專利名稱：含有乙烯基醚化合物的形成防反射膜的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體器件制造用的光刻工序中使用的形成防反射膜的組合物、和一種使用該形成防反射膜的組合物的光致抗蝕劑圖案的形成方法。更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種用于形成可用堿性顯影液進(jìn)行顯影的防反射膜的形成防反射膜的組合物、和一種使用了該形成防反射膜的組合物的、通過(guò)使光致抗蝕劑與防反射膜同時(shí)顯影的光致抗蝕劑圖案的形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造中，通過(guò)使用光致抗蝕劑的光刻進(jìn)行微細(xì)加工。微細(xì)加工是如下的加工方法，通過(guò)在硅晶片等半導(dǎo)體基板上形成光致抗蝕劑的薄膜，在該薄膜上透過(guò)描繪有器件圖案的掩模圖案照射紫外線等活性光線，進(jìn)行顯影，將所得到的光致抗蝕劑圖案作為保護(hù)膜對(duì)基板進(jìn)行蝕刻處理，由此在基板表面形成對(duì)應(yīng)于上述圖案的微細(xì)凹凸。 但是，近年來(lái)隨著器件高集成化的發(fā)展，曝光中使用的光也有從KrF準(zhǔn)分子激光器(波長(zhǎng) 248nm)向ArF準(zhǔn)分子激光器(波長(zhǎng)193nm)轉(zhuǎn)換的短波長(zhǎng)化的傾向。但是，在這些光刻工序中，由于光從基板的反射而產(chǎn)生的駐波的影響、或基板的不平而導(dǎo)致的曝光光的漫反射的影響，產(chǎn)生所謂光致抗蝕劑圖案的尺寸精度降低的問(wèn)題。因此，為了解決該問(wèn)題，正在廣泛研究在光致抗蝕劑和基板之間設(shè)置防反射膜(bottom anti-reflective coating)的方法。
為了防止與涂布于其上的光致抗蝕劑混合，經(jīng)常使用熱交聯(lián)性組合物來(lái)形成這些防反射膜。其結(jié)果是，使形成的防反射膜不溶于光致抗蝕劑顯影用的堿性顯影液。因此，半導(dǎo)體基板加工之前的防反射膜的除去必須利用干蝕刻來(lái)進(jìn)行(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
但是，在利用干蝕刻除去防反射膜的同時(shí)，光致抗蝕劑也通過(guò)干蝕刻被除去。因此，產(chǎn)生難以保證在基板加工中必要的光致抗蝕劑的膜厚的問(wèn)題。特別是在為了提高分辯率而使用薄膜的光致抗蝕劑的情況下，存在特別嚴(yán)重的問(wèn)題。
另外，半導(dǎo)體器件制造中的離子注入工序是以光致抗蝕劑圖案為模板、向半導(dǎo)體基板導(dǎo)入雜質(zhì)的工序。并且，在該工序中，為了避免損傷基板表面，在形成光致抗蝕劑的圖案時(shí)不能進(jìn)行干蝕刻工序。因此，在用于離子注入工序的光致抗蝕劑圖案的形成中，不能在光致抗蝕劑的下層使用必須利用干蝕刻進(jìn)行除去的防反射膜。迄今為止，在離子注入工序中作為模板使用的光致抗蝕劑圖案，因其線寬很寬，受到曝光光從基板的反射產(chǎn)生的駐波的影響、或基板的不平導(dǎo)致的曝光光的漫反射的影響很少，因此通過(guò)在加入有染料的光致抗蝕劑、光致抗蝕劑上層使用防反射膜，可以解決反射產(chǎn)生的問(wèn)題。但是，近年來(lái)隨著微細(xì)化的發(fā)展，離子注入工序中使用的光致抗蝕劑也開(kāi)始需要微細(xì)的圖案，光致抗蝕劑下層的防反射膜成為必要。
從這樣的現(xiàn)狀出發(fā)，期待開(kāi)發(fā)溶解于光致抗蝕劑顯影用的堿性顯影液、并且可與光致抗蝕劑同時(shí)顯影除去的防反射膜。但是，迄今為止，雖然對(duì)可與光致抗蝕劑同時(shí)顯影除去的防反射膜進(jìn)行了研究(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、專利文獻(xiàn)6)，但是在微細(xì)加工的適用性、所形成的圖案形狀等方面，還不充分。
專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利第6156479號(hào)說(shuō)明書
專利文獻(xiàn)2 日本專利第2686898號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3 :特開(kāi)平9 — 78031號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4 :特開(kāi)平11 - 72925號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)5 :國(guó)際公開(kāi)第03 / 057678號(hào)小冊(cè)子
專利文獻(xiàn)6 :國(guó)際公開(kāi)第03 / 058345號(hào)小冊(cè)子發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況的發(fā)明，其目的在于提供一種可溶解于堿性顯影液的防反射膜、和用于形成該防反射膜的組合物。
