含有帶脂肪族環和芳香族環的樹脂的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物的製作方法

2023-09-20 12:00:25 4

專利名稱：含有帶脂肪族環和芳香族環的樹脂的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及對半導體基板加工有效的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物(下文中也稱作「抗蝕劑下層膜形成用組合物」)、以及使用由該組合物形成的光刻用抗蝕劑下層膜(下文中也稱作「抗蝕劑下層膜」)的抗蝕劑圖案的形成方法、和半導體裝置的製造方法。
背景技術：
一直以來，在半導體裝置的製造中，使用光致抗蝕劑組合物通過光刻進行微細加工。上述微細加工是下述加工法通過在矽晶片等半導體基板上形成光致抗蝕劑組合物的薄膜，隔著描繪了半導體器件圖案的掩模向該光致抗蝕劑組合物的薄膜照射紫外線等活性光線，進行顯影，以所得的光致抗蝕劑圖案作為保護膜對矽晶片等被加工基板進行蝕刻處理。然而，近年來，半導體器件不斷高度集成化，所使用的活性光線有發生從KrF準分子雷射048nm)向ArF準分子雷射(193nm)短波長化的傾向。與此相伴，活性光線在基板上的漫反射和駐波的影響成了大問題。因此，廣泛研究了在光致抗蝕劑與被加工基板之間設置防反射膜(底部抗反射塗層，bottom anti-reflective coating)的方法。但隨著抗蝕劑圖案不斷微細化，現在產生成像清晰度的問題和抗蝕劑圖案顯影后倒塌的問題，因而希望抗蝕劑薄膜化。因此，得到足以進行基板加工的充分的抗蝕劑圖案膜厚變得困難，不僅抗蝕劑圖案，而且在抗蝕劑和要加工的半導體基板之間製作的抗蝕劑下層膜也需要進行工序以具有作為基板加工時的掩模功能。作為這種工藝用的抗蝕劑下層膜，與以往的高蝕刻性(蝕刻速度快)的抗蝕劑下層膜不同，要求是具有與抗蝕劑接近的幹蝕刻速度的選擇比的光刻用抗蝕劑下層膜、具有比抗蝕劑小的幹蝕刻速度的選擇比的光刻用抗蝕劑下層膜、具有比半導體基板小的幹蝕刻速度的選擇比的光刻用抗蝕劑下層膜。於是，為了滿足上述要求，公開了將脂肪族環氧聚合物和蒽甲酸反應而成的聚合物作為抗蝕劑下層的防反射膜使用(參照專利文獻1)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 國際公開第2006/132088號下冊子

