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公開番号2024059666
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2024016191,2020521258
出願日2024-02-06,2019-05-21
発明の名称環式カルボニル化合物を用いたレジスト下層膜形成組成物
出願人日産化学株式会社
代理人弁理士法人津国
主分類G03F 7/11 20060101AFI20240423BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】高いエッチング耐性、良好なドライエッチング速度比及び光学定数を示し、いわゆる段差基板に対しても被覆性が良好で、埋め込み後の膜厚差が小さく、平坦な膜を形成し得るレジスト下層膜形成組成物を提供する。
【解決手段】当該レジスト下層膜形成組成物に好適な重合体の製造方法、当該レジスト下層膜形成組成物を用いたレジスト下層膜、並びに半導体装置の製造方法を提供する。炭素原子数6～60の芳香族化合物(A)と、炭素原子数3～60の環式カルボニル化合物(B)が有するカルボニル基との反応生成物、及び溶剤を含み、前記反応生成物は、前記環式カルボニル化合物(B)の1つの炭素原子が、2つの前記芳香族化合物(A)を連結している、レジスト下層膜形成組成物とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
炭素原子数６～６０の芳香族化合物（Ａ）と、炭素原子数３～６０の環式カルボニル化合物（Ｂ）が有するカルボニル基との反応生成物、及び溶剤を含み、
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）はヘテロ原子を５質量％以上含み、
前記反応生成物は、前記環式カルボニル化合物（Ｂ）の１つの炭素原子が、２つの前記芳香族化合物（Ａ）を連結している、
レジスト下層膜形成組成物。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）は一分子中に少なくとも１個のヘテロ原子を有する、請求項１に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項３】
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）が、下記式（１）：
TIFF
2024059666000081.tif
43
165
［式中、
ＸはＯ、ＮＨ、又はＣＨ
２
であり、
環Ｙは、ヒドロキシ基、カルボニル基で置換されていてもよく且つ酸素原子又は硫黄原子で中断されていてもよい炭素原子数１～２０のアルキル基、ヒドロキシ基、オキソ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、炭素原子数１～６のアシル基、炭素原子数１～６のアルコキシ基、炭素原子数１～６のアルコキシカルボニル基、アミノ基、グリシジル基、炭素原子数６～２０のアリール基、炭素原子数２～１０のアルケニル基、又は炭素原子数２～１０のアルキニル基を置換基として有してもよく、ヘテロ原子で中断されていてもよい三乃至八員環、又はこれらの連結環若しくは縮合環である。］
で示される、請求項１又は２に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項４】
炭素原子数６～６０の芳香族化合物（Ａ）と、炭素原子数３～６０の環式カルボニル化合物（Ｂ）が有するカルボニル基との反応生成物、及び溶媒を含み、
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）が、下記式（１）：
TIFF
2024059666000082.tif
43
165
［式中、
ＸはＣＨ
２
であり、
環Ｙは、ヒドロキシ基、カルボニル基で置換されていてもよく且つ酸素原子又は硫黄原子で中断されていてもよい炭素原子数１～２０のアルキル基、ヒドロキシ基、オキソ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、炭素原子数１～６のアシル基、炭素原子数１～６のアルコキシ基、炭素原子数１～６のアルコキシカルボニル基、アミノ基、グリシジル基、炭素原子数６～２０のアリール基、炭素原子数２～１０のアルケニル基、又は炭素原子数２～１０のアルキニル基を置換基として有してもよい三乃至八員環、又はこれらの連結環である。］で示される、
レジスト下層膜形成組成物。
【請求項５】
前記反応生成物は、前記環式カルボニル化合物（Ｂ）の１つの炭素原子が、２つの前記芳香族化合物（Ａ）を連結している、請求項４に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項６】
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）が脂環式化合物である、請求項３～５のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項７】
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）はベンゼン環を含まない、請求項１～６のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項８】
上記化合物（Ａ）が、１つ以上のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環又はそれらの組み合わせを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項９】
上記化合物（Ａ）が、２つ以上のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環又はそれらの組み合わせを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項１０】
更に架橋剤を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高いエッチング耐性、良好なドライエッチング速度比及び光学定数を示し、いわゆる段差基板に対しても被覆性が良好で、埋め込み後の膜厚差が小さく、平坦な膜を形成し得るレジスト下層膜形成組成物、当該レジスト下層膜形成組成物に好適な重合体の製造方法、当該レジスト下層膜形成組成物を用いたレジスト下層膜、並びに半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、多層レジストプロセス用のレジスト下層膜材料には、特に短波長の露光に対して反射防止膜として機能し、適当な光学定数を有すると共に、基板加工におけるエッチング耐性をも併せ持つことが求められており、ベンゼン環を含む繰返し単位を有する重合体の利用が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－３５４５５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レジストパターンの微細化に伴い求められるレジスト層の薄膜化のため、レジスト下層膜を少なくとも２層形成し、該レジスト下層膜をマスク材として使用する、リソグラフィープロセスが知られている。これは、半導体基板上に、少なくとも一層の有機膜（下層有機膜）と、少なくとも一層の無機下層膜とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして無機下層膜をパターニングし、該パターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。前記少なくとも２層を形成する材料として、有機樹脂（例えば、アクリル樹脂、ノボラック樹脂）と、無機系材料（ケイ素樹脂（例えば、オルガノポリシロキサン）、無機ケイ素化合物（例えば、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ
２
）等）の組み合わせが挙げられる。さらに近年では、１つのパターンを得るために２回のリソグラフィーと２回のエッチングを行うダブルパターニング技術が広く適用されており、それぞれの工程にて上記の多層プロセスが用いられている。その際、最初のパターンが形成された後に成膜する有機膜には段差を平坦化する特性が必要とされている。
【０００５】
しかしながら、被加工基板上に形成されたレジストパターンに高低差や疎密のあるいわゆる段差基板に対して、レジスト下層膜形成用組成物による被覆性が低く、埋め込み後の膜厚差が大きくなり、平坦な膜を形成しにくいという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような課題解決に基づいてなされたものであり、高いエッチング耐性、良好なドライエッチング速度比及び光学定数を示し、いわゆる段差基板に対しても被覆性が良好で、埋め込み後の膜厚差が小さく、平坦な膜を形成し得るレジスト下層膜形成組成物を提供することを目的とする。また本発明は、当該レジスト下層膜形成組成物に好適な重合体の製造方法、当該レジスト下層膜形成組成物を用いたレジスト下層膜、並びに半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下を包含する。
［１］炭素原子数６～６０の芳香族化合物（Ａ）と、炭素原子数３～６０の環式カルボニル化合物（Ｂ）が有するカルボニル基との反応生成物、及び溶剤を含み、
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）はヘテロ原子を５質量％以上含み、
前記反応生成物は、前記環式カルボニル化合物（Ｂ）の１つの炭素原子が、２つの前記芳香族化合物（Ａ）を連結している、
レジスト下層膜形成組成物。
［２］前記環式カルボニル化合物（Ｂ）は一分子中に少なくとも４個のヘテロ原子を有する、［１］に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［３］前記環式カルボニル化合物（Ｂ）が、下記式（１）：
TIFF
2024059666000001.tif
43
165
［式中、
ＸはＯ、ＮＨ、又はＣＨ
２
であり、
環Ｙは、ヒドロキシ基、カルボニル基で置換されていてもよく且つ酸素原子又は硫黄原子で中断されていてもよい炭素原子数１～２０のアルキル基、ヒドロキシ基、オキソ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、炭素原子数１～６のアシル基、炭素原子数１～６のアルコキシ基、炭素原子数１～６のアルコキシカルボニル基、アミノ基、グリシジル基、炭素原子数６～２０のアリール基、炭素原子数２～１０のアルケニル基、又は炭素原子数２～１０のアルキニル基を置換基として有してもよく、ヘテロ原子で中断されていてもよい三乃至八員環、又はこれらの連結環若しくは縮合環である。］
で示される、［１］又は［２］に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［４］炭素原子数６～６０の芳香族化合物（Ａ）と、炭素原子数３～６０の環式カルボニル化合物（Ｂ）が有するカルボニル基との反応生成物、及び溶媒を含み、
