含有包含含氮环化合物的聚合物的抗蚀剂下层膜形成用组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于形成抗蚀剂下层膜的组合物。详细地说，涉及在半导体装置制造 的光刻工艺中，能够减轻对涂布于半导体基板上的光致抗蚀剂层的曝光照射光从半导体基 板反射的防反射膜、以及用于形成该防反射膜的组合物。具体而言，涉及在利用波长193nm 等曝光照射光进行的半导体装置制造的光刻工艺中所使用的防反射膜、以及用于形成该防 反射膜的组合物。此外，涉及使用了该防反射膜的光致抗蚀剂图案的形成方法。
【背景技术】
[0002] -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来进行 微细加工。前述微细加工为下述加工法:在硅晶片上形成光致抗蚀剂组合物的薄膜，在该薄 膜上经由绘制有半导体器件图案的掩模图案照射紫外线等活性光线，进行显影，将所得的 光致抗蚀剂图案作为保护膜对硅晶片进行蚀刻处理。然而，近年来，半导体器件的高集成度 化推进，所使用的活性光线也具有从i射线(波长365nm)、KrF准分子激光(波长248nm)向ArF 准分子激光(波长193nm)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 响是大问题。因此，在光致抗蚀剂与基板之间设置防反射膜（底部抗反射涂层，Bottom Anti-ReflectiveCoating:BARC)的方法逐渐被广泛研究。
[0003] 作为这样具有防反射功能的抗蚀剂下层膜，已知具有缩合系聚合物的防反射膜形 成用组合物(专利文献1)、包含具有亚乙基羰基结构的聚合物的防反射膜形成用组合物(专 利文献2)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:国际公开小册子W02005/098542号 [0007] 专利文献2:国际公开小册子W02006/115074号
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 本发明的目的在于，提供对短波长的光、特别是对ArF准分子激光(波长193nm)具 有强吸收的防反射膜、以及用于形成该防反射膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物。此外，本发 明的目的在于，提供在将ArF准分子激光(波长193nm)的照射光用于光刻工艺的微细加工 时，有效地吸收从半导体基板的反射光且不引起与光致抗蚀剂层的互混的抗蚀剂下层膜， 以及提供用于形成该抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物。而且，本发明提供满足 这样的特性、且能获得良好的抗蚀剂形状的焦点位置具有广范围的抗蚀剂下层膜。
[0010] 用于解决课题的方法
[0011] 作为本发明的第1观点，是一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含通过含 二环氧基的化合物(A)与含二羧基的化合物(B)的反应而获得的直链状聚合物，该直链状聚 合物具有来源于该含二环氧基的化合物(A)或该含二羧基的化合物(B)的由下述（1)、（2)和 (3)表不的结构，
[0012]
SVU) ...
[0013]式（1)中，X1表示由式⑷、式(5)或式(6)表示的基团，
[0014]
[0015] R\R2、R3和R4分别表示氢原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数3~6的烯基、苄基 或苯基，而且，所述苯基可以被选自碳原子数1~6的烷基、卤素原子、碳原子数1~6的烷氧 基、硝基、氰基、羟基、以及碳原子数1~6的烷硫基中的基团取代，此外，R1和R2可以相互键合 形成碳原子数3~6的环，R3和R4可以相互键合形成碳原子数3~6的环，R5表示碳原子数1~6 的烷基、碳原子数3~6的烯基、苄基或苯基，而且，所述苯基可以被选自碳原子数1~6的烷 基、卤素原子、碳原子数1~6的烷氧基、硝基、氰基、羟基、以及碳原子数1~6的烷硫基中的 基团取代，
[0016]式⑵中的Ar表示碳原子数6~20的芳香族稠环，该环可以被选自碳原子数1~6的 烷基、卤素原子、碳原子数1~6的烷氧基、硝基、氰基、羟基、以及碳原子数1~6的烷硫基中 的基团取代；
[0017]作为第2观点，是根据第1观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述直链状聚 合物是通过2种含二环氧基的化合物(A)与含二羧基的化合物(B)的反应而获得的聚合物， 所述2种含二环氧基的化合物(A)分别具有由式（1)表示的结构和由式(2)表示的结构，所述 含二羧基的化合物(B)具有由式(3)表示的结构；
