[发明专利]包含含有脂环式骨架的咔唑树脂的形成抗蚀剂下层膜的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体基板加工时有效的形成光刻用抗蚀剂下层膜的组合物、以及使用该形成抗蚀剂下层膜的组合物的抗蚀剂图案形成方法和半导体装置的制造方法。

背景技术

一直以来，在半导体器件的制造中，通过使用了光致抗蚀剂组合物的光刻来进行微细加工。上述微细加工为下述加工法：在硅晶片等被加工基板上形成光致抗蚀剂组合物的薄膜，在该薄膜上隔着描绘了半导体器件图案的掩模图案来照射紫外线等活性光线，进行显影，将所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜对硅晶片等被加工基板进行蚀刻处理。然而，近年来，有半导体器件的高集成度化进展，所使用的活性光线也从KrF准分子激光(248nm)向ArF准分子激光(193nm)短波长化的倾向。与此相伴，活性光线从基板的漫反射、驻波的影响为大问题。因此已经广泛研究了在光致抗蚀剂与被加工基板之间设置防反射膜(底层抗反射涂层，Bottom Anti－Reflective Coating，BARC)的方法。

今后，如果抗蚀剂图案的微细化进展，则会产生分辨率的问题、抗蚀剂图案在显影后倒塌这样的问题，因而期望抗蚀剂的薄膜化。因此，难以获得对基板加工而言充分的抗蚀剂图案膜厚，从而需要不仅使抗蚀剂图案而且使抗蚀剂与要加工的半导体基板之间制成的抗蚀剂下层膜也具有作为基板加工时的掩模的功能的工艺。作为这样的工艺用的抗蚀剂下层膜，与现有的高蚀刻速率性(蚀刻速度快)抗蚀剂下层膜不同，要求具有相对于抗蚀剂的干蚀刻速度接近于1的干蚀刻速度选择比的光刻用抗蚀剂下层膜、具有小于抗蚀剂的干蚀刻速度的干蚀刻速度选择比的光刻用抗蚀剂下层膜或具有小于半导体基板的干蚀刻速度的干蚀刻速度选择比的光刻用抗蚀剂下层膜。

作为上述抗蚀剂下层膜用的聚合物，可例示例如以下聚合物。

可例示使用了咔唑酚醛清漆树脂的形成抗蚀剂下层膜的组合物(参照专利文献1)。

伴随微细化的进行，广泛使用在抗蚀剂的下层形成含有硅的抗蚀剂中间层膜与抗蚀剂下层膜的3层工艺。从图案倒塌和蚀刻加工精度的观点出发，有中间层膜的膜厚想要以50nm以下使用这样的要求。由于在含有硅的中间层膜的膜厚为50nm以下时，含有硅的中间层膜的防反射效果减少，因此抗蚀剂下层膜也要求具有适当的n值和k值。具体而言，要求n值高，k值低，透明并且蚀刻耐性高的下层膜。

作为具有适当的n值和k值的上述抗蚀剂下层膜用的聚合物，可例示例如以下聚合物。

可例示使用了包含萘酚与二聚环戊二烯的反应物的聚合物的形成抗蚀剂下层膜的组合物(参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开小册子WO2010－147155

专利文献2：日本特开2004－205685

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的是提供用于半导体装置制造的光刻工艺的形成抗蚀剂下层膜的组合物。此外本发明的目的是提供在短波长的曝光中具有最佳的n值、k值，不发生与抗蚀剂层的混合，可获得优异的抗蚀剂图案，具有相当于抗蚀剂的干蚀刻速度接近于1的干蚀刻速度选择比的光刻用抗蚀剂下层膜、具有小于抗蚀剂的干蚀刻速度的干蚀刻速度选择比的光刻用抗蚀剂下层膜或具有小于半导体基板的干蚀刻速度的干蚀刻速度选择比的光刻用抗蚀剂下层膜。此外，本发明的目的是提供使用了形成抗蚀剂下层膜的组合物的抗蚀剂图案的形成方法。而且，本发明的目的是提供用于形成还兼有耐热性的抗蚀剂下层膜的形成抗蚀剂下层膜的组合物。

用于解决课题的方法

本发明中，作为第1观点，涉及一种形成抗蚀剂下层膜的组合物，其包含聚合物，所述聚合物包含下述单元结构，所述单元结构包含稠杂环化合物与二环化合物的反应物，

作为第2观点，涉及第1观点所述的形成抗蚀剂下层膜的组合物，上述稠杂环化合物为咔唑化合物或取代咔唑化合物，

作为第3观点，涉及第1观点或第2观点所述的形成抗蚀剂下层膜的组合物，上述二环化合物为二聚环戊二烯、取代二聚环戊二烯、四环［4.4.0.1^2,5.1^7,10］十二碳－3,8－二烯或取代四环［4.4.0.1^2,5.1^7,10］十二碳－3,8－二烯，

作为第4观点，涉及权利要求1所述的形成抗蚀剂下层膜的组合物，上述聚合物为包含下述式(1)所示的单元结构、式(2)所示的单元结构、式(3)所示的单元结构或它们的组合的聚合物，