[发明专利]有机膜形成用材料、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材料、图案形成方法、以及聚合物。本发明的课题是提供可形成溶剂耐性、耐热性、填埋特性、平坦化特性及图案形成能力优异的有机膜的有机膜形成用材料。一种有机膜形成用材料，含有以下列通式(1A)表示的结构作为部分结构的聚合物及有机溶剂。上述通式(1A)中，W₁表示4价有机基团，W₂表示单键或下式(1B)表示的连接基团，R₁表示氢原子或碳数1～10的1价有机基团，n1表示0或1的整数，n2及n3满足0≤n2≤6及0≤n3≤6且1≤n2+n3≤6的关系。R₂及R₃各自独立地为氢、碳数为1～30个的有机基团，有机基团R₂与有机基团R₃亦可通过在分子内键结而形成环状有机基团。

技术领域

本发明关于例如半导体装置制造步骤中使用的有机膜形成用材料、使用了该材料的基于多层抗蚀剂法的图案形成方法及有机膜形成用材料所使用的聚合物。

背景技术

以往，半导体装置的高整合化与高速化，是利用作为泛用技术的使用了光曝光的光刻技术(光学光刻)中的光源的短波长化所获致的图案尺寸的微细化而达成的。为了在半导体装置基板(被加工基板)上形成如此的微细的电路图案，通常使用以形成有图案的光致抗蚀剂膜作为蚀刻掩膜，并利用干蚀刻对被加工基板进行加工的方法。但是现实上，并不存在可在光致抗蚀剂膜与被加工基板之间取得完全的蚀刻选择性的干蚀刻方法，故近年一般利用多层抗蚀剂法来进行基板加工。该方法是如下的方法：使蚀刻选择性与光致抗蚀剂膜(以下称为抗蚀剂上层膜)不同的中间膜介于抗蚀剂上层膜与被加工基板之间，在抗蚀剂上层膜获得图案后，以抗蚀剂上层膜图案作为干蚀刻掩膜，利用干蚀刻将图案转印至中间膜，再以中间膜作为干蚀刻掩膜，并利用干蚀刻将图案转印至被加工基板。

作为多层抗蚀剂法之一，有可使用单层抗蚀剂法中所使用的一般的抗蚀剂组成物来实施的3层抗蚀剂法。该方法是通过于被加工基板上使用由含有有机树脂的组成物构成的有机下层膜材料进行涂布、煅烧而将有机下层膜(以下称为有机膜)予以成膜，并通过在其上使用由含有含硅树脂的组成物构成的抗蚀剂下层膜材料进行涂布、煅烧而成膜为含硅膜(以下称为含硅抗蚀剂下层膜)，并于其上形成一般的有机系光致抗蚀剂膜(以下，称为抗蚀剂上层膜)。将该抗蚀剂上层膜图案化后，实施利用氟系气体等离子所为的干蚀刻的话，有机系抗蚀剂上层膜相对于含硅抗蚀剂下层膜可获得良好的蚀刻选择比，故可将抗蚀剂上层膜图案转印至含硅抗蚀剂下层膜。根据该方法，即使使用不具有直接加工被加工基板所需的充分膜厚的抗蚀剂上层膜、不具有被加工基板的加工所需的充分干蚀刻耐性的抗蚀剂上层膜，由于相较于抗蚀剂上层膜，含硅抗蚀剂下层膜通常为同等以下的膜厚，故仍可轻易地将图案转印至含硅抗蚀剂下层膜。然后，通过以转印有图案的含硅抗蚀剂下层膜作为干蚀刻掩膜，并利用氧系或氢系气体等离子所为的干蚀刻将图案转印至有机膜的话，即可对具有基板的加工所需的充分干蚀刻耐性的有机膜进行图案转印。将该转印有图案的有机膜图案使用氟系气体、氯系气体等进行干蚀刻，可将图案转印至基板。

另一方面，半导体装置的制造步骤中的微细化，已逐渐趋近来自光学光刻用光源的波长的固有极限。因此，近年来已有人研究不依赖于微细化的半导体装置的高整合化，就其方法之一而言，有人研究具有多栅极结构等复杂结构的半导体装置，一部分已经实用化。利用多层抗蚀剂法形成如此的结构时，可使用能以膜无空隙地填埋被加工基板上已形成的孔、沟渠、鳍等微小图案，或以膜填埋高低差、图案密集部分及无图案的区域并且平坦化(planarization)的有机膜材料。通过使用如此的有机膜材料在高低差基板上形成平坦的有机膜表面，可抑制在其上成膜的含硅抗蚀剂下层膜、抗蚀剂上层膜的膜厚变动，并可抑制光学光刻的焦点裕度、之后的被加工基板的加工步骤中的宽容度降低。借此，能以良好的良率制造半导体装置。另一方面，单层抗蚀剂法中，为了填埋存有高低差、图案的被加工基板，上层抗蚀剂膜的膜厚会加厚，因而导致曝光显影后的图案崩塌、由于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，不易以良好的良率制造半导体装置。