CN101010635A - 防反射膜形成用组合物及使用其的配线形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防反射膜形成用材料，其能加大抗蚀图案和防反射膜的蚀刻率之差。该防反射膜形成用组合物包含(A)含有光吸收化合物基团的硅氧烷聚合物。

Description

防反射膜形成用组合物及使用其的配线形成方法
技术领域
本发明涉及一种防反射膜形成用组合物及使用该防反射膜形成用组合物的配线形成方法。
本申请要求2004年9月16日在日本专利特许厅申请的特愿2004-269705号的优先权，将其内容引入本文。
背景技术
近年来，伴随半导体集成电路的微细化，抗蚀层变得薄膜化，此时大多设置防反射膜作为抗蚀层的下层(下述专利文献1等)。作为该防反射膜的材料目前正在使用丙烯酸系、酰亚胺系等有机系树脂。
例如，设置由丙烯酸系树脂制得的防反射膜时，将防反射膜上的抗蚀层形成为图案，形成抗蚀图案后，必须在防反射膜的下面的基体形成图案前，将抗蚀图案作掩模进行干蚀防反射膜的工序。
还有，作为由先通孔的双重镶嵌法的配线形成方法，在下述专利文献2中记载了在层间绝缘膜上形成通孔后，将埋入材料埋入该通孔，在该埋入材料层上形成抗蚀图案，以该抗蚀图案作为掩模，通过蚀刻除去通孔内的埋入材料，并且以扩充通孔上部的沟宽度的方式蚀刻层间绝缘膜，形成与通孔连接的沟道(配线沟)的方法。
进而，在下述专利文献3中记载了由同时具有埋入功能和防反射功能的有机系材料制得的间隙填充材料。
并且，在下述专利文献4中记载了由无机系的材料制得的防反射膜的材料。
专利文献1：特开2001-27810号公报
专利文献2：美国专利第6365529号说明书(US6365529B1)
专利文献3：特开2003-57828号公报
专利文献4：特开2003-502449号公报
如上所述，设置作为抗蚀层下层的丙烯酸系等有机系树脂制得的防反射膜时，以抗蚀图案作掩模干蚀防反射膜的工序是以有机物(抗蚀图案)作掩模蚀刻有机物(防反射膜)的工序，两者的蚀刻率相似。即因为蚀刻防反射膜的同时也蚀刻抗蚀图案，蚀刻工序很难有效率地进行。因此，必须以厚膜形成抗蚀图案，但是这样伴随之前所说的微细化，抗蚀层的薄膜化变得非常不充分。
因此，要求一种能够使抗蚀图案和防反射膜的蚀刻率相差较大的技术。
另外在先通孔的双重镶嵌法中，提出了在埋入材料层和抗蚀层之间设置防反射膜(BARC)的方法，但是在工序上埋入材料层中具有反射防止功能的一方是有利的，要求开发适合形成具有该反射防止功能的埋入材料层的材料。
像所述专利文献3那样，还有使用有机系树脂的具有反射防止功能的埋入材料层，但是有机系树脂有蚀刻率的问题。
进而，像所述专利文献4那样，还有无机系材料的防反射膜，但没有考虑埋入性的问题。
发明内容
本发明为了解决所述问题，提供一种能形成与抗蚀图案的蚀刻率相差大的防反射膜的防反射膜形成用材料。
并且，本发明的目的在于提供在先通孔的双重镶嵌法中，能形成具有防反射功能和埋入功能的防反射膜的防反射膜形成用材料，以及使用其的配线形成方法。
为了实现所述目的，本发明的第一方式是一种防反射膜形成用组合物，其包含(A)含有光吸收化合物基团的硅氧烷聚合物。
本发明的第二方式是一种配线形成方法，其包括下列工序：在最上层形成有孔的基体上涂布本发明的防反射膜形成用组合物，形成防反射膜的工序；在所述防反射膜上形成抗蚀层的工序；将所述抗蚀层形成为图案，形成至少在所述孔上具有露出区域的抗蚀图案的工序；通过以所述抗蚀图案作为掩模蚀刻所述防反射膜和所述最上层，在所述最上层的上部形成与所述孔连续的沟道图案的工序；以及形成所述沟道图案后，除去所述抗蚀图案和所述防反射膜的工序
发明的效果
根据本发明的防反射膜形成用组合物(防反射膜形成用材料)，能形成和抗蚀图案的蚀刻率相差大的防反射膜。
并且，本发明的防反射膜形成用组合物(防反射膜形成用材料)适合用作先通孔的双重镶嵌法中形成埋入层的材料。根据本发明的配线形成方法，因为能形成具有防反射功能和埋入功能的防反射膜，因此，有利于工序。
附图说明
[图1]表示本发明的该配线形成方法的例子中一个工序的图。
[图2]表示图1工序的接下来的工序。
