下层膜形成用材料、抗蚀剂下层膜及层叠体制造技术

一种在多层抗蚀剂工艺中使用的下层膜形成用材料，其满足：(i)由以下数学式(1)定义的元素构成比率Re为1.5～2.8，(ii)玻璃化转变温度为30～250℃，(iii)包含至少1种(优选为2种以上)具有特定结构单元的树脂。数学式(1)中，N

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】下层膜形成用材料、抗蚀剂下层膜及层叠体


[0001]本专利技术涉及下层膜形成用材料、抗蚀剂下层膜及层叠体。

技术介绍

[0002]在半导体器件的制造中，为了获得高集成度，使用多层抗蚀剂工艺。在该工艺中，一般而言，首先使用下层膜形成用材料在基板上形成抗蚀剂下层膜，接着，在抗蚀剂下层膜的上表面侧形成抗蚀剂层，然后形成抗蚀剂图案。接着，通过蚀刻将上述抗蚀剂图案转印至抗蚀剂下层膜，将抗蚀剂下层膜图案转印至基板，从而获得所期望的图案。
[0003]作为基板，不仅使用平坦形状的基板，有时还使用具有为了形成更复杂的电路而事先形成了大的电路形状的凹凸结构的基板。即，在最先进的电路形成工艺中，导入有对于尺寸大小大的电路形状进行进一步加工而形成微细的电路的多图案形成法。
[0004]对于在这样的多层抗蚀剂工艺中使用的抗蚀剂下层膜，要求向具有凹凸结构的基板的凹凸部中的埋入性，形成抗蚀剂层一侧的表面的平坦性，适度的折射率、消光系数等光学特性，良好的蚀刻耐性等特性。
[0005]近年来，为了进一步提高集成度，图案的微细化进一步发展。为了应对该微细化，对于用于下层膜形成用材料的化合物等的结构、官能团等进行了各种研究(例如，参照专利文献2、3、4等)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2004
‑
177668号公报
[0009]专利文献2：国际公开第2009/008446号
[0010]专利文献3：国际公开第2018/221575号
[0011]专利文献4：国际公开第2017/183612号

技术实现思路

[0012]专利技术所要解决的课题
[0013]最近，使用具有微细的凹凸结构的基板，并利用基于多层抗蚀剂法的多图案形成来形成微细结构的情况增加。具体而言，有时进行如下操作：用下层膜形成用材料填充具有凹凸结构的基板的凹凸以形成平坦的抗蚀剂下层膜，然后，在该抗蚀剂下层膜上设置中间层、抗蚀剂层。
[0014]在基于多层抗蚀剂法的多图案形成中，有时要求抗蚀剂下层膜本身显示作为具有充分的蚀刻耐性的硬掩模的性能。
[0015]此外，在基板具有微细的凹凸结构的情况下，要求下层膜形成用材料能够埋入该凹凸结构、空隙的产生少等。
[0016]进一步，填埋基板的凹凸结构而形成的抗蚀剂下层膜的表面，不论基板的凹凸结构(高低差)如何，都要求是平坦的。这是因为要在抗蚀剂下层膜的上层形成中间层或抗蚀
剂层。如果平坦性不充分，则有时最终得不到所期望的微细结构。
[0017]作为本专利技术人等的认识，从这些蚀刻耐性、凹凸结构的埋入性和平坦性的观点考虑，以往的下层膜形成用材料具有改善的余地。
[0018]本专利技术是鉴于上述情况而提出的。特别地，本专利技术的目的之一是提供能够形成具有充分的蚀刻耐性，凹凸结构的埋入性良好，并且平坦的抗蚀剂下层膜的下层膜形成用材料。
[0019]用于解决课题的方法
[0020]本专利技术人等发现通过使用特定的树脂、将特定的2种以上的树脂组合使用等，从而能够改良下层膜形成用材料。
[0021]本专利技术如下所述。
[0022]1.
[0023]一种下层膜形成用材料，其为在多层抗蚀剂工艺中使用的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分满足以下(i)～(iii)。
[0024](i)由以下数学式(1)定义的元素构成比率Re为1.5～2.8。
[0025](ii)玻璃化转变温度为30～250℃。
[0026](iii)包含具有下述通式(A)所示的结构单元的树脂以及具有下述通式(B)所示的结构单元的树脂。
[0027][数1][0028][0029]数学式(1)中，
[0030]N
H
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，
[0031]N
C
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，
[0032]N
O
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目。
[0033][化1][0034][0035]通式(A)中，
[0036]Ar1表示至少被羟基和/或缩水甘油基氧基取代的2价的芳香族基团，
[0037]R
a
表示选自氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基中的任一取代基。
[0038][化2][0039][0040]通式(B)中，
[0041]R
c
各自独立地表示氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基，
[0042]Ar
11
表示2价的芳香族基团(可以取代也可以未取代)，
[0043]Ar
12
表示以下通式(B1)～(B3)所示结构的任一者。
[0044][化3][0045][0046]通式(B1)～(B3)中，
[0047]R
d
在存在多个的情况下，各自独立地表示选自碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数3～10的二烷基氨基羰基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数3～20的烷氧基羰基烷基、碳原子数8～20的烷氧基羰基芳基、碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基、碳原子数3～20的烷氧基烷基氧基羰基和碳原子数4～20的烷氧基羰基烷基氧基羰基中的任一者，
[0048]r1为1以上(6
‑
q1)以下，
[0049]q1为0以上5以下，
[0050]r2为1以上(4
‑
q2)以下，
[0051]q2为0以上3以下，
[0052]r3为0以上4以下，r4为0以上4以下，其中r3+r4为1以上，
[0053]q3为0以上4以下，q4为0以上4以下，其中q3+q4为7以下，
[0054]X表示单键或碳原子数1～3的亚烷基。
[0055]2.
[0056]根据1.所述的下层膜形成用材料，
[0057]该下层膜形成用材料的固体成分的由以下数学式(2)定义的元素构成比率Re
’
为1.5～2.8。
[0058][数2][0059][0060]数学式(2)中，
[0061]N
H
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，
[0062]N
C
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，
[0063]N
O
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种下层膜形成用材料，其为在多层抗蚀剂工艺中使用的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分满足以下(i)～(iii)，(i)由以下数学式(1)定义的元素构成比率Re为1.5～2.8，(ii)玻璃化转变温度为30～250℃，(iii)包含具有下述通式(A)所示的结构单元的树脂以及具有下述通式(B)所示的结构单元的树脂，数学式(1)中，N
H
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，N
C
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，N
O
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目，通式(A)中，Ar1表示至少被羟基和/或缩水甘油基氧基取代的2价的芳香族基团，R
a
表示选自氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基中的任一取代基，通式(B)中，R
c
各自独立地表示氢原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～10的芳基、碳原子数7～10的芳烷基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～10的芳氧基烷基，Ar
11
表示2价的芳香族基团，所述2价的芳香族基团可以取代也可以未取代，Ar
12
表示以下通式(B1)～(B3)所示结构的任一者，通式(B1)～(B3)中，R
d
在存在多个的情况下，各自独立地表示选自碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳
原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数3～10的二烷基氨基羰基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数3～20的烷氧基羰基烷基、碳原子数8～20的烷氧基羰基芳基、碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基、碳原子数3～20的烷氧基烷基氧基羰基和碳原子数4～20的烷氧基羰基烷基氧基羰基中的任一者，r1为1以上(6
‑
q1)以下，q1为0以上5以下，r2为1以上(4
‑
q2)以下，q2为0以上3以下，r3为0以上4以下，r4为0以上4以下，其中r3+r4为1以上，q3为0以上4以下，q4为0以上4以下，其中q3+q4为7以下，X表示单键或碳原子数1～3的亚烷基。2.根据权利要求1所述的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分的由以下数学式(2)定义的元素构成比率Re
’
为1.5～2.8，数学式(2)中，N
H
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，N
C
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，N
O
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目，N
N
为下层膜形成用材料的固体成分中的氮原子的数目。3.根据权利要求1或2所述的下层膜形成用材料，所述通式(A)所示的结构单元包含以下通式(a1)或通式(a2)所示的结构单元，通式(a1)和(a2)中，m1为1～4，n1为0～3，其中m1+n1为1以上4以下，m2为1～6，n2为0～5，其中m2+n2为1以上6以下，R在存在多个的情况下，各自独立地为氢原子或缩水甘油基，R
a
与式(A)中的R
a
含义相同，R
b
在存在多个的情况下，各自独立地为选自碳原子数1～10的烷基、碳原子数6～20的芳基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数2～10的烷氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数3～10的二烷基氨基羰基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数3～20的
烷氧基羰基烷基、碳原子数8～20的烷氧基羰基芳基、碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基、碳原子数3～20的烷氧基烷基氧基羰基和碳原子数4～20的烷氧基羰基烷基氧基羰基中的任一者，n为2以上时，多个存在的R
b
可以彼此结合而形成环结构。4.根据权利要求1～3中任一项所述的下层膜形成用材料，所述通式(B)所示的结构单元包含以下通式(b)所示的结构单元，通式(b)中，R
c
与所述通式(B)中的R
c
含义相同，R
d
在存在多个的情况下，各自独立地与所述通式(B1)～(B3)中的R
d
含义相同，Ar2为所述通式(B1)或(B2)所示的结构，p为0～4。5.根据权利要求1～4中任一项所述的下层膜形成用材料，除了包含具有所述通式(A)所示的结构单元的树脂以及具有所述通式(B)所示的结构单元的树脂以外，还进一步包含具有下述通式(1)所示的结构单元的树脂，通式(1)中，R1～R4各自独立地为选自由氢原子、碳原子数6～20的芳基、碳原子数6～20的芳氧基、碳原子数7～20的芳氧基烷基、碳原子数7～20的芳氧基羰基、碳原子数8～20的烷基芳基氨基羰基、碳原子数8～30的烷氧基羰基芳基和碳原子数8～20的芳氧基羰基烷基所组成的组中的任一基团，并且R1～R4中的至少1者为氢原子以外的基团，进一步，R1～R4可以彼此结合而形成环结构，n表示0～2的整数，X1和X2各自独立地表示
‑
CH2‑
或
‑
O
‑
。6.一种下层膜形成用材料，其为在多层抗蚀剂工艺中使用的下层膜形成用材料，该下层膜形成用材料的固体成分满足以下(i)～(iii)，(i)由以下数学式(1)定义的元素构成比率Re为1.5～2.8，(ii)玻璃化转变温度为30～250℃，(iii)包含具有下述通式(1)所示的结构单元的树脂，
数学式(1)中，N
H
为下层膜形成用材料的固体成分中的氢原子的数目，N
C
为下层膜形成用材料的固体成分中的碳原子的数目，N
O
为下层膜形成用材料的固体成分中的氧原子的数目，通式(1)中，R1～R4各自独立地为选自由氢原子、碳原子数6～20的芳基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上浩二，川岛启介，藤井谦一，小田隆志，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：