TW201509875A - 膜形成用組成物、阻劑底層膜及其形成方法、圖型形成方法以及化合物 - Google Patents
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Abstract
本發明為含有下述式(1)所表示之化合物及溶劑的膜形成用組成物。下述式(1)中,R1、R2及R3為下述式(a)所表示之基。式(a)中,RA為氫原子、芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基。RB為單鍵或伸芳基。上述芳基及伸芳基的芳香環上之氫原子之一部份或全部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基取代。
□□
Description
本發明係關於膜形成用組成物、阻劑底層膜及其形成方法、圖型形成方法以及化合物。
半導體裝置等的製造中,為了得到高積體度,可使用多層阻劑製程。在該製程,一般首先於基板之上面側,塗佈阻劑底層膜形成用組成物,形成阻劑底層膜,接著,於該阻劑底層膜之上面側形成阻劑圖型。接著,藉由蝕刻使該阻劑圖型轉印於阻劑底層膜,進一步,藉由使該阻劑底層膜圖型轉印於基板,可得到所期望之圖型。該多層阻劑製程可使用的阻劑底層膜,要求適度的折射率、吸光係數等的光學特性、良好的蝕刻耐性等的一般特性。
近年為使積體度更高,圖型之微細化有進一步之進展,為對應該微細化,對上述阻劑底層膜形成用組成物所含有的化合物等的構造、官能基等進行種種的檢討(特開2004-177668號公報作為參考)。
在最近,上述多層阻劑製程中,探討在阻劑底層膜上以CVD法形成硬遮罩之方法。在該製程,具體上於阻劑底層膜上,將作為中間層之無機硬遮罩以CVD法製作。以CVD法製作無機硬遮罩的場合,尤其為氮化物系膜之場合,需要最低300℃、通常400℃之基板加熱。但,如此之場合,因使用上述以往的組成物所形成之阻劑底層膜,耐熱性不佳,有因該低耐熱性而阻劑底層膜形成時之加熱造成阻劑底層膜成分昇華,該昇華的成分再附著至基板,半導體裝置製造良率惡化之不良情況。
又,在最近,於具有複數種溝槽、尤其具有互為相異的寬高比之溝槽的基板,形成圖型之場合增加,即使在如此之基板的場合,形成的阻劑底層膜,要求為將此等溝槽充分包埋者,且具有高平坦性。如此,上述阻劑底層膜雖要求種種的特性,但上述以往的阻劑底層膜形成用組成物,無法滿足此等要求。
[專利文獻]
[專利文獻1]特開2004-177668號公報
本發明為有鑑於以上情況而成者,其目的在於提供可形成充分滿足光學特性、蝕刻耐性等的一般特性
且具有高耐熱性及高平坦性之阻劑底層膜的膜形成用組成物。
為了解決上述課題而成的發明為含有下述式(1)所表示之化合物(以下亦稱「[A]化合物」)及溶劑(以下亦稱「[B]溶劑」)之膜形成用組成物。
(式(1)中,R1、R2及R3為下述式(a)所表示之基。R1、R2及R3可為相同或相異。Ra、Rb、Rc及Rd各自獨立,為鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基。x、y及z各自獨立,為0~4之整數。w為0~3之整數。Ra~Rd各自為複數之場合,複數的Ra可為相同或相異,複數的Rb可為相同或相異,複數的Rc可為相同或相異,複數的Rd可為相同或相異。)
(式(a)中,RA為氫原子、芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基。RB為單鍵或伸芳基。上述芳基及伸芳基的芳香環上之氫原子之一部份或全部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基取代。)
為了解決上述課題而成的另一發明為以該膜形成用組成物形成的阻劑底層膜。
為了解決上述課題而成的又另一發明為具備於基板之上面側形成塗膜之步驟、及將上述塗膜進行燒成之步驟,且上述塗膜以該膜形成組成物形成的阻劑底層膜之形成方法。
為了解決上述課題而成的又另一發明為具備於阻劑底層膜之上面側形成阻劑圖型之步驟、及以上述阻劑圖型為遮罩,依序將上述阻劑底層膜及基板蝕刻之步驟,且使上述阻劑底層膜以該阻劑底層膜之形成方法形成的圖型形成方法。
為了解決上述課題而成的又另一發明為下述式(1’)所表示之化合物。
(式(1’)中,R1、R2及R3為下述式(a’)所表示之基。R1、R2及R3可為相同或相異。Ra’、Rb’、Rc’及Rd’各自獨立,為鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基。x’、y’及z’各自獨立,為0~4之整數。w’為0~3之整數。Ra’~Rd’各自為複數之場合,複數的Ra’可為相同或相異,複數的Rb’可為相同或相異,複數的Rc’可為相同或相異,複數的Rd’可為相同或相異。)
(式(a’)中,RA’為氫原子、芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基。RB’為單鍵或伸芳基。上述芳基及伸芳基的芳香環上之氫原子之一部份或全部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香
環的碳數1~20之1價有機基取代。但,上述化合物中3個的RA’中至少1個為氫原子。)
根據本發明之膜形成用組成物及阻劑底層膜之形成方法,可形成滿足光學特性、蝕刻耐性等的一般特性同時具有高耐熱性及高平坦性之阻劑底層膜。本發明之阻劑底層膜滿足光學特性、蝕刻耐性等的一般特性同時具有高耐熱性及高平坦性。根據本發明之圖型形成方法,因使用具有高耐熱性及高平坦性的該阻劑底層膜,可形成良好的圖型。本發明之化合物尤宜用作為該膜形成用組成物的成分。因此,此等可宜用於在圖型之更微細化進展的半導體裝置製造使用多層阻劑製程的圖型形成。又,本發明之膜形成用組成物可宜用於要求高耐熱性的航空宇宙產業用。
該膜形成用組成物含有[A]化合物及[B]溶劑。該膜形成用組成物,作為較佳成分,可含有酸產生劑(以下亦稱「[C]酸產生劑」)、交聯劑(以下亦稱「[D]交聯劑」),在不損及本發明效果範圍,可含有其他的任意成分。
根據該膜形成用組成物,藉由含有[A]化合物及[B]溶劑,可形成滿足光學特性、蝕刻耐性等的一般特性同時具有高耐熱性及高平坦性之阻劑底層膜。
藉由該膜形成用組成物具有上述構成而達成上述効果之理由雖並未明確,但可例如以下般推測。亦即,該膜形成用組成物所含有的[A]化合物,如上述式(1)所表示,具有中央苯環之1,3,5-位鍵結有3個苯環之骨架,且具有具碳-碳三鍵之上述式(a)所表示之基(以下亦稱「基(a)」),且該基(a)於上述3個苯環、鍵結於相對中央苯環之對位。藉由[A]化合物具有如此之構造,形成的阻劑底層膜可滿足光學特性、蝕刻耐性等的一般特性。又,[A]化合物,可使其安定性提高,結果阻劑底層膜可發揮高耐熱性。進一步,[A]化合物可使分子尺寸為適度、且單一或使其分布極狹窄範圍者,結果阻劑底層膜可發揮高平坦性。
