含有包含含氮環(huán)化合物的聚合物的抗蝕劑下層膜形成用組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于形成抗蝕劑下層膜的組合物。詳細(xì)地說(shuō)，涉及在半導(dǎo)體裝置制造 的光刻工藝中，能夠減輕對(duì)涂布于半導(dǎo)體基板上的光致抗蝕劑層的曝光照射光從半導(dǎo)體基 板反射的防反射膜、以及用于形成該防反射膜的組合物。具體而言，涉及在利用波長(zhǎng)193nm 等曝光照射光進(jìn)行的半導(dǎo)體裝置制造的光刻工藝中所使用的防反射膜、以及用于形成該防 反射膜的組合物。此外，涉及使用了該防反射膜的光致抗蝕劑圖案的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來(lái)，在半導(dǎo)體器件的制造中，通過(guò)使用了光致抗蝕劑組合物的光刻來(lái)進(jìn)行 微細(xì)加工。前述微細(xì)加工為下述加工法:在硅晶片上形成光致抗蝕劑組合物的薄膜，在該薄 膜上經(jīng)由繪制有半導(dǎo)體器件圖案的掩模圖案照射紫外線(xiàn)等活性光線(xiàn)，進(jìn)行顯影，將所得的 光致抗蝕劑圖案作為保護(hù)膜對(duì)硅晶片進(jìn)行蝕刻處理。然而，近年來(lái)，半導(dǎo)體器件的高集成度 化推進(jìn)，所使用的活性光線(xiàn)也具有從i射線(xiàn)(波長(zhǎng)365nm)、KrF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm)向ArF 準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)短波長(zhǎng)化的傾向。與此相伴，活性光線(xiàn)從基板的漫反射、駐波的影 響是大問(wèn)題。因此，在光致抗蝕劑與基板之間設(shè)置防反射膜（底部抗反射涂層，Bottom Anti-ReflectiveCoating:BARC)的方法逐漸被廣泛研究。
[0003] 作為這樣具有防反射功能的抗蝕劑下層膜，已知具有縮合系聚合物的防反射膜形 成用組合物(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)、包含具有亞乙基羰基結(jié)構(gòu)的聚合物的防反射膜形成用組合物(專(zhuān) 利文獻(xiàn)2)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)小冊(cè)子W02005/098542號(hào) [0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)小冊(cè)子W02006/115074號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的課題
[0009] 本發(fā)明的目的在于，提供對(duì)短波長(zhǎng)的光、特別是對(duì)ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)具 有強(qiáng)吸收的防反射膜、以及用于形成該防反射膜的抗蝕劑下層膜形成用組合物。此外，本發(fā) 明的目的在于，提供在將ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)193nm)的照射光用于光刻工藝的微細(xì)加工 時(shí)，有效地吸收從半導(dǎo)體基板的反射光且不引起與光致抗蝕劑層的互混的抗蝕劑下層膜， 以及提供用于形成該抗蝕劑下層膜的抗蝕劑下層膜形成用組合物。而且，本發(fā)明提供滿(mǎn)足 這樣的特性、且能獲得良好的抗蝕劑形狀的焦點(diǎn)位置具有廣范圍的抗蝕劑下層膜。
[0010] 用于解決課題的方法
[0011] 作為本發(fā)明的第1觀(guān)點(diǎn)，是一種光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，其包含通過(guò)含 二環(huán)氧基的化合物(A)與含二羧基的化合物(B)的反應(yīng)而獲得的直鏈狀聚合物，該直鏈狀聚 合物具有來(lái)源于該含二環(huán)氧基的化合物(A)或該含二羧基的化合物(B)的由下述（1)、（2)和 (3)表不的結(jié)構(gòu)，
[0012]
SVU) ...
[0013]式（1)中，X1表示由式⑷、式(5)或式(6)表示的基團(tuán)，
[0014]
[0015] R\R2、R3和R4分別表示氫原子、碳原子數(shù)1~6的烷基、碳原子數(shù)3~6的烯基、芐基 或苯基，而且，所述苯基可以被選自碳原子數(shù)1~6的烷基、鹵素原子、碳原子數(shù)1~6的烷氧 基、硝基、氰基、羥基、以及碳原子數(shù)1~6的烷硫基中的基團(tuán)取代，此外，R1和R2可以相互鍵合 形成碳原子數(shù)3~6的環(huán)，R3和R4可以相互鍵合形成碳原子數(shù)3~6的環(huán)，R5表示碳原子數(shù)1~6 的烷基、碳原子數(shù)3~6的烯基、芐基或苯基，而且，所述苯基可以被選自碳原子數(shù)1~6的烷 基、鹵素原子、碳原子數(shù)1~6的烷氧基、硝基、氰基、羥基、以及碳原子數(shù)1~6的烷硫基中的 基團(tuán)取代，
[0016]式⑵中的Ar表示碳原子數(shù)6~20的芳香族稠環(huán)，該環(huán)可以被選自碳原子數(shù)1~6的 烷基、鹵素原子、碳原子數(shù)1~6的烷氧基、硝基、氰基、羥基、以及碳原子數(shù)1~6的烷硫基中 的基團(tuán)取代；
[0017]作為第2觀(guān)點(diǎn)，是根據(jù)第1觀(guān)點(diǎn)所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物，所述直鏈狀聚 合物是通過(guò)2種含二環(huán)氧基的化合物(A)與含二羧基的化合物(B)的反應(yīng)而獲得的聚合物， 所述2種含二環(huán)氧基的化合物(A)分別具有由式（1)表示的結(jié)構(gòu)和由式(2)表示的結(jié)構(gòu)，所述 含二羧基的化合物(B)具有由式(3)表示的結(jié)構(gòu)；
[0018]作為第3觀(guān)點(diǎn)，是根據(jù)第1觀(guān)點(diǎn)所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物，所述直鏈狀聚 合物是通過(guò)含二環(huán)氧基的化合物(A)與2種含二羧基的化合物(B)的反應(yīng)而獲得的聚合物， 所述含二環(huán)氧基的化合物(A)具有由式（1)表示的結(jié)構(gòu)，所述2種含二羧基的化合物(B)分別 具有由式(2)表不的結(jié)構(gòu)和由式(3)表不的結(jié)構(gòu)；
[0019]作為第4觀(guān)點(diǎn)，是根據(jù)第1~3觀(guān)點(diǎn)中的任一個(gè)所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物， 式(1)中的X1是由式(4)或式(6)表示的基團(tuán)；
[0020] 作為第5觀(guān)點(diǎn)，是根據(jù)第1~4觀(guān)點(diǎn)中的任一個(gè)所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物， 式(2)中的Ar是苯環(huán)或萘環(huán)；
[0021] 作為第6觀(guān)點(diǎn)，是根據(jù)第1~5觀(guān)點(diǎn)中的任一個(gè)所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物， 還包含交聯(lián)性化合物；
[0022] 作為第7觀(guān)點(diǎn)，是根據(jù)第1~6觀(guān)點(diǎn)中的任一個(gè)所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物， 還包含酸和/或產(chǎn)酸劑；
[0023] 作為第8觀(guān)點(diǎn)，是一種抗蝕劑下層膜，是通過(guò)將第1~7觀(guān)點(diǎn)中的任一個(gè)所述的抗蝕 劑下層膜形成用組合物涂布于半導(dǎo)體基板上并燒成而獲得的；
[0024] 作為第9觀(guān)點(diǎn)，是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括下述工序:將第1~7觀(guān)點(diǎn)中的 任一個(gè)所述的抗蝕劑下層膜形成用組合物涂布于半導(dǎo)體基板上并燒成，從而形成抗蝕劑下 層膜的工序;在該抗蝕劑下層膜上形成光致抗蝕劑層的工序;通過(guò)曝光和顯影從而形成抗 蝕劑圖案的工序;通過(guò)所形成的抗蝕劑圖案對(duì)抗蝕劑下層膜進(jìn)行蝕刻的工序；以及通過(guò)圖 案化了的抗蝕劑下層膜對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行加工的工序。
[0025]發(fā)明的效果
[0026] 本發(fā)明的抗蝕劑下層膜形成用組合物中使用的聚合物是通過(guò)含二環(huán)氧基的化合 物(A)與含二羧基的化合物(B)的反應(yīng)而獲得的聚合物。由于通過(guò)該反應(yīng)，來(lái)源于環(huán)氧基的 單元結(jié)構(gòu)與來(lái)源于羧基的單元結(jié)構(gòu)交替縮合而形成聚合物，因此，能夠獲得規(guī)整的線(xiàn)性聚 合物。此外，由于在環(huán)氧基與羧基的反應(yīng)中形成羥基，該羥基以酸化合物作為催化劑與交聯(lián) 性化合物之間形成3維的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此不會(huì)與外涂層抗蝕劑之間發(fā)生互混。
[0027] 本發(fā)明中使用的聚合物具備來(lái)源于式（1)所表示的結(jié)構(gòu)的具有含氮環(huán)狀環(huán)的單元 結(jié)構(gòu)、來(lái)源于式(2)所表示的結(jié)構(gòu)的具有芳香族稠環(huán)的單元結(jié)構(gòu)、來(lái)源于式(3)所表示的結(jié) 構(gòu)的具有脂肪族不飽和鍵的單元結(jié)構(gòu)。因此，使用該聚合物的本發(fā)明的抗蝕劑下層膜形成 用組合物可以適當(dāng)?shù)乜刂破毓獠ㄩL(zhǎng)的吸收，可以廣泛地設(shè)定用于獲得合適的抗蝕劑形狀的 焦點(diǎn)位置(廣的焦點(diǎn)深度裕量）。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明是一種光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，其包含通過(guò)含二環(huán)氧基的化合 物(A)與含二羧基的化合物(B)的反應(yīng)而獲得的直鏈狀聚合物，該直鏈狀聚合物包含來(lái)源于 該含二環(huán)氧基的化合物(A)或該含二羧基的化合物(B)的由下述(1)、（ 2)和(3)表示的結(jié)構(gòu)。
[0029] 本發(fā)明中，上述光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物包含上述樹(shù)脂和溶劑。而且，可 以根據(jù)需要包含交聯(lián)性化合物、酸、產(chǎn)酸劑、表面活性劑等。該組合物的固體成分為0.1~70 質(zhì)量％、或0.1~60質(zhì)量％。本說(shuō)明書(shū)中的固體成分是從抗蝕劑下層膜形成用組合物中除去 溶劑的全部成分的含有比例。固體成分中，可以以1~100質(zhì)量％、或1~99.9質(zhì)量％、或50~ 99.9質(zhì)量％、或50~95質(zhì)量％、或50~90質(zhì)量％的比例含有上述聚合物。
[0030] 本發(fā)明中使用的聚合物的重均分子量為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優(yōu)選為式(4)或式(6)所 表不的基團(tuán)。
[0032]式(2)中的Ar表示碳原子數(shù)6~20的芳香族稠環(huán)，該環(huán)可以被選自碳原子數(shù)1~6的 烷基、鹵素原子、碳原子數(shù)1~6的烷氧基、硝基、氰基、羥基、以及碳原子數(shù)1~6的烷硫基中 的基團(tuán)取代。
[0033] 式(2)中