有机膜形成用组合物、半导体装置制造用基板、有机膜的形成方法及图案形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种过滤性高的有机膜形成用组合物、使用该组合物的有机膜的形成方法、图案形成方法、及形成有该有机膜的半导体装置制造用基板，所述组合物能够形成图案弯曲耐性高、尤其是在比40nm微细且为高高宽的线条图案中不会发生干法蚀刻后的线条的坍塌或起皱的有机膜。所述有机膜形成用组合物含有作为下述式(1)所示的二羟基萘与缩合剂的缩合体的缩合物(A)或该缩合物(A)的衍生物，所述缩合物(A)或缩合物(A)的衍生物中含有的成分元素中的硫成分的含量以质量比计为100ppm以下。[化学式1]

Composition for organic film formation, substrate for semiconductor device manufacturing, method for forming organic film and method for pattern formation

【技术实现步骤摘要】
有机膜形成用组合物、半导体装置制造用基板、有机膜的形成方法及图案形成方法
本专利技术涉及作为在半导体元件等的制造工序的微细加工中使用的涂布型有机硬掩模而有效的有机膜形成用组合物、使用了该有机膜形成用组合物的有机膜的形成方法、图案形成方法及形成有该有机膜的半导体装置制造用基板。
技术介绍
近年来，伴随LSI的高集成化与高速度化，要求图案规则的精细化，其中，在现在被用作通用技术的使用光曝光的平版印刷中，正在对所使用的光源进行如何才能进行精细且高精度的图案加工的各种技术开发。有报告指出，伴随这样的加工线宽的缩小，将以碳为主要成分的硬掩模作为掩模并对被加工基板进行干法蚀刻时，会引起下层膜发生起皱或弯曲的现象(非专利文献1)。通常熟知利用CVD或ALD而制成该硬掩模的无定形碳(以下称为CVD-C)膜能够使膜中的氢原子极少，对防止起皱非常有效。然而，被加工基板上存在段差时，若在存在段差的状态下，将该被加工基板直接适用于之后的利用平版印刷的图案形成工序，则平版印刷工序中的焦点深度等工艺裕度不足。因此，必须使用下层膜使该基板的该段差平坦化。通过利用下层膜使被加工基板平坦化，可抑制在其上成膜的中间层或光致抗蚀剂的膜厚变动，扩大平版印刷的焦点深度，并扩大工艺裕度。然而，虽然对于在基板上形成均匀的膜厚的下层膜而言，将甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等用于原料的CVD-C膜为优异的膜，但基板上具有段差时，若不根据被加工的段差的深度而变化膜厚，则无法形成具有平坦的表面的下层膜，因此CVD-C膜不适合用作使段差基板平坦的方法。此时，对于下层膜，若通过旋转涂布将含有有机树脂的下层膜形成材料形成为有机下层膜，则不仅能够使下层膜材料填埋基板的段差，且具有能够使基板表面平坦的优点。然而，这样的有机下层膜虽然作为有机硬掩模而被用作以往的多层抗蚀工艺的下层膜，但由于将有机物作为基材，因此对CVD-C膜形成微细图案时的起皱性能不足。因此，谋求一种具有作为有机硬掩模的填埋平坦化性能、并同时具有媲美CVD-C膜的抗起皱性的有机下层膜用的有机树脂。现有技术文献非专利文献非专利文献1：Proc.ofSymp.Dry.Process,(2005)p11
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题本专利技术是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种过滤性高的有机膜形成用组合物、使用该组合物的有机膜的形成方法、图案形成方法、及形成有该有机膜的半导体装置制造用基板，所述组合物能够形成图案弯曲耐性高、尤其是在比40nm微细且为高高宽的线条图案中不会发生干法蚀刻后的线条的坍塌或起皱的有机膜。解决技术问题的技术手段本专利技术提供一种有机膜形成用组合物，其含有作为下述式(1)所示的二羟基萘与缩合剂的缩合体的缩合物(A)或该缩合物(A)的衍生物，所述缩合物(A)或缩合物(A)的衍生物中含有的成分元素中的硫成分的含量以质量比计为100ppm以下。[化学式1]式中，R1、R2彼此独立地为氢原子、可被取代的碳原子数为1～30的饱和或不饱和的一价有机基团，且0≤m≤2、0≤n≤2、m+n＝2。只要是本专利技术的有机膜形成用组合物，则成为能够形成图案弯曲耐性高、尤其是在比40nm微细且为高高宽的线条图案中不会发生干法蚀刻后的线条的坍塌或起皱的有机膜的、过滤性高的有机膜形成用组合物。此外，优选所述二羟基萘为1,5-二羟基萘或2,7-二羟基萘。此外，优选所述缩合剂为甲醛、多聚甲醛、羟基苯甲醛或羟基萘基甲醛。如此，只要是含有尤其是由作为二羟基萘的1,5-二羟基萘或2,7-二羟基萘、作为缩合剂的甲醛、多聚甲醛、羟基苯甲醛或羟基萘基甲醛得到的缩合物的有机膜形成用组合物，则能够提供一种有机膜形成用组合物，其不仅使对最先进的半导体装置制造用工艺材料而言为必须的、利用20nm以下的筛孔的过滤器(filter)的精密过滤提纯成为可能，且能够形成在比40nm微细且为高高宽的线条图案中不会发生干法蚀刻后的线条的坍塌或起皱的有机下层膜。此外，优选包含使下述式(2)所示的改性剂与所述缩合物(A)反应而得到的缩合物(B)。[化学式2]X-R4-C≡C-R3(2)式中，X为氯、溴或碘，R3为氢原子或碳原子数为1～10的一价有机基团，R4为碳原子数为1～10的二价有机基团。此外，优选所述缩合物(A)、所述缩合物(B)中的一者或两者含有产酸剂、交联剂中的一者或两者。通过使本专利技术的有机膜形成用组合物在缩合物(A)和/或缩合物(B)中含有产酸剂、交联剂中的一者或两者，能够通过对基板等的涂布后的热处理，促进在涂布膜内的交联反应。特别是，含有二羟基萘结构的有机膜可以通过热处理形成致密的有机膜，若对所形成的有机膜进行干法蚀刻加工，则可形成40nm以下的线条图案。此外，本专利技术提供一种在基板上形成有由所述有机膜形成用组合物固化而成的有机膜的半导体装置制造用基板。只要是这样的、本专利技术的形成有由有机膜形成用组合物固化而成的有机膜的半导体装置制造用基板，则成为形成有图案弯曲耐性高、尤其是在比40nm微细且为高高宽的线条图案中不会发生干法蚀刻后的线条的坍塌或起皱的有机膜的、制造时的成品率高的半导体装置制造用基板。此外，本专利技术提供一种有机膜的形成方法，其为适用于半导体装置的制造工序的有机膜的形成方法，其中，将所述有机膜形成用组合物旋转涂布于被加工物上，在非活性气体气氛下，以50℃以上600℃以下的温度，在10秒～7200秒的范围内，对该涂布有有机膜形成用组合物的被加工物进行热处理从而得到固化膜。此外，为适用于半导体装置的制造工序的有机膜的形成方法，其中，还可将所述有机膜形成用组合物旋转涂布于被加工物上，在空气中，以50℃以上400℃以下的温度，在5秒～3600秒的范围内，对该涂布有有机膜形成用组合物的被加工物进行热处理从而形成涂布膜，然后，在非活性气体气氛下，以400℃以上600℃以下的温度，在10秒～7200秒的范围内，对该形成有涂布膜的被加工物进行热处理从而得到固化膜。此外，优选使用氧浓度为1％以下的气体作为所述非活性气体。若使用上述条件将本专利技术的有机膜形成用组合物形成为有机膜，则可形成致密的有机膜，若对所形成的有机膜进行干法蚀刻加工，则可形成40nm以下的线条图案，根据条件可形成25nm以下的线条图案。进一步，本专利技术提供一种图案形成方法，其中，使用上述有机膜形成用组合物在被加工物上形成有机膜，使用含硅抗蚀剂中间膜材料在该有机膜上形成含硅抗蚀剂中间膜，使用由光致抗蚀剂组合物构成的抗蚀剂上层膜材料在该含硅抗蚀剂中间膜上形成抗蚀剂上层膜，在该抗蚀剂上层膜上形成电路图案，将该形成有电路图案的抗蚀剂上层膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述含硅抗蚀剂中间膜上，将该转印有图案的含硅抗蚀剂中间膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述有机膜上，进一步，将该转印有图案的有机膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述被加工物上。进一步，可使用上述有机膜形成用组合物在被加工物上形成有机膜，使用含硅抗蚀剂中间膜材料在该有机膜上形成含硅抗蚀剂中间膜，使用由光致抗蚀剂组合物构成的抗蚀剂上层膜材料在该含硅抗蚀剂中间膜上形成抗蚀剂上层膜，在该抗蚀剂上层膜上形成电路图案，将该形成有电路图案的抗蚀剂上层膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述含硅抗蚀剂中间膜上，将该转印有图案的含硅抗蚀剂中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机膜形成用组合物，其特征在于，含有作为下述式(1)所示的二羟基萘与缩合剂的缩合体的缩合物(A)或该缩合物(A)的衍生物，所述缩合物(A)或缩合物(A)的衍生物中含有的成分元素中的硫成分的含量以质量比计为100ppm以下，[化学式1]

【技术特征摘要】
