【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于密合膜形成用组成物、图案形成方法、及密合膜的形成方法。
技术介绍
1、伴随lsi的高整合化及高速度化，图案尺寸的微细化正急速进展。光刻技术伴随其微细化，利用光源的短波长化及适当选择对应的抗蚀剂组成物，而可以达成微细图案的形成。成为其中心的是以单层使用的正型光致抗蚀剂组成物。此单层正型光致抗蚀剂组成物是使抗蚀剂树脂中带有对于利用氯系或氟系气体等离子所为的干式蚀刻有耐性的骨架，并使其带有如曝光部溶解的切换(switching)机构，以使曝光部溶解而形成图案，并以残存的抗蚀剂图案作为蚀刻掩膜，将涂布了光致抗蚀剂组成物的被加工基板进行干式蚀刻加工。
2、但直接将使用的光致抗蚀剂膜的膜厚微细化，亦即减小图案宽时，会降低光致抗蚀剂膜的解像性能，且因为直线与间隔图案中线图案的高宽比变得太大，结果利用药剂显影光致抗蚀剂膜时图案崩塌。因此，伴随微细化，光致抗蚀剂膜薄膜化。
3、另一方面，被加工基板的加工通常使用将已形成图案的光致抗蚀剂膜作为蚀刻掩膜，利用干式蚀刻将被加工基板加工的方法，但是光致抗蚀剂膜因已薄膜化，无法确保光致抗蚀剂膜与被加工基板之间的蚀刻选择性。即，因于被加工基板的加工中光致抗蚀剂膜会受损而崩坏，会发生无法将抗蚀剂图案正确地转印到被加工基板的问题。故伴随图案的微细化，光致抗蚀剂组成物需要更高的干式蚀刻耐性。另一方面，由于光致抗蚀剂组成物使用的树脂要求是在曝光波长的吸光少的树脂，故伴随i射线、krf、arf的短波长化，结构向酚醛(novolac)树脂、聚羟基苯乙烯、带有脂肪族多环状骨架的树脂变化
4、由此，变得不得不以更薄、蚀刻耐性更弱的光致抗蚀剂膜干式蚀刻加工被加工基板，寻求于该加工步骤中的材料及处理。
5、解决如这般问题点的方法之一，有多层抗蚀剂法。该方法，是使和光致抗蚀剂膜(即，抗蚀剂上层膜)就蚀刻选择性不同的抗蚀剂中间膜介于抗蚀剂上层膜与被加工基板之间，于抗蚀剂上层膜得到图案后，将抗蚀剂上层膜图案作为干式蚀刻掩膜，通过干式蚀刻于抗蚀剂中间膜转印图案，然后将抗蚀剂中间膜作为干式蚀刻掩膜，通过干式蚀刻于被加工基板转印图案的方法。
6、多层抗蚀剂法的一个示例，可列举能使用单层抗蚀剂法所使用的一般的抗蚀剂组成物来进行的3层抗蚀剂法。该3层抗蚀剂法中，例如，于被加工基板上成膜酚醛等的有机膜作为抗蚀剂下层膜，于其上成膜含硅膜作为含硅抗蚀剂中间膜，于其上形成一般的有机系光致抗蚀剂膜作为抗蚀剂上层膜。针对利用氟系气体等离子的干式蚀刻，有机系的抗蚀剂上层膜由于对于含硅抗蚀剂中间膜取得良好的蚀刻选择比，抗蚀剂上层膜图案通过利用氟系气体等离子的干式蚀刻转印于含硅抗蚀剂中间膜。再者，针对使用氧气或氢气的蚀刻，含硅抗蚀剂中间膜由于对于抗蚀剂下层膜可以取得良好的蚀刻选择比，含硅抗蚀剂中间膜图案通过使用氧气或氢气的蚀刻转印于抗蚀剂下层膜。根据该方法，即使是使用难以形成用于加工直接被加工基板的具有足够膜厚的图案的光致抗蚀剂组成物、使用用于加工基板的干式蚀刻耐性不足的光致抗蚀剂组成物，若能于含硅膜(含硅抗蚀剂中间膜)转印图案，可以于加工得到具有足够干式蚀刻耐性的酚醛等制得的有机膜(抗蚀剂下层膜)的图案。
7、近年来，就替代为arf浸润光刻与多重曝光处理一起使用的有力技术而言，波长13.5nm的真空紫外光(euv)光刻受到关注。通过使用该技术，变得能够以一次曝光形成半周距25nm以下的微细图案。
8、另一方面，euv光刻中，为了补偿光源的输出不足，强烈需要抗蚀剂材料进行高感度化。但是，伴随高感度化而散粒噪声(shot noise)增大关系着线图案的边缘粗糙度(ler，lwr)的增大，可列举兼顾高感度化与低边缘粗糙度为euv光刻中的重要课题之一。
9、就为了抗蚀剂高感度化、降低散粒噪声影响尝试，近年已有人探讨于抗蚀剂材料使用金属材料。含钡、钛、铪、锆、锡等金属元素的化合物，与不含金属的有机材料相比，可以期待euv光吸光度较高、抗蚀剂感光性的提升、散粒噪声影响的抑制。又，含金属抗蚀剂图案通过组合由非金属材料构成的下层膜，期待能以高选择比进行蚀刻加工。
10、例如，已有人探讨使用金属盐、有机金属络合物、金属团簇的抗蚀剂材料(专利文献1～5、非专利文献1)。但是，这些的含金属抗蚀剂的分辨率仍未到达需要实用化的水准，需要更加提升分辨率。
11、再者，因为arf浸润光刻、euv光刻等登场，逐渐变得能够形成更微细的图案，但另一方面超微细图案由于占地面积小极容易发生崩塌，故图案崩塌的抑制是非常大的课题。为了抑制图案崩塌，已有人报告使用含有如内酯结构、尿素结构的极性官能团的抗蚀剂下层膜使与抗蚀剂上层膜的密合性提升的材料(专利文献6、7)。但是，在需要更微细的图案形成的现况中，不能说这些材料有足够的图案崩塌抑制性能。
12、近来，微细图案中，在抗蚀剂上层膜与抗蚀剂下层膜的界面的交互作用对于抗蚀剂感度、图案形状(矩形性及间距部残渣)等也造成影响，考量这些观点，也需要改善抗蚀剂下层膜的性能(非专利文献2)。由于以上内容，于先进的微细加工中，需要使图案的间距部分(通过显影除去了抗蚀剂上层膜的部分)不产生残渣，能够进行矩形性高的图案化，且能抑制图案崩塌的密合膜。
13、现有技术文献
14、专利文献
15、[专利文献1]日本专利第5708521号公报
16、[专利文献2]日本专利第5708522号公报
17、[专利文献3]日本特开2021-033090号公报
18、[专利文献4]日本特开2021-039171号公报
19、[专利文献5]美国专利第9310684号公报
20、[专利文献6]国际公开第2003/017002号
21、[专利文献7]国际公开第2018/143359号
22、非专利文献
23、[非专利文献1]proc.spie vol.7969,796915(2011)
24、[非专利文献2]proc.spie vol.7273,72731j(2009)
技术实现思路
1、[专利技术所欲解决的课题]
2、本专利技术有鉴于上述情况，目的为提供一种密合膜形成用组成物、使用该组成物的图案形成方法、及密合膜的形成方法，该密合膜形成用组成物提供于半导体装置制造步骤中微细图案化处理中，得到良好的图案形状，同时具有与抗蚀剂上层膜的高密合性且抑制微细图案的崩塌的密合膜。
3、[解决课题的手段]
4、为了解决上述课题，本专利技术提供一种密合膜形成用组成物，其用于形成抗蚀剂上层膜的正下的密合膜，包含：
5、(a)含有下述通式(1)表示的重复单元、及下述通式(2)表示的重复单元的高分子化合物，以及
6、(b)有机溶剂，
7、[化1]...
