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公開番号2024156847
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2024125942,2023507118
出願日2024-08-01,2022-03-15
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 20060101AFI20241029BHJP(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等を提供する。
【解決手段】下記式(100):
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(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、L⁰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、T⁰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、L⁰とT⁰とは異なり、n個のR⁰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価の有機基を表す等)で表される構造を含むポリマー又は化合物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】
半導体基板上に、
下記式（１００）：
TIFF
2024156847000118.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、
Ｌ
０
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、
Ｔ
０
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
０
とＴ
０
とは異なり、
ｎ個のＲ
０
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。
続きを表示（約 2,900 文字）【請求項２】
前記レジスト下層膜形成組成物が式（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、
Ｌ
０
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、
Ｔ
０
は単結合を表し、
ｎ個のＲ
０
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
請求項１に記載のパターニングされた基板の製造方法。
【請求項３】
前記化合物が、エポキシ基含有化合物と、下記式（１０１）：
TIFF
2024156847000119.tif
22
161
（式（１０１）中、Ｒ
１
は、エポキシ基と反応性を有する基を表し、
Ａｒ、Ｌ
１
及びｎは請求項２におけるＡｒ、Ｌ
０
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、請求項２に記載のパターニングされた基板の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上に、
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
2024156847000120.tif
21
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
１
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５】
半導体基板上に、
エポキシ基を２以上含む化合物と、下記式（１０２）：
TIFF
2024156847000121.tif
22
161
（式（１０２）中、Ｒ
１
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
１
及びｎは請求項２におけるＬ
０
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６】
前記ポリマーが、前記式（１０３）で表される構造をポリマー末端に含む、請求項５に記載の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、
下記式（Ｐ１）で表されるポリマー：
TIFF
2024156847000122.tif
38
161
（式（Ｐ１）中、Ａ
１
、Ａ
２
、Ａ
３
、Ａ
４
、Ａ
５
及びＡ
６
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
１
は２価の有機基を表し、Ｔ
２
及びＴ
３
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
２
及びＬ
３
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、Ｕはニトロ基を表し、Ｄは炭素原子数６～４０の芳香環又は複素環を表し、ｎは０～３の整数を表す。）と、溶剤とを含む、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８】
前記エポキシ基含有化合物、エポキシ基を２以上含む化合物又はＱ
１
が、複素環構造を含む、請求項３、５又は７に記載のパターニングされた基板の製造方法。
【請求項９】
前記Ｌ
１
～Ｌ
３
の少なくとも１つが、炭素原子数２～１０のアルケニレン基である、請求項２～８何れか１項に記載のパターニングされた基板の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板上に、
下記式（２００）：
TIFF
2024156847000123.tif
23
161
（式（２００）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
２
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
２
は独立にヒドロキシ基、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、ｎは０～５の整数を表し、＊はポリマー又は化合物残基への結合部分を表す。）で表される構造を末端に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、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（ＬｉｎｅＷｉｄｔｈＲｏｕｇｈｎｅｓｓ、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
2024156847000001.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、
Ｌ
０
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、
Ｔ
０
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
０
とＴ
０
とは異なり、
ｎ個のＲ
０
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、
Ｌ
０
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、
Ｔ
０
は単結合を表し、
ｎ個のＲ
０
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
2024156847000002.tif
22
161
（式（１０１）中、Ｒ
１
は、エポキシ基と反応性を有する基を表し、
Ａｒ、Ｌ
１
及びｎは［２］におけるＡｒ、Ｌ
０
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
2024156847000003.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
１
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
2024156847000004.tif
22
161
（式（１０２）中、Ｒ
１
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
１
及びｎは［２］におけるＬ
０
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（ＬｉｎｅＷｉｄｔｈＲｏｕｇｈｎｅｓｓ、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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