[发明专利]光刻用形成抗蚀剂下层膜的组合物和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装置的制造过程的光刻工序中使用的、可用于在 半导体基板和抗蚀剂之间形成的抗蚀剂下层膜的、含有聚硅烷化合物的形 成抗蚀剂下层膜的组合物。

背景技术

近年来，随着半导体元件的高集成化发展，要求布线等的图案细微化。 为了形成细微图案，作为曝光用的光源使用ArF准分子激光(波长193nm) 那样的短波长光来形成抗蚀剂图案。

抗蚀剂图案的纵横比(高度/宽度)越大，则越容易出现图案坍塌。为了 防止图案坍塌，需要使抗蚀剂膜厚变薄。但由膜厚薄的抗蚀剂形成的抗蚀 剂图案，在以该抗蚀剂图案为掩模来对被蚀刻材料进行干蚀刻时，可能会 消失。为了防止图案坍塌，并形成具有希望的截面形状的抗蚀剂图案，作 为抗蚀剂图案的下层设置了抗蚀剂下层膜。

已知用于形成抗蚀剂下层膜的、含有含硅高分子化合物的组合物(例 如参照下述专利文献1～3。)。在专利文献1中公开了含有2种烷氧基硅烷 的水解缩合物的抗蚀剂下层膜用组合物。专利文献2中公开了含有通过共 聚而具有重复单元的聚硅氧烷的防反射膜材料。专利文献3中公开了含有 具有碳-氧单键和/或碳-氧双键的有机基团的防反射膜用的有机硅树脂。但 专利文献1～3中均没有关于聚硅烷的记载。

在下述专利文献4中公开了耐热性优异、在溶剂中的溶解性提高的聚 硅烷和其制造方法。但专利文献4中并没有记载该聚硅烷适合抗蚀剂下层 膜(防反射膜)用途。

专利文献1：特开2004-157469号公报

专利文献2：特开2004-310019号公报

专利文献3：特开2005-015779号公报

专利文献4：特开2007-077198号公报

发明内容

由含硅的高分子化合物形成的抗蚀剂下层膜，其特征在于，相对于有 机抗蚀剂，使用CF₄、CHF₃等卤素系气体干蚀刻时的选择比大。在要求该 抗蚀剂下层膜具有作为硬掩模的特性时，需要提高膜中的硅含有率。

进而，在将形成抗蚀剂下层膜的组合物涂布在基板上，通过加热来固 化成抗蚀剂下层膜时，要求可以均匀涂布，并且加热时不产生升华物。

本发明所涉及的形成抗蚀剂下层膜的组合物，其特征在于，含有导入 了内酯环或金刚烷环的聚硅烷化合物。聚硅烷化合物是主链具有Si-Si键的 聚合物，在支链上引入了内酯环或金刚烷环。聚硅烷化合物的主链可以是 直链状、支化状中的任一种。

本发明是一种光刻用形成抗蚀剂下层膜的组合物，含有聚硅烷化合物 和有机溶剂，所述聚硅烷化合物具有下述式(1)所示的结构单元，

式中，R¹和R²分别独立地表示-X-Y所示的基团，或R¹和R²中的一 者表示所述-X-Y所示的基团，另一者表示芳基、甲基、乙基或碳原子数 3～6的环状烷基，其中，X表示氧原子、碳原子数1～18的亚烷基或-OC_nH2_n- (式中，n表示1～18的整数。)，Y表示内酯环或金刚烷环。

碳原子数1～18的亚烷基，是指例如碳原子数为2的亚烷基，1～18的整 数是指例如1或2。

上述式(1)所示的结构单元的方式之一以下述式(1a)表示，

式中，R¹表示芳基、甲基、乙基或碳原子数3～6的环状烷基，X表示 氧原子、碳原子数1～18的亚烷基或-OC_nH_2n-，式中n表示1～18的整数， Y表示内酯环或金刚烷环。

上述聚硅烷化合物还具有下述式(2)和/或式(3)所示的结构单元，

式中，R³表示芳基、甲基、乙基或碳原子数3～6的环状烷基，R¹定义 与上述式(1a)中的相同。