2017.12.26 JP 2017-2489871.一种有机膜形成用组合物，其特征在于，含有作为下述式(1)所示的二羟基萘与缩合剂的缩合体的缩合物(A)或该缩合物(A)的衍生物，所述缩合物(A)或缩合物(A)的衍生物中含有的成分元素中的硫成分的含量以质量比计为100ppm以下，[化学式1]式中，R1、R2彼此独立地为氢原子、可被取代的碳原子数为1～30的饱和或不饱和的一价有机基团，且0≤m≤2、0≤n≤2、m+n＝2。2.根据权利要求1所述的有机膜形成用组合物，其特征在于，所述二羟基萘为1,5-二羟基萘或2,7-二羟基萘。3.根据权利要求1所述的有机膜形成用组合物，其特征在于，所述缩合剂为甲醛、多聚甲醛、羟基苯甲醛或羟基萘基甲醛。4.根据权利要求1所述的有机膜形成用组合物，其特征在于，所述缩合物(A)的衍生物为使下述式(2)所示的改性剂与所述缩合物(A)反应而得到的缩合物(B)，[化学式2]式中，X为氯、溴或碘，R3为氢原子或碳原子数为1～10的一价有机基团，R4为碳原子数为1～10的二价有机基团。5.根据权利要求1所述的有机膜形成用组合物，其特征在于，所述缩合物(A)、所述缩合物(B)中的一者或两者含有产酸剂、交联剂中的一者或两者。6.一种半导体装置制造用基板，其特征在于，在基板上形成有权利要求1～5中任一项所述的有机膜形成用组合物固化而成的有机膜。7.一种有机膜的形成方法，其为适用于半导体装置的制造工序的有机膜的形成方法，其特征在于，将权利要求1～5中任一项所述的有机膜形成用组合物旋转涂布于被加工物上，在非活性气体气氛下，以50℃以上600℃以下的温度，在10秒～7200秒的范围内，对该涂布有有机膜形成用组合物的被加工物进行热处理从而得到固化膜。8.一种有机膜的形成方法，其为适用于半导体装置的制造工序的有机膜的形成方法，其特征在于，将权利要求1～5中任一项所述的有机膜形成用组合物旋转涂布于被加工物上，在空气中，以50℃以上400℃以下的温度，在5秒～3600秒的范围内，对该涂布有有机膜形成用组合物的被加工物进行热处理从而形成涂布膜，然后，在非活性气体气氛下，以400℃以上600℃以下的温度，在10秒～7200秒的范围内，对该形成有涂布膜的被加工物进行热处理从而得到固化膜。9.根据权利要求7所述的有机膜的形成方法，其特征在于，使用氧浓度为1％以下的气体作为所述非活性气体。10.一种图案形成方法，其特征在于，使用权利要求1所述的有机膜形成用组合物在被加工物上形成有机膜，使用含硅抗蚀剂中间膜材料在该有机膜上形成含硅抗蚀剂中间膜，使用由光致抗蚀剂组合物构成的抗蚀剂上层膜材料在该含硅抗蚀剂中间膜上形成抗蚀剂上层膜，在该抗蚀剂上层膜上形成电路图案，将该形成有电路图案的抗蚀剂上层膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述含硅抗蚀剂中间膜上，将该转印有图案的含硅抗蚀剂中间膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述有机膜上，进一步，将该转印有图案的有机膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述被加工物上。11.一种图案形成方法，其特征在于，使用权利要求1所述的有机膜形成用组合物在被加工物上形成有机膜，使用含硅抗蚀剂中间膜材料在该有机膜上形成含硅抗蚀剂中间膜，使用由光致抗蚀剂组合物构成的抗蚀剂上层膜材料在该含硅抗蚀剂中间膜上形成抗蚀剂上层膜，在该抗蚀剂上层膜上形成电路图案，将该形成有电路图案的抗蚀剂上层膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述含硅抗蚀剂中间膜上，将该转印有图案的含硅抗蚀剂中间膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述有机膜上，进一步，通过CVD或ALD在该转印有图案的有机膜上形成氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜，通过蚀刻去除所述有机膜的图案部分，从而将图案间距设为已转印至所述有机膜的图案的图案间距的1/2，然后，将形成有图案的氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述被加工物上。12.一种图案形成方法，其特征在于，使用权利要求1所述的有机膜形成用组合物在被加工物上形成有机膜，使用含硅抗蚀剂中间膜材料在该有机膜上形成含硅抗蚀剂中间膜，在该含硅抗蚀剂中间膜上形成有机抗反射膜，使用由光致抗蚀剂组合物构成的抗蚀剂上层膜材料在该有机抗反射膜上形成抗蚀剂上层膜，从而制成四层膜结构，在该抗蚀剂上层膜上形成电路图案，将该形成有电路图案的抗蚀剂上层膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述有机抗反射膜与所述含硅抗蚀剂中间膜上，将该转印有图案的含硅抗蚀剂中间膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述有机膜上，进一步，将该转印有图案的有机膜作为掩模并通过蚀刻将图案转印至所述被加工物上。13.一种图案形成方法，其特征在于，使用权利要求1所述的有机膜形成用组合物在被加工物上形成有机膜，使用含硅抗蚀剂中间膜材料在该有机膜上形成含硅抗蚀剂中间膜，在该含硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：荻原勤，郡大佑，橘诚一郎，美谷岛祐介，小林直贵，野田和美，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP