含有硅的图案反转用被覆剂制造技术

本发明专利技术提供高低差基板的平坦化用组合物。本发明专利技术提供了在有机图案上涂布的高低差基板平坦化用组合物，含有含水解性硅烷的水解缩合物的聚硅氧烷和溶剂，上述聚硅氧烷含有相对于Si原子为20摩尔％以下的硅醇基，上述聚硅氧烷的重均分子量为1000～50000。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有硅的图案反转用被覆剂
本专利技术涉及含有溶剂和含水解性硅烷原料的水解缩合物的特定的聚硅氧烷、在有机图案上涂布的高低差基板平坦化用组合物、其制造方法、和使用该组合物的半导体装置的制造方法。
技术介绍
在基板上形成微细的图案，按照该图案进行蚀刻而对基板进行加工的技术在半导体制造的领域中广泛使用。随着光刻技术的进展，微细图案化发展，研究了使用KrF准分子激光、ArF准分子激光，进一步使用了电子射线、EUV(超紫外线)的曝光技术。作为图案形成技术之一，有图案反转法。即，首先在半导体基板上形成抗蚀剂图案，将该抗蚀剂图案用硅系涂布液被覆。由此在抗蚀剂图案间填充硅系涂布液，然后将其烧成，形成涂膜。然后通过将含有硅的涂膜的上部用氟系气体进行蚀刻来回蚀，从而使抗蚀剂图案上部露出，接着改变气体将抗蚀剂图案用氧系蚀刻气体除去，抗蚀剂图案消失，残留下来来源于硅系涂膜的硅系图案，图案的反转进行。如果以形成有该反转图案的硅系膜作为蚀刻掩模来进行其下层、基板的蚀刻，则反转图案被转印，在基板上形成图案。作为这样的利用了反转图案的图案形成方法有以下专利技术：利用使用了由具有氢原子、氟原子、碳原子数1～5的直链状或支链状的烷基、氰基、氰基烷基、烷基羰氧基、烯基或芳基的硅烷与四乙氧基硅烷的共水解得到的聚硅氧烷、和醚系溶剂而成的材料(参照专利文献1)。此外，有利用使用了氢硅氧烷的材料的专利技术(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2011-118373专利文献2：日本特开2010-151923
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术针对在被加工基板上形成的抗蚀剂图案上具有高低差和疏密的高低差基板，使用能够良好地填在抗蚀剂图案间的特定的含硅组合物，通过特定的步骤，提供将高低差基板平坦地覆盖的方法。解决课题的手段本专利技术包含以下内容。【1】.一种有机图案平坦化用组合物，用于涂布在有机图案上，含有聚硅氧烷和溶剂，所述聚硅氧烷含有水解性硅烷原料的水解缩合物，上述聚硅氧烷相对于Si原子以20摩尔％以下的比例含有硅醇基，上述聚硅氧烷的重均分子量为1000～50000。【2】.如【1】所述的组合物，上述聚硅氧烷含有水解性硅烷原料的水解缩合物，所述水解性硅烷原料含有式(1)所示的水解性硅烷，R1aSi(R2)4-a式(1)式(1)中，R1通过Si-C键与硅原子结合，表示烷基、芳基、卤化烷基、卤化芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或者氰基的有机基，R2表示烷氧基、酰氧基或卤素基，a表示1。【3】.如【2】所述的组合物，上述聚硅氧烷含有水解性硅烷原料的水解缩合物，所述水解性硅烷原料中以上述式(1)中表示的、a为1的水解性硅烷100～50摩尔％、和上述式(1)表示的、a为2的水解性硅烷0～50摩尔％的比例含有它们。【4】.如【2】或【3】所述的组合物，上述聚硅氧烷是水解性硅烷原料的水解缩合物通过醇和酸进行脱水处理而成的生成物，所述水解性硅烷原料中以上述式(1)中的a为0的水解性硅烷0～100摩尔％、和a为1的水解性硅烷0～100摩尔％的比例含有它们。【5】.如【2】或【3】所述的组合物，上述聚硅氧烷是上述式(1)中的a为1或2的水解性硅烷原料的水解缩合物通过非醇、和弱酸或碱进行处理而成的生成物。【6】.如【5】所述的组合物，弱酸是酸解离常数为4～5的酸。【7】.如【1】～【6】的任一项所述的组合物，上述有机图案选自抗蚀剂图案、纳米压印图案和有机下层膜图案。【8】.一种半导体装置的制造方法，包含以下工序：在基板上形成有机图案的工序(1)，在有机图案上涂布【1】～【7】的任一项所述的组合物的工序(3)，以及、通过蚀刻除去有机图案而将图案反转的工序(4)。【9】.一种半导体装置的制造方法，包含以下工序：在基板上形成抗蚀剂的工序(1a)，将抗蚀剂曝光和显影的工序(2)，在显影中或显影后的抗蚀剂图案上涂布【1】～【7】的任一项所述的组合物的工序(3a)，以及、通过蚀刻除去抗蚀剂图案而将图案反转的工序(4a)。【10】.如【9】所述的制造方法，在工序(1a)之前，含有在基本上形成抗蚀剂下层膜的工序(1a-1)。【11】.还含有回蚀涂膜表面而使有机图案表面露出的工序(3-1)。【12】.一种在有机图案上涂布的高低差基板平坦化用组合物中含有的聚硅氧烷的制造方法，包含将水解性硅烷原料的水解缩合物通过醇和酸进行脱水处理的工序，所述水解性硅烷原料中以式(1)表示的、a为0的水解性硅烷0～100摩尔％、和式(1)表示的、a为1的水解性硅烷0～100摩尔％的比例含有它们，R1aSi(R2)4-a式(1)式(1)中，R1通过Si-C键与硅原子结合，表示烷基、芳基、卤化烷基、卤化芳基、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、或者氰基的有机基团，R2表示烷氧基、酰氧基或卤素基，a表示0。