使用二芳基甲烷衍生物的抗蚀剂下层膜形成用组合物的制作方法

本发明涉及抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述组合物能够形成显示出高耐蚀刻性及良好的光学常数、即使对所谓高低差基板也具有良好的被覆性、对微细图案具有高埋入性的膜、适合于该抗蚀剂下层膜形成用组合物的聚合物的制造方法、使用了该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂下层膜、以及半导体装置的制造方法。

背景技术：

1、近年来，对于多层抗蚀剂工艺用的抗蚀剂下层膜材料，要求特别是对于短波长的曝光发挥作为防反射膜的功能，在具有适当光学常数的同时还兼具基板加工中的耐蚀刻性，已提出了利用具有包含苯环的重复单元的聚合物(专利文献1)。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本特开2004-354554号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、随着抗蚀剂图案的微细化，要求抗蚀剂层达到薄膜化，为此目的所已知的光刻工艺是形成至少2层抗蚀剂下层膜，并使用该抗蚀剂下层膜作为掩模材料。这是在半导体基板上设置至少一层有机膜(下层有机膜)和至少一层无机下层膜，将形成于上层抗蚀剂膜上的抗蚀剂图案作为掩模对无机下层膜进行图案化，并将该图案作为掩模进行下层有机膜的图案化的方法，可以形成高纵横比的图案。作为形成上述至少2层的材料，可以列举有机树脂(例如丙烯酸树脂、酚醛清漆树脂)和无机类材料(硅树脂(例如有机聚硅氧烷)、无机硅化合物(例如sion、sio2)等)的组合。进而，近年来为了得到1个图案而进行2次光刻和2次蚀刻的双重图案化技术得到了广泛应用，在各个工序中使用上述多层工艺。此时，对于在形成最初的图案后成膜的有机膜而言，除了使高低差平坦化的特性以外，还需要埋入微细图案的特性。

3、然而，对于形成于被加工基板上的抗蚀剂图案存在高低差、疏密的所谓高低差基板，利用抗蚀剂下层膜形成用组合物产生的被覆性低，还存在难以形成对微细图案具有高埋入性的膜的问题。

4、本发明是基于这种问题的解决而做出的发明，其目的在于提供一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其能够形成显示出高耐蚀刻性、良好的干蚀刻速度比和光学常数，即使对于所谓的高低差基板也具有良好的被覆性、对微细图案具有高埋入性的膜。此外，本发明的目的还在于提供使用了该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂下层膜、及半导体装置的制造方法。

5、解决问题的手段

6、本发明包括以下内容。

7、[1]一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，包含碳原子数为6～120的芳香族化合物(a)与下述式(1)表示的化合物的反应产物、和溶剂。

8、

9、式(1)中，z表示-(c＝o)-或-c(-oh)-，ar1和ar2各自独立地表示可以被取代的苯基、萘基、蒽基或芘基，环y表示可以被取代的脂肪族环、可以被取代的芳香族环、或可以被取代的脂肪族环和芳香族环的稠环。

10、[2]根据[1]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述反应产物中，环y中的1个碳原子与1个所述芳香族化合物(a)连结，ar1或ar2中的1个碳原子与其它所述芳香族化合物(a)连结。

11、[3]根据[1]或[2]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1)表示的化合物由下述式(1a)表示。

12、

13、式(1a)中，z表示-(c＝o)-，ar1和ar2各自独立地表示可以被取代的苯基、萘基、蒽基或芘基，环y表示可以被取代的脂肪族环、或可以被取代的脂肪族环和芳香族环的稠环。

14、[4]根据[1]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述反应产物的环y中的1个碳原子与2个所述芳香族化合物(a)连结。

15、[5]根据[4]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1a)中的环y为包含环己烯环的稠环结构。

16、[6]根据[5]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1a)中，环y表示脂肪族环和芳香族环的稠环。

17、[7]根据[1]～[3]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1)表示的化合物由下述式(1b)表示。

18、

19、式(1b)中，z表示-c(-oh)-，ar1和ar2各自独立地表示可以被取代的苯基、萘基、蒽基或芘基，环y表示可以被取代的脂肪族环、可被取代的芳香族环、或可被取代的脂肪族环和芳香族环的稠环。

20、[8]根据[7]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1b)为芳香族化合物。

21、[9]根据[8]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1b)中，y包含萘环。

22、[10]根据[1]～[9]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1)中，ar1和ar2各自独立地表示可以被羟基取代的苯基、或萘基。

23、[11]根据[1]～[10]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述芳香族化合物(a)包含1个以上的苯环、萘环、蒽环、芘环或它们的组合。

24、[12]根据[1]～[10]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述芳香族化合物(a)包含2个以上的苯环、萘环、蒽环、芘环或它们的组合。

25、[13]根据[1]～[12]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中进一步包含交联剂。

26、[14]根据[1]～[13]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中进一步包含酸和/或产酸剂。

27、[15]根据[1]～[14]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述溶剂的沸点为160℃以上。

28、[16]一种抗蚀剂下层膜，其特征在于是由[1]～[15]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。

29、[17]一种半导体装置的制造方法，其包含利用[1]～[15]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、利用抗蚀剂图案对该下层膜进行蚀刻的工序、以及利用已图案化的下层膜对半导体基板进行加工的工序。

30、[18]上述[17]所述的半导体装置的制造方法，其中通过纳米压印法进行形成抗蚀剂下层膜的工序。

31、发明效果

32、本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物不仅具有高耐蚀刻性、良好的光学常数，而且得到的抗蚀剂下层膜对于所谓的高低差基板被覆性也良好，可形成对于微细图案具有高埋入性的膜，实现更微细的基板加工。

33、特别是本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物对于形成至少2层以抗蚀剂膜厚的减薄为目的的抗蚀剂下层膜、并将该抗蚀剂下层膜作为蚀刻掩模使用的光刻工艺是有效的。

技术特征：

1.一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，包含碳原子数为6～120的芳香族化合物(a)与下述式(1)表示的化合物的反应产物、和溶剂；

2.根据权利要求1所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述反应产物中，环y中的1个碳原子与1个所述芳香族化合物(a)连结，ar1或ar2中的1个碳原子与其它所述芳香族化合物(a)连结。

3.根据权利要求1或2所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1)表示的化合物由下述式(1a)表示；

4.根据权利要求1所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述反应产物的环y中的1个碳原子与2个所述芳香族化合物(a)连结。

5.根据权利要求4所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1a)中的环y为包含环己烯环的稠环结构。

6.根据权利要求5所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1a)中，环y表示脂肪族环和芳香族环的稠环。

7.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，所述式(1)表示的化合物由下述式(1b)表示；

8.根据权利要求7所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1b)为芳香族化合物。

9.根据权利要求8所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1b)中，y包含萘环。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1)中，ar1和ar2各自独立地表示可以被羟基取代的苯基、或萘基。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述芳香族化合物(a)包含1个以上的苯环、萘环、蒽环、芘环或它们的组合。

12.根据权利要求1～10中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述芳香族化合物(a)包含2个以上的苯环、萘环、蒽环、芘环或它们的组合。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中进一步包含交联剂。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其中进一步包含酸和/或产酸剂。

15.根据权利要求1～14所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述溶剂的沸点为160℃以上。

16.一种抗蚀剂下层膜，其特征在于，是由权利要求1～15中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。

17.一种半导体装置的制造方法，其包含利用权利要求1～15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、利用抗蚀剂图案对该下层膜进行蚀刻的工序、以及利用已图案化的下层膜对半导体基板进行加工的工序。

18.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法，其中通过纳米压印法进行形成抗蚀剂下层膜的工序。

技术总结
本发明提供抗蚀剂下层膜形成用组合物，该组合能够形成显示出高耐蚀刻性、良好的干蚀刻速度比及光学常数，即使对于所谓的高低差基板也具有良好的被覆性、埋入后的膜厚差小、并且平坦的膜。此外，还提供适合于该抗蚀剂下层膜形成用组合物的聚合物的制造方法、使用了该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂下层膜、以及半导体装置的制造方法。该抗蚀剂下层膜形成用组合物包含碳原子数为6～120的芳香族化合物(A)与下述式(1)表示的化合物的反应产物、和溶剂。式(1)中，Z表示‑(C＝O)‑或‑C(‑OH)‑，Ar1和Ar2各自独立地表示可以被取代的苯基、萘基、蒽基或芘基，环Y表示可以被取代的脂肪族环、可以被取代的芳香族环、或可以被取代的脂肪族环和芳香族环的稠环。

技术研发人员：德永光,中岛诚
受保护的技术使用者：日产化学株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13