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公開番号2025127378
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024024089
出願日2024-02-20
発明の名称有機膜形成方法及び半導体装置用基板の製造方法
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 20060101AFI20250825BHJP(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】半導体装置等の製造工程において、基板上の凹凸のパターンを埋め込んで、低コストで基板を高度に平坦化することができる有機膜の形成方法を提供する。
【解決手段】凹凸のパターンを有する基板上に有機膜を形成する方法であって、前記基板上に有機膜形成用組成物を回転塗布して塗布膜を形成する工程、前記塗布膜を溶解できる標準沸点160℃以上500℃未満のコート溶剤を前記塗布膜上に回転塗布する工程、及び前記塗布膜を前記コート溶剤に対して不溶化処理することで有機膜を形成する工程を含むことを特徴とする有機膜形成方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
凹凸のパターンを有する基板上に有機膜を形成する方法であって、
前記基板上に有機膜形成用組成物を回転塗布して塗布膜を形成する工程、
前記塗布膜を溶解できる標準沸点１６０℃以上５００℃未満のコート溶剤を前記塗布膜上に回転塗布する工程、及び
前記塗布膜を前記コート溶剤に対して不溶化処理することで有機膜を形成する工程を含むことを特徴とする有機膜形成方法。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記不溶化処理として、１００℃以上６００℃以下の熱処理、波長が４００ｎｍ以下の紫外線照射処理、電子線照射処理、及びプラズマ照射処理のいずれか、またはこれらの組み合わせを用いることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成方法。
【請求項３】
前記コート溶剤として、アルコール類、エステル類、ケトン類、カーボネート類、エーテル類又はこれらの組み合わせを用いることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成方法。
【請求項４】
前記コート溶剤として、ベンジル基又はベンゾイル基を有する芳香族含有化合物を用いることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成方法。
【請求項５】
前記有機膜形成用組成物として、１つ以上の芳香環を含む樹脂を含む組成物を用いることを特徴とする請求項１に記載の有機膜形成方法。
【請求項６】
半導体装置用基板の製造方法であって、凹凸のパターンを有する基板上に請求項１に記載の方法で有機膜を形成し、該有機膜上にケイ素を含有するレジスト中間膜形成用組成物を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成し、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該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ドライエッチングでパターンを転写し、該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ドライエッチングでパターンを転写し、さらに該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記基板にドライエッチングでパターンを転写することを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。
【請求項７】
半導体装置用基板の製造方法であって、凹凸のパターンを有する基板上に請求項１に記載の方法で有機膜を形成し、該有機膜上にケイ素を含有するレジスト中間膜形成用組成物を用いてケイ素含有レジスト中間膜を形成し、該ケイ素含有レジスト中間膜上に有機反射防止膜を形成し、該有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成して４層レジスト膜とし、前記レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該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と前記ケイ素含有レジスト中間膜にドライエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写された有機反射防止膜と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ドライエッチングでパターンを転写し、さらに該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記基板にドライエッチングでパターンを転写することを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。
【請求項８】
半導体装置用基板の製造方法であって、凹凸のパターンを有する基板上に請求項１に記載の方法で有機膜を形成し、該有機膜上に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸化窒化ケイ素膜、アモルファスケイ素膜、及び窒化チタン膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスク上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成し、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該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にドライエッチングでパターンを転写し、該パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして有機膜にドライエッチングでパターンを転写し、さらに該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記基板にドライエッチングでパターンを転写することを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。
【請求項９】
半導体装置用基板の製造方法であって、凹凸のパターンを有する基板上に請求項１に記載の方法で有機膜を形成し、該有機膜上に酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸化窒化ケイ素膜、アモルファスケイ素膜、及び窒化チタン膜から選ばれる無機ハードマスクを形成し、該無機ハードマスク上に有機膜とケイ素含有レジスト中間膜からなる多層レジスト膜又は有機反射防止膜を形成し、該多層レジスト膜又は有機反射防止膜上にフォトレジスト組成物を用いてレジスト上層膜を形成し、該レジスト上層膜に回路パターンを形成し、該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多層レジスト膜又は前記有機反射防止膜へのパターン転写を経由して前記無機ハードマスクに前記パターンをドライエッチングで転写し、該パターンが転写された無機ハードマスクをマスクにして前記基板上に形成された有機膜にドライエッチングでパターンを転写し、さらに該パターンが転写された有機膜をマスクにして前記基板にドライエッチングでパターンを転写することを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記無機ハードマスクの形成をＣＶＤ法又はＡＬＤ法によって行うことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の半導体装置用基板の製造方法。
（【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、半導体装置等の微細加工工程で用いることができる平坦な有機膜の形成方法及び該有機膜の形成方法を用いた半導体装置用基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置の処理性能の高性能化は、リソグラフィー技術における光源の短波長化によるパターン寸法の微細化がけん引してきた。しかし、ＡｒＦ光源以降の短波長化の速度が鈍化し、微細化に代わる高性能化が必要となっている。そこで、半導体装置の構造を３次元化し、より高密度にトランジスタを配置することで半導体装置を高性能化できる技術の開発が進められている。このような３次元化した構造をもつ半導体装置の基板では、これまでの基板に比べて、回路パターンとしてより深くより細い構造が形成されるため、これまでの平面的な構造形成に最適化されたリソグラフィー技術では実用的なプロセス裕度を持つことができない。そこで、３次元構造が形成された基板を平坦化できる材料を適用して平坦面を形成したのち、その平坦面上にリソグラフィー技術でパターニングすることでプロセス裕度を確保する必要がある。
【０００３】
このような平坦面を形成できる技術として、回転塗布型の有機膜による平坦化膜の形成技術がすでに多数知られているが（特許文献１－５）、このような材料で形成した有機膜で全ての半導体装置製造用基板のパターンに対して対応できる訳ではない。さらにポリエーテルポリオール、ポリアセタール等の液状添加剤の添加なども提案されているが（特許文献６－７）、通常このような添加物はドライエッチング耐性に劣るため、これが塗布膜中に残留すると、基板加工時のドライエッチング耐性が不足し基板加工用の有機膜としてのドライエッチング耐性能が不足する可能性がある。また、平坦化の一つの方法として、基板上の凹凸を埋め込んだ後、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスで平坦化する方法（特許文献８）も実用されているが、ＣＭＰは高コストプロセスである。このような状況下、半導体装置製造用基板を、有機膜を用いて低コストで高度に平坦化する方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－２９２５２８号公報
特開２００８－６５０８１号公報
特開２００８－２４２４９２号公報
特開２０１４－２４８３１号公報
特開２０１４－２１９５５９号公報
国際公開第２００８／０２６４６８号
特開２０１３－２５３２２７号公報
特開２００４－３３５８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、半導体装置等の製造工程において、基板上の凹凸のパターンを埋め込んで、低コストで基板を高度に平坦化することができる有機膜の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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、凹凸のパターンを有する基板上に有機膜を形成する方法であって、
前記基板上に有機膜形成用組成物を回転塗布して塗布膜を形成する工程、
前記塗布膜を溶解できる標準沸点１６０℃以上５００℃未満のコート溶剤を前記塗布膜上に回転塗布する工程、及び
前記塗布膜を前記コート溶剤に対して不溶化処理することで有機膜を形成する工程を含むことを特徴とする有機膜形成方法を提供する。
【０００７】
このような方法であれば、半導体装置等の製造工程において、基板上の凹凸のパターンを埋め込んで、低コストで基板を高度に平坦化する有機膜を形成することができる。
【０００８】
また、前記不溶化処理として、１００℃以上６００℃以下の熱処理、波長が４００ｎｍ以下の紫外線照射処理、電子線照射処理、及びプラズマ照射処理のいずれか、またはこれらの組み合わせを用いることが好ましい。
【０００９】
このような手段で不溶化処理を行うことで、平坦な状態を保持している有機膜を形成することができる。
【００１０】
また、前記コート溶剤として、アルコール類、エステル類、ケトン類、カーボネート類、エーテル類又はこれらの組み合わせを用いることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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