EUV抗蚀剂下层膜形成用组合物的制作方法

本发明涉及在半导体制造中的光刻工艺中，特别是最前端(arf、euv、eb等)的光刻工艺所使用的组合物。此外，涉及应用了上述抗蚀剂下层膜的带有抗蚀剂图案的基板的制造方法、和半导体装置的制造方法。

背景技术：

1、一直以来在半导体装置的制造中，通过使用了抗蚀剂组合物的光刻进行微细加工。上述微细加工是通过在硅晶片等半导体基板上形成光致抗蚀剂组合物的薄膜，在其上经由描绘了器件的图案的掩模图案而照射紫外线等活性光线，进行显影，以所得的光致抗蚀剂图案作为保护膜对基板进行蚀刻处理，从而在基板表面形成与上述图案对应的微细凹凸的加工法。近年来，半导体器件的高集成度化进展，所使用的活性光线也除了以往使用的i射线(波长365nm)、krf准分子激光(波长248nm)、arf准分子激光(波长193nm)以外，在最前端的微细加工中研究了euv光(波长13.5nm)或eb(电子射线)的实用化。为了控制抗蚀剂图案的形状，广泛使用了在抗蚀剂与半导体基板之间形成抗蚀剂下层膜层的方法。

2、在专利文献1中公开了包含含有氟原子的共聚物的抗蚀剂下层膜形成用组合物用添加剂。在专利文献2中公开了包含含有氟原子的结构单元的、抗蚀剂下层膜形成用组合物所使用的聚合物。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：国际公开2010/074075号公报

6、专利文献2：日本特开2015-143360号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、作为抗蚀剂下层膜所要求的特性，可举出例如，不发生与形成于上层的抗蚀剂膜的混合(不溶于抗蚀剂溶剂)、与抗蚀剂膜相比干蚀刻速度快。

3、在伴随euv曝光的光刻的情况下，所形成的抗蚀剂图案的线宽变为32nm以下，euv曝光用的抗蚀剂下层膜与以往相比薄地形成膜厚而使用。在形成这样的薄膜时，由于基板表面、所使用的聚合物等的影响，易于发生针孔、凝集等，难以形成没有缺陷的均匀的膜。

4、另一方面，在抗蚀剂图案形成时，在显影工序中，有时采用使用能够溶解抗蚀剂膜的溶剂、通常为有机溶剂将上述抗蚀剂膜的未曝光部除去，残留该抗蚀剂膜的曝光部作为抗蚀剂图案的方法。在这样的负显影工艺中，抗蚀剂图案的密合性的改善成为大的课题。

5、此外，要求抑制抗蚀剂图案形成时的lwr(line width roughness，线宽粗糙度，线宽的波动(粗糙度))的恶化、形成具有良好的矩形形状的抗蚀剂图案、和抗蚀剂灵敏度的提高。

6、本发明的目的是提供解决了上述课题的、用于形成可以形成所希望的抗蚀剂图案的抗蚀剂下层膜的组合物、和使用该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案形成方法。

7、用于解决课题的手段

8、本发明包含以下方案。

9、[1]一种euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含：

10、下述式(1)所示的化合物与二环氧化合物的反应生成物；以及

11、有机溶剂。

12、

13、(在式(1)中，

14、y1表示至少1个氢原子被氟原子取代了的碳原子数1～10的亚烷基，

15、t1和t2各自独立地表示羟基或羧基，

16、r1和r2各自独立地表示可以被氟原子取代的碳原子数1～10的烷基，n1和n2各自独立地表示0～4的整数)

17、[2]根据[1]所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述y1为全部氢原子被氟原子取代了的碳原子数1～10的亚烷基。

18、[3]根据[1]或[2]所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述反应生成物以50摩尔％以上的摩尔比率包含来源于式(1)所示的化合物的结构单元。

19、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含交联剂。

20、[5]根据[1]～[4]中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含交联催化剂。

21、[6]根据[1]～[5]中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述二环氧化合物为包含杂环的化合物。

22、[7]一种euv抗蚀剂下层膜，其特征在于，是由[1]～[6]中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。

23、[8]一种进行了图案形成的基板的制造方法，其包含下述工序：在半导体基板上涂布[1]～[6]中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物并进行烘烤而形成euv抗蚀剂下层膜的工序；在上述euv抗蚀剂下层膜上涂布euv抗蚀剂并进行烘烤而形成euv抗蚀剂膜的工序；将被上述euv抗蚀剂下层膜和上述euv抗蚀剂被覆了的半导体基板曝光的工序；将曝光后的上述euv抗蚀剂膜显影，进行图案形成的工序。

24、[9]一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包含下述工序：

25、在半导体基板上，形成由[1]～[6]中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的euv抗蚀剂下层膜的工序；

26、在上述euv抗蚀剂下层膜上形成euv抗蚀剂膜的工序；

27、通过对euv抗蚀剂膜的光或电子射线的照射以及之后的显影而形成euv抗蚀剂图案的工序；

28、通过经由所形成的上述euv抗蚀剂图案对上述euv抗蚀剂下层膜进行蚀刻从而形成被图案化了的euv抗蚀剂下层膜的工序；以及

29、利用被图案化了的上述euv抗蚀剂下层膜对半导体基板进行加工的工序。

30、发明的效果

31、本申请的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物通过为这样的构成，从而可以特别实现抗蚀剂图案形成时的lwr恶化的抑制和灵敏度的提高。

技术特征：

1.一种euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含：

2.根据权利要求1所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述y1为全部氢原子被氟原子取代了的碳原子数1～10的亚烷基。

3.根据权利要求1或2所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述反应生成物以50摩尔％以上的摩尔比率包含来源于式(1)所示的化合物的结构单元。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含交联剂。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，其进一步包含交联催化剂。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述二环氧化合物为包含杂环的化合物。

7.一种euv抗蚀剂下层膜，其特征在于，是由权利要求1～6中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物形成的涂布膜的烧成物。

8.一种进行了图案形成的基板的制造方法，其包含下述工序：在半导体基板上涂布权利要求1～6中任一项所述的euv抗蚀剂下层膜形成用组合物并进行烘烤而形成euv抗蚀剂下层膜的工序；在所述euv抗蚀剂下层膜上涂布euv抗蚀剂并进行烘烤而形成euv抗蚀剂膜的工序；将被所述euv抗蚀剂下层膜和所述euv抗蚀剂被覆了的半导体基板曝光的工序；将曝光后的所述euv抗蚀剂膜显影，进行图案形成的工序。

9.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包含下述工序：

技术总结
本发明提供用于形成能够形成所希望的抗蚀剂图案的抗蚀剂下层膜的组合物、和使用了该抗蚀剂下层膜形成用组合物的抗蚀剂图案制造方法、半导体装置的制造方法。一种EUV抗蚀剂下层膜形成用组合物，其包含：下述式(1)：(在式(1)中，Y1表示至少1个氢原子被氟原子取代了的碳原子数1～10的亚烷基，T1和T2各自独立地表示羟基或羧基，R1和R2各自独立地表示可以被氟原子取代的碳原子数1～10的烷基，n1和n2各自独立地表示0～4的整数)所示的化合物与二环氧化合物的反应生成物；以及有机溶剂。

技术研发人员：清水祥,水落龙太,田村护
受保护的技术使用者：日产化学株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12