JP2007258683A - 有機シラン系重合体を含むレジスト下層膜用ハードマスク組成物およびこれを用いた半導体集積回路デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エッチング選択性が高く、 多重エッチングに対する耐性が十分であり、レジス
トと下部層間の反射性を最小化する反射防止能を有するレジスト下層膜用ハードマスク組成物を提供すること、および該ハードマスク組成物を用いて、基板上の裏面材料層をパターン化させる方法を提供すること。
【解決手段】本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物は、下記式(１)で表される１種以上の化合物から得られ、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の値が１.１〜２である有機
シラン系重合体と、溶媒とを含むことを特徴とする
[Ｒ1Ｏ]3Ｓｉ-Ｒ2 ・・・（１）
(式中、Ｒ1は、炭素数１〜５のアルキル基、アセトキシ基またはオキシム基を示し、Ｒ2
は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示す。)。
【選択図】なし
トと下部層間の反射性を最小化する反射防止能を有するレジスト下層膜用ハードマスク組成物を提供すること、および該ハードマスク組成物を用いて、基板上の裏面材料層をパターン化させる方法を提供すること。
【解決手段】本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物は、下記式(１)で表される１種以上の化合物から得られ、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の値が１.１〜２である有機
シラン系重合体と、溶媒とを含むことを特徴とする
[Ｒ1Ｏ]3Ｓｉ-Ｒ2 ・・・（１）
(式中、Ｒ1は、炭素数１〜５のアルキル基、アセトキシ基またはオキシム基を示し、Ｒ2
は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示す。)。
【選択図】なし
Description
本発明は、有機シラン系重合体を含むレジスト下層膜用ハードマスク組成物およびこれを用いた半導体集積回路デバイスの製造方法に関する。具体的には、パターンの再現性およびレジストとの密着性に優れ、かつレジストを露光した後に用いる現像膜において耐性に優れ、プラズマエッチングの際に膜の減少が少ないレジスト下層膜用組成物に関する。
大部分のリソグラフィー工程は、イメージ化層、例えば、レジスト材料層と基板間の反射性を最小化させるために、反射防止コーティング材料(ＡＲＣ)を用いて解像度を増加させる。しかし、このようなＡＲＣ材料は、層が類似した基本組成によってイメージ化層に不良なエッチング選択性を付加する。そのため、パターニング後ＡＲＣのエッチング中に多くのイメージ化層も消耗されて、後のエッチング工程中にパターニングの追加が必要となる。
また、一部のリソグラフィー技術の場合、用いられるレジスト材料は、レジスト材料の下方に置かれた層に所定のパターンを効果的に転写するための後のエッチング工程に対して、十分な耐性を有しない。多くの場合において、例えば、極めて薄いレジスト物質が用いられる場合、エッチングしようとする基板が厚い場合、実質的なエッチングの深さが要求される場合、所定の基板層に対して特定のエッチング剤の使用が要求される場合、またはこれらの任意の組合せの場合にレジスト下層膜用ハードマスクが用いられる。レジスト下層膜用ハードマスクは、パターニングされたレジストとパターニングしようとする基板との間の中間層としての役目を果たす。レジスト下層膜用ハードマスクは、パターニングされたレジスト層からパターンを収容し、パターンを基板に転写する。レジスト下層膜用ハードマスク層は、パターンを転写するのに要求されるエッチング工程に耐えなければならない。
一例として、シリコン酸化膜などの基板を加工する際、レジストパターンをマスクとして用いるが、微細化と共にレジストの厚さも薄膜化するため、レジストのマスク性が不足し、損傷を与えないで酸化膜を加工するのが困難であった。そのため、まずレジストパターンを酸化膜加工用下層膜に転写した後、この膜をマスクとして酸化膜にドライエッチング加工する工程が行われる。酸化膜加工用下層膜とは、下層反射膜を兼ねながら反射防止膜の下層に形成される膜である。この工程では、実質的にレジストと酸化膜加工用下層膜のエッチングの速度の差がないので、レジストと前記下層膜の間にこの下層膜を加工することができるマスクを形成する必要がある。即ち、酸化膜上に酸化膜加工用下層膜-下層
膜加工用マスク-レジストからなる多層膜が構成される。
膜加工用マスク-レジストからなる多層膜が構成される。
特許文献１では、前記のような効果を得るため、ＲａＳｉ(ＯＲ)4-aなどのシラン化合
物の縮合生成物をレジスト下層膜用物質として用いている。しかし、これらシラン化合物の縮合生成物を用いた場合、製造過程で生成される未反応物、あるいは低分子体は、上部のフォトレジストに悪影響を与えてパターン特性を低下させるという問題が生じる。また、低分子体であるので、膜形成後加熱の時、容易に表面に集中化される傾向があるため、膜が厚くなるほど問題がもっと深刻になる傾向がある。
物の縮合生成物をレジスト下層膜用物質として用いている。しかし、これらシラン化合物の縮合生成物を用いた場合、製造過程で生成される未反応物、あるいは低分子体は、上部のフォトレジストに悪影響を与えてパターン特性を低下させるという問題が生じる。また、低分子体であるので、膜形成後加熱の時、容易に表面に集中化される傾向があるため、膜が厚くなるほど問題がもっと深刻になる傾向がある。
本発明によれば、未反応物と低分子体を最小化させることができる反応条件を適用したり、反応後に精製過程を経てこれら未反応物と低分子体を取り除くことによって、望ましいフォトレジストパターンを得ることができる。具体的にどのようなメカニズムとして影
響を及ぼすかについては、現在研究中であるが、低分子量であるので多量のヒドロキシ基を持ち、これが化学的物理的にフォトレジストに影響を与えるということが考えられる。
響を及ぼすかについては、現在研究中であるが、低分子量であるので多量のヒドロキシ基を持ち、これが化学的物理的にフォトレジストに影響を与えるということが考えられる。
さらに本発明では、反応後未反応物と低分子体を取り除く精製過程を経ることで非常に狭い分子量分布を持つポリマーを得ることができ、これを含んだ組成物をレジスト下層膜用ハードマスク組成物として用いた場合、優れたフォトレジストパターンを得ることができる。一方、特許文献１の縮合生成物を用いると、Ｓｉ-ＯＨ基が高い濃度で存在するよ
うになって、膜特性が不良となり、フォトレジスト加工の時、パターン形成が難しいという問題点があった。
特開２０００-００７７０１８号公報
うになって、膜特性が不良となり、フォトレジスト加工の時、パターン形成が難しいという問題点があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、エッチング選択性が高く、 多重
エッチングに対する耐性が十分であり、レジストと下部層間の反射性を最小化する反射防止能を有するレジスト下層膜用ハードマスク組成物を提供して、リソグラフィー工程において有効に用いられることを目的とする。本発明の他の目的は、本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物を用いて、基板上の裏面材料層をパターン化させる方法を提供することを目的としている。
エッチングに対する耐性が十分であり、レジストと下部層間の反射性を最小化する反射防止能を有するレジスト下層膜用ハードマスク組成物を提供して、リソグラフィー工程において有効に用いられることを目的とする。本発明の他の目的は、本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物を用いて、基板上の裏面材料層をパターン化させる方法を提供することを目的としている。
本発明者は、上記課題を解決し、本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物の加水分解、または縮合反応を行った場合、Ｓｉ-ＯＨ基が非常に低い濃度で存在して、合成条
件で非常に線形的な高分子が形成されるため、安定した材料が作られると共に望ましい膜特性を有し、フォトレジスト加工の際に望ましいパターンを生成する特性を有するということを見出し、本発明を完成するに至った。
件で非常に線形的な高分子が形成されるため、安定した材料が作られると共に望ましい膜特性を有し、フォトレジスト加工の際に望ましいパターンを生成する特性を有するということを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物は、下記式(１)で表される１種以上の化合物から得られ、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の値が１.１〜２である有機
シラン系重合体と、溶媒とを含むことを特徴としている。
シラン系重合体と、溶媒とを含むことを特徴としている。
[Ｒ1Ｏ]3Ｓｉ-Ｒ2 ・・・（１）
式中、Ｒ1は、炭素数１〜５のアルキル基、アセトキシ基またはオキシム基を示し、Ｒ2は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示す。
式中、Ｒ1は、炭素数１〜５のアルキル基、アセトキシ基またはオキシム基を示し、Ｒ2は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示す。
また、本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物は、酸触媒を含んでもよい。
さらに前記酸触媒は、硝酸、硫酸、ｐ-トルエンスルホン酸モノハイドレート、ジエチ
ルスルフェート、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシ
レート、２-ニトロベンジルトシレート及び有機スルホン酸のアルキルエステル類からな
る群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
さらに前記酸触媒は、硝酸、硫酸、ｐ-トルエンスルホン酸モノハイドレート、ジエチ
ルスルフェート、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシ
レート、２-ニトロベンジルトシレート及び有機スルホン酸のアルキルエステル類からな
る群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
また、前記有機シラン系重合体は、前記式(１)で表される化合物１〜９９重量部を０.
００１〜５重量部の酸触媒下で反応させて得られるのが好ましい。
また、前記有機シラン系重合体は、下記式(２)の構造を有するのが好ましい。
００１〜５重量部の酸触媒下で反応させて得られるのが好ましい。
また、前記有機シラン系重合体は、下記式(２)の構造を有するのが好ましい。
式中、Ｒ2は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示
す。
さらに前記有機シラン系重合体の重量平均分子量(Ｍｗ)は、１，０００〜５０，０００であるのが望ましい。
す。
さらに前記有機シラン系重合体の重量平均分子量(Ｍｗ)は、１，０００〜５０，０００であるのが望ましい。
さらに本発明では、架橋剤、ラジカル安定剤および界面活性剤から選ばれる少なくとも１種を含んでもよい。
また、ピリジンｐ-トルエンスルホン酸、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２-ニトロベンジルトシレートおよび他の有機スルホン
酸から得られるアルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含んでもよい。
また、ピリジンｐ-トルエンスルホン酸、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２-ニトロベンジルトシレートおよび他の有機スルホン
酸から得られるアルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含んでもよい。
本発明の半導体集積回路デバイスの製造方法は、
（ａ）基板上に材料層を提供するステップと、
（ｂ）材料層の上に有機物からなるハードマスク層を形成させるステップと、
（ｃ） 材料層の上に本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物を用いた反射防止ハ
ードマスク層を形成させるステップと、
（ｄ）反射防止ハードマスク層の上に放射線-敏感性イメージ化層を形成させるステップ
と、
（ｅ）放射線-敏感性イメージ化層をパターン方式で放射線に露出させることでイメージ
化層内で放射線-露出させた領域のパターンを生成させるステップと、
（ｆ）放射線-敏感性イメージ化層及び前記反射防止ハードマスク層の部分を選択的に取
り除いて有機物含有ハードマスク材料層の部分を露出させるステップと、
（ｇ）パターン化された反射防止ハードマスク層及び有機物含有ハードマスク材料層の部分を選択的に取り除いて材料層の部分を露出させるステップと、
（ｈ）材料層の露出した部分をエッチングすることによって、パターン化された材料形状を形成させるステップと、を含むことを特徴としている。
（ａ）基板上に材料層を提供するステップと、
（ｂ）材料層の上に有機物からなるハードマスク層を形成させるステップと、
（ｃ） 材料層の上に本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物を用いた反射防止ハ
ードマスク層を形成させるステップと、
（ｄ）反射防止ハードマスク層の上に放射線-敏感性イメージ化層を形成させるステップ
と、
（ｅ）放射線-敏感性イメージ化層をパターン方式で放射線に露出させることでイメージ
化層内で放射線-露出させた領域のパターンを生成させるステップと、
（ｆ）放射線-敏感性イメージ化層及び前記反射防止ハードマスク層の部分を選択的に取
り除いて有機物含有ハードマスク材料層の部分を露出させるステップと、
（ｇ）パターン化された反射防止ハードマスク層及び有機物含有ハードマスク材料層の部分を選択的に取り除いて材料層の部分を露出させるステップと、
（ｈ）材料層の露出した部分をエッチングすることによって、パターン化された材料形状を形成させるステップと、を含むことを特徴としている。
また、本発明の半導体集積回路デバイスは、前記製造方法によって形成されることを特徴としている。
本発明によれば、有機シラン系化合物を利用することによって、パターンの再現性およびレジストとの密着性に優れるとともに、レジストを露光した後に用いる現像膜に対する耐性にも優れ、プラズマエッチングの時の膜の減少を抑制したレジストの下層膜用組成物を提供することができる。
次に本発明について具体的に説明する。
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明では、下記式(１)で表される１種以上の化合物から得られ、かつ分子量分布の値が１.１〜２である有機シラン系重合体と、溶媒とを含むことを特徴とするレジスト下層
膜用ハードマスク組成物が提供される。
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明では、下記式(１)で表される１種以上の化合物から得られ、かつ分子量分布の値が１.１〜２である有機シラン系重合体と、溶媒とを含むことを特徴とするレジスト下層
膜用ハードマスク組成物が提供される。
[Ｒ1Ｏ]3Ｓｉ-Ｒ2 ・・・（１）
式中、Ｒ1は、炭素数１〜５のアルキル基、アセトキシ基またはオキシム基を示し、Ｒ2は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示す。
式中、Ｒ1は、炭素数１〜５のアルキル基、アセトキシ基またはオキシム基を示し、Ｒ2は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示す。
分子量分布とは、重量平均分子量(Ｍｗ)を数平均分子量（Ｍｎ）の比の値、Ｍｗ／Ｍｎで表される。
本発明では、前記式(１)で表される化合物１〜９９重量部を０.００１〜５重量部の酸
触媒下で反応させて前記有機シラン系重合体を製造することができる。
本発明では、前記式(１)で表される化合物１〜９９重量部を０.００１〜５重量部の酸
触媒下で反応させて前記有機シラン系重合体を製造することができる。
上記式(１)のＲ2がフェニル基を含む場合、ＤＵＶ領域で吸収スペクトルを示すので、
反射防止特性が高い材料を提供することができると共に 上記式(１)のＲ2が他の置換基である化合物を混合して用いる場合、フェニル基の濃度比を調節することで、特定波長において所望する吸収度と屈折率を持つハードマスク組成物を提供することができる。
反射防止特性が高い材料を提供することができると共に 上記式(１)のＲ2が他の置換基である化合物を混合して用いる場合、フェニル基の濃度比を調節することで、特定波長において所望する吸収度と屈折率を持つハードマスク組成物を提供することができる。
本発明では、硝酸、硫酸、ｐ-トルエンスルホン酸モノハイドレート、ジエチルスルフ
ェート、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、
２-ニトロベンジルトシレート及び有機スルホン酸のアルキルエステル類からなる群より
選ばれる少なくとも１種であるのが望ましい。前記酸触媒は、その種類、投入量及び投入方法を調節することによって、樹脂合成時における加水分解あるいは縮合反応を適切に制御することができる。
ェート、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、
２-ニトロベンジルトシレート及び有機スルホン酸のアルキルエステル類からなる群より
選ばれる少なくとも１種であるのが望ましい。前記酸触媒は、その種類、投入量及び投入方法を調節することによって、樹脂合成時における加水分解あるいは縮合反応を適切に制御することができる。
前記有機シラン系重合体は、下記式(２)の構造を有するのが好ましい。
式中、Ｒ2は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示
す。
さらに前記有機シラン系重合体の重量平均分子量(Ｍｗ)は、１，０００〜５０，０００であるのが望ましい。
す。
さらに前記有機シラン系重合体の重量平均分子量(Ｍｗ)は、１，０００〜５０，０００であるのが望ましい。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションカラムクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定器（Ｗａｔｅｒｓ ＧＰＣ：Ｗａｔｅｒｓ社製）にて、Ｓｈｏｄｅｘ社製カラム、ポリスチレン換算試料（Ｗａｔｅｒｓ社製）を用いて測定した。
前記有機シラン系化合物の配合量は、本発明の組成物全体１００重量部に対して、１〜５０重量部、より好ましくは１〜３０重量部である。
前記溶媒としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルラクテート、シクロヘキサノンが挙げられ
る。
前記溶媒としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルラクテート、シクロヘキサノンが挙げられ
る。
これらの溶媒は、１種単独または２種以上組み合わせて用いることができ、いずれか１種以上は、高沸騰溶媒を用いる。高沸騰溶媒は、ボイド(Ｖｏｉｄ)を防止し、フィルムを低速度で乾燥化することによって、平坦性を向上させる。なお、本明細書において、「高沸騰溶媒」とは、発明物質のコーティング、乾燥、そして硬化時の温度より少し低い１３０〜１７０℃の温度で揮発する溶媒を意味する。また、「ボイド」とは、低沸点の溶媒を急速に蒸発させた際、フィルム表面に形成される泡のような空隙を意味する。
また、本発明では、前記レジスト下層膜用ハードマスク組成物は、さらに架橋剤、ラジカル安定剤および界面活性剤から選ばれる少なくとも１種を含むことができる。
架橋剤としては、例えば、メラミン類、ウレア類、グルコニル類、エポキシ類が挙げられる。
架橋剤としては、例えば、メラミン類、ウレア類、グルコニル類、エポキシ類が挙げられる。
ラジカル安定剤としては、例えば、ブチルヒドロキシトルエンが挙げられる。
