CN107111234A - 抗蚀剂下层膜形成用组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供一种用于形成抗蚀剂下层膜的组合物，其能够形成表示抗蚀剂图案的线宽的不均匀度的LWR比以往小的抗蚀剂图案。本发明的解决方法是一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含聚合物、具有被叔丁氧基羰基保护了的氨基和未被保护的羧基的化合物或该化合物的水合物、以及溶剂，所述化合物或该化合物的水合物相对于该聚合物100质量份为0.1质量份～30质量份。

Description

抗蚀剂下层膜形成用组合物
技术领域
本发明涉及一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其以相对于聚合物而言规定的比例含有具有被叔丁氧基羰基(以下在本说明书中简称为Boc基。)保护了的氨基和未被保护的羧基的化合物。此外，本发明涉及一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，即使在形成薄的膜厚(例如20nm以下)的抗蚀剂下层膜的情况下，其对基板的涂布性也优异，进而即使在薄膜的情况下，也会改良所形成的抗蚀剂的线图案线宽的不均匀度的大小。
背景技术
专利文献1公开了一种抗蚀剂下层膜(防反射膜)，其不与在上层形成的抗蚀剂膜混合，在使用ArF准分子激光进行曝光的情况下，可获得期望的光学参数(k值、n值)，而且可获得相对于抗蚀剂膜而言大的干蚀刻速度的选择比。
另一方面，对于采用了作为进一步微细加工技术的EUV(极紫外线的简称，波长13.5nm)曝光的光刻而言，虽然没有来自基板的反射，但是与图案微细化相伴的抗蚀剂图案侧壁的粗糙成为问题。因此，进行了众多关于用于形成矩形性高的抗蚀剂图案形状的抗蚀剂下层膜的研究。作为形成EUV、X射线、电子射线等高能量射线曝光用抗蚀剂下层膜的材料，公开了排气的产生降低了的抗蚀剂下层膜形成用组合物(专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/008446号
专利文献2：国际公开第2010/061774号
发明内容
发明所要解决的课题
作为对抗蚀剂下层膜所要求的特性，可举出例如，不发生与在上层形成的抗蚀剂膜的混合(不溶于抗蚀剂溶剂)、具有与抗蚀剂膜相比大的干蚀刻速度。
在伴随EUV曝光的光刻的情况下，所形成的图案线宽变为32nm以下，EUV曝光用的抗蚀剂下层膜可以比以往膜厚薄地形成而被使用。然而，由于将抗蚀剂下层膜制成薄膜，在其上形成的抗蚀剂图案的表示线宽不均匀度的LWR(线宽粗糙度，Line Width Roughness)恶化成为问题。
本发明的目的在于，通过解决上述问题，从而获得能够形成期望的抗蚀剂图案的、用于形成抗蚀剂下层膜的组合物。
用于解决课题的手段
本发明涉及一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，包含：
聚合物，
具有被Boc基保护了的氨基和未被保护的羧基的化合物或该化合物的水合物，以及
溶剂，
所述化合物或该化合物的水合物相对于该聚合物100质量份为0.1质量份～30质量份。
前述化合物由例如下述式(1a)或式(1b)表示。
(式中，A表示碳原子数为1～6的直链状烃基、脂环式烃基、芳香族烃基或芳香族杂环基，该直链状烃基可以具有至少1个杂原子，例如氮原子、硫原子或氧原子，B表示氢原子或碳原子数为1～21的有机基团，该有机基团可以具有至少1个选自羰基、-OC(＝O)-基、-O-基、-S-基、磺酰基和-NH-基中的连接基团、和/或至少1个选自羟基、硫醇基、卤代基(该卤代基表示例如氟代基、氯代基、溴代基或碘代基。)、氨基和硝基中的取代基，R0表示氢原子或甲基，Z1和Z2分别独立地表示氢原子、羟基、卤代基、氨基或硝基，m表示0～2，n表示1～4的整数。)
在上述式(1a)中，在B表示碳原子数为1～21的有机基团的情况下，该有机基团的例子如下所示。
发明效果
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物以相对于聚合物而言规定的比例包含例如上述式(1a)或式(1b)所示的、具有被Boc基保护了的氨基和未被保护的羧基的化合物。因此，在使用该组合物形成作为薄膜的抗蚀剂下层膜的情况下，在其上能够形成表示线宽的不均匀度的LWR比以往小的抗蚀剂图案。
附图说明
图1是表示在涂布性试验中使用的、形成有图案的基板的上面的平面图和表示其截面结构的立体图。
具体实施方式
[聚合物]
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的聚合物具有例如下述式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元。
(式中，Q1和Q2分别独立地表示具有可具有取代基的碳原子数为1～13的烃基的二价有机基团、具有芳香族环的二价有机基团、或具有包含1～3个氮原子的杂环的二价有机基团。)
