[发明专利]光刻用下层膜形成用材料、光刻用下层膜形成用组合物、光刻用下层膜及图案形成方法

说明书

一种光刻用下层膜形成用材料，其使用下述式(0)所示的化合物。(式(0)中，X各自独立地表示氧原子、硫原子或无桥接，R¹是碳数1～30的2n价基团或单键，R⁰各自独立地是碳数1～30的直链状、支链状或环状的烷基、碳数6～30的芳基、碳数2～30的直链状、支链状或环状的烯基、巯基、卤素基、硝基、氨基、羧酸基或羟基，前述烷基、前述烯基和前述芳基任选含有氰氧基、巯基、卤素基、硝基、氨基、羧酸基、羟基、醚键、酮键或酯键，m₁各自独立地是0～4的整数，此处，至少一个m₁是1～4的整数，m₂各自独立地是0～3的整数，n是1～4的整数，p各自独立地是0或1。)

技术领域

本发明涉及含有特定结构的化合物的光刻用下层膜形成用材料、含有该材料的光刻用下层膜形成用组合物、使用该组合物形成的光刻用下层膜以及使用该组合物的光致抗蚀图案形成方法(抗蚀图案方法或电路图案方法)。

背景技术

半导体器件的制造中，通过使用光致抗蚀材料的光刻进行微细加工。近年来随着LSI的高集成化和高速化，要求根据图案规则的进一步的微细化。而作为目前的通用技术使用的利用曝光的光刻，正逐步接近源自光源波长的固有分辨率的极限。

形成抗蚀图案时使用的光刻用光源由KrF准分子激光器(248nm)至ArF准分子激光器(193nm)而被短波长化。然而，抗蚀图案的微细化推进时，出现分辨率的问题或显影后抗蚀图案崩溃的问题，因此需要抗蚀剂的薄膜化。但是，若仅进行抗蚀剂的薄膜化，则在基板加工中难以得到足够的抗蚀图案的膜厚。因此，越来越需要如下工艺：不仅使抗蚀图案具有作为掩模的功能，而且在抗蚀剂与要加工的半导体基板之间制作抗蚀下层膜，使该抗蚀下层膜也具有作为基板加工时的掩模的功能。

目前，作为这样的工艺用抗蚀下层膜，已知有各种抗蚀下层膜。例如，作为实现与现有的蚀刻速度快的抗蚀下层膜不同的、具有接近抗蚀剂的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀下层膜的材料，提出了含有树脂成分和溶剂的多层抗蚀剂工艺用下层膜形成材料，所述树脂成分至少具有通过施加规定的能量而使末端基团脱离，从而生成磺酸残基的取代基(参照专利文献1：日本特开2004-177668号公报)。另外，作为实现具有小于抗蚀剂的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀下层膜的材料，提出了包含具有特定的重复单元的聚合物的抗蚀下层膜材料(参照专利文献2：日本特开2004-271838号公报)。进而，作为实现具有小于半导体基板的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀下层膜的材料，提出了包含使苊烯类的重复单元与具有取代或非取代羟基的重复单元共聚而成的聚合物的抗蚀下层膜材料(参照专利文献3：日本特开2005-250434号公报)。

另一方面，作为此种抗蚀下层膜中具有高耐蚀刻性的材料，公知有利用将甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等用作原料的CVD而形成的无定形碳下层膜。

另外，作为光学特性和耐蚀刻性优异且可溶于溶剂、可适用湿式工艺的材料，本发明人等提出了含有包含特定结构单元的萘甲醛聚合物以及有机溶剂的光刻用下层膜形成组合物(参照专利文献4(国际公开第2009/072465号)及专利文献5(国际公开第2011/034062号))。

需要说明的是，关于3层工艺中的抗蚀下层膜的形成中使用的中间层的形成方法，已知有例如氮化硅膜的形成方法(参照专利文献6：日本特开2002-334869号公报)、氮化硅膜的CVD形成方法(参照专利文献7：国际公开第2004/066377号)。另外，作为3层工艺用的中间层材料，已知有包含倍半硅氧烷基质的硅化合物的材料(参照专利文献8(日本特开2007-226170号公报)及专利文献9(日本特开2007-226204号公报))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-177668号公报

专利文献2：日本特开2004-271838号公报