[发明专利]用于形成光交联固化的抗蚀剂下层膜的含有硅的抗蚀剂下层膜形成用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在半导体基板与光致抗蚀剂之间形成下层膜的组 合物。详细来说，本发明涉及一种用于在半导体器件制造的光刻工序中通 过光照射形成在光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的形成下层膜的组合物， 另外还涉及使用了该形成下层膜的组合物的下层膜的形成方法和光致抗蚀 剂图形的形成方法。

背景技术

一直以来，在半导体器件的制造中，人们利用使用了光致抗蚀剂的光 刻来进行微细加工。上述微细加工的方法，是在硅晶片等的半导体基板上 形成光致抗蚀剂的薄膜，在其上通过绘有半导体器件的图形的掩模图形来 照射紫外线等的活性光线，进行显影，并将获得的光致抗蚀剂图形作为保 护膜来蚀刻处理上述基板，由此在上述基板表面形成与上述图形相对应的 微细凸凹的方法。

近年来，半导体器件的高集成化不断发展，所使用的活性光线也存在 从KrF准分子激光(波长248nm)向ArF准分子激光(波长193nm)转换 的短波长化倾向。与此相伴，活性光线从基板的散射或驻波的影响正成为 很大的问题。因此，为了解决上述问题，在光致抗蚀剂与基板之间设置防 反射膜(bottom anti-reflective coating)的方法正在被广泛研究。作为上 述防反射膜，从使用的容易性等的观点出发，正在对有机防反射膜进行大 量的研究(例如参照专利文献1)。

另外，近年来，为了解决随着半导体器件的图形规则的微细化而逐渐 明显的配线延迟的问题，研究了使用铜作为配线材料，与此同时作为在半 导体基板上的配线形成方法，进行了双镶嵌工艺的研究。在该双镶嵌工艺 中，对形成过孔、具有大的纵横比(高度/直径)的基板，形成防反射膜。 因此，对于在该工艺中使用的防反射膜，要求其具有可将上述孔无间隙地 填充的埋入特性、或在基板表面上形成平坦膜那样的平坦化特性等。但是， 难以将有机系的防反射膜用材料应用于具有大的纵横比的基板，近年来开 始开发以埋入特性或平坦化特性为重点的材料(参照例如专利文献2、专 利文献3、专利文献4、专利文献5)。

另外，公开了在半导体器件等的器件制造中，为了减少由电介质层导 致的光致抗蚀剂的中毒效果，而在电介质层与光致抗蚀剂之间设置阻挡层 的方法，所述阻挡层由含有可交联的聚合物等的组合物形成(例如参照专 利文献6)。

这样，在近年来的半导体器件的制造中，为了实现以防反射效果为首 的各种效果，而在半导体基板与光致抗蚀剂之间、即作为光致抗蚀剂的下 层，配置由含有有机化合物的组合物形成的有机系的下层膜。

但是，这些有机系的下层膜一般通过在半导体基板上涂布下层膜形成 用的组合物、然后将半导体基板在170℃～200℃左右的高温下进行加热来 形成。因此，产生下述那样的问题，即，当在高温下加热时，在下层膜形 成用的组合物中含有的低分子量成分挥发或者升华，附着在周边的装置上 而对装置造成污染。另外，有附着在装置上的成分落在半导体基板上，而 给图形的形成带来不良影响的问题。

专利文献1：美国专利第5919599号说明书

专利文献2：特开2000-294504号公报

专利文献3：特开2002-47430号公报

专利文献4：特开2002-190519号公报

专利文献5：国际公开第02/05035号小册子

专利文献6：特开2002-128847号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于在半导体器件制造的光刻工序中通过 光照射使其固化来形成在光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的含有硅原子的 下层膜形成用组合物。另外，提供在使用了该组合物的半导体器件制造的 光刻工序中、在光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的形成方法，以及光致抗 蚀剂图形的形成方法，通过含有5～45质量％的作为无机原子的硅原子， 使得利用氧气进行的等离子体蚀刻速度变小，从而形成具有抗蚀性的硬掩 模层。

即，在氟系气体(例如CF₄)条件下，本发明的下层膜与光致抗蚀剂 相比具有大的蚀刻速度，因此当按照光致抗蚀剂图形来蚀刻本发明的下层 膜时，在使用氟系气体(例如CF₄)的情况下，可以将所形成的抗蚀剂膜 和下层膜作为保护膜来对基板进行加工。