專利名稱：具有含氮環(huán)的含有硅的形成抗蝕劑下層膜的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在半導(dǎo)體裝置的制造中使用的基板與抗蝕劑(例如，光致抗蝕齊U、電子束抗蝕劑)之間形成下層膜的組合物。具體而言，涉及在半導(dǎo)體裝置制造的光刻工序中用于形成光致抗蝕劑的下層所使用的下層膜的形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物。此夕卜，涉及使用該形成下層膜的組合物的抗蝕劑圖案的形成方法。形成抗蝕劑下層膜的組合物含有包含甲硅烷基作為氮原子上的取代基的聚合物，特別是包含以甲硅烷基異氰脲酸酯為代表的聚合物。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，在半導(dǎo)體裝置的制造中，通過使用了光致抗蝕劑的光刻進(jìn)行微細(xì)加工。 上述微細(xì)加工是通過在硅晶片等半導(dǎo)體基板上形成光致抗蝕劑的薄膜，隔著描繪有要轉(zhuǎn)印至半導(dǎo)體器件的圖案的掩模圖案在其上照射紫外線等活性光線，進(jìn)行顯影，將所得的形成了圖案的光致抗蝕劑膜作為保護(hù)膜對(duì)基板進(jìn)行蝕刻處理，從而在基板表面形成與上述圖案對(duì)應(yīng)的微細(xì)凹凸的加工法。然而，近年來(lái)，半導(dǎo)體器件的高集成度化進(jìn)展，所使用的活性光線也有從紫外線向KrF準(zhǔn)分子激光(248nm)、進(jìn)而ArF準(zhǔn)分子激光(193nm)進(jìn)行短波長(zhǎng)化的傾向。與此相伴，活性光線從半導(dǎo)體基板反射的影響成為了大問題。此外，作為半導(dǎo)體基板與光致抗蝕劑之間的下層膜，使用作為包含硅、鈦等金屬元素的硬掩模而已知的膜(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。在該情況下，抗蝕劑與硬掩模的構(gòu)成成分差別大，因此它們的通過干蝕刻而被除去的速度較大取決于干蝕刻所使用的氣體種類。而且，通過適當(dāng)?shù)剡x擇氣體種類，能夠在不導(dǎo)致光致抗蝕劑的膜厚大幅度減少的情況下通過干蝕刻來(lái)除去硬掩模。這樣，在近年來(lái)的半導(dǎo)體裝置的制造中，為了達(dá)成以防反射效果為代表的各種效果，在半導(dǎo)體基板與光致抗蝕劑之間配置抗蝕劑下層膜。而且，迄今為止也進(jìn)行了抗蝕劑下層膜用的組合物的研究，但由于其要求的特性的多樣性等，因此期望開發(fā)出抗蝕劑下層膜用的新材料。此外，公開了由包含氰脲酸的聚硅氧烷材料形成的膜在光刻工藝的應(yīng)用(參照專利文獻(xiàn)2)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開平11-258813號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :國(guó)際公開W02009/034998號(hào)小冊(cè)子

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的目的是，提供可以在半導(dǎo)體裝置的制造中使用的形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物。具體而言，提供用于形成可以作為硬掩模使用的抗蝕劑下層膜的形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物。此外，可以提供用于形成可以作為防反射膜使用的抗蝕劑下層膜的形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物。此外，提供與抗蝕劑不發(fā)生混合，與抗蝕劑相比具有大的干蝕刻速度的光刻用抗蝕劑下層膜和用于形成該下層膜的形成抗蝕劑下層膜的組合物。此外，隨著圖案的微細(xì)化的進(jìn)行，為了防止活性光從基板反射，要求高折射率的抗蝕劑下層膜。對(duì)于以苯基為代表那樣的生色團(tuán)，雖然可得到高的折射率，但活性光的吸收系數(shù)高，不能調(diào)整適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)常數(shù)。另一方面已經(jīng)報(bào)告了，異氰脲酸酯基由于高的折射率和低的吸收系數(shù)，因此容易調(diào)整光學(xué)常數(shù)，但已經(jīng)報(bào)導(dǎo)的是由于使用一分子中具有雙硅烷結(jié)構(gòu)或三硅烷結(jié)構(gòu)的硅烷因而存在容易凝膠化這樣問題，存在難以獲得穩(wěn)定的聚合物等課題。用于解決課題的手段本發(fā)明中，作為第I觀點(diǎn)，是一種形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物，其包含水解性有機(jī)硅烷、其水解物、或其水解縮合物作為硅烷化合物，
作為該水解性有機(jī)硅烷，包含下述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷，R1aR2bSi(R3)4-W)式⑴式中，R1表示式(2)，并且通過Si-C鍵與硅原子結(jié)合，
權(quán)利要求
1.一種形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物，其包含水解性有機(jī)硅烷、其水解物、或其水解縮合物作為硅烷化合物， 作為該水解性有機(jī)硅烷，包含下述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷，R1aR2bSi(R3)4-(W) 式(I) 式中，R1表示式(2)，并且通過Si-C鍵與硅原子結(jié)合，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合物，作為上述硅烷化合物，包含式(6)所示的水解性硅烷與上述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷的組合、它們的水解物、或它們的水解縮合物，R11cSi(R12)4-C 式(6) 式中Rn為烷基、芳基、芳烷基、鹵代烷基、鹵代芳基、鹵代芳烷基、鏈烯基、或具有環(huán)氧基、丙烯?；⒓谆；?、巰基、氨基、磺?；?、硫醚鍵、醚鍵、酯鍵、磺酰胺基或氰基的有機(jī)基團(tuán)、或它們的組合，并且Rn通過Si-C鍵與硅原子結(jié)合，R12表示烷氧基、酰氧基、或鹵基，c表示0 3的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的組合物，作為聚合物，包含上述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷的水解縮合物、或上述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷與上述式(6)所示的水解性硅烷的水解縮合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3的任一項(xiàng)所述的組合物，作為硅烷化合物，進(jìn)一步包含式(7)所示的水解性有機(jī)硅烷、其水解物、或其水解縮合物， R13dR14eSi (R15)4_(d+e)式(7) 式中R13為環(huán)狀胺或包含環(huán)狀胺的有機(jī)基團(tuán)，并且通過Si-N鍵或Si-C鍵與硅原子結(jié)合；R14表示烷基、芳基、芳烷基、鹵代烷基、鹵代芳基、鹵代芳烷基、鏈烯基、或具有環(huán)氧基、丙烯?；?、甲基丙烯?；?、巰基或氰基的有機(jī)基團(tuán)、或它們的組合，并且R14通過Si-C鍵與硅原子結(jié)合；R15為烷氧基、酰氧基、或鹵基；d表示I或2的整數(shù)，e表示O或I的整數(shù)，d+e表示I或2的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4的任一項(xiàng)所述的組合物，作為硅烷化合物，進(jìn)一步包含式(8)所示的水解性有機(jī)硅烷、其水解物、或其水解縮合物， R16fR17gSi (R18)4_(f+g)式⑶ 式中R16為烷氧基苯基、酰氧基苯基或包含它們的有機(jī)基團(tuán)，并且通過Si-C鍵與硅原子結(jié)合；R17為烷基、芳基、芳烷基、鹵代烷基、鹵代芳基、鹵代芳烷基、鏈烯基、或具有環(huán)氧基、丙烯?；⒓谆；?、巰基或氰基的有機(jī)基團(tuán)、或它們的組合，并且R17通過Si-C鍵與硅原子結(jié)合；R18為烷氧基、酰氧基、或鹵基；R16與R17也可以彼此形成環(huán)；f表示I或2的整數(shù)，g表示O或I的整數(shù)，f+g表示I或2的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5的任一項(xiàng)所述的組合物，其進(jìn)一步包含酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6的任一項(xiàng)所述的組合物，其進(jìn)一步包含鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7的任一項(xiàng)所述的組合物，其進(jìn)一步包含水。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8的任一項(xiàng)所述的組合物，其進(jìn)一步包含雙酚S、或其衍生物。