以下說明各成分。
[A]化合物為下述式(1)所表示之化合物。
上述式(1)中,R1、R2及R3為下述式(a)所表示之基。R1、R2及R3可為相同或相異。Ra、Rb、Rc及Rd各自獨立,為鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基。x、y及z各自獨立,為0~4之整數。w為0~3之整數。Ra~Rd各自為複數之場合,複數的Ra可為相同或相異,複數的Rb可為相同或相異,複數的Rc可為相同或相異,複數的Rd可為相同或相異。
上述式(a)中,RA為氫原子、芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基。RB為單鍵或伸芳基。上述芳基及伸芳基的芳香環上之氫原子之一部份或全部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基
或芳香環的碳數1~20之1價有機基取代。
上述RA所表示之芳基,可舉例如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基等。上述芳基的碳數,以6~20為佳,6~10更佳。上述芳基,以苯基、萘基為佳,苯基更佳。
上述RA所表示之烷基,可舉例如甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、n-丁基、i-丁基、sec-丁基、t-丁基、n-戊基、n-己基等。上述烷基的碳數,以1~10為佳,1~6更佳。上述烷基,由形成的阻劑底層膜之耐熱性提升的觀點來看,以n-烷基為佳,甲基、乙基、n-丙基、n-丁基更佳。
取代上述烷基的芳基,可舉例如與作為上述RA之芳基所例示者相同之基等。
上述RA所表示之以芳基取代的烷基,可舉例如苄基、苯乙基、二苯基甲基、二苯基乙基、二萘基甲基等。
上述RA所表示之以羥基取代的烷基,可舉例如羥基甲基、羥基乙基、2-羥基-2-丙基、二羥基乙基、1,3-二羥基-2-丙基等。
上述RA所表示之以羥基與芳基取代的烷基,可舉例如羥基苯基甲基、羥基二苯基甲基、羥基二苯基乙基、二羥基二苯基乙基等。
取代上述芳基之芳香環上的氫原子之鹵素原子,可舉例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。此等
中,以氟原子、氯原子為佳,氟原子更佳。
取代上述芳基之芳香環上的氫原子之不含芳香環的碳數1~20之1價有機基,可舉例如碳數1~20之1價鏈狀烴基、碳數3~20之1價脂環式烴基、上述鏈狀烴基及上述脂環式烴基的碳-碳間含有2價含雜原子之基的基(α)、上述鏈狀烴基、上述脂環式烴基及上述基(α)所具有之氫原子的一部份或全部以不具有芳香環的1價含雜原子之基取代的基等。
上述鏈狀烴基,可舉例如甲基、乙基、丙基、丁基等的烷基;乙烯基、丙烯基、丁烯基等的烯基;乙炔基、丙炔基、丁炔基等的炔基等。
上述脂環式烴基,可舉例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環辛基、降冰片基、金剛烷基等的環烷基;環丙烯基、環丁烯基、環戊烯基、環己烯基、環辛烯基、降冰片烯基等的環烯基等。
上述2價之含雜原子之基,可舉例如-O-、-NR”-(R”為碳數1~10之鏈狀烴基或碳數3~10之脂環式烴基。)、-S-、羰基、羰基氧基、羰基胺基、磺醯胺基等。
上述1價之含雜原子之基,可舉例如鹵素原子、羥基、胺基、磺醯基、氰基、硝基、胺基磺醯基等。
取代上述芳基之芳香環上的氫原子之基,以
羥基、胺基、不含芳香環的碳數1~20之1價有機基為佳,羥基、胺基、羥基烷基、烷氧基、環烷基氧基更佳,羥基、胺基、羥基甲基、甲氧基、乙氧基又更佳。
上述RA,由形成的阻劑底層膜之耐熱性提升的觀點來看,以氫原子、非取代的碳數6~20之芳基、以羥基或者胺基取代的碳數6~20之芳基、碳數1~10之非取代的烷基、以羥基取代的碳數1~10的烷基、以羥基與芳基取代的碳數1~10的烷基為佳,苯基、羥基甲基、2-羥基-2-丙基、羥基二苯基甲基、以胺基取代的苯基更佳。
上述RB所表示之伸芳基,可舉例如伸苯基、甲伸苯基、茬基、伸萘基、伸蒽基等。上述伸芳基的碳數,以6~20為佳,6~10更佳。上述伸芳基以伸苯基、伸萘基為佳,伸苯基更佳。
取代上述伸芳基之芳香環上之氫原子的鹵素原子及不含芳香環的碳數1~20之1價有機基,可舉例如與上述RA中取代芳基之芳香環上之氫原子的鹵素原子及1價之有機基所例示基相同之基等。
上述RB,由形成的阻劑底層膜之耐熱性提升的觀點來看,以單鍵、碳數6~10之非取代的伸芳基為佳,單鍵、伸苯基更佳。
上述式(1)的Ra~Rd所表示之鹵素原子及不含芳香環的碳數1~20之1價有機基,可舉例如與上述式(a)中取代芳基及伸芳基之鹵素原子及作為1價之有機基所例示的基相同的基等。
上述式(1)的Ra~Rd,以鹵素原子、不含芳香環的碳數1~20之1價有機基為佳,鹵素原子、碳數1~10的烷基、碳數1~10之羥基烷基更佳,氟原子、甲基、乙基、羥基甲基又更佳。
上述式(1)中x、y、z及w,由形成的阻劑底層膜之耐熱性提升的觀點來看,以0~2之整數為佳,0或1更佳,0又更佳。上述式(a)的芳基及伸芳基中芳香環,由形成的阻劑底層膜之耐熱性提升的觀點來看,以不具有上述取代基為佳。
上述式(1)中R1、R2及R3可為相同或相異,但由形成的阻劑底層膜之平坦性提升觀點、及[A]化合物的合成容易性觀點,以相同為佳。
[A]化合物,RB為單鍵且RA為氫原子以外的場合,可舉例如下述式(1-1-1)~(1-1-12)所表示之化合物(以下亦稱「化合物(I-1-1)~(I-1-12)」)等。
[A]化合物方面,RB為單鍵以外且RA為氫原子以外的場合,可舉例如下述式(1-2-1)~(1-2-8)所表示之化合物(以下亦稱「化合物(I-2-1)~(I-2-8)」)等。
[A]化合物的更佳形態,可舉例如RA中至少1個為氫原子之場合之下述式(1’)所表示之化合物(以下亦稱「化合物(I’)」)。根據如此於末端具有碳-碳三鍵之[A]化合物,可使交聯造成的硬化性更提高。
上述式(1’)中,R1、R2及R3為下述式(a’)所表示之基。R1、R2及R3可為相同或相異。Ra’、Rb’、Rc’及Rd’各自獨立,為鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基。x’、y’及z’各自獨立,為0~4之整數。w’為0~3之整數。Ra’~Rd’各自為複數之場合,複數的Ra’可為相同或相異,複數的Rb’可為相同或相異,複數的Rc’可為相同或相異,複數的Rd’可為相同或相異。
上述式(a’)中,RA’為氫原子、芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基。RB’為單鍵或伸芳基。上述芳基及伸芳基的芳香環上之氫原子之一部份或全部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯
基或芳香環的碳數1~20之1價有機基取代。但,上述化合物中3個的RA’中至少1個為氫原子。
上述式(1’)的Ra’~Rd’及x’~w’以及上述式(a’)的RA’及RB”可舉例與作為上述式(1)中Ra~Rd及x~w以及上述式(a)的RA及RB各自例示者相同的基等。
上述化合物(I’)中3個的RA’,由使該膜形成用組成物的硬化性更提高的觀點,以2個以上為氫原子為佳,3個皆為氫原子更佳。
化合物(I’),可舉例如下述式(1-3-1)~(1-3-8)所表示之化合物(以下亦稱「化合物(I-3-1)~(I-3-8)」)等。
此等中,以化合物(I-1-1)~(I-1-6)、化合物(I-3-1)為佳。
[A]化合物,例如在基(a)的RB為單鍵且RA為氫原子以外之化合物(下述式(1-A)所表示之化合物)的場合,可依據下述反應路徑合成。
上述路徑中,X為鹵素原子。RA為芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基。複數的X可為相同或相異。複數的RA可為相同或相異。Ra、Rb、Rc及Rd各自獨立,為鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基。x、y及z
各自獨立,為0~4之整數。w為0~3之整數。Ra~Rd各自為複數之場合,複數的Ra可為相同或相異,複數的Rb可為相同或相異,複數的Rc可為相同或相異,複數的Rd可為相同或相異。上述芳基的芳香環上之氫原子之一部份或全部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基取代。
藉由使上述式(1-X)所表示之化合物(1,3,5-三(p-鹵苯基)苯)與上述式(1-Y)所表示之乙炔基化合物在二氯雙三苯基膦鈀(II)等的鈀觸媒、碘化銅(I)等的銅(I)觸媒、及三乙基胺等的鹼存在下,於四氫呋喃等的溶劑中反應,可得到上述式(1-A)所表示之化合物。得到的生成物,可藉由再沈澱、再結晶、洗淨、管柱層析法等精製。
上述X,由[A]化合物的收率提升的觀點來看,以氯原子、溴原子、碘原子為佳,溴原子更佳。
基(a)的RB為伸芳基且RA為氫原子以外之[A]化合物,可藉由取代上述化合物(1-X),例如使用1,3,5-三(4’-鹵聯苯基-4-基)苯等合成。
基(a)的RA為氫原子之[A]化合物,可藉由使用三甲基矽烷基乙炔等的矽烷基化乙炔化合物,得到與化合物(1-X)等之反應生成物後,使該反應生成物於四氫呋喃/甲醇等的溶劑中,碳酸鉀等的鹼存在下進行反應,進行脫矽烷基化來合成。
上述以外的[A]化合物亦可以與上述同樣方法
合成。
[A]化合物的分子量的下限,由形成的阻劑底層膜之耐熱性提升的觀點來看,以400為佳,450更佳,500再佳,550尤佳。[A]化合物的分子量的上限,由形成的阻劑底層膜之平坦性提升的觀點來看,以1,000為佳,900為佳,800再佳,700尤佳。
[A]化合物的碳含有率的下限,以50atom%為佳,55atom%更佳,60atom%又更佳。又,[A]化合物的碳含有率的下限,以80質量%為佳,85質量%更佳,90質量%又更佳。上述碳含有率愈高愈好。
藉由使[A]化合物的碳含有率在上述範圍,可使形成的阻劑底層膜之耐熱性更提升。
該膜形成用組成物中[A]化合物的含有量,相對全固形分,以80質量%以上為佳,90質量%以上更佳,95質量%以上又更佳。
[B]溶劑為可溶解或分散[A]化合物及因所期望而含有的任意成分之溶劑,則不特別限定。
[B]溶劑,可舉例如醇系溶劑、醚系溶劑、酮系溶劑、醯胺系溶劑、酯系溶劑、烴系溶劑等。
醇系溶劑,可舉例如4-甲基-2-戊醇、n-己醇等的碳數1~18的脂肪族單醇系溶劑;
環己醇等的碳數3~18的脂環式單醇系溶劑;1,2-丙二醇等的碳數2~18之多元醇系溶劑;丙二醇單甲基醚等的碳數3~19之多元醇部分醚系溶劑等。
醚系溶劑,可舉例如二乙基醚、二丙基醚、二丁基醚等的二烷基醚系溶劑;四氫呋喃、四氫吡喃等的環狀醚系溶劑;二苯基醚、苯甲醚等的含芳香環醚系溶劑等。
酮系溶劑,可舉例如丙酮、甲基乙基酮、甲基-n-丙基酮、甲基-n-丁基酮、二乙基酮、甲基-iso-丁基酮、2-庚酮、乙基-n-丁基酮、甲基-n-己基酮、二-iso-丁基酮、三甲基壬酮等的鏈狀酮系溶劑;環戊酮、環己酮、環庚酮、環辛酮、甲基環己酮等的環狀酮系溶劑;2,4-戊烷二酮、丙酮基丙酮、苯乙酮等。
醯胺系溶劑,可舉例如N,N’-二甲基咪唑啉酮、N-甲基吡咯烷酮等的環狀醯胺系溶劑;N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基丙醯胺等的鏈狀醯胺系溶劑等。
酯系溶劑,可舉例如乙酸n-丁基酯等的乙酸酯等的單羧酸酯系溶劑;乙酸丙二醇等的多元醇羧酸酯系溶劑;
乙酸丙二醇單甲基醚乙酸酯等的多元醇部分烷基醚乙酸酯等之多元醇部分醚羧酸酯系溶劑;草酸二乙基酯等的多元羧酸二酯系溶劑;γ-丁內酯、δ-戊內酯等的內酯系溶劑;二乙基碳酸酯、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯等的碳酸酯系溶劑等。
烴系溶劑,可舉例如碳數5~10之直鏈狀或分支鏈狀烴、碳數5~12的脂環式烴、碳數6~18之芳香族烴等。脂環式烴及芳香族烴之環上的氫原子之一部份或全部可被碳數1~5之直鏈狀或分支鏈狀烷基取代。
此等中,以酮系溶劑為佳,環狀酮系溶劑更佳,環己酮又更佳。該膜形成用組成物可含[B]溶劑1種或2種以上。
[C]酸產生劑為經曝光或加熱而產生酸的成分。該膜形成用組成物藉由含有[C]酸產生劑,變得可在包含常溫之較低溫,於[A]化合物間使交聯反應進行。
經曝光而產生酸的酸產生劑(以下亦稱「光酸產生劑」),可舉例如特開2004-168748號公報之段落[0077]~[0081]記載者等。
又,經加熱而產生酸的酸產生劑(以下亦稱「熱酸產生劑」),除作為上述光酸產生劑例示的鎓鹽系酸產生劑以外,可舉例如2,4,4,6-四溴環己二烯酮、安息
香對甲苯磺酸酯、2-硝基苄基對甲苯磺酸酯、烷基磺酸酯類等。
此等的[C]酸產生劑中,以熱酸產生劑為佳,鎓鹽系酸產生劑更佳,錪鹽系酸產生劑再佳,二苯基錪三氟甲烷磺酸酯、二苯基錪九氟-n-丁烷磺酸酯、二苯基錪芘磺酸酯、二苯基錪n-十二烷基苯磺酸酯、二苯基錪10-樟腦磺酸酯、二苯基錪萘磺酸酯、雙(4-t-丁基苯基)錪三氟甲烷磺酸酯、雙(4-t-丁基苯基)錪九氟-n-丁烷磺酸酯、雙(4-t-丁基苯基)錪n-十二烷基苯磺酸酯、雙(4-t-丁基苯基)錪10-樟腦磺酸酯、雙(4-t-丁基苯基)錪萘磺酸酯尤佳,雙(4-t-丁基苯基)錪九氟n-丁烷磺酸酯特佳。