即，本發(fā)明的目的在于提供 一種在半導(dǎo)體器件的制造中使用的形成防反射膜的組合物。更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明的目的在于提供一種防反射膜，其不與涂布、形成于其上層的光致抗蝕劑發(fā)生混合、可以溶解于堿性顯影液、可與光致抗蝕劑同時(shí)顯影除去，還提供一種用于形成該防反射膜的形成防反射膜的組合物。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種使用了該形成防反射膜的組合物的在半導(dǎo)體器件的制造中使用的光致抗蝕劑圖案的形成方法。
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)利用下述形成防反射膜的組合物，可以形成可溶于堿性顯影液的優(yōu)異的防反射膜，從而完成了本發(fā)明，其中所述形成防反射膜的組合物包含具有至少2個(gè)乙烯基醚基的化合物、具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基的堿可溶性化合物、和光酸發(fā)生劑。
S卩，本發(fā)明的第I觀點(diǎn)，是一種形成防反射膜的組合物，包含具有至少2個(gè)乙烯基醚基的化合物、具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基的堿可溶性化合物、光酸發(fā)生劑、和溶劑。
本發(fā)明的第2觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是聚酰亞胺。
本發(fā)明的第3觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是聚酰胺酸。
本發(fā)明的第4觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是含有羥基苯乙烯單元的聚合物。
本發(fā)明的第5觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是由具有至少2個(gè)環(huán)氧基的化合物和具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基的化合物制造出的化合物。
本發(fā)明的第6觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是苯酚線型酚醛清漆或甲酚線型酚醛清漆。
本發(fā)明的第7觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是含有丙烯酸單元或甲基丙烯酸單元的聚合物。
本發(fā)明的第8觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是相對(duì)于構(gòu)成聚合物的全部單元，含有10%以上的下式(I)所示單元的聚合物，
(式中，RpR2分別表示氫原子或甲基)。
本發(fā)明的第9觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，所述堿可溶性化合物是式(2 )所示的化合物，
OO';: HI
[式中，R3、R4、R5*別表示式(3)所示的基團(tuán)，
OH O-C-C-C O C R6 (3)H2 H H2
(式中，R6表示具有I 3個(gè)羥基的苯環(huán)、萘環(huán)或蒽環(huán))]。本發(fā)明的第10觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，進(jìn)一步含有吸光性化合物。
本發(fā)明的第11觀點(diǎn)，是如第I觀點(diǎn)所述的形成防反射膜的組合物，進(jìn)一步含有胺化合物。
本發(fā)明的第12觀點(diǎn)，是一種在半導(dǎo)體器件的制造中使用的光致抗蝕劑圖案的形成方法，包括將第I觀點(diǎn) 第11觀點(diǎn)的任一項(xiàng)所述的形成防反射膜的組合物涂布在半導(dǎo)體基板上并進(jìn)行烘烤而形成防反射膜的工序、在該防反射膜上形成光致抗蝕劑層的工序、 對(duì)由所述防反射膜和所述光致抗蝕劑層被覆的所述半導(dǎo)體基板進(jìn)行曝光的工序、在所述曝光后進(jìn)行顯影的工序。
本發(fā)明的第13觀點(diǎn)為第12觀點(diǎn)所述的光致抗蝕劑圖案的形成方法，所述曝光利用波長(zhǎng)248nm或193nm的光來(lái)進(jìn)行。
通過(guò)使用本發(fā)明的形成防反射膜的組合物，可以形成一種不與光致抗蝕劑發(fā)生混合、溶解于堿性顯影液、可與光致抗蝕劑同時(shí)顯影除去的防反射膜。
由本發(fā)明的形成防反射膜的組合物形成的防反射膜，可不進(jìn)行干蝕刻地除去。并且，由本發(fā)明的形成防反射膜的組合物形成的防反射膜可以利用堿性顯影液、與光致抗蝕劑同時(shí)除去。因此，可用于包括離子注入工序等的干蝕刻對(duì)基板表面損傷敏感的工序的半導(dǎo)體器件的制造工藝。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的形成防反射膜的組合物，包含具有至少2個(gè)乙烯基醚基的化合物、具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基的堿可溶性化合物、光酸發(fā)生劑、和溶劑。并且，本發(fā)明的形成防反射膜的組合物，還可進(jìn)一步含有吸光性化合物、具有環(huán)氧基的化合物、胺化合物和表面活性劑等。
