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公開番号2025001214
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-08
出願番号2023100689
出願日2023-06-20
発明の名称有機膜形成用組成物、有機膜形成方法、及びパターン形成方法
出願人信越化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G03F 7/11 20060101AFI20241225BHJP(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】基板(ウエハ)上の成膜性(面内均一性)と埋め込み特性に優れ、且つ、EBR工程時のハンプを抑制した有機膜形成用組成物、この組成物を用いた有機膜形成方法、及びパターン形成方法を提供する。
【解決手段】有機膜形成用組成物であって、(A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する重合体、(B)有機膜形成用樹脂、及び(C)溶剤を含むものであることを特徴とする有機膜形成用組成物。
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(一般式(1)中、Rは炭素数2～30の飽和又は不飽和の2価の有機基である。)
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
有機膜形成用組成物であって、（Ａ）下記一般式（１）で示される繰り返し単位を有する重合体、（Ｂ）有機膜形成用樹脂、及び（Ｃ）溶剤を含むものであることを特徴とする有機膜形成用組成物。
TIFF
2025001214000093.tif
28
158
（一般式（１）中、Ｒは炭素数２～３０の飽和又は不飽和の２価の有機基である。）
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記（Ａ）重合体が下記一般式（２）～（４）のいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成用組成物。
TIFF
2025001214000094.tif
93
158
（式中、Ｒ
１
は炭素数４～１０の飽和もしくは不飽和の２価の炭化水素基であり、エーテル結合を有していてもよい。Ｒ
２
は炭素数１～３０の１価の有機基であり、ｎは平均繰り返し単位数を表し、３～２，０００である。）
【請求項３】
前記（Ｂ）有機膜形成用樹脂１００質量部に対して、前記（Ａ）重合体の含有量が０．０１質量部から５質量部であることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成用組成物。
【請求項４】
半導体装置の製造工程で使用される有機膜の形成方法であって、被加工基板上に請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を回転塗布し、前記有機膜形成用組成物を塗布した基板を１００℃以上６００℃以下の温度で１０～６００秒間の範囲で熱処理して硬化することにより有機膜を形成することを特徴とする有機膜形成方法。
【請求項５】
パターン形成方法であって、
被加工体上に請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、
前記有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、
前記ケイ素含有レジスト中間膜の上にフォトレジスト組成物からなるレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成し、
前記レジスト上層膜に回路パターンを形成し、
前記回路パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、
前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、
更に、前記パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
パターン形成方法であって、
被加工体上に請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、
前記有機膜の上にケイ素含有レジスト中間膜材料を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、
前記ケイ素含有レジスト中間膜の上に有機反射防止膜又は密着膜を形成し、
前記有機反射防止膜又は前記密着膜の上にフォトレジスト組成物からなるレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成し、
前記レジスト上層膜に回路パターンを形成し、
前記回路パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜又は前記密着膜、及び前記ケイ素含有レジスト中間膜にエッチングでパターンを転写し、
前記パターンが転写されたケイ素含有レジスト中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、
更に、前記パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
パターン形成方法であって、
被加工体上に請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、
前記有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスク中間膜を形成し、
前記無機ハードマスク中間膜の上にフォトレジスト組成物からなるレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成し、
前記レジスト上層膜に回路パターンを形成し、
前記回路パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記無機ハードマスク中間膜にエッチングでパターンを転写し、
前記パターンが転写された無機ハードマスク中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、
更に、前記パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
パターン形成方法であって、
被加工体上に請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機膜形成用組成物を用いて有機膜を形成し、
前記有機膜の上にケイ素酸化膜、ケイ素窒化膜、及びケイ素酸化窒化膜から選ばれる無機ハードマスク中間膜を形成し、
前記無機ハードマスク中間膜の上に有機反射防止膜又は密着膜を形成し、
前記有機反射防止膜又は前記密着膜の上にフォトレジスト組成物からなるレジスト上層膜材料を用いてレジスト上層膜を形成し、
前記レジスト上層膜に回路パターンを形成し、
前記回路パターンが形成されたレジスト上層膜をマスクにして前記有機反射防止膜又は前記密着膜、及び前記無機ハードマスク中間膜にエッチングでパターンを転写し、
前記パターンが転写された無機ハードマスク中間膜をマスクにして前記有機膜にエッチングでパターンを転写し、
更に、前記パターンが転写された有機膜をマスクにして前記被加工体にエッチングでパターンを転写することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項９】
前記無機ハードマスク中間膜の形成を、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法によって行うことを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記回路パターンの形成において、波長が１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の光を用いたリソグラフィー、電子線による直接描画、ナノインプリンティング、又はこれらの組み合わせによって回路パターンを形成することを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
（【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、有機膜形成用組成物、該組成物を用いた有機膜形成方法、及び前記組成物を用いたパターン形成方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、現在汎用技術として用いられている光露光を用いたリソグラフィーにおいては、用いられる光源に対して如何により微細かつ高精度なパターン加工を行うかについて種々の技術開発が行われている。
【０００３】
レジストパターン形成の際に使用するリソグラフィー用の光源として、集積度の低い部分では水銀灯のｇ線（４３６ｎｍ）もしくはｉ線（３６５ｎｍ）を光源とする光露光が広く用いられている。一方、集積度が高く微細化が必要な部分ではより短波長のＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）を用いたリソグラフィーも実用化されており、更に微細化が必要な最先端世代では極端紫外線（ＥＵＶ、１３．５ｎｍ）によるリソグラフィーも実用化が近づいている。
【０００４】
このようにレジストパターンの細線化が進むと、典型的なレジストパターン形成方法として用いられる単層レジスト法では、パターン線幅に対するパターンの高さの比（アスペクト比）が大きくなり、現像時に現像液の表面張力によりパターン倒れを起こすことは良く知られている。そこで、段差基板上に高アスペクト比のパターンを形成するにはドライエッチング特性の異なる膜を積層させてパターンを形成する多層レジスト法が優れることが知られており、ケイ素含有感光性ポリマーによるフォトレジスト層（レジスト上層膜）と、炭素と水素および酸素を主構成元素とする有機系ポリマー、例えばノボラック系ポリマーによるレジスト下層膜を組み合わせた２層レジスト法（特許文献１）や、単層レジスト法に用いられる有機系感光性ポリマーによるフォトレジスト層とケイ素系ポリマーあるいはケイ素系ＣＶＤ膜によるレジスト中間膜と有機系ポリマーによるレジスト下層膜を組み合わせた３層レジスト法（特許文献２）が開発されてきている。
【０００５】
この３層レジスト法では、例えば、被加工基板上にノボラック等による有機膜をレジスト下層膜として均一に成膜し、その上にケイ素含有レジスト中間膜をレジスト中間膜として成膜し、その上に通常の有機系フォトレジスト膜をレジスト上層膜として形成する。フッ素系ガスプラズマによるドライエッチングに対しては、有機系のレジスト上層膜は、ケイ素含有レジスト中間膜に対して良好なエッチング選択比が取れるため、レジストパターンはフッ素系ガスプラズマによるドライエッチングを用いることでケイ素含有レジスト中間膜に転写される。この方法によれば、直接被加工基板を加工するための十分な膜厚を持ったパターンは形成することが難しいレジスト組成物や、基板を加工するためにはドライエッチング耐性が十分でないレジスト組成物を用いても、ケイ素含有レジスト中間膜にパターンを転写することができ、つづいて酸素系ガスプラズマによるドライエッチングを用いたパターン転写を行えば、加工に十分なドライエッチング耐性を持つノボラック膜（レジスト下層膜）のパターンを得ることができる。
【０００６】
上述のような有機膜はすでに多数の技術が公知（例えば特許文献３）となっているが、近年の微細化の進展に伴い、ドライエッチング特性に加え、優れた埋め込み特性の必要性が高まってきている。下地の被加工基板に複雑な形状の被加工基板や材質でも均一に成膜が可能で、必要パターン内を空隙なく埋め込むことが可能な埋め込み特性を持つ有機膜材料が必要とされている。
【０００７】
上述のような有機膜は半導体基板等を製造する際に、スピンコート工程、ＥＢＲ工程、焼成工程等の処理を行うことが可能なコータ／デベロッパを用いて成膜される。ＥＢＲ（ＥｄｇｅＢｅａｄＲｅｍｏｖａｌ）工程とは、基板（ウエハ）にスピンコートで被膜を形成した後に、コータ／デベロッパの基板搬送アームの汚染を防止する目的として、基板の端部の被膜を除去液で除去する工程である。ＥＢＲ工程に用いられる除去液としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合液（３０質量％：７０質量％）があり、レジスト上層膜や、ケイ素含有レジスト中間膜、有機膜のＥＢＲ工程において広く用いられている。
【０００８】
ＥＢＲ工程の除去剤の影響によって有機膜の外周部は膜厚が厚い状態（ハンプ）が形成される場合がある。上述の基板加工時のドライエッチング工程において、ハンプは欠陥の原因となるため、ハンプを抑制した有機膜が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開平０６－１１８６５１号公報
特許４３５５９４３号
特開２００４－２０５６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、基板（ウエハ）上の成膜性（面内均一性）と埋め込み特性に優れ、且つ、ＥＢＲ工程時のハンプを抑制した有機膜形成用組成物、この組成物を用いた有機膜形成方法、及び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】
（【００１１】以降は省略されています）

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