界面活性剤としては、例えば、Ｓｉｌｔｅｃｈ Ｃ−４０、同Ｃ−１７２、同Ｃ−４００、同Ｃ−４２８、同Ｃ−４４１、同Ｃ−１７００（いずれもＥｖｅｒｔｅｃｈ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ社製）が挙げられる。
界面活性剤としては、例えば、Ｓｉｌｔｅｃｈ Ｃ−４０、同Ｃ−１７２、同Ｃ−４００、同Ｃ−４２８、同Ｃ−４４１、同Ｃ−１７００（いずれもＥｖｅｒｔｅｃｈ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ社製）が挙げられる。
また、本発明では、前記ハードマスク組成物に、さらにピリジンｐ-トルエンスルホン
酸、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２-ニトロベンジルトシレートおよび他の有機スルホン酸から得られるアルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことができる。前記化合物を配合すれば、樹脂の架橋が促進され、耐エッチング性および耐溶剤性が向上するという効果が得られる。
酸、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２-ニトロベンジルトシレートおよび他の有機スルホン酸から得られるアルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことができる。前記化合物を配合すれば、樹脂の架橋が促進され、耐エッチング性および耐溶剤性が向上するという効果が得られる。
本発明の半導体集積回路デバイスの製造方法では、(ａ) 基板上に材料層を提供するス
テップと、(ｂ) 材料層の上に有機物からなるハードマスク層を形成させるステップと、(ｃ) 材料層の上に本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物を用いた反射防止ハードマスク層を形成させるステップと、(ｄ) 反射防止ハードマスク層の上に放射線-敏感性イメージ化層を形成させるステップと、(ｅ) 放射線-敏感性イメージ化層をパターン方式で放射線に露出させることで、イメージ化層内で放射線-露出された領域のパターンを生成
させるステップと、(ｆ) 放射線-敏感性イメージ化層及び前記反射防止ハードマスク層の部分を選択的に取り除いて、有機物含有ハードマスク材料層の部分を露出させるステップと、(ｇ) パターン化された反射防止ハードマスク層及び有機物含有ハードマスク材料層
の部分を選択的に取り除いて材料層の部分を露出させるステップと、(ｈ) 材料層の露出
した部分をエッチングすることによって、パターン化された材料形状を形成させるステップとを含む。
テップと、(ｂ) 材料層の上に有機物からなるハードマスク層を形成させるステップと、(ｃ) 材料層の上に本発明のレジスト下層膜用ハードマスク組成物を用いた反射防止ハードマスク層を形成させるステップと、(ｄ) 反射防止ハードマスク層の上に放射線-敏感性イメージ化層を形成させるステップと、(ｅ) 放射線-敏感性イメージ化層をパターン方式で放射線に露出させることで、イメージ化層内で放射線-露出された領域のパターンを生成
させるステップと、(ｆ) 放射線-敏感性イメージ化層及び前記反射防止ハードマスク層の部分を選択的に取り除いて、有機物含有ハードマスク材料層の部分を露出させるステップと、(ｇ) パターン化された反射防止ハードマスク層及び有機物含有ハードマスク材料層
の部分を選択的に取り除いて材料層の部分を露出させるステップと、(ｈ) 材料層の露出
した部分をエッチングすることによって、パターン化された材料形状を形成させるステップとを含む。
前記本発明の製造方法は、パターニングされた材料層構造物、例えば、金属ワイヤリングライン、接触孔又はバイアス、絶縁セクション、例えば、セルロートレンチ絶縁、キャパシタ構造物用トレンチ、例えば、集積回路装置の設計に用いられるものを形成する際に使用することができる。特に、酸化物、窒化物、ポリシリコンまたはクロムがパターニングされた層の形成において有用である。
また、本発明によれば、前記製造方法によって形成されることを特徴とする半導体集積回路デバイスが提供される。
以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明するが、このような実施例は本発明を限定するものではない。
以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明するが、このような実施例は本発明を限定するものではない。
[製造例１]
機械撹拌器、冷却管、３００ml滴下漏斗、窒素ガス導入管を備えた１Lの四つ口フラス
コに窒素ガスを流入しながら、１、４-ビス(メトキシメチル)ベンゼン８.３１ｇ(０.０５モル)とジエチルスルフェート０.１５４ｇ(０.００１モル)と２００ｇのγ-ブチロラクトンを浸けて、よくまぜた。１０分後、４、４'-(９-フルオレニリデン)ジフェノール２８.０２ｇ(０.０８モル)を２００ｇのγ-ブチロラクトンに溶かした溶液を３０分間ゆっくり滴下した後、１２時間反応させた。反応終了後、水を用いて酸を取り除いた後に蒸発器にて濃縮した。続いて、メチルアミルケトンとメタノールを用いて希薄し、１５重量％濃度のメチルアミルケトン/メタノール＝４/１(重量比)の溶液に調整した。この溶液を３L分
液漏斗に入れ、これにｎ−ヘプタンを添加してモノマーを含有する低分子量体を取り除いて、目的とする前記樹脂(Ｍｗ＝１２、０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２.０、ｎ＝２３)を得た。
機械撹拌器、冷却管、３００ml滴下漏斗、窒素ガス導入管を備えた１Lの四つ口フラス
コに窒素ガスを流入しながら、１、４-ビス(メトキシメチル)ベンゼン８.３１ｇ(０.０５モル)とジエチルスルフェート０.１５４ｇ(０.００１モル)と２００ｇのγ-ブチロラクトンを浸けて、よくまぜた。１０分後、４、４'-(９-フルオレニリデン)ジフェノール２８.０２ｇ(０.０８モル)を２００ｇのγ-ブチロラクトンに溶かした溶液を３０分間ゆっくり滴下した後、１２時間反応させた。反応終了後、水を用いて酸を取り除いた後に蒸発器にて濃縮した。続いて、メチルアミルケトンとメタノールを用いて希薄し、１５重量％濃度のメチルアミルケトン/メタノール＝４/１(重量比)の溶液に調整した。この溶液を３L分
液漏斗に入れ、これにｎ−ヘプタンを添加してモノマーを含有する低分子量体を取り除いて、目的とする前記樹脂(Ｍｗ＝１２、０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２.０、ｎ＝２３)を得た。
上記で得られた前記樹脂(Ｍｗ＝１２、０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２.０、ｎ＝２３)０.８ｇと次の構造単位の繰り返しからなるオリゴマー状態である架橋剤(Ｐｏｗｄｅｒｌｉｎｋ １１７４)０.２gとピリジニウム Ｐ-トルエンスルホネート２ｍｇをＰＧＭＥＡ９gに入れて溶かした後、濾過してサンプル溶液を作製した。
Ｐｏｗｄｅｒｌｉｎｋ １１７４の構造を下記式（３）に示す。
前記サンプル溶液をシリコンウエハにスピン-コーティング法にてコーティングして、６
０秒間２００℃で焼き付け、厚さ１５００Åのフィルムを形成した。
０秒間２００℃で焼き付け、厚さ１５００Åのフィルムを形成した。
機械撹拌器、冷却管、滴下漏斗、窒素ガス導入管を備えた１０Lの四つ口フラスコにメ
チルトリメトキシシラン２１００gとペニルトリメトキシラン３４０gをＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）５６００gに溶解させた後、１０００
ｐｐｍ硝酸水溶液９２５gを溶液に添加した。その後、６０℃で１時間反応させた後、真
空下、生成されたメタノールと一部のＰＧＭＥＡを取り除いた。５０℃で反応温度を維持しながら、１週間反応させた。反応後、適量のヘキサンを加えて生成された固体を分離して、Ｍｗ＝１５，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１.５０である下記式（４）で表される重合体を
得た。この固体１０gをＰＧＭＥＡ１００gとエチルラクテート１００gに溶かして溶液を
作製した。
チルトリメトキシシラン２１００gとペニルトリメトキシラン３４０gをＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）５６００gに溶解させた後、１０００
ｐｐｍ硝酸水溶液９２５gを溶液に添加した。その後、６０℃で１時間反応させた後、真
空下、生成されたメタノールと一部のＰＧＭＥＡを取り除いた。５０℃で反応温度を維持しながら、１週間反応させた。反応後、適量のヘキサンを加えて生成された固体を分離して、Ｍｗ＝１５，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１.５０である下記式（４）で表される重合体を
得た。この固体１０gをＰＧＭＥＡ１００gとエチルラクテート１００gに溶かして溶液を
作製した。
この溶液を前記製造例で製造されたシリコンウエハにスピン-コーティング法にてコー
ティングして、６０秒間２００℃で焼き付けて厚さ６００Åのフィルムを形成させた。
ティングして、６０秒間２００℃で焼き付けて厚さ６００Åのフィルムを形成させた。
機械撹拌器、冷却管、滴下漏斗、窒素ガス導入管を備えた１０Lの四つ口フラスコにメ
チルトリメトキシシラン２１００gとペニルトリメトキシラン３４０gをＰＧＭＥＡ５６００gに溶解させた後、１０００ｐｐｍ硝酸水溶液９２５gを溶液に添加した。その後、６０℃で１時間反応させた後、真空下、生成されたメタノールと一部のＰＧＭＥＡを取り除いた。５０℃に反応温度を維持しながら、１週間反応させた。反応後、適量のヘキサンを加えて生成された固体を分離して、Ｍｗ＝１４，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１.９５である下記
