[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。本发明的课题为提供成膜性优异并能展现高的蚀刻耐性、优异的扭曲耐性、填埋特性的有机膜材料、使用了该有机膜材料的图案形成方法、及适于如此的有机膜材料的聚合物。解决该课题的手段为一种有机膜形成用材料，是有机膜形成时使用的材料，其含有具有下列通式(1)表示的重复单元的聚合物、及有机溶剂。上述通式(1)中，AR1、AR2为也可以有取代基的苯环或萘环。W₁为不具有芳香环的碳数2～20的2价有机基团，构成有机基团的亚甲基也可取代为氧原子或羰基。W₂为至少具有1个以上的芳香环的碳数6～80的2价有机基团。

技术领域

本发明是关于适用于半导体元件等的制造步骤中的微细加工的涂布型有机膜及使用了该有机膜的适于远紫外线、KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)、F₂激光(157nm)、Kr₂激光(146nm)、Ar₂激光(126nm)、极紫外线(EUV，13.5nm)、电子束(EB)、X射线曝光等的图案形成方法。

背景技术

近年，伴随半导体元件的高集成化与高速化，要求图案规则的微细化，于此之中，在目前作为泛用技术使用的使用了光曝光的光刻方面，已有人针对要如何实施更微细且高精度的图案加工，对于使用的光源进行各种的技术开发。

就抗蚀剂图案形成时使用的光刻用的光源而言，在集成程度较低的部分广泛使用以水银灯的g线(436nm)或i线(365nm)作为光源的光曝光。另一方面，在集成程度较高而需要微细化的部分，使用了较短波长的KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)的光刻已经实用化，在需要进一步微细化的最先进世代，利用极紫外线(EUV，13.5nm)所为的光刻也趋近实用化。

如上述般抗蚀剂图案的细线化持续进展的话，已明了在作为典型的抗蚀剂图案形成方法使用的单层抗蚀剂法中，图案的高度相对于图案线宽的比(纵横比)会增大，显影时会因显影液的表面张力导致发生图案崩塌。于此，已知若欲在高低差基板上形成高纵横比的图案时，将干蚀刻特性不同的膜予以叠层并形成图案的多层抗蚀剂法是优异的，有人开发出组合了以含硅的感光性聚合物形成的光致抗蚀剂层、及以将碳、氢及氧作为主构成元素的有机系聚合物，例如酚醛清漆系聚合物形成的下层的2层抗蚀剂法(专利文献1)、组合了以单层抗蚀剂法中使用的有机系感光性聚合物形成的光致抗蚀剂层、以硅系聚合物或硅系CVD膜形成的中间层、及以有机系聚合物形成的下层的3层抗蚀剂法(专利文献2)。

就该3层抗蚀剂法而言，首先使用氟碳系的干蚀刻气体将光致抗蚀剂层的图案予以图案转印于含硅的中间层后，将此图案作为掩膜，利用含氧的气体进行干蚀刻而将图案转印于以碳及氢作为主构成元素的有机下层膜，以此作为掩膜，利用干蚀刻在被加工基板上形成图案。但就20nm世代以后的半导体元件制造处理而言，若将此有机下层膜图案作为硬掩膜并利用干蚀刻将图案转印于被加工基板，则会在该下层膜图案看到扭曲、弯曲的现象。

就在被加工基板正上形成的碳硬掩膜而言，一般为将甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等作为原料并利用CVD法制得的非晶质碳(以下称CVD-C)膜。已知此CVD-C膜可使膜中的氢原子为极少，对于如上述的图案的扭曲、弯曲非常有效，但也已知当基底的被加工基板有高低差时，会因为CVD处理的特性而难以将如此的高低差平坦地填埋。所以若将有高低差的被加工基板以CVD-C膜填埋后，以光致抗蚀剂进行图案化，则会因被加工基板的高低差的影响而在光致抗蚀剂的涂布面产生高低差，因此光致抗蚀剂的膜厚变得不均匀，结果造成光刻时的焦点余裕度、图案形状劣化。

另一方面，已知利用旋转涂布法来形成作为在被加工基板正上形成的碳硬掩膜的下层膜时，会有能将高低差基板的高低差予以平坦地填埋的好处。若以此下层膜材料使该基板平坦化，则会抑制在其上成膜的含硅的中间层、光致抗蚀剂的膜厚变动，可扩大光刻的焦点余裕度，可形成正常的图案。