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CN102084300A - 超精细图案化掩模、其生产方法以及将其用于形成超精细图案的方法 - Google Patents

超精细图案化掩模、其生产方法以及将其用于形成超精细图案的方法 Download PDF

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CN102084300A
CN102084300A CN200980103216.8A CN200980103216A CN102084300A CN 102084300 A CN102084300 A CN 102084300A CN 200980103216 A CN200980103216 A CN 200980103216A CN 102084300 A CN102084300 A CN 102084300A
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Abstract

本发明提供了一种超精细图案形成方法，其可以简便地以高规模化生产率来生产超精细图案。该方法中，在待处理薄膜上形成第一凸起图案；在凸起图案的侧面上形成由含硅氮烷键的树脂组合物形成的隔体；通过使用隔体或设置在隔体周围的树脂层作为掩模来形成超精细图案。该隔体通过仅在第一凸起图案周围的部分固化均匀涂覆的树脂组合物来形成。因此，可以形成与常规图案形成方法相比更加精细的图案。

Description

超精细图案化掩模、其生产方法以及将其用于形成超精细图案的方法
技术领域
本发明提供了一种图案形成方法，特别是在半导体器件生产中的基体衬底上形成图案的方法。本发明还提供了一种用于图案形成的图案化掩模的形成方法。
背景技术
在半导体器件生产过程中，待处理薄膜(例如，绝缘膜或导电膜)通常形成在基体衬底上。蚀刻掩模形成在该膜上，通过蚀刻在该待处理薄膜上形成具有预定尺寸和形状的图案。多次重复以上程序。
在待处理薄膜上形成图案的步骤中，通常使用光刻技术，其中，使用称为光致抗蚀剂(此后简称为“抗蚀剂”)的感光材料进行所谓的曝光步骤、显影处理步骤等。
当使用光刻技术时，待处理薄膜的图案通常根据以下程序来形成。具体地，通过在待处理薄膜上涂覆来形成抗蚀剂膜，抗蚀剂膜的预定区域通过曝光掩模(＝光掩模)曝光成像。接着，显影曝光后的抗蚀剂膜，除去曝光后的或未曝光的部分形成抗蚀图。然后例如通过使用该抗蚀图作为掩模的干法蚀刻形成待处理薄膜的图案。
近年来，从例如改善分辨率和生产能力的角度看，当将抗蚀剂膜曝光时，会使用短波长曝光光源。例如，使用发射紫外光的光源，如KrF准分子激光器或ArF准分子激光器。
即使当使用短波长光进行曝光时，可得到的最小线宽也仅为约90nm。另一方面，对增加图案分辨率有了越来越高的要求，并且并不难预期将来将需要形成具有更高程度精细度的图案。对于形成比90nm更高程度精细度的图案最重要的是开发曝光系统和与曝光系统相适应的抗蚀剂。通常对曝光系统开发的重点是例如使用短波长作为光源波长，例如F2准分子激光器、EUV(极紫外光)、电子束、X射线及软X射线，以及提高镜头的数值孔径(NA)。但是，利用较短波长作为光源波长需要昂贵的新曝光系统，提高数值孔径会涉及一个问题，即分辨率和焦点深度宽度是平衡关系。因此，即使增强分辨率，焦点深度宽度也会不利地降低。
近年来，作为可以解决以上问题的光刻技术，已经提出了液体浸渍曝光方法(液体浸渍光刻法)。该方法中，在曝光步骤中将液体折射率媒介(折射率液，浸渍液)如纯水或氟类惰性液体以预定厚度介入到镜头和衬底上抗蚀剂膜之间的部分中，至少在抗蚀剂膜上面。该方法中，由于用具有更大折射率(n)的液体例如纯水代替了迄今为止已经由不活泼气体如空气或氮气填充的曝光光路空间，与使用较短波长光源或更高NA镜头的情况相同，即使当使用与不活泼气体的情况相同曝光波长的光源时，也能够实现高分辨率，同时并未减少焦点深度宽度。液体浸渍曝光已经吸引了很多注意力，因为使用液体浸渍曝光可以使用现有设备上安装的镜头实现以更低成本、更高分辨率以及更佳焦点深度来形成抗蚀剂图案。即使是液体浸渍曝光也不能实现比分辨率极限40nm更高的分辨率图案。在这种情况下，为了实现更高分辨率图案提出了各种建议。
非专利文献1公开了通过两次曝光来精细化图案。该方法中，在作为第一层的硬掩模上通过光致抗蚀工艺形成抗蚀图。此后，通过蚀刻将抗蚀图转印到作为第一层的硬掩模上，然后除去抗蚀剂。接着通过二次光致抗蚀工艺形成抗蚀图。再次使用以上转印后的作为第一层的硬掩模，通过蚀刻将图案转印到作为最底层的硬掩模上。以上两次曝光法可以实现超精细图案的转印。但是，该方法中，因为光致抗蚀工艺重复两次，该工艺所需的时间增加了。因此，从成本的观点看该光致抗蚀工艺是不利的。进而，该光致抗蚀工艺中包含的曝光重复两次，需要两类光掩模。这需要由第一光掩模图像转印获得的转印图像与由第二光掩模图像转印获得的转印图像的高度精确定位，从而，在简便性和高规模化生产率上有改进的空间。
非专利文献2公开了一种超精细图案形成方法，其中通过化学气相沉积法(此后称为“CVD”)在形成在待处理薄膜上的图案化模板的侧面上形成隔体，并将其用作掩模用于进行蚀刻。该方法根据以下程序进行。在预先形成的模板层上通过光致抗蚀工艺形成抗蚀图。使用该抗蚀图作为掩模将图像转印到模板层上形成凸起(图案化的模板层)。进而，通过CVD在该凸起的侧面上形成隔体。此后，将该凸起除去使该隔体留下作为图案。这种情况下，当图案化的模板层是线型时，相对原始的每一条线形成了隔体的两个图案。特别地，该图案可以双重化。双重化的图案作为蚀刻掩模处理待处理薄膜以形成超精细图案。该非专利文献2中，可以用该方法成功地形成22nm的超精细图案。实现该方法的CVD法中，这种工艺需要相当大量的时间，从而该方法应该在提高高规模化生产率方面明显改进。
