含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物、图案形成方法、压印模具的制造方法和半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，其包含分子中具有硅氧烷键且具有至少一个聚合性官能团的聚合性化合物、以及聚合引发剂，上述聚合性化合物中所含的与硅原子键合的氧原子中与单个硅原子键合的氧原子的比例为10mol％以下，上述含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物的粘度为20cPs以下，且不含溶剂。且不含溶剂。且不含溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物、图案形成方法、压印模具的制造方法和半导体装置的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物、使用其的图案形成方法、压印模具的制造方法和半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]半导体装置等通常可通过如下方法而制作，即，将形成有图案的抗蚀膜作为蚀刻掩膜，通过干式蚀刻加工被加工基板。近年来，要求图案的微细化。例如，要求比20nm微细的图案宽度。为了抑制微细图案中的图案崩塌，不断推进抗蚀层的薄膜化。另一方面，随着抗蚀层的薄膜化进行，存在抗蚀层的截面形状劣化、或边缘粗糙度(LWR)变大等倾向。随着抗蚀图案的微细化进行，用于抑制崩塌的薄膜化与抗蚀剂材料所引起的各种影响互相作用，产生抗蚀图案形状劣化的问题。作为上述影响，可列举：在化学增幅型抗蚀剂的情况下因曝光所产生的酸的扩散所造成的影响；在电子束(EB)抗蚀剂的情况下由反射电子所造成的影响；在纳米压印用抗蚀剂的情况下伴随固化的收缩等。
[0003]在这种背景下，在现在的半导体的微细化工艺中，为了形成高精度的微细图案，有时使用反转工艺。在反转工艺中，如图5所示，在被加工基板51上形成硬掩膜层52，在硬掩膜层52上形成包含以往有机抗蚀剂材料的图案作为芯材图案53(图5(a))。在芯材图案53上形成包含反转层材料的反转层54(图5(b))。通过蚀刻去除芯材图案53，形成具有比芯材图案更高的蚀刻耐性的反转图案54p(图5(c))。将反转图案54p作为掩膜对硬掩膜层52进行蚀刻加工，形成硬掩膜图案52p(图5(d))。将硬掩膜图案52p作为掩膜对被加工基板51进行蚀刻加工，获得图案形成体51p(图5(e))。作为反转层材料，可使用与硬掩膜层的蚀刻选择比充分大的含有硅的光固化性树脂等(例如，引用文献1、2)。通过该方法，可将蚀刻耐性比包含以往有机抗蚀剂材料的抗蚀图案高的反转图案作为掩膜对硬掩膜层进行干式蚀刻，另外，可选择很多种类的蚀刻气体。进而，由于形成上述芯材图案时图案反转，因此当通过电子束平版印刷等描绘高精细的图案时，大多数情况下可减少描绘面积，可以缩短工期。
[0004]在上述引用文献1、2中记载了使用上述图案形成方法的模具的制造。在引用文献2中记载了将作为反转层材料的含有硅的光固化性材料涂布于抗蚀图案(芯材图案)上，一边按压平板模具(平坦化压印)，一边使反转层材料固化，由此形成平坦的反转层。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本专利第5144127号
[0008]专利文献2：日本特开2018
‑
98470号公报

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的课题
[0010]以往，作为反转层材料，通常为了增大蚀刻选择比，使用包含硅的材料，特别是具
有硅氧烷骨架的材料。然而，以往的具有硅氧烷骨架的材料的粘度相对较高，进而，有在保管中进行固化反应而增粘的情况。因此，如图5所示，在表面具有凹凸X的凹凸结构体50上涂布反转层材料而形成反转层54时，存在凹部(芯材图案53的间隙)未被充分填充，产生气泡B，在固化后成为缺陷的问题(图5(b))。另外，为了获得涂布性能，也考虑用溶剂进行稀释，但存在固化时溶剂会浮出至表面而有损平坦性，或发生固化不良的问题。若如上所述存在缺陷，或使用平坦性较差的膜作为蚀刻掩膜，则无法在被加工基板上高精度地形成微细的图案。因此，要求具有良好的填充性和平坦性的反转层材料。
[0011]另外，存在对于表面具有凹凸的被加工基板(凹凸结构体)进一步形成高度(深度)不同的凹凸形状的方法。在该方法的情况下，在表面具有凹凸的被加工基板上以被覆凹凸的方式形成含有硅的抗蚀膜，在含有硅的抗蚀膜上形成基于有机抗蚀剂材料的图案。其后，将有机抗蚀图案作为掩膜对含有硅的抗蚀膜和被加工基板进行蚀刻加工。因此，对于用于形成这种多段凹凸结构的含有硅的抗蚀膜，要求对表面具有凹凸的被加工基板的良好的填充性和平坦性。
[0012]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其主要目的在于提供一种填充性和平坦性良好的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]在本专利技术中，提供一种含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，其包含分子中具有硅氧烷键且具有至少一个聚合性官能团的聚合性化合物、以及聚合引发剂，上述聚合性化合物中所含的与硅原子键合的氧原子中与单个硅原子键合的氧原子的比例为10mol％以下，上述含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物不含溶剂，且粘度为20cps以下。
[0015]本专利技术的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物的粘度为上述值以下的低粘度。另外，聚合性化合物中所含的与硅原子键合的氧原子中与单个硅原子键合的氧原子的比例为10mol％以下，由此可抑制增粘。因此，可以抑制凹凸结构体上气泡的产生且填充性良好地进行涂布。另外，由于实质上不包含溶剂，因此可以抑制固化工序中溶剂浮出至表面，可以获得平坦性良好的固化层。进而，由于含有硅，因此对氧气和氯气的蚀刻耐性良好。
[0016]在上述专利技术中，上述聚合性化合物优选具有球状结构。若为具有球状结构的聚合性化合物，则可以充分降低含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物的粘度。另外，可以获得热稳定性高的固化层，可以抑制蚀刻中的热劣化。进而，固化后的分子量均质化，可以提高加工均匀性(LER)。
[0017]在上述专利技术中，优选上述聚合性化合物在构成上述球状结构的主骨架的硅氧烷聚合部中的硅原子与上述聚合性官能团之间不具有氧原子、氮原子、磷原子和硫原子。其原因在于，蚀刻耐性得到提高。
[0018]在上述专利技术中，优选上述含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物的固化物在使用氟气的情况下相对于标准抗蚀剂的蚀刻速率比为1.0倍以上，在使用氧气的情况下相对于标准抗蚀剂的蚀刻速率比为0.2倍以下，且在使用氯气的情况下相对于金属铬层的蚀刻速率比为2.0倍以下。其原因在于，通过具有如上所述的蚀刻特性，特别是在用于反转工艺的情况下，可以高精度地形成微细的图案。
[0019]在上述专利技术中，优选相对于标准抗蚀剂的表面的接触角显示20
°
以下。对包含有机材料的抗蚀剂的润湿性变得良好，特别是在用于反转工艺的情况下，可以填充性更加良好
地涂布于芯材图案(凸部)的间隙。
[0020]此外，本专利技术提供一种图案形成方法，其具有涂布工序，该涂布工序在表面具有凹凸的凹凸结构体上以被覆上述凹凸的方式涂布上述含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，且使用上述含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物的固化层对上述凹凸结构体实施蚀刻加工。若为本专利技术的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，则也可以填充性良好地涂布于凹凸结构体的凹部。
[0021]在上述专利技术中，优选还具有平坦化工序，该平坦化工序使涂布于上述凹凸结构体上的上述含硅抗蚀剂用固化性组合物在从上方压抵平板模具的状态下固化而获得上述固化层。若为本专利技术的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，则可以抑制平坦化工序中溶剂浮出至表面，可以获得平坦性良好的固化层。
[0022]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，其包含分子中具有硅氧烷键且具有至少一个聚合性官能团的聚合性化合物、以及聚合引发剂，所述聚合性化合物中所含的与硅原子键合的氧原子中与单个硅原子键合的氧原子的比例为10mol％以下，所述含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物不含溶剂，且粘度为20cPs以下。2.根据权利要求1所述的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，其中，所述聚合性化合物具有球状结构。3.根据权利要求2所述的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，其中，所述聚合性化合物在构成所述球状结构的主骨架的硅氧烷聚合部与所述聚合性官能团之间的键合基团中不具有氧原子、氮原子、磷原子和硫原子。4.根据权利要求1至3中任一项所述的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，其中，所述含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物的固化物在使用氟气的情况下相对于标准抗蚀剂的蚀刻速率比为1.0倍以上，在使用氧气的情况下相对于标准抗蚀剂的蚀刻速率比为0.2倍以下，且在使用氯气的情况下相对于金属铬层的蚀刻速率比为2.0倍以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的含硅抗蚀剂用固化性树脂组合物，其相对于标准抗蚀剂的表面的接触角显示为20
°
以下。6.一种图案形成方法，其具有涂布工序，所述涂布工序在表面具有凹凸的凹凸结构体上以被覆所述凹凸的方式涂布权利要求1至5中任一项所述的含硅抗蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：大川泰央，那须慎太郎，金子雅一，小田博和，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：