[發明專利]有機膜形成用材料、圖案形成方法、以及聚合物

在審

• 申請號: 202011354547.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112859516A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 郡大佑;中原貴佳;石綿健汰;山本靖之
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004;C08G65/34
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明涉及有機膜形成用材料、圖案形成方法、以及聚合物。本發明的課題為提供成膜性優異并能展現高的蝕刻耐性、優異的扭曲耐性、填埋特性的有機膜材料、使用了該有機膜材料的圖案形成方法、及適于如此的有機膜材料的聚合物。解決該課題的手段為一種有機膜形成用材料，是有機膜形成時使用的材料，其含有具有下列通式(1)表示的重復單元的聚合物、及有機溶劑。上述通式(1)中，AR1、AR2為也可以有取代基的苯環或萘環。W₁為不具有芳香環的碳數2～20的2價有機基團，構成有機基團的亞甲基也可取代為氧原子或羰基。W₂為至少具有1個以上的芳香環的碳數6～80的2價有機基團。

技術領域

本發明是關于適用于半導體元件等的制造步驟中的微細加工的涂布型有機膜及使用了該有機膜的適于遠紫外線、KrF準分子激光(248nm)、ArF準分子激光(193nm)、F₂激光(157nm)、Kr₂激光(146nm)、Ar₂激光(126nm)、極紫外線(EUV，13.5nm)、電子束(EB)、X射線曝光等的圖案形成方法。

背景技術

近年，伴隨半導體元件的高集成化與高速化，要求圖案規則的微細化，于此之中，在目前作為泛用技術使用的使用了光曝光的光刻方面，已有人針對要如何實施更微細且高精度的圖案加工，對于使用的光源進行各種的技術開發。

就抗蝕劑圖案形成時使用的光刻用的光源而言，在集成程度較低的部分廣泛使用以水銀燈的g線(436nm)或i線(365nm)作為光源的光曝光。另一方面，在集成程度較高而需要微細化的部分，使用了較短波長的KrF準分子激光(248nm)、ArF準分子激光(193nm)的光刻已經實用化，在需要進一步微細化的最先進世代，利用極紫外線(EUV，13.5nm)所為的光刻也趨近實用化。

如上述般抗蝕劑圖案的細線化持續進展的話，已明了在作為典型的抗蝕劑圖案形成方法使用的單層抗蝕劑法中，圖案的高度相對于圖案線寬的比(縱橫比)會增大，顯影時會因顯影液的表面張力導致發生圖案崩塌。于此，已知若欲在高低差基板上形成高縱橫比的圖案時，將干蝕刻特性不同的膜予以疊層并形成圖案的多層抗蝕劑法是優異的，有人開發出組合了以含硅的感光性聚合物形成的光致抗蝕劑層、及以將碳、氫及氧作為主構成元素的有機系聚合物，例如酚醛清漆系聚合物形成的下層的2層抗蝕劑法(專利文獻1)、組合了以單層抗蝕劑法中使用的有機系感光性聚合物形成的光致抗蝕劑層、以硅系聚合物或硅系CVD膜形成的中間層、及以有機系聚合物形成的下層的3層抗蝕劑法(專利文獻2)。

就該3層抗蝕劑法而言，首先使用氟碳系的干蝕刻氣體將光致抗蝕劑層的圖案予以圖案轉印于含硅的中間層后，將此圖案作為掩膜，利用含氧的氣體進行干蝕刻而將圖案轉印于以碳及氫作為主構成元素的有機下層膜，以此作為掩膜，利用干蝕刻在被加工基板上形成圖案。但就20nm世代以后的半導體元件制造處理而言，若將此有機下層膜圖案作為硬掩膜并利用干蝕刻將圖案轉印于被加工基板，則會在該下層膜圖案看到扭曲、彎曲的現象。

就在被加工基板正上形成的碳硬掩膜而言，一般為將甲烷氣體、乙烷氣體、乙炔氣體等作為原料并利用CVD法制得的非晶質碳(以下稱CVD-C)膜。已知此CVD-C膜可使膜中的氫原子為極少，對于如上述的圖案的扭曲、彎曲非常有效，但也已知當基底的被加工基板有高低差時，會因為CVD處理的特性而難以將如此的高低差平坦地填埋。所以若將有高低差的被加工基板以CVD-C膜填埋后，以光致抗蝕劑進行圖案化，則會因被加工基板的高低差的影響而在光致抗蝕劑的涂布面產生高低差，因此光致抗蝕劑的膜厚變得不均勻，結果造成光刻時的焦點余裕度、圖案形狀劣化。

另一方面，已知利用旋轉涂布法來形成作為在被加工基板正上形成的碳硬掩膜的下層膜時，會有能將高低差基板的高低差予以平坦地填埋的好處。若以此下層膜材料使該基板平坦化，則會抑制在其上成膜的含硅的中間層、光致抗蝕劑的膜厚變動，可擴大光刻的焦點余裕度，可形成正常的圖案。