[发明专利]含硅层形成组合物和使用其制造带图案的基板的方法

说明书

本发明提供一种含硅层形成组合物，其用于形成在多层抗蚀法中的曝光时具有防反射功能，在干蚀刻时对于氟系气体的等离子体的蚀刻速度快且对于氧系气体的等离子体的蚀刻速度慢的含硅层。一种含硅层形成组合物，其包含：含有式(1)所示结构单元的聚硅氧烷化合物(A)以及溶剂(B)。[(R¹)_bR²_mSiO_n/2n/2](1)[式中，R¹为下式所示的基团。(a为1～5的整数。波浪线表示交叉的线段为结合键。)R²各自独立地为氢原子、碳原子数1以上且3以下的烷基、苯基、羟基、碳原子数1以上且3以下的烷氧基、或者碳原子数1以上且3以下的氟烷基，b为1～3的整数，m为0～2的整数，n为1～3的整数，b+m+n＝4。]

技术领域

本发明涉及能够在用于半导体制造工序的微细加工的多层抗蚀法中的多层膜的中间层中使用的含硅层形成组合物和使用其制造带图案的基板的方法。

背景技术

正在推进LSI(Large Scale Integration，大规模集成)的高集成化和图案的微细化。LSI的高集成化和图案的微细化因光刻中的光源的短波长化和应对于此的抗蚀剂的开发而得到推进。通常，在LSI制造中，隔着按照光刻在基板上进行曝光显影而形成的抗蚀图案，使用氯系气体或氟系气体对基板进行干蚀刻而转印图案，由此制造图案形成基板。此时，抗蚀剂使用对这些气体具有耐蚀刻性的化学结构的树脂。

这种抗蚀剂存在通过照射高能量射线而使曝光部可溶化的正型抗蚀剂、使曝光部不溶化的负型抗蚀剂，可以使用其中的任一种。此时，作为高能量射线，可以使用高压汞灯发出的g射线(波长为463nm)、i射线(波长为365nm)、KrF准分子激光振荡出的波长248nm的紫外线或ArF准分子激光振荡出的波长193nm的紫外线、或者极紫外光(以下有时称为EUV)等。

在半导体制造工序中，隔着在基板上形成的抗蚀图案对基板进行干蚀刻时，根据抗蚀层的厚度来调整蚀刻时间等蚀刻条件。

然而，如专利文献1所述的那样，若抗蚀图案的图案宽度细而长宽比大，则在光刻中存在图案在使用了碱显影液的显影工序、其后的水洗干燥工序中发生倒塌的情况。此外，若蚀刻时间变长，则存在图案倒塌的情况。此外，在提供抗蚀剂的耐蚀刻性方面存在极限。

专利文献1中，作为解决图案倒塌的方法，记载了多层抗蚀法。在多层抗蚀法中，在基板上形成将上层设为抗蚀层且在其下侧具有中间层和下层的多层膜，通过曝光、显影和干蚀刻对基板形成图案。多层抗蚀法是下述多阶段的方法：隔着图案掩膜对由抗蚀剂形成的上层(以下有时称为抗蚀层)进行曝光后，用碱水溶液进行显影而形成抗蚀图案后，隔着抗蚀图案对露出的中间层进行干蚀刻而使中间层得到图案，进而隔着中间层的图案对露出的由树脂形成的下层(以下有时称为有机层)进行干蚀刻而使有机层得到图案，进而隔着有机层的图案对露出的基板进行干蚀刻，最终使基板形成图案。中间层可以是多个层，也可以对各个层分别进行干蚀刻。

专利文献2～3中记载了作为这种多层抗蚀法的中间层而使用含硅层。专利文献2中公开了作为含硅层而使用SiO₂，专利文献3中公开了含硅层使用SiON。进而，专利文献2～3的实施例中记载了：使用这些含硅层使基板形成图案时，隔着按照光刻进行曝光显影而得到的抗蚀层的图案，用氟系气体的等离子体对含硅层进行干蚀刻而使含硅中间层得到图案，接着，隔着含硅层的图案用氧系气体的等离子体对下层的酚醛清漆树脂层(有机层)进行干蚀刻，使酚醛清漆树脂层得到图案。

在对中间层或下层进行干蚀刻时为了获得微细的图案，对于含硅中间层而言，要求其对于氟系气体的等离子体的蚀刻速度快，对于氧系气体的等离子体的蚀刻速度慢。需要说明的是，本说明书中，将氟系气体与氧系气体的蚀刻速度比称为蚀刻选择性，将速度比大称为蚀刻选择性优异。