[發(fā)明專(zhuān)利]化合物、有機(jī)膜形成用組合物、半導(dǎo)體裝置制造用基板、有機(jī)膜的形成方法及圖案形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910242725.4
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110317125B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 橘誠(chéng)一郎;渡邊武;新井田惠介;長(zhǎng)井洋子;澤村昂志;荻原勤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C07C35/38
• 分類(lèi)號(hào): C07C35/38;C07C29/42;C07C69/16;C07C67/08;C07D335/16;C07C43/205;C07C41/18;G03F7/004;G03F7/11;G03F7/115
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;謝順星

本發(fā)明提供一種能夠形成有機(jī)下層膜的化合物，該有機(jī)下層膜在空氣中或非活性氣體中的成膜條件下進(jìn)行固化而不產(chǎn)生副產(chǎn)物，不僅形成于基板的圖案的嵌入和平坦化特性?xún)?yōu)異，而且基板加工時(shí)的干法蝕刻耐性也良好。所述化合物在分子內(nèi)具有2個(gè)以上下述通式(1?1)所示的部分結(jié)構(gòu)。[化學(xué)式1]式中，Ar各自獨(dú)立地表示可具有取代基的芳香環(huán)或可具有取代基的含有1個(gè)以上氮原子的芳香環(huán)，2個(gè)Ar可彼此連接而形成環(huán)結(jié)構(gòu)；虛線(xiàn)表示與有機(jī)基團(tuán)的結(jié)合鍵；B為陰離子性離去基團(tuán)，其可通過(guò)熱、酸中的任意一種或兩種的作用生成反應(yīng)性陽(yáng)離子。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及例如在半導(dǎo)體裝置制造工序中等使用的化合物、有機(jī)膜形成用組合物及使用了該組合物的半導(dǎo)體裝置制造用基板、有機(jī)膜的形成方法、圖案形成方法。

背景技術(shù)

在以往，通過(guò)圖案尺寸的精細(xì)化來(lái)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的高集成化與高速度化，而該精細(xì)化是由作為泛用技術(shù)的、使用了光曝光的平版印刷技術(shù)(光平版印刷)中的光源的短波長(zhǎng)化帶來(lái)的。為了在半導(dǎo)體裝置基板(被加工基板)上形成這樣的精細(xì)的電路圖案，通常使用以下方法：將形成有圖案的光致抗蝕劑膜作為蝕刻掩模，通過(guò)干法蝕刻對(duì)被加工基板進(jìn)行加工。然而，由于在現(xiàn)實(shí)中不存在能夠在光致抗蝕劑膜與被加工基板之間得到完全的蝕刻選擇性的干法蝕刻方法，因此近年來(lái)，利用多層抗蝕劑法的基板加工逐漸變得普遍。該方法為使蝕刻選擇性與光致抗蝕劑膜(以下稱(chēng)為抗蝕劑上層膜)不同的中間膜夾在抗蝕劑上層膜與被加工基板之間，在抗蝕劑上層膜上得到圖案后，將抗蝕劑上層膜圖案作為干法蝕刻掩模，通過(guò)干法蝕刻將圖案轉(zhuǎn)印至中間膜，進(jìn)一步，將中間膜作為干法蝕刻掩模并通過(guò)干法蝕刻將圖案轉(zhuǎn)印至被加工基板上的方法。

作為多層抗蝕劑法之一，有一種能夠使用在單層抗蝕劑法中使用的一般的抗蝕劑組合物來(lái)進(jìn)行的三層抗蝕劑法。該方法使用由含有機(jī)樹(shù)脂的組合物形成的有機(jī)下層膜材料在被加工基板上進(jìn)行涂布并進(jìn)行燒成，由此形成有機(jī)下層膜(以下稱(chēng)為有機(jī)膜)，使用由含有含硅樹(shù)脂的組合物形成的抗蝕劑中間膜材料在該有機(jī)膜上進(jìn)行涂布并進(jìn)行燒成，由此成膜為含硅膜(以下稱(chēng)為硅中間膜)，在其上形成一般的抗蝕劑上層膜。若在對(duì)該抗蝕劑上層膜進(jìn)行圖案化后，進(jìn)行利用氟類(lèi)氣體等離子體的干法蝕刻，則有機(jī)類(lèi)的抗蝕劑上層膜相對(duì)于硅中間膜能夠獲得良好的蝕刻選擇比，因此能夠?qū)⒖刮g劑上層膜圖案轉(zhuǎn)印至硅中間膜上。根據(jù)該方法，即使使用不具備對(duì)用來(lái)直接加工被加工基板而言充分的膜厚的抗蝕劑上層膜，或者即使使用不具備對(duì)被加工基板的加工而言充分的干法蝕刻耐性的抗蝕劑上層膜，由于通常與抗蝕劑上層膜相比，硅中間膜為同等以下的膜厚，因此能夠容易地將圖案轉(zhuǎn)印至硅中間膜。然后，只要將經(jīng)過(guò)圖案轉(zhuǎn)印的硅中間膜作為干法蝕刻掩模，并通過(guò)利用氧類(lèi)或氫類(lèi)氣體等離子體的干法蝕刻將圖案轉(zhuǎn)印至有機(jī)下層膜，在基板的加工中，就能夠?qū)D案轉(zhuǎn)印至對(duì)基板的加工具有充分的干法蝕刻耐性的有機(jī)下層膜上。使用氟類(lèi)氣體或氯類(lèi)氣體等并通過(guò)干法蝕刻，能夠?qū)⒃摻?jīng)過(guò)圖案轉(zhuǎn)印的有機(jī)下層膜圖案圖案轉(zhuǎn)印至基板。

另一方面，半導(dǎo)體裝置的制造工序中的精細(xì)化正在不斷地接近來(lái)自光平版印刷用光源的波長(zhǎng)的本質(zhì)界限。因此，近年來(lái)對(duì)不依賴(lài)精細(xì)化的半導(dǎo)體裝置的高集成化進(jìn)行了研究，作為該方法之一，對(duì)具有多柵結(jié)構(gòu)或環(huán)柵(gate-all-around)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行了研究，其中一部分已被實(shí)用化。在利用多層抗蝕劑法形成這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠適用可進(jìn)行平坦化(planarization)的有機(jī)膜材料，該有機(jī)膜材料以無(wú)空隙的方式填充于形成在被加工基板上的孔、溝槽、翅片(fin)等微小圖案、或者填充段差或圖案密集部分與無(wú)圖案區(qū)域。通過(guò)使用這樣的有機(jī)膜材料在段差基板上形成平坦的有機(jī)下層膜表面，能夠抑制在其上成膜的硅中間膜或抗蝕劑上層膜的膜厚變動(dòng)，能夠抑制光平版印刷的焦點(diǎn)裕度或隨后的被加工基板的加工工序中的邊寬(margin)下降。由此，能夠以良好的成品率制造半導(dǎo)體裝置。另一方面，在單層抗蝕劑法中，為了填充具有段差或圖案的被加工基板，上層抗蝕劑膜的膜厚變厚，由此導(dǎo)致的曝光顯影后的圖案傾倒(pattern collapse)或由曝光時(shí)來(lái)自基板的反射導(dǎo)致的圖案形狀劣化等，曝光時(shí)的圖案形成裕度變窄，難以以良好的成品率制造半導(dǎo)體裝置。