[發(fā)明專利]含有具有陰離子基的硅的抗蝕劑下層膜形成用組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980150773.5
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN102257435A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴山亙;中島誠;菅野裕太
• 申請（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會社
• 主分類號: G03F7/11
• 分類號: G03F7/11;C08G77/14;C08G77/28;G03F7/26
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 段承恩;田欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體裝置的制造中使用的、用于在基板與抗蝕劑(例如，光致抗蝕劑、電子束抗蝕劑)之間形成下層膜的組合物。具體涉及在半導(dǎo)體裝置制造的光刻工序中，用于形成光致抗蝕劑的下層所使用的下層膜的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物。此外還涉及使用了該下層膜形成用組合物的抗蝕劑圖案的形成方法。

背景技術(shù)

一直以來，在半導(dǎo)體裝置的制造中，使用光致抗蝕劑通過光刻進(jìn)行微細(xì)加工。上述微細(xì)加工是下述加工法：通過在硅晶片等半導(dǎo)體基板上形成光致抗蝕劑的薄膜，隔著描繪了半導(dǎo)體器件圖案的掩模圖案向該光致抗蝕劑的薄膜照射紫外線等活性光線，進(jìn)行顯影，將所得的光致抗蝕劑圖案作為保護(hù)膜對基板進(jìn)行蝕刻處理，從而在基板表面上形成與上述圖案對應(yīng)的微細(xì)凹凸。然而，近年來，半導(dǎo)體器件不斷高度集成化，所使用的活性光線傾向于從KrF準(zhǔn)分子激光(248nm)向ArF準(zhǔn)分子激光(193nm)發(fā)生短波長化。與此相伴，活性光線從半導(dǎo)體基板反射的影響變成了大問題。因此，為了解決該問題，廣泛研究了在光致抗蝕劑與基板之間設(shè)置防反射膜(底部抗反射涂層，bottom?anti-reflective?coating)的方法。作為上述防反射膜，從其使用容易性等出發(fā)，對由具有吸光基團(tuán)的聚合物等形成的有機(jī)防反射膜進(jìn)行了大量研究。可列舉例如，在同一分子內(nèi)具有作為交聯(lián)反應(yīng)基的羥基和吸光基團(tuán)的丙烯酸樹脂型防反射膜、在同一分子內(nèi)具有作為交聯(lián)反應(yīng)基的羥基和吸光基團(tuán)的酚醛清漆樹脂型防反射膜等。

作為防反射膜所要求的特性，有下述特性：對光和/或放射線具有較大吸光度、不與光致抗蝕劑發(fā)生混合(在光致抗蝕劑溶劑中不溶)、加熱烘烤時低分子物質(zhì)不從防反射膜擴(kuò)散至上層的光致抗蝕劑中、干蝕刻速度大于光致抗蝕劑等。

此外，作為半導(dǎo)體基板與光致抗蝕劑之間的下層膜，使用了作為包含硅和/或鈦等金屬元素的硬掩模而已知的膜。在該情況下，對于抗蝕劑和硬掩模，由于它們的構(gòu)成成分有較大不同，因而它們的通過干蝕刻被除去的速度較大程度取決于干蝕刻中使用的氣體種類。因此，通過適當(dāng)?shù)剡x擇氣體種類，能夠在不伴隨光致抗蝕劑的膜厚大大減少的情況下通過干蝕刻來除去硬掩模。這樣，在近年來的半導(dǎo)體裝置的制造中，為了達(dá)到以防反射效果為代表的各種效果，在半導(dǎo)體基板與光致抗蝕劑之間配置抗蝕劑下層膜。而且，迄今為止還進(jìn)行了抗蝕劑下層膜用的組合物的研究，從所要求特性的多樣性等方面出發(fā)，期望開發(fā)出抗蝕劑下層膜用的新材料。作為這樣的材料之一，可列舉聚硅氧烷。

已公開了含有聚硅氧烷、溶劑和環(huán)狀堿性化合物的二氧化硅系被膜形成用組合物(專利文獻(xiàn)1)。

另一方面已知，聚硅氧烷具有有機(jī)基團(tuán)，在該有機(jī)基團(tuán)上附加各種官能團(tuán)，從而發(fā)揮功能。已公開了例如使用了具有磺酸基作為親水性基的聚硅氧烷的、具有防反射特性和防霧特性的涂布組合物(專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-081133號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特表平10-510860號公報

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供可以在半導(dǎo)體裝置的制造中使用的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物。具體而言，提供用于形成可作為硬掩模使用的抗蝕劑下層膜的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物。此外，提供用于形成可作為防反射膜使用的抗蝕劑下層膜的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物。此外，提供不與抗蝕劑發(fā)生混合、干蝕刻速度大于抗蝕劑的光刻用抗蝕劑下層膜、以及用于形成該下層膜的抗蝕劑下層膜形成用組合物。

此外，還提供使用了該光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

在本發(fā)明中，作為第1觀點(diǎn)，涉及一種光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，是包含帶有陰離子基的硅烷化合物的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，該帶有陰離子基的硅烷化合物是帶有陰離子基的有機(jī)基團(tuán)與硅原子結(jié)合且該陰離子基形成鹽結(jié)構(gòu)的水解性有機(jī)硅烷、其水解物、或其水解縮合物。

作為第2觀點(diǎn)，涉及權(quán)利要求1所述的組合物，是包含帶有陰離子基的硅烷化合物和不帶有陰離子基的硅烷化合物的組合物，在這兩種硅烷化合物中，帶有陰離子基的硅烷化合物以小于1摩爾％的比例存在。

作為第3觀點(diǎn)，涉及權(quán)利要求1所述的組合物，是包含帶有陰離子基的硅烷化合物和不帶有陰離子基的硅烷化合物的組合物，在這兩種硅烷化合物中，帶有陰離子基的硅烷化合物以0.01～0.95摩爾％的比例存在。

作為第4觀點(diǎn)，涉及權(quán)利要求1～3的任一項所述的組合物，所述陰離子基是羧酸根陰離子、苯酚根陰離子、磺酸根陰離子或膦酸根陰離子。