体蚀刻，这样，孔图案21a变为接触孔，沟槽图案21b变为沟槽。
[0030]然后，如图1J所示，使用PVD(物理气相沉积)方法或CVD(化学气相沉积)方法， 在层间绝缘膜21上以保形(conformal)状态形成由诸如Cu之类的导电材料制成的种膜(seed film)(未示出)。之后，使用电镀方法在种膜上形成诸如Cu之类的导电材料。然后， 使用CMP(化学机械抛光)方法去除位于层间绝缘膜21的上表面的导电材料膜的一部分。 结果，由嵌入接触孔21a的导电材料形成接触件31，由嵌入沟槽21b的导电材料形成布线图案32〇
[0031]在该实例中，图1G所示的蚀刻仅在处理第二掩模膜23期间执行，因此，通过半蚀刻(仅将层间绝缘膜21向下蚀刻到其厚度的中间)形成孔图案21a。但是，该蚀刻可被执行为在厚度方向上完全穿透层间绝缘膜21。
[0032]根据第一实施例，在处理对象膜上形成有机第一掩模膜22和无机第二掩模膜23， 并且在第二掩模膜23上形成包括孔图案24a的第一抗蚀剂图案24。使第一抗蚀剂图案24 不溶解，然后在不溶解的第一抗蚀剂图案241上形成包括沟槽图案25a的第二抗蚀剂图案 25。第二抗蚀剂图案25由在聚合物主链中包含Si或金属的高分子化合物制成。然后，交替地执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻和使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻。结果，可以高产地在处理对象膜中形成孔图案 21a和与孔图案21a相连的沟槽图案21b。进一步地，根据第一实施例的方法包括第二抗蚀剂图案25,该图案具有足以蚀刻处理对象膜的厚度。因此，可以在层间绝缘膜21中形成沟槽图案，同时防止产生明布线缺陷。
[0033](第二实施例)[〇〇34] 在第一实施例中，第一抗蚀剂图案和第二抗蚀剂图案层叠在掩模膜上以执行图案形成。进一步地，第一抗蚀剂图案由第一辐射敏感性组合物制成，该组合物在聚合物主链中既不包含Si，也不包含金属，而第二抗蚀剂图案由第二辐射敏感性组合物制成，该组合物在聚合物主链中包含Si或金属。在第二实施例中，将介绍以下情况:在此情况下，第一抗蚀剂图案由第二辐射敏感性组合物制成，该组合物在聚合物主链中包含Si或金属，而第二抗蚀剂图案由第一辐射敏感性组合物制成，该组合物在聚合物主链中既不包含Si，也不包含金属。
[0035]图2A到2G是示意性地示出根据第二实施例的图案形成方法的顺序的实例的剖视图。此图案形成方法就使用双镶嵌方法在半导体器件中形成接触件和与接触件相连的布线的方法而目进行解释。
[0036]首先，如图2A所示，在布线层10上形成层间绝缘膜21和抗反射膜51。例如，布线层10和层间绝缘膜21与第一实施例中描述的布线层和层间绝缘膜相同。层间绝缘膜21 的厚度例如可被设定为200nm。抗反射膜51由包含吸光物质和辐射敏感性高分子化合物的材料制成，并且也充当用于处理层间绝缘膜21的掩模。抗反射膜51的厚度例如可被设定为 90nm。[〇〇37] 然后，在抗反射膜51上形成第一抗蚀剂膜。可通过使用涂覆方法等施加在第一实施例中描述的第二辐射敏感性组合物来形成第一抗蚀剂膜。第二辐射敏感性组合物是包含辐射敏感性高分子化合物的负型抗蚀剂，该高分子化合物对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性。对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的辐射敏感性高分子化合物在聚合物主链中包含Si或金属。此金属可以T1、W、Al、Ta、Hf、Zr或M0为例。第二辐射敏感性组合物优选地为这样的组合物:对于该组合物，在其显影时使用有机溶剂。第一抗蚀剂膜的厚度可被设定为200nm。
[0038] 之后，使用曝光技术和显影技术对第一抗蚀剂膜构图，以便形成第一抗蚀剂图案52。在该实例中，形成孔图案52a。更具体地说，使用曝光技术在第一抗蚀剂膜中形成潜像。 此曝光例如可采用辐射射线(例如，波长位于可见光区域内的电磁波)。然后，执行使用有机溶剂的显影工艺，以便形成由已经被辐射射线照射的剩余部分构成的图案。用于此的显影溶液例如可由乙醚(例如，二乙醚、四氢呋喃、或苯甲醚)；酮(例如，丙酮、甲基异丁基酮、2-庚酮、或环己酮)；或酯(例如，乙酸丁酯或乙酸异戊酯)制成。进一步地，显影溶液可由上述有机溶剂中的多种不同溶剂的混合物制成，此溶液通过选择对所采用的抗蚀剂最适合的溶剂来制备。通过将第一抗蚀剂膜浸入显影溶液预定的时间来执行显影。因此，形成包括具有预定直径的孔图案52a的第一抗蚀剂图案52。
[0039]然后，如图2B所示，使第一抗蚀剂图案52不溶于第一辐射敏感性组合物的溶剂， 从而形成第一抗蚀剂图案521。如在第一实施例中那样，该不溶解工艺可以热处理或能量射线照射处理为例。
[0040]之后，如图2C所示，在不溶解的第一抗蚀剂图案521上形成第二抗蚀剂膜。可通过使用涂覆方法等施加第一辐射敏感性组合物来形成第二抗蚀剂膜。第一辐射敏感性组合物是负型抗蚀剂，其中辐射敏感性高分子化合物作为溶质被溶解在从例如环己酮、PGMEA和 PGME构成的组中选择的至少一种溶剂中。第一辐射敏感性组合物还优选地为这样的组合物:对于该组合物，在其显影时使用有机溶剂。第二抗蚀剂膜的厚度可被设定为200nm。
[0041]然后，使用曝光技术和显影技术对第二抗蚀剂膜构图，从而形成第二抗蚀剂图案53。在该实例中，形成用于嵌入布线图案的沟槽图案53a。沟槽图案53a被形成为其与形成于第一抗蚀剂图案521中的孔图案52a相连。沟槽图案53a可以是孤立的图案，也可以是线和空间图案的一部分。
[0042]作为上述处理的结果，在抗反射膜51上形成抗蚀剂图案，以使该抗蚀剂图案具有阶梯结构，此结构包括形成有孔图案52a的第一抗蚀剂图案521和具有被设置在孔图案52a 上的沟槽图案53a的第二抗蚀剂图案53。之后，使用干式蚀刻，通过具有此阶梯结构并充当掩模的抗蚀剂图案处理所述处理对象膜。接下来，将详细地解释后续步骤。
[0043]之后，如图2D所示，通过充当掩模的第一抗蚀剂图案521，执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到抗反射膜51上形成孔图案51a。在此，去除在第二抗蚀剂图案53的沟槽底部处露出的第一抗蚀剂图案521的一部分。
[0044]然后，如图2E所示，通过形成有孔图案51a并充当掩模的抗反射膜51，执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到被视为处理对象膜的层间绝缘膜21上而形成孔图案21a。此时，由于第一抗蚀剂图案521在聚合物主链中包含Si或金属，因此与第二抗蚀剂图案53相比，它对包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体具有较低的耐受性。因此，在第二抗蚀剂图案53的沟槽底部处露出的第一抗蚀剂图案521的一部分被处理得比第二抗蚀剂图案53快，从而被去除。这样，通过转印到第一抗蚀剂图案521上形成沟槽图案52b。在此，当在第二抗蚀剂图案53的沟槽底部露出的第一抗蚀剂图案521的一部分被去除时，蚀刻停止，从而在半蚀刻的情况下停止对层间绝缘膜21的蚀刻。结果，获得这样一种结构:在此结构中，包括孔图案51a的抗反射膜 51和分别包括沟槽图案52b和53b的第一抗蚀剂图案521和第二抗蚀剂图案53被设置在包括通过转印形成的孔图案21a的层间绝缘膜21上。
[0045]之后，如图2F所示，通过分别包括沟槽图案52b和53b并充当掩模的第一抗蚀剂图案521和第二抗蚀剂图案53,执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到抗反射膜51上形成沟槽图案51b。结果，获取这样一种结构:在此结构中，形成有沟槽图案51b的抗反射膜51和形成有沟槽图案52b的第一抗蚀剂图案521被设置在包括通过半蚀刻形成的孔图案21a的层间绝缘膜21上。此时，由于用于在抗反射膜51中形成孔图案51a和沟槽图案51b的转印工艺，第二抗蚀剂图案53已经被消耗，从而消失。
[0046]然后，如图2G所示，通过充当掩模的包括沟槽图案52b的第一抗蚀剂图案521和包括沟槽图案51b的抗反射膜51，执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，从而通过转印到层间绝缘膜21上形成沟槽图案21b。此时，在形成沟槽图案21b的同时处理提前形成的孔图案21a，从而使其先于沟槽图案21b到达层间绝缘膜21的下表面。在孔图案21a到达衬底的时间点完成等离子体蚀刻，这样，孔图案21a变为接触孔，沟槽图案21b变为沟槽。在此，由于第一抗蚀剂图案521在聚合物主链中包含Si 或金属，因此它对基于碳氟化合物的气体具有较低的蚀刻耐受性。结果，在处理层间绝缘膜 21的同时，此图案被去除。
[0047]之后，将抗反射膜51暴露于使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体，从而去除抗反射膜51。然后执行第一实施例的图1J所示的处理，以便由嵌入接触孔21a的导电材料形成接触件31，由嵌入沟槽21b的导电材料形成布线图案32。[〇〇48] 第二实施例提供与第一实施例相同的效果。
