[发明专利]EUV光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物

说明书

本申请发明是申请号为201080017617.4、发明名称为EUV光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物、申请日为2010年4月15日的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在使用了EUV光刻的器件制作工序中使用并降低由EUV造成的不良影响、对获得良好的抗蚀剂图案有效的EUV光刻用抗蚀剂下层膜组合物、以及使用该EUV光刻用抗蚀剂下层膜组合物的抗蚀剂图案形成法。

背景技术

一直以来，在半导体器件的制造中，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，隔着描绘有半导体器件的图案的掩模图案向该薄膜上照射紫外线等活性光线，显影，以所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜对硅晶片等被加工基板进行蚀刻处理。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从KrF准分子激光(248nm)向ArF准分子激光(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作用的抗蚀剂下层膜，广泛采用设置防反射膜(Bottom Anti-Reflective Coating，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、和包含吸光性物质和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，而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。

可列举例如，同一分子内具有作为交联反应基团的羟基和吸光基团的丙烯酸类树脂型防反射膜(参照专利文献1)、同一分子内具有作为交联反应基团的羟基和吸光基团的酚醛清漆树脂型防反射膜(参照专利文献2)等。

作为优选作为有机防反射膜材料的物性，记载了对光、放射线具有较大吸光度、与光致抗蚀剂层不发生混合(在抗蚀剂溶剂中为不溶)、涂布时或加热干燥时低分子扩散物不会从防反射膜材料向上涂抗蚀剂中扩散、与光致抗蚀剂相比具有较大的干蚀刻速度(参照非专利文献1)等。

近年来，作为使用了ArF受激准分子激光(193nm)的光刻技术之后的下一代光刻技术，对介由水而曝光的ArF液浸光刻技术进行了积极研究。然而，使用光的光刻技术遇到了限制，并且作为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。

在使用了EUV光刻的器件制作工序中，由于由基底基板、EUV造成的不良影响，因此发生EUV光刻用抗蚀剂的图案形成卷边形状、咬边形状，不能形成直线形状的良好的抗蚀剂图案，对EUV灵敏度低且得不到充分的吞吐量等问题。因此，在EUV光刻工序中，不需要具有防反射能力的抗蚀剂下层膜(防反射膜)，而是需要可以降低这些不良影响从而形成直线形状的良好的抗蚀剂图案、提高抗蚀剂灵敏度的EUV光刻用抗蚀剂下层膜。

此外，由于EUV光刻用抗蚀剂下层膜在成膜后在其上涂布抗蚀剂，因此与防反射膜同样地，与抗蚀剂层不发生混合(在抗蚀剂溶剂中为不溶)、涂布时或加热干燥时低分子扩散物不会从防反射膜材料向上涂抗蚀剂中扩散是必须的特性。

此外，在使用EUV光刻的时代，由于抗蚀剂图案宽度变得非常微细，因此期望EUV光刻用抗蚀剂薄膜化。因此，需要使有机防反射膜的蚀刻除去工序所花费的时间大幅度减少，并要求能够以薄膜使用的EUV光刻用抗蚀剂下层膜、或与EUV光刻用抗蚀剂的蚀刻速度的选择比大的EUV光刻用抗蚀剂下层膜。

专利文献1：美国专利第5919599号说明书

专利文献2：美国专利第5693691号说明书

非专利文献

非专利文献1：Proc.SPIE,Vol.3678,174-185(1999).

非专利文献2：Proc.SPIE,Vol.3678,800-809(1999).

非专利文献3：Proc.SPIE,Vol.2195,225-229(1994).

发明内容

发明所要解决的问题

本发明提供在制造半导体器件的EUV光刻工艺中使用的EUV光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，本发明提供可以降低由基底基板、EUV造成的不良影响而形成直线形状的良好的抗蚀剂图案、提高抗蚀剂灵敏度、与抗蚀剂层不发生混合、与抗蚀剂相比具有较大的干蚀刻速度的EUV光刻用抗蚀剂下层膜。此外，本发明提供使用了该EUV光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物的EUV光刻用抗蚀剂的图案的形成法。