[C]酸產生劑之含有量,相對[A]化合物100質量份,以5,000質量份以下為佳,0.1質量份~500質量份更佳,0.5質量份~100質量份再佳,1質量份~20質量份尤佳。藉由[C]酸產生劑之含有量在上述範圍,可使由該膜形成用組成物形成的阻劑底層膜之強度更提高。[C]酸產生劑,可使用1種或2種以上。又,[C]酸產生劑,可與光酸產生劑與熱酸產生劑併用。
[D]交聯劑為具有交聯性基之化合物。該膜形成用組成物藉由含有[D]交聯劑,可使[A]化合物間的交聯更有效地進行。
[D]交聯劑,以具有2個以上交聯性基者為佳。
[D]交聯劑,可舉例如多核酚(Polynuclear phenol)類、烷氧基甲基化三聚氰胺、烷氧基甲基化甘脲、二異氰酸酯類、下述式(d)所表示之化合物(以下亦稱「化合物(d)」)等。
上述式(d)中,Ar為n價之芳香族烴基或n價之雜芳香族基。Y為羰基或磺醯基。Q為1價之雜芳香族基或-OR4。R4為碳數1~30之1價有機基。n為2~7之整數。複數的Y可為相同或相異。複數的Q可為相同或相異。
作為[D]交聯劑使用化合物(d),則認為藉由該[D]交聯劑與[A]化合物進行反應,產生挾於芳香環的羰基或磺醯基,結果可使由該膜形成用組成物形成的阻劑底層膜之耐熱性更提升,且使折射率及吸光係數成為更適當者。
上述Ar所表示之n價之芳香族烴基,可舉例如由苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、茚、亞芴聯苯等的芳香族烴除去鍵結於芳香環的n個氫原子之基等。
上述Ar所表示之n價之雜芳香族基,可舉例
如由呋喃、吡咯、噻吩、磷雜茂、吡唑、噁唑、異噁唑、噻唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、三嗪等的雜芳香族化合物除去鍵結於雜芳香族環的n個氫原子之基等。
上述Y以羰基為佳。
上述Q所表示之1價之雜芳香族基,可舉例如在上述Ar所表示之n價之雜芳香族基所例示者加上(n-1)個氫原子之基等。
上述Q中-OR4的R4所表示之碳數1~30之1價有機基,可舉例如下述式(i)~(iii)所表示之基(以下亦稱「基(i)~(iii)」)等。
上述式(i)中,R5及R6各自獨立,為碳數1~20之1價有機基、或此等的基可互相組合、為與此等所鍵結之碳原子一起構成的環員數3~20之環構造。
上述式(ii)中,R7及R8各自獨立,為碳數
1~20之1價有機基、或此等的基可互相組合、為與此等所鍵結之氮原子一起構成的環員數3~20之環構造。
上述式(iii)中,R9為具有親電子基的碳數1~20之1價有機基。
上述R5~R8所表示之碳數1~20之1價有機基,可舉例如碳數1~20之1價烴基、該烴基與由-CO-、-COO-、-O-、-NR’-、-CS-、-S-、-SO-及-SO2-所構成的群所選出的至少1種基組合的含雜原子之基、上述烴基及上述含雜原子之基所具有之氫原子的一部份或全部以氟原子、羥基、羧基、氰基等取代的基等。R’為氫原子或碳數1~20之1價烴基。
上述碳數1~20之1價烴基,可舉例如甲基、乙基、丙基等的烷基、乙烯基、丙烯基等的烯基、乙炔基、丙炔基等的炔基等的碳數1~20之鏈狀烴基;環丙基、環丁基、環戊基、降冰片基等的環烷基、環丙烯基、環丁烯基、環戊烯基、降冰片基等的碳數3~20之脂環式烴基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等的芳基、苄基、萘基甲基等的芳烷基等的碳數6~20之芳香族烴基等。
上述R5及R6可互相組合、為與此等所鍵結之
碳原子一起構成的環員數3~20之環構造,可舉例如環丙烷構造、環丁烷構造、環戊烷構造、環己烷構造等。
上述R7及R8可互相組合、為與此等所鍵結之氮原子一起構成的環員數3~20之環構造,可舉例如氮雜環丙烷構造、氮雜環丁烷構造、氮雜環戊烷構造、氮雜環己烷構造等。
上述R9所表示之具有親電子基的碳數1~20之1價有機基,可舉例如一部份或全部的氫原子以親電子基取代的碳數1~20之1價烴基等。上述親電子基,可舉例如氟原子、氯原子等的鹵素原子、硝基、氰基等。此等中,以氟原子、硝基、氰基為佳。
上述基(i),可舉例如下述式(i-1)~(i-4)所表示之基,上述基(ii),可舉例如下述式(ii-1)所表示之基,上述基(iii),可舉例如下述式(iii-1)~(iii-4)所表示之基等。
此等中,以上述式(iii-3)所表示之基、上述式(iii-4)所表示之基為佳。
上述n以2~5之整數為佳,2或3更佳,2又更佳。
上述多核酚類,可舉例如4,4’-聯苯基二醇、4,4’-伸甲基雙酚、4,4’-亞乙基雙酚、雙酚A等的2核酚類;4,4’,4”-亞甲基三酚、4,4’-(1-(4-(1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亞乙基)雙酚、4,4’-(1-(4-(1-(4-羥基-3,5-雙(甲氧基甲基)苯基)-1-甲基乙基)苯基)亞乙基)雙(2,6-雙(甲氧基甲基)酚)等的3核酚類;酚醛清漆等的聚酚類等。
上述烷氧基甲基化三聚氰胺,可舉例如六(甲氧基甲基)三聚氰胺、六(n-丁氧基甲基)三聚氰胺等。
上述烷氧基甲基化甘脲,可舉例如1,3,4,6-四(甲氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-四(n-丁氧基甲基)甘脲等。
上述二異氰酸酯類,可舉例如2,3-甲伸苯基(tolylene)二異氰酸酯、2,4-甲伸苯基二異氰酸酯、3,4-甲伸苯基二異氰酸酯、3,5-甲伸苯基二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、六伸甲基二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯等。
上述化合物(d),可舉例如下述式(d-1)~(d-4)所表示之化合物等。
作為[D]交聯劑,此等中,以得到的多核酚
類、烷氧基甲基化甘脲、化合物(d)為佳,4,4’-(1-(4-(1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亞乙基)雙酚、1,3,4,6-四(甲氧基甲基)甘脲、上述式(d-1)所表示之化合物(1,3-二(1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基氧基羰基)苯)更佳。該膜形成用組成物藉由使用上述化合物作為[D]交聯劑,可使得到的阻劑底層膜之耐熱性及強度更提升。
[D]交聯劑的市售品,可舉例如「EPIKOTE 812」、同815、同826、同828、同834、同836、同871、同1001、同1004、同1007、同1009、同1031(以上、YUKA SHELL EPOXY公司製)、「Araldite 6600」、同6700、同6800、同502、同6071、同6084、同6097、同6099(以上、Ciba-Geigy公司製)、「DER331」、同332、同333、同661、同644、同667(以上、The Dow Chemical Company製)等的環氧基系交聯劑;「Cymel 300」、同301、同303、同350、同370、同771、同325、同327、同703、同712、同701、同272、同202、「Mycoat 506」、同508(以上、Mitsui Cyanamid Co.,Ltd.製)等的三聚氰胺系交聯劑;「Cymel 1123」、同1123-10、同1128、「Mycoat 102」、同105、同106、同130(以上、Mitsui Cyanamid Co.,Ltd.製)等的苯並胍胺系交聯劑;「Resitop」(群榮化學工業公司製)等的酚系交聯
劑;「Cymel 1170」、同1172(以上、Mitsui Cyanamid Co.,Ltd.製)、「NIKALAC N-2702」(三和化學公司製)等的甘脲系交聯劑等。
[D]交聯劑之含有量,相對[A]化合物100質量份,以1,000質量份以下為佳,0.1質量份~500質量份更佳,1質量份~100質量份再佳,2質量份~50質量份尤佳。藉由[D]交聯劑之含有量在上述範圍,可使由該膜形成用組成物形成的阻劑底層膜之耐熱性及強度更提升。[D]交聯劑可使用1種或2種以上。
該膜形成用組成物除上述[A]~[D]成分以外,作為其他的任意成分,可舉例如黏合劑樹脂、促進劑、界面活性劑、放射線吸收劑、保存安定劑、消泡劑、接著助劑等。該膜形成用組成物,可使用各自1種或2種以上之上述其他的任意成分。
該膜形成用組成物含有上述黏合劑樹脂,則可使形成的阻劑底層膜對於其上面所形成的阻劑膜、中間層等之組成物所含有的有機溶劑的耐性提升。
上述黏合劑樹脂為高分子化合物,則不限特別限定,以酚醛清漆系樹脂、可溶酚醛樹脂(RESOL)系
樹脂、苯乙烯系樹脂、苊烯系樹脂、及聚伸芳基系樹脂所構成的群所選出的至少1種為佳。藉由使用上述樹脂作為上述黏合劑樹脂,可使阻劑底層膜之折射率及吸光係數控制於更適當的值。結果形成的阻劑圖型之斷面形狀的矩形性提升。
上述酚醛清漆系樹脂,可舉例如使酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚、雙酚A、p-tert-丁基酚、p-辛基酚等的酚類、α-萘酚、β-萘酚、1,5-二羥基萘、2,7-二羥基萘等的萘酚類所構成的群所選出的1種或2種以上的酚性化合物與醛類或二乙烯基化合物等,使用酸性觸媒等進行反應而得到的樹脂。
上述醛類,可舉例如甲醛等的醛;多聚甲醛、三噁烷等的醛源等。
二乙烯基化合物類,可舉例如二乙烯基苯、二環戊二烯、四氫茚、4-乙烯基環己烯、5-乙烯基降冰片-2-烯、α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯、5-乙烯基原冰片二烯等。
上述可溶酚醛樹脂系樹脂,可舉例如使上述酚性化合物與上述醛類,使用鹼性觸媒進行反應所得到的樹脂等。
上述苯乙烯系樹脂,可舉例如聚苯乙烯;苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物等的苯乙烯共聚物等。
上述苊烯系樹脂,可舉例如使具有苊烯骨架之化合物以自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合等,以
塊狀聚合、溶液聚合等的適宜聚合形態進行聚合所得到之樹脂等。又,苊烯系樹脂,如特開2002-296789號公報段落[0008]~[0031]所記載般,亦可使具有苊烯骨架的化合物的聚合物在酸性條件下與多聚甲醛反應等而得到。
上述聚伸芳基系樹脂,可舉例如聚伸芳基醚、聚伸芳基硫化物、聚伸芳基醚碸、聚伸芳基醚酮等。
上述黏合劑樹脂以具有萘環為佳。上述黏合劑樹脂藉由具有萘骨架,可控制阻劑底層膜之折射率及吸光係數於更適當的值,其結果形成的阻劑圖型之斷面形狀的矩形性更提升。又,上述黏合劑樹脂以具有含碳-碳三鍵之基為佳。該膜形成用組成物藉由黏合劑樹脂含上述基,可使形成的阻劑底層膜之蝕刻耐性及撓曲耐性提升。上述含碳-碳三鍵之基,可舉例如乙炔基、丙炔基等。
上述黏合劑樹脂可含交聯性基。上述黏合劑樹脂含有交聯性基,則因黏合劑樹脂彼此間或黏合劑樹脂與[A]化合物間的交聯,可使形成的阻劑底層膜之強度提高。另一方面,上述黏合劑樹脂實質上不含交聯性基的場合,可抑制阻劑底層膜形成時之膜收縮,其結果,可使形成的阻劑底層膜之平坦性更提升。
上述黏合劑樹脂的重量平均分子量(Mw),以2,000以上8,000以下為佳,3,000以上7,000以下更佳。黏合劑樹脂的Mw在上述範圍,可使由該膜形成用組成物形成的阻劑底層膜之溶劑耐性更提升。
上述黏合劑樹脂的重量平均分子量對數平均
分子量(Mn)之比(Mw/Mn)以1~5為佳,1~3更佳,1~2.5又更佳。
上述黏合劑樹脂之含有量,相對[A]化合物100質量份,以5質量份以上1,000質量份以下為佳,10質量份以上700質量份以下更佳,30質量份以上400質量份以下又更佳。[E]樹脂之含有量藉由在上述範圍,可使由該膜形成用組成物形成的阻劑底層膜之溶劑耐性更提升。
上述促進劑係為了充分引發氧化交聯必要的脫氫反應之一電子氧化劑等。一電子氧化劑係指其本身收到1個電子移動之氧化劑。例如在硝酸鈰(IV)銨的場合,鈰離子(IV)得到一電子轉變為鈰離子(III)。又,鹵素等的自由基性的氧化劑得到一電子而轉換為陰離子。如此,藉由從被氧化物(基質或觸媒等)剝奪一電子,使被氧化物氧化之現象稱為一電子氧化,此時接受一電子的成分稱為一電子氧化劑。
上述一電子氧化劑,可舉例如(a)金屬化合物、(b)過氧化物、(c)重氮化合物、(d)鹵素或鹵素酸等。
上述(a)金屬化合物,可舉例如含鈰、鉛、銀、錳、鋨、釕、釩、鉈、銅、鐵、鉍、鎳之金屬化合物。具體上,可舉例如(a1)硝酸鈰(IV)銨(CAN;六
硝酸根鈰(IV)酸銨)、乙酸鈰(IV)、硝酸鈰(IV)、硫酸鈰(IV)等的鈰鹽(例如四價之鈰鹽)、(a2)四乙酸鉛、氧化鉛(IV)等的鉛化合物(例如四價之鉛化合物)、(a3)氧化銀(I)、氧化銀(II)、碳酸銀(Fetizon試藥)、硝酸銀等的銀化合物、(a4)過錳酸鹽、活性二氧化錳、錳(III)鹽等的錳化合物、(a5)四氧化鋨等的鋨化合物、(a6)四氧化釕等的釕化合物、(a7)VOCl3、VOF3、V2O5、NH4VO3、NaVO3等的釩化合物、(a8)乙酸鉈(III)、三氟乙酸鉈(III)、硝酸鉈(III)等的鉈化合物、(a9)乙酸銅(II)、銅(II)三氟甲烷磺酸酯、銅(II)三氟硼酸酯、氯化銅(II)、乙酸銅(I)等的銅化合物、(a10)氯化鐵(III)、六氰基鐵(III)酸鉀等的鐵化合物、(a11)鉍酸鈉等的鉍化合物、(a12)過氧化鎳等的鎳化合物等。
