形成圖案的方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施方式涉及在被處理的基底層上形成圖案的方法，更加詳細來說，是從能夠自組織化的嵌段共聚物層形成圖案的方法。
【背景技術】
[0002]為了實現半導體元件等器件的進一步精細化，需要形成具有比通過至今為止使用了光刻技術的精細加工而得到的臨界尺寸小的尺寸的圖案。作為用于形成這樣的尺寸的圖案的一個方法，成為下一代曝光技術的EUV (extreme ultrav1let:遠紫外)的開發正在進行。在EUV中，使用與現有的UV光源波長相比明顯短的波長的光，使用例如13.5nm非常短的波長的光。因此，EUV存在實現量產化的技術壁皇。例如，EUV具有曝光時間長等技術問題。因而，期待開發能夠提供更精細化的器件的另外的制造方法。
[0003]作為替代現有的光刻技術的技術，著眼于使用作為將規則圖案自發地組織化的自組織化(self-assembled)材料之一的自組織化嵌段共聚物(BCP:block copolymer)，來形成圖案的技術。這樣的技術在專利文獻I和2中有記載。
[0004]在專利文獻I記載的技術中，在基底層上涂敷包括含有相互不混和的兩種以上的聚合物.嵌段成分A、B的嵌段共聚物的嵌段共聚物層。而且，為了使聚合物.嵌段成分A、B自發地相分離，進行熱處理(退火)。由此，能夠獲得具有包含聚合物.嵌段成分A的第一區域和包含聚合物嵌段成分B的第二區域的秩序圖案。另外，在專利文獻2中，作為微孔(via)的形成方法，提案有嵌段共聚物的圖案化加工。在專利文獻2記載的圖案化加工中，通過除去相分離的嵌段共聚物層的第一區域和第二區域之中的第二區域，能夠獲得圖案。
[0005]在專利文獻I和2所記載的通過嵌段共聚物層的圖案化而得到的圖案的尺寸通常在以現有的光刻技術中極難實現的10納米的范圍內。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2007-208255號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2010-269304號公報
【發明內容】
[0010]發明想要解決的課題
[0011]專利文獻1、2中沒有記載有關用于相對于通過嵌段共聚物層的相分離而形成的第一區域有選擇地除去第二區域的等離子體蝕刻的條件。但是，本申請發明者發現，在利用一般的氧等離子體進行的蝕刻中，相對于第一區域有選擇地蝕刻第二區域比較困難。
[0012]因而，需要能夠利用等離子體蝕刻來相對于通過嵌段共聚物層的自組織化而形成的第一區域有選擇地除去第二區域。
[0013]用于解決課題的技術方案
[0014]在一個方面中，提供在被處理體的基底層上形成圖案的方法。該方法包括:(a)在基底層上形成包含第一聚合物和第二聚合物的能夠自組織化的嵌段共聚物層的步驟；(b)對被處理體進行處理，使得在嵌段共聚物層形成包含第一聚合物的第一區域和包含第二聚合物的第二區域的步驟；(C)在對被處理體進行處理的步驟之后，在電容耦合型的等離子體處理裝置內對該第二區域進行蝕刻直至第二區域的膜厚的中途的步驟；(d)在對第二區域進行蝕刻的步驟之后，對等離子體處理裝置的上部電極施加負的直流電壓而從該上部電極產生二次電子，并將該二次電子照射到被處理體的步驟；和(Θ)在將二次電子照射到被處理體的步驟之后，在等離子體處理裝置內進一步對第二區域進行蝕刻的步驟。
[0015]在上述一個方面所涉及的方法中，將第二區域相對于其膜厚蝕刻至中途，由此第二區域的表面比第一區域的表面凹陷。在該狀態下，當將二次電子照射到被處理體的表面時，與凹陷的第二區域相比，二次電子較多地照射在第一區域。其結果是，與第二區域相比第一區域的固化被促進。而且，通過對第二區域進一步蝕刻，能夠相對于第一區域有選擇地蝕刻除去第二區域。
[0016]在一個方式中，第一聚合物為聚苯乙烯，第二聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯。在該情況下，相對于包含聚苯乙烯的第一區域能夠有選擇地蝕刻包含聚甲基丙烯酸甲酯的第二區域。