[非专利文献1]M.Dusa等的“Pitch doubling through dual patterning lithography challenges in integration and Lithography budgets”，Proc.SPIE Vol6520，65200G，(2007)
[非专利文献2]Chris Bencher的Nanochip technology journal，issue of two 2007
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在短时间内以高规模化生产率来形成超精细图案的方法，以及一种形成超精细图案化掩模的方法，该掩模用于实现该图案形成方法。
根据本发明，提供了一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上层合待处理薄膜；
在待处理薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；以及
除去该凸起，以形成不同材料的超精细第二凸起图案化掩模。
根据本发明，还提供了另一形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上依次层合待处理薄膜和处理辅助用中间薄膜；
在处理辅助用中间薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；
除去该第一凸起图案，以形成不同材料的超精细第二凸起图案化掩模；以及
通过第二凸起图案化掩模来蚀刻该处理辅助用中间薄膜，以形成用于制造待处理薄膜的超精细图案化掩模。
本发明还提供了另一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上层合待处理薄膜；
在待处理薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；
用与第一凸起图案材料基本相同的材料嵌入间隔，以形成与第一凸起图案互补的图案；以及
除去该不同材料的层，以形成由第一凸起图案和互补图案组成的超精细图案化掩模。
本发明还提供了另一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上依次层合待处理薄膜和处理辅助用中间薄膜；
在处理辅助用中间薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；
用与第一凸起图案材料基本相同的材料嵌入所述凸起间的间隔，以形成与第一凸起图案互补的图案；
除去该不同材料的层，以形成由第一凸起图案和互补图案组成的超精细图案化掩模；以及
通过第一凸起图案和互补图案来蚀刻该处理辅助用中间薄膜，以形成用于制造待处理薄膜的超精细图案化掩模。
本发明还提供了一种由以上任一方法形成的超精细图案化掩模。
本发明还提供一种超精细图案形成方法，包括通过使用以上超精细图案化掩模作为蚀刻掩模来蚀刻待处理薄膜的步骤。
本发明提供了一种以高规模化生产率来形成超精细图案的方法，以及用于该方法的超精细图案化掩模。根据该方法，可以形成的超精细尺寸图案的数目是由常规方法形成图案数目的两倍。进而，不必提供常规方法中必要的复杂程序，例如通过两次曝光叠印的光掩模图案，从而可以简便地形成超精细图案。
附图说明
图1是说明根据本发明超精细图案形成方法的第一实施方案的示意图。
图2是说明根据本发明超精细图案形成方法的第二实施方案的示意图。
附图标记说明
101基体衬底
102待处理薄膜
103处理辅助用中间薄膜
104第一凸起图案
104A嵌入材料
201覆盖层
301固化层
401隔体
501源自处理辅助用中间薄膜的图案
601超精细图案
具体实施方式
用于形成超精细图案的第一种方法
本发明的第一实施方案将参考附图1(a)～(h)进行说明。附图1(a)～(h)是垂直于长度方向的各自图案的剖视图。
首先在基体衬底101上(例如硅衬底或玻璃衬底上)形成待处理成为最终图案的薄膜102。这种情况下，用于预处理的中间薄膜(未示出)可以预先设置在基体衬底的表面上以提高待处理薄膜102的粘附性，提高衬底的平面性，并提高蚀刻处理等的可加工性，从而可以通过用于预处理的中间薄膜在基体衬底101上形成待处理薄膜102。如果由一些特殊物质组成，基体衬底可以不仅具有承载的功能，还可起到待处理薄膜的作用。这意味着基体衬底的表面可以用作待处理薄膜，因此可以通过使用此后描述的图案化掩模来制造。
本发明中，待处理为最终图案的薄膜102可以根据预期目的用没有特别限制的任意材料形成。用于待处理薄膜的材料的实例包括(a)导电材料，例如，铝(Al)、硅化铝(AlSi)、铜(Cu)、钨(W)、硅化钨(WSi)、钛(Ti)或氮化钛(TiN)；(b)半导体材料，例如，锗(Ge)或硅(Si)；或(c)绝缘材料，例如，氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)，或有机材料例如有机树脂。
这些材料根据预期图案来选择。特别地，待处理薄膜直接制造为结合到如最终半导体器件中的图案。例如该薄膜制造为金属布线层或内层绝缘薄膜，因此选择适于其功能的材料。例如，当利用该图案例如作为沟槽隔离结构或低介电绝缘薄膜时，使用无机或有机绝缘材料。另一方面，在形成布线结构时，使用导电材料。用于此处的有机材料包括例如酚醛清漆树脂、聚乙烯苯酚、聚甲基丙烯酸酯、聚芳撑、聚酰亚胺以及聚芳醚材料和包含碳原子例如碳的有机材料。
如必要，在待处理薄膜102上形成处理辅助用中间薄膜103。以下主要说明形成处理辅助用中间薄膜的情况。对于没有形成中间薄膜的情况，以下中间薄膜的说明可用于待处理薄膜。因为本发明的特征在于直接在待处理薄膜上形成超精细图案化掩模，或者如果形成的话，在中间薄膜上形成超精细图案化掩模，因此通过使用该掩模制造待处理薄膜还是中间薄膜对于掩模本身的形成本质上没有给出任何区别。
