用于形成光交联固化的抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成组合物的制作方法

专利名称：用于形成光交联固化的抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在半导体基板和光致抗蚀剂之间形成下层膜的组合物。更加详细地说，涉及用于通过光照射形成在制造半导体装置的光刻工艺中在光致抗蚀剂的下层中使用的下层膜形成组合物。另外，本发明还涉及使用该下层膜形成组合物的下层膜的形成方法、以及光致抗蚀剂图形的形成方法。
背景技术：
一直以来，在半导体装置的制造中，人们都是通过使用光致抗蚀剂的光刻进行微细加工。上述微细加工是，在硅晶片等的半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，在该薄膜上介有描绘有半导体装置的图形的掩模照射紫外线等的活性光线，进行显影，将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，从而在基板表面形成与上述图形对应的微细凹凸的加工方法。近年来，半导体装置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。与此同时，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，人们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 :底部防反射涂层)的方法。作为该防反射膜，从其使用难易性等的角度出发对有机防反射膜进行了大量研究(例如，参照专利文献I)。另外，近年来，为了解决伴随半导体装置的图形规则的微细化进程而逐渐明显的布线延迟问题，人们进行了使用铜作为布线材料的研究。另外，与此同时，作为在半导体基板上形成布线的方法，人们研究了双镶嵌工艺。另外，在双镶嵌工艺中，防反射膜是在形成有通孔的、具有很大的纵横比的基板上形成的。因此，对于在该工艺中使用的防反射膜，要求其具有能够无空隙地填充孔的填埋特性、在基板表面上形成平坦的膜的平坦化特性等。但是，很难将有机系防反射膜用材料适用于具有大的纵横比的基板，近年来，人们不断开发以填埋特性、平坦化特性为重点的材料(例如，参照专利文献2、专利文献3，专利文献4、专利文献5)。另外，在半导体装置等器件的制造中，为了减少由电介质层引起的光致抗蚀剂的中毒效应，已公开了由含有可以交联的聚合物等的组合物在电介质层与光致抗蚀剂之间设置形成阻挡层的方法(例如，参照专利文献6)。这样，在近年来的半导体装置的制造中，为了实现以防反射效果为首的各种效果，在半导体基板与光致抗蚀剂之间，即作为光致抗蚀剂的下层，逐渐设置了由含有有机化合物的组合物形成的有机系的下层膜。
然而，这些有机系的下层膜，一般是通过在半导体基板上涂布下层膜形成用组合物，然后在170 200°C左右的高温下加热该半导体基板，从而形成的。因此，存在在高温加热时下层膜形成用组合物中含有的低分子量成分挥发或升华，附着在周边装置，污染装置的问题。另外，还存在以下问题，即附着在装置上的成分从半导体基板上掉下来，给构图带来不好的影响。专利文献I :美国专利第5919599号说明书专利文献2 :特开2000-294504号公报专利文献3 :特开2002-47430号公报专利文献4 :特开2002-190519号公报专利文献5 :国际公开第02/05035号文本专利文献6 :特开2002-128847号公报

发明内容
本发明的目的在于提供一种下层膜形成组合物，该组合物是用于通过光照射形成在制造半导体装置的光刻工艺中在光致抗蚀剂的下层使用的下层膜。另外，本发明的目的还在于提供使用该组合物形成在制造半导体装置的光刻工艺中的光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的方法、以及形成光致抗蚀剂图形的方法。另外，本发明的目的在于提供一种下层膜，其不与在其上层涂布、形成的光致抗蚀剂发生混合、且具有比光致抗蚀剂大的干蚀刻速度，以及还提供一种用于形成该下层膜的下层膜形成组合物。进而，本发明的目的在于提供一种用于通过光照射形成下层膜的下层膜形成组合物，所述下层膜在制造半导体装置的光刻工艺中可作为下述膜而使用，所述膜为使曝光照射光从基板向形成在半导体基板上的光致抗蚀剂的反射减少的下层防反射膜、用于使具有凹凸的半导体基板平坦化的平坦化膜、以及防止加热时等由半导体基板产生的物质造成光致抗蚀剂污染的膜等。另外，本发明的目的在于提供一种用通过光照射形成的下层膜填充半导体基板上形成的、由高度/直径所表示的纵横比为I以上的孔的方法。鉴于这样的现状，本发明者们进行了深入研究，结果发现通过光照射含有聚合性化合物和光聚合引发剂的下层膜形成组合物，可以形成优异的下层膜，从而完成了本发明。本发明，作为第I方案是一种下层膜形成组合物，是用于通过光照射形成在制造半导体装置的光刻工艺中的光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的组合物，含有聚合性物质和光聚合引发剂；作为第2方案是如第I方案所述的下层膜形成组合物，上述聚合性物质是具有至少一个可阳离子聚合的反应性基团的聚合性化合物，上述光聚合引发剂是光阳离子聚合引发剂；作为第3方案是如第I方案所述的下层膜形成组合物，上述聚合性物质是具有至 少一个可自由基聚合的烯属不饱和键的聚合性化合物，上述光聚合引发剂是光自由基聚合引发剂；作为第4方案是如第I方案所述的下层膜形成组合物，上述聚合性物质是具有至少一个可阳离子聚合的反应性基团的高分子化合物，上述光聚合引发剂是光阳离子聚合引发剂；作为第5方案是如第2方案所述的下层膜形成组合物，上述具有至少一个可阳离子聚合的反应性基团的聚合性化合物是具有2 4个环氧环的聚合性化合物作为第6方案是如第2方案所述的下层膜形成组合物，上述具有至少一个可阳离子聚合的反应性基团的聚合性化合物是具有2 4个氧杂环丁烷环的聚合性化合物；作为第7方案是如第4方案所述的下层膜形成组合物，上述具有至少一个可阳离子聚合的反应性基团的高分子化合物是式(I)或式(2)所示的高分子化合物；
权利要求
1.一种下层膜形成组合物，是用于通过光照射形成在制造半导体装置的光刻エ艺中的光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的组合物，含有聚合性物质和光聚合引发剂， 上述聚合性物质是具有至少ー个可自由基聚合的烯属不饱和键的聚合性化合物，上述光聚合引发剂是光自由基聚合引发剂。
2.如权利要求I所述的下层膜形成组合物，上述具有至少ー个可自由基聚合的烯属不饱和键的聚合性化合物是不饱和羧酸化合物。
3.如权利要求I所述的下层膜形成组合物，上述具有至少ー个可自由基聚合的烯属不饱和键的聚合性化合物，是不饱和羧酸化合物与醇化合物或胺化合物衍生出的不饱和羧酸酷化合物或不饱和羧酸酰胺化合物。
4.如权利要求3所述的下层膜形成组合物，上述醇化合物是具有2 6个羟基的多元醇化合物。
5.如权利要求3所述的下层膜形成组合物，上述胺化合物是具有2 6个伯氨基或仲氨基的多元胺化合物。
6.如权利要求I所述的下层膜形成组合物，上述具有至少ー个可自由基聚合的烯属不饱和键的聚合性化合物，是通过多元异氰酸酷化合物与羟基烷基不饱和羧酸酯化合物反应可得到的氨酯化合物、通过多元环氧化合物与羟基烷基不饱和羧酸酯化合物反应可得到的化合物、ニ烯丙基酯化合物或邻苯ニ甲酸ニこ烯基酯。
7.—种在制造半导体装置的光刻エ艺中的光致抗蚀剂的下层中使用的下层膜的形成方法，包括将权利要求I 6的任一项所述的下层膜形成组合物涂布在半导体基板上形成涂膜的エ序，和通过光照射上述涂膜来形成下层膜的エ序。
8.—种在制造半导体装置的光刻エ艺中使用的下层膜和光致抗蚀剂的叠层结构的形成方法，包括将权利要求I 6的任一项所述的下层膜形成组合物涂布在半导体基板上形成涂膜的エ序，通过光照射上述涂膜来形成下层膜的エ序，以及在上述下层膜上涂布光致抗蚀剂用组合物并进行加热来形成光致抗蚀剂的エ序。
9.一种在制造半导体装置的光刻エ艺中使用的光致抗蚀剂图形的形成方法，包括将权利要求I 6的任一项所述的下层膜形成组合物涂布在半导体基板上形成涂膜的エ序，通过光照射上述涂膜来形成下层膜的エ序，在上述下层膜上涂布光致抗蚀剂用组合物并进行加热来形成光致抗蚀剂的エ序，对被覆了上述下层膜和上述光致抗蚀剂的半导体基板进行曝光的エ序，以及在曝光后使光致抗蚀剂显影的エ序。
10.如权利要求7 9的任一项所述的形成方法，上述半导体基板是具有高度/直径所示的纵横比为I以上的孔的半导体基板。
11.如权利要求7 10的任一项所述的形成方法,通过波长193nm 700nm的光进行上述光照射。
全文摘要
本发明的课题在于提供一种在半导体装置制造的光刻工艺中的光致抗蚀剂的下层使用的、具有大于光致抗蚀剂的干蚀刻速度，并且不与光致抗蚀剂发生混合，且可以使具有大纵横比的孔的半导体基板的表面平坦化的下层膜，以及用于形成该下层膜的下层膜形成组合物，本发明是一种用于通过光照射来形成光致抗蚀剂的下层膜的组合物，是含有聚合性物质和光聚合引发剂的下层膜形成组合物。
文档编号G03F7/09GK102621814SQ20121006072
公开日2012年8月1日 申请日期2006年4月11日 优先权日2005年4月19日
发明者新城彻也, 日高基彦, 竹井敏 申请人:日产化学工业株式会社