具有砜结构的含有硅的抗蚀剂下层膜形成用组合物的制作方法
【专利摘要】一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，含有作为硅烷的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物，该硅烷为下述式（1）所示的化合物，〔(R1)aSi(R2)(3-a)〕b(R3)----式（1）式（1）中，R3表示含有磺酰基和吸光基、以Si-C键与Si原子键合的有机基团，R1是烷基、芳基、芳烷基、卤代烷基、卤代芳基、卤代芳烷基、链烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、烷氧基芳基、酰基氧基芳基、异氰脲酸酯基、羟基、环状氨基或氰基的有机基团、或它们的组合，其表示以Si-C键与Si原子键合的有机基团，R2表示烷氧基、酰基氧基或卤素基，a表示0～2的整数，b表示1～3的整数。
【专利说明】具有砜结构的含有硅的抗蚀剂下层膜形成用组合物
【技术领域】
[0001 ] 本发明是新型硅烷化合物。本发明涉及用于在基板与抗蚀剂(例如光致抗蚀剂、电子束抗蚀剂、EUV抗蚀剂)之间形成下层膜的组合物，所述基板是在半导体器件的制造中使用的基板。具体来说，涉及在半导体器件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光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。另外，涉及使用了该下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案的形成方法。
【背景技术】
[0002]一直以来，在半导体器件的制造中，利用使用了光致抗蚀剂的光刻进行微细加工。上述微细加工是下述加工法:在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，向其上隔着描绘了半导体器件图案的掩模图案照射紫外线等活性光线，进行显影，以所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜将基板进行蚀刻处理，由此在基板表面上形成对应于上述图案的微细凹凸。然而，近年来，半导体器件不断高度集成化，所使用的活性光线也有发生从KrF准分子激光(248nm)向ArF准分子激光(193nm)、EUV光(13.5nm)短波长化的倾向。与此相伴，活性光线从半导体基板上的反射的影响成了大问题。
[0003]另外，作为半导体基板与光致抗蚀剂之间的下层膜，正在使用作为含有硅等金属元素的硬掩模已知的膜(例如参考专利文献I)。该情况下，对于抗蚀剂和硬掩模，其构成成分有大的不同，因此它们利用干法蚀刻被除去的速度很大程度依赖于干法蚀刻中使用的气体种类。通过适当选择气体种类，可不伴随光致抗蚀剂的膜厚的大幅度减少，而利用干法蚀刻除去硬掩模。这样，在近年来的半导体器件的制造中，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配置了抗蚀剂下层膜。迄今为止进行了抗蚀剂下层膜用的组合物的研究，但由于其要求的特性的多样性等，期望开发出抗蚀剂下层膜用的新的材料。
[0004]另外，从其他角度来说也有将基板的表面改性的方法。例如公开了使用具有磺酰基的硅烷偶联剂使曝光后的表面的亲水性变化的方法(参考专利文献2)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:国际公开W02011/033965号小册子
[0008]专利文献2:日本特开2005-112732号公报
【发明内容】
[0009]发明欲解决的课题
[0010]本发明的目的是提供光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其可利用矩形的抗蚀剂图案进行微细的基板加工，能够用于半导体器件的制造。具体而言，提供用于形成可用作硬掩模的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。另外，提供用于形成可用作防反射膜的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。另外，提供不产生与抗蚀剂的混合、且与抗蚀剂相比具有大的干法蚀刻速度的光刻用抗蚀剂下层膜和用于形成该下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]作为本发明的第I观点，是一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，含有作为硅烷的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物，该水解性有机硅烷为下述式(I)所示的化合物，
[0013][化I]
[0014]〔(R1)aSUR2U b(R3) 式⑴
[0015]式(I)中，R3表示含有磺酰基和吸光基、以S1-C键与Si原子键合的有机基团，
[0016]R1是烷基、芳基、芳烷基、卤代烷基、卤代芳基、卤代芳烷基、链烯基、或具有环氧基、丙稀酸基、甲基丙稀酸基、疏基、烷氧基芳基、酸基氧基芳基、异氰1服酸酷基、羟基、环状氨基或氰基的有机基团、或它们的组合，其表示以S1-C键与Si原子键合的有机基团，
[0017]R2表示烷氧基、酰基氧基或卤素基，a表示O~2的整数，b表示I~3的整数；
[0018]作为第2观点，是根据第I观点所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，
[0019]上述式(I)的R3为下述式(2)所示的基团，
[0020][化2]
[0021]
【权利要求】
1.一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，含有作为硅烷的水解性有机硅烷、其水解物或其水解缩合物，该水解性有机硅烷为下述式(I)所示的化合物， [化1] 〔(R1)aSUR2U b(R3) 式⑴ 式(1 )中，R3表示含有磺酰基和吸光基、以S1-C键与Si原子键合的有机基团， R1是烷基、芳基、芳烷基、卤代烷基、卤代芳基、卤代芳烷基、链烯基、或具有环氧基、丙稀酸基、甲基丙稀酸基、疏基、烷氧基芳基、酸基氧基芳基、异氰1服酸酷基、羟基、环状氣基或氰基的有机基团、或它们的组合，其表示以S1-C键与Si原子键合的有机基团， R2表不烷氧基、酸基氧基或卤素基，a表不O~2的整数，b表不I~3的整数。
2.根据权利要求1所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中， 上述式(I)的R3为下述式(2)所示的基团， [化2]
3.根据权利要求1或2所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，包含: 水解性有机硅烷，其是选自式(3)和式(4)中的至少一种有机娃化合物、与上述式(I)所示的水解性有机硅烷的组合， 它们的水解物、或 它们的水解缩合物， [化3] R1aSi(R2)4^a 式(3) 式(3)中，R1表示烷基、芳基、芳烷基、卤代烷基、卤代芳基、卤代芳烷基、链烯基、或具有环氧基、丙稀酸基、甲基丙稀酸基、疏基、烷氧基芳基、酸基氧基芳基、异氰1服酸酷基、羟基、环状氨基或氰基的有机基团、或它们的组合，且其通过S1-C键与硅原子键合， R2表不烷氧基、酸基氧基或卤素基，a表不O~3的整数， [化4] (R1cSi(R2)3J2Yb 式(4) 式(4)中，R1表不烷基，R2表不烷氧基、酸基氧基或卤素基，Y表不亚烷基或亚芳基，b表示O或1的整数，c表示O或1的整数。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，含有上述式(1)所示的化合物的水解缩合物、或上述式(1)所示的化合物与式(3 )所示的化合物的水解缩合物作为聚合物。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，进而含有酸。
6.根据权利要求1~5的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，进而含有水。
7.根据权利要求1~6的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，进而含有铵化合物、环状铵化合物、环状胺化合物、或锍化合物。
8.一种抗蚀剂下层膜，其通过将权利要求1~7的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上并烘烤而得到。
9.一种半导体器件的制造方法，其中，包含: 将权利要求1~7的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物在半导体基板上涂布、烘烤而形成抗蚀剂下层膜的工序， 在上述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂用组合物而形成抗蚀剂膜的工序， 将上述抗蚀剂膜曝光的工序， 在曝光后将上述抗蚀剂膜显影而得到抗蚀剂图案的工序， 利用该抗蚀剂图案将上述抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序，和 利用图案化的上述抗蚀剂膜和上述抗蚀剂下层膜将上述半导体基板进行加工的工序。
10.一种半导体器件的制造方法，其中，包含: 在半导体基板上形成有机下层膜的工序， 在其上涂布权利要求1~7的任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物并烘烤而形成抗蚀剂下层膜的工序， 在上述抗蚀剂下层膜上涂布抗蚀剂用组合物而形成抗蚀剂膜的工序， 将上述抗蚀剂膜曝光的工序， 在曝光后将上述抗蚀剂膜显影而得到抗蚀剂图案的工序， 利用上述抗蚀剂图案将上述抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序， 利用图案化的上述抗蚀剂下层膜将上述有机下层膜进行蚀刻的工序，和 利用图案化的上述有机下层膜将上述半导体基板进行加工的工序。
11.下述式(5)所示的化合物， [化5]
(R3)aSi (R2)(4_a) 式(5) 式(5)中，R2表示烷氧基、酰基氧基或卤素基，a表示整数1，R3表示下述式(6)所示的基团， [化6]
【文档编号】G03F7/11GK103748517SQ201280038944
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年8月10日 优先权日:2011年8月10日
【发明者】中岛诚, 佐久间大辅, 菅野裕太, 岸冈高广 申请人:日产化学工业株式会社