[发明专利]化合物、化合物的制备方法及有机膜形成用组合物

说明书

本发明提供化合物、该化合物的制备方法及使用了该化合物的有机膜形成用组合物，该化合物能够形成不仅在空气中、而且在惰性气体中的成膜条件下也固化而不产生副产物，耐热性及形成于基板的图案的嵌入或平坦化特性优异，且基板加工时的干法蚀刻耐性也良好的有机下层膜。该化合物在分子内具有2个以上下述通式(1‑1)所示的结构。式中，Ar表示可具有取代基的芳香环或含有氮原子及硫原子中的1个以上的芳香环，2个Ar可彼此连接而形成环结构；虚线为与Y的结合键，Y为具备可具有取代基的芳香环或杂芳香环、且结合键位于芳香环结构或杂芳香环结构的碳原子数为6～30个的2价或3价有机基团；R为氢原子或碳原子数为1～68的1价基团。

技术领域

本发明涉及例如在半导体装置制造工序的惰性气体中使用的化合物、该化合物的制备方法以及含有该化合物的有机膜形成用组合物。

背景技术

在以往，通过图案尺寸的精细化来实现半导体装置的高集成化与高速度化，而该精细化是由作为泛用技术的、使用了光曝光的平版印刷技术(光平版印刷)中的光源的短波长化带来的。为了在半导体装置基板(被加工基板)上形成这样的精细的电路图案，通常使用以下方法：将形成有图案的光致抗蚀剂膜作为蚀刻掩模，通过干法蚀刻对被加工基板进行加工。然而，由于在现实中不存在能够在光致抗蚀剂膜与被加工基板之间得到完全的蚀刻选择性的干法蚀刻方法，因此近年来，利用多层抗蚀剂法的基板加工逐渐变得普遍。该方法为使蚀刻选择性与光致抗蚀剂膜(以下称为抗蚀剂上层膜)不同的中间膜夹在抗蚀剂上层膜与被加工基板之间，在抗蚀剂上层膜上得到图案后，将抗蚀剂上层膜图案作为干法蚀刻掩模，通过干法蚀刻将图案转印至中间膜，进一步，将中间膜作为干法蚀刻掩模并通过干法蚀刻将图案转印至被加工基板的方法。

作为多层抗蚀剂法之一，有一种能够使用在单层抗蚀剂法中所使用的一般的抗蚀剂组合物来进行的三层抗蚀剂法。该方法中，使用由含有机树脂的组合物构成的有机下层膜材料在被加工基板上进行涂布并进行烧成，由此成膜有机下层膜(以下，称为有机膜)，使用由含有含硅树脂的组合物构成的抗蚀剂中间膜材料在该有机膜上进行涂布并进行烧成，由此成膜为含硅膜(以下，称为硅中间膜)，在其上形成一般的抗蚀剂上层膜。若在对该抗蚀剂上层膜进行图案化后，进行利用氟类气体等离子体的干法蚀刻，则有机类的抗蚀剂上层膜相对于硅中间膜能够获得良好的蚀刻选择比，因此能够将抗蚀剂上层膜图案转印至硅中间膜。根据该方法，即使使用不具备对用来直接加工被加工基板而言充分的膜厚的抗蚀剂上层膜，或者即使使用不具备对被加工基板的加工而言充分的干法蚀刻耐性的抗蚀剂上层膜，由于通常与抗蚀剂上层膜相比，硅中间膜为同等以下的膜厚，因此能够容易地将图案转印至硅中间膜。然后，只要将经过图案转印的硅中间膜作为干法蚀刻掩模，并通过利用氧类或氢类气体等离子体的干法蚀刻将图案转印至有机下层膜，在基板的加工中，就能够将图案转印至对基板的加工具有充分的干法蚀刻耐性的有机下层膜。使用氟类气体或氯类气体等并通过干法蚀刻，能够将该经过图案转印的有机下层膜图案图案转印至基板。

另一方面，半导体装置的制造工序中的精细化正在不断地接近来自光平版印刷用光源的波长的本质极限。因此，近年来对不依赖精细化的半导体装置的高集成化进行了研究，作为其方法之一，对具有多栅结构或环栅(gate-all-around)等复杂结构的半导体装置进行了研究，且一部分已被实用化。在利用多层抗蚀剂法形成这样的结构时，能够适用可进行平坦化(planarization)的有机膜材料，该有机膜材料无空隙地嵌入形成在被加工基板上的孔、沟槽、翅片(fin)等微小图案、或者嵌入段差或图案密集部分与无图案区域。通过使用这样的有机膜材料在段差基板上形成平坦的有机下层膜表面，能够抑制在其上成膜的硅中间膜或抗蚀剂上层膜的膜厚变动，能够抑制光平版印刷的焦点裕度或随后的被加工基板的加工工序中的边宽(margin)下降。由此，能够以良好的成品率制造半导体装置。另一方面，在单层抗蚀剂法中，为了填埋具有段差或图案的被加工基板，上层抗蚀剂膜的膜厚变厚，由此导致曝光显影后的图案倾倒(pattern collapse)或由曝光时来自基板的反射导致图案形状劣化等，曝光时的图案形成裕度变窄，难以以良好的成品率制造半导体装置。