專利名稱：用于形成光交聯(lián)固化的抗蝕劑下層膜的抗蝕劑下層膜形成組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在半導(dǎo)體基板和光致抗蝕劑之間形成下層膜的組合物。更加詳細(xì)地說，涉及用于通過光照射形成在制造半導(dǎo)體裝置的光刻工藝中在光致抗蝕劑的下層中使用的下層膜形成組合物。另外，本發(fā)明還涉及使用該下層膜形成組合物的下層膜的形成方法、以及光致抗蝕劑圖形的形成方法。
背景技術(shù)：
一直以來，在半導(dǎo)體裝置的制造中，人們都是通過使用光致抗蝕劑的光刻進(jìn)行微細(xì)加工。上述微細(xì)加工是，在硅晶片等的半導(dǎo)體基板上形成光致抗蝕劑的薄膜，在該薄膜上介有描繪有半導(dǎo)體裝置的圖形的掩模照射紫外線等的活性光線，進(jìn)行顯影，將獲得的光致抗蝕劑圖形作為保護(hù)膜來對基板進(jìn)行蝕刻處理，從而在基板表面形成與上述圖形對應(yīng)的微細(xì)凹凸的加工方法。近年來，半導(dǎo)體裝置的高集成化不斷發(fā)展，使用的活性光線也有從KrF準(zhǔn)分子激光器(248nm)向ArF準(zhǔn)分子激光器(193nm)轉(zhuǎn)換的短波長化的傾向。與此同時，活性光線從基板的漫反射、駐波的影響逐漸成為大問題。因此，為了解決該問題，人們廣泛研究了在光致抗蝕劑與基板之間設(shè)置防反射膜(bottom anti-reflective coating :底部防反射涂層)的方法。作為該防反射膜，從其使用難易性等的角度出發(fā)對有機(jī)防反射膜進(jìn)行了大量研究(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另外，近年來，為了解決伴隨半導(dǎo)體裝置的圖形規(guī)則的微細(xì)化進(jìn)程而逐漸明顯的布線延遲問題，人們進(jìn)行了使用銅作為布線材料的研究。另外，與此同時，作為在半導(dǎo)體基板上形成布線的方法，人們研究了雙鑲嵌工藝。另外，在雙鑲嵌工藝中，防反射膜是在形成有通孔的、具有很大的縱橫比的基板上形成的。因此，對于在該工藝中使用的防反射膜，要求其具有能夠無空隙地填充孔的填埋特性、在基板表面上形成平坦的膜的平坦化特性等。但是，很難將有機(jī)系防反射膜用材料適用于具有大的縱橫比的基板，近年來，人們不斷開發(fā)以填埋特性、平坦化特性為重點的材料(例如，參照專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3，專利文獻(xiàn)4、專利文獻(xiàn)5)。另外，在半導(dǎo)體裝置等器件的制造中，為了減少由電介質(zhì)層引起的光致抗蝕劑的中毒效應(yīng)，已公開了由含有可以交聯(lián)的聚合物等的組合物在電介質(zhì)層與光致抗蝕劑之間設(shè)置形成阻擋層的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)6)。這樣，在近年來的半導(dǎo)體裝置的制造中，為了實現(xiàn)以防反射效果為首的各種效果，在半導(dǎo)體基板與光致抗蝕劑之間，即作為光致抗蝕劑的下層，逐漸設(shè)置了由含有有機(jī)化合物的組合物形成的有機(jī)系的下層膜。
然而，這些有機(jī)系的下層膜，一般是通過在半導(dǎo)體基板上涂布下層膜形成用組合物，然后在170 200°C左右的高溫下加熱該半導(dǎo)體基板，從而形成的。因此，存在在高溫加熱時下層膜形成用組合物中含有的低分子量成分揮發(fā)或升華，附著在周邊裝置，污染裝置的問題。另外，還存在以下問題，即附著在裝置上的成分從半導(dǎo)體基板上掉下來，給構(gòu)圖帶來不好的影響。