[发明专利]包含脂环式化合物末端的聚合物的抗蚀剂下层膜形成用组合物

说明书

提供用于形成能够形成所希望的抗蚀剂图案的抗蚀剂下层膜的组合物、和使用了该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案制造方法、半导体装置的制造方法。一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含在末端含有脂肪族环的聚合物，且进一步包含有机溶剂，所述脂肪族环的碳‑碳键可以被杂原子中断并且所述脂肪族环可以经取代基取代。上述脂肪族环为碳原子数3～10的单环式或多环式脂肪族环。上述多环式脂肪族环为二环或三环。

技术领域

本发明涉及在半导体制造中的光刻工艺中，特别是最尖端(ArF、EUV、EB等)的光刻工艺中能够使用的组合物。此外，涉及应用了上述抗蚀剂下层膜的带有抗蚀剂图案的基板的制造方法、和半导体装置的制造方法。

背景技术

一直以来，在半导体装置的制造中，通过使用了抗蚀剂组合物的光刻进行微细加工。上述微细加工是在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂组合物的薄膜，经由其上描绘有器件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对基板进行蚀刻处理，从而在基板表面形成与上述图案对应的微细凹凸的加工法。近年来，半导体器件的高集成度化进展，所使用的活性光线除了以往使用的i射线(波长365nm)、KrF准分子激光(波长248nm)、ArF准分子激光(波长193nm)以外，在最尖端的微细加工中研究了EUV光(波长13.5nm)或EB(电子射线)的实用化。与此相伴，活性光线从半导体基板的漫反射、驻波的影响成为大问题。因此为了解决该问题，广泛研究了在抗蚀剂与半导体基板之间设置防反射膜(Bottom Anti-Reflective Coating(底部防反射涂层)：BARC)的方法。该防反射膜也被称为抗蚀剂下层膜。作为这样的防反射膜，从其使用的容易性等考虑，对由具有吸光部位的聚合物等形成的有机防反射膜进行了大量研究。

在专利文献1中公开了包含在聚合物的主链含有具有多环式脂肪族环的重复单元结构的该聚合物的半导体装置制造的光刻工序所使用的抗蚀剂下层膜形成用组合物。在专利文献2中公开了包含末端具有特定结构的聚合物的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-093162号公报

专利文献2：国际公开2013/141015号公报

发明内容

发明所要解决的课题

作为抗蚀剂下层膜所要求的特性，可举出例如，不发生与形成于上层的抗蚀剂膜的混合(不溶于抗蚀剂溶剂)、与抗蚀剂膜相比干蚀刻速度快。

在伴随EUV曝光的光刻的情况下，所形成的抗蚀剂图案的线宽成为32nm以下，EUV曝光用的抗蚀剂下层膜与以往相比将膜厚薄薄形成而使用。在形成这样的薄膜时，由于基板表面、所使用的聚合物等的影响，易于产生针孔、凝集等，难以形成没有缺陷的均匀的膜。

另一方面，在抗蚀剂图案形成时，在显影工序中，有时采用使用能够溶解抗蚀剂膜的溶剂、通常为有机溶剂将上述抗蚀剂膜的未曝光部除去，将该抗蚀剂膜的曝光部作为抗蚀剂图案而残留的方法。在这样的负显影工艺中，抗蚀剂图案的密合性的改善成为大课题。

此外，要求抑制抗蚀剂图案形成时的LWR(Line Width Roughness，线宽粗糙度，线宽的起伏(粗糙度))的恶化，形成具有良好的矩形形状的抗蚀剂图案，以及抗蚀剂灵敏度的提高。

本发明的目的是提供解决了上述课题的、用于形成可以形成所希望的抗蚀剂图案的抗蚀剂下层膜的组合物、和使用该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案形成方法。

用于解决课题的手段

本发明包含以下方案。

[1]一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含在末端含有脂肪族环的聚合物，且进一步包含有机溶剂，所述脂肪族环的碳-碳键可以被杂原子中断并且所述脂肪族环可以经取代基取代。