[发明专利]有机膜形成用组成物、图案形成方法、以及聚合物

说明书

本发明涉及有机膜形成用组成物、图案形成方法、以及聚合物。本发明提供一种有机膜形成用组成物，其含有碳含量高而有热硬化性的聚合物，会展现高蚀刻耐性、优良的扭曲耐性，并提供使用其的图案形成方法及适合其的聚合物。有机膜形成用组成物包含具下列通式(1A)或(1B)表示的部分结构的聚合物及有机溶剂。上述通式(1A)中，Ar₁、Ar₂表示也可以有取代基的苯环或萘环，X为单键或亚甲基，L为下列中的任一者；上式中的破折线代表价键，R为氢原子或碳数1～20的1价有机基团。上述通式(1B)中，W₁为羟基、碳数1～10的烷氧基或也可以有取代基的具至少1个以上的芳香环的有机基团，Ar₁、Ar₂、X、L同前所述。

技术领域

本发明是关于有机膜形成用组成物、使用此组成物的图案形成方法、及此组成物中含有的聚合物。

背景技术

近年来，伴随半导体元件的高整合化及高速度化，要求图案规则的微细化，现在作为泛用技术使用的采用光曝光的光刻，针对所使用的光源如何能进行更微细且高精度的图案加工已进行各种技术开发。

就抗蚀剂图案形成时使用的光刻用的光源而言，在密集度较低的部分广泛使用以水银灯的g射线(436nm)或i射线(365nm)作为光源的光曝光。另一方面，在密集度较高而需要微细化的部分，则使用较短波长的KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)的光刻已经实用化，在需更微细化的最先进世代，利用极紫外线(EUV、13.5nm)所为的光刻也已趋近实用化。

如上述般抗蚀剂图案的细线化持续进展的话，已知在作为典型的光致抗蚀剂图案形成方法使用的单层抗蚀剂法中，图案的高度相对于图案的线宽的比(纵横比)会增大，显影时会因显影液的表面张力导致发生图案崩塌。而已知当在高低差基板上形成高纵横比的图案时，叠层干蚀刻特性不同的膜而形成图案的多层抗蚀剂法是优异的，已有人开发出组合了由含硅感光性聚合物制得的光致抗蚀剂层、以及由将碳、氢及氧作为主构成元素的有机系聚合物，例如酚醛清漆系聚合物制得的下层的2层抗蚀剂法(专利文献1等)、组合了由单层抗蚀剂法中使用的有机系感光性聚合物制得的光致抗蚀剂层、以及由硅系聚合物或硅系CVD膜制得的中间层、由有机系聚合物制得的下层的3层抗蚀剂法(专利文献2等)。

此3层抗蚀剂法，首先使用氟碳系的干蚀刻气体，将光致抗蚀剂层的图案进行图案转印到含硅的中间层后，将此图案作为掩膜，利用以含氧气体进行干蚀刻将图案转印到以碳及氢作为主构成元素的有机下层膜，然后以此作为掩膜，利用干蚀刻在被加工基板上形成图案。但是于20nm世代以后的半导体元件制造处理，若将此有机下层膜图案作为硬掩膜，利用干蚀刻将图案转印在被加工基板，则该下层膜图案会看到扭曲、弯曲的现象。

于被加工基板正上形成的碳硬掩膜，一般是以甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等作为原料并以CVD法作成的非晶质碳(以下称为CVD-C)膜。此CVD-C膜，膜中的氢原子可为极少，已知针对如上述图案的扭曲、弯曲非常有效，但是当基底的被加工基板有高低差时，也已知因为CVD处理的特性，难以将如此的高低差平坦地填埋。所以若将有高低差的被加工基板以CVD-C膜填埋后，以光致抗蚀剂予以图案化，会因被加工基板的高低差的影响而于光致抗蚀剂的涂布面发生高低差，因而抗蚀剂的膜厚变得不均匀，结果造成光刻时的焦点余裕度、图案形状劣化。

另一方面，利用旋转涂布法来形成作为于被加工基板正上形成的碳硬掩膜的下层膜时，已知会有能够将高低差基板的高低差予以平坦地填埋的好处。若利用此下层膜材料将该基板予以平坦化，则可抑制于其上成膜的含硅中间层、光致抗蚀剂的膜厚变动，能够扩大光刻的焦点余裕度并且能形成正常的图案。

故寻求进行被加工基板的干蚀刻加工时的蚀刻耐性高，能利用旋转涂布法来形成在被加工基板上形成有高平坦性的膜的有机下层膜的有机下层膜材料，以及用以形成有机下层膜的方法。