使用通過光交聯(lián)固化形成的抗蝕劑下層膜的半導體裝置的制造方法
【專利說明】使用通過光交聯(lián)固化形成的抗蝕劑下層膜的半導體裝置的 制造方法
[0001] 本申請發(fā)明是申請?zhí)枮?00780037165. 4、發(fā)明名稱為使用通過光交聯(lián)固化形成的 抗蝕劑下層膜的半導體裝置的制造方法、申請日為2007年10月10日的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及在半導體基板與光致抗蝕劑之間利用光交聯(lián)來形成下層膜的方法。詳 細地說，涉及半導體裝置的制造方法，包括在半導體裝置的制造中的光刻工藝中，通過光照 來形成在光致抗蝕劑的下層使用的下層膜的工序。另外，涉及使用該形成下層膜的組合物 的下層膜的形成方法、以及光致抗蝕劑圖案的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 一直以來，在半導體裝置制造中，人們都是使用光致抗蝕劑通過光刻來進行微細 加工的。上述微細加工是通過在硅晶片等半導體基板上形成光致抗蝕劑薄膜，然后在該薄 膜上介由描繪有半導體裝置的圖案的掩模圖案來照射紫外線等活性光線，并進行顯影，然 后以得到的光致抗蝕劑圖案作為保護膜來將基板進行蝕刻處理，從而在基板表面形成與所 述圖案對應(yīng)的微細凹凸的加工方法。
[0004] 近年來，半導體裝置的高集成化不斷發(fā)展，使用的活性光線也有從KrF準分子激 光（248nm)向ArF準分子激光（193nm)短波長化的傾向。與此相伴，活性光線從基板漫反 射、駐波影響逐漸成為大問題。因此，為了解決該問題，在光致抗蝕劑與基板之間設(shè)置防反 射膜（底部防反射涂層，bottomanti-reflectivecoating)的方法被廣泛研宄。作為該 防反射膜，從易于使用等方面出發(fā)，人們對有機防反射膜進行了大量研宄（例如，參考專利 文獻1)。
[0005] 另外，近年來，隨著半導體裝置的圖案規(guī)則微細化，布線延遲問題逐漸明顯，為了 解決該問題，人們使用銅作為布線材料進行了研宄，并且，與此同時，作為在半導體基板上 形成布線的方法，研宄了雙嵌入工藝。而其，雙嵌入工藝中形成了過孔，并對具有較大的長 寬比的基板形成了防反射膜。因此，對該工藝所使用的防反射膜，要求具有可以無間隙地填 充孔的填埋特性、能在基板表面形成平坦的膜的平坦化特性等。但是，難以將有機系的防反 射膜用材料應(yīng)用于具有較大長寬比的基板，故而近年來，逐漸開發(fā)了以填埋特性、平坦化特 性為重點的材料（例如，參考專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4、專利文獻5)。
[0006] 此外，在半導體裝置等的器件制造中，為了減少電介質(zhì)層造成的光致抗蝕劑層中 毒效應(yīng)，公開了在電介質(zhì)層與光致抗蝕劑層之間設(shè)置由含有可交聯(lián)的聚合物等的組合物形 成的阻擋層的方法（例如，參考專利文獻6)。
[0007] 這樣，在近年的半導體裝置制造中，為了實現(xiàn)以防反射效果為代表的各種的效果， 在半導體基板與光致抗蝕劑層之間，即作為光致抗蝕劑層的下層，配置由含有有機化合物 的組合物形成的有機系的下層膜。
[0008] 但是，這些有機系的下層膜，一般是通過將形成下層膜用的組合物涂布在半導體 基板上，然后將半導體基板在170°C~200°C左右的高溫下加熱來形成的。因此，存在下述 那樣的問題，即在高溫下加熱時，形成下層膜用的組合物所含有的低分子量成分揮發(fā)或升 華，從而附著在周圍裝置上、污染裝置。另外，存在附著在裝置上的成分下落到半導體基板 上，從而對圖案形成產(chǎn)生惡劣影響的問題。
[0009] 專利文獻1 :美國專利第5919599號說明書
[0010] 專利文獻2 :特開2000-294504號公報
[0011] 專利文獻3 :特開2002-47430號公報
[0012] 專利文獻4 :特開2002-190519號公報
[0013] 專利文獻5 :國際公開第02/05035號小冊子
