半导体元件中间体、含金属膜形成用组合物、半导体元件中间体的制造方法、半导体元件的制造方法技术

一种半导体元件中间体及其应用，上述半导体元件中间体具有基板和多层抗蚀剂层，上述多层抗蚀剂层中具有含金属膜，上述含金属膜中，通过X射线光电子能谱法测定的锗元素的含量为20atm％以上，或者锡元素、铟元素和镓元素的合计含量为1atm％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体元件中间体、含金属膜形成用组合物、半导体元件中间体的制造方法、半导体元件的制造方法
本公开涉及半导体元件中间体、含金属膜形成用组合物、半导体元件中间体的制造方法、以及半导体元件的制造方法。
技术介绍
作为利用硬掩模将光刻图案转印于基板的方法之一，有多层抗蚀剂法。该多层抗蚀剂法中使用光致抗蚀剂膜(即，上层抗蚀剂膜)和蚀刻选择性与上层抗蚀剂膜不同的下层抗蚀剂膜(例如，含硅下层抗蚀剂膜)。多层抗蚀剂法是使下层抗蚀剂膜介于上层抗蚀剂膜与被加工基板之间，在使上层抗蚀剂膜获得图案后，以上层抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，将图案转印于下层抗蚀剂膜，进一步以下层抗蚀剂图案作为蚀刻掩模，将图案转印于被加工基板的方法。作为在这样的多层抗蚀剂法中使用的下层抗蚀剂膜的形成等所使用的组合物，例如，在国际公开第2017/086361号中记载了一种半导体用膜组合物，包含：化合物(A)，其具有包含伯氮原子和仲氮原子中至少1者的阳离子性官能团和Si-O键；交联剂(B)，分子内具有3个以上-C(＝O)OX基(X为氢原子或碳原子数1以上6以下的烷基)，3个以上-C(＝O)OX基中的1个以上6个以下为-C(＝O)OH基，重均分子量为200以上600以下；以及极性溶剂(D)。此外，在日本特开2014-134581号公报中记载了一种含金属氧化物膜形成用组合物，其特征在于，包含下述(A)成分和(B)成分，(A)成分为通过将1种以上的下述通式(A-1)所示的水解性金属化合物进行水解或缩合、或进行这两者而获得的含有金属氧化物的化合物A1；L(OR0A)a0(OR1A)a1(O)a2(A-1)(式中，R0A、R1A为碳原子数1～30的有机基团，a0、a1、a2为0以上的整数，a0+a1+2×a2为由L的种类决定的价数，L为铝、镓、钇、钛、锆、铪、铋、锡、钒或钽。)(B)成分为因热或酸、或这两者而产生羟基的特定结构的芳香族化合物。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在上述采用多层抗蚀剂法等的半导体元件的制造中，使用具有抗蚀剂膜等的半导体元件中间体。在本公开中，所谓半导体元件中间体，是指在半导体元件的制造中所使用的材料，即，抗蚀剂膜、埋入绝缘膜等在半导体元件的制造中使用的膜中，至少1种膜形成在基板上的材料。此外，在采用多层抗蚀剂法等的半导体元件的制造中，为了进行光源波长、透镜、掩模及其装置、以及包含它们的校正软件在内的曝光的析像极限以下的微细加工，进行反复多次曝光的多重曝光。在该多重曝光中，第2次以后的曝光需要与先曝光的部分重合，需要更严密的对位精度。这里，提出了在使用了半导体元件中间体的、超过曝光的对位精度的极限那样的最先进的微细加工中，通过在形成于构成多层抗蚀剂层的一部分的膜(例如，SOG(旋涂玻璃)膜、SOC(旋涂碳)膜、a-Si(无定形硅)膜、SiO2(硅氧化物)膜、SiNx(硅氮化物)膜等)的凹部(例如，孔)中埋入具有与这些膜不同的蚀刻耐性的含金属膜，从而自对准地进行加工的对位校正的方法等。在多层抗蚀剂法中，例如，在将上层抗蚀剂图案转印于下层抗蚀剂膜时以及将下层抗蚀剂图案转印于被加工基板时，广泛使用等离子体蚀刻等干蚀刻。在等离子体蚀刻中，对于Al、Ti、TiN、Si等金属或金属化合物、有机物、上述SOC膜、a-Si膜等的蚀刻，使用例如以Cl2为代表的Cl2系气体等。此外，在等离子体蚀刻中，对于SiO2膜、SiNx膜等的蚀刻，使用例如以CF4为代表的氟碳系气体等。如上述那样，为了自对准地进行加工的对位校正，对埋入到凹部的含金属膜要求例如与SOC膜或a-Si膜相比，不易通过Cl2气体被除去(蚀刻速率低，即，蚀刻耐性高)，而对于CF4气体易于被除去(蚀刻速率高，即，蚀刻耐性低)这样的性能(转换特性)。此外，作为转换特性，也可举出例如与SiO2膜或SiNx膜相比，不易通过CF4气体被除去(蚀刻速率低，即，蚀刻耐性高)，而对于Cl2/Ar气体易于被除去(蚀刻速率高，即，蚀刻耐性低)这样的性能。进一步，通过使用转换特性优异的含金属膜，也能够效率良好地进行构成多层抗蚀剂层的一部分的膜(例如，SOC膜、a-Si膜、SiO2膜、SiNx膜等)的加工。具体而言，例如，在日本特开2014-134581号公报中记载了下述加工方法：对于SiO2膜等被加工体，通过化学气相生长(CVD)而形成碳硬掩模膜，在其上依次形成含金属膜、包含有机材料等的光致抗蚀剂膜而进行被加工体的加工。在这样的加工方法中，例如，进行下述(A1)～(A5)所记载的工序。(A1)在对光致抗蚀剂膜进行曝光和显影后，用包含氧的气体除去SOC膜后，通过CF4气体等对含金属膜进行蚀刻；(A2)通过O2系气体等进行光致抗蚀剂膜、SOC膜的除去和碳硬掩模膜的蚀刻；(A3)通过CF4气体等对SiO2膜等被加工体进行蚀刻；(A4)通过使用了氨和水等的湿洗涤来除去含金属膜；(A5)通过O2系气体等进行作为在(A4)中被除去的含金属膜的下层而残存的碳硬掩模膜的除去。然而，在使用了转换特性优异的含金属膜的情况下，能够进行下述加工方法：对于SiO2膜等被加工体，依次形成含金属膜、包含有机材料等的光致抗蚀剂膜，进行被加工体的加工。即，通过使用转换特性优异的含金属膜，具有不需要形成上述碳硬掩模膜这样的优点。作为使用转换特性优异的含金属膜时的加工方法，具体而言，例如，进行下述(B1)～(B4)所记载的工序。在下述(B1)～(B4)所记载的工序中，所使用的含金属膜所包含的金属种类和蚀刻所使用的气体能够考虑转换特性而适当变更。关于含金属膜所包含的金属种类、与所使用的被加工体之间的转换特性如后所述。(B1)在对光致抗蚀剂膜进行曝光和显影后，通过Cl2/Ar系气体等对含金属膜进行蚀刻；(B2)通过O2系气体等进行光致抗蚀剂膜的除去；(B3)通过CF4气体等对SiO2膜等被加工体进行蚀刻；(B4)通过Cl2/Ar系气体等来除去残存的含金属膜。这样，通过使用转换特性优异的含金属膜的加工方法，能够如(B4)所示那样通过气体蚀刻进行含金属膜的除去。即，在使用转换特性优异的含金属膜时的加工方法中，与上述使用碳硬掩模膜的加工方法相比，还具有不需要湿洗涤这样的优点。此外，还具有能够抑制由上述湿洗涤引起的图案的变形、图案倒塌等这样的优点。另外，从实现微细图案的形成的观点考虑，对除抗蚀剂膜以外的膜(例如，埋入绝缘膜(浅沟槽型元件分离膜(STI膜)、金属前绝缘膜(PMD膜)、配线层间绝缘膜(IMD膜、ILD膜等)等))也需要上述转换特性的要求。本公开涉及的专利技术的一方案所要解决的课题是提供具有转换特性优异的含金属膜的半导体元件中间体、半导体元件中间体的制造方法和使用转换特性优异的含金属膜的半导体元件的制造方法。此外，本公开涉及的专利技术的另一方案所要解决的课题是提供上述半导体元件中间体的制造中所使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件中间体，其具有基板和多层抗蚀剂层，/n所述多层抗蚀剂层中具有含金属膜，/n所述含金属膜中，通过X射线光电子能谱法测定的锗元素的含量为20atm％以上，或者锡元素、铟元素和镓元素的合计含量为1atm％以上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 JP 2017-221919;20180327 JP 2018-0605751.一种半导体元件中间体，其具有基板和多层抗蚀剂层，
所述多层抗蚀剂层中具有含金属膜，
所述含金属膜中，通过X射线光电子能谱法测定的锗元素的含量为20atm％以上，或者锡元素、铟元素和镓元素的合计含量为1atm％以上。


