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公開番号2024069252
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-21
出願番号2024026605,2023507118
出願日2024-02-26,2022-03-15
発明の名称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 20060101AFI20240514BHJP(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】 所望のレジストパターンを形成できるレジスト下層膜を形成するための組成物、及び該レジスト下層膜形成組成物を用いたレジストパターン製造方法、半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 下記式(300):
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2024069252000120.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">22</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">161</com:WidthMeasure> </com:Image>
(式(300)中、Arは置換されていてもよい炭素原子数6~40のアリール基を表し、L3は単結合、エステル結合又はエーテル結合を表し、T3は単結合、置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルキレン基又は置換されていてもよい炭素原子数2~10のアルケニレン基を表し、n個のR3は独立に1価の有機基を表し、nは0~5の整数を表し、*は、ポリマー残基との結合部分を表し、且つ式(300)中に少なくとも1つのシアノ基を含む。)で表される構造を末端に含むポリマー、及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成組成物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
下記式(300):
TIFF
2024069252000118.tif
22
161
(式(300)中、Arは置換されていてもよい炭素原子数6~40のアリール基を表し、L

は単結合、エステル結合又はエーテル結合を表し、T

は単結合、置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルキレン基又は置換されていてもよい炭素原子数2~10のアルケニレン基を表し、n個のR

は独立に1価の有機基を表し、nは0~5の整数を表し、

は、ポリマー残基との結合部分を表し、且つ式(300)中に少なくとも1つのシアノ基を含む。)で表される構造を末端に含むポリマー、及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成組成物。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記ポリマーが、下記式(P3):
TIFF
2024069252000119.tif
36
161
(式(P3)中、A

、A

、A

、A

、A

及びA

は、それぞれ独立に水素原子、メチル基又はエチル基を表し、Q

は2価の有機基を表し、T

及びT

は各々独立して単結合、エステル結合又はエーテル結合を表し、L

及びL

は各々独立して単結合、置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルキレン基又は置換されていてもよい炭素原子数2~10のアルケニレン基を表し、Dは炭素原子数6~40のアリーレン基又は複素環を表し、Uはハロゲン原子、カルボキシ基、ニトロ基、シアノ基、メチレンジオキシ基、アセトキシ基、メチルチオ基、アミノ基、置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルキル基、置換されていてもよい炭素原子数2~10のアルケニル基及び置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルコキシ基からなる群より選ばれる基を表し、mは0~5の整数を表す。)で表される、請求項1に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項3】
酸発生剤をさらに含む、請求項1に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項4】
架橋剤をさらに含む、請求項1に記載のレジスト下層膜形成組成物。
【請求項5】
請求項1~4何れか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。
【請求項6】
半導体基板上に請求項1~4何れか1項に記載のレジスト下層膜形成組成物を塗布しベークしてレジスト下層膜を形成する工程、
前記レジスト下層膜上にレジストを塗布しベークしてレジスト膜を形成する工程、
前記レジスト下層膜と前記レジストで被覆された半導体基板を露光する工程、
露光後の前記レジスト膜を現像し、パターニングする工程
を含む、パターニングされた基板の製造方法。
【請求項7】
半導体基板上に、請求項1~4何れか1項に記載のレジスト下層膜形成組成物からなるレジスト下層膜を形成する工程と、
前記レジスト下層膜の上にレジスト膜を形成する工程と、
レジスト膜に対する光又は電子線の照射とその後の現像によりレジストパターンを形成する工程と、
形成された前記レジストパターンを介して前記レジスト下層膜をエッチングすることによりパターン化されたレジスト下層膜を形成する工程と、
パターン化された前記レジスト下層膜により半導体基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体製造におけるリソグラフィープロセスにおいて、特に最先端(ArF、EUV、EB等)のリソグラフィープロセスに用いられる組成物に関する。また、前記レジスト下層膜を適用したレジストパターン付き基板の製造方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示(約 3,400 文字)【背景技術】
【0002】
従来から半導体装置の製造において、レジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。前記微細加工は、シリコンウェハー等の半導体基板上にフォトレジスト組成物の薄膜を形成し、その上にデバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射し、現像し、得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板表面に、前記パターンに対応する微細凹凸を形成する加工法である。近年、半導体デバイスの高集積度化が進み、使用される活性光線も、従来使用されていたi線(波長365nm)、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)に加え、最先端の微細加工にはEUV光(波長13.5nm)又はEB(電子線)の実用化が検討されている。これに伴い、半導体基板等からの影響による、レジストパターン形成不良が大きな問題となっている。そこでこの問題を解決すべく、レジストと半導体基板の間にレジスト下層膜を設ける方法が広く検討されている。特許文献1には、縮合系ポリマーを有するEUVリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物が開示されている。特許文献2には、特定の単位構造を主鎖に有するポリマーを含むレジスト下層膜形成組成物が開示されている。特許文献3には、ニトリル化合物を含む半導体リソグラフィー膜形成組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
国際特許出願公開第2013/018802号公報
特開2015-145944号公報
国際特許出願公開第2019/059202号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
レジスト下層膜に要求される特性としては、例えば、上層に形成されるレジスト膜とのインターミキシングが起こらないこと(レジスト溶剤に不溶であること)、レジスト膜に比べてドライエッチング速度が速いことが挙げられる。
【0005】
EUV露光を伴うリソグラフィーの場合、形成されるレジストパターンの線幅は32nm以下となり、EUV露光用のレジスト下層膜は、従来よりも膜厚を薄く形成して用いられる。このような薄膜を形成する際、基板表面、使用するポリマーなどの影響により、ピンホール、凝集などが発生しやすく、欠陥のない均一な膜を形成することが困難であった。
【0006】
一方、レジストパターン形成の際、現像工程において、レジスト膜を溶解し得る溶剤、通常は有機溶剤を用いて前記レジスト膜の未露光部を除去し、当該レジスト膜の露光部をレジストパターンとして残すネガ現像プロセスや、前記レジスト膜の露光部を除去し、当該レジスト膜の未露光部をレジストパターンとして残すポジ現像プロセスにおいては、レジストパターンの密着性の改善が大きな課題となっている。
【0007】
また、レジストパターン形成時のLWR(Line Width Roughness、ライン・ウィドス・ラフネス、線幅の揺らぎ(ラフネス))の悪化を抑制し、良好な矩形形状を有するレジストパターンを形成すること、及びレジスト感度の向上が求められている。
【0008】
本発明は、上記課題を解決した、所望のレジストパターンを形成できるレジスト下層膜を形成するための組成物、及び該レジスト下層膜形成組成物を用いるレジストパターン形成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】
【0009】
本発明は以下を包含する。
[1]
下記式(100):
TIFF
2024069252000001.tif
22
161
(式(100)中、
Arは置換されていてもよい炭素原子数6~40の芳香環基を表し、