發明內容
發明要解決的課題本發明要提供在半導體裝置製造的光刻工藝中使用的抗蝕劑下層膜形成用組合物。此外本發明提供在不與抗蝕劑層發生摻混的情況下得到優異抗蝕劑圖案的、具有與抗蝕劑接近的幹蝕刻速度的選擇比的光刻用抗蝕劑下層膜、具有比抗蝕劑小的幹蝕刻速度的選擇比的光刻用抗蝕劑下層膜、具有比半導體基板小的幹蝕刻速度的選擇比的光刻用抗蝕劑下層膜。進而本發明提供使用由光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物形成的光刻用抗蝕劑下層膜來形成抗蝕劑圖案的方法。並且提供用於形成兼有耐熱性的形成抗蝕劑下層膜的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物。解決課題的手段本發明，作為第1觀點，是一種光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，含有由脂環式環氧聚合物(A)、與稠環式芳香族羧酸和單環式芳香族羧酸(B)之間的反應得到的反應生成物(C)。作為第2觀點，是如第1觀點所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，上述脂環式環氧聚合物(A)具有下述式(1)所示的重複結構單元，
權利要求
1.一種光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，含有由脂環式環氧聚合物(A)、與稠環式芳香族羧酸和單環式芳香族羧酸(B)之間的反應得到的反應生成物(C)。
2.如權利要求1所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，上述脂環式環氧聚合物 (A)具有下述式(1)所示的重複結構單元，
3.如權利要求1或權利要求2所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，上述稠環式芳香族羧酸和單環式芳香族羧酸(B)中含有稠環式芳香族羧酸(Bi)和單環式芳香族羧酸 (B2)，它們的比例為摩爾比Bl B2 = 3 7 7 3。
4.如權利要求3所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，上述稠環式芳香族羧酸 (Bi)是9-蒽甲酸，上述單環式芳香族羧酸(B》是苯甲酸。
5.如權利要求1 4的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，上述反應生成物(C)是具有下述式( 所示重複結構單元的聚合物，
6.如權利要求1 5的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，上述反應生成物(C)是含有下述式(3)、式(4)和式( 所示的重複結構單元的聚合物，在將上述反應生成物(C)中含有的重複結構單元的總數設為1.0時，下述式(3)所示的重複結構單元的數量a、下述式(4)所示的重複結構單元的數量b、下述式(5)所示的重複結構單元的數量 c 滿足0 彡 a 彡 0. 2，0· 3 彡 b 彡 0. 7，0· 3 彡 c 彡 0. 7，0· 5 彡 b+c 彡 1. 0。
7.如權利要求6所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，上述反應生成物(C)是以下聚合物在將上述反應生成物(C)中含有的重複結構單元的總數設為1. O時，上述式(3) 所示的重複結構單元的數量a、上述式(4)所示的重複結構單元的數量b、上述式(5)所示的重複結構單元的數量c滿足上述a為0，上述b為0. 45，上述c為0. 55。
8.如權利要求1 7的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，還含有交聯劑。
9.如權利要求1 8的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物，還含有酸或產酸劑。
10.一種光刻用抗蝕劑下層膜，是通過將權利要求1 9的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物塗布到半導體基板上，並烘烤，從而得到的。
11.一種在半導體的製造中使用的抗蝕劑圖案的形成方法，包含將權利要求1 9的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物塗布到半導體基板上、並烘烤，從而形成光刻用抗蝕劑下層膜的工序。
12.—種半導體裝置的製造方法，包含以下工序由權利要求1 9的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物在半導體基板上形成光刻用抗蝕劑下層膜的工序，在光刻用抗蝕劑下層膜上形成抗蝕劑膜的工序，通過照射光或電子束，並顯影來形成抗蝕劑圖案的工序，通過抗蝕劑圖案來蝕刻該光刻用抗蝕劑下層膜的工序，以及通過圖案化了的光刻用抗蝕劑下層膜來加工半導體基板的工序。
13.一種半導體裝置的製造方法，包含以下工序由權利要求1 9的任一項所述的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物在半導體基板上形成光刻用抗蝕劑下層膜的工序，在光刻用抗蝕劑下層膜上形成硬掩模的工序，進而在硬掩模上形成抗蝕劑膜的工序，通過照射光或電子束，並顯影來形成抗蝕劑圖案的工序，通過抗蝕劑圖案來蝕刻硬掩模的工序，通過圖案化的硬掩模來蝕刻該光刻用抗蝕劑下層膜的工序，以及通過圖案化了的光刻用抗蝕劑下層膜來加工半導體基板的工序。
全文摘要
本發明要提供兼有耐熱性和耐蝕刻性的抗蝕劑下層膜。提供了含有脂環式環氧聚合物(A)與稠環式芳香族羧酸和單環式芳香族羧酸(B)的反應生成物(C)的光刻用抗蝕劑下層膜形成用組合物。上述脂環式環氧聚合物(A)具有下述式(1)(T表示聚合物主鏈中的具有脂肪族環的重複結構單元，E表示環氧基或具有環氧基的有機基團。)所示的重複結構單元。此外，上述稠環式芳香族羧酸和單環式芳香族羧酸(B)中含有稠環式芳香族羧酸(B1)和單環式芳香族羧酸(B2)，它們的摩爾比為B1∶B2＝3∶7～7∶3的比例。進而上述稠環式芳香族羧酸(B1)是9-蒽甲酸，上述單環式芳香族羧酸(B2)是苯甲酸。
文檔編號H01L21/027GK102472973SQ20108003630
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月11日 優先權日2009年8月19日
發明者境田康志, 新城徹也, 橋本圭祐, 西卷裕和 申請人:日產化學工業株式會社