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）が、下記式（１）：
TIFF
2024059666000002.tif
43
165
［式中、
ＸはＣＨ
２
であり、
環Ｙは、ヒドロキシ基、カルボニル基で置換されていてもよく且つ酸素原子又は硫黄原子で中断されていてもよい炭素原子数１～２０のアルキル基、ヒドロキシ基、オキソ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、炭素原子数１～６のアシル基、炭素原子数１～６のアルコキシ基、炭素原子数１～６のアルコキシカルボニル基、アミノ基、グリシジル基、炭素原子数６～２０のアリール基、炭素原子数２～１０のアルケニル基、又は炭素原子数２～１０のアルキニル基を置換基として有してもよい三乃至八員環、又はこれらの連結環である。］で示される、
レジスト下層膜形成組成物。
［５］前記反応生成物は、前記環式カルボニル化合物（Ｂ）の１つの炭素原子が、２つの前記芳香族化合物（Ａ）を連結している、［４］に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［６］前記環式カルボニル化合物（Ｂ）が脂環式化合物である、［３］～［５］のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［７］前記環式カルボニル化合物（Ｂ）はベンゼン環を含まない、［１］～［６］のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［８］上記化合物（Ａ）が、１つ以上のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環又はそれらの組み合わせを含む、［１］～［７］のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［９］上記化合物（Ａ）が、２つ以上のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環又はそれらの組み合わせを含む、［１］～［７］のいずれか一項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［１０］更に架橋剤を含む、［１］～［９］のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［１１］更に酸及び／又は酸発生剤を含む、［１］～［１０］のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［１２］上記溶剤の沸点が、１６０℃以上である［１］～［１１］に記載のレジスト下層膜形成組成物。
［１３］［１］～［１２］のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物からなる塗布膜の焼成物であることを特徴とするレジスト下層膜。
［１４］半導体基板上に［１］～［１２］のいずれか１項に記載のレジスト下層膜形成組成物によりレジスト下層膜を形成する工程、その上にレジスト膜を形成する工程、光又は電子線の照射と現像によりレジストパターンを形成する工程、レジストパターンにより該下層膜をエッチングする工程、及びパターン化された下層膜により半導体基板を加工する工程を含む半導体装置の製造方法。
［１５］炭素原子数６～６０の芳香族化合物（Ａ）と、炭素原子数３～６０の環式カルボニル化合物（Ｂ）が有するカルボニル基とを反応させる工程を含む、レジスト下層膜形成組成物用重合体の製造方法であって、
前記反応生成物は、前記環式カルボニル化合物（Ｂ）の１つの炭素原子が、２つの前記芳香族化合物（Ａ）を連結している、方法。
［１６］炭素原子数６～６０の芳香族化合物（Ａ）と、炭素原子数３～６０の環式カルボニル化合物（Ｂ）が有するカルボニル基とを反応させる工程を含む、レジスト下層膜形成組成物用重合体の製造方法であって、
前記環式カルボニル化合物（Ｂ）はヘテロ原子を５質量％以上含み、
前記反応生成物は、前記環式カルボニル化合物（Ｂ）の１つの炭素原子が、２つの前記芳香族化合物（Ａ）を連結している、方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレジスト下層膜形成組成物は、高エッチング耐性、良好なドライエッチング速度比及び光学定数を有するだけでなく、得られるレジスト下層膜は、いわゆる段差基板に対しても被覆性が良好で、埋め込み後の膜厚差が小さく、平坦な膜を形成し、より微細な基板加工が達成される。
特に、本発明のレジスト下層膜形成組成物は、レジスト膜厚の薄膜化を目的としたレジスト下層膜を少なくとも２層形成し、該レジスト下層膜をエッチングマスクとして使用するリソグラフィープロセスに対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
Ｉｓｏ－ｄｅｎｓｅバイアスを説明する図である。図１中の（ｂ－ａ）がＩｓｏ－ｄｅｎｓｅバイアスである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［レジスト下層膜形成組成物］
本発明に係るレジスト下層膜形成組成物は、炭素原子数６～６０の芳香族化合物（Ａ）と、炭素原子数３～６０の環式カルボニル化合物（Ｂ）が有するカルボニル基との反応生成物、溶剤、及びその他の成分を含むものである。以下に順に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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