在形成处理辅助用中间薄膜时，其设置在基体衬底101上，可以与上述用于预处理的中间薄膜相同或与之不同。处理辅助用中间薄膜可以由用于常规抗反射层的材料制成，使得具有抗反射层的功能。另外，处理辅助用中间薄膜可用作多层抗蚀方法中的下层抗蚀层。该情况下，中间薄膜由例如酚醛清漆树脂、聚乙烯苯酚、聚芳撑、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸酯、聚芳醚材料以及包含碳原子如碳的有机材料制成。
当使用有机材料作为处理辅助用中间薄膜的材料时，有机材料中碳的含量优选不少于10％重量。其原因是，当碳含量不少于10％重量时，蚀刻过程中，薄膜和由后面将要描述的树脂组合物形成的层之间的蚀刻选择比即蚀刻速率差异会增加，导致容易加工。处理辅助用中间薄膜的厚度依据应用而变化，优选通常落在20～10000nm范围内。其原因是，当该薄膜的厚度范围不超过20nm时，有时不能提供源自处理辅助用中间薄膜的预期最终图案。当该薄膜厚度不少于10000nm时，在待处理薄膜上后面将要描述的转印隔体图案过程中明显发生加工转印差异。
进而，根据待处理薄膜和处理辅助用中间薄膜的种类以及蚀刻条件，将多个处理辅助用中间薄膜堆叠起来是可能的。特别是当形成在待处理薄膜102上时，处理辅助用中间薄膜103优选由这样的材料制成，其使得中间薄膜可以通过掩模蚀刻，该掩模是由后面描述的树脂组合物形成的隔体部分，并且使得由此蚀刻得到的薄膜可以在位于下面的待处理薄膜在后续步骤中蚀刻时起到掩模的作用。这种情况下，已蚀刻薄膜的掩模本身被认为是超精细图案化掩模。不必在基体衬底上形成待处理薄膜，处理辅助用中间薄膜103可以直接形成在基体衬底的表面上，制造为超精细图案化掩模，该掩模用于制造充当待处理薄膜的基体衬底表面。
具有凸起的第一凸起图案104形成在待处理薄膜102上，既可以当存在中间薄膜103时通过处理辅助用中间薄膜103形成，也可以当没有中间薄膜103时直接形成在薄膜102上(图1(a))。具体地，可以通过常规方法来涂覆抗蚀剂(例如，正型化学增强型抗蚀剂)组合物等并曝光和显影涂层来形成抗蚀图104。但是，这决不限制形成凸起图案104的方法，其可以用其它方式形成。例如由不同于抗蚀剂组合物的材料制备一层，然后通过光刻法等制造形成凸起图案104。
用于抗蚀图104形成的辐射敏感树脂组合物可以是任何常规的辐射敏感树脂组合物。辐射敏感树脂组合物包括，例如，正型抗蚀剂，其包含碱可溶树脂(如酚醛清漆树脂、羟基苯乙烯树脂、或丙烯酸树脂)和重氮醌化合物；以及化学增强正型抗蚀剂或负型抗蚀剂，其在光照下产生用于形成抗蚀图的催化作用的酸。优选的是化学增强正型抗蚀剂，其在光照下产生用于形成抗蚀图的催化作用的酸。已经有多种抗蚀剂材料被提出并在市场上可以买到，可以使用任意常规的抗蚀剂材料。使用辐射敏感树脂组合物通过任意常规方法(例如涂覆方法、曝光方法、烘焙方法、显影方法、显影剂或冲洗方法)来形成抗蚀图。
为了形成最终超精细图案，优选地，第一凸起图案的精细度更高。为此目的，例如，优选采用使用ArF或KrF作为曝光光源的超精细图案形成方法。
第一凸起图案的厚度对应于此后将描述的隔体部分的厚度。例如，当处理辅助用中间薄膜103的厚度在20～10000nm范围内时，将在后面描述的隔体部分401的厚度优选在20～5000nm范围内。因此，第一凸起图案的厚度应与之类似。原因是，当隔体部分401的厚度小于20nm时，在蚀刻该处理辅助用中间薄膜103的过程中，作为掩模的隔体部分401不利地被消耗，并且处理辅助用中间薄膜103难以加工成预定尺寸和形状。另一方面，当第一凸起图案104的厚度减小时，可以提高曝光时的曝光裕度(exposure allowance)、焦距裕度(focus allowance)或分辨率。因为很难分辨作为第一凸起图案的抗蚀图本身，并且很难使树脂组合物本身嵌入，所以当隔体部分401的厚度大于5000nm时，需要引起注意。
接着，如图1(b)所示，涂覆树脂组合物以覆盖第一凸起图案104来形成覆盖层201。
此处使用的树脂组合物包含的树脂所包含的重复单元具有硅氮烷键。硅氮烷键是指Si-N连接，具有用于连接其它单元的连接臂，其它连接臂被任意取代基取代。通常，取代基是氢或烃基，并且可以由含硅基团或例如羟基、羧基或氨基的官能团取代。重复单元中连接臂的数量是2或更多。当存在3或更多个连接臂时，树脂可具有二维或三维结构。
具有硅氮烷键的重复单元可选自任意连接。优选的是，例如，由通式(I)表示的那些。
Figure BPA00001186543200111
其中R1和R2独立地表示氢原子、烷基、链烯基、环烷基、芳基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、烷氧基，或者是与硅原子连接的原子为碳原子的不同于这些基团的基团；以及
R3是氢原子、烷基、链烯基、环烷基、芳基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、烷氧基，或者是具有包含1～6个碳原子的饱和烃基的硅氮烷基，
R1、R2和R3中的至少一个是氢原子。
由通式(I)表示的树脂通常称为“聚硅氮烷”。当R1～R3的任一个是由通式(I)表示的硅氮烷基时，聚硅氮烷可以具有二维或三维结构。而且，还可以采用两种或更多种由通式(I)表示的重复单元的组合。
这些树脂中，一类优选的树脂包括由硅、氮和氢组成的全氢聚硅氮烷。这类全氢聚硅氮烷之一是由通式(I)表示的化合物，其中所有R1～R3都是氢原子。其它全氢聚硅氮烷包含-(SiH2NH)-和-(SiH2N)＜作为重复单元，端基是氢或-SiH3。全氢聚硅氮烷随重复单元混合比的变化可以具有各种结构。例如，可将以下结构作为示例。
Figure BPA00001186543200121
另外，关于重复单元，例如，可以将包含其它烃的重复单元和包含硅氧烷连接的重复单元结合，只要不牺牲本发明的效果。
