[发明专利]涂布组合物和图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体装置的制造过程中的光刻工序中使用的、可以形成覆盖抗蚀图案的膜的涂布组合物。此外还涉及该涂布组合物的使用方法。

背景技术

近年来随着半导体元件的高集成化发展，要求布线等图案细微化。为了形成细微图案，作为曝光用光源要采用ArF准分子激光(波长约193nm)那样的短波长光来形成抗蚀图案。

抗蚀图案的高宽比(高度/宽度)越大，则图案越容易出现倒塌。为了防止图案倒塌，需要减小抗蚀剂的膜厚。但膜厚较薄的由抗蚀剂形成的抗蚀图案，在以该抗蚀图案作为掩模对被加工膜进行干蚀刻时，可能会消失。

不需要考虑上述那样的抗蚀图案的干蚀刻耐性问题的构图方法已为大家所知(参照例如专利文献1～专利文献5)。即形成与所希望图案相反形状的抗蚀图案，通过涂布法形成覆盖(掩埋)该抗蚀图案的膜，然后进行处理使该抗蚀图案的上面露出，并除去该抗蚀图案。然后将这样形成的相反图案(具有与抗蚀图案相反形状的图案)作为掩模来蚀刻被加工材料。本说明书中将这一系列构图方法称做“反式构图”。

专利文献1～3和专利文献5中，抗蚀图案和该抗蚀图案的覆盖膜是隔着下层抗蚀剂、被加工膜或基底层形成的。并且该下层抗蚀剂、被加工膜或基底层被转印了与抗蚀图案形状相反的图案。

含硅聚合物，与不含Si原子的有机树脂膜相比，是相对于氧气显示出高干蚀刻耐性的掩模材料，所以作为覆盖上述抗蚀图案的膜的材料可以使用含硅聚合物。作为含硅聚合物，已知有聚硅烷(参照例如专利文献6)。专利文献6中记载了在溶剂(甲苯、丙二醇单甲基醚乙酸酯)中溶解性优异，适合作为涂布液(涂布剂)使用的聚硅烷。

另一方面，还已知用于形成细微图案的其它方法。例如在专利文献7和专利文献8中公开了所谓的侧壁(side wall)法。即在光致抗蚀图案的侧面形成具有规定宽度的侧壁，然后除去该光致抗蚀图案，结果得到由侧壁形成的细微图案的方法。上述侧壁是经过以下等工序形成的：以覆盖光致抗蚀图案的方式形成含硅聚合物层，接着进行曝光和烘烤，从而在该光致抗蚀图案和该含硅聚合物层之间的界面形成交联结合层。作为该含硅聚合物，已提出了作为可发挥交联结合作用的基团具有环氧基的含硅聚合物，进而还提出了聚硅氧烷化合物或聚倍半硅氧烷系化合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-135140号公报

专利文献2：日本特许第3848070号公报

专利文献3：日本特许第3697426号公报

专利文献4：美国专利第6569761号公报

专利文献5：美国专利申请公开第2007/0037410号说明书

专利文献6：日本特开2007-77198号公报

专利文献7：日本特开2008-72101号公报

专利文献8：日本特开2008-72097号公报

发明内容

本发明的课题在于得到适合于“反式构图”的、用于形成覆盖抗蚀图案的膜的理想涂布组合物。在通过涂布法形成抗蚀图案的覆盖膜时，希望在掩埋该抗蚀图案的同时能够在基板上均匀涂布，并且与该抗蚀图案掺混少。进而形成的覆盖膜，为了作为掩模使用，希望蚀刻速度比被加工材料小，另一方面并不一定必须赋予防反射功能。

但专利文献1～专利文献5所记载的覆盖抗蚀图案的膜尚不能称得上一定可以满足上述性质。专利文献6中关于使用聚硅烷而成的涂布液是否适于“反式构图”用途，特别是覆盖抗蚀图案的覆盖性能的好坏并没有记载。此外，专利文献7和专利文献8中记载的含硅聚合物层是也许适合在上述侧壁法中形成交联结合层，但并不一定适合“反式构图”用途的材料。

本发明的第1方案是一种光刻用涂布组合物，用于形成覆盖抗蚀图案的膜，其含有有机聚硅氧烷、以下述式(1a)、式(1b)或式(1c)所示的有机溶剂为主成分的溶剂和季铵盐或季盐，

A¹(OA³)_nOA²  (1a)

A⁴OH         (1b)

A⁵O(CO)CH₃   (1c)