上述碳原子数为1～13的烃基例如表示碳原子数为1～13的直链状或支链状的烷基，可举出叔丁基、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、戊基、己基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基等。
在上述烃基具有取代基的情况下，作为该取代基，可举出例如卤代基。上述烃基是直链状或支链状的烃基、脂环式烃基、或直链状或支链状的烃基与脂环式烃基的组合。作为该脂环式烃基，可举出例如，环亚丁基、环亚戊基、环亚己基。
作为上述包含1～3个氮原子的杂环，可举出例如三嗪三酮、嘧啶三酮、咪唑烷二酮、咪唑烷酮、吡啶酮。
前述式(2)所示的结构单元由例如下述式(2′)表示。
(式中，Q3表示可具有取代基的碳原子数为1～13的烃基、或可具有取代基的芳香族环，2个v分别独立地表示0或1。)
在上述烃基具有取代基的情况下，作为该取代基，可举出例如卤代基。上述烃基是直链状或支链状的烃基、脂环式烃基、或直链状或支链状的烃基与脂环式烃基的组合。在上述芳香族环具有取代基的情况下，作为该取代基，可举出例如碳原子数为1～6的烷基。
前述Q3表示例如下式所示的基团。
前述式(3)所示的结构单元由例如下述式(3′)表示。
(式中，Q4表示可具有取代基的碳原子数为1～13的烃基、或可具有取代基的芳香族环，2个w分别独立地表示0或1。)
在上述烃基具有取代基的情况下，作为该取代基，可举出例如羟基和卤代基。上述烃基是直链状或支链状的烃基、脂环式烃基、或直链状或支链状的烃基与脂环式烃基的组合。前述直链状或支链状的烃基可以在2个碳原子间具有双键。在上述芳香族环具有取代基的情况下，作为该取代基，可举出例如碳原子数为1～6的烷基和羟基。前述Q4表示例如下式所示的基团。
前述聚合物在聚合物链的末端具有例如下述式(4)所示的结构。
(式中，R1、R2和R3分别独立地表示氢原子、碳原子数为1～13的直链状或支链状的烷基、卤代基(该卤代基表示例如氟代基、氯代基、溴代基或碘代基。)或羟基，前述R1、R2和R3中的至少1个表示前述烷基，Ar表示苯环、萘环或蒽环，2个羰基分别与前述Ar所表示的环的相邻的2个碳原子结合，X表示可具有碳原子数为1～3的烷氧基作为取代基的碳原子数为1～6的直链状或支链状的烷基。)
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的聚合物可以是无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物中的任一种。作为聚合物的聚合方法，可以是溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、块状聚合等各种方法，可以适当使用聚合催化剂等。
上述聚合物的重均分子量为例如1000～100000，优选为1000～10000。如果该重均分子量的值过高，则本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物的涂布性恶化。本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的上述聚合物相对于该组合物100质量份为例如0.01质量份～3质量份，优选为0.1质量份～2质量份。
[Boc氨基酸]
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物除了上述聚合物以外，还包含具有被Boc基保护了的氨基和未被保护的羧基的化合物或该化合物的水合物。以下，在本说明书中，将前述化合物或其水合物简称为Boc氨基酸。作为本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的Boc氨基酸，可举出例如下述式(a-1)～式(a-91)所示的化合物。
这些化合物单独使用、或组合2种以上使用。这些化合物中，优选式(a-6)所示的化合物、式(a-7)所示的化合物、式(a-9)所示的化合物及其水合物、以及式(a-84)所示的化合物。即，优选N-(叔丁氧基羰基)-L-丙氨酸、N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸、N-(叔丁氧基羰基)-L-亮氨酸及其水合物、以及1-(叔丁氧基羰基氨基)环戊烷羧酸。
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的上述Boc氨基酸相对于该组合物中包含的上述聚合物100质量份为0.1质量份～30质量份，优选为0.1质量份～20质量份。在上述Boc氨基酸的含有比例比0.1质量份少的情况下，不能获得由添加Boc氨基酸产生的效果；另一方面，在上述Boc氨基酸的含有比例比30质量份多的情况下，所形成的抗蚀剂下层膜不能获得溶剂耐性。
[溶剂]
