抗蝕劑下層膜形成用組合物和圖案形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及抗蝕劑下層膜形成用組合物和圖案形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在集成電路元件等的制造中，為了應(yīng)對加工尺寸的微細化，采用多層抗蝕劑工藝 的圖案形成方法逐漸普及。該多層抗蝕劑工藝一般是在基板的上表面?zhèn)韧坎伎刮g劑下層膜 形成用組合物形成抗蝕劑下層膜，在其上表面?zhèn)韧坎伎刮g劑組合物而形成抗蝕劑膜。接著， 照射曝光用光將掩模圖案轉(zhuǎn)印，其后通過顯影得到抗蝕劑圖案。繼續(xù)通過干式蝕刻將該抗 蝕劑圖案轉(zhuǎn)印在抗蝕劑下層膜上。最后通過干式蝕刻將抗蝕劑下層膜圖案轉(zhuǎn)印在基板上而 得到形成有所希望的圖案的基板。
[0003] 緊鄰基板上的抗蝕劑下層膜通常使用碳含量多的材料。這樣如果碳含量多則基 板加工時的蝕刻選擇性提高，能夠進行更正確的圖案轉(zhuǎn)印。作為形成這樣的抗蝕劑下層膜 的組合物，已知有含有熱固化苯酚酚醛清漆樹脂的組合物（參照國際公開第2009/072465 號）、含有苊烯系樹脂的組合物（參照日本特開2000 - 143937號公報和日本特開2001 - 40293號公報）和含有杯芳烴的組合物（參照日本特開2008 - 116677號公報），能夠形成 具有優(yōu)異的蝕刻耐性的抗蝕劑下層膜。
[0004] 另一方面，最近，在具有多種溝道、尤其是具有相互不同的深寬比的溝道的基板上 形成圖案的情況越來越多，對于這樣的基板，要求形成的抗蝕劑下層膜充分填埋這些溝道， 并且具有高的平坦性。另外，除此之外，還要求形成的抗蝕劑下層膜對涂布在其上表面的抗 蝕劑組合物等的溶劑耐性高，能夠形成良好形狀的抗蝕劑圖案，并且從保護裝置的觀點考 慮，還要求在形成抗蝕劑下層膜時的加熱等時排氣少。但是，上述現(xiàn)有的抗蝕劑下層膜形成 用組合物無法滿足這些要求。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :國際公開第2009/072465號
[0008] 專利文獻2 :日本特開2000 - 143937號公報
[0009] 專利文獻3 :日本特開2001 - 40293號公報
[0010] 專利文獻4 :日本特開2008 - 116677號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是基于如上所述的實際情況進行研究的，其目的在于提供能夠形成平坦 性、溶劑耐性和排氣抑制性優(yōu)異的抗蝕劑下層膜的抗蝕劑下層膜形成用組合物。
[0012] 為了解決上述課題而研究的本發(fā)明涉及一種抗蝕劑下層膜形成用組合物，其含有 杯芳烴系化合物（以下也稱為"[A]化合物"）和有機溶劑（以下也稱為"[B]有機溶劑"）， 上述杯芳烴系化合物中杯芳烴具有的酚性羥基的氫原子的至少一部分被碳原子數(shù)1?30 的1價的有機基團取代。
[0013] 本發(fā)明的圖案形成方法依次具有如下工序：
[0014] 在基板的上表面?zhèn)刃纬煽刮g劑下層膜的工序，
[0015] 在上述抗蝕劑下層膜的上表面?zhèn)刃纬煽刮g劑圖案的工序，
[0016] 以上述抗蝕劑圖案為掩模，至少對上述抗蝕劑下層膜和上述基板進行干式蝕刻， 從而在基板上形成圖案的工序，以及
[0017] 用堿性溶液除去上述基板上的抗蝕劑下層膜的工序，
[0018] 在上述除去工序前，進一步具有將抗蝕劑下層膜進行加熱或者酸處理的工序，
[0019] 利用該抗蝕劑下層膜形成用組合物形成上述抗蝕劑下層膜。
[0020] 在此，"杯芳烴系化合物"是指杯芳烴具有的酚性羥基的氫原子的至少一部分被碳 原子數(shù)1?30的1價的有機基團取代的化合物。"杯芳烴"是指鍵合有羥基的芳香環(huán)或者 鍵合有羥基的雜芳香環(huán)介由烴基鍵合成多個環(huán)狀的環(huán)狀低聚物。"杯芳烴具有的酚性羥基" 是指與杯芳烴具有的芳香環(huán)和雜芳香環(huán)直接鍵合的全部羥基，包括來自于杯芳烴的形成中 使用的酚系化合物和醛化合物的酚性羥基這兩者。"有機基團"是指含有至少一個碳原子的 基團。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑下層膜形成用組合物，能夠形成平坦性、溶劑耐性和排氣抑 制性優(yōu)異的抗蝕劑下層膜。根據(jù)本發(fā)明的圖案形成方法，能夠形成平坦性、溶劑耐性和排氣 抑制性優(yōu)異的抗蝕劑下層膜，進而形成良好的圖案。因此，該抗蝕劑下層膜形成用組合物和 圖案形成方法可適用于預料今后會進一步微細化的半導體設(shè)備制造。
