具有含脂肪族多环结构的有机基团的含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物制造技术

本发明专利技术的课题是提供，在将上层抗蚀剂曝光并利用碱性显影液、有机溶剂进行显影时可以形成优异的抗蚀剂图案形状的抗蚀剂下层膜及其形成用组合物。本发明专利技术的解决方法是一种含有脂肪族多环结构的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含作为硅烷的水解性硅烷、其水解物、其水解缩合物、或它们的组合，脂肪族多环结构是式(1)(式(1)中，R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有含脂肪族多环结构的有机基团的含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物
本专利技术涉及在制造半导体装置时使用的、用于在基板与抗蚀剂(例如，光致抗蚀剂、电子射线抗蚀剂)之间形成下层膜的组合物。详细而言，涉及在制造半导体装置的光刻工序中，用于形成在光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，涉及使用该下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案的形成方法。
技术介绍
一直以来，在半导体装置的制造中，基于使用了光致抗蚀剂的光刻来进行微细加工。前述微细加工是下述加工法：通过在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，在其上经由描绘有半导体器件的图案的掩模图案来照射紫外线等活性光线，进行显影，将所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜而对基板进行蚀刻处理，从而在基板表面形成对应于前述图案的微细凹凸。然而，近年来，半导体器件的高集成度化发展，所使用的活性光线也从KrF准分子激光(波长248nm)向ArF准分子激光(波长193nm)这样有短波长化的倾向。与此相伴，活性光线来自半导体基板的反射的影响成为大问题。此外，作为半导体基板与光致抗蚀剂之间的下层膜，正在使用作为包含硅、钛等金属元素的硬掩模而已知的膜。此时，对于抗蚀剂和硬掩模而言，其构成成分有大的不同，因此它们通过干蚀刻被除去的速度在很大程度上依赖于在干蚀刻中使用的气体种类。并且，通过适当地选择气体种类，从而可以在不伴随光致抗蚀剂的膜厚的大幅减少的情况下通过干蚀刻除去硬掩模。如此，在近年来的半导体装置的制造中，为了实现以防反射效果为代表的各种各样的效果，人们在半导体基板与光致抗蚀剂之间配置抗蚀剂下层膜。而且，迄今为止抗蚀剂下层膜用组合物的研究一直在进行，但由于其要求的特性的多样性等，期望开发抗蚀剂下层膜用的新的材料。一种专利技术被记载：是一种含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含下述聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有具有羟基或羧酸基的有机基团，该有机基团具有降冰片烯等脂肪族多环结构(参照专利文献1)。一种专利技术被记载：是一种含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含下述聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有具有被酸不稳定基团取代的羟基或羧酸基的有机基团，该有机基团具有降冰片烯等脂肪族多环结构(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-166812专利文献2：日本特开2013-167669
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的目的在于提供，能够用于制造半导体装置的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。详细而言，本专利技术的目的是提供，用于形成可以作为硬掩模使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，本专利技术的目的是提供，用于形成可以作为防反射膜使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，本专利技术的目的是提供，不引起与抗蚀剂的混合、具有与抗蚀剂相比大的干蚀刻速度的光刻用抗蚀剂下层膜以及用于形成该下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物。特别是，本专利技术的目的在于提供，用于形成下述抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述抗蚀剂下层膜在将上层抗蚀剂曝光并利用碱性显影液、有机溶剂进行显影时可以形成优异的抗蚀剂图案形状，通过之后的干蚀刻可以将矩形的抗蚀剂图案转印在下层。用于解决课题的方法关于本专利技术，作为第1观点，是一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有脂肪族多环结构，所述组合物包含作为硅烷的水解性硅烷、其水解物、其水解缩合物、或它们的组合，脂肪族多环结构是式(1)所示的水解性硅烷具有的结构、或者以可具有双键、羟基、或环氧基的脂肪族多环化合物、脂肪族多环式二羧酸、或脂肪族多环式二羧酸酐的形式添加的化合物中包含的结构，R1aR2bSi(R3)4-(a+b)式(1)(式(1)中，R1是含有脂肪族多环结构且通过Si-C键与Si原子结合的有机基团；R2是烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、氨基、或氰基的有机基团，且通过Si-C键与硅原子结合；R3表示乙氧基；a表示1，b表示0～2的整数，a+b表示1～3的整数。)