[图3]表示图2工序的接下来的工序。
[图4]表示图3工序的接下来的工序。
[图5]表示图4工序的接下来的工序。
符号说明
1基板
2配线层
3阻隔层
4层间绝缘膜
5埋入材料层(防反射膜)
6抗蚀图案
10基体
11通孔
12沟道图案
具体实施方式
<(A)成分>
本发明的防反射膜形成用组合物是包含(A)具有光吸收化合物基团的硅氧烷聚合物(下面称为(A)成分)。
即，(A)成分是骨架包含硅氧烷键(Si-O-Si)的聚合物。进而，在所述硅氧烷键中的硅上结合作为取代基的光吸收化合物基团。
硅氧烷聚合物一般是由硅烷化合物水解反应合成的。因而硅氧烷聚合物中还含有低分子量的水解产物和与水解反应同时发生的分子间的脱水缩合反应生成的缩合物(硅氧烷低聚物)。作为本发明的(A)成分的硅氧烷聚合物在包含该水解产物或缩合物时，是指也含有它们的全体。
作为(A)成分的硅氧烷聚合物的骨架结构没有特别限制，但是特别优选硅氧烷梯形聚合物。其理由是能形成致密的膜。
(A)成分的质均分子量(Mw)(利用凝胶渗透色谱法，以聚苯乙烯为换算基准，下同)没有特别限制，但是优选1500～30000的范围，更优选为3000～20000的范围，进而优选为5000～15000的范围内。
(A)成分中的光吸收化合物基团是指，具有对使用本发明的防反射膜形成用组合物形成的防反射膜的抗蚀层进行的曝光工序中使用的曝光光的波长显示光吸收的结构的基团。
作为抗蚀层的曝光工序中使用的曝光光的波长能一般使用250nm以下，例如157～248nm左右。
作为光吸收化合物基团适合是具有碳碳双键的基团，例如优选使用具有萘环、苯环、喹啉环、喹喔啉环、噻唑环等芳香环的基团。特别是曝光光的波长区域在193nm附近时优选具有苯环的基团，例如优选从苯环除去氢原子的基团(可以具有取代基)。在248nm附近时优选具有蒽环的基团，例如优选从蒽环除去氢原子的基团(可以具有取代基)。
作为具有所述芳香环的基团的具有苯环或蒽环的基团可以具有取代基。作为该取代基能列举有烷基、烷氧基、羟基、氨基、酰胺基、硝基、羧基、磺酸基、氰基、卤素原子等。
在(A)成分中存在的光吸收化合物基团可以是1种，也可以是2种。
在(A)成分中存在的光吸收化合物基团的存在比率没有特别限制，但是在用本发明的防反射膜形成用组合物形成防反射膜时，期望k值(消光系数)为0.002～0.95。
在(A)成分中存在的光吸收化合物基团的部分或全部优选是具有亲水性基团的光吸收化合物基团，更优选只有光吸收化合物基团的一部分是具有亲水性基团的光吸收化合物基团。具有该亲水性基团的光吸收化合物基团就是同时具有显示光吸收的结构和亲水性基团的基团。亲水性基团中特别优选羟基。
作为具有亲水性基团的光吸收化合物基团例如能使用在构成苯环的碳原子上结合亲水性基团的基团，或在构成蒽环的碳原子上结合亲水性基团的基团。其中优选羟基苯基烷基。
在(A)成分中存在的亲水性基团可以是1种，也可以是2种以上。
在(A)成分中的亲水性基团的存在比例没有特别限制，但是从获得良好的埋入性的改善效果考虑，亲水性基团优选以所述光吸收化合物基团的10～90摩尔％左右来结合，更优选为以50～80摩尔％左右来结合。
(A)成分能通过公知的方法来合成。也可以从与防反射膜形成用不同用途的市售的硅氧烷聚合物中选择适用于本发明的(A)成分的产品来使用。
(A)成分中特别优选的产品是包含下式(a)表示的结构单元和下式(b)表示的结构单元的梯形硅氧烷聚合物。
并且，该梯形硅氧烷聚合物优选(b)表示的结构单元为10～90摩尔％，更优选为20～80摩尔％。
【化1】
Figure A20058002966200091
【化2】
Figure A20058002966200101
<(B成分)>
本发明的防反射膜形成用组合物除了所述(A)成分以外，优选含有没有光吸收化合物基团的硅氧烷聚合物(下面称为(B)成分)。
(B)成分是骨架包含硅氧烷键(Si-O-Si)的聚合物，只要是所述(A)成分中没有包括的产品，就没有特别限制，但是优选使用选自下述通式(I)表示的硅烷化合物的至少一种水解反应获得的反应产物。