2.根据权利要求1所述的半导体元件中间体，所述含金属膜在400℃、1atm的气氛下为固体。


3.根据权利要求1或2所述的半导体元件中间体，所述含金属膜中，所述锗元素的含量为30atm％以上，或者锡元素、铟元素和镓元素的合计含量为2atm％以上30atm％以下。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体元件中间体，所述含金属膜包含锗的氧化物，或者包含选自锡的氧化物、铟的氧化物和镓的氧化物中的1种以上。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体元件中间体，在所述多层抗蚀剂层的至少1个层形成有凹部，
所述含金属膜形成在所述凹部的内部，与凹部的底部相接。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体元件中间体，所述含金属膜为所述多层抗蚀剂层所包含的至少1个层。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体元件中间体，所述多层抗蚀剂层具有旋涂碳膜和无定形硅膜中的至少一者，
所述含金属膜中通过X射线光电子能谱法测定的锗元素的含量为20atm％以上。


8.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体元件中间体，所述多层抗蚀剂层具有二氧化硅膜和氮化硅膜中的至少一者，
所述含金属膜中通过X射线光电子能谱法测定的锡元素、铟元素和镓元素的合计含量为1atm％以上。


9.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体元件中间体，所述含金属膜为抗蚀剂膜。


10.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体元件中间体，所述含金属膜为埋入绝缘膜。


11.根据权利要求10所述的半导体元件中间体，在所述多层抗蚀剂层的至少1个层形成有凹部，
所述含金属膜形成在所述凹部的内部，
所述凹部的宽度为5nm以上300nm以下。


12.一种含金属膜形成用组合物，是用于形成权利要求1～11中任一项所述的半导体元件中间体中的所述含金属膜的组合物，
在氮气气氛下以400℃烧成10分钟后的通过X射线光电子能谱法测定的锗元素的含量为20atm％以上，或者锡元素、铟元素和镓元素的合计含量为1atm％以上。


13.根据权利要求12所述的含金属膜形成用组合物，在氮气气氛下以400℃烧成10分钟后的折射率为1.3以上2.0以下。

【专利技术属性】
技术研发人员：和知浩子，茅场靖刚，田中博文，藤井谦一，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP