抗蚀剂下层膜形成用组合物、抗蚀剂下层膜、抗蚀剂图案的形成方法、和半导体装置的制造方法与流程

本发明涉及抗蚀剂下层膜形成用组合物、抗蚀剂下层膜、抗蚀剂图案的形成方法、和半导体装置的制造方法。

背景技术：

1、近年来，半导体制造工艺的进展急剧进行，与此相伴，强烈要求抗蚀剂下层膜的高品质化、特性提高(例如，参见专利文献1~6)。特别是，对于作为高碳材料已知的抗蚀剂下层膜，强烈需求蚀刻后不发生图案形成不良的材料。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：美国专利申请公开第2016/311975号说明书

5、专利文献2：国际公开第2018/198960号小册子

6、专利文献3：日本特开2021-81686号公报

7、专利文献4：日本特开2020-105513号公报

8、专利文献5：国际公开第2013/146670号小册子

9、专利文献6：日本特开2016-151024号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、作为蚀刻后不发生图案形成不良的抗蚀剂下层膜所要求的特性，可举出例如，耐溶剂性(不溶于抗蚀剂溶剂)、提高膜的硬度、膜的密度等。另外，在半导体装置的制造工序中，如果来自抗蚀剂下层膜的升华物的产生量多，则产生污染在烧成时使用的烤炉的顶板、配管内等问题。

3、本发明是鉴于上述情况而作出的，以提供能够形成在抑制升华物的产生量的同时耐溶剂性优异、且提高了膜的硬度、膜的密度的抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物、以及使用了该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂下层膜、抗蚀剂图案的形成方法、和半导体装置的制造方法作为目的。

4、用于解决课题的手段

5、本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现能够解决上述课题，完成了具有以下主旨的本发明。

6、即，本发明包含以下方案。

7、[1]一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含具有复合结构单元的树脂(g)和溶剂，

8、上述复合结构单元具有

9、含芳香族环的结构单元(a)、和

10、具有1个以上碳原子的结构单元(b)，

11、上述树脂(g)是通过在上述结构单元(a)的构成上述芳香族环的碳原子与上述结构单元(b)中的碳原子之间生成共价键的反应而得的树脂，

12、上述结构单元(b)包含至少具有二氧芑骨架的结构单元(b-i)。

13、[2]根据[1]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述树脂(g)包含下述式(1a)、下述式(1b)、下述式(1c)、下述式(1d)、下述式(1e)和下述式(1f)所示的复合结构单元中的1种以上作为上述复合结构单元。

14、

15、

16、(式(1a)~式(1f)中，a表示上述结构单元(a)，r1各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、羟基或羟甲基，n表示0~6的整数，k表示0或1。)

17、[3]根据[1]或[2]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述结构单元(a)具有含芳香族环的骨架，上述骨架为芳香族胺骨架、含氮芳香族杂环骨架、和酚骨架中的至少任一骨架，上述骨架中，至少一个氢原子可以被取代基取代。

18、[4]根据[3]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，在上述骨架中，可取代至少一个氢原子的取代基为选自卤素基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳基、芳氧基、氨基、羟基、羟基烷基、羧基、甲酰基、氰基、硝基、酯基、酰胺基、含磺酰基的基团、硫醇基、含硫醚的基团和含醚键的基团中的1种以上基团。

19、[5]根据[1]~[4]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述树脂(g)是由包含芳香族化合物和具有二氧芑骨架的醛化合物的反应原料合成的树脂。

20、[6]根据[5]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述醛化合物为下述式(2a)、下述式(2b)、下述式(2c)、下述式(2d)、下述式(2e)和下述式(2f)所示的化合物中的1种以上。

21、

22、

23、(式(2a)~式(2f)中，r1各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、羟基或羟甲基，n表示0~6的整数，k表示0或1。)

24、[7]根据[1]~[6]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述溶剂包含沸点160℃以上的溶剂。

25、[8]根据[1]~[7]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其还包含选自酸及其盐、以及产酸剂中的至少1种。

26、[9]根据[1]~[8]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其还包含交联剂。

27、[10]根据[9]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述交联剂为选自氨基塑料交联剂和酚醛塑料交联剂中的至少1种。

28、[11]根据[1]~[10]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其还包含表面活性剂。

29、[12]一种半导体基板上的抗蚀剂下层膜，其为[1]~[11]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物的固化物。

30、[13]一种用于制造半导体的抗蚀剂图案的形成方法，其包含将[1]~[11]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布在半导体基板上并进行烧成从而形成抗蚀剂下层膜的工序。

31、[14]一种半导体装置的制造方法，其包含下述工序：

32、使用[1]~[11]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物在半导体基板上形成抗蚀剂下层膜的工序；

33、在上述抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂膜的工序；

34、向上述抗蚀剂膜照射光或电子束并进行显影从而形成抗蚀剂图案的工序；

35、经由上述抗蚀剂图案将上述抗蚀剂下层膜进行蚀刻，形成被图案化了的抗蚀剂下层膜的工序；以及

36、经由上述被图案化了的抗蚀剂下层膜将半导体基板进行加工的工序。

37、[15]一种半导体装置的制造方法，其包含下述工序：

38、使用[1]~[11]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物在半导体基板上形成抗蚀剂下层膜的工序；

39、在上述抗蚀剂下层膜上形成硬掩模的工序；

40、进一步在上述硬掩模上形成抗蚀剂膜的工序；

41、向上述抗蚀剂膜照射光或电子束并进行显影从而形成抗蚀剂图案的工序；

42、经由上述抗蚀剂图案将上述硬掩模进行蚀刻，形成被图案化了的硬掩模的工序；

43、经由上述被图案化了的硬掩模将上述抗蚀剂下层膜进行蚀刻，形成被图案化了的抗蚀剂下层膜的工序；以及

44、经由上述被图案化了的抗蚀剂下层膜将半导体基板进行加工的工序。

45、[16]一种半导体装置的制造方法，其包含下述工序：

46、使用[1]~[11]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物在半导体基板上形成抗蚀剂下层膜的工序；

47、在上述抗蚀剂下层膜上形成硬掩模的工序；

48、进一步在上述硬掩模上形成抗蚀剂膜的工序；

49、向上述抗蚀剂膜照射光或电子束并进行显影从而形成抗蚀剂图案的工序；

50、经由上述抗蚀剂图案将上述硬掩模进行蚀刻，形成被图案化了的硬掩模的工序；

51、经由上述被图案化了的硬掩模将上述抗蚀剂下层膜进行蚀刻，形成被图案化了的抗蚀剂下层膜的工序；

52、将上述硬掩模除去的工序；以及

53、经由上述被图案化了的抗蚀剂下层膜将半导体基板进行加工的工序。

54、[17]一种半导体装置的制造方法，其包含下述工序：

55、使用[1]~[11]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物在半导体基板上形成抗蚀剂下层膜的工序；

56、在上述抗蚀剂下层膜上形成硬掩模的工序；

57、进一步在上述硬掩模上形成抗蚀剂膜的工序；

58、向上述抗蚀剂膜照射光或电子束并进行显影从而形成抗蚀剂图案的工序；

59、经由上述抗蚀剂图案将上述硬掩模进行蚀刻，形成被图案化了的硬掩模的工序；

60、经由上述被图案化了的硬掩模将上述抗蚀剂下层膜进行蚀刻，形成被图案化了的抗蚀剂下层膜的工序；

61、将上述硬掩模除去的工序；

62、对除去硬掩模后的抗蚀剂下层膜形成蒸镀膜的工序；

63、通过蚀刻对上述蒸镀膜进行加工的工序；

64、将上述被图案化了的抗蚀剂下层膜除去而残留被图案化了的蒸镀膜的工序；以及

65、经由上述被图案化了的蒸镀膜将半导体基板进行加工的工序。

66、[18]根据[15]~[17]中任一项所述的半导体装置的制造方法，上述硬掩模是通过涂布包含无机物的组合物或蒸镀无机物而形成的。

67、[19]根据[14]~[18]中任一项所述的半导体装置的制造方法，上述抗蚀剂膜通过纳米压印法或自组装化膜而进行图案形成。

68、[20]根据[16]或[17]所述的半导体装置的制造方法，通过蚀刻或碱性药液中的任一者进行上述硬掩模的除去。

69、发明效果

70、根据本发明，可以提供能够形成在抑制升华物的产生量的同时耐溶剂性优异、且提高了膜的硬度、膜的密度的抗蚀剂下层膜的抗蚀剂下层膜形成用组合物、以及使用了该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂下层膜、抗蚀剂图案的形成方法、和半导体装置的制造方法。