该反应产物还含有低分子量的水解产物和与水解反应同时发生的分子间脱水缩合反应产生的缩合物(硅氧烷低聚物)。作为本发明(B)成分的硅氧烷聚合物在含有该水解产物或缩合物时，是指也包含它们的全体。
R4-nSi(OR’)n……(I)
通式(I)中，R表示氢原子或烷基，R’表示烷基，n表示2～4的整数。在Si上结合多个R时，该多个R可以相同或不同。并且在Si上结合的多个(OR’)基团可以相同或不同。
作为R的烷基优选为碳原子数为1～20的直链状或分支状的烷基，更优选为碳原子数为1～4的直链状或分支状的烷基。作为R’的烷基优选为碳原子数为1～5的直链状或分支状的烷基。作为R’的烷基从水解速度考虑特别优选碳原子数为1或2。
在通式(I)中n为4时的硅烷化合物(i)用下述通式(II)表示。
Si(OR1)a(OR2)b(OR3)c(OR4)d……(II)
式中，R1、R2、R3和R4分别独立地表示和所述R’一样的烷基。
a、b、c和d是满足0≤a≤4、0≤b≤4、0≤c≤4、0≤d≤4，且a+b+c+d＝4的条件的整数。
通式(I)中n为3时的硅烷化合物(ii)用下述通式(III)表示。
R5Si(OR6)e(OR7)f(OR8)g……(III)
式中，R5表示氢原子或和所述R相同的烷基。R6、R7和R8分别独立地表示和所述R’一样的烷基。
e、f和g是满足0≤e≤3、0≤f≤3、0≤g≤3，且e+f+g＝3的条件的整数。
通式(I)中n为2时的硅烷化合物(iii)是用下述通式(IV)表示的。
R9R10Si(OR11)h(OR12)i……(IV)
式中，R9和R10表示氢原子或和所述R相同的烷基。R11和R12分别独立地表示和所述R’一样的烷基。
h和i是满足0≤h≤2、0≤i≤2，且h+i＝2的条件的整数。
作为硅烷化合物(i)的具体例子能列举有四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四戊氧基硅烷、三甲氧基单乙氧基硅烷、二甲氧基二乙氧基硅烷、三乙氧基单甲氧基硅烷、三甲氧基单丙氧基硅烷、单甲氧基三丁氧基硅烷、单甲氧基三戊氧基硅烷、二甲氧基二丙氧基硅烷、三丙氧基单甲氧基硅烷、三甲氧基单丁氧基硅烷、二甲氧基二丁氧基硅烷、三乙氧基单丙氧基硅烷、二乙氧基二丙氧基硅烷、三丁氧基单丙氧基硅烷、二甲氧基单乙氧基单丁氧基硅烷、二乙氧基单甲氧基单丁氧基硅烷、二乙氧基单丙氧基单丁氧基硅烷、二丙氧基单甲氧基单乙氧基硅烷、二丙氧基单甲氧基单丁氧基硅烷、二丙氧基单乙氧基单丁氧基硅烷、二丁氧基单甲氧基单乙氧基硅烷、二丁氧基单乙氧基单丙氧基硅烷、单甲氧基单乙氧基单丙氧基单丁氧基硅烷等四烷氧基硅烷，其中优选四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。
作为硅烷化合物(ii)的具体例子能列举有三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷、三戊氧基硅烷、二甲氧基单乙氧基硅烷、二乙氧基单甲氧基硅烷、二丙氧基单甲氧基硅烷、二丙氧基单乙氧基硅烷、二戊氧基单甲氧基硅烷、二戊氧基单乙氧基硅烷、二戊氧基单丙氧基硅烷、甲氧基乙氧基丙氧基硅烷、单丙氧基二甲氧基硅烷、单丙氧基二乙氧基硅烷、单丁氧基二甲氧基硅烷、单戊氧基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三戊氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、乙基三戊氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丙基三戊氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、丁基三丙氧基硅烷、丁基三戊氧基硅烷、甲基单甲氧基二乙氧基硅烷、乙基单甲氧基二乙氧基硅烷、丙基单甲氧基二乙氧基硅烷、丁基单甲氧基二乙氧基硅烷、甲基单甲氧基二丙氧基硅烷、甲基单甲氧基二戊氧基硅烷、乙基单甲氧基二丙氧基硅烷、乙基单甲氧基二戊氧基硅烷、丙基单甲氧基二丙氧基硅烷、丙基单甲氧基二戊氧基硅烷、丁基单甲氧基二丙氧基硅烷、丁基单甲氧基二戊氧基硅烷、甲基甲氧基乙氧基丙氧基硅烷、丙基甲氧基乙氧基丙氧基硅烷、丁基甲氧基乙氧基丙氧基硅烷、甲基单甲氧基单乙氧基单丁氧基硅烷、乙基单甲氧基单乙氧基单丁氧基硅烷、丙基单甲氧基单乙氧基单丁氧基硅烷、丁基单甲氧基单乙氧基单丁氧基硅烷等，其中优选三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷。