，作为第2观点，是根据第1观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，式(1)中的R1是可被取代的降冰片烯、可被取代的降冰片烷、包含杂原子的环状脂肪族基团、或包含它们的有机基团，作为第3观点，是根据第2观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，式(1)的R1的取代基是羧基、羧酸酐基、羧酸酯基、羟基、烷氧基、或氧原子，作为第4观点，是根据第1观点或第2观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，该水解性硅烷是式(1)表示的水解性硅烷与其他水解性硅烷的组合，其他水解性硅烷是选自式(2)和式(3)中的至少1种水解性硅烷，R4cSi(R5)4-c式(2)(式(2)中，R4是烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、或氰基的有机基团，且通过Si-C键与硅原子结合，R5表示烷氧基、酰氧基、或卤素基团，c表示0～3的整数。)〔R6dSi(R7)3-d〕2Ye式(3)(式(3)中，R6是烷基且通过Si-C键与硅原子结合，R7表示烷氧基、酰氧基、或卤素基团，Y表示亚烷基或亚芳基，d表示0或1，e为0或1。)，作为第5观点，是一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其以聚合物的形式含有下述水解性硅烷的水解缩合物，所述水解性硅烷包含第1观点中记载的式(1)表示的水解性硅烷和第4观点中记载的式(2)表示的水解性硅烷的组合，作为第6观点，是根据第1观点～第5观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含酸作为水解催化剂，作为第7观点，是根据第1观点～第6观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含水，作为第8观点，是一种抗蚀剂下层膜，其是通过将第1观点～第7观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上并进行烧成而得的，作为第9观点，是一种半导体装置的制造方法，包括下述工序：将第1观点～第7观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上，进行烧成从而形成抗蚀剂下层膜的工序；在所述下层膜上涂布抗蚀剂组合物从而形成抗蚀剂膜的工序；将所述抗蚀剂膜进行曝光的工序；曝光后，将抗蚀剂膜进行显影从而获得抗蚀剂图案的工序；利用抗蚀剂图案来蚀刻抗蚀剂下层膜的工序；以及利用图案化了的抗蚀剂和抗蚀剂下层膜来加工半导体基板的工序，以及作为第10观点，是一种半导体装置的制造方法，包括下述工序：在半导体基板上形成有机下层膜的工序；在其上涂布第1观点～第7观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，进行烧成从而形成抗蚀剂下层膜的工序；在所述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂组合物从而形成抗蚀剂膜的工序；将所述抗蚀剂膜进行曝光的工序；曝光后，将抗蚀剂膜进行显影从而获得抗蚀剂图案的工序；利用抗蚀剂图案来蚀刻抗蚀剂下层膜的工序；利用图案化了的抗蚀剂下层膜来蚀刻有机下层膜的工序；以及利用图案化了的有机下层膜来加工半导体基板的工序。专利技术效果本专利技术的抗蚀剂下层膜形成用组合物通过具有上述的观点所示的构成，从而涂布后的膜厚的变化变少，结果所得的抗蚀剂下层膜显示高的稳定性。在本专利技术中，通过涂布法在基板上形成抗蚀剂下层膜，或者通过涂布法经由基板上的有机下层膜在该有机下层膜上形成抗蚀剂下层膜，在该抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜(例如，光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有脂肪族多环结构，所述组合物包含作为硅烷的水解性硅烷、其水解物、其水解缩合物、或它们的组合，脂肪族多环结构是式(1)所示的水解性硅烷具有的结构、或者以可具有双键、羟基、或环氧基的脂肪族多环化合物、脂肪族多环式二羧酸、或脂肪族多环式二羧酸酐的形式添加的化合物中包含的结构，r

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.15 JP 2014-1452121.一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有脂肪族多环结构，所述组合物包含作为硅烷的水解性硅烷、其水解物、其水解缩合物、或它们的组合，脂肪族多环结构是式(1)所示的水解性硅烷具有的结构、或者以可具有双键、羟基、或环氧基的脂肪族多环化合物、脂肪族多环式二羧酸、或脂肪族多环式二羧酸酐的形式添加的化合物中包含的结构，r1aR2bSi(R3)4-(a+b)式(1)式(1)中，R1是含有脂肪族多环结构且通过Si-C键与Si原子结合的有机基团；R2是烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、氨基、或氰基的有机基团，且R2通过Si-C键与硅原子结合；R3表示乙氧基；a表示1，b表示0～2的整数，a+b表示1～3的整数。2.根据权利要求1所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，式(1)中的R1是可被取代的降冰片烯、可被取代的降冰片烷、包含杂原子的脂肪族多环基、或包含它们的有机基团。3.根据权利要求2所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，式(1)中的R1的取代基是羧基、羧酸酐基、羧酸酯基、羟基、烷氧基、或氧原子。4.根据权利要求1或2所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，该水解性硅烷是式(1)表示的水解性硅烷与其他水解性硅烷的组合，其他水解性硅烷是选自式(2)和式(3)中的至少1种水解性硅烷，R4cSi(R5)4-c式(2)式(2)中，R4是烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、或氰基的有机基团，且通过Si-C键与硅原子结合，R5表示烷氧基、酰氧基、或卤素基团，c表示0～3的整数；〔R6dSi(R7)3...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴山亘，志垣修平，中岛诚，武田谕，若山浩之，坂本力丸，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP