具有酯基的含硅抗蝕劑下層膜形成用組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在半導體裝置的制造中所使用的基板與抗蝕劑（例如光致 抗蝕劑、電子射線抗蝕劑）之間形成下層膜的組合物。詳細而言，涉及一種光刻用途的抗蝕 劑下層膜形成用組合物，其用于在半導體裝置制造的光刻工序中形成光致抗蝕劑的下層所 使用的下層膜。另外，涉及一種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】
[0002] 目前，在半導體裝置的制造中，通過使用光致抗蝕劑的光刻進行微細加工。所述微 細加工為如下的加工方法：在硅晶片等半導體基板上形成光致抗蝕劑薄膜，在其上經(jīng)由描 繪有半導體器件的圖案的掩模圖案照射紫外線等活性光線并進行顯影，將得到的光致抗蝕 劑圖案作為保護膜，對基板進行蝕刻處理，由此在基板表面形成與所述圖案對應的微細凹 凸。
[0003] 但是，近年來，進行半導體器件的高集成度化，所使用的活性光線也存在從KrF準 分子激光（248nm)向ArF準分子激光（193nm)的短波長化的傾向。與其相伴，從活性光線 的半導體基板的反射的影響成為大問題。
[0004] 另外，作為半導體基板與光致抗蝕劑之間的下層膜，使用作為含有硅或鈦等金屬 元素的硬掩模已知的膜。在這種情況下，對于抗蝕劑和硬掩模，由于在其構成成分上具有很 大的不同，所以通過對它們進行干法蝕刻而被除去的速度大大依賴于干法蝕刻中所使用的 氣體種類。因此，通過適當?shù)剡x擇氣體種類，可以在不伴有光致抗蝕劑的膜厚大的減少的情 況下，通過干法蝕刻除去硬掩模。
[0005] 這樣，在近年來的半導體裝置的制造中，以防反射效果為主，為了實現(xiàn)各種效果， 一直在半導體基板與光致抗蝕劑之間配置抗蝕劑下層膜。而且，迄今為止雖然一直在進行 抗蝕劑下層膜用的組合物的研宄，但因其要求的特性的多樣性等，期望開發(fā)抗蝕劑下層膜 用的新材料。
[0006] 例如，提出了含有使用了具有酯鍵的硅烷的聚硅氧烷的抗蝕劑下層膜（參照專利 文獻1、專利文獻2、專利文獻3)。
[0007] 現(xiàn)有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開2007-226170
[0010] 專利文獻2 :日本特開2004-310019
[0011] 專利文獻3 :國際公開W02006-057782小冊子
【發(fā)明內容】
[0012] 發(fā)明所要解決的課題
[0013] 本發(fā)明的目的在于，提供一種可以用于半導體裝置的制造的光刻用途的抗蝕劑下 層膜形成用組合物。詳細而言，本發(fā)明提供一種可以作為硬掩模使用的用于形成抗蝕劑下 層膜的光刻用途的抗蝕劑下層膜形成用組合物。另外，本發(fā)明提供一種可以作為防反射膜 使用的用于形成抗蝕劑下層膜的光刻用途的抗蝕劑下層膜形成用組合物。另外，本發(fā)明提 供一種不引起與抗蝕劑相互混合、與抗蝕劑相比具有大的干法蝕刻速度的光刻用抗蝕劑下 層膜及用于形成該下層膜的抗蝕劑下層膜形成用組合物。
[0014] 特別是，本發(fā)明提供一種用于形成如下抗蝕劑下層膜的抗蝕劑下層膜形成用組合 物：所述抗蝕劑下層膜，在對上層抗蝕劑曝光并用堿顯影液或有機溶劑顯影時可以形成優(yōu) 異的抗蝕劑圖案形狀、通過后面的干法蝕刻可以將矩形的抗蝕劑圖案轉印至下層。
[0015] 用于解決課題的手段
[0016] 本發(fā)明，作為第1觀點，是一種光刻用途的抗蝕劑下層膜形成用組合物，作為硅 烷，含有水解性硅烷、其水解物或其水解縮合物，該水解性硅烷含有式（1)所示的水解性硅 烷、或由式（1)所示的水解性硅烷與式（2)所示的水解性硅烷構成的水解性硅烷組合，且該 式（1)所示的水解性硅烷、或由式（1)所示的水解性硅烷與式（2)所示的水解性硅烷構成 的水解性硅烷組合低于全部硅烷的50摩爾％。
[0017] R1aR2bSi(R3)4-W)式⑴
[0018] [式⑴中，R1為含有式（1-1)、式（1-2)、式（1-3)、式（1-4)或式（1-5)所示的基 團的一價有機基團，并且R 1通過S-C鍵與硅原子鍵合，
[0019]
【主權項】
1. 一種光刻用途的抗蝕劑下層膜形成用組合物，作為硅烷含有水解性硅烷、其水解物 或其水解縮合物，該水解性硅烷含有式（1)所示的水解性硅烷、或由式（1)所示的水解性硅 烷與式（2)所示的水解性硅烷構成的水解性硅烷組合，且該式（1)所示的水解性硅烷、或由 式（1)所示的水解性硅烷與式（2)所示的水解性硅烷構成的水解性硅烷組合低于全部硅烷 的50摩爾％， R1aR2bSi(R3)4-(W) 式⑴ 式⑴中，R1為含有式（1-1)、式（1-2)、式（1-3)、式（1-4)或式（1-5)所示的基團的 一價有機基團，并且R1通過S-C鍵與硅原子鍵合，
式（1-1)、式（1-2)、式（1-3)、式（1-4)和式（1-5)中，T1J4和T 7分別為亞烷基、環(huán)狀亞 烷基、亞烯基、亞芳基、硫原子、氧原子、氧羰基、酰胺基、仲氨基、或它們的組合，T2為烷基，T3 和T5分別為脂肪族環(huán)或芳香族環(huán)，T 6和T 8分別為內酯環(huán)；η表示1或2的整數(shù)； R2為烷基、芳基、鹵代烷基、鹵代芳基、烯基、或具有環(huán)氧基、丙烯?；?、甲基丙烯酰基、 巰基、氨基或氰基的有機基團，且R2通過S-C鍵與硅原子鍵合； R3為烷氧基、酰氧基或鹵素原子； a表示整數(shù)1，b表示整數(shù)0或1，a+b表示整數(shù)1或2 ;
式（2)中，R4為含有式（2-1)、式（2-2)或式（2-3)所示的基團的一價有機基團，且R4 通過S-C鍵與硅原子鍵合；
R5為烷基、芳基、鹵代烷基、鹵代芳基、烯基、或具有環(huán)氧基、丙烯?；?、甲基丙烯?；?、 巰基、氨基或氰基的有機基團，且R5通過S-C鍵與硅原子鍵合； R6為烷氧基、酰氧基或鹵素原子； 81表示整數(shù)1，b 1表示整數(shù)O或1，a 一匕表示整數(shù)1或2。
2. 根據(jù)權利要求1所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物，式（1)所示的水解性硅烷、或由 式（1)所示的水解性硅烷與式（2)所示的水解性硅烷構成的水解性硅烷組合為全部硅烷的 5~45摩爾％。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物，式（2)所示的水解性硅烷 是以下水解性硅烷：R4為含有式（2-1)所示的基團的有機基團時的水解性硅烷、R 4為含有 式（2-2)所示的基團的有機基團時的水解性硅烷、R4為含有式（2-3)所示的基團的有機基 團時的水解性硅烷、或它們的混合物。
4. 根據(jù)權利要求1~3的任一項中所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物，由式（1)所示 的水解性硅烷與式（2)所示的水解性硅烷構成的水解性硅烷組合，以摩爾比1:0.0 l~10 的比例含有式（1)所示的水解性硅烷和式（2)所示的水解性硅烷。
5. 根據(jù)權利要求1~4的任一項中所述的光刻用途的抗蝕劑下層膜形成用組合物，水 解性硅烷含有式（1)所示的水解性硅烷和其它水解性硅烷，或含有由式（1)所示的水解性 硅烷與式（2)所示的水解性硅烷構成的水解性硅烷組合和其它水解性硅烷，其它水解性硅 烷為選自式（3)所示的化合物和式（4)所示的化合物中的至少1種有機硅化合物，
式（3)中，R7為烷基、芳基、鹵代烷基、鹵代芳基、烯基、或具有環(huán)氧基、丙烯酰基、甲基丙 烯?；€基或氰基的有機基團，且R7通過S-C鍵與硅原子鍵合，R8表示烷氧基、酰氧基、或 鹵素原子，a 2表示0~3的整數(shù)，
式⑷中，R9為烷基，且R9通過S-C鍵與硅原子鍵合，Rltl表示烷氧基、酰氧基、或鹵素 原子，Y表示亞烷基或亞芳基，1^2表示整數(shù)0或1，c為整數(shù)0或1。
6. -種抗蝕劑下層膜形成用組合物，以聚合物的形式含有權利要求1~4的任一項中 所記載的式（1)所示的水解性硅烷、權利要求1~4的任一項中所記載的式（2)所示的水 解性硅烷和權利要求5中所記載的式（3)所示的水解性硅烷之間的水解物。
7. 根據(jù)權利要求1~6的任一項中所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物，還含有酸作為 水解催化劑。
8. 根據(jù)權利要求1~7的任一項中所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物，還含有水。
9. 一種抗蝕劑下層膜，其是通過將權利要求1~8的任一項中所述的抗蝕劑下層膜形 成用組合物涂布在半導體基板上并進行燒成而得到的。
10. -種半導體裝置的制造方法，包含以下工序：將權利要求1~8的任一項中所述的 抗蝕劑下層膜形成用組合物涂布在半導體基板上并進行燒成，形成抗蝕劑下層膜的工序； 在所述下層膜上涂布抗蝕劑用組合物，形成抗蝕劑膜的工序；對所述抗蝕劑膜進行曝光的 工序；在曝光后對抗蝕劑進行顯影，得到抗蝕劑圖案的工序；通過抗蝕劑圖案對抗蝕劑下 層膜進行蝕刻的工序；以及通過圖案化了的抗蝕劑和抗蝕劑下層膜對半導體基板進行加工 的工序。
11. 一種半導體裝置的制造方法，包含以下工序：在半導體基板上形成有機下層膜的 工序；在其上涂布權利要求1~8的任一項中所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物并進行燒 成，形成抗蝕劑下層膜的工序；在所述抗蝕劑下層膜上涂布抗蝕劑用組合物，形成抗蝕劑膜 的工序；對所述抗蝕劑膜進行曝光的工序；在曝光后對抗蝕劑進行顯影，得到抗蝕劑圖案 的工序；通過抗蝕劑圖案對抗蝕劑下層膜進行蝕刻的工序；通過圖案化了的抗蝕劑下層膜 對有機下層膜進行蝕刻的工序；以及通過圖案化了的有機下層膜對半導體基板進行加工的 工序。
【專利摘要】本發(fā)明的課題是提供一種用于形成可以作為硬掩模使用的抗蝕劑下層膜的光刻用途的抗蝕劑下層膜形成用組合物。解決手段是一種光刻用途的抗蝕劑下層膜形成用組合物，作為硅烷含有水解性硅烷、其水解物或其水解縮合物，該水解性硅烷含有式(1)的硅烷、或式(1)與式(2)的硅烷組合，且該式(1)的硅烷、或式(1)與式(2)的硅烷組合基于全部硅烷低于50摩爾％。式(1)[式中，R1為含有式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)或式(1-5)的有機基團，a表示整數(shù)1，b表示整數(shù)0或1，a+b表示整數(shù)1或2。]，式(2)[式中，R4為含有式(2-1)、式(2-2)或式(2-3)的有機基團，a1表示整數(shù)1，b1表示整數(shù)0或1，a1+b1表示整數(shù)1或2。]。
【IPC分類】G03F7-11, H01L21-027, G03F7-40
【公開號】CN104737076
【申請?zhí)枴緾N201380055105
【發(fā)明人】菅野裕太, 中島誠, 武田諭, 若山浩之
【申請人】日產化學工業(yè)株式會社
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年10月24日
【公告號】EP2916170A1, WO2014069329A1