[发明专利]使用通过光交联固化形成的抗蚀剂下层膜的半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体基板与光致抗蚀剂之间利用光交联来形成下层膜的方法。详细地说，涉及半导体装置的制造方法，包括在半导体装置的制造中的光刻工艺中，通过光照来形成在光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的工序。另外，涉及使用该形成下层膜的组合物的下层膜的形成方法、以及光致抗蚀剂图案的形成方法。

背景技术

一直以来，在半导体装置制造中，人们都是使用光致抗蚀剂通过光刻来进行微细加工的。上述微细加工是通过在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂薄膜，然后在该薄膜上介由描绘有半导体装置的图案的掩模图案来照射紫外线等活性光线，并进行显影，然后以得到的光致抗蚀剂图案作为保护膜来将基板进行蚀刻处理，从而在基板表面形成与所述图案对应的微细凹凸的加工方法。

近年来，半导体装置的高集成化不断发展，使用的活性光线也有从KrF准分子激光(248nm)向ArF准分子激光(193nm)短波长化的倾向。与此相伴，活性光线从基板漫反射、驻波影响逐渐成为大问题。因此，为了解决该问题，在光致抗蚀剂与基板之间设置防反射膜(底部防反射涂层，bottomanti-reflective coating)的方法被广泛研究。作为该防反射膜，从易于使用等方面出发，人们对有机防反射膜进行了大量研究(例如，参考专利文献1)。

另外，近年来，随着半导体装置的图案规则微细化，布线延迟问题逐渐明显，为了解决该问题，人们使用铜作为布线材料进行了研究，并且，与此同时，作为在半导体基板上形成布线的方法，研究了双嵌入工艺。而其，双嵌入工艺中形成了过孔，并对具有较大的长宽比的基板形成了防反射膜。因此，对该工艺所使用的防反射膜，要求具有可以无间隙地填充孔的填埋特性、能在基板表面形成平坦的膜的平坦化特性等。但是，难以将有机系的防反射膜用材料应用于具有较大长宽比的基板，故而近年来，逐渐开发了以填埋特性、平坦化特性为重点的材料(例如，参考专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5)。

此外，在半导体装置等的器件制造中，为了减少电介质层造成的光致抗蚀剂层中毒效应，公开了在电介质层与光致抗蚀剂层之间设置由含有可交联的聚合物等的组合物形成的阻挡层的方法(例如，参考专利文献6)。

这样，在近年的半导体装置制造中，为了实现以防反射效果为代表的各种的效果，在半导体基板与光致抗蚀剂层之间，即作为光致抗蚀剂层的下层，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，一般是通过将形成下层膜用的组合物涂布在半导体基板上，然后将半导体基板在170℃～200℃左右的高温下加热来形成的。因此，存在下述那样的问题，即在高温下加热时，形成下层膜用的组合物所含有的低分子量成分挥发或升华，从而附着在周围装置上、污染装置。另外，存在附着在装置上的成分下落到半导体基板上，从而对图案形成产生恶劣影响的问题。

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

本发明的目的是提供一种下层膜的形成方法，用于在半导体装置制造的光刻工艺中通过光照来形成光致抗蚀剂下层所使用的下层膜。还提供使用该方法的光致抗蚀剂图案的形成方法。

另外，本发明的目的是提供用于形成下层膜的方法，所述下层膜与在上层涂布、形成的光致抗蚀剂不发生混合，并具有大于光致抗蚀剂的干蚀刻速度。

另外，本发明的目的是提供用于在半导体装置制造的光刻工艺中通过光照来形成下层膜的方法，所述下层膜可以作为减少对在半导体基板上形成的光致抗蚀剂的曝光照射光自基板反射的下层防反射膜、用于将有凹凸的半导体基板进行平坦化的平坦化膜、以及防止加热等时由半导体基板产生的物质污染光致抗蚀剂的膜等来使用。

另外，本发明的目的是提供将半导体基板上形成的、高/直径所表示的长宽比为1以上的孔，用通过光照形成的下层膜来填充的方法。

另外，本发明的目的是提供在不进行高温加热的状态下，通过光照来形成下层膜的方法。