包含含有羰基的多羟基芳香环酚醛清漆树脂的抗蚀剂下层膜形成用组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在半导体基板加工时有效的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，以及 使用该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案形成法、和半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002] 一直以来，在半导体器件的制造中，通过使用了光致抗蚀剂组合物的光刻进行微 细加工。上述微细加工是下述这样的加工方法：在硅晶圆等的被加工基板上形成光致抗蚀 剂组合物的薄膜，在其上通过描绘有半导体器件的图案的掩模图案照射紫外线等的活性光 线，进行显影，将所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜，对硅晶圆等的被加工基板进行蚀刻处 理。但是，近年来，半导体器件的高集成化在发展，使用的活性光线也存在由KrF准分子激 光（248nm)向ArF准分子激光（193nm)这样的短波长化的倾向。与之相伴，活性光线从基 板上的漫反射或驻波的影响是大的问题。因此，广泛研宄了在光致抗蚀剂和被加工基板之 间设置防反射膜（Bottom Anti-Reflective Coating、BARC)的方法。
[0003] 今后，进行抗蚀剂图案的微细化时，产生分辨率的问题、抗蚀剂图案在显影后倒塌 的问题，期望抗蚀剂的薄膜化。因此，难以得到对于基板加工充分的抗蚀剂图案膜厚，需要 不仅是抗蚀剂图案，而且即使对于在抗蚀剂与加工的半导体基板之间形成的抗蚀剂下层 膜，也具有作为基板加工时的掩模的功能的工艺。作为这样的工艺用的抗蚀剂下层膜，与以 往的高蚀刻速率性（蚀刻速度快）抗蚀剂下层膜不同，要求具有接近于抗蚀剂的干蚀刻速 度的选择比的光刻用抗蚀剂下层膜、具有比抗蚀剂小的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀 剂下层膜、或具有比半导体基板小的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀剂下层膜。
[0004] 作为在上述抗蚀剂下层膜形成用组合物中使用的聚合物，公开了苯酚、间苯二酚、 萘酚、与苯甲醛或糠醛的酚醛清漆树脂（novolac resin)(参考专利文献1)。
[0005] 另外，作为在上述抗蚀剂下层膜形成用组合物中使用的聚合物，公开了由具有羟 基或醛基的芘或萘与福尔马林产生的酚醛清漆树脂（参考专利文献2)。
[0006] 另外，公开了使用了咔唑酚醛清漆树脂的抗蚀剂下层膜形成用组合物、使用了含 羟基的咔唑酚醛清漆树脂的抗蚀剂下层膜形成用组合物（参考专利文献3、专利文献4)。
[0007] 申请了含有多羟基苯酚醛清漆树脂的抗蚀剂下层膜形成用组合物（参考专利文 献5)。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开2005-114921
[0011] 专利文献2:日本特开2010-117629
[0012] 专利文献3:国际专利申请公开W02010/147155小册子
[0013] 专利文献4:国际专利申请公开W02012/077640小册子
[0014] 专利文献5:国际专利申请号PCT/JP2012/065625
【发明内容】
[0015] 本发明提供用于半导体装置制造的光刻工艺中的抗蚀剂下层膜形成用组合物。另 外，本发明提供不产生与抗蚀剂层的混合、可得到优异的抗蚀剂图案、具有接近于抗蚀剂的 干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀剂下层膜、具有与抗蚀剂相比小的干蚀刻速度的选择比 的光刻用抗蚀剂下层膜或具有与半导体基板相比小的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀 剂下层膜。另外，本发明也可以在将248nm、193nm、157nm等波长的照射光用于微细加工中 时，赋予有效地吸收来自基板的反射光的性能。进而，本发明提供使用了抗蚀剂下层膜形成 用组合物的抗蚀剂图案的形成方法。提供了用于形成也兼有耐热性的抗蚀剂下层膜的抗蚀 剂下层膜形成用组合物。
[0016] 本发明作为第1观点，是一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有聚合物， 所述聚合物含有式（1)的单元结构，
[0017]
【主权项】
1. 一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有聚合物，所述聚合物含有式（1)的 单元结构，
式（1)中，A表示源于多羟基芳香族化合物的碳原子数为6~40的羟基取代亚芳基，B 表示碳原子数为6~40的亚芳基或含有氮原子、氧原子、硫原子或它们的组合的碳原子数 为4~30的杂环基，X+表示H+、Ml/、伯铵离子、仲铵离子、叔铵离子、或季铵离子，T表示氢 原子、或可被卤素基、羟基、硝基、氨基、羧酸酯基、腈基、或它们组合成的取代基取代的碳原 子数为1~10的烷基、碳原子数为6~40的芳基或含有氮原子、氧原子、硫原子或它们的 组合的碳原子数为4~30的杂环基，B和T可与它们所结合的碳原子一起形成碳原子数为 4~40的环，nl表示1至可将用B定义的基团的氢原子或由B和T结合而形成的环上的氢 原子取代的数目的整数。
2. 根据权利要求1所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，用A定义的羟基取代亚芳 基是源于苯二酚、苯三酚或萘二酚的羟基取代亚芳基。
3. 根据权利要求1所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，用A定义的羟基取代亚芳 基是源于邻苯二酚、间苯二酚、氢醌、连苯三酚、偏苯三酚或间苯三酚的羟基取代亚苯基。
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，用B定义的 亚芳基是基于苯环、萘环或蒽环的有机基团，或与T结合而基于芴环的有机基团。
5. 根据权利要求1~3中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，用B定义的 杂环基是基于可被取代的呋喃环、噻吩环、吡咯环、咔唑环、或二苯并呋喃环的有机基团。
6. 根据权利要求1~5中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中，用B定义的 亚芳基或杂环基具有卤素基、羟基、硝基、氨基、羧酸酯基、腈基、或它们的组合作为取代基。
7. 根据权利要求1~6中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进而含有交联 剂。
8. -种抗蚀剂下层膜，其通过将权利要求1~7中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用 组合物涂布在半导体基板上，进行烘烤而得到。
9. 一种在半导体的制造中使用的抗蚀剂图案的形成方法，包含：将权利要求1~7中 任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上，进行烘烤而形成下层膜的 工序。
10. -种半导体装置的制造方法，其包含：利用权利要求1~7中任一项所述的抗蚀剂 下层膜形成用组合物在半导体基板上形成下层膜的工序、在其上形成抗蚀剂膜的工序、通 过光或电子束的照射和显影而形成抗蚀剂图案的工序、利用抗蚀剂图案将该下层膜蚀刻的 工序、和利用图案化的下层膜来加工半导体基板的工序。
11. 一种半导体装置的制造方法，其包含：利用权利要求1~7中任一项所述的抗蚀 剂下层膜形成用组合物在半导体基板上形成抗蚀剂下层膜的工序、在其上形成硬掩模的工 序、进而在其上形成抗蚀剂膜的工序、利用光或电子束的照射和显影形成抗蚀剂图案的工 序、利用抗蚀剂图案将硬掩模蚀刻的工序、利用图案化的硬掩模将该抗蚀剂下层膜蚀刻的 工序、和利用图案化的抗蚀剂下层膜来加工半导体基板的工序。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，硬掩模利用无机物的涂布物或无机物的 蒸镀而形成。
【专利摘要】提供具有高的干蚀刻耐性、扭曲耐性、耐热性等的用于光刻工序的抗蚀剂下层膜。光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有聚合物，所述聚合物含有式(1)的单元结构，式(1)中，A表示源于多羟基芳香族化合物的碳原子数为6～40的羟基取代亚芳基，B表示碳原子数为6～40的亚芳基或含有氮原子、氧原子、硫原子或它们的组合的碳原子数为4～30的杂环基，X+表示H+、NH4+、伯铵离子、仲铵离子、叔铵离子、或季铵离子，T表示氢原子、或可被卤素基、羟基、硝基、氨基、羧酸酯基、腈基、或它们组合成的取代基取代的碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为6～40的芳基或含有氮原子、氧原子、硫原子或它们的组合的碳原子数为4～30的杂环基，B和T可与它们所结合的碳原子一起形成碳原子数为4～40的环。
【IPC分类】G03F7-26, C08G8-04, G03F7-11, H01L21-027
【公开号】CN104838315
【申请号】CN201380065075
【发明人】染谷安信, 柄泽凉, 桥本圭祐, 新城彻也, 坂本力丸
【申请人】日产化学工业株式会社
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2013年12月12日
【公告号】WO2014092155A1