本發(fā)明的形成防反射膜的組合物中的固體成分的比例只要可使各成分均勻溶解， 就沒(méi)有特別限制，例如為O. 5 50質(zhì)量％、特別是為I 30質(zhì)量％、優(yōu)選為3 25質(zhì)量％、 更優(yōu)選為5 20質(zhì)量％。此處所說(shuō)的固體成分，是指從形成防反射膜的組合物的總成分中去掉溶劑成分后的物質(zhì)。
下面對(duì)本發(fā)明的形成防反射膜的組合物進(jìn)行具體的說(shuō)明。
本發(fā)明的形成防反射膜的組合物，含有具有至少2個(gè)乙烯基醚基的化合物，但是優(yōu)選具有2 20個(gè)、3 10個(gè)、特別是4 6個(gè)乙烯基醚基的化合物。
作為本發(fā)明中使用的具有至少兩個(gè)乙烯基醚基的化合物，沒(méi)有特別的限制，可以列舉出例如，雙(4 -(乙烯氧基甲基)環(huán)己基甲基)戊二酸酯、三(乙二醇)二乙烯基醚、己二酸二乙烯基酯、二甘醇二乙烯基醚、偏苯三酸三(4 一乙烯氧基)丁基酯、雙(4 -(乙烯氧基) 丁基)對(duì)苯二甲酸酯、雙(4 -(乙烯氧基)丁基)間苯二甲酸酯、乙二醇二乙烯基醚、1，4- 丁二醇二乙烯基醚、1，4-丁二醇二乙烯基醚、四甘醇二乙烯基醚、新戊二醇二乙烯基醚、三羥甲基丙烷三乙烯基醚、三羥甲基乙烷三乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、1，4 一環(huán)己二醇二乙烯基醚、四甘醇二乙烯基醚、季戊四醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚和環(huán)己烷二甲醇二乙烯基醚等。這些化合物可以單獨(dú)或組合兩種以上使用。
本發(fā)明的形成防反射膜的組合物，包含具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基的堿可溶性化合物。所謂“具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基”，意味著化合物中含有的酚性羥基和羧基數(shù)的和為2個(gè)以上。本發(fā)明中使用的堿可溶性化合物只要是具有2個(gè)以上的酚性羥基或羧基， 并且可以溶解于光致抗蝕劑的顯影中使用的堿性顯影液的化合物，就沒(méi)有特別的限制。
作為這樣的化合物，可以列舉出，苯酚線型酚醛清漆、甲酚線型酚醛清漆、聚羥基苯乙烯、聚酰胺酸和聚丙烯酸等的聚合物。作為該聚合物，可以使用構(gòu)成該聚合物的全部單元(重復(fù)單元結(jié)構(gòu))具有酚性羥基或羧基的聚合物。另外，也可以使用由具有酚性羥基或羧基的單元與不具有酚性羥基或羧基的單元構(gòu)成的聚合物。另外，在使用這樣的由具有酚性羥基或羧基的單元與不具有酚性羥基或羧基的單元構(gòu)成的聚合物的情況下，該聚合物中的具有酚性羥基或羧基的單元的比例，相對(duì)于構(gòu)成聚合物的全部單元，優(yōu)選I %以上，例如 10 %以上，特別是20 %以上，從相對(duì)于堿性顯影液的溶解性的觀點(diǎn)出發(fā)，為5 % 99 %，例如為10% 90%、優(yōu)選為20% 80%，更優(yōu)選為30% 70%。
作為本發(fā)明中使用的堿可溶性化合物，可以列舉出例如，下式(4) (35)所示的聚合物。式中的Ppp2、P3和P4分別表示聚合物中的各單元的比例，其和表示100%的值。
15〔is
權(quán)利要求
1.一種在抗蝕劑下層使用的形成防反射膜的組合物，包含具有至少2個(gè)乙烯基醚基的化合物、具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基的堿可溶性化合物、光酸發(fā)生劑、和溶劑， 所述堿可溶性化合物包含選自下述化合物中的至少一種化合物 選自下式(31) (35)和(54)中的聚酰亞胺； 選自下式(16) (30)中的聚酰胺酸；
2.如權(quán)利要求I所述的形成防反射膜的組合物，進(jìn)一步含有吸光性化合物。
3.如權(quán)利要求I所述的形成防反射膜的組合物，進(jìn)一步含有胺化合物。
4.一種在半導(dǎo)體器件的制造中使用的光致抗蝕劑圖案的形成方法，包括將權(quán)利要求I所述的形成防反射膜的組合物涂布在半導(dǎo)體基板上并進(jìn)行烘烤而形成防反射膜的工序、在所述防反射膜上形成光致抗蝕劑層的工序、對(duì)由所述防反射膜和所述光致抗蝕劑層被覆的所述半導(dǎo)體基板進(jìn)行曝光的工序、在所述曝光后進(jìn)行顯影的工序。
5.如權(quán)利要求4所述的光致抗蝕劑圖案的形成方法，所述曝光利用波長(zhǎng)248nm或193nm的光來(lái)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種形成防反射膜的組合物，其用于形成在半導(dǎo)體器件制造的光刻工序中使用的、可通過(guò)光致抗蝕劑用堿性顯影液進(jìn)行顯影的防反射膜，還提供一種使用該形成防反射膜的組合物的光致抗蝕劑圖案的形成方法。本發(fā)明通過(guò)提供下述組合物解決了上述課題，即，一種形成防反射膜的組合物，其包含具有至少2個(gè)乙烯基醚基的化合物、具有至少2個(gè)酚性羥基或羧基的堿可溶性化合物、光酸發(fā)生劑和溶劑。
文檔編號(hào)G03F7/095GK102981368SQ20121051147
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者畑中真, 木村茂雄, 榎本智之 申請(qǐng)人:日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社