비닐 나프탈렌 수지 유도체를 함유하는 리소그라피용 도포형 하층막 형성 조성물 document_id A220623107454

종래부터 반도체 디바이스의 제조에 있어서, 포토레지스트 조성물을 사용한 리소그라피에 의한 미세가공이 행해지고 있다. 상기 미세가공은 실리콘 웨이퍼 등의 피가공 기판상에 포토레지스트 조성물의 박막을 형성하고, 그 위에 반도체 디바이스 패턴이 그려진 마스크 패턴을 삽입하여 자외선 등의 활성광선을 조사하고, 현상하여, 얻어진 포토레지스트 패턴을 보호막으로서 실리콘 웨이퍼 등의 피가공 기판을 에칭처리하는 가공법이다. 그러나, 최근 반도체 디바이스의 고집적도화가 진행되고, 사용되는 화성광선도 KrF 엑시머 레이저(248nm)에서 ArF 엑시머 레이저(193nm)로 단파장화되는 경향이다. 이에 수반하여 활성광선의 기판에서의 난반사나 정재파의 영향이 큰 문제로 되었다. 여기서 포토레지스트와 피가공 기판간에 반사방지막(Bottom Anti-Reflective Coating, BARC)를 설치하는 방법이 광범위하게 검토되게 되었다. 반사방지막으로서는 티탄, 이산화티탄, 질화티탄, 산화크롬, 카본, α-실리콘 등의 무기반사방지막 및 흡광ㅅ어 물질과 고분자 화합물로 이루어지는 유기반사방지막이 알려져 있다. 전자는 막 형성에 진공흡착장치, CVD 장치, 스팻터링 장치 등의 설비를 필요로 함에 대하여, 후자는 특별한 설비를 필요로 하지 않는 점에서 유리하여 다수의 검토가 행해지고 있다. 예를 들어, 가교반응기에 있는 히드록실기와 흡광기를 동일분자 내에 갖는 노볼락 수지형 반사방지막이나, 아크릴 수지형 반사방지막을 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). 스티렌 유도체, 비닐나프탈렌 유도체를 포함하는 중합체를 레지스트 하층막에 사용하고, 기판 가공에서의 에칭 내성이 우수한 레지스트 하층막 재료로 한 패턴 형성 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조). 유기반사방지막 재료로서 요구되는 물성으로서는, 광이나 방사선에 대하여 큰 흡광도를 가질 것, 반사방지막 상에 도포되는 층과의 인터믹싱이 일어나지 않을 것(반사방지막 상에 도포되는 재료로 사용되고 있는 용제에 불용일 것), 도포시 또는 가열 건조시에 반사방지막으로부터 상도 레지스트 중으로의 저분자 확산물이 없을 것, 포토레지스트에 비하여 큰 드라이에칭 속도를 가질 것 등이 있다(예를 들어, 비특허문헌 1, 비특허문헌 2, 비특허문헌 3 참조). 요즈음, 레지스트 패턴의 미세화가 진행하면서, 해상도의 문제나 레지스트 패턴이 현상 후에 붕괴되는 문제가 발생하고, 포토레지스트의 박막화가 요구된다. 이 때문에, 기판 가공에 충분한 레지스트 패턴의 막 두께를 갖는 것이 곤란하고, 레지스트 패턴뿐만 아니라, 레지스트와 가공하는 반도체 기판과의 사이에 작성되는 도포형 하층막에도 기판 가공시의 마스크로서의 기능을 가지게 하는 프로세스가 필요하게 되었다. 이와 같은 프로세스용 도포형 하층막으로서 종래의 고 에칭레이트성 도포형 하층막과는 달리, 포토레지스트에 가까운 드라이에칭 속도 선택비를 갖는 리소그라피용 도포형 하층막, 포토레지스트에 비하여 작은 드라이에칭 속도의 선택비를 갖는 리소그라피용 도포형 하층막이나 반도체 기판에 비하여 작은 드라이에칭 속도 선택비를 갖는 리소그라피용 도포형 하층막이 요구되게 되었다(예를 들어, 비특허문헌 4, 비특허문헌 5 참조). 또, 이와 같은 도포형 하층막에는 반사방지능을 부여하는 것도 가능하고, 종래의 반사방지막의 기능을 함께 가질 수 있다. 한편, 미세한 레지스트 패턴을 얻기 위해서, 도포형 하층막 드라이에칭시에 레지스트 패턴과 도포형 하층막을 포토레지스트 현상시의 패턴 폭보다 작게 하는 프로세스도 사용되기 시작한다. 이와 같은 프로세스용 도포형 하층막으로서 종래의 고에칭 레이트성 반사방지막과는 다르고, 포토레지스트에 가까운 드라이 에칭 속도의 선택비를 갖는 도포형 하층막이 요구되고 있다. 또, 이와 같은 도포형 하층막으로는 반사방지능을 부여하는 것도 가능하고, 종래의 반사방지막의 기능을 함께 가질 수 있다. 특허문헌 1: 미국특허 제5919599호 명세서 특허문헌 2: 미국특허 제5693691호 명세서 특허문헌 3: 일본특허공개 제2004-271838호 공보 비특허문헌 1: 톰 린치(TomLynch) 외 3명, 「프로퍼티 앤드 퍼포먼트 오브 니어 UV 리블렉티비티 콘트롤 레이어(Properties and Performance of Near UV Reflectivity ControI Layers)」, (미국), 인 어드밴스 인 레지스트 테크놀로지 앤드 프로세싱 XI(in Advances in Resist Technology and Processing XI), 오무카람 나라마스(Omkaram Nalamasu)편, 프로시딩스 오브 에스피아이이(Proceedings of SPIE), 1994년, 제2195권(Vol. 2195), 225-229페이지) 비특허문헌 2:지. 테일러((G.Taylor) 외 13명, 「메타크릴레이트 레지스트 앤드 안티리플렉티브코팅 포 193nm 리소그라피(Methacrylate Resist and Antireflective Coatings for 193nm Lithography)」, (미국), 인 마이크로리소그라피 1999: 어드밴스 인 레지스트 테크놀로지 앤드 프로세싱 XVI(in Microlithography 1999: Advances in Resist Technology and Processing XVI), 윌 콘리(Will Conley) 편, 프로시딩스 오브 에스피아이디(Proceedings of SPIE), 1999년, 제3678권(Vol. 3678), 174-185페이지 비특허문헌 3: 짐 디 메더(Jim D. Meador) 외 6명, 「리센트 프로그레스 인 193nm 안티리플렉티브 코팅스(Recent Progress in 193nm Anti reflective Coatings)」, (미국), 인 마이크로리소그래피 1999: 어드밴스 인 레지스트 테크놀로지 앤드 프로세싱 XVI((in Microlithography 1999: Advances in Resist Technology and Processing XVI), 윌 콘리(WillConley)편, 프로시딩스 오브 에스피아이디(Proceedings of SPIE), 1999년, 제3678권(Vol. 3678), 800-809페이지 비특허문헌 4: 고쿠보 타다요시(小久保忠嘉), 「2층 레지스트 시스템: 프로세스 인터그레이션의 과제 해결을 위하여」, (일본), MNC 2002 기술 세미나, 레지스트 프로세스의 최 전선(最前線), 2002년, 29-42페이지 비특허문헌 5: 가와이 요시오(河合義夫),「고해상 포지형 화학증폭 2층 레지스트」, (일본), MNC 2003 기술 세미나, 레지스트 프로세스의 최 전선, 2002년 43-38페이지