含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物及图案形成方法技术

本发明专利技术涉及含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物及图案形成方法。本发明专利技术提供能够改善在以酸作为催化剂的化学增幅抗蚀剂形成的微细图案中的LWR、CDU的抗蚀剂下层膜。含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物含有热硬化性含硅材料(Sx)、硬化催化剂(Xc)及溶剂，且该硬化催化剂(Xc)从利用该含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物形成的抗蚀剂下层膜到于该抗蚀剂下层膜上形成的抗蚀剂上层膜的扩散距离为5nm以下。

【技术实现步骤摘要】
含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物及图案形成方法
本专利技术是关于用于形成半导体元件等的制造步骤的光刻使用的涂布型含硅的抗蚀剂下层膜的组成物，及使用此组成物的图案形成方法。
技术介绍
伴随大规模集成电路(LSI)的高整合化及高速度化，要求图案规则的微细化，现在作为泛用技术而采用的使用了化学增幅抗蚀剂的光学光刻，就如何能针对使用的光源进行更微细且高精度的图案加工，已进行了各种技术开发。另一方面，随着微细化的进行，光的绕射现象已逼近物理极限，伴随于此，图案形成采用的曝光光的对比度也越来越降低。如此的物理的极限于正型抗蚀剂膜会导致溶解对比度下降，因而造成孔图案、沟渠图案的解像性、对焦宽容性的劣化。作为为了防止在如此的极限状态的图案形成性能的劣化的技术，需使抗蚀剂膜的溶解对比度提高。已有人尝试在化学增幅型抗蚀剂中，利用从光酸产生剂产生的酸的增殖机构而高感度化并使曝光光的对比度下降的影响最小化来作为溶解对比度的提高方法。而此酸增殖机构的影响，会招致边缘粗糙度(LWR)及孔图案的尺寸均匀性(CDU)劣化。原因据认为是基础聚合物、酸产生剂的集中、凝聚的影响，但并不能忽视增殖的酸的扩散的影响。再者，为了要防止微细图案中的图案崩塌，抗蚀剂膜的薄膜化也进展中，但随着抗蚀剂膜的薄膜化，会有LWR及CDU劣化的倾向。如此，伴随抗蚀剂图案的微细化进行，为了改善对比度的酸增殖及为了防止崩塌的薄膜化互相影响，使得LWR、CDU的劣化成为严重的问题。如此，于薄膜化进行的抗蚀剂图案中，会有为了于基板进行图案转印，无法确保干蚀刻选择性的问题。故一般会采用使用了以含硅膜作为抗蚀剂下层膜的多层抗蚀剂法的图案转印处理。ArF光刻中，已知是使用含有硬化催化剂的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物形成(专利文献1)。针对EUV光刻中的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，有人提出也采用硬化催化剂(专利文献2)。此硬化催化剂有适合经由硅醇的缩合来形成硅氧烷键的结构，但具有类似上层抗蚀剂中的感度调整剂的结构。所以，曝光时或曝光后若硬化催化剂向上层抗蚀剂扩散，则会对于在抗蚀剂上层膜与含硅的下层膜界面的图案形成能力，尤其LWR、CDU的性能造成影响，需改善抗蚀剂下层膜的性能。[专利文献1]日本特开2007-302873号公报[专利文献2]国际公开第2013/161372号小册
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供于以酸作为催化剂的化学增幅抗蚀剂形成的微细图案中，LWR、CDU能改善的抗蚀剂下层膜。用于解决问题的方案为了达成前述课题，本专利技术提供一种含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，含有热硬化性含硅材料(Sx)、硬化催化剂(Xc)及溶剂，前述硬化催化剂(Xc)从以前述含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物形成的抗蚀剂下层膜到形成在前述抗蚀剂下层膜上的抗蚀剂上层膜的扩散距离为5nm以下。如后述，从含硅的抗蚀剂下层膜向抗蚀剂上层膜扩散的硬化催化剂(Xc)，会将于曝光产生的上层抗蚀剂中的酸予以中和。故会妨碍抗蚀剂上层膜中的酸脱离基团的脱离，未溶于显影液的构成抗蚀剂上层膜的树脂会残留在抗蚀剂上层膜与含硅的抗蚀剂下层膜界面，成为抗蚀剂图案的LWR、CDU劣化的原因。本专利技术的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，通过硬化催化剂(Xc)的扩散距离为5nm以下，可不致招致如此的LWR、CDU的劣化而形成能发挥抗蚀剂上层膜原本性能的含硅的抗蚀剂下层膜。前述硬化催化剂(Xc)，宜为具有锍盐(Xc-1)、錪盐(Xc-2)、鏻盐(Xc-3)、铵盐(Xc-4)或具有它们作为一部分结构的聚硅氧烷(Xc-10)、或碱金属盐较佳。前述硬化催化剂(Xc)若前述特定的，则此含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物能形成更发挥抗蚀剂上层膜原本的性能的含硅的抗蚀剂下层膜。形成前述硬化催化剂(Xc)的阳离子部分的有机基团中含有的碳数的合计为9以上较佳。前述硬化催化剂(Xc)的阳离子部分若如前述，则此含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物能形成更发挥抗蚀剂上层膜原本的性能的含硅的抗蚀剂下层膜。又，本专利技术提供一种图案形成方法，包括下列步骤：于被加工体上使用涂布型有机膜材料而形成有机膜；于前述有机膜之上使用前述含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物而形成抗蚀剂下层膜；于前述抗蚀剂下层膜上使用由光致抗蚀剂组成物构成的抗蚀剂上层膜用组成物来形成抗蚀剂上层膜；于前述抗蚀剂上层膜形成电路图案；将前述已形成电路图案的前述抗蚀剂上层膜作为掩膜，利用蚀刻转印图案于前述抗蚀剂下层膜；将前述已转印图案的前述抗蚀剂下层膜作为掩膜，利用蚀刻转印图案于有机膜；将前述已转印图案的前述有机膜作为掩膜，利用蚀刻转印图案于前述被加工体。再者，本专利技术提供一种图案形成方法，包括下列步骤：于被加工体上利用CVD法形成以碳作为主成分的硬掩膜；于前述硬掩膜之上使用前述含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物来形成抗蚀剂下层膜；于前述抗蚀剂下层膜上使用由光致抗蚀剂组成物构成的抗蚀剂上层膜用组成物来形成抗蚀剂上层膜；于前述抗蚀剂上层膜形成电路图案；将前述已形成电路图案的抗蚀剂上层膜作为掩膜，利用蚀刻转印图案于前述抗蚀剂下层膜；将前述已转印图案的前述抗蚀剂下层膜作为掩膜，利用干蚀刻转印图案于前述硬掩膜；将前述已转印图案的前述硬掩膜作为掩膜，利用干蚀刻转印图案于前述被加工体。利用上述图案形成方法，可改善抗蚀剂上层膜与含硅的抗蚀剂下层膜界面附近的抗蚀剂上层膜的溶解性，消除残留于前述界面附近的构成抗蚀剂上层膜的树脂的残渣，可形成抗蚀剂图案的LWR、CDU有所改善的图案。前述抗蚀剂上层膜的图案形成，宜利用波长为10nm以上300nm以下的光学光刻、利用电子束的直接描绘、纳米压模或它们的组合较佳。前述抗蚀剂上层膜中，图案形成若如前述特定的，则可更充分发挥本专利技术的效果。前述被加工体宜为半导体装置基板、金属膜、金属碳化膜、金属氧化膜、金属氮化膜、金属氧化碳化膜或金属氧化氮化膜较佳。被加工体为前述特定的时，本专利技术的效果可更充分发挥。构成前述被加工体的金属宜为硅、镓、钛、钨、铪、锆、铬、锗、铜、银、金、铟、砷、钯、钽、铱、铝、铁、钼、钴或它们的合金较佳。构成前述被加工体的金属若为前述特定的金属，则本专利技术的效果可更充分发挥。专利技术的效果本专利技术的含有从抗蚀剂下层膜到抗蚀剂上层膜的扩散距离为5nm以下的硬化催化剂(Xc)的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，不仅能形成LWR、CDU良好之上层抗蚀剂图案，且抗蚀剂上层膜与有机膜或硬掩膜的干蚀刻选择性优异，故能在基板以良好良率形成半导体装置用的图案。又，本专利技术的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，可在和有机材料之间获得高蚀刻选择性，故形成的光致抗蚀剂图案可以使用干蚀刻处理按顺序转印在含硅的抗蚀剂下层膜、有机膜或硬掩膜。尤其在微细化进展的近些年的半导体装置制造处理，常使用多重曝光处理，显影后的图案的LWR、CDU对于器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，含有热硬化性含硅材料(Sx)、硬化催化剂(Xc)及溶剂，/n所述硬化催化剂(Xc)从利用所述含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物形成的抗蚀剂下层膜到所述抗蚀剂下层膜上形成的抗蚀剂上层膜的扩散距离为5nm以下。/n

【技术特征摘要】
20190426 JP 2019-0864461.一种含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，含有热硬化性含硅材料(Sx)、硬化催化剂(Xc)及溶剂，
所述硬化催化剂(Xc)从利用所述含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物形成的抗蚀剂下层膜到所述抗蚀剂下层膜上形成的抗蚀剂上层膜的扩散距离为5nm以下。


2.根据权利要求1所述的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，其中，所述硬化催化剂(Xc)是锍盐(Xc-1)、錪盐(Xc-2)、鏻盐(Xc-3)、铵盐(Xc-4)、或具有它们作为一部分结构的聚硅氧烷(Xc-10)、或碱金属盐。


3.根据权利要求2所述的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物，其中，形成所述硬化催化剂(Xc)的阳离子部分的有机基团中含有的碳数的合计为9以上。


4.一种图案形成方法，包括下列步骤：
于被加工体上使用涂布型有机膜材料而形成有机膜；
于所述有机膜之上使用根据权利要求1至3中任一项所述的含硅的抗蚀剂下层膜形成用组成物而形成抗蚀剂下层膜；
在所述抗蚀剂下层膜上使用由光致抗蚀剂组成物构成的抗蚀剂上层膜用组成物来形成抗蚀剂上层膜；
于所述抗蚀剂上层膜形成电路图案；
将已形成电路图案的所述抗蚀剂上层膜作为掩膜，利用蚀刻将图案转印于所述抗蚀剂下层膜；
将已转印图案的所述抗蚀剂下层膜作为掩膜，利用蚀刻将图案转印于...

【专利技术属性】
技术研发人员：荻原勤，渡边司，美谷岛祐介，金山昌广，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP