专利名称：含有具有磺酰胺基的硅的形成抗蚀剂下层膜的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在半导体装置的制造中使用的基板与抗蚀剂(例如，光致抗蚀齐U、电子束抗蚀剂)之间形成下层膜的组合物。具体而言，涉及在半导体装置制造的光刻工序中用于形成在光致抗蚀剂的下层使用的下层膜的形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物。此夕卜，涉及使用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来进行微细加工。上述微细加工为下述加工法在硅片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，在该薄膜上隔着描绘有半导体器件的图案的掩模图案来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。然而，近年来，半导体器件的高集成度化进步，所使用的活性光线也倾向于从 KrF准分子激光048nm)向ArF准分子激光(193nm)短波长化。与此相伴，活性光线从半导体基板反射的影响成为大问题。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(bottomanti-reflective coating)的方法。作为这样的防反射膜，从其使用的容易性等考虑，对由具有吸光基团的聚合物等形成的有机防反射膜进行了大量研究。可列举例如，在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系树脂型防反射膜、在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等。作为防反射膜所要求的特性，有对光、放射线具有较大吸光度、不会发生与光致抗蚀剂的混合(不溶于光致抗蚀剂溶剂)、在加热烘烤时不会发生低分子物质从防反射膜向上层的光致抗蚀剂扩散、具有与光致抗蚀剂相比大的干蚀刻速度等。此外，近年来，为了解决随着半导体装置的图案规则微细化的进行而明确起来的布线延迟的问题，进行了使用铜作为布线材料的研究。而且，与此同时进行了作为对半导体基板的布线形成方法的双镶嵌工艺的研究。而且，在双镶嵌工艺中，对形成有通孔、具有大纵横比的基板形成防反射膜。因此，对该工艺中使用的防反射膜要求可以没有间隙地填充孔的埋入特性、在基板表面形成平坦的膜的平坦化特性等。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，对于抗蚀剂和硬掩模，由于其构成成分具有较大差别，因此将它们通过干蚀刻而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，能够不伴随光致抗蚀剂的膜厚的大幅减少而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，迄今为止也已经进行了抗蚀剂下层膜用组合物的研究，但由于所要求的特性的多样性等，因此期望抗蚀剂下层膜用的新材料的开发。已知使用了具有硅与硅的键的化合物的组合物、图案形成方法(例如，参照专利文献2)。公开了含有具有磺酰胺基的硅的形成抗蚀剂上层膜的组合物(例如，参照专利文献3) ο此外，公开了含有具有磺酰胺基的硅的形成抗蚀剂下层膜的组合物(例如，参照专利文献4)。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 日本特表2008-51拟97号公报专利文献4 日本特开2009-244722号公报
发明内容
发明要解决的课题本发明的目的是提供可以在半导体装置的制造中使用的形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物。具体而言，提供用于形成可以作为硬掩模使用的抗蚀剂下层膜的形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物。此外，还提供用于形成可以作为防反射膜使用的抗蚀剂下层膜的形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物。此外，还提供不发生与抗蚀剂的混合、与抗蚀剂相比具有较大干蚀刻速度的光刻用抗蚀剂下层膜以及用于形成该下层膜的形成抗蚀剂下层膜的组合物。而且，本发明的目的是提供使用了该形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物的半导体装置的制造方法。用于解决课题的方法本发明中作为第1观点，涉及一种形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物，其是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物的形成抗蚀剂下层膜的组合物，该具有磺酰胺基的硅烷化合物为分子内具有磺酰胺基的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物。作为第2观点，涉及第1观点所述的组合物，其是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物和不具有磺酰胺基的硅烷化合物的组合物，在该硅烷化合物整体中，具有磺酰胺基的硅烷化合物以低于1摩尔％的比例存在。作为第3观点，涉及第1观点或第2观点所述的组合物，其是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物和不具有磺酰胺基的硅烷化合物的组合物，在该硅烷化合物整体中，具有磺酰胺基的硅烷化合物以0. 1 0. 95摩尔％的比例存在。作为第4观点，涉及第1观点 第3观点的任一项所述的组合物，水解性有机硅烷以式(1)表示，R1aR2bSi(R3)4-(^b) 式⑴式中，R1为磺酰胺基或包含磺酰胺基的有机基团，且其通过Si-N键、Si-S键或 Si-C键与硅原子结合；R2为烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基、或者具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团，且其通过Si-C键与硅原子结合；R3表示烷氧基、酰氧基或卤原子；a表示1或2的整数，b表示0或1的整数，a+b表示1或2的整数。作为第5观点，涉及第4观点所述的组合物，与上述式(1)中的R1相当的磺酰胺基或该R1所含的磺酰胺基以式( 表示，
权利要求
1.一种形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物，其是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物的形成抗蚀剂下层膜的组合物，该具有磺酰胺基的硅烷化合物为分子内具有磺酰胺基的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物和不具有磺酰胺基的硅烷化合物的组合物，在该硅烷化合物整体中，具有磺酰胺基的硅烷化合物以低于1 摩尔％的比例存在。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物和不具有磺酰胺基的硅烷化合物的组合物，在该硅烷化合物整体中，具有磺酰胺基的硅烷化合物以 0. 1 0. 95摩尔％的比例存在。
4.根据权利要求1 3的任一项所述的组合物，水解性有机硅烷以式(1)表示，R1aR2bSi (R3) 4_(a+b) 式(1)式中，R1为磺酰胺基或包含磺酰胺基的有机基团，且其通过Si-N键、Si-S键或Si-C键与硅原子结合；R2为烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基、或者具有环氧基、丙烯酰基、 甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团，且其通过Si-C键与硅原子结合；R3表示烷氧基、酰氧基或卤原子；a表示1或2的整数，b表示0或1的整数，a+b表示1或2的整数。
5.根据权利要求4所述的组合物，与上述式(1)中的R1相当的磺酰胺基或该R1所含的磺酰胺基以式⑵表示，
6.根据权利要求1 5的任一项所述的组合物，其包含选自由上述式(1)所示的水解性有机硅烷和式( 所示的有机硅化合物、上述式(1)所示的水解性有机硅烷和式(4)所示的有机硅化合物、以及上述式(1)所示的水解性有机硅烷、式C3)所示的有机硅化合物和式(4)所示的有机硅化合物组成的组中的至少1种化合物、其水解物、其水解缩合物或它们的混合物，R7aSi (R8)4-a式⑶式中，R7为烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、链烯基、或者具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基或氰基的有机基团，且其通过Si-C键与硅原子结合，R8表示烷氧基、酰氧基或卤原子，a表示0 3的整数；(R9cSi(R10)^c)2Yb 式式中，R9为烷基，且其通过Si-C键与硅原子结合，Rltl表示烷氧基、酰氧基或卤原子，Y 表示亚烷基或亚芳基，b表示0或1的整数，c表示0或1的整数。
7.根据权利要求1 6的任一项所述的组合物，其以聚合物形式包含式(1)所示的化合物或式(1)所示的化合物的水解缩合物、以及式C3)所示的化合物的水解缩合物。
8.根据权利要求1 7的任一项所述的组合物，其还包含酸作为水解催化剂。
9.根据权利要求1 8的任一项所述的组合物，其还包含水。
10.一种抗蚀剂下层膜，其是通过将权利要求1 9的任一项所述的形成抗蚀剂下层膜的组合物涂布到半导体基板上进行烘烤而获得的。
11.一种半导体装置的制造方法，其包括以下工序将权利要求1 9的任一项所述的形成抗蚀剂下层膜的组合物涂布到半导体基板上，进行烘烤，形成抗蚀剂下层膜的工序； 在所述下层膜上涂布抗蚀剂用组合物，形成抗蚀剂膜的工序；将所述抗蚀剂膜曝光的工序； 曝光后，将抗蚀剂显影，获得抗蚀剂图案的工序；通过抗蚀剂图案对抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序；以及通过已被图案化的抗蚀剂和抗蚀剂下层膜对半导体基板进行加工的工序。
12.—种半导体装置的制造方法，其包括以下工序在半导体基板上形成有机下层膜的工序；在所述有机下层膜上涂布权利要求1 9的任一项所述的形成抗蚀剂下层膜的组合物，进行烘烤，形成抗蚀剂下层膜的工序；在所述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂用组合物， 形成抗蚀剂层的工序；将所述抗蚀剂膜曝光的工序；曝光后，将抗蚀剂显影，获得抗蚀剂图案的工序；通过抗蚀剂图案对抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序；通过已被图案化的抗蚀剂下层膜对有机下层膜进行蚀刻的工序；以及通过已被图案化的有机下层膜对半导体基板进行加工的工序。
全文摘要
本发明的课题是提供用于形成可以作为硬掩模使用的抗蚀剂下层膜的形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物。用于解决本发明课题的方法是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物的形成抗蚀剂下层膜的组合物，该具有磺酰胺基的硅烷化合物是分子内具有磺酰胺基的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物的形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物。用于解决本发明课题的方法是包含具有磺酰胺基的硅烷化合物和不具有磺酰胺基的硅烷化合物的组合物，在该硅烷化合物整体中，具有磺酰胺基的硅烷化合物以低于1摩尔％，例如0.1～0.95摩尔％的比例存在。
文档编号G03F7/11GK102498440SQ201080041030
公开日2012年6月13日 申请日期2010年9月7日 优先权日2009年9月16日
发明者中岛诚, 柴山亘, 菅野裕太 申请人:日产化学工业株式会社