上述(b)過氧化物,可舉例如過乙酸、m-氯過安息香酸等的過酸;過氧化氫或t-丁基氫過氧化物等的烷基羥基過氧化物等的羥基過氧化物類;過氧化二醯基酯、過氧酯、過氧縮酮、過氧基二碳酸鹽、過氧化二烷基酯、過氧酮等。
上述(c)重氮化合物,可舉例如2,2’-偶氮二異丁腈等。
上述(d)鹵素或鹵素酸,可舉例如由氯、溴、碘所選出的鹵素或過鹵素酸、鹵素酸、亞鹵素酸(halous acid)、次鹵素酸(hypohalous acid)及此等的
鹽等。又,鹵素酸中之鹵素,可舉例如氯、溴、碘。又,鹵素酸或者其鹽之具體化合物,可舉例如過氯酸鈉、溴酸鈉等。
此等的一電子氧化劑中以(b)過氧化物、(c)重氮化合物為佳,m-氯過安息香酸、t-丁基氫過氧化物、2,2’-偶氮二異丁腈更佳。使用此等的場合,於基板上附著金屬殘留物等之情況少。
上述促進劑之含有量,相對[A]化合物100質量份,以1000質量份以下為佳,0.01質量份~500質量份更佳,0.1質量份~100質量份又更佳。
界面活性劑為具有改良該膜形成用組成物的塗佈性、條痕、潤濕性、顯影性等作用的成分。上述界面活性劑之含有量,相對[A]化合物100質量份,以15質量份以下為佳,10質量份以下更佳。界面活性劑可使用1種或2種以上。
該膜形成用組成物,例如可藉由使[A]化合物、[B]溶劑及必要含有的任意成分以指定的比例混合來調製。該膜形成用組成物混合後,以例如用0.1μm左右的過濾器過濾為佳。該膜形成用組成物的固形分濃度以0.1質量%~50質量%為佳,0.5質量%~30質量%更佳,1質量%~20質量
%又更佳。該膜形成用組成物中[A]化合物的濃度,以0.1質量%~30質量%為佳,0.5質量%~20質量%更佳,1質量%~15質量%又更佳。
該膜形成用組成物方面,固形分濃度為20質量%場合的黏度以1cps以上5cps以下為佳,1cps以上3cps以下更佳。該膜形成用組成物,黏度的值藉由在上述範圍,包埋性提升、且形成的阻劑底層膜之平坦性提升。
該阻劑底層膜之形成方法具備於基板之上面側形成塗膜之步驟(以下亦稱「塗膜形成步驟」)、及將上述塗膜進行燒成之步驟(以下亦稱「燒成步驟」)。上述塗膜以該膜形成用組成物形成。
根據該阻劑底層膜之形成方法,因使用上述該膜形成用組成物,可形成具有高耐熱性及高平坦性的阻劑底層膜。又,該阻劑底層膜之形成方法,對具有段差之基板或具有複數種溝槽之基板亦宜使用,可形成平坦性優的阻劑底層膜。
以下、說明各步驟。
本步驟中,以該膜形成用組成物於基板之上面側形成塗膜。
上述基板,可舉例如矽晶圓、以鋁被覆的晶
圓等。
上述般,該圖型形成方法中,亦宜使用具有段差的基板、具有複數種溝槽之基板等,可形成平坦性優的阻劑底層膜。
上述具有複數種溝槽之基板,亦宜使用例如具有互為相異的寬高比之基板。該寬高比,可使用種種的值混合者,例如基板溝槽中,寬高比之最大值與最小值之比,以3以上為佳,5以上更佳,10以上再佳,15以上尤佳。
膜形成用組成物對基板之塗佈方法不特別限制,例如可以旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗佈等的適宜方法實施。
上述形成的塗膜之膜厚以100nm~5μm為佳,200nm~3μm更佳。
本步驟中,將上述塗膜形成步驟中形成的塗膜進行燒成。將該塗膜燒成之方法,可舉例如加熱之方法等。該加熱之溫度,以100℃~400℃為佳,200℃~390℃更佳,300℃~370℃又更佳。該加熱之時間,以5秒~60分為佳,10秒~10分更佳,30秒~3分又更佳。該加熱之環境,可舉例如空氣中,氮氣體、氬氣體中等的不活性氣體中等。
形成的阻劑底層膜之膜厚,以10nm~5μm為佳,30nm~500μm更佳。
該圖型形成方法具備於阻劑底層膜之上面側形成阻劑圖型之步驟(以下亦稱「阻劑圖型形成步驟」)、及以上述阻劑圖型為遮罩,依序將上述阻劑底層膜及基板蝕刻之步驟(以下亦稱「蝕刻步驟」)。將上述阻劑底層膜以該阻劑底層膜之形成方法形成。
又,該圖型形成方法為上述阻劑圖型形成步驟中,於上述阻劑底層膜之上面側形成中間層,於該中間層之上面側形成阻劑圖型,上述蝕刻步驟中,以進一步將中間層蝕刻為佳。
根據該圖型形成方法,因使用由上述該膜形成用組成物所形成的具有高耐熱性及高平坦性的阻劑底層膜,可形成良好的圖型。
以下、說明各步驟。
本步驟中,於上述阻劑底層膜之上面側形成阻劑圖型。亦可於上述阻劑底層膜之上面側形成中間層,於該中間層之上面側形成阻劑圖型。
上述中間層,在阻劑圖型形成等中,補強阻劑底層膜及/或阻劑膜所具有的機能,或為了賦予此等所不具有的機能而具有該機能之層。例如形成防反射膜作為中間層的場合,可補強阻劑底層膜之防反射機能。
上述中間層可藉由有機化合物或無機氧化物
形成。該有機化合物,可舉例如Brewer Science製的「DUV-42」、「DUV-44」、「ARC-28」、「ARC-29」等的市售材料或Rohm and Haas製的「AR-3」、「AR-19」等的市售材料等。又,上述無機氧化物,可使用例如JSR製的「NFC SOG」系列等的市售材料或以CVD法形成的聚矽氧烷、氧化鈦、氧化鋁、氧化鎢等。
形成上述中間層用的方法雖未特別限定,可舉例如塗佈法或CVD法等。此等中,以塗佈法為佳。使用塗佈法的場合,形成阻劑底層膜後、可連續形成中間層。
又,中間層之膜厚不特別限制,因應中間層追求的機能適宜選擇,以10nm~3μm為佳,20nm~0.3μm更佳。
於上述阻劑底層膜或中間層之上面側形成阻劑圖型之方法,可舉例如使用光微影術的方法等。該方法在以下具體說明。
使用光微影術的方法,例如具有使用阻劑組成物,於上述阻劑底層膜之上面側形成阻劑膜之步驟(以下亦稱「阻劑膜形成步驟」)、使上述阻劑膜曝光之步驟(以下亦稱「曝光步驟」)、及使上述經曝光的阻劑膜顯影之步驟(以下亦稱「顯影步驟」)。
在本步驟,使用阻劑組成物,於阻劑底層膜之上面側形成阻劑膜。具體上以得到的阻劑膜成為指定的膜厚之方式塗佈阻劑組成物後,藉由預烘烤使塗膜中之溶劑揮發,形成阻劑膜。
阻劑組成物,可舉例如含有光酸產生劑的正型或負型之化學增幅型阻劑組成物、由鹼可溶性樹脂與醌二疊氮系感光劑所構成的正型阻劑組成物、由鹼可溶性樹脂與交聯劑所構成的負型阻劑組成物等。
上述阻劑組成物的固形分濃度,以5~50質量%為佳。又,上述阻劑組成物以用孔徑0.2μm左右的過濾器進行過濾而調製為佳。又,在該步驟,亦可直接使用市售的阻劑組成物。
阻劑組成物的塗佈方法不特別限制,例如可以旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗佈等的適宜之方法實施。
又,預烘烤的溫度,因應使用的阻劑組成物的種類等而適宜選擇,但以30℃~200℃為佳,50℃~150℃更佳。
在本步驟,使上述阻劑膜形成步驟所形成的阻劑膜曝光。該曝光,例如透過指定的遮罩圖型及因應必要的液浸液進行。
曝光光方面,因應阻劑組成物所使用的光酸
產生劑的種類,例如可由可見光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等的電磁波;電子線、分子線、離子束、α線等的粒子線等適宜選擇,但以遠紫外線為佳,KrF準分子雷射光(248nm)、ArF準分子雷射光(193nm)、F2準分子雷射光(波長157nm)、Kr2準分子雷射光(波長147nm)、ArKr準分子雷射光(波長134nm)、極紫外線(波長13nm等)更佳,ArF準分子雷射光又更佳。
上述曝光後,為了使形成的阻劑圖型之解像度、圖型輪廓、顯影性等提升,可進行曝光後烘烤。該曝光後烘烤的溫度,因應使用的阻劑組成物的種類等而適宜調整,以50℃~200℃為佳,70℃~150℃更佳。
在本步驟,使在上述曝光步驟曝光的阻劑膜顯影。
上述顯影可使用的顯影液,因應使用的阻劑組成物的種類而適宜選擇。鹼顯影的場合,具體上例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨、乙基胺、n-丙基胺、二乙基胺、二-n-丙基胺、三乙基胺、甲基二乙基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、吡咯、哌啶、膽鹼、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯等的鹼性水溶液等。又,先進行上述中間層形成步驟,形成中間層,則可抑制此等的鹼性水溶液對阻劑底層膜之影響。
此等的鹼性水溶液亦可適量添加水溶性有機
溶劑、例如甲醇、乙醇等的醇類或界面活性劑。
又,顯影液方面,亦可使用含有有機溶劑之顯影液。該有機溶劑,可舉例如酯類、酮類、醚類、醇類、醯胺類、烴類等。有機溶劑顯影對阻劑底層膜之影響小。
使用上述顯影液顯影後、洗淨,經乾燥形成指定的阻劑圖型。
又,進行上述阻劑圖型形成步驟之方法,除上述使用光微影術的方法以外,亦可使用利用奈米壓印法之方法、使用自我組織化組成物之方法等。
本步驟中,以上述阻劑圖型為遮罩,依序將上述阻劑底層膜及基板蝕刻。藉此,於基板形成圖型。又,形成中間層的場合,進而中間層亦進行乾蝕刻。
上述蝕刻方法,可為乾蝕刻或濕蝕刻。
上述乾蝕刻,可使用習知乾蝕刻裝置進行。又,乾蝕刻時之氣體源,因被蝕刻物的元素組成而異,可使用含O2、CO、CO2等的氧原子之氣體、He、N2、Ar等的不活性氣體、Cl2、BCl3等的氯系氣體、CHF3、CF4等的氟系氣體、H2、NH3之氣體等。又,此等的氣體亦可混合使用。
以下、將本發明以實施例更具體說明,但本發明不限於此等的實施例。
又,化合物的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw),藉由在使用GPC管柱(東曹公司的「G2000HXL」2隻、及「G3000HXL」1隻),流量:1.0mL/分、溶出溶劑:四氫呋喃、管柱溫度:40℃的分析條件,以單分散聚苯乙烯為標準的膠體滲透層析法(偵測器:示差折射計)測定。又,各膜厚,使用分光橢圓偏光儀(J.A.WOOLLAM公司的「M2000D」)進行測定。
於具備溫度計的可分離式燒瓶中,氮環境下,混合1,3,5-三(p-溴苯基)苯100質量份、乙炔基苯60質量份、二氯雙三苯基膦鈀(II)7質量份、碘化銅(I)2質量份、三乙基胺100質量份、及作為溶劑的四氫呋喃600質量份,一邊攪拌一邊在70℃進行4小時反應,得到反應液。使得到的反應液過濾後,加入甲醇進行再沈澱,使得到的沈澱物溶於乙酸乙基酯,依序以稀鹽酸、碳酸氫鈉水溶液洗淨後,使有機層乾燥,得到下述式(A-1)所表示之化合物。
在合成例1中,取代乙炔基苯60質量份,使用2-丙炔-1-醇35質量份以外,與合成例1同樣地,得到下述式(A-2)所表示之化合物。
在合成例1中,取代乙炔基苯60質量份,使用1-已炔50質量份以外,與合成例1同樣地,得到下述式(A-3)所表示之化合物。
在合成例1中,取代乙炔基苯60質量份,使用2-甲基-3-丁炔-2-醇50質量份以外,與合成例1同樣地,得到下述式(A-4)所表示之化合物。
在合成例1中,取代乙炔基苯60質量份,使用1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇130質量份以外,與合成例1同樣地,得到下述式(A-5)所表示之化合物。
在合成例1中,取代乙炔基苯60質量份,使用3-乙炔基苯胺70質量份以外,與合成例1同樣地,得到下述式(A-6)所表示之化合物。
於具備溫度計的可分離式燒瓶中,氮環境下,混合1,3,5-三(4’-溴聯苯基-4-基)苯100質量份、三甲基矽烷基乙炔42質量份、二氯雙三苯基膦鈀(II)5質量份、碘化銅(I)2質量份、三乙基胺100質量份及作為溶劑的四氫呋喃600質量份,一邊攪拌一邊在70℃進行4小時反應,得到反應液。將該反應液過濾後,加入甲醇進行再沈澱,使得到的沈澱物溶於乙酸乙基酯,依序以稀鹽酸、碳酸氫鈉水溶液洗淨後,使有機層濃縮得到乾固物。接著,於得到的乾固物加入碳酸鉀80質量份、四氫呋喃400質量份及甲醇150質量份,在室溫進行4小時反應。使得到的反應液過濾後,加入乙酸乙基酯,依序以稀鹽酸及碳酸氫鈉水溶液洗淨後、使有機層濃縮,得到下述式所表示之化合物(A-7)。
於具備溫度計的可分離式燒瓶中,氮環境下,加入2,7-二羥基萘100質量份、甲醛30質量份、p-甲苯磺酸1質量份、及丙二醇單甲基醚150質量份,一邊攪拌一邊在80℃進行6小時聚合,得到反應液。使得到的反應液以乙酸n-丁基酯100質量份稀釋,以多量的水/甲醇(質量比:1/2)混合溶劑將有機層洗淨。由得到的有機層將溶劑餾去,得到具有下述式(a-1)所表示之構造單位之聚合物的化合物(a-1)。該化合物(a-1)的Mw為1,800。
構成膜形成用組成物之[A]化合物以外的成分如以下所示。
[[B]溶劑]B-1:環己酮
[[C]酸產生劑]C-1:雙(t-丁基苯基)錪九氟n-丁烷磺酸酯(下述式(C-1)所表示之化合物)
[[D]交聯劑]D-1:三和化學公司的「NIKALAC N-2702」(下述式(D-1)所表示之化合物)
D-2:4,4’-(1-(4-(1-(4-羥基-3,5-雙(甲氧基甲基)苯基)-1-甲基乙基)苯基)亞乙基)雙(2,6-雙(甲氧基甲基)酚(下述式(D-2)所表示之化合物)
D-3:1,3-二(1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基氧基羰基)苯(下述式(D-3)所表示之化合物)
混合作為[A]化合物的(A-1)10質量份及作為[B]溶劑的(B-1)100質量份,得到溶液。藉由使該溶液以孔徑0.1μm之膜過濾器過濾,調製膜形成用組成物(J-1)。
