[发明专利]高密合性抗蚀剂下层膜形成用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在光刻工序中与抗蚀剂的密合性提高了的抗蚀剂下层膜、以及用于形成对于在抗蚀剂下层膜上形成所希望的形状的抗蚀剂图案有用的抗蚀剂下层膜的组合物。进而，涉及使用了该组合物制造半导体元件的制造方法。

背景技术

在ArF液浸光刻和超紫外线(EUV)光刻中，要求抗蚀剂线宽的加工尺寸的微细化。在这样的微细的抗蚀剂图案的形成中，由于抗蚀剂图案与基底的接触面积变小，因而纵横比(抗蚀剂的高度/抗蚀剂的线宽)变大，因此有抗蚀剂图案的倒塌变得易于发生之虞。因此，对于与抗蚀剂接触的抗蚀剂下层膜(防反射膜)，要求不发生抗蚀剂图案的倒塌那样的与抗蚀剂之间的高密合性。

在抗蚀剂下层膜中，报告了为了表现与抗蚀剂的高密合性，通过使用内酯结构作为形成抗蚀剂下层膜的组合物的构成成分，从而相对于所得的抗蚀剂图案而密合性提高(专利文献1)。即，通过使用包含内酯结构那样的极性部位的结构作为形成抗蚀剂下层膜的组合物的构成成分，可以期待与抗蚀剂图案的密合性提高，在微细的抗蚀剂图案中也可防止抗蚀剂图案的倒塌。

然而，在ArF液浸光刻、超紫外线(EUV)光刻那样的要求制成更微细的抗蚀剂图案的光刻工艺中，通过仅包含内酯结构作为形成抗蚀剂下层膜的组合物的构成成分，对于防止抗蚀剂图案的倒塌不能说是充分的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第03/017002号

发明内容

发明所要解决的课题

作为表现与抗蚀剂高密合性的方法，可举出控制抗蚀剂与抗蚀剂下层膜之间的界面的化学状态的方法。即，在正型抗蚀剂中，在抗蚀剂与抗蚀剂下层膜的界面的化学状态为酸性状态的情况下，所得的抗蚀剂图案形状形成底切(under cut)形状，抗蚀剂图案的接触面积极度降低，从而变得易于发生抗蚀剂图案的倒塌。另一方面，通过使抗蚀剂与抗蚀剂下层膜的界面的化学状态为碱性状态，可以抑制抗蚀剂图案形状形成底切形状，期待表现与通过导入内酯结构那样的极性部位而获得的与抗蚀剂的密合性相比更结实的密合性。

因此本发明的目的是，为了使在抗蚀剂下层膜上形成的抗蚀剂图案与该抗蚀剂下层膜的密合性增大，进而抑制该抗蚀剂图案的底切形状，而提供使抗蚀剂下层膜表面状态改性为碱性状态的形成抗蚀剂下层膜的组合物。

用于解决课题的手段

本发明的第一方案是形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物，其包含主链具有下述式(1)所示的重复结构单元的聚合物和有机溶剂。

(式中，R₁表示氢原子或甲基，Q₁表示下述式(2)或式(3)所示的基团，v₁和v₂各自独立地表示0或1。)

(式中，R₂、R₃、R₅和R₆各自独立地表示氢原子或碳原子数1～4的直链状或支链状的烃基，R₄表示氢原子或甲基，R₇表示碳原子数1～6的直链状或支链状的烃基、碳原子数1～4的烷氧基、碳原子数1～4的烷硫基、卤原子、氰基或硝基，w₁表示0～3的整数，w₂表示0～2的整数，x表示0～3的整数。)

式(1)所示的重复结构单元，在Q₁表示式(2)所示的基团的情况下由下述式(1’)表示，在Q₁表示式(3)所示的基团的情况下由下述式(1”)表示。

上述聚合物可以在主链进一步具有下述式(4)所示的至少1种(例如，1种、2种或3种)结构单元。

(式中，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅和A₆各自独立地表示氢原子、甲基或乙基，Q₂表示二价有机基团，m₁和m₂各自独立地表示0或1。)

在上述式(4)中，Q₂表示例如下述式(5)所示的二价有机基团。