專利文獻(xiàn)I :美國專利第5919599號說明書專利文獻(xiàn)2 :特開2000-294504號公報專利文獻(xiàn)3 :特開2002-47430號公報專利文獻(xiàn)4 :特開2002-190519號公報專利文獻(xiàn)5 :國際公開第02/05035號文本專利文獻(xiàn)6 :特開2002-128847號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種下層膜形成組合物，該組合物是用于通過光照射形成在制造半導(dǎo)體裝置的光刻工藝中在光致抗蝕劑的下層使用的下層膜。另外，本發(fā)明的目的還在于提供使用該組合物形成在制造半導(dǎo)體裝置的光刻工藝中的光致抗蝕劑的下層使用的下層膜的方法、以及形成光致抗蝕劑圖形的方法。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種下層膜，其不與在其上層涂布、形成的光致抗蝕劑發(fā)生混合、且具有比光致抗蝕劑大的干蝕刻速度，以及還提供一種用于形成該下層膜的下層膜形成組合物。進(jìn)而，本發(fā)明的目的在于提供一種用于通過光照射形成下層膜的下層膜形成組合物，所述下層膜在制造半導(dǎo)體裝置的光刻工藝中可作為下述膜而使用，所述膜為使曝光照射光從基板向形成在半導(dǎo)體基板上的光致抗蝕劑的反射減少的下層防反射膜、用于使具有凹凸的半導(dǎo)體基板平坦化的平坦化膜、以及防止加熱時等由半導(dǎo)體基板產(chǎn)生的物質(zhì)造成光致抗蝕劑污染的膜等。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種用通過光照射形成的下層膜填充半導(dǎo)體基板上形成的、由高度/直徑所表示的縱橫比為I以上的孔的方法。鑒于這樣的現(xiàn)狀，本發(fā)明者們進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過光照射含有聚合性化合物和光聚合引發(fā)劑的下層膜形成組合物，可以形成優(yōu)異的下層膜，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明，作為第I方案是一種下層膜形成組合物，是用于通過光照射形成在制造半導(dǎo)體裝置的光刻工藝中的光致抗蝕劑的下層使用的下層膜的組合物，含有聚合性物質(zhì)和光聚合引發(fā)劑；作為第2方案是如第I方案所述的下層膜形成組合物，上述聚合性物質(zhì)是具有至少一個可陽離子聚合的反應(yīng)性基團(tuán)的聚合性化合物，上述光聚合引發(fā)劑是光陽離子聚合引發(fā)劑；作為第3方案是如第I方案所述的下層膜形成組合物，上述聚合性物質(zhì)是具有至 少一個可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的聚合性化合物，上述光聚合引發(fā)劑是光自由基聚合引發(fā)劑；作為第4方案是如第I方案所述的下層膜形成組合物，上述聚合性物質(zhì)是具有至少一個可陽離子聚合的反應(yīng)性基團(tuán)的高分子化合物，上述光聚合引發(fā)劑是光陽離子聚合引發(fā)劑；作為第5方案是如第2方案所述的下層膜形成組合物，上述具有至少一個可陽離子聚合的反應(yīng)性基團(tuán)的聚合性化合物是具有2 4個環(huán)氧環(huán)的聚合性化合物作為第6方案是如第2方案所述的下層膜形成組合物，上述具有至少一個可陽離子聚合的反應(yīng)性基團(tuán)的聚合性化合物是具有2 4個氧雜環(huán)丁烷環(huán)的聚合性化合物；作為第7方案是如第4方案所述的下層膜形成組合物，上述具有至少一個可陽離子聚合的反應(yīng)性基團(tuán)的高分子化合物是式(I)或式(2)所示的高分子化合物；
權(quán)利要求