作为硅烷化合物(iii)的具体例子能列举有二甲氧基硅烷、二乙氧基硅烷、二丙氧基硅烷、二戊氧基硅烷、甲氧基乙氧基硅烷、甲氧基丙氧基硅烷、甲氧基戊氧基硅烷、乙氧基丙氧基硅烷、乙氧基戊氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基甲氧基乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、甲基甲氧基丙氧基硅烷、甲基甲氧基戊氧基硅烷、乙基二丙氧基硅烷、乙基甲氧基丙氧基硅烷、乙基二戊氧基硅烷、丙基二甲氧基硅烷、丙基甲氧基乙氧基硅烷、丙基乙氧基丙氧基硅烷、丙基二乙氧基硅烷、丙基二戊氧基硅烷、丁基二甲氧基硅烷、丁基甲氧基乙氧基硅烷、丁基二乙氧基硅烷、丁基乙氧基丙氧基硅烷、丁基二丙氧基硅烷、丁基甲基二戊氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基甲氧基乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二戊氧基硅烷、二甲基乙氧基丙氧基硅烷、二甲基二丙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基甲氧基丙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基乙氧基丙氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、二丙基二戊氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷、二丁基二丙氧基硅烷、二丁基甲氧基戊氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、甲基乙基二丙氧基硅烷、甲基乙基二丙氧基硅烷、甲基丙基二甲氧基硅烷、甲基丙基二乙氧基硅烷、甲基丁基二甲氧基硅烷、甲基丁基二乙氧基硅烷、甲基丁基二丙氧基硅烷、甲基乙基乙氧基丙氧基硅烷、乙基丙基二甲氧基硅烷、乙基丙基甲氧基乙氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基甲氧基乙氧基硅烷、丙基丁基二甲氧基硅烷、丙基丁基二乙氧基硅烷、二丁基甲氧基乙氧基硅烷、二丁基甲氧基丙氧基硅烷、二丁基乙氧基丙氧基硅烷等，其中优选二甲氧基硅烷、二乙氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷。
(B)成分的合成中使用的硅烷化合物可以适合地选自所述硅烷化合物(i)～(iii)中。
(B)成分更优选具有作为硅原子上的取代基的有机基团的有机硅氧烷聚合物，为了获得该有机硅氧烷聚合物，优选至少使用硅烷化合物(ii)和/或硅烷化合物(iii)。
更优选的组合是硅烷化合物(i)和硅烷化合物(ii)的组合。使用硅烷化合物(i)和硅烷化合物(ii)时，它们的使用比例优选为硅烷化合物(i)为90～10摩尔％，硅烷化合物(ii)为10～90摩尔％的范围内。
(B)成分的质均分子量(Mw)没有特别限制，优选为1000～3000，更优选为1200～2700。
(B)成分的骨架结构没有特别限制，但是特别优选为硅氧烷梯形聚合物。
(B)成分可以用例如在酸催化剂、水、有机溶剂的存在下水解、缩合反应选自所述硅烷化合物(i)～(iii)中的化合物来制备。
所述酸催化剂能使用有机酸、无机酸的任何一种。
作为无机酸能使用硫酸、磷酸、硝酸、盐酸等，其中磷酸、硝酸是适合的。
作为所述有机酸，使用甲酸、草酸、富马酸、马来酸、冰醋酸、醋酸酐、丙酸、正丁酸等羧酸和具有含硫酸残基的有机酸。