除使用下述表1所示之種類及含有量的各成分以外,與實施例1同樣地,調製膜形成用組成物(J-2)~(J-9)
及(CJ-1)。又,表1中之「-」表示未使用該成分。
除使用下述表2所示之種類及含有量的各成分以外,與實施例1同樣地,調製膜形成用組成物(J-10)~(J-13)。又,表2中之「-」表示未使用該成分。
使用上述得到的膜形成用組成物或由彼等所得到的附阻劑底層膜基板,對下述項目用下述方法進行評估。評估結果如表2所示。
將上述調製的各膜形成用組成物於基板之直徑8吋的矽晶圓表面進行旋轉塗佈,形成塗膜後,使該塗膜以350℃、2分鐘、在空氣中進行燒成,形成膜厚250nm之阻劑底層膜。使用分光橢圓偏光儀(J.A.WOOLLAM公司的「M2000D」),測定形成的阻劑底層膜之波長193nm中之折射率及吸光係數。此時,折射率為1.3以上1.6以下且吸光係數為0.2以上0.8以下的場合可評估為「良好」。
首先以旋轉塗佈法在直徑8吋的矽晶圓上,將膜形成
用組成物旋轉塗佈,形成膜厚300nm之底層膜。之後使該底層膜進行蝕刻處理(壓力:0.03Torr、高周波電力:3000W、Ar/CF4=40/100sccm、基板溫度:20℃),測定蝕刻處理後的底層膜之膜厚。接著,由膜厚的減少量與處理時間之關係算出蝕刻速度(nm/分),並算出對比較例之比率。該值愈小蝕刻耐性愈良好。
於直徑8吋的矽晶圓上將各膜形成用組成物旋轉塗佈,形成塗膜(阻劑底層膜),將該塗膜之膜厚以上述分光橢圓偏光儀進行測定(該測定值為X)。接著,將該阻劑底層膜在350℃、進行120秒加熱,將加熱後的阻劑底層膜之膜厚使用上述分光橢圓偏光儀進行測定(該測定值為Y)。接著,算出加熱前後的阻劑底層膜之膜厚減少率△FT(%)(△FT(%)=100×(X-Y)/X),以該算出值為耐熱性(%)。又,耐熱性(%)的值愈小,阻劑底層膜之加熱時產生的昇華物或膜分解物愈少,表示耐熱性高、且良好。
於混有寬42nm、間距(pitch)84nm、深度180nm之溝槽(寬高比:4.3)、寬100nm、間距150nm、深度180nm之溝槽(寬高比:1.8)、寬5μm、深度180nm之溝槽(開放空間)(寬高比:0.036)之SiO2段差基板
(互為相異的寬高比中最大值與最小值之比:119)上,將上述實施例及比較例之膜形成用組成物各自進行塗佈。之後,在大氣環境下、250℃進行60秒鐘燒成(烘烤),形成膜厚200nm之阻劑底層膜。使該阻劑底層膜之形狀以掃瞄型電子顯微鏡(S-4800、Hitachi-Hitec製)觀察,測定Trench或空間(space)上的阻劑底層膜之膜厚的最大值與最小值之差(△FT)。平坦性在該△FT未達20nm的場合評估為「A」(良好),在20nm以上的場合評估為「B」(不良)。
將上述評估結果,實施例1~9之膜形成用組成物表示於表3,實施例10~13之膜形成用組成物表示於表4。
由表3及表4可明白,由實施例之膜形成用組成物所形成的阻劑底層膜,除滿足折射率、吸光係數及蝕刻耐性之一般特性,且與由比較例之膜形成用組成物所
形成的阻劑底層膜相比,具有高耐熱性及高平坦性。
根據本發明之膜形成用組成物及阻劑底層膜之形成方法,可形成滿足光學特性、蝕刻耐性等的一般特性同時具有高耐熱性及高平坦性之阻劑底層膜。本發明之阻劑底層膜滿足光學特性、蝕刻耐性等的一般特性同時具有高耐熱性及高平坦性。根據本發明之圖型形成方法,因使用具有高耐熱性及高平坦性的該阻劑底層膜,可形成良好的圖型。本發明之化合物尤宜用作為該膜形成用組成物的成分。因此,此等可宜用於圖型之更微細化進展的半導體裝置製造的使用多層阻劑製程的圖型形成。又,本發明之膜形成用組成物可宜用於要求高耐熱性的航空宇宙產業。
Claims (10)
- 一種膜形成用組成物,其特徵係含有下述式(1)所表示之化合物及溶劑,
(式(1)中,R1、R2及R3為下述式(a)所表示之基,R1、R2及R3可為相同或相異,Ra、Rb、Rc及Rd各自獨立,為鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基,x、y及z各自獨立,為0~4之整數,w為0~3之整數,Ra~Rd各自為複數之場合,複數的Ra可為相同或相異,複數的Rb可為相同或相異,複數的Rc可為相同或相異,複數的Rd可為相同或相異) (式(a)中,RA為氫原子、芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基,RB為單鍵或伸芳基,上述芳基及伸芳基的芳香環上之氫原子之一部份或全 部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基取代)。 - 如請求項1記載之膜形成用組成物,其中,上述化合物的分子量為400以上1,000以下。
- 如請求項1記載之膜形成用組成物,其中,再含有交聯劑。
- 如請求項1記載之膜形成用組成物,其中,上述化合物的碳含有率為50atom%以上。
- 如請求項1記載之膜形成用組成物,其為阻劑底層膜形成用。
- 一種阻劑底層膜,其特徵係由請求項5記載之膜形成用組成物所形成。
- 一種阻劑底層膜之形成方法,其特徵係具備於基板之上面側形成塗膜之步驟、及將上述塗膜進行燒成之步驟,且使上述塗膜以請求項5記載之膜形成用組成物形成。
- 一種圖型形成方法,其特徵係具備於阻劑底層膜之上面側形成阻劑圖型之步驟、及以上述阻劑圖型為遮罩,依序將上述阻劑底層膜及基板蝕刻之步驟,且上述阻劑底層膜係以請求項7記載之阻劑底層膜之形成方法形成。
- 如請求項8記載之圖型形成方法,其中,上述阻劑圖型形成步驟中,於上述阻劑底層膜之上面側形成中間層,於該中間層之上面側形成阻劑圖型,且上述蝕刻步驟 中,進一步將中間層蝕刻。
- 一種以下述式(1’)所表示之化合物,
(式(1’)中,R1、R2及R3為下述式(a’)所表示之基,R1、R2及R3可為相同或相異,Ra’、Rb’、Rc’及Rd’各自獨立,為鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基,x’、y’及z’各自獨立,為0~4之整數,w’為0~3之整數,Ra’~Rd’各自為複數之場合,複數的Ra’可為相同或相異,複數的Rb’可為相同或相異,複數的Rc’可為相同或相異,複數的Rd’可為相同或相異) (式(a’)中,RA’為氫原子、芳基、或以羥基與芳基之至少任一取代的或者非取代的烷基,RB’為單鍵或伸芳基,上述芳基及伸芳基的芳香環上之氫原子之一部份或 全部,可以鹵素原子、羥基、胺基或者不含磺醯基或芳香環的碳數1~20之1價有機基取代,但,上述化合物中3個的RA’中至少1個為氫原子)。
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