1.一種下層膜形成組合物，是用于通過光照射形成在制造半導(dǎo)體裝置的光刻エ藝中的光致抗蝕劑的下層使用的下層膜的組合物，含有聚合性物質(zhì)和光聚合引發(fā)劑， 上述聚合性物質(zhì)是具有至少ー個可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的聚合性化合物，上述光聚合引發(fā)劑是光自由基聚合引發(fā)劑。
2.如權(quán)利要求I所述的下層膜形成組合物，上述具有至少ー個可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的聚合性化合物是不飽和羧酸化合物。
3.如權(quán)利要求I所述的下層膜形成組合物，上述具有至少ー個可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的聚合性化合物，是不飽和羧酸化合物與醇化合物或胺化合物衍生出的不飽和羧酸酷化合物或不飽和羧酸酰胺化合物。
4.如權(quán)利要求3所述的下層膜形成組合物，上述醇化合物是具有2 6個羥基的多元醇化合物。
5.如權(quán)利要求3所述的下層膜形成組合物，上述胺化合物是具有2 6個伯氨基或仲氨基的多元胺化合物。
6.如權(quán)利要求I所述的下層膜形成組合物，上述具有至少ー個可自由基聚合的烯屬不飽和鍵的聚合性化合物，是通過多元異氰酸酷化合物與羥基烷基不飽和羧酸酯化合物反應(yīng)可得到的氨酯化合物、通過多元環(huán)氧化合物與羥基烷基不飽和羧酸酯化合物反應(yīng)可得到的化合物、ニ烯丙基酯化合物或鄰苯ニ甲酸ニこ烯基酯。
7.—種在制造半導(dǎo)體裝置的光刻エ藝中的光致抗蝕劑的下層中使用的下層膜的形成方法，包括將權(quán)利要求I 6的任一項所述的下層膜形成組合物涂布在半導(dǎo)體基板上形成涂膜的エ序，和通過光照射上述涂膜來形成下層膜的エ序。
8.—種在制造半導(dǎo)體裝置的光刻エ藝中使用的下層膜和光致抗蝕劑的疊層結(jié)構(gòu)的形成方法，包括將權(quán)利要求I 6的任一項所述的下層膜形成組合物涂布在半導(dǎo)體基板上形成涂膜的エ序，通過光照射上述涂膜來形成下層膜的エ序，以及在上述下層膜上涂布光致抗蝕劑用組合物并進(jìn)行加熱來形成光致抗蝕劑的エ序。
9.一種在制造半導(dǎo)體裝置的光刻エ藝中使用的光致抗蝕劑圖形的形成方法，包括將權(quán)利要求I 6的任一項所述的下層膜形成組合物涂布在半導(dǎo)體基板上形成涂膜的エ序，通過光照射上述涂膜來形成下層膜的エ序，在上述下層膜上涂布光致抗蝕劑用組合物并進(jìn)行加熱來形成光致抗蝕劑的エ序，對被覆了上述下層膜和上述光致抗蝕劑的半導(dǎo)體基板進(jìn)行曝光的エ序，以及在曝光后使光致抗蝕劑顯影的エ序。
10.如權(quán)利要求7 9的任一項所述的形成方法，上述半導(dǎo)體基板是具有高度/直徑所示的縱橫比為I以上的孔的半導(dǎo)體基板。
11.如權(quán)利要求7 10的任一項所述的形成方法,通過波長193nm 700nm的光進(jìn)行上述光照射。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種在半導(dǎo)體裝置制造的光刻工藝中的光致抗蝕劑的下層使用的、具有大于光致抗蝕劑的干蝕刻速度，并且不與光致抗蝕劑發(fā)生混合，且可以使具有大縱橫比的孔的半導(dǎo)體基板的表面平坦化的下層膜，以及用于形成該下層膜的下層膜形成組合物，本發(fā)明是一種用于通過光照射來形成光致抗蝕劑的下層膜的組合物，是含有聚合性物質(zhì)和光聚合引發(fā)劑的下層膜形成組合物。
文檔編號G03F7/09GK102621814SQ20121006072
公開日2012年8月1日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者新城徹也, 日高基彥, 竹井敏 申請人:日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會社