[发明专利]含有环氧化合物和羧酸化合物的光刻用形成下层膜的组合物

说明书

本申请是申请日为2004年4月1日，申请号为200480009217.3，发明 名称为“含有环氧化合物和羧酸化合物的光刻用形成下层膜的组合物”的 中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及新型的光刻用形成下层膜组合物、由该组合物形成的下层 膜、以及使用了该下层膜的光致抗蚀剂图形的形成方法。此外，本发明还 涉及光刻用下层膜、用于形成该下层膜的形成下层膜的组合物以及该下层 膜的形成方法，所述光刻用下层膜可用作在半导体器件制造的光蚀刻工序 中减少曝光照射光从半导体基板向涂布在半导体基板上的光致抗蚀剂层的 反射的下层防反射膜、用于将具有凹凸的半导体基板平坦化的平坦化膜、 能够在加热烘烤等中用作防止由于产生于半导体基板的物质所导致的光致 抗蚀剂层的污染的膜等。此外，本发明还涉及能够用于掩埋形成于半导体 基板上的孔的光刻用形成下层膜的组合物。

背景技术

一直以来，在半导体器件的制造中，人们都是利用使用了光致抗蚀剂 组合物的光刻进行微细加工的。上述微细加工为，在硅晶片等半导体基板 上形成光致抗蚀剂的薄膜，在该薄膜上透过描绘有半导体器件的图形的掩 模图形照射紫外线等的活性光线，进行显影，以所获得的光致抗蚀剂图形 作为保护膜来对基板进行蚀刻处理，由此在基板表面形成对应于上述图案 的微细凹凸的加工方法。但是，近年，半导体器件的高集成化不断发展， 使用的活性光线也有从KrF准分子激光器(248nm)向ArF准分子激光器 (193nm)转换的短波长化的倾向。与此相伴，活性光线从基板的漫反射、 驻波的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Bottom Anti-reflective Coating： BARC)的方法日益被广泛研究。作为该防反射膜，从其使用的方便性等 考虑，对由吸光性物质与高分子化合物等构成的有机防反射膜进行了大量 的研究，可以列举出例如，在同一分子内具有作为交联反应基的羟基和吸 光基团的丙烯酸树脂型防反射膜、在同一分子内具有作为交联反应基的羟 基和吸光基团的线型酚醛清漆树脂型防反射膜等(例如，参照专利文献1、 专利文献2)。

作为有机防反射膜所要求的特性，包括：对光或放射线具有很大的吸 光度，不产生与光致抗蚀剂层的混合(不溶于光致抗蚀剂溶剂)、加热烘 烤时没有发生低分子扩散物从防反射膜向上层的抗蚀剂中的扩散、与光致 抗蚀剂相比具有较大的干蚀刻速度等(参照例如非专利文献1、非专利文 献2、非专利文献3)。

此外，近年，为了解决伴随半导体器件的图形的微细化的发展而日益 明显的布线延迟的问题，进行了使用铜作为布线材料的研究。并且，与之 相伴，对作为向半导体基板上形成布线的方法的双镶嵌工艺进行了研究。 而且，在双镶嵌工艺中要形成过孔，并要形成对具有很大纵横比的基板的 防反射膜。因此，对于在该工艺中使用的防反射膜，要求具有能够无间隙 地填充孔的掩埋特性、可在基板表面形成平坦的膜那样的平坦化特性等。

但是，很难将有机类防反射膜用材料用于具有很大纵横比的基板，近 年，开发了以掩埋特性和平坦化特性为重点的材料(参照例如专利文献3、 专利文献4、专利文献5、专利文献6)。

此外，在半导体等器件的制造中，公开了为了减少电介质层所导致的 光致抗蚀剂层的中毒效果，在电介质层与光致抗蚀剂层之间设置由含有能 够交联的聚合物等的组合物所形成的阻挡层的方法(参照例如专利文献 7)。

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 的各种各样的效果，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，配置由包含有机化合物的组合物所形成的有机系的下层膜。

由于要求在下层膜中不引起混合，所以在下层膜的形成中经常利用交 联反应。并且，作为用于形成这样的交联性下层膜的组合物，使用由聚合 物、交联剂和作为交联催化剂的磺酸化合物所形成的组合物(参照例如专 利文献1、专利文献3、专利文献4、专利文献6)。但是，由于含有磺酸 化合物这种强酸，所以可以认为在这些组合物中存在保存稳定性方面的问 题。

因此，期待利用无需使用强酸催化剂的交联反应而形成的下层膜，以 及用于形成该下层膜的组合物。