[发明专利]形成电子束光刻用抗蚀剂下层膜的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在使用电子束光刻的器件制作工序中所使用的、对降低由 电子束产生的不良影响、获得良好的抗蚀剂图案有效的电子束光刻用抗蚀 剂下层膜组合物，以及使用该电子束光刻用抗蚀剂下层膜组合物的抗蚀剂 图案形成方法。

背景技术

一直以来，在半导体器件的制造中，人们都是使用光致光刻技术进行 微细加工的。上述微细加工为，在硅晶片等被加工基板上形成光致抗蚀剂 组合物的薄膜，在该薄膜上通过描绘有半导体器件的图案的掩模图案照射 紫外线等活性光线，进行显影，以得到的光致抗蚀剂图案作为保护膜来对 硅晶片等被加工基板进行蚀刻处理的加工法。近年来，半导体器件的高集 成化不断发展，使用的活性光线也由KrF准分子激光器(248nm)向ArF准 分子激光器(193nm)的短波长化转换。与此相伴，活性光线从基板的漫反射、 驻波的影响逐渐成为大问题，因此广泛采用以下方法，即，在光致抗蚀剂 和被加工基板之间作为起防止反射作用的抗蚀剂下层膜，设置防反射膜 (Bottom Anti-Reflective Coating、BARC)。

作为防反射膜，已知有钛、二氧化钛、氮化钛、氧化铬、碳、α-硅等 无机防反射膜、和包含吸光性物质和高分子化合物的有机防反射膜。进行 的很多研究表明，前者在膜形成中需要真空蒸镀装置、CVD装置、溅射装 置等设备，相对于此后者在不需要特别的设备方面有利。

可举出例如在同一分子内具有作为交联反应基的羟基和吸光基团的丙 烯酸树脂型防反射膜(参照专利文献1)、在同一分子内具有作为交联反 应基的羟基和吸光基团的酚醛清漆树脂型防反射膜等(参照专利文献2)。 作为有机防反射膜材料所期望的物性，记载有对光、放射线具有大的吸光 度，不产生与光致抗蚀剂层的混合(不溶于抗蚀剂溶剂)，在涂布时或加 热干燥时没有由防反射膜材料向上面涂布的抗蚀剂中的低分子扩散物，具 有比光致抗蚀剂大的干蚀刻速度等(参照非专利文献1)。

近年来，作为在使用ArF准分子激光(193nm)的光致光刻技术之后的 下一代的光致光刻技术，正在积极研究通过水进行曝光的ArF液浸光刻技 术。但是，使用光的光致光刻技术迎来其界限，同时作为ArF液浸光刻技 术以后的新的光刻技术，正在关注使用电子束的电子束光刻技术。

在使用电子束光刻的器件制作工序中，由于由基底基板或电子束带来 的不良影响，产生以下问题：电子束光刻用抗蚀剂的图案成为褶边形状或 侧蚀形状，不能形成直线形状的良好的抗蚀剂图案，不能充分地获得相对 于电子束照射量的裕量等。因此，在电子束光刻工序中，不用具有防止反 射能力的抗蚀剂下层膜(防反射膜)，可减少它们的不良影响，形成直线形 状的良好的抗蚀剂图案，并获得相对于电子束照射量的充分裕量的电子束 光刻用抗蚀剂下层膜是必要的。

另外，电子束光刻用抗蚀剂下层膜，成膜后由于在其上涂布抗蚀剂， 与防反射膜同样，具有必须的特性，即，不引起与抗蚀剂层的混合(不溶 于抗蚀剂溶剂)，涂布时或加热干燥时没有由防反射膜材料向上面涂布的抗 蚀剂中的低分子扩散物。

进而，使用电子束光刻的一代，抗蚀剂图案宽度非常微细，因此电子 束光刻用抗蚀剂期望薄膜化。因此，必须大幅度减少通过有机防反射膜的 蚀刻的除去工序所需的时间，要求可以以薄膜使用的电子束光刻用抗蚀剂 下层膜、或与电子束光刻用抗蚀剂的蚀刻速度的选择比大的电子束光刻用 抗蚀剂下层膜。

专利文献1：美国专利第5919599号说明书

专利文献2：美国专利第5693691号说明书

非专利文献1：Proc.SPIE，Vol.3678，174-185(1999)，Proc.SPIE， Vol.3678，800-809(1999)，Proc.SPIE，Vol.2195，225-229(1994)

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供了用于半导体器件制造的电子束光刻工艺的形成电子束光 刻用抗蚀剂下层膜的组合物。另外本发明还提供了电子束光刻用抗蚀剂下 层膜，其可减少由基底基板或电子束带来的不良影响，形成直线形状的良 好的抗蚀剂图案，可获得相对于电子束照射量的充分裕量，不产生与抗蚀 剂层的混合，与抗蚀剂比较具有大的干蚀刻速度。进一步地，本发明提供 了使用该形成电子束光刻用抗蚀剂下层膜的组合物形成电子束光刻用抗蚀 剂的图案的方法。