抗蚀剂下层膜形成用组合物及使用了该组合物的抗蚀剂图案的形成方法技术

本发明专利技术的课题是提供具有大的干蚀刻速度、在曝光时作为防反射膜起作用、并且能够将窄间隙和高长宽比的凹部埋入的新的抗蚀剂下层膜形成用组合物。作为解决手段是一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含具有下述式(1)所示的结构单元的共聚物、交联性化合物、交联催化剂和溶剂。(式中，R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抗蚀剂下层膜形成用组合物及使用了该组合物的抗蚀剂图案的形成方法
本专利技术涉及用于形成抗蚀剂下层膜的组合物，上述抗蚀剂下层膜具有大的干蚀刻速度，在曝光时作为防反射膜起作用，并且能够埋入窄间隙(space)和高长宽比的凹部。
技术介绍
例如在半导体元件的制造中，已知：通过包含使用了KrF准分子激光或ArF准分子激光作为光源的曝光工序的光刻技术，在基板上形成微细的抗蚀剂图案。向抗蚀剂图案形成前的抗蚀剂膜入射的KrF准分子激光或ArF准分子激光(入射光)通过在基板表面进行反射，从而使该抗蚀剂膜中产生驻波。已知因为该驻波，不能形成所希望的形状的抗蚀剂图案。为了抑制该驻波的产生，也已知在抗蚀剂膜与基板之间，设置吸收入射光的防反射膜。在该防反射膜设置在上述抗蚀剂膜的下层的情况下，要求具有比该抗蚀剂膜大的干蚀刻速度。下述专利文献1中记载了：使用了在结构单元中具有至少1个硫原子的聚合物的抗蚀剂下层膜形成用组合物。通过使用专利文献1所记载的组合物，可以获得具有比抗蚀剂膜大的干蚀刻速度的抗蚀剂下层膜或防反射膜。另一方面，在半导体元件的制造中，在使用表面具有凹部的基板的情况下，需要能够埋入该基板的凹部的间隙填充材或平坦化膜。然而，专利文献1中，关于凹部的埋入性，没有任何记载和暗示。下述专利文献2中记载了：使用了主链具有三嗪环和硫原子的共聚物的抗蚀剂下层膜形成用组合物。通过使用专利文献2所记载的组合物，可获得下述抗蚀剂下层膜：其具有远比抗蚀剂膜大的干蚀刻速度，不使干蚀刻速度降低地在曝光时作为防反射膜起作用，还能够埋入半导体基板的孔穴(直径0.12μm，深度0.4μm)。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2009/096340号专利文献2：国际公开第2015/098525号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在半导体元件的制造中，要求满足下述全部要件的抗蚀剂下层膜：具有大的干蚀刻速度，在曝光时作为防反射膜起作用，能够埋入半导体基板的凹部。然而，在上述凹部为窄间隙和高长宽比的沟槽的情况下，使用以往的抗蚀剂下层膜形成用组合物，不容易将该凹部完全埋入。用于解决课题的方法本专利技术通过提供包含特定的共聚物、交联性化合物、交联催化剂和溶剂的抗蚀剂下层膜形成用组合物，来解决上述课题。即，本专利技术的第1方案是一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含具有下述式(1)所示的结构单元的共聚物、交联性化合物、交联催化剂和溶剂。(式中，R1和R2各自独立地表示碳原子数1～3的亚烷基或单键，Z表示-O-基、-S-基或-S-S-基，Ar表示亚芳基。)在上述R1和R2各自独立地表示单键的情况下，意味着Z所示的-O-基、-S-基或-S-S-基与羰基的碳原子通过单键而结合。上述亚芳基选自例如亚苯基和亚萘基。上述交联性化合物为例如选自具有至少2个结合有羟基甲基或烷氧基甲基的氮原子的含氮化合物、具有至少2个羟基甲基或烷氧基甲基的芳香族化合物、具有至少2个环氧基的化合物、和具有至少2个封闭异氰酸酯基的化合物中的至少一种化合物。本专利技术的抗蚀剂下层膜形成用组合物还可以含有表面活性剂。本专利技术的第2方案是一种方法，其具有下述工序：在表面具有凹部的基板上，涂布本专利技术的第1方案涉及的抗蚀剂下层膜形成用组合物的工序；和通过将上述抗蚀剂下层膜形成用组合物进行烘烤，来形成至少将上述凹部内填埋的抗蚀剂下层膜的工序。在形成上述抗蚀剂下层膜的工序之后，可以进一步具有在该抗蚀剂下层膜上形成光致抗蚀剂图案的工序。上述基板为例如具有宽度为0.005μm～0.20μm或0.01μm～0.10μm且长宽比为1～50或5～10的沟槽的半导体基板。上述长宽比是上述沟槽的深度相对于宽度之比的值。专利技术效果本专利技术的抗蚀剂下层膜形成用组合物包含主链具有至少2个醚键和亚芳基的共聚物。通过使用这样的抗蚀剂下层膜形成用组合物，可获得下述抗蚀剂下层膜：其不使干蚀刻速度降低地在曝光时作为防反射膜起作用，在烘烤时产生的升华物量大幅降低，并且能够完全埋入窄间隙和高长宽比的沟槽。附图说明图1是在使用实施例1的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成的抗蚀剂下层膜上形成的光致抗蚀剂图案的截面SEM图像。图2是在使用实施例2的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成的抗蚀剂下层膜上形成的光致抗蚀剂图案的截面SEM图像。图3是在使用实施例3的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成的抗蚀剂下层膜上形成的光致抗蚀剂图案的截面SEM图像。