[0049]在上述实施例中，介绍了这样一种情况:在此情况下，第一抗蚀剂图案24或52以及第二抗蚀剂图案25或53中的一者由第一辐射敏感性组合物制成，该组合物在聚合物主链中既不包含Si，也不包含金属，而另一者由第二辐射敏感性组合物制成，该组合物在聚合物主链中包含Si或金属。但是，第一抗蚀剂图案24或52以及第二抗蚀剂图案25或53这两者都可以由在聚合物主链中包含Si或金属的辐射敏感性组合物制成。在这种情况下，第一抗蚀剂图案24或52以及第二抗蚀剂图案25或53可被设定为在Si或金属的浓度(含量)方面彼此不同。如果第二抗蚀剂图案25或53被设定为与第一抗蚀剂图案24或52相比具有较高的Si或金属浓度，则可应用与第一实施例相同的图案形成方法。进一步地，如果第一抗蚀剂图案24或52被设定为与第二抗蚀剂图案25或53相比具有较高的Si或金属浓度，则可应用与第二实施例相同的图案形成方法。
[0050]进一步地，上述图案形成方法可被用于在诸如NAND型闪存之类的非易失性半导体存储器件、或诸如ReRAM之类的非易失性存储器件中形成接触件或通孔和布线。
[0051]尽管已经描述了特定实施例，但是这些实施例仅通过举例的方式给出，并非旨在限制本发明的范围。实际上，此处描述的新颖实施例可通过各种其它形式体现；而且，在不偏离本发明的精神的情况下，可以对此处描述的实施例做出形式上的各种省略、替换和更改。所附权利要求及其等同物旨在涵盖这些将落在本发明的范围和精神内的形式或修改。
【主权项】
1.一种图案形成方法，包括: 在处理对象膜上形成由第一辐射敏感性组合物制成的第一抗蚀剂膜； 对所述第一抗蚀剂膜执行曝光和显影以形成第一抗蚀剂图案； 执行不溶解处理，以使所述第一抗蚀剂图案不溶于第二辐射敏感性组合物的溶剂； 在所述第一抗蚀剂图案上形成由所述第二辐射敏感性组合物制成的第二抗蚀剂膜；以及 对所述第二抗蚀剂膜执行曝光和显影以形成第二抗蚀剂图案， 其中所述第一辐射敏感性组合物和所述第二辐射敏感性组合物中的至少一者由对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的高分子化合物制成。2.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的所述高分子化合物在聚合物主链中包括Si或金属。3.根据权利要求2所述的图案形成方法，其中所述金属是从由T1、W、Al、Ta、Hf、Zr和Mo构成的组中选择的至少一种元素。4.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中，在执行所述第一抗蚀剂膜和所述第二抗蚀剂膜的显影的过程中，使用有机溶剂执行所述第一抗蚀剂膜的显影和所述第二抗蚀剂膜的显影。5.根据权利要求4所述的图案形成方法，其中所述有机溶剂包括乙醚、四氢呋喃、苯甲醚、丙酮、甲基异丁基酮、2-庚酮、环己酮、乙酸丁酯、以及乙酸异戊酯中的至少一者。6.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中所述不溶解处理是加热所述第一抗蚀剂图案的处理或使用能量射线照射所述第一抗蚀剂图案的处理。7.根据权利要求6所述的图案形成方法，其中所述能量射线是电子束或UV光。8.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中所述第二辐射敏感性组合物的溶剂是从由环己酮、PGMEA和PGME构成的组中选择的至少一种溶剂。9.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中所述第一抗蚀剂膜和所述第二抗蚀剂膜由负型抗蚀剂制成。10.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中所述第一抗蚀剂图案由设置有孔图案的所述第一抗蚀剂膜形成，并且 所述第二抗蚀剂图案由设置有与所述孔图案相连的沟槽图案的第二抗蚀剂膜形成。11.根据权利要求1所述的图案形成方法，进一步包括: 在形成所述第一抗蚀剂膜之前，在所述处理对象膜上形成有机第一掩模膜和无机第二掩模膜；以及 在形成所述第二抗蚀剂图案之后，通过等离子体蚀刻在所述处理对象膜中形成孔图案和与所述孔图案相连的沟槽图案， 其中，在形成所述孔图案和所述沟槽图案的过程中，交替地执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻和使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻。12.根据权利要求11所述的图案形成方法，其中所述第二辐射敏感性组合物由对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的高分子化合物制成，或者与所述第一辐射敏感性组合物相比，所述第二辐射敏感性组合物对等离子体蚀刻时存在的氧具有更高的耐受性。13.