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物进一步包含溶剂。作为该溶剂，只要能够溶解前述的聚合物就不特别限制，可以使用例如，乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、丙二醇、丙二醇单甲基醚、丙二醇单丙基醚、1-乙氧基-2-丙醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、1-甲氧基-2-丁醇、2-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇、3-甲氧基-1-丁醇、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-羟基异丁酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯。这些溶剂单独或组合2种以上使用。
上述溶剂中，优选丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、1-乙氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、乳酸丁酯、和环己酮。本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的上述溶剂相对于该组合物100质量份例如为90质量份～99.99质量份、或98质量份～99.9质量份。
[交联剂]
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物可以进一步含有交联剂。作为该交联剂，不特别限制，但优选使用具有至少两个交联形成取代基(例如羟甲基、甲氧基甲基、丁氧基甲基)的含氮化合物。
作为上述交联剂，可举出例如，六甲氧基甲基三聚氰胺、四甲氧基甲基苯并胍胺、1,3,4,6-四(甲氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-四(丁氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-四(羟基甲基)甘脲、1,3-双(羟基甲基)脲、1,1,3,3-四(丁氧基甲基)脲、1,1,3,3-四(甲氧基甲基)脲。
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的上述交联剂相对于该组合物中包含的上述聚合物100质量份例如为1质量份～100质量份，优选为10质量份～50质量份。
[交联催化剂]
为了促进交联反应，本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物可以进一步含有交联催化剂。作为该交联催化剂，可以使用例如，对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、吡啶对甲苯磺酸盐、水杨酸、樟脑磺酸、5-磺基水杨酸、4-氯苯磺酸、4-羟基苯磺酸、苯二磺酸、1-萘磺酸、柠檬酸、苯甲酸、羟基苯甲酸等磺酸化合物和羧酸化合物。这些交联催化剂单独或组合2种以上使用。
本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物中包含的上述交联催化剂相对于该组合物中包含的上述交联剂100质量份例如为0.1质量份～25质量份，优选为1质量份～10质量份。
[其他添加剂]
只要不损害本发明的效果，本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物可以根据需要进一步含有表面活性剂等添加剂。表面活性剂是为了提高上述组合物对基板的涂布性的添加物。作为该表面活性剂的具体例，可举出例如，聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧乙烯烷基醚类，聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯烷基芳基醚类，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物类，失水山梨糖醇单月桂酸酯、失水山梨糖醇单棕榈酸酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、失水山梨糖醇单油酸酯、失水山梨糖醇三油酸酯、失水山梨糖醇三硬脂酸酯等失水山梨糖醇脂肪酸酯类，聚氧乙烯失水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇三油酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇三硬脂酸酯等聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯类等非离子系表面活性剂、エフトップ〔注册商标〕EF301、エフトップEF303、エフトップEF352〔三菱マテリアル电子化成(株)制〕、メガファック〔注册商标〕F171、メガファックF173、メガファックR-30、メガファックR-40、メガファックR-40-LM(DIC(株)制)、フロラードFC430、フロラードFC431(住友スリーエム(株)制)，アサヒガード〔注册商标〕AG710、サーフロン〔注册商标〕S-382、サーフロンSC101、サーフロンSC102、サーフロンSC103、サーフロンSC104、サーフロンSC105、サーフロンSC106(旭硝子(株)制)等氟系表面活性剂、有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业(株)制)。这些表面活性剂单独或组合2种以上使用。
在本发明的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物包含上述表面活性剂的情况下，相对于该组合物中包含的上述聚合物100质量份，例如为0.1质量份～5质量份，优选为0.2质量份～3质量份。
实施例
本说明书的下述合成例1和合成例2所示的重均分子量是基于凝胶渗透色谱法(以下，在本说明书中简称为GPC。)的测定结果。测定中使用東ソー(株)制GPC装置，测定条件如下所示。此外，本说明书的下述合成例所示的分散度由所测定的重均分子量和数均分子量算出。
GPC柱：Shodex〔注册商标〕·Asahipak〔注册商标〕(昭和电工(株))
柱温：40℃
溶剂：N,N-二甲基甲酰胺(DMF)
流量：0.6mL/分钟
标准试样：聚苯乙烯(東ソー(株)制)
检测器：RI检测器(東ソー(株)制，RI-8020)
<合成例1>
将对苯二甲酸二缩水甘油酯(ナガセケムテックス(株)制，商品名：デナコール〔注册商标〕EX711)100g、5-羟基间苯二甲酸(东京化成工业(株)制)63.32g、4-叔丁基邻苯二甲酸酐(东京化成工业(株)制)15.97g和苄基三乙基氯化铵(东京化成工业(株)制)3.96g添加到丙二醇单甲基醚733.01g中，使其溶解。将反应容器进行氮气置换后，于135℃反应4小时，获得聚合物溶液。该聚合物溶液即使冷却至室温也不产生白浊等，在丙二醇单甲基醚中的溶解性良好。进行了GPC分析，结果所得的溶液中的聚合物利用标准聚苯乙烯换算而得的重均分子量为4266、分散度为2.39。由本合成例获得的聚合物具有下述式(5a)所示的结构单元和式(5b)所示的结构单元，同时在末端具有下述式(5c)所示的结构。
<合成例2>
将对苯二甲酸二缩水甘油酯(ナガセケムテックス(株)制，商品名：デナコール〔注册商标〕EX711)5.00g、5-羟基间苯二甲酸(东京化成工业(株)制)3.15g和苄基三乙基氯化铵(东京化成工业(株)制)0.20g添加到丙二醇单甲基醚35.60g中，使其溶解。将反应容器进行氮气置换后，于135℃反应4小时，获得聚合物溶液。该聚合物溶液即使冷却至室温也不产生白浊等，在丙二醇单甲基醚中的溶解性良好。进行了GPC分析，结果所得的溶液中的聚合物利用标准聚苯乙烯换算而得的重均分子量为15673、分散度为3.39。由本合成例获得的聚合物具有下述式(5a)所示的结构单元和式(5b)所示的结构单元，但该聚合物在末端不具有上述式(5c)所示的结构。
<实施例1>
向由上述合成例1获得的、包含聚合物0.22g的聚合物溶液1.20g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.055g、吡啶对甲苯磺酸盐0.0055g(东京化成工业(株)制)和N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸(东京化成工业(株)制)0.022g，添加丙二醇单甲基醚7.90g和丙二醇单甲基醚乙酸酯20.79g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
<实施例2>
向由上述合成例1获得的、包含聚合物0.22g的聚合物溶液1.20g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.055g、吡啶对甲苯磺酸盐0.0055g(东京化成工业(株)制)和N-(叔丁氧基羰基)-L-丙氨酸(东京化成工业(株)制)0.022g，添加丙二醇单甲基醚7.90g和丙二醇单甲基醚乙酸酯20.79g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
<实施例3>
向由上述合成例1获得的、包含聚合物0.22g的聚合物溶液1.20g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.055g、吡啶对甲苯磺酸盐0.0055g(东京化成工业(株)制)和N-(叔丁氧基羰基)-L-亮氨酸一水合物(东京化成工业(株)制)0.022g，添加丙二醇单甲基醚7.90g和丙二醇单甲基醚乙酸酯20.79g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
<实施例4>
向由上述合成例1获得的、包含聚合物0.22g的聚合物溶液1.20g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.055g、吡啶对甲苯磺酸盐0.0055g(东京化成工业(株)制)和1-(叔丁氧基羰基氨基)环戊烷羧酸(东京化成工业(株)制)0.022g，添加丙二醇单甲基醚7.90g和丙二醇单甲基醚乙酸酯20.79g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
<实施例5>
向由前述专利文献1记载的合成例1获得的、包含具有下述式(6a)所示的结构单元和式(6b)所示的结构单元的聚合物0.58g的聚合物溶液3.19g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.14g、对苯酚磺酸(东京化成工业(株)制)0.014g、表面活性剂(DIC(株)制，商品名：メガファック〔注册商标〕R-40)0.0029g和N-(叔丁氧基羰基)-L-亮氨酸一水合物(东京化成工业(株)制)0.058g，添加丙二醇单甲基醚52.83g和丙二醇单甲基醚乙酸酯23.76g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
<比较例1>
向由上述合成例1获得的、包含聚合物0.31g的聚合物溶液1.75g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.078g和吡啶对甲苯磺酸盐0.0059g(东京化成工业(株)制)，添加丙二醇单甲基醚10.36g和丙二醇单甲基醚乙酸酯27.72g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
<比较例2>
向由上述合成例2获得的、包含聚合物0.23g的聚合物溶液1.31g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.059g和5-磺基水杨酸0.0058g，添加丙二醇单甲基醚21.27g和丙二醇单甲基醚乙酸酯8.91g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
<比较例3>
向由前述专利文献1记载的合成例1获得的、包含具有上述式(6a)所示的结构单元和式(6b)所示的结构单元的聚合物0.94g的聚合物溶液5.16g中混合四甲氧基甲基甘脲(日本サイテックインダストリーズ(株)制，商品名：POWDERLINK〔注册商标〕1174)0.23g、对苯酚磺酸(东京化成工业(株)制)0.023g、和表面活性剂(DIC(株)制，商品名：メガファック〔注册商标〕R-40)0.0046g，添加丙二醇单甲基醚50.93g和丙二醇单甲基醚乙酸酯23.64g，使其溶解。然后，使用孔径0.05μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤，作为光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物。
〔Boc氨基酸的溶解性试验〕
分别使N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸、N-(叔丁氧基羰基)-L-丙氨酸、N-(叔丁氧基羰基)-L-亮氨酸一水合物、1-(叔丁氧基羰基氨基)环戊烷羧酸以浓度成为2质量％的方式溶解于丙二醇单甲基醚和丙二醇单甲基醚乙酸酯中，确认溶解性。将其结果示于表1中。在表1中，“○”表示溶解了，“×”表示未溶解。
[表1]
表1
〔在光致抗蚀剂溶剂中的溶出试验〕
利用旋涂器分别在作为半导体基板的硅晶片上涂布实施例1～实施例5和比较例1～比较例3的抗蚀剂下层膜形成用组合物。将该硅晶片配置在加热板上，在205℃烘烤1分钟，形成了抗蚀剂下层膜(膜厚5nm)。将这些抗蚀剂下层膜浸渍在光致抗蚀剂中使用的溶剂乳酸乙酯和丙二醇单甲基醚中，确认了不溶于这些溶剂。
〔薄膜的涂布性试验〕
分别将实施例1～实施例5和比较例2的抗蚀剂下层膜形成用组合物以5nm的膜厚涂布在形成有图1中表示上面和截面的结构的、纵13μm、横13μm、高230nm的正方形的图案和纵14μm、横14μm、高230nm的十字形的图案的硅晶片上，利用光学显微镜(オリンパス(株)制，MX61L)的暗场确认涂布性。只有在涂布了实施例1～实施例5的抗蚀剂下层膜形成用组合物的情况下，未观察到涂布不均，可以确认良好的涂布性。
〔EUV曝光试验1〕
通过在硅晶片上旋转涂布实施例1～实施例4和比较例1的抗蚀剂下层膜形成用组合物，在205℃加热1分钟，从而形成抗蚀剂下层膜。在该抗蚀剂下层膜上旋转涂布面向正型抗蚀剂工艺的EUV用抗蚀剂溶液(抗蚀剂A或抗蚀剂B)，进行加热，形成EUV抗蚀剂层。然后，在NA(数值孔径，numerical aperture)＝0.3的条件下，使用SEMATECH Albany Exitech微曝光EUV工具(eMET)，对前述EUV抗蚀剂层进行曝光。曝光后，进行PEB(曝光后加热)，在冷却板上冷却至室温，进行显影和冲洗处理，在前述硅晶片上形成抗蚀剂图案。通过使用了CD-扫描型电子显微镜(CD-SEM)的自上而下(top down)测定来评价光刻性能。该评价通过24nm的线与间隙(L/S)的形成可否、从所形成的线图案上面观察而得的该线图案的线宽的粗糙度(LWR)的大小的比较而进行。在表2和表3中显示评价的结果。将线与间隙形成了的情况记为“良好”。此外，关于LWR，以nm表示所形成的线图案的线宽的不均匀度的大小。LWR的值越小越优选，因此实施例1～实施例4与比较例1相比显示了良好的LWR。
