[发明专利]具有含脂肪族多环结构的有机基团的含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在制造半导体装置时使用的、用于在基板与抗蚀剂(例如，光致抗蚀剂、电子射线抗蚀剂)之间形成下层膜的组合物。详细而言，涉及在制造半导体装置的光刻工序中，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。此外，涉及使用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

一直以来，在半导体装置的制造中，基于使用了光致抗蚀剂的光刻来进行微细加工。前述微细加工是下述加工法：通过在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂的薄膜，在其上经由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而对基板进行蚀刻处理，从而在基板表面形成对应于前述图案的微细凹凸。然而，近年来，半导体器件的高集成度化发展，所使用的活性光线也从KrF准分子激光(波长248nm)向ArF准分子激光(波长193nm)这样有短波长化的倾向。与此相伴，活性光线来自半导体基板的反射的影响成为大问题。

此外，作为半导体基板与光致抗蚀剂之间的下层膜，正在使用作为包含硅、钛等金属元素的硬掩模而已知的膜。此时，对于抗蚀剂和硬掩模而言，其构成成分有大的不同，因此它们通过干蚀刻被除去的速度在很大程度上依赖于在干蚀刻中使用的气体种类。并且，通过适当地选择气体种类，从而可以在不伴随光致抗蚀剂的膜厚的大幅减少的情况下通过干蚀刻除去硬掩模。如此，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代表的各种各样的效果，人们在半导体基板与光致抗蚀剂之间配置抗蚀剂下层膜。而且，迄今为止抗蚀剂下层膜用组合物的研究一直在进行，但由于其要求的特性的多样性等，期望开发抗蚀剂下层膜用的新的材料。

一种发明被记载：是一种含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含下述聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有具有羟基或羧酸基的有机基团，该有机基团具有降冰片烯等脂肪族多环结构(参照专利文献1)。

一种发明被记载：是一种含硅抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含下述聚硅氧烷，所述聚硅氧烷含有具有被酸不稳定基团取代的羟基或羧酸基的有机基团，该有机基团具有降冰片烯等脂肪族多环结构(参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-166812

专利文献2：日本特开2013-167669

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供，能够用于制造半导体装置的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。详细而言，本发明的目的是提供，用于形成可以作为硬掩模使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，本发明的目的是提供，用于形成可以作为防反射膜使用的抗蚀剂下层膜的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，本发明的目的是提供，不引起与抗蚀剂的混合、具有与抗蚀剂相比大的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抗蚀剂下层膜形成用组合物。

特别是，本发明的目的在于提供，用于形成下述抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述抗蚀剂下层膜在将上层抗蚀剂曝光并利用碱性显影液、有机溶剂进行显影时可以形成优异的抗蚀剂图案形状，通过之后的干蚀刻可以将矩形的抗蚀剂图案转印在下层。

用于解决课题的方法

关于本发明，作为第1观点，是一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有脂肪族多环结构，所述组合物包含作为硅烷的水解性硅烷、其水解物、其水解缩合物、或它们的组合，脂肪族多环结构是式(1)所示的水解性硅烷具有的结构、或者以可具有双键、羟基、或环氧基的脂肪族多环化合物、脂肪族多环式二羧酸、或脂肪族多环式二羧酸酐的形式添加的化合物中包含的结构，

R¹_aR²_bSi(R³)_4-(a+b)式(1)

(式(1)中，R¹是含有脂肪族多环结构且通过Si-C键与Si原子结合的有机基团；R²是烷基、芳基、卤代烷基、卤代芳基、烷氧基芳基、烯基、或具有环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、氨基、或氰基的有机基团，且通过Si-C键与硅原子结合；R³表示乙氧基；a表示1，b表示0～2的整数，a+b表示1～3的整数。)，