【具體實施方式】
[0022] <抗蝕劑下層膜形成用組合物>
[0023] 該抗蝕劑下層膜形成用組合物含有[A]化合物和[B]有機溶劑。該抗蝕劑下層膜 形成用組合物可以含有樹脂（以下也稱為"[C]樹脂"）作為優(yōu)選成分，在不損害本發(fā)明的 效果的范圍內(nèi)，可以含有其它的任意成分。
[0024] 根據(jù)該抗蝕劑下層膜形成用組合物，能夠形成平坦性優(yōu)異的抗蝕劑下層膜。該抗 蝕劑下層膜形成用組合物對例如具有多種溝道的基板也能夠適用，即便上述多種溝道具有 相互不同的深寬比（例如，溝道的寬度與深度的比率），并且上述相互不同的深寬比的差異 大，例如，深寬比的最大值與最小值的比為10以上時也能夠適用，也能夠形成平坦性優(yōu)異 的抗蝕劑下層膜。作為具有這樣的多種溝道的基板，例如可舉出寬度為20nm?300nm、間 距為該寬度的1. 2?5倍、深度為20nm?300nm的溝道，寬度為0· 3 μ m?10 μ m、深度為 20nm?300nm的溝道（敞開空間）等1種或者2種以上混合存在的SiO2階梯形基板（段 差基板）等。另外，采用該抗蝕劑下層膜形成用組合物則形成的抗蝕劑下層膜的溶劑耐性 和排氣抑制性也優(yōu)異。并且還能夠?qū)?50mm尺寸等的硅晶片面內(nèi)均勻性良好地涂布。
[0025] 該抗蝕劑下層膜形成用組合物通過具有上述構(gòu)成而起到上述效果的理由尚不明 確，但例如可如下推測。即，[A]化合物具有適當且接近單一的分子量，使酚性羥基的氫原 子的一部分或全部被1價的有機基團取代，從而升華性變小，另外，對通常的抗蝕劑組合物 含有的溶劑的難溶性和對抗蝕劑下層膜形成用組合物含有的溶劑的溶解性得到改善，并且 抗蝕劑下層膜形成用組合物的粘度適當降低。其結(jié)果，可適合用作涂布型下層材料，能夠形 成平坦性、溶劑耐性和排氣抑制性優(yōu)異的抗蝕劑下層膜。
[0026] 以下，對各成分進行說明。
[0027] < [A]化合物 >
[0028] [A]化合物是杯芳烴具有的酚性羥基的氫原子的至少一部分被碳原子數(shù)1?30的 1價的有機基團取代的化合物。該抗蝕劑下層膜形成用組合物通過含有[A]化合物，能夠形 成平坦性、溶劑耐性和排氣抑制性優(yōu)異的抗蝕劑下層膜。該抗蝕劑下層膜形成用組合物可 以含有1種或者2種以上的[A]化合物。
[0029] 作為上述碳原子數(shù)1?30的1價的有機基團，例如可舉出1價的烴基、在該烴基 的碳一碳間具有含雜原子基團的基團、這些基團具有的氫原子的一部分或全部被取代基取 代的基團等。
[0030] 作為上述1價的烴基，例如可舉出碳原子數(shù)1?30的1價的鏈狀烴基、碳原子數(shù) 3?30的1價的脂環(huán)式烴基、碳原子數(shù)6?30的1價的芳香族烴基等。
[0031] 作為上述1價的鏈狀烴基，例如可舉出：
[0032] 甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等燒基；
[0033] 乙稀基、丙稀基、丁稀基、戊稀基等稀基；
[0034] 乙塊基、丙塊基、丁塊基、戊塊基等塊基等。
[0035] 作為上述1價的脂環(huán)式烴基，例如可舉出：
[0036] 環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基等單環(huán)的環(huán)烷基；
[0037] 環(huán)丙烯基、環(huán)丁烯基、環(huán)戊烯基、環(huán)己烯基、環(huán)戊二烯基等單環(huán)的不飽和脂環(huán)式烴 基；
[0038] 降冰片基、金剛烷基、三環(huán)癸基、四環(huán)十二烷基等多環(huán)的環(huán)烷基；
[0039] 降冰片烯基、三環(huán)癸烯基、四環(huán)十二烷基、降冰片二烯基等多環(huán)的不飽和脂環(huán)式烴 基等。
[0040] 作為上述1價的芳香族烴基，例如可舉出：
[0041] 苯基、甲苯基、二甲苯基、萊,基、萘基、甲基萘基、蒽基、甲基蒽基等芳基；
[0042