【13】.一种在有机图案上涂布的高低差基板平坦化用组合物中含有的聚硅氧烷的制造方法，包含将含有式(1)表示的、a为1或2的水解性硅烷原料的水解缩合物通过非醇、和弱酸或碱进行处理的工序，R1aSi(R2)4-a式(1)式(1)中，R1通过Si-C键与硅原子结合，表示烷基、芳基、卤化烷基、卤化芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或者氰基的有机基，R2表示烷氧基、酰氧基或卤素基，a表示1或2。专利技术效果本专利技术的高低差基板平坦化用组合物，可以在不与在被加工基板上形成的图案化的有机下层膜发生混合的情况下覆盖在该图案化的有机下层膜的上面，良好地填埋(填充)在该有机下层膜的图案间。本专利技术通过采用具有特定的硅醇基含量和分子量的材料，能够对各种尺寸的图案平坦地填埋而没有膜厚差。高低差基板平坦化用组合物固化后形成聚硅氧烷组合物膜，然后通过蚀刻(气体蚀刻)进行回蚀而形成平坦的面。进而有机下层膜可以通过灰化处理被除去，所以能够将由有机下层膜形成的图案反转成填充高低差基板平坦化用组合物而形成的聚硅氧烷组合物膜的图案。可以通过这些反转图案进行被加工基板的加工。作为以往的技术，进行以下技术：在光致抗蚀剂图案间填埋聚硅氧烷系组合物，然后通过氧气系气体进行蚀刻而反转成聚硅氧烷的图案的方法。使用该方法，由于抗蚀剂的膜厚薄，所以得不到高纵横比的反转图案。但是，通过本专利技术，能够使用纵横比比在被加工基板上的光致抗蚀剂图案大的高低差基板进行图案的反转，结果能够得到高纵横比的反转图案。本专利技术能够填埋纵横比大的有机下层膜的图案间，所以使用特定的聚硅氧烷系组合物进行被覆是有效的。此外，以往的技术，在光致抗蚀剂图案间填埋聚硅氧烷系组合物的方法中在下层存在有机系的膜，所以难以进行灰化等处理，通过气体蚀刻进行的情况多。但是，本专利技术将在被加工基板的紧上面或氧化物膜上的有机下层膜通过聚硅氧烷系组合物进行图案的反转，所以在填埋聚硅氧烷系组合物后，通过固化、灰化处理，能够简单地进行图案的反转。特别是，本专利技术通过采用特定的聚硅氧烷材料，能够使高低差完全平坦化，实现被覆膜的超平坦化性。结果能够使残膜充分残留，能够进行反转加工。这里，平坦化，在涂布在抗蚀剂图案上的情况是指在抗蚀剂的图案存在的部分(线部)和没有图案的部分(空间部)之间，它们上部存在的涂布的被覆物的膜厚差少。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机图案平坦化用组合物，用于涂布在有机图案上，含有聚硅氧烷和溶剂，所述聚硅氧烷含有水解性硅烷原料的水解缩合物，上述聚硅氧烷相对于Si原子以20摩尔％以下的比例含有硅醇基，上述聚硅氧烷的重均分子量为1000～50000。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.24 JP 2016-0333941.一种有机图案平坦化用组合物，用于涂布在有机图案上，含有聚硅氧烷和溶剂，所述聚硅氧烷含有水解性硅烷原料的水解缩合物，上述聚硅氧烷相对于Si原子以20摩尔％以下的比例含有硅醇基，上述聚硅氧烷的重均分子量为1000～50000。2.如权利要求1所述的组合物，上述聚硅氧烷含有水解性硅烷原料的水解缩合物，所述水解性硅烷原料含有式(1)所示的水解性硅烷，R1aSi(R2)4-a式(1)式(1)中，R1通过Si-C键与硅原子结合，表示烷基、芳基、卤化烷基、卤化芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或者氰基的有机基，R2表示烷氧基、酰氧基或卤素基，a表示1。3.如权利要求2所述的组合物，上述聚硅氧烷含有水解性硅烷原料的水解缩合物，所述水解性硅烷原料中以上述式(1)中表示的、a为1的水解性硅烷100～50摩尔％、和上述式(1)表示的、a为2的水解性硅烷0～50摩尔％的比例含有它们。4.如权利要求2或3所述的组合物，上述聚硅氧烷是水解性硅烷原料的水解缩合物通过醇和酸进行脱水处理而成的生成物，所述水解性硅烷原料中以上述式(1)中的a为0的水解性硅烷0～100摩尔％、和a为1的水解性硅烷0～100摩尔％的比例含有它们。5.如权利要求2或3所述的组合物，上述聚硅氧烷是上述式(1)中的a为1或2的水解性硅烷原料的水解缩合物通过非醇、和弱酸或碱进行处理而成的生成物。6.如权利要求5所述的组合物，弱酸是酸解离常数为4～5的酸。7.如权利要求1～6的任一项所述的组合物，上述有机图案选自抗蚀剂图案、纳米压印图案和有机下层膜图案。8.一种半导体装置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：志垣修平，谷口博昭，中岛诚，
申请(专利权)人：日产化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP