CN113050373B 有机膜形成材料、有机膜的形成方法、图案形成方法、以及化合物 （信越化学工业株式会社）

JP2014080542A,2014以形成兼顾高程度的填埋特性/高程度的平坦化特性/和基板间的优良的密合力的有机膜的有机膜材料。提供含有下列通式(1)表示的化合物及有机溶剂的有机膜形成材料。少一者以上；21.光刻使用的多层抗蚀剂膜的抗蚀剂下层膜或半导体制造用有机平坦膜，其特征为，是由包含下列通式(1)表示的化合物及有机溶剂的有机该通式(2)中代表对于前述有机基团X的键结部位，Ra及Rb表示碳数1～10的直链或2.根据权利要求1所述的光刻使用的多层抗蚀剂膜的抗蚀剂下层膜或半导体制造用有34且式(12)中的4个Y中的至少二者为前53.根据权利要求1或2所述的光刻使用的多层抗蚀剂膜的抗蚀剂下层膜或半导体制造4.根据权利要求1或2所述的光刻使用的多层抗蚀剂膜的抗蚀剂下层膜或半导体制造5.根据权利要求1或2所述的光刻使用的多层抗蚀剂膜的抗蚀剂下层膜或半导体制造6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体制造用有机平坦膜的形成方法，其特征为:将该基板于100℃以上600℃以下的温度于10秒～600秒的范围进行热处理以形成硬化7.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体制造用有机平坦膜的形成方法，其特征为:将该基板于氧浓度0.1％以上21％以下的气体环境进行热处理以8.根据权利要求6或7所述的半导体制造用有机平坦在被加工体上形成根据权利要求1至5中任一项所在该抗蚀剂下层膜之上使用含硅的抗蚀剂中间层膜材料形6在该抗蚀剂中间层膜之上使用含光致抗蚀剂组成物的抗蚀剂上层膜材料形成抗蚀剂在被加工体上形成根据权利要求1至5中任一项所在该有机抗反射膜上使用含光致抗蚀剂组成物的抗蚀剂上层将该已形成图案的该抗蚀剂上层膜作为掩膜，将该有机抗反射膜将该已转印图案的该抗蚀剂中间层膜作为掩膜，将该抗蚀剂下层膜在被加工体上形成根据权利要求1至5中任一项所在该抗蚀剂下层膜之上形成选自硅氧化膜、硅氮化膜及硅氧化在该无机硬掩膜中间膜之上使用含光致抗蚀剂组成物的抗蚀剂上层膜材料形成抗蚀将该已形成图案的该抗蚀剂上层膜作为掩膜，将该无机硬掩膜中间将该已形成图案的该无机硬掩膜中间膜作为掩膜，将该抗蚀剂下层在被加工体上形成根据权利要求1至5中任一项所在该抗蚀剂下层膜之上形成选自硅氧化膜、硅氮化膜及硅氧化7在该有机抗反射膜上使用含光致抗蚀剂组成物的抗蚀剂上层膜材料形成抗蚀剂上层将该已形成图案的该抗蚀剂上层膜作为掩膜，将该有机抗反射将该已形成图案的无机硬掩膜中间膜作为掩膜，将该抗蚀剂下层膜18.以下列通式(1)表示的化合物用于形成光刻使用的多层抗蚀剂膜的抗蚀剂下层膜该通式(2)中代表对于前述有机基团X的键结部位，Ra及Rb表示碳数1～10的直链或89任1种以上与下列通式(16)及(17)表示的任[0005]因而不得不以更薄而蚀刻耐性更弱的光致抗蚀剂膜将被加工基板进行干蚀刻加[0007]多层抗蚀剂法之一有能使用在单层抗蚀剂法使用的一般抗蚀剂组成物实施的3层的干蚀刻耐性的酚醛清漆树脂等制得的有机膜(抗蚀剂下层膜)[0009]就使下层膜材料的填埋/平坦化特性改善的方法而言，有人提案添加聚醚多元醇(专利文献3)。但是该抗蚀剂下层膜材料存有对于基板的密合性难因应最先进器件中的要[0017]本发明有鉴于上述事实，目的为提供用以形成兼顾高程度的填埋特性/高程度的[0019]为了解决上述课题，本发明提供包含下列通式(1)表示的化合物及有机溶剂的有[0032]若为含有带有经如此的柔软链连结的双酚衍生物作为末端结构的化合物的有机[0050]使用了如此的有机膜形成化合物的有机膜材料，可形成兼顾高程度的填埋特性/[0051]再者，上述通式中的R1基团宜为由上述通式(2)～(4)表示的任1种以上与下列通[0054]上述通式(16)中的R2表示碳数1～30的直链、分支、或环状的饱和或不饱和的烃2基团的亚甲基也可经氧原子或羰基取代。[0061]前述有机溶剂更宜为1种以上的沸点未达180℃的有机溶剂与1种以上的沸点180赋予膜的热流动性，会成为进一步兼顾更高程度的填埋特性/更高程度的平坦化特性的有用的多层抗蚀剂膜的形成，能提供用以形成具有高干蚀刻耐性且兼顾高程度的填埋特性/提供可采用于多层抗蚀剂处理以外的半导体装置制造步骤的平坦化的具有优良的填埋特性/优良的平坦化特性/和基板间的优良密合力的半导体装置制造用平坦化[0066]将该基板于100℃以上600℃以下的温度于10秒～600秒的范围进行热处理以形成坦膜而作用的有机膜的形成方法，其特征为:将上述有机膜形成材料旋转涂布于被加工基[0070]此时前述被加工基板宜使用具有高度30nm以上的结构体或高低差的被加工基板于在有高度30nm以上的结构体或高低差的基板上形成平坦的有[0075]在该抗蚀剂中间层膜之上使用含光致抗蚀剂组成物的抗蚀剂上层膜材料形成抗[0078]以该已转印图案的前述抗蚀剂中间层膜作为掩膜，将前述抗蚀剂下层膜进行蚀[0080]如此的多层抗蚀剂处理中，若为使用本发明的有机膜形[0081]此时以前述获得的抗蚀剂中间层膜图案作为蚀刻掩膜而进行的前述抗蚀剂下层[0085]在该抗蚀剂下层膜之上使用含硅原子的抗蚀剂中间层膜材料形成抗蚀剂中间层[0090]将该已转印图案的前述抗蚀剂中间层膜作为掩膜，将前述抗蚀剂下层膜进行蚀[0095]在该无机硬掩膜中间膜之上使用含光致抗蚀剂组成物的抗蚀剂上层膜材料形成[0097]将该已形成图案的该抗蚀剂上层膜作为掩膜，将该无机[0098]将该已形成图案的该无机硬掩膜中间膜作为掩膜，将该子作为醚键而形成芳香环间的桥联结构，l1＝0时，不存在成为芳香环间的桥联结构的醚化特性且兼具对于基板的优良的密合力的有机膜的有机[0140]上述通式(1)中的R1宜由上述通式(2)～(4)表示的任1种以上与下列通式(16)及[0143]上述通式(16)中的R2表示碳数1～30的直链、分支、或环状的饱和或不饱和的烃2基团的亚甲基也可经氧原子或羰基取代。平坦化特性/和基板间的优良密合力的有机膜的有机膜形成材料的成分为有用的化合物、射膜的4层抗蚀剂处理这类多层抗蚀剂处理中的抗蚀剂下层膜材料、或半导体装置制造用成微细的图案。[0151]图1(A)～(F)显示本发明的利用3层抗蚀剂处理所为的图案形成方法的一例的说用的抗蚀剂下层膜材料、及作为半导体装置制造用平坦化材料等为有效的有机膜形成材[0157]本申请发明人等针对上述课题努力研究，结果发现若为含下列通式(1)表示的化合物的有机膜形成材料，会成为能形成兼顾高程度的填埋特性/高程度的平坦化特性及对子作为醚键而形成芳香环间的桥联结构，l1＝0时，不存在成为芳香环间的桥联结构的醚构的作用，会成为能形成兼顾耐热性及高程度的填埋特性/高程度的平坦化特性且和基板子作为醚键而形成芳香环间的桥联结构，l1＝0时，不存在成为芳香环间的桥联结构的醚[0213]上述通式(5)表示的有机基团X之中，下列在考量耐热性及蚀刻耐性的观点时特[0236]再者，上述通式中的R1基团可由上述通式(2)～(4)表示的任1种以上与下列通式[0239]上述通式(16)中的R2表示碳数1～30的直链、分支、或环状的饱和或不饱和的烃2基团的亚甲基也可经氧原子或羰基取代。[0253]若为含有这些化合物的有机膜材料，通过将上述通式(16)及/或(17)表示的末端[0254]又，本发明的有机膜形成用化合物的分子[0255]通过将含有如此的化合物的有机膜形成材料使用在半导体装置等制造步骤的微度的填埋特性/高程度的平坦化特性/和基板的优良的密合力的抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下蚀剂处理以外的半导体装置制造步骤的平坦化的具有优良的填埋特性/优良的平坦化特性/和基板间的优良的密合力的半导体装置制造用[0265]上述环氧化合物与羧酸化合物的量比，较佳为相对于环氧化合物中的环氧基1摩[0271]此时使用的有机溶剂只要是能溶解化合物且若和水混合会分离成2层者即无特殊~5次的程度。[0279]此时使用的羧酸成分，尤其将下列通式表示的羧酸化合物(21)及/或羧酸化合物2代基的羧酸的反应获得中间体(STEP1)，之后进一步以取代反应将羟基的氢原子分别变换bdeg及Rh中的任意者。发明的有机膜形成用化合物可单独使用或将多数种组合使环戊二烯共聚物、日本特开2005-128509号公报记载的芴双酚酚醛清漆树脂、日本特开的富勒烯、日本特开2006-293298号公报记载的双酚化合物及其酚醛清漆树脂、日本特开报记载的双萘酚化合物及其酚醛清漆树脂、日本特开2008-158002号公报记载的富勒烯树[0302]本发明的有机膜形成材料可使用的有机溶剂，只要是会溶解前述基础聚合物(有可使用日本特开2007-199653号公报中的(0091)～(0092)段落记载的溶剂等沸点未达180用化合物，故会成为有良好的干蚀刻耐性且兼具耐热性及高程度的填埋/高程度的平坦化溶剂中添加沸点180℃以上的高沸点溶剂(沸点未达180℃的溶剂与沸点180℃以上的溶剂[0305]上述高沸点溶剂的沸点，配合对于有机膜组成物进行热处理的温度适当选择即[0307]有机溶剂宜为1种以上的沸点未达180℃的有机溶剂与1种以上的沸点为180℃以合物添加高沸点溶剂可赋予热流动性，会成为兼顾高程度的填埋特性/高程度的平坦化特成材料可用在抗蚀剂下层膜材料或半导体装置制造剂处理、使用含硅无机硬掩膜中间膜及有机抗反射膜的4层抗蚀剂处理等这类多层抗蚀剂[0327]若为本发明的有机膜形成材料硬化成的有机膜，则通过兼顾高程度的填埋特性/性不足导致有机膜表面的凹凸、没有在有机膜正上形成无机硬掩膜时的膜剥离的有机膜。[0329]本发明提供使用上述有机膜形成材料形成作为光刻使用的多层抗蚀剂膜的抗蚀剂下层膜或半导体制造用平坦化膜(有机平而作用的有机膜的形成方法，其特征为:将本发明的有机膜形成材料旋转涂布在被加工基板上，将该基板于100℃以上600℃以下的温度于10秒～600秒的范围进行热处理以形成硬旋涂法(旋转涂布)等涂覆在被加工基板上，将该有机膜形成材料于氧浓度0.1[0337]本发明提供一种图案形成方法，是利用使用了如此的有机膜形成材料的3层抗蚀剂处理所为的图案形成方法，包括:在被加工体上使用本发明的有机膜形成材料形成抗蚀剂下层膜，在该抗蚀剂下层膜之上使用含硅的抗蚀剂中间层膜材料来形成抗蚀剂中间层少包括:在被加工基板上使用本发明的有机膜形成材料来形成抗蚀剂下层膜，在该抗蚀剂下层膜上使用含硅原子的抗蚀剂中间层膜材料来形成抗蚀剂中间层膜(含硅的抗蚀剂中间层膜)，在该抗蚀剂中间层膜上使用含光致抗蚀剂组成物的抗蚀剂上层膜材料来形成抗蚀[0338]上述3层抗蚀剂处理的含硅的抗蚀剂中间层膜，因为对于利用氧气或氢气所为的[0339]就上述3层抗蚀剂处理的含硅的抗蚀剂中间层膜而言，也宜使用聚倍半硅氧烷系来抑制反射，能使基板反射成为0.5％以下。就有抗反射效果的抗蚀剂中间层膜而言硅键的吸光基团作为悬吊基团并以酸或热交联的聚倍半硅氧烷较理使用本发明的有机膜材料来形成抗蚀剂下层膜，在该抗蚀剂下层膜上形成选自硅氧化膜、被加工体形成图案。SiON膜最为理想。形成SiON膜时的基板温度成为300～500℃,故下层膜需能耐受300～500抗蚀剂上层膜而制得多层抗蚀剂膜，对于前述抗蚀剂上层膜的图案电路区域进行曝光后，等基[0386]使用表1所示的环氧化合物及羧酸化合物，除此以外依和合成例1同样的反应条方面，使用了含不具经柔软链连结的双酚衍生物作为末端结构的比较化合物R1的比较例结的双酚衍生物作为末端结构的比较化合物R2的比较例UDL2的比较例1-2，未观察到由于[0431]分别将有机膜形成材料(UDL-1～31、比较例UDL-1～2)涂布在具有巨大孤立沟渠大气中按表10所示条件煅烧后，使用ParkSystems公司制NX10原子力显微镜(AFM)观察沟渠部分与非沟渠部分的有机膜10的高低差(图3(K)中的delta10)。结果示于表10。本评价了在密合性及填埋特性评价试验出现剥离的比较例UDL-1的比较例3