【技术保护点】
1.一种密合膜形成用组成物，其用于形成抗蚀剂上层膜的正下的密合膜，
2.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(A)高分子化合物更包含下列通式(3)，
3.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其于该抗蚀剂上层膜的正下提供膜厚15nm以下的密合膜。
4.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(A)高分子化合物的重均分子量为6,000～50,000。
5.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(A)高分子化合物的以重均分子量/数均分子量表示的分散度为3.0以下。
6.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(A)高分子化合物中，该通式(1)表示的重复单元的含有率相对于全部重复单元为20摩尔％以上80摩尔％以下，该通式(2)表示的重复单元的含有率相对于全部重复单元为20摩尔％以上80摩尔％以下。
7.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，更包含(C)热酸产生剂、(D)光酸产生剂、(E)交联剂、及(F)表面活性剂中的至少1种以上。
8.根据权利要求1所述的密合膜形成用组
9.根据权利要求8所述的密合膜形成用组成物，该含有金属原子的化合物包含选自钛、钴、铜、锌、锆、铅、铟、锡、锑及铪中的至少一者。
10.一种图案形成方法，是于被加工基板形成图案的方法，其特征在于具有下列步骤：
11.一种图案形成方法，是于被加工基板形成图案的方法，其特征在于具有下列步骤：
12.一种图案形成方法，是于被加工基板形成图案的方法，其特征在于具有下列步骤：
13.根据权利要求12所述的图案形成方法，其中该无机硬掩膜中间膜通过CVD法或ALD法形成。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的图案形成方法，其中于该抗蚀剂上层膜形成电路图案的方法使用波长10nm以上300nm以下的光学光刻、利用电子束所为的直接描绘、纳米压印、或这些的组合。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的图案形成方法，其中显影方法使用碱显影或利用有机溶剂的显影。
16.根据权利要求10至13中任一项所述的图案形成方法，其中该被加工基板使用半导体装置基板、或于该半导体装置基板上成膜了金属膜、金属碳化膜、金属氧化膜、金属氮化膜、金属氧化碳化膜、及金属氧化氮化膜中的任一者而得者。
17.根据权利要求16所述的图案形成方法，其中该金属使用硅、钛、钨、铪、锆、铬、锗、铜、银、金、铝、铟、镓、砷、钯、铁、钽、铱、钴、锰、钼、或这些的合金。
18.一种密合膜的形成方法，是半导体装置的制造步骤中使用的密合膜的形成方法，其特征在于，于被加工基板上旋转涂布根据权利要求1至9中任一项所述的密合膜形成用组成物，将涂布了该密合膜形成用组成物的基板通过于100℃以上300℃以下的温度于10～600秒的范围进行热处理以形成密合膜。
19.一种密合膜的形成方法，是半导体装置的制造步骤中使用的密合膜的形成方法，其特征在于，于被加工基板上旋转涂布根据权利要求1至9中任一项所述的密合膜形成用组成物，将涂布了该密合膜形成用组成物的基板通过于氧浓度0.1％以上21％以下的气体环境进行热处理以形成密合膜。
20.一种密合膜的形成方法，是半导体装置的制造步骤中使用的密合膜的形成方法，其特征在于，于被加工基板上旋转涂布根据权利要求1至9中任一项所述的密合膜形成用组成物，将涂布了该密合膜形成用组成物的基板通过于氧浓度未达0.1％的气体环境进行热处理以形成密合膜。
...【技术特征摘要】
1.一种密合膜形成用组成物，其用于形成抗蚀剂上层膜的正下的密合膜，
2.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(a)高分子化合物更包含下列通式(3)，
3.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其于该抗蚀剂上层膜的正下提供膜厚15nm以下的密合膜。
4.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(a)高分子化合物的重均分子量为6,000～50,000。
5.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(a)高分子化合物的以重均分子量/数均分子量表示的分散度为3.0以下。
6.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该(a)高分子化合物中，该通式(1)表示的重复单元的含有率相对于全部重复单元为20摩尔％以上80摩尔％以下，该通式(2)表示的重复单元的含有率相对于全部重复单元为20摩尔％以上80摩尔％以下。
7.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，更包含(c)热酸产生剂、(d)光酸产生剂、(e)交联剂、及(f)表面活性剂中的至少1种以上。
8.根据权利要求1所述的密合膜形成用组成物，其中该抗蚀剂上层膜为使用至少包含含有金属原子的化合物及有机溶剂的抗蚀剂上层膜形成用组成物形成者。
9.根据权利要求8所述的密合膜形成用组成物，该含有金属原子的化合物包含选自钛、钴、铜、锌、锆、铅、铟、锡、锑及铪中的至少一者。
10.一种图案形成方法，是于被加工基板形成图案的方法，其特征在于具有下列步骤：
11.一种图案形成方法，是于被加工基板形成图案的方法，其特征在于具有下列步骤：
12.一种图案形成方法，是于被加工基板形成图案的方法，其特征在于具有下列步骤：
13.根据权利要求12所述的图案形成方法，其中该无机硬掩膜中...
【专利技术属性】
技术研发人员：橘诚一郎，渡边武，郡大佑，泽村昂志，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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