式（５）で表される重合体を得た。この固体１０gをＰＧＭＥＡ１００gとエチルラクテート１００gに溶かして溶液を作製した。
チルトリメトキシシラン２１００gとペニルトリメトキシラン３４０gをＰＧＭＥＡ５６００gに溶解させた後、１０００ｐｐｍ硝酸水溶液９２５gを溶液に添加した。その後、６０℃で１時間反応させた後、真空下、生成されたメタノールと一部のＰＧＭＥＡを取り除いた。５０℃に反応温度を維持しながら、１週間反応させた。反応後、適量のヘキサンを加えて生成された固体を分離して、Ｍｗ＝１４，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１.９５である下記
式（５）で表される重合体を得た。この固体１０gをＰＧＭＥＡ１００gとエチルラクテート１００gに溶かして溶液を作製した。
この溶液を前記製造例で製造されたシリコンウエハにスピン-コーティング法にてコー
ティングして、６０秒間２００℃で焼き付け、厚さ６０Åのフィルムを形成させた。
[比較例１]
ティングして、６０秒間２００℃で焼き付け、厚さ６０Åのフィルムを形成させた。
[比較例１]
機械撹拌器、冷却管、滴下漏斗、窒素ガス導入管を備えた１０Lの四つ口フラスコにメ
チルトリメトキシシラン２１００gとペニルトリメトキシラン３４０gをＰＧＭＥＡ５６００gに溶解させた後、１０００ｐｐｍ硝酸水溶液９２５gを溶液に添加した。その後、６０℃で１時間反応させた後、真空下、生成されたメタノールと一部のＰＧＭＥＡを取り除いた。５０℃で反応温度を維持しながら、１週間反応させた。反応後、適量のヘキサンを加えて生成された固体を分離して、Ｍｗ＝１５，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝４.６０である下記
式（６）で表される重合体を得た。
チルトリメトキシシラン２１００gとペニルトリメトキシラン３４０gをＰＧＭＥＡ５６００gに溶解させた後、１０００ｐｐｍ硝酸水溶液９２５gを溶液に添加した。その後、６０℃で１時間反応させた後、真空下、生成されたメタノールと一部のＰＧＭＥＡを取り除いた。５０℃で反応温度を維持しながら、１週間反応させた。反応後、適量のヘキサンを加えて生成された固体を分離して、Ｍｗ＝１５，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝４.６０である下記
式（６）で表される重合体を得た。
この溶液を前記製造例で製造されたシリコーンウエハにスピン-コーティング法にてコーティングして、６０秒間２００℃で焼き付け、厚さ６００Åのフィルムを形成させた。
実施例１ないし２で製造されたポリマー溶液をシリコンウエハにそれぞれコーティングして、フィルムに対する屈折率ｎと吸光係数ｋを求めた。測定機器は、Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ(Ｊ.Ａ.Ｗｏｏｌｌａｍ社製)であり、測定結果を表１に示す。
実施例１ないし２で製造されたポリマー溶液をシリコンウエハにそれぞれコーティングして、フィルムに対する屈折率ｎと吸光係数ｋを求めた。測定機器は、Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ(Ｊ.Ａ.Ｗｏｏｌｌａｍ社製)であり、測定結果を表１に示す。
実施例１ないし２で作られたウエハ上にＡｒＦ用フォトレジストをコーティングして、１１０℃で６０秒間焼き付けてＡｒＦ露光装備であるＡＳＭＬ１２５０(ＦＮ７０ ５.０
ａｃｔｉｖｅ、ＮＡ ０.８２)を用いて露光をした後、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(２.３８重量％)で現像した。そして、ＦＥ-ＳＥＭ（日立製作所社製：ＦＥ-ＳＥ
Ｍ Ｓ−４３００）を用いて８０nmのラインアンドスペースパターンを考察した結果、下記表２のような結果を得た。露光量の変化に応じるＥＬマージン(ｅｘｐｏｓｅ ｌａｔｉｔｕｄｅ ｍａｒｇｉｎｅ)と光源との距離変動に応じたＤｏＦマージン（焦点深度）を
考察した結果を表２に示す。なお、ＥＬマージンとは露光による変化の度合いの測定値であり、ＤｏＦマージンは光源からの距離の変化量の測定値である。
ａｃｔｉｖｅ、ＮＡ ０.８２)を用いて露光をした後、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(２.３８重量％)で現像した。そして、ＦＥ-ＳＥＭ（日立製作所社製：ＦＥ-ＳＥ
Ｍ Ｓ−４３００）を用いて８０nmのラインアンドスペースパターンを考察した結果、下記表２のような結果を得た。露光量の変化に応じるＥＬマージン(ｅｘｐｏｓｅ ｌａｔｉｔｕｄｅ ｍａｒｇｉｎｅ)と光源との距離変動に応じたＤｏＦマージン（焦点深度）を
考察した結果を表２に示す。なお、ＥＬマージンとは露光による変化の度合いの測定値であり、ＤｏＦマージンは光源からの距離の変化量の測定値である。
Claims (10)
- 下記式(１)で表される１種以上の化合物から得られ、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の値が１.１〜２である有機シラン系重合体と、溶媒とを含むことを特徴とするレジスト下
層膜用ハードマスク組成物；
[Ｒ1Ｏ]3Ｓｉ-Ｒ2 ・・・（１）
(式中、Ｒ1は、炭素数１〜５のアルキル基、アセトキシ基またはオキシム基を示し、Ｒ2
は、水素、炭素数１〜５のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を示す。)。 - さらに酸触媒を含むことを特徴とする請求項１に記載のレジスト下層膜用ハードマスク組成物。
- 前記酸触媒が、硝酸、硫酸、ｐ-トルエンスルホン酸モノハイドレート、ジエチルスル
フェート、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート
、２-ニトロベンジルトシレート及び有機スルホン酸のアルキルエステル類からなる群よ
り選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項２に記載のレジスト下層膜用ハードマスク組成物。 - 前記有機シラン系重合体が、前記式(１)で表される化合物１〜９９重量部を０.００１
〜５重量部の酸触媒下で反応させて得られることを特徴とする請求項１に記載のレジスト下層膜用ハードマスク組成物。 - 前記有機シラン系重合体が、下記式(２)の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のレジスト下層膜用ハードマスク組成物；
- 前記有機シラン系重合体の重量平均分子量(Ｍｗ)が、１，０００〜５０，０００であることを特徴とする請求項１に記載のレジスト下層膜用ハードマスク組成物。
- さらに架橋剤、ラジカル安定剤および界面活性剤から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載のレジスト下層膜用ハードマスク組成物。
- さらにピリジンｐ-トルエンスルホン酸、２，４，４，６-テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２-ニトロベンジルトシレートおよび他の有機スルホン
酸から得られるアルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載のレジスト下層膜用ハードマスク組成物。 - （ａ）基板上に材料層を提供するステップと、
（ｂ）材料層の上に有機物からなるハードマスク層を形成させるステップと、
（ｃ） 材料層の上に請求項１〜８のうちのいずれかに記載のレジスト下層膜用ハードマ
スク組成物を用いた反射防止ハードマスク層を形成させるステップと、
（ｄ）反射防止ハードマスク層の上に放射線-敏感性イメージ化層を形成させるステップ
と、
（ｅ）放射線-敏感性イメージ化層をパターン方式で放射線に露出させることでイメージ
化層内で放射線-露出させた領域のパターンを生成させるステップと、
（ｆ）放射線-敏感性イメージ化層及び前記反射防止ハードマスク層の部分を選択的に取
り除いて有機物含有ハードマスク材料層の部分を露出させるステップと、
（ｇ）パターン化された反射防止ハードマスク層及び有機物含有ハードマスク材料層の部分を選択的に取り除いて材料層の部分を露出させるステップと、
（ｈ）材料層の露出した部分をエッチングすることによって、パターン化された材料形状を形成させるステップと、を含むことを特徴とする半導体集積回路デバイスの製造方法。 - 請求項９に記載の製造方法によって形成されることを特徴とする半導体集積回路デバイス。
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| CN102193318A (zh) * | 2010-03-15 | 2011-09-21 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种处理含硅的底部抗反射涂层的方法 |
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| CN102257435B (zh) | 2008-12-19 | 2014-01-22 | 日产化学工业株式会社 | 含有具有阴离子基的硅的抗蚀剂下层膜形成用组合物 |
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2006
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-
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- 2007-02-02 JP JP2007024537A patent/JP2007258683A/ja active Pending
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