[0018]作为第3观点，是根据第1观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述直链状聚 合物是通过含二环氧基的化合物(A)与2种含二羧基的化合物(B)的反应而获得的聚合物， 所述含二环氧基的化合物(A)具有由式（1)表示的结构，所述2种含二羧基的化合物(B)分别 具有由式(2)表不的结构和由式(3)表不的结构；
[0019]作为第4观点，是根据第1~3观点中的任一个所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物， 式(1)中的X1是由式(4)或式(6)表示的基团；
[0020] 作为第5观点，是根据第1~4观点中的任一个所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物， 式(2)中的Ar是苯环或萘环；
[0021] 作为第6观点，是根据第1~5观点中的任一个所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物， 还包含交联性化合物；
[0022] 作为第7观点，是根据第1~6观点中的任一个所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物， 还包含酸和/或产酸剂；
[0023] 作为第8观点，是一种抗蚀剂下层膜，是通过将第1~7观点中的任一个所述的抗蚀 剂下层膜形成用组合物涂布于半导体基板上并烧成而获得的；
[0024] 作为第9观点，是一种半导体装置的制造方法，包括下述工序:将第1~7观点中的 任一个所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布于半导体基板上并烧成，从而形成抗蚀剂下 层膜的工序;在该抗蚀剂下层膜上形成光致抗蚀剂层的工序;通过曝光和显影从而形成抗 蚀剂图案的工序;通过所形成的抗蚀剂图案对抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序；以及通过图 案化了的抗蚀剂下层膜对半导体基板进行加工的工序。
[0025]发明的效果
[0026] 本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物中使用的聚合物是通过含二环氧基的化合 物(A)与含二羧基的化合物(B)的反应而获得的聚合物。由于通过该反应，来源于环氧基的 单元结构与来源于羧基的单元结构交替缩合而形成聚合物，因此，能够获得规整的线性聚 合物。此外，由于在环氧基与羧基的反应中形成羟基，该羟基以酸化合物作为催化剂与交联 性化合物之间形成3维的交联结构，因此不会与外涂层抗蚀剂之间发生互混。
[0027] 本发明中使用的聚合物具备来源于式（1)所表示的结构的具有含氮环状环的单元 结构、来源于式(2)所表示的结构的具有芳香族稠环的单元结构、来源于式(3)所表示的结 构的具有脂肪族不饱和键的单元结构。因此，使用该聚合物的本发明的抗蚀剂下层膜形成 用组合物可以适当地控制曝光波长的吸收，可以广泛地设定用于获得合适的抗蚀剂形状的 焦点位置(广的焦点深度裕量）。
【具体实施方式】
[0028] 本发明是一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含通过含二环氧基的化合 物(A)与含二羧基的化合物(B)的反应而获得的直链状聚合物，该直链状聚合物包含来源于 该含二环氧基的化合物(A)或该含二羧基的化合物(B)的由下述(1)、（ 2)和(3)表示的结构。
[0029] 本发明中，上述光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物包含上述树脂和溶剂。而且，可 以根据需要包含交联性化合物、酸、产酸剂、表面活性剂等。该组合物的固体成分为0.1~70 质量％、或0.1~60质量％。本说明书中的固体成分是从抗蚀剂下层膜形成用组合物中除去 溶剂的全部成分的含有比例。固体成分中，可以以1~100质量％、或1~99.9质量％、或50~ 99.9质量％、或50~95质量％、或50~90质量％的比例含有上述聚合物。
[0030] 本发明中使用的聚合物的重均分子量为1000~1000000、或1000~100000、1000~ 50000〇
[0031] 式（1)中，X1表示式(4)、式(5)或式(6)。而且，式（1)中的X1优选为式(4)或式(6)所 表不的基团。
[0032]式(2)中的Ar表示碳原子数6~20的芳香族稠环，该环可以被选自碳原子数1~6的 烷基、卤素原子、碳原子数1~6的烷氧基、硝基、氰基、羟基、以及碳原子数1~6的烷硫基中 的基团取代。
[0033] 式(2)中