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公開番号2025128355
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2025101069,2024027561
出願日2025-06-17,2022-12-08
発明の名称多環芳香族含有ポリマーを含むレジスト下層膜形成用組成物
出願人日産化学株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G03F 7/11 20060101AFI20250826BHJP(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】レジストパターンのLWRの改善方法を提供することを目的とする。
【解決手段】レジスト下層膜形成用組成物の塗布膜の焼成物である、膜厚が10nm未満のレジスト下層膜。レジスト下層膜形成用組成物は、多環芳香族炭化水素構造を有する単位構造(A)、及びマレイミド構造に由来する単位構造(B)の少なくともいずれかの単位構造を有するポリマーを含有する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板の上に、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物を用いて、膜厚１０ｎｍ未満の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、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジストを用いて、レジスト膜を形成する工程と、
を含む、半導体素子の製造方法であって、
前記ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物が、下記式（１）で表される単位構造（Ａ）、及びヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートに由来する単位構造（Ｃ）を有するポリマーを含有する、半導体素子の製造方法。
TIFF
2025128355000040.tif
54
56
（式（１）中、Ｒ
１
は水素原子又はメチル基を表す。Ｘはエステル基又はアミド基を表す。Ｙは炭素原子数１～６のアルキレン基を表す。ｐ及びｑはそれぞれ独立して０又は１を表す。Ａｒは、置換されていてもよい、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、トリフェニレン、クリセン、ナフタセン、ビフェニレン、フルオレン、又はカルバゾールから水素原子を除いた１価の基を表す。）
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記単位構造（Ａ）が、下記式（２）で表される、請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
JPEG
2025128355000041.jpg
45
60
（式（２）中、Ｒ
１
は水素原子又はメチル基を表し、Ｚはナフタレン環に置換したハロゲン原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、チオール基、シアノ基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、又はチオアルキル基を表し、ｎは０～７の整数を表す。ｎが２以上のとき、２つ以上のＺは同じであってもよいし、異なっていてもよい。）
【請求項３】
前記ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物が、更に架橋剤を含む、請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物が、更に硬化触媒を含む、請求項１に記載の半導体素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト下層膜、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物、半導体加工用基板、半導体素子の製造方法、パターン形成方法、レジストパターンのＬＷＲの改善方法に関する。
続きを表示（約 4,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ（半導体集積回路）などの半導体装置においては、集積度の向上に伴い、微細パターンの形成が要求されており、近年の最小パターンサイズは、１００ｎｍ以下に達している。
こうした半導体装置における微細パターンの形成は、露光装置における光源の短波長化、及びレジスト材料の改良によって実現してきた。現在では、深紫外線である波長１９３ｎｍのＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザ光を光源に、水を介して露光を行う液浸露光法が行われており、レジスト材料についても、アクリル樹脂をベースとした様々なＡｒＦ対応レジスト材料が開発されている。
【０００３】
更には、次世代の露光技術として、電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍ）によるＥＢ露光法、又は波長１３．５ｎｍの軟Ｘ線を光源とするＥＵＶ（極端紫外線）露光法の検討が進んでおり、パターンサイズは３０ｎｍ以下と、より一層の微細化が進んでいる。
しかしながら、このようなパターンサイズの微細化に伴い、レジストパターン側壁のがたつき（ＬＥＲ；Ｌｉｎｅｅｄｇｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）及びレジストパターン幅の不均一さ（ＬＷＲ：Ｌｉｎｅｗｉｄｔｈｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が大きくなり、デバイス性能に悪影響を及ぼす懸念が高まっている。露光装置、レジスト材料、プロセス条件の最適化などで、これらを抑制する検討はなされているものの、十分な結果は得られていない。なお、ＬＷＲとＬＥＲは関連があり、ＬＷＲを改善することにより、ＬＥＲも改善される。
【０００４】
上記問題を解決する方法として、現像処理後のリンス工程において、特定のイオン性の界面活性剤を含む水溶液を用いてレジストパターンを処理することで、現像処理によるディフェクト（残の発生やパターン倒れなどの欠陥）を抑制すると同時に、レジストパターンの凹凸を溶解して、前記ＬＷＲ、ＬＥＲを改善する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－２１３０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、レジストパターンのＬＷＲを改善できる、レジスト下層膜、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜、半導体加工用基板、半導体素子の製造方法、パターン形成方法、レジストパターンのＬＷＲの改善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】
本発明者らは、上記の課題を解決する為、鋭意検討を行った結果、上記の課題を解決出来ることを見出し、以下の要旨を有する本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下を包含する。
［１］レジスト下層膜形成用組成物の塗布膜の焼成物である、レジスト下層膜であって、
前記レジスト下層膜形成用組成物は、多環芳香族炭化水素構造を有する単位構造（Ａ）、及びマレイミド構造を有する単位構造（Ｂ）の少なくともいずれかの単位構造を有するポリマーを含有し、
前記レジスト下層膜の膜厚が１０ｎｍ未満である、レジスト下層膜。
［２］前記単位構造（Ａ）における前記多環芳香族炭化水素構造が、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、カルバゾール、ピレン、トリフェニレン、クリセン、ナフタセン、ビフェニレン、及びフルオレンからなる群から選択される少なくとも１種の構造を含む、［１］に記載のレジスト下層膜。