该树脂的分子量可以根据例如所应用的抗蚀剂的类型和预期图案的类型来任意选择。然而，优选的是该树脂的分子量按照重均分子量为500～100000，更优选为600～10000。
用于本发明的树脂组合物通常包含溶剂。该溶剂应溶解该树脂。这是因为，当组合物涂覆到第一凸起图案上时，该组合物优选是均匀的。因此，树脂在溶剂中的溶解性应该是得该组合物能够均匀溶解。另一方面，当凸起图案是有机抗蚀图时，在凸起图案上涂覆树脂组合物时，图案在溶剂中的分解在图案精细化前不利地破坏了图案。因此，溶剂不应溶解抗蚀图。而且，优选溶剂不与树脂反应。
用于本发明的溶剂可以是任何溶剂，只要该溶剂满足以上需要。而且，该溶剂可以根据例如所使用的树脂和所涂覆的抗蚀剂材料的类型来选择。这类溶剂包括(a)醚，例如，二丁醚(DBE)、二丙醚、二乙醚、甲基叔丁基醚(MTBE)以及茴香醚；(b)饱和烃，例如，萘烷、正戊烷、1-戊烷、正己烷、异己烷、正庚烷、异庚烷、正辛烷、异辛烷、正壬烷、异壬烷、正癸烷、异癸烷、乙基环己烷、甲基环己烷、环己烷以及对盖烷；(c)不饱和烃，例如，环己烯和二戊烯(柠檬烯)；(d)酮，例如，甲基异丁酮(MIBK)；以及(e)芳烃，例如，苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯、三甲基苯和三乙基苯。其中，选自(a)醚和(b)饱和烃的溶剂是优选的。更具体地，当第一凸起图案是有机光致抗蚀剂时，优选的溶剂是二丁醚和萘烷，因为，即使当树脂和抗蚀剂材料的类型改变，它们也能广泛地应用。如果需要，这些溶剂可以两种或更多种结合使用。
本发明的树脂组合物包含溶解在以上溶剂中的以上树脂。树脂的浓度不特别限定。树脂浓度可以根据树脂组合物在例如第一凸起图案表面的涂覆性以及预期所覆盖图案及固化层的厚度来合适地调节。通常，树脂含量基于组合物的总重量优选为0.01～30％，更优选0.3～20％。
根据本发明的树脂组合物如果必要可以包含其它添加剂。这类添加剂包括表面活性剂、流平剂和增塑剂。
该树脂组合物可以例如通过用于涂覆辐射敏感树脂组合物的常规方法来涂覆形成覆盖层201，合适方法的实例包括旋涂、喷涂、浸涂和辊涂。随后加热该涂覆的覆盖层来固化存在于第一凸起图案附近的树脂组合物。
例如在60～250℃，优选80～170℃的温度，以及10～300秒，优选约60～120秒的加热时间的条件下加热树脂组合物层。温度优选是发生抗蚀图与树脂组合物层的混合的温度。所形成的树脂组合物层的厚度可以例如通过加热处理的温度和时间、所使用的辐射敏感树脂组合物以及水溶性树脂组合物来进行适当调节。因此，这些各类条件可以基于抗蚀图精细度的所需水平即所需的增加的抗蚀图宽度来确定。但是，覆盖层的厚度按照由抗蚀图表面确定的厚度通常是0.01～100μm。
因此，当加热整个衬底时，覆盖层201的固化反应在第一凸起图案的凸起附近发生。此后，通过使被固化层301覆盖的第一凸起图案精细化而获得的图案可以通过用溶剂冲洗衬底除去未固化的树脂组合物来提供(图1(c))。
选择不能有效溶解固化层并能有效溶解树脂组合物的溶剂作为冲洗处理的溶剂，其在加热时可以仅允许已形成的固化层301保留，并能除去该部分残留未反应的树脂组合物。用于树脂组合物的溶剂更优选用于冲洗处理。
接着，加工处理在第一凸起图案上形成的固化层以在第一凸起图案的凸起侧面上形成由不同于组成第一凸起图案的材料形成的一个层。为了方便起见，该层在此后称作“隔体”。为了形成该隔体，覆盖了第一凸起图案上表面的固化层应被有选择地除去。这种情况下，不特别限制选择性蚀刻方法，只要最终可以形成隔体即可。选择性蚀刻方法的实例包括在用任意包埋剂保护固化层侧面部分后的湿法蚀刻法，或干法蚀刻法，例如反应性离子蚀刻、磁控管型反应性离子蚀刻、电子束离子蚀刻、ICP蚀刻或ECR离子蚀刻。如上所述，固化层以硅为中心与其它元素形成化合物。因此，当使用干法蚀刻法时，优选使用包含氟原子(F)的气体源。
还可以在嵌入的底面上既没有形成前述凸起图案，也没有形成隔体的部分——也就是说，当存在处理辅助用中间薄膜103时就是处理辅助用中间薄膜103的表面上，如果不存在该中间薄膜时，就是待处理薄膜102的表面上——形成固化层。如果适当控制涂覆树脂组合物的方法和/或固化条件，可能在嵌入的底面上不形成固化层。但是，固化层通常形成在嵌入的底面上。这种情况下，必须将其除去。同时除去嵌入的底面上和凸起图案表面上的固化层是容易并且优选的。控制蚀刻条件以便同时除去嵌入的底面上和凸起图案表面上的固化层。但是，嵌入的底面上的固化层可以在通过超精细图案化掩模蚀刻待处理薄膜之前的任何步骤中除去。具体地地，其可以在凸起图案表面上的固化层除去之前或与之后描述的第一凸起图案移除同时来进行。不过，当处理辅助用中间薄膜103存在时，有必要在蚀刻中间薄膜之前除去固化层。
以上过程形成了由与构成第一凸起图案的材料不同的材料形成在第一凸起图案凸起侧面上的层(隔体)401，从而形成第二凸起图案(图1(d))。
接着，通过干法蚀刻法除去第一凸起图案104以形成仅由隔体401组成的掩模层(未示出)，然后通过蚀刻除去处理辅助用中间薄膜103(或如果不存在中间薄膜，则为待处理薄膜)上未被隔体401覆盖的部分。即，使用由隔体401组成的第二凸起图案作为掩模来蚀刻处理辅助用中间薄膜103，以形成源自处理辅助用中间薄膜的图案501(图1(e))。此处，第一凸起图案的移除和处理辅助用中间薄膜103或待处理薄膜的移除可以在控制蚀刻条件下独立地进行，又或可以在相同条件下相继或同时进行。如果控制蚀刻条件致使仅除去第一凸起图案来完成处理，那么可以得到仅由隔体401组成的掩模层。当最初形成的第一凸起图案104为线-间隔图案时，在图案501中，隔体在每条线的两侧形成为线型图案。因此，当考虑到线型图案的数量时，其图案的数目是常规方法形成的图案数目的两倍。所以，该方法还可称为图案加倍方法。
在形成图案501的蚀刻之前，例如，优选将树脂嵌入第一凸起图案之间的间隔部分中。特别地，在蚀刻处理中，第二凸起图案的侧面的一部分曝露出来，从而通过蚀刻效果有时会减小宽度。因此，优选通过树脂嵌入来保护第二凸起图案。该树脂可以从各种树脂中任意选择，但优选是蚀刻选择比等于第一凸起图案的有机材料。这类有机材料的实例包括聚乙烯吡咯烷酮-羟乙基丙烯酸酯等溶解在溶剂中的溶液。
这种情况下，不特别限制干法蚀刻法，只要可以加工处理辅助用中间薄膜103。该方法可以由能够微型制造的已知方法中适当选择。该方法的实例包括反应性离子蚀刻、磁控管型反应性离子蚀刻、电子束离子蚀刻、ICP蚀刻或ECR离子蚀刻。包含至少任一种选自氧原子(O)、氮原子(N)、氯原子(Cl)和溴原子(Br)所构成的组中的原子的气体优选用作气体源。包含无机元素和氧之间键的化合物对于由使用含以上原子气体放电提供的蚀刻剂是惰性的，因而有利地作用在隔体部分上。
据此，可以良好的各向异性蚀刻处理辅助用中间薄膜103。含氧原子蚀刻气体包括O2、CO和CO2。含氮原子蚀刻气体包括N2和NH3。含氯原子蚀刻气体包括Cl2、HCl及BCl3。含溴原子蚀刻气体包括HBr及Br2。这些蚀刻气体可以两种或更多种的混合物使用。而且，该蚀刻气体可包含硫原子(S)，原因是待处理薄膜可以良好的各向异性加工。除了以上气体之外，可以包含如氩(Ar)或氦(He)的气体。
在形成图案501后，如必要，除去保留在图案501上的隔体401(图1(f))。从而，形成了用作薄膜102加工掩模的超精细图案。如果不存在处理辅助用中间薄膜103，加工待处理薄膜以形成超精细图案。这种情况下，例如可以使用湿法蚀刻法、干法蚀刻法，例如反应性离子蚀刻、磁控管型反应性离子蚀刻、电子束离子蚀刻、ICP蚀刻或ECR离子蚀刻。如上所述，固化层中，硅构成中心原子并与其它元素形成化合物。因此，当使用干法蚀刻法时，优选使用包含氟原子(F)的气体源。但是，由于待处理薄膜102在间隔内曝光，应该在以上方法中选择不损害待处理薄膜的方法。
接着使用该图案501作为蚀刻掩模处理薄膜102，可以使用湿法蚀刻法或干法蚀刻法用于处理该薄膜。这类方法更具体的实例包括干法蚀刻法，例如反应性离子蚀刻、磁控管型反应性离子蚀刻、电子束离子蚀刻、ICP蚀刻或ECR离子蚀刻。通常根据用于待处理薄膜的材料选择蚀刻剂。
通过加工待处理薄膜以形成由待处理薄膜形成的超精细图案601(图1(g))，如必要，除去作为掩模保留的图案501。
以上已经描述了一种方法，该方法包括在衬底上提供由待处理薄膜和处理辅助用中间薄膜形成的基体衬底，提供直接在基体衬底上形成的超精细图案化掩模，从而形成超精细图案。但是本发明不仅限于该方法。在此可用的可选择的方法包括这样一种方法，其包括在例如裸玻璃衬底的透明衬底上形成处理辅助用中间薄膜103以形成基体衬底，并通过本发明的方法处理该基体衬底形成独立的超精细图案化掩模，使超精细图案化掩模与在另外提供的绝缘材料膜或导电材料膜上形成的抗蚀剂膜紧密接触，在光源下将其曝光，即，使将其进行接触曝光形成图案，或包括这样一种方法，其包括将根据以上方法形成在基体衬底上的超精细图案化掩模转印到另外提供的绝缘材料膜或导电材料膜上，通过图案化掩模对其进行蚀刻形成图案。根据本发明形成的图案可以用作下一步使用的图案化掩模。
用于形成超精细图案的第二种方法
用于形成超精细图案的第一种方法中，使用第一凸起图案的凸起侧面形成的隔体作为掩模来形成图案。另一方面，用于形成超精细图案的第二种方法中，通过除去隔体和位于隔体下面的层来形成图案。本发明的第二实施方案将参考附图2(a)～(h)详细描述。
首先，与用于形成超精细图案的第一种方法相同，在第一凸起图案的凸起侧面上形成隔体(图2(a)～(d))。走到这步为止与用于形成超精细图案的第一种方法相同。
将与第一凸起图案同等的材料104A嵌入第一凸起图案之间的间隔部分中(图2(e))。第一凸起图案之间的间隔部分已经由隔体401精细化，因此隔体间的间隔基本构成了间隔部分。
优选地，与嵌入到第一凸起图案之间的间隔部分的用于第一凸起图案的材料同等的材料与用于形成第一图案的材料相同。例如，当第一凸起图案已经使用抗蚀剂树脂等形成时，优选将用于形成第一凸起图案的抗蚀剂组合物填充到间隔部分中，接着固化。关于这一点，应该注意的是嵌入到间隔部分中的材料构成与之后的第一凸起图案互补的图案。换言之，嵌入间隔部分的材料形成额外的与第一凸起图案互补的凸起。特别地，在形成最终超精细图案时，材料应起到与第一凸起图案的掩模材料相同的功能。因此，与构成第一凸起图案的材料等同的材料不必与形成第一凸起图案使用的材料完全相同，其可以是起到如第一凸起图案中掩模材料功能的任意材料，进而其可以如第一凸起图案中那样被蚀刻和除去。
为了使嵌入到间隔部分的材料层起到用于形成最终超精细图案的掩模材料的功能，优选地，材料层的厚度与第一凸起图案的厚度相同。为此，材料层优选嵌入的高度与第一凸起图案的高度相同。或者，还可以采用以下方法：在材料层嵌入的高度大于第一凸起图案高度后，接着将其平整，例如，通过蚀刻处理到与第一凸起图案相同的高度。图2(e)中，嵌入材料104A的高度表现为与第一凸起图案104的高度不同，以区分嵌入材料104A和第一凸起图案104。但是，优选高度差小。
随后，通过如以上关于用于形成超精细图案的第一种方法描述的相同方法除去隔体401(图2(f))。因此，形成用于蚀刻待处理薄膜102或处理辅助用中间薄膜103的掩模。该掩模包括第一凸起图案104和与第一凸起图案104互补的图案104A。
使用由第一凸起图案104和与第一凸起图案104互补的图案104A形成的掩模来处理该处理辅助用中间薄膜103(图2(g))以形成用于处理待处理薄膜102的超精细图案化掩模。使用处理辅助用图案化中间层103作为掩模来处理该待处理薄膜102(图2(h))。因此，可以形成具有与隔体401相对应的沟槽的超精细图案。
如上所述，根据本发明的超精细图案形成方法中，本发明特定步骤的规定是必不可少的。而且这些步骤可以与常规方法结合。因此，当将抗蚀图用在第一凸起图案中时，用于形成抗蚀图的光致抗蚀剂和使用抗蚀图的抗蚀层形成方法可以是任意常规光致抗蚀剂和常规抗蚀层形成方法。该抗蚀图可以是任意通常使用的抗蚀图。另一方面，考虑到第一凸起图案，在作为蚀刻掩模用于蚀刻下层的上述超精细图案形成后使用光致抗蚀剂形成的凸起图案是有用的。
实施例
以下各实施例进一步说明本发明。
[实施例1]
将AZ Electronic Materials(Japan)K.K.(此后称为“AZ-EM K.K.”)制造的AZ KrF-17B涂覆到硅衬底上，在180℃加热涂覆的硅衬底60秒形成底部抗反射薄膜。如后描述，底部抗反射薄膜在蚀刻SiO2薄膜时也有效地用作碳硬掩模。该膜的厚度为60nm。接着通过由Tokyo Electron Limited制造的旋转涂覆器(ACT 12(商品名))涂覆由AZ-EM K.K.制造的ArF光致抗蚀剂AZ AX1120，在120℃加热该涂层90秒。这种情况下，进行调节以形成210nm厚的抗蚀剂膜。用具有ArF辐射曝光波长(193nm)的曝光系统(由NIKON CORPORATION制造的S306D)进行成像曝光，接着在120℃的热板上后曝光烘焙(以下称PEB)90秒。然后使该薄膜在23℃经受使用由AZ-EM K.K.制造的碱性显影液(AZ 300MIF显影剂，2.38wt％四甲基氢氧化铵的水溶液)的喷雾旋覆浸没显影一分钟，形成线宽为170nm、间距为340nm的线-间隔图案(第一凸起图案)。
将由AZ-EM K.K.制造的聚硅氮烷(包含由通式(I)表示的重复单元)以约为10％的聚合物浓度溶解在二丁醚中。通过0.05μm过滤器过滤该溶液得到树脂组合物。接着将该树脂组合物涂覆到带有印刷了线-间隔图案的衬底上，并在90℃加热涂覆的衬底60秒。这种情况下进行的涂覆在这样的条件下进行以便通过旋转涂覆在裸硅衬底上形成约120nm厚的涂层。此后，接着用二丁醚冲洗该衬底来除去树脂薄膜中未固化的部分以形成固化层，二丁醚与树脂组合物中使用的溶剂相同。
测量由此得到的线型图案的宽度，发现为186nm。
接着，用蚀刻装置进行蚀刻处理。这种情况下，使用等离子体蚀刻装置(由ULVAC，Inc.制造的NE5000(商品名))作为蚀刻装置。该蚀刻步骤中，除去位于第一凸起图案上部的部分中和位于第一凸起图案凸起之间的下层部分中的固化层以在第一凸起图案侧面上形成第二凸起图案。用CF4/O2流量比为20/20sccm的CF4/O2混合气体在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行蚀刻。蚀刻时间为20秒。
第二凸起图案形成后，再次用与以上使用的相同装置进行氧等离子体蚀刻，以除去抗蚀剂部分和碳硬掩模部分。用O2混合气体(每种成分的流量比：20sccm)在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行这种情况下的蚀刻。蚀刻时间为20秒。
在扫描电子显微镜(由Hitachi，Ltd.制造的S4700(商品名))下观察蚀刻后的图案。结果是，观察到的图案的个数是第一凸起图案的两倍。线宽为20nm。而且，可以确定除去了不同于已形成的超精细图案的部分中的碳硬掩模。
[实施例2]
将AZ-EM K.K.制造的AZ KrF-17B涂覆到硅衬底上，在180℃加热涂覆的硅衬底60秒以形成碳硬掩模。碳硬掩模层的厚度为60nm。接着通过由Tokyo Electron Limited制造的旋转涂覆器(ACT12(商品名))涂覆由AZ-EM K.K.制造的ArF光致抗蚀剂AZAX1120，在120℃加热该涂层90秒。这种情况下，进行调节以形成210nm厚的抗蚀剂膜。用具有ArF辐射曝光波长(193nm)的曝光系统(由NIKON CORPORATION制造的S306D)进行曝光，接着在120℃的热板上后曝光烘焙90秒。使该薄膜以与实施例1相同的方式显影，形成线宽为170nm、间距为340nm的线-间隔图案(第一凸起图案)。
以与实施例1相同的方式制备树脂组合物。接着将该树脂组合物涂覆到带有印刷了线-间隔图案的衬底上，并在90℃加热涂覆的衬底60秒。这种情况下进行的涂覆在这样的条件下进行以便通过旋转涂覆在裸硅衬底上形成约120nm厚的涂层。此后，接着用二丁醚冲洗该衬底来除去树脂薄膜中未固化的部分以形成固化层，二丁醚与树脂组合物中使用的溶剂相同。
测量由此得到的线型图案的宽度，发现为180nm。
此后，将作为嵌入材料的聚乙烯吡咯烷酮-丙烯酸羟基乙酯溶解在水中得到10％的水溶液。通过0.05μm过滤器过滤该水溶液得到组合物。涂覆该组合物使涂层厚度在平整部分上为270nm。这里可以确定该包埋剂涂覆到固化层上面的位置。
接着，用蚀刻装置进行蚀刻处理。这种情况下，使用等离子体蚀刻装置(由ULVAC，Inc.制造的NE5000(商品名))作为蚀刻装置。该蚀刻步骤中，除去包埋剂涂覆部分的回蚀刻和位于第一凸起图案上部的部分中和位于第一凸起图案凸起之间的下层部分中的固化层以在第一凸起图案侧面上形成隔体。用CF4/O2流量比为20/20sccm的CF4/O2混合气体在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行蚀刻。蚀刻时间为20秒。
隔体形成后，再次用与上面使用的相同装置进行氧等离子体蚀刻，以除去抗蚀剂部分和碳硬掩模部分。用O2气体(流量：20sccm)在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行这种情况下的蚀刻。蚀刻时间为20秒。
在扫描电子显微镜(由Hitachi，Ltd.制造的S4700(商品名))下观察蚀刻后的图案。结果是，观察到的精细图案的数目是第一凸起图案的两倍。线宽为23nm。而且，可以确定除去了不同于已形成的超精细图案的部分中的碳硬掩模。线宽比实施例1的线宽大的原因认为是归因于包埋剂会抑制通过蚀刻除去隔体的事实。
[实施例3]
将AZ-EM K.K.制造的AZ KrF-1C5D涂覆到硅衬底上，在180℃加热涂覆的硅衬底60秒形成底部抗反射膜。该膜的厚度为37nm。接着通过由Tokyo Electron Limited制造的旋转涂覆器(ACT12(商品名))涂覆由AZ-EM K.K.制造的ArF光致抗蚀剂AZ AX2110 P，在100℃加热该涂层60秒。这种情况下，进行调节以形成120nm厚的抗蚀剂膜。用具有ArF辐射曝光波长(193nm)的曝光系统(由NIKON CORPORATION制造的S306D)进行成像曝光，接着在110℃的热板上后曝光烘焙60秒。使该薄膜以与实施例1相同的方式显影，形成线宽为55nm、间距为140nm的线-间隔图案(第一凸起图案)。
以与实施例1相同的方式制备树脂组合物。接着将该树脂组合物涂覆到带有印刷了线-间隔图案的衬底上，并在90℃加热涂覆的衬底180秒。这种情况下进行的涂覆在这样的条件下进行以便通过旋转涂覆在裸硅衬底上形成约120nm厚的涂层。此后，接着用二丁醚冲洗该衬底来除去树脂薄膜中未固化的部分以形成固化层，二丁醚与树脂组合物中使用的溶剂相同。
测量由此得到的线型图案的宽度，发现为86nm。
接着，用等离子体蚀刻装置(由ULVAC，Inc.制造的NE5000(商品名))进行蚀刻处理。这种情况下，除去位于第一凸起图案上部的部分中和位于第一凸起图案凸起之间的下层部分中的固化层以在第一凸起图案侧面上形成第二凸起图案。用CF4/O2混合气体(每种成分的流量比：20/20sccm)在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行蚀刻。蚀刻时间为20秒。图案高度为80nm。
随后，所得的图案的间隔部分用要嵌入的ArF光致抗蚀剂AZAX2110P旋转涂覆。嵌入部分的高度为80nm，与图案的高度相同。
然后使所得的嵌入部分经受用于除去第二凸起图案的步骤。利用上述蚀刻装置在CF4/O2混合气体的气氛(各组分的流量比为20/20sccm)下在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行该步骤。蚀刻时间为15秒。
在扫描电子显微镜(由Hitachi，Ltd.制造的S4700(商品名))下观察蚀刻后的图案。结果是，观察到的图案的数目是第一凸起图案的两倍。线宽为18nm。
[实施例4]
通过CVD把100nm厚的SiO2薄膜沉积在硅衬底上。该SiO2薄膜起待处理薄膜的作用。将由AZ-EM K.K.制造的AZ ArF-1C5D涂覆到硅衬底上，并且该涂覆的硅衬底在180℃加热60秒来形成底部抗反射膜。如后所述，当SiO2薄膜被蚀刻时，该底部抗反射膜也有效地作为碳硬掩模。该薄膜的厚度为90nm。
接着通过由Tokyo Electron Limited制造的旋转涂覆器(ACT12(商品名))涂覆由AZ-EM K.K.制造的ArF光致抗蚀剂AZ AX2110P，在100℃加热该涂层60秒。这种情况下，进行调节以形成120nm厚的抗蚀剂膜。用具有ArF辐射曝光波长(193nm)的曝光系统(由NIKON CORPORATION制造的S306D)进行成像曝光，随后在110℃的热板上后曝光烘焙60秒。使该薄膜以与实施例1相同的方式显影，形成线宽为55nm、间距为140nm的线-间隔图案(第一凸起图案)。
以与实施例1相同的方式制备树脂组合物。接着将该树脂组合物涂覆到带有印刷了线-间隔图案的衬底上，并在90℃加热涂覆的衬底180秒。这种情况下进行的涂覆在这样的条件下进行以便通过旋转涂覆在裸硅衬底上形成约120nm厚的涂层。此后，接着用二丁醚冲洗该衬底来除去树脂薄膜中未固化的部分以形成固化层，二丁醚与树脂组合物中使用的溶剂相同。
测量由此得到的线型图案的宽度，发现为85nm。
接着，用等离子体蚀刻装置(由ULVAC，Inc.制造的NE5000(商品名))进行蚀刻处理。该蚀刻步骤中，除去位于第一凸起图案上部的部分中和位于第一凸起图案凸起之间的下层部分中的固化层以在第一凸起图案侧面上形成第二凸起图案。用CF4/O2混合气体(各组分的流量比：20/20sccm)在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行蚀刻。蚀刻时间为20秒。图案高度为80nm。
随后，再次用与以上使用的相同的装置进行氧等离子体蚀刻，以除去抗蚀剂部分和底部抗反射层。这种情况下的蚀刻用O2气体(流量：20sccm)在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行。蚀刻时间为25秒。
在扫描电子显微镜(由Hitachi，Ltd.制造的S4700(商品名))下观察蚀刻后的图案。结果是，观察到的精细图案的数目是第一凸起图案的两倍。证实了所形成的20nm高度的硅层和位于硅层下方的底部抗反射层(高度：90nm)的线宽为21nm。
利用以上蚀刻装置在CF4/O2混合气体的气氛(每种组分流量比：30/10sccm)中在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下通过底部抗反射薄膜作为掩模来蚀刻作为待处理薄膜的SiO2薄膜。蚀刻时间为25秒。
在扫描电子显微镜(由Hitachi，Ltd.制造的S4700(商品名))下观察蚀刻后的图案。结果是，观察到的SiO2图案线宽为19nm。
[实施例5]
通过CVD把50nm厚的SiO2薄膜沉积在硅衬底上。SiO2薄膜起待处理薄膜的作用。将由AZ-EM K.K.制造的AZ ArF-1C5D涂覆到硅衬底上，并且该涂覆的硅衬底在180℃加热60秒来形成底部抗反射膜。该薄膜的厚度为37nm。
