[发明专利]含有具有阴离子基的硅的抗蚀剂下层膜形成用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体装置的制造中使用的、用于在基板与抗蚀剂(例如，光致抗蚀剂、电子束抗蚀剂)之间形成下层膜的组合物。具体涉及在半导体装置制造的光刻工序中，用于形成光致抗蚀剂的下层所使用的下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外还涉及使用了该下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案的形成方法。

背景技术

一直以来，在半导体装置的制造中，使用光致抗蚀剂通过光刻进行微细加工。上述微细加工是下述加工法：通过在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，隔着描绘了半导体器件图案的掩模图案向该光致抗蚀剂的薄膜照射紫外线等活性光线，进行显影，将所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜对基板进行蚀刻处理，从而在基板表面上形成与上述图案对应的微细凹凸。然而，近年来，半导体器件不断高度集成化，所使用的活性光线倾向于从KrF准分子激光(248nm)向ArF准分子激光(193nm)发生短波长化。与此相伴，活性光线从半导体基板反射的影响变成了大问题。因此，为了解决该问题，广泛研究了在光致抗蚀剂与基板之间设置防反射膜(底部抗反射涂层，bottom anti-reflective coating)的方法。作为上述防反射膜，从其使用容易性等出发，对由具有吸光基团的聚合物等形成的有机防反射膜进行了大量研究。可列举例如，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酚醛清漆树脂型防反射膜等。

作为防反射膜所要求的特性，有下述特性：对光和/或放射线具有较大吸光度、不与光致抗蚀剂发生混合(在光致抗蚀剂溶剂中不溶)、加热烘烤时低分子物质不从防反射膜扩散至上层的光致抗蚀剂中、干蚀刻速度大于光致抗蚀剂等。

此外，作为半导体基板与光致抗蚀剂之间的下层膜，使用了作为包含硅和/或钛等金属元素的硬掩模而已知的膜。在该情况下，对于抗蚀剂和硬掩模，由于它们的构成成分有较大不同，因而它们的通过干蚀刻被除去的速度较大程度取决于干蚀刻中使用的气体种类。因此，通过适当地选择气体种类，能够在不伴随光致抗蚀剂的膜厚大大减少的情况下通过干蚀刻来除去硬掩模。这样，在近年来的半导体装置的制造中，为了达到以防反射效果为代表的各种效果，在半导体基板与光致抗蚀剂之间配置抗蚀剂下层膜。而且，迄今为止还进行了抗蚀剂下层膜用的组合物的研究，从所要求特性的多样性等方面出发，期望开发出抗蚀剂下层膜用的新材料。作为这样的材料之一，可列举聚硅氧烷。

已公开了含有聚硅氧烷、溶剂和环状碱性化合物的二氧化硅系被膜形成用组合物(专利文献1)。

另一方面已知，聚硅氧烷具有有机基团，在该有机基团上附加各种官能团，从而发挥功能。已公开了例如使用了具有磺酸基作为亲水性基的聚硅氧烷的、具有防反射特性和防雾特性的涂布组合物(专利文献2)。

专利文献1：日本特开2007-081133号公报

专利文献2：日本特表平10-510860号公报

发明内容

本发明的目的是提供可以在半导体装置的制造中使用的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。具体而言，提供用于形成可作为硬掩模使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，提供用于形成可作为防反射膜使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，提供不与抗蚀剂发生混合、干蚀刻速度大于抗蚀剂的光刻用抗蚀剂下层膜、以及用于形成该下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物。

此外，还提供使用了该光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物的半导体装置的制造方法。

在本发明中，作为第1观点，涉及一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，是包含带有阴离子基的硅烷化合物的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，该带有阴离子基的硅烷化合物是带有阴离子基的有机基团与硅原子结合且该阴离子基形成盐结构的水解性有机硅烷、其水解物、或其水解缩合物。

作为第2观点，涉及权利要求1所述的组合物，是包含带有阴离子基的硅烷化合物和不带有阴离子基的硅烷化合物的组合物，在这两种硅烷化合物中，带有阴离子基的硅烷化合物以小于1摩尔％的比例存在。

作为第3观点，涉及权利要求1所述的组合物，是包含带有阴离子基的硅烷化合物和不带有阴离子基的硅烷化合物的组合物，在这两种硅烷化合物中，带有阴离子基的硅烷化合物以0.01～0.95摩尔％的比例存在。

作为第4观点，涉及权利要求1～3的任一项所述的组合物，所述阴离子基是羧酸根阴离子、苯酚根阴离子、磺酸根阴离子或膦酸根阴离子。