抗蚀剂下层膜形成用组合物的制作方法

本发明涉及用于在具有高低差的基板上形成平坦化膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物及使用了该抗蚀剂下层膜的被平坦化了的叠层基板的制造方法。

背景技术：

1、一直以来在半导体器件的制造中，通过使用了光致抗蚀剂组合物的光刻进行微细加工。上述微细加工为下述加工法：在硅晶片等被加工基板上形成光致抗蚀剂组合物的薄膜，在其上经由描绘了半导体器件的图案的掩模图案而照射紫外线等活性光线，进行显影，以所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜而对硅晶片等被加工基板进行蚀刻处理的加工法。然而，近年来，半导体器件的高集成度化发展，所使用的活性光线也从krf准分子激光(248nm)向arf准分子激光(193nm)短波长化。与此相伴，活性光线从基板的漫反射、驻波的影响成为大问题，广泛应用了在光致抗蚀剂与被加工基板之间设置防反射膜的方法。此外，以进一步的微细加工作为目的，也进行了活性光线使用超紫外线(euv，13.5nm)、电子射线(eb)的光刻技术的开发。对于euv光刻、eb光刻，一般而言，由于不产生从基板的漫反射、驻波，因此不需要特定的防反射膜，但作为以抗蚀剂图案的分辨率、密合性的改善作为目的的辅助膜，开始广泛研究了抗蚀剂下层膜。

2、然而，由于随着曝光波长的短波长化而焦深降低，因而为了精度好地形成所希望的抗蚀剂图案，使形成在基板上的被膜的平坦化性提高变得重要。即，为了制造具有微细的设计规则的半导体装置，能够在基板上没有高低差地平坦地进行涂膜的抗蚀剂下层膜变得必不可少。

3、例如，公开了包含具有碳原子数2～10的烷氧基甲基、碳原子数1～10的烷基的交联性化合物的抗蚀剂下层膜形成用组合物(参照专利文献1)。显示出通过该组合物的使用，从而在涂布于具有孔穴图案的基板时埋入性良好。

4、此外，公开了包含使用了苯基萘胺的酚醛清漆树脂的抗蚀剂下层膜形成用组合物。(参照专利文献2。)

5、进而，公开了包含使使用了苯基萘胺的酚醛清漆树脂与叔丁氧基苯乙烯反应而得的聚合物的抗蚀剂下层膜形成用组合物。(参照专利文献3)

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：国际公开wo2014/208542号

9、专利文献2：国际公开wo2013/047516号

10、专利文献3：国际公开wo2015/151803号

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、对于抗蚀剂下层膜形成用组合物，为了在将光致抗蚀剂组合物、不同的抗蚀剂下层膜叠层时不发生混合，通过向作为主要成分的聚合物树脂导入自交联性部位、或适当地添加交联剂、交联催化剂等，在高温下烧成(烘烤)，从而使涂布膜热固化。由此，能够在不将光致抗蚀剂组合物、不同的抗蚀剂下层膜混合的情况下进行叠层。然而，这样的热固性抗蚀剂下层膜形成用组合物由于包含具有羟基等热交联形成官能团的聚合物、交联剂和酸催化剂(产酸剂)，因此在被填充于形成在基板上的图案(例如，孔穴、沟槽结构)时，由烧成引起的交联反应进行，从而发生粘度上升，对图案的填充性恶化，从而成膜后的平坦化性易于降低。

3、本发明的目的在于，通过提高热固性抗蚀剂下层膜形成用组合物的热回流性，从而改善烧成时对图案的填充性，提高抗蚀剂下层膜的平坦化性。

4、进而，提供用于形成也兼备了耐热性的抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物。

5、用于解决课题的手段

6、即，本发明中，作为第1观点，涉及一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含下述式(a)和/或式(b)所示的化合物、和溶剂。

7、

8、(在式(a)中，ar1和ar2各自独立地表示由可以被z1取代的碳原子数6～30的1个以上芳香族环构成的基团，r1表示氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数2～10的烯基或碳原子数2～10的炔基，x表示单键或氧原子，ar7在x为单键时表示与ar1和ar2相同的基团，并且在x为氧原子时表示苯基或萘基，

9、在式(b)中，ar3～ar6与上述ar1和ar2的定义相同，r2和r3各自与上述r1的定义相同，y表示单键或可以被z2取代的2价基，n1、n2、m1、m2表示0或1，n1、n2、m1、m2不全部同时为0，

10、上述z1为选自卤原子、羟基、氰基、甲基氨基、甲基醚基、环状烷基、苯基、吡啶基、碳原子数1～10的烷基、碳原子数2～10的烯基和碳原子数2～10的炔基中的至少1种，

11、上述z2为选自碳原子数1～10的烷基和碳原子数1～10的氟烷基中的至少1种。)

12、本发明中作为第2观点，涉及第1观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，在上述式(a)或式(b)中，ar1～ar6各自独立地为由包含苯环的1个以上芳香族环构成的基团。

13、本发明中作为第3观点，涉及第1观点或第2观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述式(a)中的r1表示氢原子或碳原子数2～10的炔基。

14、本发明中作为第4观点，涉及第1观点～第3观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述式(b)中的ar3～ar6为相同的基团。

15、本发明中作为第5观点，涉及第1观点～第4观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述式(b)中的2价基为选自碳原子数1～15的支链或直链的亚烷基、亚苯基、萘基、蒽基、磺酰基、羰基、醚基、和硫醚基中的基团或由它们的组合构成的基团。

16、本发明中作为第6观点，涉及第5观点所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述式(b)中的2价基为下述所示的基团中的任一者。

17、

18、(﹡表示对芳香环的结合键)

19、本发明中作为第7观点，涉及第1观点～第6观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述式(b)中的r2和/或r3为氢原子或碳原子数2～10的炔基。

20、本发明中作为第8观点，涉及第1观点～第7观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含交联剂。

21、本发明中作为第9观点，涉及第1观点～第8观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含酸和/或产酸剂。

22、本发明中作为第10观点，涉及第1观点～第9观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述溶剂是沸点为160℃以上的溶剂。

23、本发明中作为第11观点，涉及一种抗蚀剂下层膜，其特征在于，是由第1观点～第10观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物制成的涂布膜的烧成物。

24、本发明中作为第12观点，涉及一种半导体装置的制造方法，其包含下述工序：在半导体基板上通过第1观点～第10观点中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成抗蚀剂下层膜的工序；在上述抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜的工序；通过光或电子射线的照射与显影形成抗蚀剂图案的工序；通过抗蚀剂图案对该抗蚀剂下层膜进行蚀刻的工序；以及通过被图案化了的抗蚀剂下层膜对半导体基板进行加工的工序。

25、发明的效果

26、本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物不仅具有高蚀刻耐性、良好的干蚀刻速度比和光学常数，而且所得的抗蚀剂下层膜即使对所谓的高低差基板也被覆性良好，埋入后的膜厚差小，形成平坦的膜，实现更微细的基板加工。

27、特别是，本发明的抗蚀剂下层膜形成用组合物对形成至少2层以抗蚀剂膜厚的薄膜化作为目的的抗蚀剂下层膜，使用该抗蚀剂下层膜作为蚀刻掩模的光刻工艺是有效的。