[表2]
表2
抗蚀剂A LWR L/S的形成可否
实施例1 4.4nm 良好
实施例2 4.6nm 良好
实施例3 3.9nm 良好
比较例1 4.8nm 良好
[表3]
表3
抗蚀剂B LWR L/S的形成可否
实施例3 4.4nm 良好
实施例4 4.2nm 良好
比较例1 4.9nm 良好
〔EUV曝光试验2〕
通过在硅晶片上旋转涂布实施例5和比较例3的抗蚀剂下层膜形成用组合物，在205℃加热1分钟，从而形成抗蚀剂下层膜。在该抗蚀剂下层膜上旋转涂布面向负型抗蚀剂工艺的EUV用抗蚀剂溶液(抗蚀剂C)，进行加热，形成EUV抗蚀剂层。然后，使用EUV曝光装置(ASML社制，NXE3100)，在NA＝0.25Dipole的条件下对前述EUV抗蚀剂层进行曝光。曝光后，进行PEB(曝光后加热)，在冷却板上冷却至室温，进行显影和冲洗处理，在前述硅晶片上形成抗蚀剂图案。通过使用了CD-扫描型电子显微镜(CD-SEM)的自上而下测定来评价光刻性能。该评价通过25nm的线与间隙(L/S)的形成可否、从所形成的线图案上面观察而得的该线图案的线宽的粗糙度(LWR)的大小的比较而进行。在表4中显示评价的结果。将线与间隙形成了的情况记为“良好”。此外，关于LWR，以nm表示所形成的线图案的线宽的不均匀度的大小。LWR的值越小越优选，因此实施例5与比较例3相比，显示了良好的LWR。
[表4]
表4
抗蚀剂C LWR L/S的形成可否
实施例5 4.1nm 良好
比较例3 4.2nm 良好

Claims (7)

1.一种光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，包含：
聚合物，
具有被叔丁氧基羰基保护了的氨基和未被保护的羧基的化合物或该化合物的水合物，以及
溶剂，
所述化合物或该化合物的水合物相对于该聚合物100质量份为0.1质量份～30质量份。
2.根据权利要求1所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述化合物是下述式(1a)或式(1b)所示的化合物，
式中，A表示碳原子数为1～6的直链状烃基、脂环式烃基、芳香族烃基或芳香族杂环基，该直链状烃基可以具有至少1个杂原子，B表示氢原子或碳原子数为1～21的有机基团，该有机基团可以具有至少1个选自羰基、-OC(＝O)-基、-O-基、-S-基、磺酰基和-NH-基中的连接基团、和/或至少1个选自羟基、硫醇基、卤代基、氨基和硝基中的取代基，R0表示氢原子或甲基，Z1和Z2分别独立地表示氢原子、羟基、卤代基、氨基或硝基，m表示0～2，n表示1～4的整数。
3.根据权利要求1或2所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述聚合物具有下述式(2)所示的结构单元和式(3)所示的结构单元，
式中，Q1和Q2分别独立地表示具有可具有取代基的碳原子数为1～13的烃基的二价有机基团、具有芳香族环的二价有机基团、或具有包含1～3个氮原子的杂环的二价有机基团。
4.根据权利要求3所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(2)所示的结构单元由下述式(2′)表示，
式中，Q3表示可具有取代基的碳原子数为1～13的烃基、或可具有取代基的芳香族环，2个v分别独立地表示0或1。
5.根据权利要求3所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述式(3)所示的结构单元由下述式(3′)表示，
式中，Q4表示可具有取代基的碳原子数为1～13的烃基、或可具有取代基的芳香族环，2个w分别独立地表示0或1。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述聚合物在聚合物链的末端具有下述式(4)所示的结构，
式中，R1、R2和R3分别独立地表示氢原子、碳原子数为1～13的直链状或支链状的烷基、卤代基或羟基，所述R1、R2和R3中的至少1个表示所述烷基，Ar表示苯环、萘环或蒽环，2个羰基分别与所述Ar所表示的环的相邻的2个碳原子结合，X表示可具有碳原子数为1～3的烷氧基作为取代基的碳原子数为1～6的直链状或支链状的烷基。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光刻用抗蚀剂下层膜形成用组合物，其还包含相对于所述聚合物100质量份为1质量份～100质量份的交联剂、和相对于该交联剂100质量份为0.1质量份～25质量份的交联催化剂。
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