作为具有含硫酸残基的有机酸能列举有有机磺酸，作为它们的酯化物能列举有有机亚硫酸酯等。它们中特别优选有机磺酸，例如下述通式(V)表示的化合物。
R13-X     ……(V)
(式中，R13是可以有取代基的烃基，X是磺酸基。)
所述通式(V)中，作为R13的烃基优选为碳原子数为1～20的烃基，该烃基是饱和的，也可以是不饱和的，是直链状、分支状、环状的任何一种。
R13的烃基是环状时，例如可以是苯基、萘基、蒽基等芳香族烃基，其中优选苯基。该芳香族烃基中作为在芳香环上的取代基的碳原子数为1～20的烃基可以是1个或多个结合。作为该芳香环上的取代基的烃基是饱和的，也可以是不饱和的，是直链状、分支状、环状的任何一种。
并且，作为R13的烃基具有1个或多个取代基，该取代基能列举有例如氟原子等卤素原子、磺酸基团、羧基、羟基、氨基、氰基等。
作为所述通式(V)表示的有机磺酸，从改善抗蚀图案下部的形状效果考虑，特别优选九氟丁烷磺酸、甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、十二烷基苯磺酸或它们的混合物。
所述酸催化剂的作用是在水存在下作为水解硅烷化合物时的催化剂，水的添加量优选为相对于每合计1摩尔的使用的硅烷化合物，在1.5～4.0摩尔的范围内。酸催化剂可以在加入水后添加，也可以将酸催化剂和水预混合制得酸水溶液来加入。使用的酸催化剂的量在水解反应的反应体系中的浓度为1～1000ppm，特别是在5～500ppm的范围内来制备。进而，水解反应通常在5～100小时左右内结束，为了缩短反应时间，可以在不超过80℃的温度范围内加热。
作为硅氧烷聚合物合成中使用的有机溶剂例如能使用甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇这样的一元醇、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯这样的烷基羧酸酯、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、己三醇等多元醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚等多元醇的单醚类或它们的单乙酸酯类、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯这样的酯类、丙酮、甲乙酮、甲基异戊基酮这样的酮类、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丙醚、乙二醇二丁醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲乙醚这样的多元醇醚全部烷基醚化的多元醇醚类等。
所述有机溶剂可以单独使用，也可以2种以上组合使用。
根据这样的方法，作为(B)成分可以使用包含所述反应产物的溶液得到，该溶液可以以原始状态，或和其他溶剂进行溶剂置换，来用作防反射膜形成用组合物的(B)成分使用。
制备包含所述(A)成分和(B)成分两者的防反射膜形成用组合物时，(A)成分和(B)成分的混合比例可以根据要获得的特性来确定。例如通过适宜改变防反射膜形成用组合物中(A)成分的比例，能容易地控制防反射膜的折射率(n值)和消光系数(k值)。
更具体的，(A)成分和(B)成分的混合比例(质量比)优选为99∶1～1∶99，更优选为90∶10～10∶90，更优选为60∶40～40∶60。
本发明的防反射膜形成用组合物除了所述(A)成分和(B)成分以外，还可以含有有机溶剂、活性剂、交联促进剂、酸产生剂等。
<有机溶剂>
防反射膜形成用组合物中可以原样含有(A)成分或(B)成分的合成中使用的有机溶剂。并且，为了调整到优选的固体成分浓度，还可以添加稀释溶剂来稀释。作为该稀释溶剂可以适宜地选择所述(B)成分的制备中使用的有机溶剂。
防反射膜形成用组合物中有机溶剂的含量没有特别限制，可以根据在基体等上能涂布的浓度，根据涂布膜厚适宜设定。一般的，防反射膜形成用组合物的固体成分浓度调整为2～20质量％，优选为5～15质量％的范围内。