图4是在使用实施例4的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成的抗蚀剂下层膜上形成的光致抗蚀剂图案的截面SEM图像。图5是在使用实施例5的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成的抗蚀剂下层膜上形成的光致抗蚀剂图案的截面SEM图像。图6是表示在抗蚀剂下层膜的沟槽的埋入性(填充性)试验中使用的、SiO2晶片的截面的示意图。图7是用使用实施例1的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成的抗蚀剂下层膜来填充孔穴内部的、SiO2晶片的截面SEM图像。图8是用由实施例2的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜来填充孔穴内部的、SiO2晶片的截面SEM图像。图9是用由实施例3的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜来填充孔穴内部的、SiO2晶片的截面SEM图像。图10是用由实施例4的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜来填充孔穴内部的、SiO2晶片的截面SEM图像。图11是用由实施例5的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜来填充孔穴内部的、SiO2晶片的截面SEM图像。图12是用由比较例1的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜来填充孔穴内部的、SiO2晶片的截面SEM图像。图13是用由比较例2的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的抗蚀剂下层膜来填充孔穴内部的、SiO2晶片的截面SEM图像。具体实施方式构成本专利技术的抗蚀剂下层膜形成用组合物的共聚物通过使具有-O-基、-S-基或-S-S-基的二羧酸化合物的羧基、与具有亚芳基的二缩水甘油基醚化合物的环氧基发生反应而合成。将上述具有-O-基、-S-基或-S-S-基的二羧酸化合物的具体例示于式(a)～式(i)。进一步，将具有亚芳基的二缩水甘油基醚化合物的具体例示于下述式(j)～式(q)。上述共聚物的重均分子量为例如1000～100,000，优选为1000～10,000。如果该共聚物的重均分子量小于1000，则有时耐溶剂性变得不充分。另外，重均分子量是通过凝胶渗透色谱(以下，在本说明书中简称为GPC。)，使用聚苯乙烯作为标准试样而获得的值。本专利技术的抗蚀剂下层膜形成用组合物含有交联性化合物。该交联性化合物也称为交联剂。作为该交联性化合物，优选使用具有至少2个交联形成取代基的化合物，可举出例如，具有至少2个羟基甲基、烷氧基甲基等交联形成取代基的、三聚氰胺系化合物、取代脲系化合物或芳香族化合物，具有至少2个环氧基的化合物，和具有至少2个封闭异氰酸酯基的化合物。作为烷氧基甲基，可举出例如，甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基和丁氧基甲基。作为交联性化合物，更优选使用具有至少2个、例如2～4个结合有羟基甲基或烷氧基甲基的氮原子的含氮化合物。作为该含氮化合物，可举出例如，六甲氧基甲基三聚氰胺、四甲氧基甲基苯胍胺、1,3,4,6-四(甲氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-四(丁氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-四(羟基甲基)甘脲、1,3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含具有下述式(1)所示的结构单元的共聚物、交联性化合物、交联催化剂和溶剂，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.09 JP 2016-0459651.一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含具有下述式(1)所示的结构单元的共聚物、交联性化合物、交联催化剂和溶剂，式中，R1和R2各自独立地表示碳原子数1～3的亚烷基或单键，Z表示-O-基、-S-基或-S-S-基，Ar表示亚芳基。2.根据权利要求1所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述亚芳基为亚苯基或亚萘基。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，所述交联性化合物为选自具有至少2个结合有羟基甲基或烷氧基甲基的氮原子的含氮化合物、具有至少2个羟基甲基或烷氧基甲基的芳香族化合物、具有至少2个环氧基的化合物、以及具有至少2个封闭异氰酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：绪方裕斗，臼井友辉，田村护，岸冈高广，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP