具有砜结构及胺结构的含硅抗蚀剂下层膜形成组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供光刻用抗蚀剂下层膜形成组合物。解决手段是采用下述式(1-a)或式(1-b)表示的硅烷化合物。该光刻用抗蚀剂下层膜形成组合物包含作为硅烷的水解性有机硅烷、其水解物及其水解缩合物中的至少1种，且该硅烷包含式(1-a)或式(1-b)表示的硅烷化合物。还提供半导体装置的制造方法，其包含通过将抗蚀剂下层膜形成组合物涂布在半导体基板上并进行烧成而形成抗蚀剂下层膜的工序、在上述下层膜上涂布抗蚀剂用组合物而形成抗蚀剂膜的工序、对上述抗蚀剂膜进行曝光的工序、曝光后对抗蚀剂膜进行显影而得到图案化的抗蚀剂膜的工序、按照图案化的抗蚀剂膜对抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序、以及按照图案化抗蚀剂膜及抗蚀剂下层膜加工半导体基板的工序。
【专利说明】具有讽结构及胺结构的含枯抗蚀剂下层膜形成组合物
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新型娃焼化合物。本发明涉及用于在半导体装置制造中使用的基板和 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。详细 来说，涉及半导体装置制造的光刻工序中用于形成光致抗蚀剂的下层中使用的下层膜的光 刻用抗蚀剂下层膜形成组合物。另外，还涉及使用该下层膜形成组合物的抗蚀剂图案的形 成方法。
【背景技术】
[0002] -直W来在半导体装置的制造中，通过使用光致抗蚀剂的光刻进行微细加工。上 述微细加工是在娃晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，在其上透过描绘了半导体 装置图案的掩模图案来照射紫外线等活性光线，并进行显影，将得到的光致抗蚀剂图案作 为保护膜而对基板进行蚀刻处理，从而在基板表面上形成与上述图案对应的微细凹凸的加 工方法。
[0003] 近年来，半导体装置的高集成化在发展，所使用的活性光线也有从KrF准分子激 光（248nm)转向ArF准分子激光（193nm)、EUV光（13. 5nm)的短波长化趋势。随之而来的 活性光线从半导体基板上发生反射的影响就成为一个大问题。
[0004] 因此，在近年来的半导体装置的制造中，为了达到W防反射效果为代表的各种各 样的效果，要在半导体基板和光致抗蚀剂之间配置抗蚀剂下层膜。
[0005] 例如，作为半导体基板和光致抗蚀剂之间的下层膜，已使用了已知作为含有娃等 金属元素的硬掩模的膜（例如，参见专利文献1)。在该种情况下，对于抗蚀剂和硬掩模，由 于其构成成分有很大差别，通过对它们进行干蚀刻来除去的速度很大程度上依赖于干蚀刻 中使用的气体种类。因而，通过适当地选择气体种类，使得可W在光致抗蚀剂的膜厚不大幅 度减少的情况下，通过干蚀刻来除去硬掩模。虽然已进行了该种抗蚀剂下层膜用组合物的 研究，但是由于其所需特性的多样性等，还有待开发抗蚀剂下层膜用新材料。
[0006] 另外，也有从其它角度出发对基板表面进行改性的方法。例如，已公开了使用具有 賴醜基的娃焼偶联剂使曝光后的表面变为亲水性的方法（参见专利文献2)。
[0007] 另外，还公开了具有賴醜胺基的含娃抗蚀剂下层膜（参见专利文献3、4)。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:国际公开W02011-033965小册子
[0011] 专利文献2:日本特开2005-112732号公报
[0012] 专利文献3:日本特开2009-244722号公报 [001引专利文献4:国际公开W02011-033965小册子
[0014] 发明概述
[0015] 发明所要解决的问题
[0016] 本发明的目的在于提供可W利用矩形抗蚀剂图案进行微细的基板加工、能够在半 导体装置的制造中使用的光刻用抗蚀剂下层膜形成组合物。详细来说，本发明提供用于形 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组合物。另外，本发明提供用 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组合物。另外，本发明 提供不会出现与抗蚀剂的互混、与抗蚀剂相比有较大的干蚀刻速度的光刻用抗蚀剂下层膜 及用于形成该下层膜的抗蚀剂下层膜形成组合物。另外本发明的目的还在于提供可W用于 该些光刻用抗蚀剂下层膜形成组合物的新型化合物。
[0017] 解决问题的手段
[0018] 对于本发明，第1方面涉及下述式（1-a)或式（1-b)表示的娃焼化合物，
[0019]
【权利要求】
1. 下述式（1-a)或式α-b)表示的硅烷化合物，
式（Ι-a)中，R1、R3、及R4中的至少一个基团表示原子数1至10的亚烷基的末端结合 有-Si (X)3基而形成的基团，其余基团表示氢原子、碳原子数1至10的烷基、或碳原子数6 至40的芳基，R 2表示碳原子数1至10的亚烷基、或碳原子数6至40的亚芳基，但是上述X 表不烧氧基、醜氧基、或齒原子， 式α-b)中，R6、R7、R9、及Rltl中的至少一个基团表示原子数1至10的亚烷基的末端结 合有-Si (X)3基而形成的基团，其余基团表示氢原子、碳原子数1至10的烷基、或碳原子数 6至40的芳基，R 5及R8表示碳原子数1至10的亚烷基、或碳原子数6至40的亚芳基，但是 上述X表示烷氧基、酰氧基、或卤原子。
2. 光刻用抗蚀剂下层膜形成组合物，其包含作为硅烷的水解性有机硅烷、其水解物及 其水解缩合物中的至少1种，该硅烷包含权利要求1中所述的式（Ι-a)或式（1-b)表示的 硅烷化合物。
3. 权利要求2中所述的抗蚀剂下层膜形成组合物，上述式（Ι-a)表示的硅烷化合物是 下述式（2)表示的硅烷化合物：
式（2)中，R1及R4表示氢原子、碳原子数1至10的烷基、或碳原子数6至40的芳基， R2表示碳原子数1至10的亚烷基、或碳原子数6至40的亚芳基，R11表示碳原子数1至10 的亚烧基，X表不烧氧基、醜氧基、或齒原子。
4. 权利要求2或权利要求3中所述的抗蚀剂下层膜形成组合物，上述硅烷包含选自式 (3)表示的有机硅化合物及式（4)表示的有机硅化合物的至少1种有机硅化合物，与上述式 (Ι-a)或式（1-b)表示的娃烧化合物的组合、它们的水解物、及它们的水解缩合物中的至少 1种： R21aSi(R22)4^a 式（3) 式（3)中，R21是烷基、芳基、芳烷基、卤化烷基、卤化芳基、卤化芳烷基、烯基、或具有环 氧基、丙稀醜基、甲基丙稀醜基、疏基、烧氧基芳基、醜氧基芳基、异氛脈酸醋基、轻基、环状 氨基、或氰基的有机基团、或它们的组合，并且通过Si-C键与硅原子结合，R22表示烷氧基、 酰氧基、或卤原子，a表示O至3的整数， (R31cSi(R32)3J2Yb 式（4) 式⑷中，R31表示烷基，R32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O或1的整数，C表示O或1的整数。
5. 权利要求2至权利要求4中任一项所述的组合物，其包含上述式（Ι-a)或式（1-b) 表不的娃烧化合物的水解缩合物、及式（l -a)或式（l_b)表不的娃烧化合物和式（3)表不 的有机硅化合物的水解缩合物中的至少1种作为聚合物。
6. 权利要求2至权利要求5中任一项所述的组合物，其中还含有酸。
7. 权利要求2至权利要求6中任一项所述的组合物，其中还含有水。
8. 通过将权利要求2至权利要求7中任一项所述的的抗蚀剂下层膜形成组合物涂布在 半导体基板上并进行烧制而得到的抗蚀剂下层膜。
9. 半导体装置的制造方法，其包含通过将权利要求2至权利要求7中任一项所述的抗 蚀剂下层膜形成组合物涂布在半导体基板上并进行烧成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、对上述抗蚀剂膜进行曝光 的工序、曝光后对抗蚀剂膜进行显影而得到图案化的抗蚀剂膜的工序、按照该图案化的抗 蚀剂膜的图案对抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序、以及按照抗蚀剂膜及抗蚀剂下层膜的图案 加工半导体基板的工序。
10. 半导体装置的制造方法，其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2至权利要求7中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成组合物并进行烧成而形成抗 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、 对上述抗蚀剂膜进行曝光的工序、曝光后对上述抗蚀剂膜进行显影而得到图案化的抗蚀剂 膜的工程、按照该图案化的抗蚀剂膜的图案对抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序、按照该图案 化的抗蚀剂下层膜的图案对有机下层膜进行蚀刻的工序、及按照该图案化的有机下层膜的 图案加工半导体基板的工序。
【文档编号】G03F7/11GK104395328SQ201380032731
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】菅野裕太, 高濑显司, 中岛诚, 武田谕, 若山浩之 申请人:日产化学工业株式会社