[发明专利]使用溶剂显影用形成含硅抗蚀剂下层膜的组合物的半导体装置的制造方法

说明书

本发明的课题是提供在将抗蚀剂曝光后，用有机溶剂显影来形成抗蚀剂图案方面良好的抗蚀剂下层膜。作为解决本发明课题的方法涉及一种半导体装置的制造方法，其包括下述工序：工序(A)，将形成抗蚀剂下层膜的组合物涂布在基板上，进行烘烤来形成抗蚀剂下层膜，所述形成抗蚀剂下层膜的组合物包含水解性硅烷、其水解物、其水解缩合物、或它们的组合，该水解性硅烷为下述式(1)所示的硅烷、式(2)所示的硅烷和式(3)所示的硅烷，在全部硅烷中以摩尔％计下述式(1)所示的硅烷:下述式(2)所示的硅烷:下述式(3)所示的硅烷为45～90:6～20:0～35的比例含有各硅烷；工序(B)，在上述下层膜上涂布抗蚀剂用组合物，形成抗蚀剂膜；工序(C)，将上述抗蚀剂膜进行曝光；工序(D)，曝光后将抗蚀剂膜用有机溶剂显影，获得被图案化了的抗蚀剂膜；和工序(E)，利用被图案化了的抗蚀剂膜对上述抗蚀剂下层膜进行蚀刻，利用被图案化了的抗蚀剂下层膜对基板进行加工。Si(R¹)₄式(1)R²[Si(R³)₃]_a式(2)R⁴[Si(R⁵)₃]_b式(3)。

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。具体而言，涉及在制造半导体装置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形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物。此外，涉及使用了该形成下层膜的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，通过使用了光致抗蚀剂的光刻进行微细加工。上述微细加工为通过在硅片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，隔着描绘有半导体器件的图案的掩模图案在其上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，从而在基板表面形成与上述图案对应的微细凹凸的加工法。然而，近年来，半导体器件的高集成度化进展，所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)进行短波长化的倾向。与此相伴，活性光线从半导体基板反射的影响成为了大问题。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(bottom anti-reflective coating)的方法。

此外，作为半导体基板与光致抗蚀剂之间的下层膜，使用作为包含硅、钛等金属元素的硬掩模而已知的膜(例如，参照专利文献1)。在该情况下，抗蚀剂与硬掩模的构成成分差别大，因此它们的通过干蚀刻被除去的速度较大取决于干蚀刻所使用的气体种类。而且，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幅度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，为了达成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，迄今为止也进行了抗蚀剂下层膜用组合物的研究，但由于其要求的特性的多样性等，因此期望开发出抗蚀剂下层膜用的新材料。

已知使用了具有硅硅键的化合物的组合物、图案形成方法(例如，参照专利文献2)。

已知以特定比例含有4官能硅烷和3官能硅烷，并溶解于丙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚等溶剂中的抗蚀剂下层膜材料(例如，参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-258813号公报

专利文献2：日本特开平10-209134号公报

专利文献3：日本特开2002-040668号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的是提供一种半导体装置的制造方法，其包括形成可以作为硬掩模和防反射膜使用的抗蚀剂下层膜的工序。