[0014] 專利文獻6 :特開2002-128847號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是提供一種下層膜的形成方法，用于在半導體裝置制造的光刻工藝 中通過光照來形成光致抗蝕劑下層所使用的下層膜。還提供使用該方法的光致抗蝕劑圖案 的形成方法。
[0016] 另外，本發(fā)明的目的是提供用于形成下層膜的方法，所述下層膜與在上層涂布、形 成的光致抗蝕劑不發(fā)生混合，并具有大于光致抗蝕劑的干蝕刻速度。
[0017] 另外，本發(fā)明的目的是提供用于在半導體裝置制造的光刻工藝中通過光照來形成 下層膜的方法，所述下層膜可以作為減少對在半導體基板上形成的光致抗蝕劑的曝光照射 光自基板反射的下層防反射膜、用于將有凹凸的半導體基板進行平坦化的平坦化膜、以及 防止加熱等時由半導體基板產(chǎn)生的物質(zhì)污染光致抗蝕劑的膜等來使用。
[0018] 另外，本發(fā)明的目的是提供將半導體基板上形成的、高/直徑所表示的長寬比為1 以上的孔，用通過光照形成的下層膜來填充的方法。
[0019] 另外，本發(fā)明的目的是提供在不進行高溫加熱的狀態(tài)下，通過光照來形成下層膜 的方法。
[0020] 作為本發(fā)明的第1觀點是，一種半導體裝置的制造方法，包括下述工序：在半導體 基板上涂布含有聚合物、交聯(lián)劑和光產(chǎn)酸劑的形成抗蝕劑下層膜的組合物，從而形成涂膜 的工序；通過對所述涂膜進行光照來形成下層膜的工序；通過在所述下層膜上涂布光致抗 蝕劑用組合物并進行加熱，來形成光致抗蝕劑的工序。
[0021] 作為第2觀點是，一種半導體裝置的制造方法，包括下述工序：在半導體基板上涂 布含有聚合物、交聯(lián)劑和光產(chǎn)酸劑的形成抗蝕劑下層膜的組合物，從而形成涂膜的工序；通 過對所述涂膜進行光照來形成下層膜的工序；通過在所述下層膜上涂布光致抗蝕劑用組合 物并進行加熱，來形成光致抗蝕劑的工序；將被所述下層膜和光致抗蝕劑被覆的半導體基 板進行曝光的工序；曝光之后將光致抗蝕劑進行顯影的工序；使用顯影后的抗蝕劑圖案將 下層膜進行干蝕刻的工序；以及用得到的抗蝕劑圖案加工半導體基板的工序。
[0022] 作為第3觀點是，根據(jù)第1觀點或第2觀點所述的半導體裝置的制造方法，上述聚 合物是主鏈或與主鏈結(jié)合的側(cè)鏈具有苯環(huán)、雜環(huán)或它們的組合的聚合物。
[0023] 作為第4觀點是，根據(jù)第1觀點~第3觀點的任一項所述的半導體裝置的制造方 法，聚合物中苯環(huán)的含量為30~70質(zhì)量％。
[0024] 作為第5觀點是，根據(jù)第1觀點~第4觀點的任一項所述的半導體裝置的制造方 法，聚合物是含有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的聚合物，
[0025] 作為第6觀點是，根據(jù)第1觀點~第5觀點的任一項所述的半導體裝置的制造方 法，上述聚合物至少具有式（1)的結(jié)構(gòu)單元，
【主權(quán)項】
1. 一種半導體裝置的制造方法，包括下述工序： 形成下層膜的工序，和 通過在所述下層膜上涂布光致抗蝕劑用組合物并進行加熱，來形成光致抗蝕劑的工 序， 所述形成下層膜的工序是： 在半導體基板上涂布含有聚合物、交聯(lián)劑和光產(chǎn)酸劑的形成抗蝕劑下層膜的組合物， 然后在50°C~IKTC加熱0. 1~10分鐘從而形成涂膜的工序，通過對所述涂膜進行光照來 形成下層膜的工序，或者， 在半導體基板上涂布含有聚合物、交聯(lián)劑和光產(chǎn)酸劑的形成抗蝕劑下層膜的組合物從 而形成涂膜，對所述涂膜進行光照，然后在70°c~IKTC加熱0. 3~10分鐘來形成下層膜 的工序， 其中，上述聚合物是具有羥基的式（2)所示的聚合物，