[0017]發明效果
[0018]如上述說明那樣，根據本發明的的一個方面和若干方式，相對于通過嵌段共聚物層的自組織化而形成的第一區域，能夠利用等離子體蝕刻有選擇地除去第二區域。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示一實施方式的形成圖案的方法的流程圖。
[0020]圖2是表示在圖1所示的各步驟中生成的生產物的截面的圖。
[0021]圖3是用于說明嵌段共聚物的自組織化的圖。
[0022]圖4是概略地表示等離子體處理裝置的一實施方式的圖。
[0023]圖5是用于說明圖1所示的步驟STS4的原理的圖。
[0024]圖6是用于說明各實驗例的評價參數的圖。
【具體實施方式】
[0025]以下，參照附圖對各種實施方式進行詳細說明。此外，在各附圖中，對相同或者相當的部分標注相同的附圖標記。
[0026]圖1是表示一實施方式的形成圖案的方法的流程圖。另外，圖2是表示在圖1所示的各步驟中所生成的生產物的截面的圖。如圖1所示，一實施方式的形成圖案的方法MTl包括步驟ST1、步驟ST2、步驟ST3、步驟ST4和步驟ST5。方法MTl中，首先，在步驟STl中，將嵌段共聚物涂敷在被處理體(以下稱為“晶片W”)的表面。嵌段共聚物例如能夠通過旋涂法等各種方法涂敷。由此，如圖2的(a)所示，在晶片W的表面形成有嵌段共聚物層BCL。此外，如圖2的(a)所示，在一實施方式中，晶片W具有硅制的基板Sb和設置在該基板Sb上的基底層UL，在該基底層UL上形成有嵌段共聚物層BCL。在一實施方式中，基底層UL由有機膜構成。
[0027]上述嵌段共聚物是自組織化(Self-Assembled)嵌段共聚物，包含第一聚合物和第二聚合物。在一實施方式中，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)作為第一聚合物，并且包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為第二聚合物。
[0028]在此，關于嵌段共聚物和其自組織化，以PS-b-PMMA為例，參照圖3進行說明。PS和PMMA都是一個分子的直徑為0.7nm的高分子。將含有相互不混和的PS和PMMA的嵌段共聚物涂敷在基底層UL上，而形成嵌段共聚物層BCL后，將晶片W從常溫(25°C)以300°C以下的溫度進行熱處理(退火)時，在嵌段共聚物層BCL中產生相分離。一般來講，退火在200°C?250°C的溫度范圍內進行。另一方面，當以高于300°C的高溫進行熱處理時，不產生嵌段共聚物層BCL的相分離，PS和PMMA任意配置。另外，在相分離后使溫度返回至常溫，嵌段共聚物層BCL也保持相分離狀態。
[0029]當各聚合物的聚合物長度較短時，相互作用(斥力)變弱，且親水性變強。另一方面，當聚合物長度較長時，相互作用(斥力)變強，且疏水性變強。利用這樣的聚合物的性質，例如如圖3的(a)和圖3的(b)所示，能夠產生PS和PMMA的相分離結構。圖3的(a)表示聚合物A和聚合物B具有大致相同的聚合物長度時的相分離結構。一個例子中，聚合物A為PS，聚合物B為PMMA。在圖3的(a)所示的情況下，由于各聚合物的相互作用相同，所以在250°C左右對嵌段共聚物層BCL進行熱處理時，聚合物A和聚合物B自組織化而相分離為線狀。即，聚合物A形成線狀的第一區域，在第一區域間中聚合物B形成線狀的第二區域。利用該相分離結構，例如當除去包含聚合物B的第二區域時，能夠形成線和空間(L/S)的周期圖案。該周期圖案能夠作為半導體元件等的器件制造用的圖案應用。
[0030]另外，圖3的(b)表示聚合物A和聚合物B的聚合物長度差別大時，即聚合物A的聚合物長度與聚合物B的聚合物長度相比長的情況下的相分離結構。在圖3的(b)所示的情況下，聚合物A的相互作用(斥力)強，聚合物B的相互作用(斥力)弱。在250°C左右對這樣的嵌段共聚物層BCL進行熱處理時，由于聚合物間的相互作用的強弱，聚合物A在外側自組織化，聚合物B在內側自組織化。即，聚合物B