本发明专利技术提供一种光刻用形成填隙材料的组合物，其在双镶嵌工艺中使用、用于形成平坦化性、填充性优异的填隙材料。具体的说是一种形成填隙材料的组合物，其特征在于，该组合物用于半导体器件的制造中，所述半导体器件的制造是通过在具有用高度／直径表示的纵横比为大于等于１的孔的半导体基板上被覆光致抗蚀剂，并利用光刻工艺在半导体基板上转印图像的方法进行的，该组合物含有聚合物、交联剂和溶剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新型的光刻用形成填隙材料的组合物，更具体地说涉及一种光刻用填隙材料，该光刻用填隙材料具有优异的使具有孔、沟槽等凹凸的半导体基板平坦化的性能，对用高度/直径表示的纵横比为大于等于1的孔的填充性优异，与光致抗蚀剂不发生混合，与光致抗蚀剂相比具有很大的干蚀刻速度。特别涉及近年在镶嵌工艺中使用的形成填隙材料的组合物，该镶嵌工艺用于导入为了降低半导体器件的布线图形的微细化所产生的布线延迟问题而使用的布线材料Cu(铜)。
技术介绍
一直以来，在半导体器件的制造中，人们都是利用使用了光致抗蚀剂的光刻来进行微细加工的。上述微细加工为，在硅晶片上形成光致抗蚀剂的薄膜，在该薄膜上透过描绘有半导体器件的图形的掩模图形照射紫外线等的活性光线，进行显影，以所获得的光致抗蚀剂图形作为保护膜来将硅晶片进行蚀刻处理，由此在基板表面上形成与上述图形对应的微细凹凸的加工法。但是，近年，半导体器件的高集成化不断发展，使用的活性光线也有从KrF准分子激光器(248nm)向ArF准分子激光器(193nm)转换的短波长化的倾向。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，为解决该问题，广泛研究了在光致抗蚀剂和基板之间设置防反射膜(底部防反射涂层Bottom Anti-reflective CoatingBARC)的方法。作为防反射膜，已知钛、二氧化钛、氮化钛、氧化铬、碳、α-硅等的无机防反射膜和包含吸光性物质与高分子化合物的有机防反射膜。前者，在形成膜时需要真空蒸镀装置、CVD装置、溅射装置等的设备，与此相对，后者在不需要特别的设备这一点上是有利的，而被进行了大量研究。可以列举出例如，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、在同一分子内具有作为交联反应基的羟基和吸光基团的线型酚醛清漆树脂型防反射膜等(例如，参照专利文献1、专利文献2)。作为有机防反射膜材料所需的物性，有对光或放射线具有很大的吸光度，不产生与光致抗蚀剂的混合(不溶于光致抗蚀剂溶剂)，在涂布或加热干燥时没有低分子扩散物从防反射膜材料向在其上涂布的抗蚀剂中的扩散，具有比光致抗蚀剂还大的干蚀刻速度等(例如，参照非专利文献1、非专利文献2、非专利文献3)。因此，近年来，为了解决随着半导体器件图形规则的微细化而日益明显的布线延迟问题，进行了使用铜作为布线材料的研究，另外，与此同时对作为在半导体基板上形成布线的方法的双镶嵌工艺进行了研究(例如参照专利文献3)。另外，在双镶嵌工艺中，在形成有过孔、具有很大的纵横比的基板上形成防反射膜。因此，对该工艺中使用的防反射膜，除了上述特性以外，还要求可控制对孔周边部的基板的被覆性、可无间隙地填充过孔的埋入特性、可在基板表面形成平坦膜的平坦化特性等。但是，有机类防反射膜难以适用于具有很大的纵横比的基板，近年来逐渐开发出以埋入特性和平坦化特性为重点的材料、填隙材料(例如参照专利文献4、专利文献5、专利文献6、专利文献7)。另外，研究了使用两层，即，对光或放射线具有很大吸光度的无机和有机类防反射膜和用于进行平坦化的光刻用填隙材料的工艺。在该工艺中，在具有很大的纵横比的基板上使用填隙材料，来对孔进行填充，使基板表面平坦。然后，在该填隙材料的上层形成有机防反射膜或光致抗蚀剂。这里所述的光刻用填隙材料为Gap-Filling材料，即，填充材料或平坦化材料。该工艺的优点为，由于可利用填隙材料来使基板的凹凸平坦化，因此可使得在其上层上形成的光致抗蚀剂膜厚均一化，结果使得在光刻工序中获得较高的分辨率。另外，由于填隙材料不含有在防反射膜中包含的具有吸光性的化合物，因此具有较高的干蚀刻速度。因此，在蚀刻工序中，显示出与光致抗蚀剂之间的很大的蚀刻选择比，可抑制由于光致抗蚀剂的蚀刻所造成的膜厚的减少，另外，还可抑制蚀刻工序中对基底基板的影响。作为光刻用填隙材料所要求的特性，是不溶于光致抗蚀剂溶剂(与光致抗蚀剂层不发生混合)、在涂布或加热干燥时没有低分子量物质从填隙材料层扩散至其上层的光致抗蚀剂或防反射膜、具有比光致抗蚀剂还大的干蚀刻速度、和可使具有很大纵横比(凹凸)的基板的表面平坦化。因此，人们期待满足所有这些要求的光刻用填隙材料。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号说明书专利文献3美国专利第6057239号说明书专利文献4特开2000-294504号公报专利文献5国际公开第02/05035号小册子专利文献6特开2002-190519号公报专利文献7特开2002-47430号公报非专利文献1Tom Lynch及另外三人，“Properties and Performanceof Near UV Reflectivity Control Layers”、美国、“in Advances in ResistTechnology and Processing XI”，Omkaram Nalamasu编、SPIE学报、1994年、第2195卷、p.225-229非专利文献2G.Taylor及另外13人，“Methacrylate Resist andAntireflective Coatings for 193nm Lithography”、美国、“inMicrolithography 1999Advance in Resist Techology and Processing XVI”、Will Conley编、SPIE学报、1999年、第3678卷、p.174-185非专利文献3Jim D.Meador及另外6人，“Recent Progress in193nm Antireflective Coatings”、美国、“in Microlithography1999Advances in Resist Technology and Processing XVI”、Will Conley编、SPIE学报、1999年、第3678卷、p.800-809鉴于这种现状，本专利技术者进行了深入研究，结果发现以低分子量成分含有量很少的丙烯酸类聚合物或甲基丙烯酸类聚合物为构成成分的组合物适于作为用于形成填隙材料的材料，由此完成了本专利技术。本专利技术涉及一种形成填隙材料的组合物，其是在双镶嵌工艺中使用的、用于半导体器件的制造的组合物，所述半导体器件的制造是利用下述方法进行的，即，在具有很大纵横比的孔的半导体基板上被覆光致抗蚀剂、利用光刻工艺在半导体基板上转印图像。本专利技术的目的在于提供可以在这样的半导体器件制造的光刻工艺中使用的形成填隙材料的组合物。另外还提供一种填隙材料以及为形成该填隙材料的形成填隙材料组合物，该填隙材料与光致抗蚀剂层不发生混合、与光致抗蚀剂相比具有很大干蚀刻速度、在涂布时或加热干燥时不发生低分子量物质向上层光致抗蚀剂或防反射膜的扩散、可获得很高的使纵横比(凹凸)很大的基板平坦化的性能，另外，对孔具有优异的填充性。另外，还提供一种使用了形成填隙材料组合物的光刻用填隙材料的形成方法和光致抗蚀剂图形的形成方法。(式中R1表示氢原子、甲基、氯原子或溴原子，R2表示氢原子或羟基，p表示1、2、3或4，q表示0、1、2或3)、分子量为3000或其以下的成分的比例为20％或其以下；作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成填隙材料的组合物，其特征在于，该组合物用于半导体器件的制造中，所述半导体器件的制造是通过在具有用高度／直径表示的纵横比为大于等于１的孔的半导体基板上被覆光致抗蚀剂，并利用光刻工艺在半导体基板上转印图像的方法进行的，该组合物含有聚合物、交联剂和溶剂，所述聚合物仅由下述通式（１）所示的结构单元形成，＊＊＊（１）（式中Ｒ↓［１］表示氢原子、甲基、氯原子或溴原子，Ｒ↓［２］表示氢原子或羟基，ｐ表示１、２、３或４，ｑ表示０、１、２或３）、分子量为３０００或其 以下的成分的比例为２０％或其以下。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-2-21 044045/20031.一种形成填隙材料的组合物，其特征在于，该组合物用于半导体器件的制造中，所述半导体器件的制造是通过在具有用高度/直径表示的纵横比为大于等于1的孔的半导体基板上被覆光致抗蚀剂，并利用光刻工艺在半导体基板上转印图像的方法进行的，该组合物含有聚合物、交联剂和溶剂，所述聚合物仅由下述通式(1)所示的结构单元形成， (式中R1表示氢原子、甲基、氯原子或溴原子，R2表示氢原子或羟基，p表示1、2、3或4，q表示0、1、2或3)、分子量为3000或其以下的成分的比例为20％或其以下。2.一种形成填隙材料的组合物，其特征在于，该组合物用于半导体器件的制造中，所述半导体器件的制造是通过在具有用高度/直径表示的纵横比为大于等于1的孔的半导体基板上被覆光致抗蚀剂，并利用光刻工艺在半导体基板上转印图像的方法进行的，该组合物含有聚合物、交联剂和溶剂，所述聚合物仅由通式(1)所示的结构单元和下述通式(2)所示的结构单元形成， (式中R1与以上定义相同，R3表示碳原子数为1～8的烷基、苄基、被至少一个氟原子、氯原子或溴原子取代的碳原子数为1～6的烷基或被至少一个碳原子数为1～6的烷氧基取代的碳原子数为1～6的烷基)、分子量在3000或其以下的成分的比例为20％或其以下、聚合物中的通式(1)所示的结构单元的比例为0.10～0.95(条件是，使通式(1)所示...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹井敏，石井和久，岸冈高广，境田康志，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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