[发明专利]光刻用抗蚀剂上层膜形成用组合物和半导体装置制造方法

说明书

本发明的课题是提供不与抗蚀剂混合，特别是在EUV曝光时阻断不优选的曝光光，例如UV、DUV而仅选择性透射EUV，此外曝光后能够用显影液显影的半导体装置的制造工序中的光刻工艺所使用的抗蚀剂上层膜形成用组合物。作为解决本发明课题的方法涉及一种抗蚀剂上层膜形成用组合物，其包含聚合物、和作为溶剂的可以被取代的碳原子数8～16的醚化合物，所述聚合物包含：由碳原子数1～10的饱和烷基构成且其氢原子的一部分或全部被氟原子取代的有机基团。

技术领域

本发明涉及在利用了光刻的半导体装置的制造工序中使用，降低由曝光光所带来的不良影响，对于获得良好的抗蚀剂图案有效的光刻用抗蚀剂上层膜形成用组合物，以及使用该光刻用抗蚀剂上层膜形成用组合物的抗蚀剂图案形成法，以及使用了该形成方法的半导体装置的制造方法。

背景技术

一直以来，在半导体装置的制造中，进行使用了光刻技术的微细加工。上述微细加工是下述加工法：在硅晶片等被加工基板上形成光致抗蚀剂组合物的薄膜，经由描绘有半导体装置的图案的掩模图案向该薄膜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(掩模) 来对硅晶片等被加工基板进行蚀刻处理。近年来，半导体装置的高集成度化进展，所使用的活性光线也从KrF准分子激光(波长248nm)向ArF准分子激光(波长193nm)短波长化。

与此相伴，活性光线从基板漫反射、驻波的影响成为大问题，作为在光致抗蚀剂与被加工基板之间担负防止反射的作用的抗蚀剂下层膜，广泛采用设置底面防反射膜(BottomAnti-ReflectiveCoating，BARC)的方法。

作为防反射膜，已知钛、二氧化钛、氮化钛、氧化铬、碳、α-硅等无机防反射膜，和包含吸光性物质与高分子化合物的有机防反射膜。前者在膜形成时需要真空蒸镀装置、CVD装置、溅射装置等设备，与此相对，后者在不需要特别的设备方面是有利的，从而进行了大量的研究。

近年来，作为使用了ArF准分子激光(波长193nm)的光刻技术之后承担的下一代的光刻技术，经由水进行曝光的ArF液浸光刻技术被实用化。然而使用光的光刻技术正迎来极限，作为ArF液浸光刻技术以后的新的光刻技术，使用EUV(波长13.5nm)的EUV光刻技术受到关注。使用了EUV 光刻的半导体装置制造工序中，对被覆有EUV抗蚀剂的基板照射EUV来进行曝光，显影，形成抗蚀剂图案。

公开了下述方法：为了保护EUV抗蚀剂不受污染物质影响、阻断不优选的放射线，例如UV、DUV(OUT of BAND/带外放射，OOB)，在EUV 抗蚀剂的上层包含聚合物，所述聚合物包含含有铍、硼、碳、硅、锆、铌和钼的一种以上的组(专利文献1、专利文献2)。

此外，为了阻断OOB，有在EUV抗蚀剂的上层涂布由聚羟基苯乙烯 (PHS)系化合物、丙烯酸类化合物等形成的顶涂层来减少OOB(非专利文献 1)；在EUV抗蚀剂的上层涂布成为EUV分辨率增强层的膜，吸收OOB 而使EUV抗蚀剂析像度提高的例子(非专利文献2)，但未公开怎样的组合物为最合适的。此外公开了包含萘环的酚醛清漆系材料作为EUV光刻用抗蚀剂上层膜形成用组合物(专利文献3)。

另外，作为在液浸光刻中具有最合适的疏水性且能够溶解于碱性水溶液的抗蚀剂上层保护膜，公开了含有包含六氟异丙基醇基的丙烯酸类聚合物的抗蚀剂保护膜材料(专利文献4)；使用具有氟烷基的酯化合物作为溶剂的抗蚀剂保护膜材料(专利文献5)；包含具有醚结构的溶剂的光致抗蚀剂上层膜形成用组合物(专利文献6)；包含可以作为用于在光致抗蚀剂上面涂布的液浸工艺用顶涂层或上面防反射膜(TopAnti-ReflectiveCoating，TARC) 使用的六氟乙醇单元、和醇系溶剂的顶涂层材料(专利文献7)。

然而，它们特别是作为EUV光刻所使用的抗蚀剂上层膜，是否可以透射EUV光且阻断上述OOB，并且是否作为来自抗蚀剂的脱气的阻断性优异的材料而具有充分的特性并不清楚。

现有技术文献

专利文献