根据权利要求11所述的图案形成方法，其中所述孔图案和所述沟槽图案的形成包括: 通过执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助充当掩模的所述第一抗蚀剂图案将所述孔图案转印到所述第二掩模膜上， 通过执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助充当掩模的所述第二掩模膜将所述孔图案转印到所述第一掩模膜上，以及借助充当掩模的所述第二抗蚀剂图案，将所述沟槽图案转印到所述第一抗蚀剂图案上， 通过执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助充当掩模的所述第一抗蚀剂图案将所述沟槽图案转印到所述第二掩模膜上，以及借助充当掩模的所述第一掩模膜将所述孔图案转印到所述处理对象膜上， 通过执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助均充当掩模的所述第二掩模膜和所述第一抗蚀剂图案将所述沟槽图案转印到所述第一掩模膜上，以及 通过执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助充当掩模的所述第一掩模膜将所述沟槽图案转印到所述处理对象膜上。14.根据权利要求13所述的图案形成方法，其中，在将所述孔图案转印到所述处理对象膜上的过程中，在完成将所述沟槽图案转印到所述第二掩模膜上的时间点，完成使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻。15.根据权利要求13所述的图案形成方法，其中，在将所述孔图案转印到所述处理对象膜上的过程中，在所述孔图案到达所述处理对象膜的下表面的时间点，完成使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻。16.根据权利要求14所述的图案形成方法，其中，在将所述沟槽图案转印到所述处理对象膜上的过程中，在所述孔图案到达所述处理对象膜的下表面的时间点，完成使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻。17.根据权利要求1所述的图案形成方法，进一步包括: 在形成所述第一抗蚀剂膜之前，在所述处理对象膜上形成有机掩模膜；以及在形成所述第二抗蚀剂图案之后，通过等离子体蚀刻在所述处理对象膜中形成孔图案和与所述孔图案相连的沟槽图案， 其中，在形成所述孔图案和所述沟槽图案的过程中，交替地执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻和使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻。18.根据权利要求17所述的图案形成方法，其中所述第一辐射敏感性组合物由对等离子体蚀刻时存在的氧具有耐受性的高分子化合物制成，或者与所述第二辐射敏感性组合物相比，所述第一辐射敏感性组合物对所述等离子体蚀刻时存在的氧具有更高的耐受性。19.根据权利要求18所述的图案形成方法，其中所述孔图案和所述沟槽图案的形成包括: 通过执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助充当掩模的所述第一抗蚀剂图案将所述孔图案转印到所述掩模膜上， 通过执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助充当掩模的所述第二抗蚀剂图案将所述沟槽图案转印到所述第一抗蚀剂图案上，以及借助充当掩模的所述掩模膜将所述孔图案转印到所述处理对象膜上， 通过执行使用包含氧作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助均充当掩模的所述第二抗蚀剂图案和所述第一抗蚀剂图案将所述沟槽图案转印到所述掩模膜上，以及 通过执行使用包含基于碳氟化合物的气体作为主要成分的气体的等离子体蚀刻，借助均充当掩模的所述第一抗蚀剂图案和所述掩模膜将所述沟槽图案转印到所述处理对象膜上。20.根据权利要求11所述的图案形成方法，进一步包括: 在形成所述孔图案和所述沟槽图案之后，在所述孔图案和所述沟槽图案中嵌入导电材料。
【文档编号】G03F7/00GK106066574SQ201510549468
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年8月31日 公开号201510549468.0, CN 106066574 A, CN 106066574A, CN 201510549468, CN-A-106066574, CN106066574 A, CN106066574A, CN201510549468, CN201510549468.0
【发明人】大理知哉, 近藤丈博, 金田直也, 曾田荣一
【申请人】株式会社东芝