接着通过由Tokyo Electron Limited制造的旋转涂覆器(ACT12(商品名))涂覆由AZ-EM K.K.制造的ArF光致抗蚀剂AZ AX2110 P，在100℃加热该涂层60秒。这种情况下，调整条件以形成120nm厚的抗蚀剂膜。用具有ArF辐射曝光波长(193nm)的曝光系统(由NIKON CORPORATION制造的S306D)进行成像曝光，接着在110℃的热板上后曝光烘焙60秒。使该薄膜以与实施例1相同的方式显影，形成线宽为55nm、间距为140nm的线-间隔图案(第一凸起图案)。
以与实施例1相同的方式制备树脂组合物。接着将该树脂组合物涂覆到带有印刷了线-间隔图案的衬底上，并在90℃加热涂覆的衬底180秒。这种情况下进行的涂覆在这样的条件下进行以便通过旋转涂覆在裸硅衬底上形成约120nm厚的涂层。此后，接着用二丁醚冲洗该衬底来除去树脂薄膜中未固化的部分以形成固化层，二丁醚与树脂组合物中使用的溶剂相同。
测量由此得到的线型图案的宽度，发现为87nm。
接着，用等离子体蚀刻装置(由ULVAC，Inc.制造的NE5000(商品名))进行蚀刻处理。该蚀刻步骤中，除去位于第一凸起图案上部的部分中和位于第一凸起图案凸起之间的下层部分中的固化层以在第一凸起图案侧面上形成第二凸起图案。用CF4/O2混合气体(各组分流量比：20/20sccm)在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行蚀刻。蚀刻时间为20秒。图案高度为80nm。
随后，所得图案的间隔部分用要嵌入的ArF光致抗蚀剂AZAX2110P旋转涂覆。嵌入部分的高度为80nm，与图案的高度相同。
然后使所得嵌入部分经受用于除去第二凸起图案的步骤。该步骤利用以上蚀刻装置在CF4/O2混合气体(各组分流量比：20/20sccm)的气氛中在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下进行。蚀刻时间为15秒。
在扫描电子显微镜(由Hitachi，Ltd.制造的S4700(商品名))下观察蚀刻后的图案。结果是，观察到的图案的数目是第一凸起图案的两倍。线宽为18nm。
利用以上蚀刻装置在CF4/O2混合气体的气氛(每个组分流量比：20/20sccm)中在加工压力为5.0Pa、天线功率为500W的条件下蚀刻作为待处理薄膜的SiO2薄膜。蚀刻时间为30秒。该蚀刻程序中，首先除去底部抗反射膜，之后蚀刻待处理薄膜。
在扫描电子显微镜(由Hitachi，Ltd.制造的S4700(商品名))下观察蚀刻后的图案。结果是，所观察到的SiO2图案的线宽为19nm。

Claims (8)

1.一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上层合待处理薄膜；
在待处理薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；以及
除去该凸起，以形成不同材料的超精细第二凸起图案化掩模。
2.一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上依次层合待处理薄膜和处理辅助用中间薄膜；
在处理辅助用中间薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；
除去该第一凸起图案，以形成不同材料的超精细第二凸起图案化掩模；以及
通过第二凸起图案化掩模来蚀刻该处理辅助用中间薄膜，以形成用于制造待处理薄膜的超精细图案化掩模。
3.一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上层合待处理薄膜；
在待处理薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起上表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；
用与第一凸起图案材料基本相同的材料嵌入间隔，以形成与第一凸起图案互补的图案；以及
除去该不同材料的层，以形成由第一凸起图案和互补图案组成的超精细图案化掩模。
4.一种形成超精细图案化掩模的方法，包括步骤：
制备基体衬底，在其上依次层合待处理薄膜和处理辅助用中间薄膜；
在处理辅助用中间薄膜上形成具有凸起的第一凸起图案；
用包含树脂的树脂组合物涂覆第一凸起图案，该树脂包含的重复单元各自具有一个硅氮烷键；
加热已经进行涂覆步骤的基体衬底，以固化存在于与凸起邻近区域的树脂组合物；
冲洗已经进行固化步骤的基体衬底，以除去未固化的树脂组合物；
除去凸起表面上固化的树脂组合物部分，以在凸起的侧面形成与第一凸起图案材料不同的材料层；
用与第一凸起图案材料基本相同的材料嵌入所述凸起间的间隔，以形成与第一凸起图案互补的图案；
除去该不同材料的层，以形成由第一凸起图案和互补图案组成的超精细图案化掩模；以及
通过第一凸起图案和互补图案来蚀刻该处理辅助用中间薄膜，以形成用于制造待处理薄膜的超精细图案化掩模。
5.根据权利要求1～4中任一项的方法，其中具有硅氮烷键的重复单元由通式(I)表示：
Figure FPA00001186543100031
其中R1和R2独立地是氢原子、烷基、链烯基、环烷基、芳基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、烷氧基，或者是与硅原子连接的原子为碳原子的不同于这些基团的基团；
R3是氢原子、烷基、链烯基、环烷基、芳基、烷基甲硅烷基、烷基氨基、烷氧基，或者是具有包含1～6个碳原子的饱和烃基的硅氮烷基，
R1、R2和R3中的至少一个是氢原子。
6.根据权利要求1～5中任一项的方法，其中第一凸起图案由光致抗蚀剂形成。
7.根据权利要求1～6中任一项的方法形成的超精细图案化掩模。
8.一种超精细图案形成方法，包括通过使用根据权利要求7的超精细图案化掩模作为蚀刻掩模来蚀刻待处理薄膜的步骤。
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