光刻用下层膜形成材料、光刻用下层膜及图案形成方法技术

提供碳浓度高、氧浓度低、耐热性较高、溶剂溶解性也比较高、能够适用湿式工艺的新型光刻用下层膜形成材料、光刻用下层膜及图案形成方法。一种下述通式(1)所示的化合物作为光刻用下层膜的应用，式(1)中，X各自独立地是氧原子或硫原子，R1各自独立地是单键或碳原子数为1～30的2n价的烃基，该烃基任选具有环式烃基、双键、杂原子或碳原子数为6～30的芳香族基团，R2各自独立地是碳原子数为1～10的直链状、支链状或环状的烷基、碳原子数为6～10的芳基、碳原子数为2～10的链烯基或羟基，其中，R2的至少一个是羟基，m各自独立地是1～6的整数，n是1～4的整数。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年8月9日、申请号为2012800393442、专利技术名称为“光刻用下层膜形成材料、光刻用下层膜及图案形成方法”的申请的分案申请。
本专利技术涉及含有特定结构的化合物或树脂的光刻用下层膜形成材料、以及使用该光刻用下层膜形成材料的光致抗蚀剂图案形成方法。
技术介绍
半导体装置的制造中，使用光致抗蚀剂材料利用光刻进行微细加工，但近年，随着LSI的高集成化和高速度化，谋求通过图案规则实现进一步微细化。而现在用作通用技术的使用光曝光的光刻中，日益接近源自光源的波长的本质上的分辨率的极限。抗蚀剂图案形成时使用的光刻用的光源由KrF准分子激光(248nm)向ArF准分子激光(193nm)短波长化。但是，若抗蚀剂图案的微细化进展则产生分辨率的问题或显影后抗蚀剂图案倒塌的问题，因此期待抗蚀剂的薄膜化。但是若仅进行抗蚀剂的薄膜化，则在基板加工中难以得到充分的抗蚀剂图案的膜厚。因此，不仅是抗蚀剂图案，在抗蚀剂与要加工的半导体基板之间形成抗蚀剂下层膜、使该抗蚀剂下层膜也具有作为基板加工时的掩膜的功能的工艺是必要的。现在，作为这种工艺用的抗蚀剂下层膜，已知各种抗蚀剂下层膜。例如作为实现与以往的蚀刻速度快的抗蚀剂下层膜不同、具有接近抗蚀剂的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀剂下层膜的材料，提出了含有树脂成分和溶剂的多层抗蚀剂工艺用下层膜形成材料，所述树脂成分至少具有通过施加规定的能量、末端基团脱离而产生磺酸残基的取代基(参照专利文献1)。另外，作为实现具有小于抗蚀剂的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀剂下层膜的材料，提出了含有具有特定的重复单元的聚合物的抗蚀剂下层膜材料(参照专利文献2)。进而，作为实现具有小于半导体基板的干蚀刻速度的选择比的光刻用抗蚀剂下层膜的材料，提出了含有苊烯类的重复单元、和具有取代或未取代的羟基的重复单元共聚而成的聚合物的抗蚀剂下层膜材料(参照专利文献3)。另一方面，作为这种抗蚀剂下层膜中具有高的蚀刻耐性的材料，熟知通过将甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等用于原料的CVD形成的无定形碳下层膜。但是，从工艺上的观点考虑，谋求可以通过旋涂法、丝网印刷等湿式工艺形成抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜材料。另外，作为光学特性和蚀刻耐性优异，并且可溶于溶剂且能够适用湿式工艺的材料，本专利技术人等提出了含有具有特定的结构单元的萘甲醛聚合物和有机溶剂的光刻用下层膜形成组合物(参照专利文献4和5)。需要说明的是，关于三层工艺中的抗蚀剂下层膜的形成中使用的中间层的形成方法，例如已知硅氮化膜的形成方法(参照专利文献6)、硅氮化膜的CVD形成方法(参照专利文献7)。另外，作为三层工艺用的中间层材料，已知含有倍半硅氧烷基体的硅化合物的材料(参照专利文献8和9)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-177668号公报专利文献2：日本特开2004-271838号公报专利文献3：日本特开2005-250434号公报专利文献4：国际公开第2009/072465号小册子专利文献5：国际公开第2011/034062号小册子专利文献6：日本特开2002-334869号公报专利文献7：国际公开第2004/066377号小册子专利文献8：日本特开2007-226170号公报专利文献9：日本特开2007-226204号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上所述，虽然以往提出了许多光刻用下层膜形成材料，但是没有不仅具有能够适用旋涂法、丝网印刷等湿式工艺的高的溶剂溶解性，而且以高的水平兼具耐热性和蚀刻耐性的材料，谋求开发新的材料。本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供能够适用湿式工艺、对于形成耐热性和蚀刻耐性优异的光致抗蚀剂下层膜而言有用的光刻用下层膜形成材料以及使用该材料的图案形成方法。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述问题而进行了深入地研究，结果发现，通过使用特定结构的萘酚衍生物(化合物或树脂)，可以解决上述问题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供以下[1]～[9]。<1>一种光刻用下层膜形成材料，其特征在于，其含有下述通式(1)所示的化合物，式(1)中，X各自独立地是氧原子或硫原子，R1各自独立地是单键或碳原子数为1～30的2n价的烃基，该烃基任选具有环式烃基、双键、杂原子或碳原子数为6～30的芳香族基团，R2各自独立地是碳原子数为1～10的直链状、支链状或环状的烷基、碳原子数为6～10的芳基、碳原子数为2～10的链烯基或羟基，其中，R2的至少一个是羟基，m各自独立地是1～6的整数，n是1～4的整数。<2>根据上述<1>所述的光刻用下层膜形成材料，其特征在于，前述通式(1)所示的化合物为下述通式(1a)所示的化合物，式(1a)中，X各自独立地是氧原子或硫原子，R1各自独立地是单键或碳原子数为1～30的2n价的烃基，该烃基任选具有环式烃基、双键、杂原子或碳原子数为6～30的芳香族基团，R4各自独立地是碳原子数为1～10的直链状、支链状或环状的烷基、碳原子数为6～10的芳基、碳原子数为2～10的链烯基或羟基，m4各自独立地是0～5的整数。<3>一种光刻用下层膜形成材料，其特征在于，其含有具有下述通式(2)所示结构的树脂，式(2)中，X各自独立地是氧原子或硫原子，R1各自独立地是单键或碳原子数为1～30的2n价的烃基，该烃基任选具有环式烃基、双键、杂原子或碳原子数为6～30的芳香族基团，R2各自独立地是碳原子数为1～10的直链状、支链状或环状的烷基、碳原子数为6～10的芳基、碳原子数为2～10的链烯基或羟基，其中，R2的至少一个是羟基，R3各自独立地是单键或碳原子数为1～20的直链状或支链状的亚烷基，m2各自独立地是1～5的整数，n是1～4的整数。<4>根据上述<1>～<3>中任一项所述的光刻用下层膜形成材料，其特征在于，其还含有有机溶剂。<5>根据上述<1>～<4>中任一项所述的光刻用下层膜形成材料，其特征在于，其还含有产酸剂。<6>根据上述<1>～<5>中任一项所述的光刻用下层膜形成材料，其特征在于，其还含有交联剂。<7>一种光刻用下层膜，其特征在于，其是由上述<1>～<6>中任一项所述的光刻用下层膜形成材料形成的。<8>一种图案形成方法，其特征在于，使用上述<1>～<6>中任一项所述的下层膜形成材料在基板上形成下层膜，在该下层膜上形成至少一层光致抗蚀剂层后，对该光致抗蚀剂层的所需区域照射辐射线，进行碱显影。<9>一种图案形成方法，其特征在于，使用上述<1>～<6>中任一项所述的下层膜形成材料在基板上形成下层膜，使用含有硅原子的抗蚀剂中间层膜材料在该下层膜上形成中间层膜，在该中间层膜上形成至少一层光致抗蚀剂层后，对该光致抗蚀剂层的所需区域照射辐射线，进行碱显影，形成抗蚀剂图案，然后，以该抗蚀剂图案作为掩模，对前述中间层膜进行蚀刻，以所得到的中间层膜图案作为蚀刻掩模，对前述下层膜进行蚀刻，以所得到的下层膜图案作为蚀刻掩模，对基板进行蚀刻，由此在基板上形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种下述通式(1)所示的化合物作为光刻用下层膜的应用，式(1)中，X各自独立地是氧原子或硫原子，R1各自独立地是单键或碳原子数为1～30的2n价的烃基，该烃基任选具有环式烃基、双键、杂原子或碳原子数为6～30的芳香族基团，R2各自独立地是碳原子数为1～10的直链状、支链状或环状的烷基、碳原子数为6～10的芳基、碳原子数为2～10的链烯基或羟基，其中，R2的至少一个是羟基，m各自独立地是1～6的整数，n是1～4的整数。

【技术特征摘要】
2011.08.12 JP 2011-176923;2011.09.15 JP 2011-201751.一种下述通式(1)所示的化合物作为光刻用下层膜的应用，式(1)中，X各自独立地是氧原子或硫原子，R1各自独立地是单键或碳原子数为1～30的2n价的烃基，该烃基任选具有环式烃基、双键、杂原子或碳原子数为6～30的芳香族基团，R2各自独立地是碳原子数为1～10的直链状、支链状或环状的烷基、碳原子数为6～10的芳基、碳原子数为2～10...

【专利技术属性】
技术研发人员：越后雅敏，东原豪，内山直哉，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP