CN117043678A - 保护膜形成用组合物 - Google Patents

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西田登喜雄
桥本雄人
远藤勇树
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Abstract

提供在半导体制造中的光刻工艺中,显示高药液耐性、良好的光学参数、和期望的干蚀刻选择比的保护膜。一种针对半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物,其包含(A)化合物、(B)热产酸剂(B‑1)和/或固化剂(B‑2)、以及(C)溶剂,上述(A)化合物是不具有重复结构单元的化合物,包含末端基(A1)、多价基(A2)、和连结基(A3),末端基(A1)仅与连结基(A3)键合,多价基(A2)仅与连结基(A3)键合,连结基(A3)可以在一方与末端基(A1)键合,在另一方与多价基(A2)键合,可选地与其它连结基(A3)键合,末端基(A1)为下述式(I)的结构中的任意者,[在式(I)中,*表示与连结基(A3)的键合部位。X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]多价基(A2)为选自‑O‑、脂肪族烃基、碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和碳原子数10以上的芳香族烃基与‑O‑的组合中的2~4价基团,连结基(A3)表示芳香族烃基。

Description

保护膜形成用组合物
技术领域
本发明涉及用于形成在半导体制造中的光刻工艺中,对半导体用湿蚀刻液、特别是碱性过氧化氢水溶液的耐性优异的保护膜的组合物。此外,涉及由上述组合物获得的保护膜、带有上述保护膜的基板的制造方法、应用了上述组合物的抗蚀剂下层膜、带有抗蚀剂图案的基板的制造方法、和半导体装置的制造方法。
背景技术
随着栅极绝缘膜的薄膜化,发生在栅极电极与基板之间电流泄漏,耗电增加的问题,因此使用与SiO2相比相对介电常数高的高介电常数膜(high-k材料)作为栅极绝缘膜,使用金属/栅极作为与high-k材料组合的栅极电极。在high-k金属/栅极的制造工序中,在具有TiN膜的基板上设置了保护膜后涂布光致抗蚀剂,进行了图案形成后,通过湿蚀刻而除去TiN,这里所使用的保护膜需要对药液的耐性、特别是对氨过氧化氢溶液(SC-1)的耐性。
在专利文献1中公开了包含在分子内包含至少1组彼此相邻的2个羟基的化合物、或其聚合物、和溶剂的针对半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际专利申请公开第2019/124474号公报
发明内容
发明所要解决的课题
期望开发提供具有更高药液耐性、特别是氨过氧化氢溶液(SC-1)耐性的保护膜的技术。
用于解决课题的手段
本发明包含以下方案。
[1]
一种针对半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物,其包含(A)化合物、(B)热产酸剂(B-1)和/或固化剂(B-2)、以及(C)溶剂,
上述(A)化合物是不具有重复结构单元的化合物,
包含末端基(A1)、多价基(A2)、和连结基(A3),
末端基(A1)仅与连结基(A3)键合,
多价基(A2)仅与连结基(A3)键合,
连结基(A3)可以在一方与末端基(A1)键合,在另一方与多价基(A2)键合,可选地与其它连结基(A3)键合,
末端基(A1)为下述式(I)的结构中的任意者,
[在式(I)中,*表示与连结基(A3)的键合部位。
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
多价基(A2)为选自
-O-、
脂肪族烃基、
碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和
碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合
中的2~4价基团,
连结基(A3)表示芳香族烃基。
[2]
根据[1]所述的保护膜形成用组合物,上述化合物(A)为下述式(II)所示的化合物。
[在式(II)中,
Z1、Z2各自独立地表示
中的任意者,
[在式(I)中,*表示与Y1、或Y2的键合部位。
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
Y1、Y2各自独立地表示芳香族烃基,
X1、X2各自独立地表示-Y1-Z1或-Y2-Z2
n1、n2各自独立地表示0~4的整数,但是任意者为1以上,
m1、m2各自独立地表示0或1,
Q表示选自-O-、脂肪族烃基、碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合中的2~4价基团。]
[3]
根据[1]所述的保护膜形成用组合物,上述化合物(A)包含下述式(III)所示的部分结构。
[在式(III)中,Ar表示苯环、萘环或蒽环。X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
[4]
根据[1]~[3]中任一项所述的保护膜形成用组合物,上述化合物(A)的重均分子量为300以上且1,500以下。
[5]
根据[1]~[4]中任一项所述的保护膜形成用组合物,其不包含酚醛清漆树脂。
[6]
根据[1]~[5]中任一项所述的保护膜形成用组合物,上述化合物(A)、成分(B)、和溶剂(C)各自不包含:包含1个以上芳香族基的材料,上述1个以上芳香族基包含:含有羟基、硫醇和/或胺部分的2个以上取代基。
[7]
根据[1]~[6]中任一项所述的保护膜形成用组合物,上述化合物(A)具有2个以上上述连结基(A3)。
[8]
根据[1]~[7]中任一项所述的保护膜形成用组合物,上述成分(B)包含选自酚系固化剂、酰胺系固化剂、胺系固化剂、咪唑类、酸酐系固化剂和有机膦类中的固化剂(B-2)。
[9]
根据[1]~[8]中任一项所述的保护膜形成用组合物,其进一步包含(D)具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物。
[10]
一种保护膜,其特征在于,是由[1]~[9]中任一项所述的保护膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。
[11]
一种抗蚀剂下层膜形成用组合物,其包含(A)化合物、(B)热产酸剂(B-1)和/或固化剂(B-2)、以及(C)溶剂,
上述(A)化合物是不具有重复结构单元的化合物,
包含末端基(A1)、多价基(A2)、和连结基(A3),
末端基(A1)仅与连结基(A3)键合,
多价基(A2)仅与连结基(A3)键合,
连结基(A3)可以在一方与末端基(A1)键合,在另一方与多价基(A2)键合,可选地与其它连结基(A3)键合,
末端基(A1)为下述式(I)的结构中的任意者,
[在式(I)中,*表示与连结基(A3)的键合部位。
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
多价基(A2)为选自
-O-、
脂肪族烃基、
碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和
碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合
中的2~4价基团,
连结基(A3)表示芳香族烃基。
[12]
根据[11]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,上述化合物(A)为下述式(II)所示的化合物。
[在式(II)中,
Z1、Z2各自独立地表示
中的任意者,
[在式(I)中,*表示与Y1、或Y2的键合部位。
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
Y1、Y2各自独立地表示芳香族烃基,
X1、X2各自独立地表示-Y1-Z1或-Y2-Z2
n1、n2各自独立地表示0~4的整数,但是任意者为1以上,
m1、m2各自独立地表示0或1,
Q表示选自-O-、脂肪族烃基、碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合中的2~4价基团。]
[13]
根据[11]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,上述化合物(A)包含下述式(III)所示的部分结构。
[在式(III)中,Ar表示苯环、萘环或蒽环。X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
[14]
根据[11]~[13]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,上述化合物(A)的重均分子量为300以上且1,500以下。
[15]
根据[11]~[14]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,其不包含酚醛清漆树脂。
[16]
根据[11]~[15]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,上述化合物(A)、成分(B)、和溶剂(C)各自不包含:包含1个以上芳香族基的材料,上述1个以上芳香族基包含:含有羟基、硫醇和/或胺部分的2个以上取代基。
[17]
根据[11]~[16]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,上述化合物(A)具有2个以上上述连结基(A3)。
[18]
根据[11]~[17]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,上述成分(B)包含选自酚系固化剂、酰胺系固化剂、胺系固化剂、咪唑类、酸酐系固化剂和有机膦类中的固化剂(B-2)。
[19]
根据[11]~[18]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,其进一步包含(D)具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物。
[20]
一种抗蚀剂下层膜,其特征在于,是由[11]~[19]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。
[21]
一种带有保护膜的基板的制造方法,其特征在于,用于半导体的制造,上述制造方法包含下述工序:将[1]~[9]中任一项所述的保护膜形成用组合物涂布在具有高低差的半导体基板上并进行烧成而形成保护膜的工序。
[22]
一种带有抗蚀剂图案的基板的制造方法,其特征在于,用于半导体的制造,上述制造方法包含下述工序:将[1]~[9]中任一项所述的保护膜形成用组合物、或[11]~[19]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上并进行烧成而形成作为抗蚀剂下层膜的保护膜的工序;在该保护膜上形成抗蚀剂膜,接着进行曝光、显影而形成抗蚀剂图案的工序。
[23]
一种半导体装置的制造方法,其包含下述工序:在表面可以形成有无机膜的半导体基板上,使用[1]~[9]中任一项所述的保护膜形成用组合物而形成保护膜,在上述保护膜上形成抗蚀剂图案,将上述抗蚀剂图案作为掩模将上述保护膜进行干蚀刻而使上述无机膜或上述半导体基板的表面露出,将干蚀刻后的上述保护膜作为掩模,使用半导体用湿蚀刻液将上述无机膜或上述半导体基板进行湿蚀刻和洗涤的工序。
[24]
一种半导体装置的制造方法,其包含下述工序:在表面可以形成有无机膜的半导体基板上,使用[11]~[19]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成抗蚀剂下层膜,在上述抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂图案,将上述抗蚀剂图案作为掩模将上述抗蚀剂下层膜进行干蚀刻而使上述无机膜或上述半导体基板的表面露出,将干蚀刻后的上述抗蚀剂下层膜作为掩模,将上述无机膜或上述半导体基板进行蚀刻的工序。
发明的效果
根据本发明涉及的保护膜形成用组合物,可以形成在半导体制造中的光刻工艺中,显示高药液耐性、良好的光学参数、和期望的干蚀刻选择比的保护膜。
具体实施方式
<组合物>
本发明涉及的针对半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物包含(A)化合物、(B)热产酸剂(B-1)和/或固化剂(B-2)、以及(C)溶剂,
上述(A)化合物是不具有重复结构单元的化合物,
包含末端基(A1)、多价基(A2)、和连结基(A3),
末端基(A1)仅与连结基(A3)键合,
多价基(A2)仅与连结基(A3)键合,
连结基(A3)可以在一方与末端基(A1)键合,在另一方与多价基(A2)键合,可选地与其它连结基(A3)键合,
末端基(A1)为下述式(I)的结构中的任意者,
[在式(I)中,*表示与连结基(A3)的键合部位。
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
多价基(A2)为选自
-O-、
脂肪族烃基、
碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和
碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合
中的2~4价基团,
连结基(A3)表示芳香族烃基。
本发明涉及的针对半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物如后述那样,也可以作为抗蚀剂下层膜形成用组合物而应用。
<化合物(A)>
所谓“不具有重复结构单元”,是不包含聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(甲基)丙烯酸酯等具有重复结构单元的、所谓聚合物的意思。优选化合物(A)的重均分子量为300以上且1,500以下。
末端基(A1)、多价基(A2)、和连结基(A3)之间的“键合”是指化学键,通常是指共价键,但不妨碍为离子键。
多价基(A2)为2~4价基团。
因此,多价基(A2)的定义中的脂肪族烃基为2~4价脂肪族烃基。
作为非限定性的例子,如果例示2价脂肪族烃基,则可举出亚甲基、亚乙基、正亚丙基、异亚丙基、环亚丙基、正亚丁基、异亚丁基、仲亚丁基、叔亚丁基、环亚丁基、1-甲基-环亚丙基、2-甲基-环亚丙基、正亚戊基、1-甲基-正亚丁基、2-甲基-正亚丁基、3-甲基-正亚丁基、1,1-二甲基-正亚丙基、1,2-二甲基-正亚丙基、2,2-二甲基-正亚丙基、1-乙基-正亚丙基、环亚戊基、1-甲基-环亚丁基、2-甲基-环亚丁基、3-甲基-环亚丁基、1,2-二甲基-环亚丙基、2,3-二甲基-环亚丙基、1-乙基-环亚丙基、2-乙基-环亚丙基、正亚己基、1-甲基-正亚戊基、2-甲基-正亚戊基、3-甲基-正亚戊基、4-甲基-正亚戊基、1,1-二甲基-正亚丁基、1,2-二甲基-正亚丁基、1,3-二甲基-正亚丁基、2,2-二甲基-正亚丁基、2,3-二甲基-正亚丁基、3,3-二甲基-正亚丁基、1-乙基-正亚丁基、2-乙基-正亚丁基、1,1,2-三甲基-正亚丙基、1,2,2-三甲基-正亚丙基、1-乙基-1-甲基-正亚丙基、1-乙基-2-甲基-正亚丙基、环亚己基、1-甲基-环亚戊基、2-甲基-环亚戊基、3-甲基-环亚戊基、1-乙基-环亚丁基、2-乙基-环亚丁基、3-乙基-环亚丁基、1,2-二甲基-环亚丁基、1,3-二甲基-环亚丁基、2,2-二甲基-环亚丁基、2,3-二甲基-环亚丁基、2,4-二甲基-环亚丁基、3,3-二甲基-环亚丁基、1-正丙基-环亚丙基、2-正丙基-环亚丙基、1-异丙基-环亚丙基、2-异丙基-环亚丙基、1,2,2-三甲基-环亚丙基、1,2,3-三甲基-环亚丙基、2,2,3-三甲基-环亚丙基、1-乙基-2-甲基-环亚丙基、2-乙基-1-甲基-环亚丙基、2-乙基-2-甲基-环亚丙基、2-乙基-3-甲基-环亚丙基、正亚庚基、正亚辛基、正亚壬基或正亚癸基的亚烷基。
通过从这些基团去除任意的部位的氢而改变为结合键,从而衍生3价、4价基团。
作为多价基(A2)的定义中的碳原子数小于10的芳香族烃基,可举出苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、异丙基苯、苯乙烯、茚等。
作为与碳原子数小于10的芳香族烃基组合的脂肪族烃基,除了上述亚烷基以外,还可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、1-甲基-环丙基、2-甲基-环丙基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、1,2-二甲基-正丙基、2,2-二甲基-正丙基、1-乙基-正丙基、环戊基、1-甲基-环丁基、2-甲基-环丁基、3-甲基-环丁基、1,2-二甲基-环丙基、2,3-二甲基-环丙基、1-乙基-环丙基、2-乙基-环丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、3-甲基-正戊基、4-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1,2-二甲基-正丁基、1,3-二甲基-正丁基、2,2-二甲基-正丁基、2,3-二甲基-正丁基、3,3-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、2-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、1,2,2-三甲基-正丙基、1-乙基-1-甲基-正丙基、1-乙基-2-甲基-正丙基、环己基、1-甲基-环戊基、2-甲基-环戊基、3-甲基-环戊基、1-乙基-环丁基、2-乙基-环丁基、3-乙基-环丁基、1,2-二甲基-环丁基、1,3-二甲基-环丁基、2,2-二甲基-环丁基、2,3-二甲基-环丁基、2,4-二甲基-环丁基、3,3-二甲基-环丁基、1-正丙基-环丙基、2-正丙基-环丙基、1-异丙基-环丙基、2-异丙基-环丙基、1,2,2-三甲基-环丙基、1,2,3-三甲基-环丙基、2,2,3-三甲基-环丙基、1-乙基-2-甲基-环丙基、2-乙基-1-甲基-环丙基、2-乙基-2-甲基-环丙基、2-乙基-3-甲基-环丙基、癸基等烷基。
多价基(A2)的定义中的碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基可以任一者与连结基(A3)键合。
作为多价基(A2)的定义中的碳原子数10以上的芳香族烃基,可举出萘、薁、蒽、菲、并四苯、苯并[9,10]菲、芘、等。
多价基(A2)的定义中的碳原子数10以上的芳香族烃基优选经由-O-而与连结基(A3)键合。
作为连结基(A3)的定义中的芳香族烃基,可例示上述碳原子数小于10的芳香族烃基、和上述碳原子数10以上的芳香族烃基。
优选化合物(A)具有2个以上连结基(A3)。
优选化合物(A)由下述式(II)表示。
[在式(II)中,
Z1、Z2各自独立地表示
中的任意者,
[在式(I)中,*表示与Y1、或Y2的键合部位。
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。]
Y1、Y2各自独立地表示芳香族烃基,
X1、X2各自独立地表示-Y1-Z1或-Y2-Z2
n1、n2各自独立地表示0~4的整数,但是任意者为1以上,
m1、m2各自独立地表示0或1,
Q表示选自-O-、脂肪族烃基、碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合中的2~4价基团。]
在式(II)中,Z1、Z2相当于上述末端基(A1),Q相当于上述多价基(A2),Y1、Y2相当于上述连结基(A3),将关于它们的说明、例示等援用到这里。
优选化合物(A)包含下述式(III)所示的部分结构。
[在式(III)中,Ar表示苯环、萘环或蒽环。X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2]
<(B)热产酸剂(B-1)和/或固化剂(B-2)>
本发明的保护膜形成用组合物进一步包含(B)热产酸剂(B-1)和/或固化剂(B-2)。
<热产酸剂(B-1)>
作为热产酸剂,可举出例如,吡啶-对甲苯磺酸盐、吡啶/>-三氟甲烷磺酸盐、吡啶/>-对苯酚磺酸盐、K-PURE〔注册商标〕CXC-1612、K-PURE CXC-1614、K-PURE TAG-2172、K-PURE TAG-2179、K-PURE TAG-2678、K-PURE TAG2689(以上,King Industries社制)、和SI-45、SI-60、SI-80、SI-100、SI-110、SI-150(以上,三新化学工业株式会社制)。
这些热产酸剂可以使用1种或将2种以上组合使用。
在本发明的保护膜形成用组合物包含热产酸剂的情况下,其含量的下限相对于保护膜形成用组合物的全部固体成分,通常为0.0001质量%,优选为0.01质量%,进一步优选为0.1质量%,其含量的上限相对于保护膜形成用组合物的全部固体成分,通常为20质量%,优选为15质量%,进一步优选为10质量%。
<固化剂(B-2)>
作为本发明的保护膜形成用组合物所使用的固化剂,没有特别限制,一般作为固化剂已知的物质全部可以使用。优选为选自酚系固化剂、酰胺系固化剂、胺系固化剂、咪唑类、酸酐系固化剂和有机膦类中的固化剂。
[酚系固化剂]
作为酚系固化剂,可举出双酚A、双酚F、4,4’-二羟基二苯基甲烷、4,4’-二羟基二苯基醚、1,4-双(4-羟基苯氧基)苯、1,3-双(4-羟基苯氧基)苯、4,4’-二羟基二苯基硫醚、4,4’-二羟基二苯基酮、4,4’-二羟基二苯基砜、4,4’-二羟基联苯、2,2’-二羟基联苯、10-(2,5-二羟基苯基)-10H-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物、苯酚酚醛清漆、双酚A酚醛清漆、邻甲酚酚醛清漆、间甲酚酚醛清漆、对甲酚酚醛清漆、二甲苯酚酚醛清漆、聚-对羟基苯乙烯、氢醌、间苯二酚、儿茶酚、叔丁基儿茶酚、叔丁基氢醌、间苯三酚、连苯三酚、叔丁基连苯三酚、烯丙基化连苯三酚、聚烯丙基化连苯三酚、1,2,4-苯三醇、2,3,4-三羟基二苯甲酮、1,2-二羟基萘、1,3-二羟基萘、1,4-二羟基萘、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、1,7-二羟基萘、1,8-二羟基萘、2,3-二羟基萘、2,4-二羟基萘、2,5-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2,8-二羟基萘、上述二羟基萘的烯丙基化物或多烯丙基化物、烯丙基化双酚A、烯丙基化双酚F、烯丙基化苯酚酚醛清漆、烯丙基化连苯三酚等。
[酰胺系固化剂]
作为酰胺系固化剂,可举出双氰胺及其衍生物、聚酰胺树脂等。
[胺系固化剂]
作为胺系固化剂,可举出脂肪族胺类、聚醚胺类、脂环式胺类、芳香族胺类等。
作为脂肪族胺类,可举出乙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丙烷、1,6-己二胺、2,5-二甲基1,6-己二胺、三甲基1,6-己二胺、二亚乙基三胺、亚氨基双丙基胺、双(六亚甲基)三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、N-羟基乙基乙二胺、四(羟基乙基)乙二胺等。
作为聚醚胺类,可举出三甘醇二胺、四甘醇二胺、二甘醇双(丙基胺)、聚氧丙烯二胺、聚氧丙烯三胺类等。
作为脂环式胺类,可举出异佛尔酮二胺、methacenediamine、N-氨基乙基哌嗪、双(4-氨基-3-甲基二环己基)甲烷、双(氨基甲基)环己烷、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺(5,5)十一烷、降冰片烯二胺等。
作为芳香族胺类,可举出四氯-对苯二甲胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺、间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基茴香醚、2,4-甲苯二胺、2,4-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-1,2-二苯基乙烷、2,4-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基砜、间氨基苯酚、间氨基苄基胺、苄基二甲基胺、2-二甲基氨基甲基)苯酚、三乙醇胺、甲基苄基胺、α-(间氨基苯基)乙基胺、α-(对氨基苯基)乙基胺、二氨基二乙基二甲基二苯基甲烷、α,α’-双(4-氨基苯基)-对二异丙基苯等。
[咪唑类]
作为咪唑类,可举出2-苯基咪唑、2-乙基-4(5)-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸酯、1-氰基乙基-2-苯基咪唑偏苯三酸盐、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基均三嗪异氰脲酸加成体、2-苯基咪唑异氰脲酸加成体、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、和环氧树脂与上述咪唑类的加成体等。
[酸酐系固化剂]
作为酸酐系固化剂,可举出酸酐、酸酐的改性物等。
作为酸酐,可举出邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、聚(乙基十八烷二酸)酐、聚(苯基十六烷二酸)酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基降冰片烯二酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐、甲基环己烯二甲酸酐、甲基环己烯四甲酸酐、乙二醇双偏苯三酸酯二酐、氯桥酸酐、纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烷-1,2-二甲酸酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐、1-甲基-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐等。
作为酸酐的改性物,可举出将上述酸酐用二醇进行改性而得的物质等。这里,作为可以用于改性的二醇的例子,可举出乙二醇、丙二醇、新戊二醇等亚烷基二醇类;聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇等聚醚二醇类等。进一步,也可以使用它们之中的2种以上二醇和/或聚醚二醇的共聚聚醚二醇。需要说明的是,在酸酐的改性物中,优选相对于酸酐1摩尔,以二醇0.4摩尔以下进行改性。
[有机膦类]
作为有机膦类,可举出三丁基膦、甲基二苯基膦、三苯基膦、二苯基膦、苯基膦等。
作为盐,可举出四苯基/>-四苯基硼酸盐、四苯基/>-乙基三苯基硼酸盐、四丁基-四丁基硼酸盐等。
作为四苯基硼盐,可举出2-乙基-4-甲基咪唑-四苯基硼酸盐、N-甲基吗啉-四苯基硼酸盐等。
[其它固化剂]
作为其它固化剂,可举出硫醇系固化剂、叔胺、盐、四苯基硼盐、有机酸二酰肼、卤化硼胺配位化合物、异氰酸酯系固化剂、封闭异氰酸酯系固化剂等。
这些固化剂可以使用1种或将2种以上组合使用。
在本发明的保护膜形成用组合物包含固化剂的情况下,其含量的下限相对于保护膜形成用组合物的全部固体成分,通常为0.0001质量%,优选为0.01质量%,进一步优选为0.1质量%,其含量的上限相对于保护膜形成用组合物的全部固体成分,通常为50质量%,优选为40质量%,进一步优选为30质量%。
<溶剂(C)>
本发明的保护膜形成用组合物可以通过使上述各成分溶解于溶剂、优选有机溶剂来调制,可以以均匀的溶液状态而使用。
作为本发明涉及的保护膜形成用组合物的有机溶剂,只要是可以溶解上述(A)成分、(B)成分、其它任意选择的固体成分的有机溶剂,就可以没有特别限制地使用。特别是,本发明涉及的保护膜形成用组合物由于以均匀的溶液状态使用,因此如果考虑其涂布性能,则推荐并用在光刻工序中一般被使用的有机溶剂。
作为上述有机溶剂,可举出例如,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、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、丙二醇、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、环庚酮、4-甲基-2-戊醇、2-羟基异丁酸甲酯、2-羟基异丁酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、乙酸2-羟基乙酯、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、2-庚酮、甲氧基环戊烷、茴香醚、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、和N,N-二甲基乙酰胺。这些溶剂可以单独或将2种以上组合使用。
这些溶剂中优选丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、和环己酮等。特别优选丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯。
本发明涉及的保护膜形成用组合物的固体成分通常为0.1~70质量%,优选为0.1~60质量%。固体成分为从保护膜形成用组合物除去了溶剂的全部成分的含有比例。固体成分中的化合物(A)的比例按照1~100质量%、1~99.9质量%、50~99.9质量%、50~95质量%、50~90质量%的顺序优选。
<成分(D)>
本发明涉及的保护膜形成用组合物可以进一步包含(D)具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物。
由于为“具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物”,因此儿茶酚那样的具有酚性羟基的化合物或聚合物除外。
具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物只要是不损害本发明的效果的化合物或聚合物,就没有特别限定。
具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物的重均分子量也没有特别限制,例如为300~50,000、或1,000~50,000。
优选具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物包含下述式(3-1)所示的结构单元:
(式中,T4表示氢原子、或可以被卤代基取代的碳原子数1~10的烷基。R4表示卤代基、羧基、硝基、氰基、亚甲基二氧基、乙酰氧基、甲硫基、碳原子数1~9的烷氧基、可以被碳原子数1~3的烷基取代的氨基、可以被羟基或卤代基取代的碳原子数1~10的烷基。r4表示0~3的整数。n7表示0~2的整数。a为1。)
作为卤代基,可举出氟、氯、溴、碘。
作为碳原子数1~10的烷基,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、1-甲基-环丙基、2-甲基-环丙基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、1,2-二甲基-正丙基、2,2-二甲基-正丙基、1-乙基-正丙基、环戊基、1-甲基-环丁基、2-甲基-环丁基、3-甲基-环丁基、1,2-二甲基-环丙基、2,3-二甲基-环丙基、1-乙基-环丙基、2-乙基-环丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、3-甲基-正戊基、4-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1,2-二甲基-正丁基、1,3-二甲基-正丁基、2,2-二甲基-正丁基、2,3-二甲基-正丁基、3,3-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、2-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、1,2,2-三甲基-正丙基、1-乙基-1-甲基-正丙基、1-乙基-2-甲基-正丙基、环己基、1-甲基-环戊基、2-甲基-环戊基、3-甲基-环戊基、1-乙基-环丁基、2-乙基-环丁基、3-乙基-环丁基、1,2-二甲基-环丁基、1,3-二甲基-环丁基、2,2-二甲基-环丁基、2,3-二甲基-环丁基、2,4-二甲基-环丁基、3,3-二甲基-环丁基、1-正丙基-环丙基、2-正丙基-环丙基、1-异丙基-环丙基、2-异丙基-环丙基、1,2,2-三甲基-环丙基、1,2,3-三甲基-环丙基、2,2,3-三甲基-环丙基、1-乙基-2-甲基-环丙基、2-乙基-1-甲基-环丙基、2-乙基-2-甲基-环丙基、2-乙基-3-甲基-环丙基、癸基等。
作为碳原子数1~9的烷氧基,可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、正己基氧基、异己基氧基、3-甲基戊氧基等。
具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物优选具有至少3个以上重复结构单元。
具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物可以为包含1种式(3-1)所示的结构单元的聚合物,也可以为包含2种以上的共聚物。
作为具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物的具体例,可举出包含以下记载的结构单元的聚合物。
(上述式中,重复单元旁边记载的m和n表示共聚的摩尔比率)
本发明涉及的针对半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物优选不包含酚醛清漆树脂。此外,优选上述化合物(A)、成分(B)、和溶剂(C)各自不包含:包含1个以上芳香族基的材料,上述1个以上芳香族基包含:含有羟基、硫醇和/或胺部分的2个以上取代基。
<保护膜、抗蚀剂下层膜、以及带有保护膜的基板/带有抗蚀剂图案的基板和半导体装置的制造方法>
以下,对使用了本发明涉及的保护膜形成用组合物/抗蚀剂下层膜形成用组合物的带有保护膜的基板/带有抗蚀剂图案的基板的制造方法、和半导体装置的制造方法进行说明。
本发明涉及的带有保护膜的基板/带有抗蚀剂图案的基板可以通过将上述保护膜形成用组合物/抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上并进行烧成来制造。
作为涂布本发明的保护膜形成用组合物/抗蚀剂下层膜形成用组合物的半导体基板,可举出例如,硅晶片、锗晶片、和砷化镓、磷化铟、氮化钛、氮化镓、氮化铟、氮化铝、氧化铝等的半导体晶片。
在使用表面形成了无机膜的半导体基板的情况下,该无机膜例如通过ALD(原子层沉积)法、CVD(化学气相沉积)法、反应性溅射法、离子镀法、真空蒸镀法、旋转涂布法(旋涂玻璃:SOG)而形成。作为上述无机膜,可举出例如,低温氧化物膜、多晶硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、BPSG(硼磷硅玻璃,Boro-Phospho Silicate Glass)膜、氮化钛膜、氮氧化钛膜、氮化钨膜、氮化镓膜、氧化铝、氧化铪、钽、氮化钽和砷化镓膜。上述半导体基板也可以为形成了所谓通孔(孔)、沟槽(槽)等的高低差基板。例如通孔为如果从上面观察则为大致圆形的形状,大致圆的直径例如为2nm~20nm,深度为50nm~500nm,沟槽例如槽(基板的凹部)的宽度为1nm~20nm,深度为50nm~500nm。本发明的保护膜形成用组合物/抗蚀剂下层膜形成用组合物由于组合物中包含的化合物的重均分子量和平均粒径小,因此在上述那样的高低差基板中也可以没有孔隙(空隙)等缺陷地埋入该组合物。为了半导体制造的接下来的工序(半导体基板的湿蚀刻/干蚀刻、抗蚀剂图案形成),没有孔隙等缺陷是重要的特性。
在这样的半导体基板上,通过旋涂器、涂布机等适当的涂布方法而涂布本发明的保护膜形成用组合物/抗蚀剂下层膜形成用组合物。然后,通过使用电热板等加热手段进行烘烤而形成保护膜/抗蚀剂下层膜。作为烘烤条件,从烘烤温度100℃~400℃、烘烤时间0.3分钟~60分钟中适当选择。优选为烘烤温度120℃~350℃、烘烤时间0.5分钟~30分钟,更优选为烘烤温度150℃~300℃、烘烤时间0.8分钟~10分钟。作为所形成的保护膜/抗蚀剂下层膜的膜厚,例如为0.001μm~10μm,优选为0.002μm~1μm,更优选为0.005μm~0.5μm。在烘烤时的温度低于上述范围的情况下有时交联变得不充分,不易获得所形成的保护膜/抗蚀剂下层膜的、对抗蚀剂溶剂或碱性过氧化氢水溶液的耐性。另一方面,在烘烤时的温度高于上述范围的情况下,有时保护膜/抗蚀剂下层膜因热而分解。
曝光通过用于形成规定的图案的掩模(光罩)而进行,使用例如,i射线、KrF准分子激光、ArF准分子激光、EUV(超紫外线)或EB(电子射线)。显影使用碱性显影液,从显影温度5℃~50℃、显影时间10秒~300秒适当选择。作为碱性显影液,可以使用例如,氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水等无机碱类、乙基胺、正丙基胺等伯胺类、二乙基胺、二-正丁基胺等仲胺类、三乙胺、甲基二乙基胺等叔胺类、二甲基乙醇胺、三乙醇胺等醇胺类、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、胆碱等季铵盐、吡咯、哌啶等环状胺类等碱类的水溶液。进一步,也可以在上述碱类的水溶液中添加适当量的异丙醇等醇类,非离子系等的表面活性剂而使用。它们之中优选的显影液为季铵盐,进一步优选为四甲基氢氧化铵和胆碱。进一步,也可以在这些显影液中加入表面活性剂等。也可以代替碱性显影液,用乙酸丁酯等有机溶剂进行显影,将光致抗蚀剂的碱溶解速度未提高的部分显影的方法。
接着,将所形成的抗蚀剂图案作为掩模,将上述保护膜/抗蚀剂下层膜进行干蚀刻。此时,在所使用的半导体基板的表面形成有上述无机膜的情况下,使该无机膜的表面露出,在所使用的半导体基板的表面未形成上述无机膜的情况下,使该半导体基板的表面露出。
本申请的保护膜/抗蚀剂下层膜也能够向其上层的、采用抗蚀剂与其它材料的组合(例如抗蚀剂、与其下的氧化硅膜组合)的光刻工艺应用。
进一步,通过将干蚀刻后的保护膜/抗蚀剂下层膜(在该保护膜/抗蚀剂下层膜上残存有抗蚀剂图案的情况下,也将该抗蚀剂图案)作为掩模,使用半导体用湿蚀刻液进行湿蚀刻,从而形成所希望的图案。
作为半导体用湿蚀刻液,可以使用用于将半导体用晶片进行蚀刻加工的一般的药液,例如显示酸性的物质、显示碱性的物质都可以使用。
作为显示酸性的物质,可举出例如过氧化氢、氢氟酸、氟化铵、酸性氟化铵、氟化氢铵、缓冲氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸、磷酸或它们的混合液。
作为显示碱性的物质,可以举出将氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氰化钠、氰化钾、三乙醇胺等有机胺与过氧化氢水混合,使pH为碱性的碱性过氧化氢水。作为具体例,可举出SC-1(氨-过氧化氢溶液)。此外,将可以使pH为碱性的物质、例如脲与过氧化氢水混合,通过加热而引起脲的热分解从而使氨产生,最终使pH为碱性的物质也可以作为湿蚀刻的药液而使用。
它们之中,优选为酸性过氧化氢水或碱性过氧化氢水。
这些药液也可以包含表面活性剂等添加剂。
半导体用湿蚀刻液的使用温度期望为25℃~90℃,进一步期望为40℃~80℃。作为湿蚀刻时间,期望为0.5分钟~30分钟,进一步期望为1分钟~20分钟。
实施例
接下来举出实施例而具体地说明本发明的内容,但本发明不限定于它们。
本说明书的下述实施例1~实施例4和合成例1所示的化合物的重均分子量为由凝胶渗透色谱(以下,简称为GPC)得到的测定结果。测定使用東ソー(株)制GPC装置,测定条件等如下所述。
GPC柱:TSKgel guardcolumn SuperMP(HZ)-N,TSKgel SuperMultiporeHZ-N(P009),TSKgel SuperMultiporeHZ-N(P0010)(東ソー(株)制)
柱温度:40℃
溶剂:四氢呋喃(THF)
流量:0.35ml/分钟
标准试样:聚苯乙烯(東ソー(株)制)
<实施例1>
在四苯基醇乙烷四缩水甘油基醚(日本化药(株)制,制品名1031S)(重均分子量:1,033)3.56g中,添加作为热产酸剂的K-PURE〔商标注册〕TAG-2689(King Industries社制品)0.036g、丙二醇单甲基醚乙酸酯77.12g和丙二醇单甲基醚19.28g,制成溶液。将该溶液使用孔径0.02μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤,从而调制出保护膜形成用组合物。
<实施例2>
在2-[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]-2-(4-[1,1-双[4-([2,3-环氧丙氧基]苯基)乙基]苯基]丙烷(三菱ケミカル(株)制,制品名NC-6000)(重均分子量:548)1.78g中,添加作为热产酸剂的K-PURE〔商标注册〕TAG-2689(King Industries社制品)0.018g、丙二醇单甲基醚乙酸酯33.56g和丙二醇单甲基醚9.64g,制成溶液。将该溶液使用孔径0.02μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤,从而调制出保护膜形成用组合物。
<实施例3>
在市售的环氧树脂(DIC(株)制,制品名EPICLON HP-6000)(重均分子量:361,包含下述结构式的化合物)2.85g中,添加作为热产酸剂的K-PURE〔商标注册〕TAG-2689(KingIndustries社制品)0.029g、丙二醇单甲基醚乙酸酯61.70g和丙二醇单甲基醚15.42g,制成溶液。将该溶液使用孔径0.02μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤,从而调制出保护膜形成用组合物。
<实施例4>
在2-[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]-2-(4-[1,1-双[4-([2,3-环氧丙氧基]苯基)乙基]苯基]丙烷(三菱ケミカル(株)制,制品名NC-6000)(重均分子量:548)0.83g、VP-2500(日本曹达(株)制品,相当于式(A),重均分子量:3,687)0.28g(30质量%PGMEA溶液)中,添加作为热产酸剂的K-PURE〔商标注册〕TAG-2689(King Industries社制品)0.083g、R-40-LM(DIC(株))(1质量%PGMEA溶液)0.083g、丙二醇单甲基醚乙酸酯15.18g和丙二醇单甲基醚6.62g,制成溶液。将该溶液使用孔径0.02μm的聚乙烯制微型过滤器进行过滤,从而调制出保护膜形成用组合物。
<合成例1>
将甘油单甲基丙烯酸酯(制品名:ブレンマーGLM,日油株式会社制)5.50g、5-乙烯基苯并[d][1,3]间二氧杂环戊烯(Cool Pharm LTD.制)5.09g、2,2’-偶氮二(异丁腈)(东京化成工业株式会社制)0.66g、丙二醇单甲基醚35.99g的溶液加入到滴液漏斗中,在氮气气氛下,在100℃下使其滴加到加入了丙二醇单甲基醚9.00g的反应烧瓶中,加热搅拌了17小时。在所得的溶液中加入阳离子交换树脂(制品名:ダウエックス〔注册商标〕550A,ムロマチテクノス株式会社)11g、阴离子交换树脂(制品名:アンバーライト〔注册商标〕15JWET,オルガノ株式会社)11g,在室温下进行了4小时离子交换处理。将离子交换树脂分离,从而获得相当于式(B)的树脂溶液,由GPC得到的以聚苯乙烯换算测定的重均分子量(Mw)为10,800。
<比较例1>
在合成例1中获得的树脂溶液(固体成分为17.4重量%)6.6g中,加入作为交联酸催化剂的吡啶三氟甲磺酸(株式会社ADEKA制)0.06g、表面活性剂(DIC株式会社制,品名:メガファック〔商品名〕R-40,氟系表面活性剂)0.001g、丙二醇单甲基醚11.5g、丙二醇单甲基醚乙酸酯1.9g,调制出保护膜形成用组合物的溶液。
(涂膜的形成)
在表面形成了氮化钛膜的硅基板上,将在实施例1~实施例4中调制出的保护膜形成用组合物和在比较例1中调制出的膜形成用组合物利用旋转涂布而涂布,在250℃下烘烤60秒,从而制作出100nm的膜厚的涂膜。
(对碱性过氧化氢水溶液的耐性试验)
将使用在实施例1~实施例4中调制出的保护膜形成用组合物和在比较例1中调制出的膜形成用组合物而在表面形成了氮化钛膜的硅基板上制作出的涂膜,在下述表1中所示的组成的碱性过氧化氢水溶液中,在该表所示的温度下浸泡4分钟,然后通过目视而观察了水洗、干燥后的涂膜的状态。将其结果示于下述表2中。表2中的“○”表示在4分钟处理后也未在涂膜观察到剥落的状态,“×”表示在4分钟处理后在涂膜的一部分或全部中观察到了剥落的状态。
[表1]
(表1)
[表2]
(表2)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1
×
由上述表的结果显示出,使用在实施例1~实施例3中调制出的保护膜形成用组合物而制作出的涂膜对碱性过氧化氢水溶液具有充分的耐性。即,可知这些涂膜能够成为针对碱性过氧化氢水溶液的保护膜。另一方面,可知使用在比较例1中调制出的膜形成用组合物而制作出的涂膜作为针对碱性过氧化氢水溶液的保护膜是不充分的。
(光学参数的试验)
将在上述实施例1~4和比较例1中调制出的保护膜形成用组合物分别通过旋涂器而涂布在硅晶片上。在电热板上,在250℃下烘烤1分钟,形成了抗蚀剂下层膜(膜厚50nm)。进而,将这些保护膜形成用组合物使用光谱椭偏仪(J.A.Woollam社,VUV-VASE VU-302),测定了波长193nm和波长193nm下的n值(折射率)和k值(衰减系数或吸光系数)。将其结果示于表3中。
(干蚀刻速度的测定)
将在上述实施例1~4和比较例1中调制出的保护膜形成用组合物分别通过旋转涂布机而涂布在硅晶片上。在电热板上,在250℃下烘烤1分钟,形成了抗蚀剂下层膜。进而,使用サムコ(株)制干蚀刻装置(RIE-10NR),在使用N2(200sccm)、O2(10sccm)、RF(60W)作为干蚀刻气体的条件下测定了干蚀刻速度(每单位时间的膜厚的减少量)。
进行了在上述实施例1~4中调制出的保护膜形成用组合物的干蚀刻速度与在比较例1中调制出的保护膜形成用组合物的干蚀刻速度的比较。在表3中,作为“选择比”而显示将上述比较例1的干蚀刻速度设为1.00时的、各实施例的保护膜形成用组合物的干蚀刻速度。
[表3]
(表3)
n/k@193nm n/k@248nm 选择比
实施例1 1.49/0.69 1.88/0.15 0.7
实施例2 1.49/0.72 1.92/0.04 0.7
实施例3 1.49/0.43 1.87/0.49 0.6
实施例4 1.50/0.75 1.92/0.04 0.7
比较例1 1.47/0.32 1.71/0.04 1.0
根据上述结果,本发明涉及的在实施例1~4中调制出的保护膜形成用组合物的干蚀刻速度与在比较例1中调制出的保护膜形成用组合物的干蚀刻速度相比小,在上述干蚀刻条件下,本申请的保护膜可以说具有蚀刻耐性。
产业可利用性
根据本发明涉及的保护膜形成用组合物,可以形成在半导体制造中的光刻工艺中,显示高药液耐性、良好的光学参数、和期望的干蚀刻选择比的保护膜。

Claims (24)

1.一种针对半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物,其包含(A)化合物、(B)热产酸剂(B-1)和/或固化剂(B-2)、以及(C)溶剂,
所述(A)化合物是不具有重复结构单元的化合物,
包含末端基(A1)、多价基(A2)、和连结基(A3),
末端基(A1)仅与连结基(A3)键合,
多价基(A2)仅与连结基(A3)键合,
连结基(A3)可以在一方与末端基(A1)键合,在另一方与多价基(A2)键合,可选地与其它连结基(A3)键合,
末端基(A1)为下述式(I)的结构中的任意者,
在式(I)中,*表示与连结基(A3)的键合部位;
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2;
多价基(A2)为选自
-O-、
脂肪族烃基、
碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和
碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合
中的2~4价基团,
连结基(A3)表示芳香族烃基。
2.根据权利要求1所述的保护膜形成用组合物,所述化合物(A)为下述式(II)所示的化合物,
在式(II)中,
Z1、Z2各自独立地表示
中的任意者,
在式(I)中,*表示与Y1、或Y2的键合部位;
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2;
Y1、Y2各自独立地表示芳香族烃基,
X1、X2各自独立地表示-Y1-Z1或-Y2-Z2
n1、n2各自独立地表示0~4的整数,但是任意者为1以上,
m1、m2各自独立地表示0或1,
Q表示选自-O-、脂肪族烃基、碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合中的2~4价基团。
3.根据权利要求1所述的保护膜形成用组合物,所述化合物(A)包含下述式(III)所示的部分结构,
在式(III)中,Ar表示苯环、萘环或蒽环;X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的保护膜形成用组合物,所述化合物(A)的重均分子量为300以上且1,500以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的保护膜形成用组合物,其不包含酚醛清漆树脂。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的保护膜形成用组合物,所述化合物(A)、成分(B)、和溶剂(C)各自不包含:包含1个以上芳香族基的材料,所述1个以上芳香族基包含:含有羟基、硫醇和/或胺部分的2个以上取代基。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的保护膜形成用组合物,所述化合物(A)具有2个以上所述连结基(A3)。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的保护膜形成用组合物,所述成分(B)包含选自酚系固化剂、酰胺系固化剂、胺系固化剂、咪唑类、酸酐系固化剂和有机膦类中的固化剂(B-2)。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的保护膜形成用组合物,其进一步包含(D)具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物。
10.一种保护膜,其特征在于,是由权利要求1~9中任一项所述的保护膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。
11.一种抗蚀剂下层膜形成用组合物,其包含(A)化合物、(B)热产酸剂(B-1)和/或固化剂(B-2)、以及(C)溶剂,
所述(A)化合物是不具有重复结构单元的化合物,
包含末端基(A1)、多价基(A2)、和连结基(A3),
末端基(A1)仅与连结基(A3)键合,
多价基(A2)仅与连结基(A3)键合,
连结基(A3)可以在一方与末端基(A1)键合,在另一方与多价基(A2)键合,可选地与其它连结基(A3)键合,
末端基(A1)为下述式(I)的结构中的任意者,
在式(I)中,*表示与连结基(A3)的键合部位;
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2;
多价基(A2)为选自
-O-、
脂肪族烃基、
碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和
碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合
中的2~4价基团,
连结基(A3)表示芳香族烃基。
12.根据权利要求11所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,所述化合物(A)为下述式(II)所示的化合物,
在式(II)中,
Z1、Z2各自独立地表示
中的任意者,
在式(I)中,*表示与Y1、或Y2的键合部位;
X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2;
Y1、Y2各自独立地表示芳香族烃基,
X1、X2各自独立地表示-Y1-Z1或-Y2-Z2
n1、n2各自独立地表示0~4的整数,但是任意者为1以上,
m1、m2各自独立地表示0或1,
Q表示选自-O-、脂肪族烃基、碳原子数小于10的芳香族烃基与脂肪族烃基的组合、和碳原子数10以上的芳香族烃基与-O-的组合中的2~4价基团。
13.根据权利要求11所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,所述化合物(A)包含下述式(III)所示的部分结构,
在式(III)中,Ar表示苯环、萘环或蒽环;X表示醚键、酯键或氮原子,在X为醚键或酯键时n=1,在X为氮原子时n=2。
14.根据权利要求11~13中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,所述化合物(A)的重均分子量为300以上且1,500以下。
15.根据权利要求11~14中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,其不包含酚醛清漆树脂。
16.根据权利要求11~15中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,所述化合物(A)、成分(B)、和溶剂(C)各自不包含:包含1个以上芳香族基的材料,所述1个以上芳香族基包含:含有羟基、硫醇和/或胺部分的2个以上取代基。
17.根据权利要求11~16中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,所述化合物(A)具有2个以上所述连结基(A3)。
18.根据权利要求11~17中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,所述成分(B)包含选自酚系固化剂、酰胺系固化剂、胺系固化剂、咪唑类、酸酐系固化剂和有机膦类中的固化剂(B-2)。
19.根据权利要求11~18中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物,其进一步包含(D)具有1个酚性羟基的化合物、或具有具有1个酚性羟基的结构单元的聚合物。
20.一种抗蚀剂下层膜,其特征在于,是由权利要求11~19中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。
21.一种带有保护膜的基板的制造方法,其特征在于,用于半导体的制造,所述制造方法包含下述工序:将权利要求1~9中任一项所述的保护膜形成用组合物涂布在具有高低差的半导体基板上并进行烧成而形成保护膜的工序。
22.一种带有抗蚀剂图案的基板的制造方法,其特征在于,用于半导体的制造,所述制造方法包含下述工序:将权利要求1~9中任一项所述的保护膜形成用组合物、或权利要求11~19中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上并进行烧成而形成作为抗蚀剂下层膜的保护膜的工序;在该保护膜上形成抗蚀剂膜,接着进行曝光、显影而形成抗蚀剂图案的工序。
23.一种半导体装置的制造方法,其包含下述工序:在表面可以形成有无机膜的半导体基板上,使用权利要求1~9中任一项所述的保护膜形成用组合物而形成保护膜,在所述保护膜上形成抗蚀剂图案,将所述抗蚀剂图案作为掩模将所述保护膜进行干蚀刻而使所述无机膜或所述半导体基板的表面露出,将干蚀刻后的所述保护膜作为掩模,使用半导体用湿蚀刻液将所述无机膜或所述半导体基板进行湿蚀刻和洗涤的工序。
24.一种半导体装置的制造方法,其包含下述工序:在表面可以形成有无机膜的半导体基板上,使用权利要求11~19中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物而形成抗蚀剂下层膜,在所述抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂图案,将所述抗蚀剂图案作为掩模将所述抗蚀剂下层膜进行干蚀刻而使所述无机膜或所述半导体基板的表面露出,将干蚀刻后的所述抗蚀剂下层膜作为掩模,将所述无机膜或所述半导体基板进行蚀刻的工序。
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