式（2)中，X和y表示重復(fù)單元的個數(shù)，X = 5~5000, y = 2~5000, Q表示連接構(gòu)成 主鏈的碳原子與R1的二價連接基團，R1表示構(gòu)成五元環(huán)結(jié)構(gòu)或六元環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)酯環(huán)的碳原 子數(shù)3或碳原子數(shù)4的三價烴基，R 2和R 3表示氫原子、甲基或鹵素原子，R4表示氫原子、取 代或非取代的碳原子數(shù)1~10的烷基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的碳環(huán)式芳 香族基團、或者取代或非取代的雜環(huán)式芳香族基團，結(jié)構(gòu)單元（A'）為1~76摩爾％，結(jié)構(gòu) 單元⑶為99~24摩爾％。
2. -種半導體裝置的制造方法，包括下述工序：形成下層膜的工序；通過在所述下層 膜上涂布光致抗蝕劑用組合物并進行加熱，來形成光致抗蝕劑的工序；將被所述下層膜和 光致抗蝕劑被覆的半導體基板進行曝光的工序；曝光之后將光致抗蝕劑進行顯影的工序； 使用顯影后的抗蝕劑圖案將下層膜進行干蝕刻的工序；以及用得到的抗蝕劑圖案加工半導 體基板的工序， 其中，所述形成下層膜的工序是： 在半導體基板上涂布含有聚合物、交聯(lián)劑和光產(chǎn)酸劑的形成抗蝕劑下層膜的組合物， 然后在50°C~IKTC加熱0. 1~10分鐘從而形成涂膜，通過對所述涂膜進行光照來形成下 層膜的工序；或者， 在半導體基板上涂布含有聚合物、交聯(lián)劑和光產(chǎn)酸劑的形成抗蝕劑下層膜的組合物從 而形成涂膜，對所述涂膜進行光照，然后在70°C~IKTC加熱0. 3~10分鐘來形成下層膜 的工序， 其中，上述聚合物是具有羥基的式（2)所示的聚合物，
式（2)中，X和y表示重復(fù)單元的個數(shù)，X = 5~5000, y = 2~5000, Q表示連接構(gòu)成 主鏈的碳原子與R1的二價連接基團，R1表示構(gòu)成五元環(huán)結(jié)構(gòu)或六元環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)酯環(huán)的碳原 子數(shù)3或4碳原子數(shù)4的三價烴基，R 2和R 3表示氫原子、甲基或鹵素原子，R4表示氫原子、 取代或非取代的碳原子數(shù)1~10的烷基、取代或非取代的芳烷基、取代或非取代的碳環(huán)式 芳香族基團、或者取代或非取代的雜環(huán)式芳香族基團，結(jié)構(gòu)單元（A'）為1~76摩爾％，結(jié) 構(gòu)單元⑶為99~24摩爾％。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，所述聚合物是在248nm、193nm 或157nm具有吸收的結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體裝置的制造方法，上述交聯(lián)劑具有至少2個形成 交聯(lián)的官能團。
【專利摘要】本發(fā)明的課題是提供在半導體裝置制造的光刻工藝中使用的形成抗蝕劑下層膜的組合物。作為本發(fā)明解決問題的方法是，一種半導體裝置的制造方法，包括下述工序：在半導體基板上涂布含有聚合物、交聯(lián)劑和光產(chǎn)酸劑的形成抗蝕劑下層膜的組合物，從而形成涂膜的工序；通過對所述涂膜進行光照來形成下層膜的工序；通過在所述下層膜上涂布光致抗蝕劑用組合物并進行加熱，來形成光致抗蝕劑的工序。上述聚合物是構(gòu)成聚合物的主鏈或與主鏈結(jié)合的側(cè)鏈具有苯環(huán)、雜環(huán)的聚合物。聚合物中苯環(huán)的含量為30～70質(zhì)量％。聚合物是含有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的聚合物。
【IPC分類】G03F7-09
【公開號】CN104765252
【申請?zhí)枴緾N201510106827
【發(fā)明人】堀口有亮, 竹井敏, 新城徹也
【申請人】日產(chǎn)化學工業(yè)株式會社
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2007年10月10日
【公告號】CN101523291A, EP2085822A1, EP2085822A4, US8227172, US20100022092, WO2008047638A1