具有芴骨架的抗蚀剂下层膜形成用组合物的制作方法

本发明涉及eb(电子束)或euv(极紫外线)光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物、eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜、半导体加工用基板、半导体元件的制造方法和图案形成方法。

背景技术：

1、在lsi(半导体集成电路)等的半导体装置方面，随着集成度的提高而需要形成微细图案，近年来最小图案尺寸到达了100nm以下。

2、这样的半导体装置中的微细图案的形成，已通过曝光装置光源的短波长化及改良抗蚀剂材料而实现。现在是实行以作为深紫外线的波长193nm的arf(氟化氩)准分子激光为光源，并介由水进行曝光的液浸曝光法，关于抗蚀剂材料，也已经开发出以丙烯酸树脂为基底的各种arf对应抗蚀剂材料。

3、此外，作为新一代的曝光技术，已经对利用电子束(eb：electron beam)的eb曝光法，或以波长13.5nm的软x光为光源的euv(极紫外线)曝光法进行研究，图案尺寸到了30nm以下，并进一步向微细化发展。

4、然而，随着这样的图案尺寸的微细化，抗蚀剂图案侧壁的粗糙(ler；line edgeroughness)及抗蚀剂图案宽度的不均匀(lwr：line width roughness)变得严重，对元件性能造成不良影响的顾虑增加。虽然研究了通过曝光装置、抗蚀剂材料、程序条件的最适化等来抑制这些，然而并未得到够好的结果。此外，lwr与ler有关连，通过改善lwr也可改善ler。

5、作为解决上述问题的方法，有文献公开了在显影处理后的清洗步骤中，通过使用包含特定离子性表面活性剂的水溶液处理抗蚀剂图案来抑制显影处理造成的缺陷(残留物的产生或图案倒塌等的缺陷)，同时使抗蚀剂图案的凹凸溶解，以改善所述lwr、ler的方法(参考专利文献1)。

6、[现有技术文献]

7、[专利文献]

8、[专利文献1]日本特开2007-213013号公报

技术实现思路

1、[发明所欲解决的课题]

2、本发明目的为提供一种可改善eb或euv光刻中抗蚀剂图案的lwr的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物、eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜、半导体加工用基板、半导体元件的制造方法和图案形成方法。

3、[用于解决课题的手段]

4、本发明人等为了解决上述课题而深入研究，结果发现可解决上述课题，完成了具有以下的要旨的本发明。

5、也即，本发明包含以下方案。

6、[1].一种eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其含有：包含芴结构的聚合物和溶剂。

7、[2].如[1]所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述聚合物包含下述式(1)所示的部分结构，

8、[化1]

9、

10、式(1)中，x1表示具有芴结构的二价有机基，

11、z1和z2各自独立地表示单键、-o-、-c(＝o)o-或-o-cmh2m-o-，m表示1～6的整数，

12、a1、a2、a3、a4、a5和a6各自独立地表示氢原子、甲基或乙基，

13、＊表示连接键。

14、[3].如[2]所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(1)中的x1表示下述式(1-a)或(1-b)所示的二价有机基，

15、[化2]

16、

17、式(1-a)及(1-b)中，r1、r2、r5及r6各自独立地表示羟基、碳原子数1～6的酰基、碳原子数1～6的烷氧基、碳原子数1～6的烷氧基羰基、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数2～20的烯基或碳原子数2～10的炔基，上述酰基、烷氧基、烷氧基羰基、烷基、芳基、烯基和炔基可具有一个或多个选自氨基、硝基、氰基、羟基、缩水甘油基和羧基中的基团，

18、r3和r4各自独立地表示单键或碳原子数1～10的亚烷基，

19、m1和m2各自独立地表示0～4的整数，

20、n1和n2各自独立地表示0或1，

21、n1为0时，o1表示0～4的整数，n1为1时，o1表示0～6的整数，

22、n2为0时，o2表示0～4的整数，n2为1时，o2表示0～6的整数，

23、r1～r6分别有多个时，多个r1～r6分别可相同或不同，

24、一个r5与一个r6可一起形成-o-键，

25、＊表示连接键。

26、[4].如[2]或[3]所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述聚合物进一步包含下述式(2-1)所示的部分结构和下述式(2-2)所示的部分结构中的至少任一者，

27、[化3]

28、

29、式(2-1)中，x11表示下述式(2-1-1)～(2-1-3)中的任一者所表示的基团，

30、z11和z12各自独立地表示单键或下述式(2-1-4)所示的二价基，

31、式(2-2)中，q1表示单键或二价有机基，p1和p2各自独立地表示0或1，

32、[化4]

33、

34、式(2-1-1)～(2-1-3)中，r11～r15各自独立地表示氢原子、可被氧原子或硫原子中断的碳原子数1～10的烷基、可被氧原子或硫原子中断的碳原子数2～10的烯基、可被氧原子或硫原子中断的碳原子数2～10的炔基、苄基或苯基，该苯基可被选自碳原子数1～6的烷基、卤素原子、碳原子数1～6的烷氧基、硝基、氰基和碳原子数1～6的烷硫基中的至少一种一价基取代，r11与r12可彼此结合而形成碳原子数3～6的环，r13与r14可彼此结合而形成碳原子数3～6的环，＊表示连接键，＊1表示结合于碳原子的连接键，＊2表示结合于氮原子的连接键，

35、[化5]

36、

37、式(2-1-4)中，m1表示1～4的整数，m2表示0或1，＊3表示结合于氮原子的连接键，＊4表示连接键。

38、[5].如[1]～[4]中任一项所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，还含有交联剂。

39、[6].如[1]～[5]中任一项所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，还含有固化催化剂。

40、[7].如[1]～[6]中任一项所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其用于膜厚为10nm以下的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜的形成。

41、[8].一种eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜，其是[1]～[7]中任一项所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物的固化物。

42、[9].一种半导体加工用基板，其具备：

43、半导体基板和[8]所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜。

44、[10].一种半导体元件的制造方法，其包含：

45、在半导体基板上使用[1]～[7]中任一项所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物形成抗蚀剂下层膜的步骤；以及

46、在所述抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜的步骤。

47、[11].一种图案形成方法，其包含：

48、在半导体基板上使用[1]～[7]中任一项所述的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物形成抗蚀剂下层膜的步骤；

49、在所述抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜的步骤；

50、对所述抗蚀剂膜照射eb或euv，接下来使所述抗蚀剂膜显影，而得到抗蚀剂图案的步骤；以及

51、使用所述抗蚀剂图案作为掩模，蚀刻所述抗蚀剂下层膜的步骤。

52、[发明效果]

53、依据本发明，可提供一种可改善eb或euv光刻中抗蚀剂图案的lwr的eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物、eb或euv光刻用抗蚀剂下层膜、半导体加工用基板、半导体元件的制造方法及图案形成方法。