其中，一元醇和烷基羧酸酯的混合溶剂，因为能得到良好的埋入性，是更优选的。该混合溶剂中一元醇和烷基羧酸酯的混合比例以质量比计优选为20/80～80/20的范围。其中优选为正丁醇和甲基-3-甲氧基丙酸酯的混合溶剂。
其中，防反射膜形成用组合物会有含有来自硅氧烷聚合物制备中使用的有机溶剂的醇或由硅烷化合物的水解反应生成的醇的情况。特别是作为用于获得所述反应产物的二氧化硅化合物，使用所述通式(I)中R为氢原子的二氧化硅化合物时，优选在防反射膜形成用组合物中包含的醇的量为15质量％以下。醇在防反射膜形成用组合物中以超过15质量％的量残存的话，H-Si基和醇反应，容易产生RO-Si基，结果防反射膜形成用组合物凝胶化，保存稳定性变差，容易产生裂缝。混入过量的醇成分时可以通过减压蒸馏除去，但是减压蒸馏在真空度为39.9×102～39.9×103pa，优选为66.5×102～26.6×103pa，温度为20～50℃下2～6小时的范围内进行。
<防反射膜的形成方法>
本发明的防反射膜形成用组合物适合用于形成作为抗蚀层下层设置的防反射膜。使用本发明的防反射膜形成用组合物形成防反射膜可以在基体上涂布防反射膜形成用组合物，再进行焙烤。
具体的，含有(A)成分的防反射膜形成用组合物(也可以包含(B)成分、其他成分)可以用下面的方法来成膜。首先以规定的膜厚在基体上旋转涂布、流延涂布、滚筒涂布等涂布方法涂布防反射膜形成用组合物。防反射膜的膜厚可以根据反射的大小设定。
接着，在热板上焙烤涂布后的防反射膜形成用组合物。此时的焙烤温度例如为80～500℃左右，更优选为80～350℃左右。通常该焙烤需要的时间为10～360秒，优选为90～210秒。焙烤处理也可以改变焙烤温度分多个阶段来进行。
特别的，作为(A)成分，使用具有所述(a)和(b)的结构单元的硅氧烷聚合物时，可以只在不到300℃的温度下焙烤，形成不和抗蚀体混合的防反射膜。
<配线形成方法>
本发明的防反射膜形成用组合物适合用作根据先通孔的双重镶嵌法的配线形成方法中通孔的埋入材料，能形成兼具反射防止层的埋入材料层(防反射膜)。
下面参照图1～图5说明使用本发明的防反射膜形成用组合物的配线形成方法的一个实施方式。
具体的，首先如图1所示形成在最上层上形成通孔11的基体10。图1的例子中基体10是在基板1上依次形成配线层2、阻隔层3和层间绝缘膜4，从而形成贯通最上层层间绝缘膜4的通孔11。通孔11能通过光刻法来形成。
配线层2例如用铜、铝、它们的合金等金属材料形成。
阻隔层3具有防止配线层2的材料的扩散的功能，例如由硅氮化物形成。
层间绝缘膜4例如使用以SiO2作主要成分的SOG膜。
接着，如图2所示，在基体10上以埋入通孔11的方式涂布本发明的防反射膜形成用组合物，形成埋入材料层(防反射膜)5。
接着，如图3所示，在埋入材料层5上形成抗蚀层6’，进行曝光、显影等，使该抗蚀层6’形成图案，形成抗蚀图案6。该抗蚀图案6形成为至少在通孔11上具有露出区域6a的形状。露出区域6a是没有被抗蚀图案6覆盖的，露出埋入材料层5的区域。该露出区域6a优选和通孔11的直径相同或比它宽。
接着，对露出区域6a中埋入材料层5和层间绝缘层4的至少上方的一部分4a进行干蚀处理，形成沟道图案(配线沟)12。即如图4所示，在层间绝缘膜4的上部形成与通道孔11连续的沟道图案(配线沟)12。
接着，通过湿处理除去在层间绝缘膜4上残存的抗蚀图案6和残存的埋入材料层(防反射膜)5。该湿处理适合使用含有胺的碱性水溶液制得的剥离液。并且，通过常规方法除去通道孔11底部露出的阻隔层3。作为该含有胺的碱性水溶液，能使用公知的产品作为光致抗蚀剂剥离液。作为胺能列举有羟基胺类、伯、仲或叔脂肪族胺、脂环式胺、芳香族胺、杂环式胺、氨水和低级烷基季铵盐等季胺。特别优选使用季胺。
然后，如图5所示，通过在通孔11和沟道图案(配线沟)12内埋入铜等配线材料7来形成配线。
本发明的防反射膜形成用组合物因为含有光吸收化合物基团，可以吸收对抗蚀层的曝光光线，形成发挥防反射功能的膜。
由本发明的防反射膜形成用组合物形成的防反射膜可以使在干蚀时的蚀刻率与抗蚀图案(有机物)的差别大。进而，可以更接近由通常的无机材料形成的层间绝缘膜的蚀刻率。这是因为作为无机化合物的特性足够的硅氧烷聚合物作为主要成分。因此，以抗蚀图案(有机物)作掩模干蚀防反射膜和层间绝缘膜的工序能更有效率地进行，对抗蚀体起到薄膜化作用。
并且，本发明的防反射膜形成用组合物适合用作先通孔的双重镶嵌法中的埋入材料，可以形成具有反射防止功能的埋入材料层。因而，在抗蚀层和埋入材料层之间设置反射防止层的工序变得不必要，能减少配线形成方法中的工序数。
特别的，(A)成分含有具有亲水性基团的光吸收化合物基团时，埋入性良好。
混合使用(A)成分和(B)成分的方式，可以通过调整(A)成分和(B)成分的混合比，从而能容易地调整防反射膜的折射率(n)值和消光系数(k值)。因而能实现折射率(n值)和消光系数(k值)的最佳化，容易实现非常低的反射状态。
并且，含有(A)成分和(B)成分两者的方式，具有非常容易溶于含胺的碱性水溶液(胺系剥离液)的优点。
由现有的有机物制得的防反射膜在使防反射膜的下部基体形成图案后，除去防反射膜时必须进行研磨处理，但是该研磨处理会对基体(特别是层间绝缘膜产生损害。对此，由包含(A)成分和(B)成分的防反射膜形成用组合物制得的防反射膜因为容易用胺系剥离液除去，不需要对防反射膜进行研磨处理，能防止对基体(特别是层间绝缘膜)的损伤。
例如通过先通孔的双重镶嵌法的配线形成方法中使用包含(A)成分和(B)成分两者的防反射膜形成用组合物作埋入材料时，在形成沟道图案后除去埋入材料的工序中，通过使用胺系剥离液，能防止对埋入材料层下层(所述例子中为层间绝缘层)的损伤。
特别的，作为(A)成分，使用具有所述(a)和(b)的结构单元的硅氧烷聚合物时，对含有胺的碱性水溶液(胺系剥离液)的溶解性良好，故优选。
并且，特别是包含(A)成分和(B)成分两者的方式中，更能提高埋入性，例如80nm直径的通孔也能无缝隙地埋入。特别在先通孔的双重镶嵌法的配线形成方法中，埋入通孔时在该通孔内产生缝隙的话，形成沟道图案的蚀刻工序的蚀刻速度飞快的增长，不是优选的。
还有包含包含(A)成分和(B)成分两者的防反射膜形成用组合物具有可以不进行高温的固化工序就能成膜的优点。只进行该固化工序的焙烤处理，可以形成不和抗蚀层混合的防反射膜。
特别的，作为(A)成分，使用具有所述(a)和(b)的结构单元的硅氧烷聚合物时，因为只在不到300℃的温度下焙烤就可以形成不和抗蚀体混合的防反射膜，因而是优选的。
实施例
(实施例1)(防反射膜形成用组合物的制备)
混合136.6g四甲氧基硅烷、117.8g甲基三甲氧基硅烷、109g水、220.8g正丁醇和220.8g甲基-3-甲氧基丙酸酯(MMP)，加入18.84μl的浓度为60质量％的硝酸水，搅拌2小时。然后，在室温下静置3天老化后，得到包含作为(B)成分的反应产物。该反应产物含有下述化学式(1)表示的具有硅氧烷键的硅氧烷聚合物。得到的反应产物的质均分子量(Mw)为1400。
接着，在所述获得的溶液中加入104g作为(A)成分的下述化学式(2)表示的硅氧烷聚合物(Mw＝9700)。化学式(2)中，表示各结构单元的摩尔比x∶y的值为3∶7。
进而，用正丁醇∶MMP＝1∶1(质量比)的混合液稀释至能涂布成期望膜厚的浓度，制备涂布液(防反射膜形成用组合物)。
【化3】
Figure A20058002966200191
【化4】
Figure A20058002966200192
(防反射能的评价)
在基板上旋转涂布得到的涂布液，以80℃下60s、接着150℃下60s、接着260℃下90s的加热条件分三阶段进行焙烤处理，形成防反射膜。
所述防反射膜中，用分光偏振光椭圆率测量仪测定分析，对于ArF受激准分子激光，n值为1.58，k值为0.46。
并且，在Si基板上形成相同的防反射膜，在其上叠层一般的ArF抗蚀层的样板，模拟膜厚和反射率的关系，结果发现防反射膜的厚度为900以上时反射率抑制在2％左右。
(埋入性的评价)
准备在基板上具备由SiO2制得的、形成了深度420nm、直径80nm的孔的最上层的基体。在该基体上涂布实施例1中得到的涂布液，以和实施例1一样的条件焙烤处理，形成埋入材料层。用SEM观察该埋入材料层的剖面，在孔内不产生缝隙，认为埋入性良好。
(抗蚀图案形状的评价)
使用所述涂布液同样形成的防反射膜上使用ArF抗蚀体组合物(东京应化公司制造，商品名6a-178)成膜，不产生混合，形成良好的抗蚀层。得到对该抗蚀层，在通常条件下形成130nm的线宽和线间间隔(ラインアンドスペ一ス)图案的情况下，断面形状是矩形的良好的抗蚀图案。
(剥离性的评价)
使用所述涂布液一样形成的防反射膜浸渍在包含季胺的剥离液中，非常良好地溶解。
(比较例1)
实施例1中，除了不含有(A)成分以外，同样来制备涂布液。
该制备的涂布液中，和实施例1一样来评价防反射能、埋入性、抗蚀图案形状、溶解性。
(防反射能的评价)
使用本比较例的涂布液和实施例1一样获得的膜没有光吸收功能，没有反射防止功能。
(埋入性的评价)
使用本比较例的涂布液，和实施例1一样在形成孔的基体上形成埋入材料层，在孔内产生缝隙。
(抗蚀图案形状的评价)
使用本比较例的涂布液，和实施例1一样在成膜的膜上如上所述地形成抗蚀层，形成抗蚀图案，两层的匹配非常差，抗蚀图案中发现折缝。
(剥离性的评价)
使用本比较例的涂布液，对和实施例1一样成膜的膜评价其溶解性，本比较例的膜几乎不溶于剥离液。

Claims (14)

1、一种防反射膜形成用组合物，其中，包含(A)含有光吸收化合物基团的硅氧烷聚合物。
2、如权利要求1所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述(A)成分含有具有苯环的光吸收化合物基团。
3、如权利要求1所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述(A)成分含有具有亲水性基团的光吸收化合物基团。
4、如权利要求2所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述(A)成分含有具有亲水性基团的光吸收化合物基团。
5、如权利要求3所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述亲水性基团为羟基。
6、如权利要求4所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述亲水性基团为羟基。
7、如权利要求1所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述(A)成分是硅氧烷梯形聚合物。
8、如权利要求1所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述(A)成分具有下述式(a)
【化1】
Figure A2005800296620002C1
表示的结构单元和下述式(b)
【化2】
Figure A2005800296620003C1
表示的结构单元。
9、如权利要求1所述的防反射膜形成用组合物，其中，还含有(B)没有光吸收化合物基团的硅氧烷聚合物。
10、如权利要求9所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述(B)硅氧烷聚合物是使选自下述通式(I)
R4-nSi(OR’)n ……(1)(式中，R表示氢原子或烷基，R’表示烷基，n表示2～4的整数。)表示的硅烷化合物的至少一种水解反应得到的反应产物。
11、如权利要求9所述的防反射膜形成用组合物，其中，所述(B)成分是硅氧烷梯形聚合物。
12、一种配线形成方法，其中，包括下列工序：
在最上层形成有孔的基体上涂布权利要求1～11中任一项所述的防反射膜形成用组合物，形成防反射膜的工序；
在所述防反射膜上形成抗蚀层的工序；
将所述抗蚀层形成为图案，形成至少在所述孔上具有露出区域的抗蚀图案的工序；
通过以所述抗蚀图案作为掩模蚀刻所述防反射膜和所述最上层，在所述最上层的上部形成与所述孔连续的沟道图案的工序；以及
形成所述沟道图案后，除去所述抗蚀图案和所述防反射膜的工序。
13、如权利要求12所述的配线形成方法，其中，通过湿处理进行除去所述抗蚀图案和防反射膜的工序。
14、如权利要求13所述的配线形成方法，其中，所述湿处理通过含有胺的碱性长溶液来进行。
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