は単結合、エステル結合、エーテル結合、置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルキレン基又は置換されていてもよい炭素原子数2~10のアルケニレン基を表し、


は単結合、エステル結合、エーテル結合、置換されていてもよい炭素原子数1~10のアルキレン基又は置換されていてもよい炭素原子数2~10のアルケニレン基を表し、
但し、L

とT

とは異なり、
n個のR

は独立にヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、又は1価の有機基を表し、
nは0~5の整数を表し、

は、ポリマー又は化合物残基との結合部分を表す。)で表される構造を含むポリマー又は化合物、及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成組成物。
[2]
式(100)で表される部分構造を含む化合物、及び溶剤を含み、
式(100)において、
Arは置換されていてもよい炭素原子数6~40の芳香環を表し、


は単結合、エステル結合、エーテル結合、炭素原子数1~10のアルキレン基又は炭素原子数2~10のアルケニレン基を表し、


は単結合を表し、
n個のR

は独立にヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、又は1価の有機基を表し、
nは1~3の整数を表す
[1]に記載のレジスト下層膜形成組成物。
[3]
前記化合物が、エポキシ基含有化合物と、下記式(101):
TIFF
2024069252000002.tif
22
161
(式(101)中、R

は、エポキシ基と反応性を有する基を表し、
Ar、L

及びnは[2]におけるAr、L

及びnとそれぞれ同義である。)で表される化合物との反応生成物である、[2]に記載のレジスト下層膜形成組成物。
[4]
ポリマーと、溶剤とを含む、レジスト下層膜形成組成物であって、
下記式(103):
TIFF
2024069252000003.tif
22
161
(式(103)中、Arは置換されていてもよい炭素原子数6~40の芳香環を表し、L

は単結合、エステル結合、エーテル結合、炭素原子数1~10のアルキレン基又は炭素原子数2~10のアルケニレン基を表し、nは1~3の整数を表す。)で表される構造を該ポリマー末端に含む、レジスト下層膜形成組成物。
[5]
エポキシ基を2以上含む化合物と、下記式(102):
TIFF
2024069252000004.tif
22
161
(式(102)中、R

は、エポキシ基と反応性を有する基を表し、Dは、炭素原子数6~40の芳香環又は複素環を表し、L

及びnは[2]におけるL

及びnとそれぞれ同義である。)で表される化合物との反応で得られるポリマー、及び溶剤を含む、レジスト下層膜形成組成物。
[6]
【発明の効果】
【0010】
本発明のレジスト下層膜形成組成物は、被加工半導体基板への優れた塗布性を有し、レジストパターン形成時のレジストとレジスト下層膜界面の密着性に優れることで、レジストパターンの剥がれが生じることなく、レジストパターン形成時のLWR(Line Width Roughness、ライン・ウィドス・ラフネス、線幅の揺らぎ(ラフネス))の悪化を抑制でき、レジストパターンサイズ(最小CDサイズ)の極小化が出来、レジストパターンが矩形状である良好なレジストパターンを形成できる。特にEUV(波長13.5nm)又はEB(電子線)使用時に顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)

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