［３］前記単位構造（Ｂ）が、下記式（４）で表される、［１］又は［２］に記載のレジスト下層膜。
TIFF
2025128355000001.tif
33
56
（式（４）中、Ｒ
２
は、水素原子、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素原子数１～１０のアルキル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素原子数６～１０のアリール基を表す。）
［４］前記ポリマーが、更に架橋形成基を有する単位構造（Ｃ）を有する、［１］から［３］のいずれかに記載のレジスト下層膜。
［５］前記単位構造（Ｃ）における前記架橋形成基が、ヒドロキシ基、エポキシ基、保護されたヒドロキシ基、及び保護されたカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を含む、［４］に記載のレジスト下層膜。
［６］前記レジスト下層膜形成用組成物が、更に架橋剤を含む、［１］から［５］のいずれかに記載のレジスト下層膜。
［７］前記レジスト下層膜形成用組成物が、更に硬化触媒を含む、［１］から［６］のいずれかに記載のレジスト下層膜。
［８］ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜である、［１］から［７］のいずれかに記載のレジスト下層膜。
［９］多環芳香族炭化水素構造を有する単位構造（Ａ）、及びマレイミド構造を有する単位構造（Ｂ）の少なくともいずれかの単位構造を有するポリマーを含有する、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
［１０］前記単位構造（Ａ）における前記多環芳香族炭化水素構造が、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、カルバゾール、ピレン、トリフェニレン、クリセン、ナフタセン、ビフェニレン、及びフルオレンからなる群から選択される少なくとも１種の構造を含む、［９］に記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
［１１］前記単位構造（Ｂ）が、下記式（４）で表される、［９］又は［１０］に記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
TIFF
2025128355000002.tif
33
56
（式（４）中、Ｒ
２
は、水素原子、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素原子数１～１０のアルキル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素原子数６～１０のアリール基を表す。）
［１２］前記ポリマーが、更に架橋形成基を有する単位構造（Ｃ）を有する、［９］から［１１］のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
［１３］前記単位構造（Ｃ）における前記架橋形成基が、ヒドロキシ基、エポキシ基、保護されたヒドロキシ基、及び保護されたカルボキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を含む、［１２］に記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
［１４］更に架橋剤を含む、［９］から［１３］のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
［１５］更に硬化触媒を含む、［９］から［１４］のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
［１６］［１］から［８］のいずれかに記載のレジスト下層膜の形成に用いられる、請求項９から１５のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物。
［１７］［９］から［１６］のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物の塗布膜の焼成物である、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜。
［１８］半導体基板と、
［１］から［８］のいずれかに記載のレジスト下層膜又は［１７］に記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜と、
を備える半導体加工用基板。
［１９］半導体基板の上に、［９］から［１６］のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物を用いて、膜厚１０ｎｍ未満の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、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジストを用いて、レジスト膜を形成する工程と、
を含む、半導体素子の製造方法。
［２０］半導体基板の上に、［９］から［１６］のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物を用いて、膜厚１０ｎｍ未満の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、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジストを用いて、レジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜にＥＢ又はＥＵＶを照射し、次いで、前記レジスト膜を現像し、レジストパターンを得る工程と、
前記レジストパターンをマスクに用い、前記レジスト下層膜をエッチングする工程と、
を含む、パターン形成方法。
［２１］半導体基板の上に、［９］から［１６］のいずれかに記載のＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物を用いて、膜厚１０ｎｍ未満の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、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジストを用いて、レジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜にＥＢ又はＥＵＶを照射し、次いで、前記レジスト膜を現像し、レジストパターンを得る工程と、
を含む、レジストパターンのＬＷＲの改善方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レジストパターンのＬＷＲを改善できる、レジスト下層膜、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜形成用組成物、ＥＢ又はＥＵＶリソグラフィー用レジスト下層膜、半導体加工用基板、半導体素子の製造方法、パターン形成方法、レジストパターンのＬＷＲの改善方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のレジスト下層膜は、レジスト下層膜形成用組成物の塗布膜の焼成物である。そこで、レジスト下層膜形成用組成物を説明した後、本発明のレジスト下層膜について説明する。
【００１０】
（レジスト下層膜形成用組成物）
本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物は、多環芳香族炭化水素構造を有する単位構造（Ａ）、及びマレイミド構造に由来する単位構造（Ｂ）の少なくともいずれかの単位構造を有するポリマーを含む。本実施形態のレジスト下層膜形成用組成物は、ポリマーに加えて、さらに、溶剤、架橋剤、及び硬化触媒を含有することができる。そして、本発明の効果を損なわない限りにおいて、その他の添加剤を含有することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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