10.根據(jù)權(quán)利要求2 9的任一項(xiàng)所述的組合物，其至少包含以下硅烷化合物上述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷為包含異氰脲酸二烯丙酯的水解性有機(jī)硅烷、上述式(6)所示的水解性硅烷為四烷氧基硅烷時(shí)的硅烷化合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求2 9的任一項(xiàng)所述的組合物，其至少包含以下硅烷化合物上述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷為包含異氰脲酸二烯丙酯的水解性有機(jī)硅烷、上述式(6)所示的水解性有機(jī)娃燒為四燒氧基娃燒以及取代或未取代的苯基二燒氧基娃燒時(shí)的娃燒化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求4 9的任一項(xiàng)所述的組合物，其至少包含以下硅烷化合物上述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷為包含異氰脲酸二烯丙酯的硅烷化合物、上述式(6)所示的水解性娃燒為四燒氧基娃燒、式(8)所不的水解性有機(jī)娃燒為包含燒氧基苯基的娃燒化合物時(shí)的硅烷化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求4 9的任一項(xiàng)所述的組合物，其至少包含以下硅烷化合物上述式(I)所示的水解性有機(jī)硅烷為包含異氰脲酸二烯丙酯的硅烷化合物、上述式(6)所示的水解性娃燒為四燒氧基娃燒以及取代或未取代的苯基二燒氧基娃燒、式(8)所不的水解性有機(jī)硅烷為包含烷氧基苯基的水解性有機(jī)硅烷時(shí)的硅烷化合物。
14.一種抗蝕劑下層膜，是通過將權(quán)利要求I 13的任一項(xiàng)所述的形成抗蝕劑下層膜的組合物涂布在半導(dǎo)體基板上進(jìn)行烘烤而獲得的。
15.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括下述工序?qū)?quán)利要求I 13的任一項(xiàng)所述的形成抗蝕劑下層膜的組合物涂布在半導(dǎo)體基板上，進(jìn)行烘烤，形成抗蝕劑下層膜的工序；在該下層膜上涂布形成抗蝕劑膜的組合物，形成抗蝕劑膜的工序；將該抗蝕劑膜曝光的工序；在曝光后將該抗蝕劑膜進(jìn)行顯影，獲得被圖案化了的抗蝕劑膜的工序；利用該被圖案化了的抗蝕劑膜對(duì)該抗蝕劑下層膜進(jìn)行蝕刻而圖案化的工序；以及利用該被圖案化了的抗蝕劑膜和抗蝕劑下層膜對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行加工的工序。
16.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括下述工序在半導(dǎo)體基板上形成有機(jī)下層膜的工序；在該有機(jī)下層膜上涂布權(quán)利要求I 13的任一項(xiàng)所述的形成抗蝕劑下層膜的組合物，進(jìn)行烘烤，形成抗蝕劑下層膜的工序；在該抗蝕劑下層膜上涂布形成抗蝕劑膜的組合物，形成抗蝕劑膜的工序；將該抗蝕劑膜曝光的工序；在曝光后將抗蝕劑膜顯影，獲得被圖案化了的抗蝕劑膜的工序；利用該被圖案化了的抗蝕劑膜對(duì)抗蝕劑下層膜進(jìn)行蝕刻而圖案化的工序；利用該被圖案化了的抗蝕劑膜和抗蝕劑下層膜對(duì)該有機(jī)下層膜進(jìn)行蝕刻的工序；以及利用該被圖案化了的有機(jī)下層膜對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行加工的工序。
17.下述式(E-I)所示的水解性有機(jī)硅烷，
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供用于形成可以作為硬掩模使用的抗蝕劑下層膜的形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物。解決本發(fā)明課題的手段是提供包含水解性有機(jī)硅烷、其水解物、或其水解縮合物作為硅烷化合物的形成光刻用抗蝕劑下層膜的組合物，作為該水解性有機(jī)硅烷，包含下述式(1)所示的水解性有機(jī)硅烷，R1aR2bSi(R3)4-(a+b)式(1)〔式中，R1表示式(2)所示的基團(tuán)，[式(2)中，R4表示有機(jī)基團(tuán)，R5表示碳原子數(shù)1～10的亞烷基、羥基亞烷基、硫醚鍵、醚鍵、酯鍵、或它們的組合，X1表示式(3)、式(4)、或式(5)。]R2為有機(jī)基團(tuán)，R3表示水解基團(tuán)。〕。
文檔編號(hào)G03F7/40GK102754034SQ201180009570
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月19日
發(fā)明者中島誠(chéng), 柴山亙, 菅野裕太 申請(qǐng)人:日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社