含有二醇结构的保护膜形成用组合物的制作方法

本发明涉及一种在半导体制造中的光刻工艺中，特别是用于形成对半导体用湿蚀刻液的耐受性优异的保护膜的组合物。且涉及一种应用前述保护膜的附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、半导体制造中，在基板与其上所形成的抗蚀剂膜之间设置抗蚀剂下层膜、形成所需形状的抗蚀剂图案的光刻工艺是公知的。在形成抗蚀剂图案后进行基板的加工，作为其步骤主要使用干蚀刻，但也有根据基板种类，使用湿蚀刻的情况。专利文献1中公开了一种防御半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物，其包含于分子中含有至少一组相互邻接的2个羟基的化合物或其聚合物、与溶剂。专利文献2公开了一种嵌埋性优异的抗蚀剂下层膜组合物，其包括使含有环氧基的树脂与具有硫醇基的化合物反应所得的树脂。

2、[现有技术文献]

3、[专利文献]

4、[专利文献1]国际公开第2019/124474号公报

5、[专利文献2]国际公开第2019/059210号公报

技术实现思路

1、[发明要解决的课题]

2、在使用保护膜形成用组合物形成半导体基板的保护膜，以保护膜作为蚀刻掩模以湿蚀刻进行基底基板的加工时，对保护膜要具有求对半导体用湿蚀刻液的良好掩模功能(即，被掩护的部分可保护基板)。

3、此外，也要求可形成对所谓的高低差基板的被覆性良好，嵌埋后的膜厚差较小的平坦膜的保护膜形成用组合物。

4、以往，为了展现对属于蚀刻药液的一种的sc-1(氨-过氧化氢溶液)的耐受性，而使用应用低分子化合物(例如没食子酸)作为添加剂的方法，但解决上述问题有其限度。

5、此外基于上述目的所用的保护膜被期待具有作为用以解决所谓抗蚀剂图案形成时的困扰(形状不良等)的作为抗蚀剂下层膜的功能。

6、本发明的目的是解决上述课题。

7、[用以解决上述课题的手段]

8、本发明包含以下。

9、[1].一种防御半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物，包含重均分子量为1500以下的不含杂环的化合物(a)、和有机溶剂，还包含通过动态光散射法测得的平均粒径为3nm以下的粒子，

10、所述化合物(a)的末端具有：分子内至少包含1组相互邻接的2个羟基的结构。

11、[2].如[1]所述的防御半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物，其对于半导体基板上的窄间隙的嵌埋性优异。

12、[3].如[1]或[2]所述的保护膜形成用组合物，所述化合物(a)包含芳香族烃或脂环式烃。

13、[4].如[1]～[3]中任一项所述的保护膜形成用组合物，所述化合物(a)具有1,2-乙二醇结构作为所述分子内至少包含1组相互邻接的2个羟基的结构。

14、[5].如[1]～[4]中任一项所述的防御半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物，所述化合物(a)包含下述部分结构：

15、

16、式(1)中，ar表示可被取代基取代了的苯环、萘环或蒽环，x1表示醚键或酯键，x2表示醚键、酯键、硫醚键或-nx3-，x3表示氢原子或甲基。

17、[6].如[5]所述的防御半导体用湿蚀刻液的保护膜形成用组合物，上述式(1)的x1表示醚键，x2表示硫醚键。

18、[7].如[1]～[6]中任一项所述的保护膜形成用组合物，其还包含酸催化剂。

19、[8].一种保护膜，其特征在于，是由[1]～[7]中任一项所述的保护膜形成用组合物所形成的涂布膜的烧成物。

20、[9].一种抗蚀剂下层膜形成用组合物，包含重均分子量为1500以下的不含杂环的化合物(a)、和有机溶剂，还包含通过动态光散射法测得的平均粒径为3nm以下的粒子，

21、所述化合物(a)在末端具有：分子内至少包含1组相互邻接的2个羟基的结构。

22、[10].如[9]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其对于半导体基板上的窄间隙的嵌埋性优异。

23、[11].如[9]或[10]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述化合物(a)包含芳香族烃或脂环式烃。

24、[12].如[9]～[11]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述化合物(a)具有1,2-乙二醇结构作为所述分子内至少包含1组相互邻接的2个羟基的结构。

25、[13].如[9]～[12]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，所述化合物(a)包含下述部分结构：

26、

27、式(1)中，ar表示可被取代基取代了的苯环、萘环或蒽环，x1表示醚键或酯键，x2表示醚键、酯键、硫醚键或-nx3-，x3表示氢原子或甲基。

28、[14].如[13]所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，上述式(1)的x1表示醚键，x2表示硫醚键。

29、[15].如[9]～[14]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物，其还包含酸催化剂和/或交联剂。

30、[16].一种抗蚀剂下层膜，其特征在于，是由[9]～[15]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物所形成的涂布膜的烧成物。

31、[17].一种附保护膜的基板的制造方法，其特征在于，用于制造半导体，且包含将[1]～[7]中任一项所述的保护膜形成用组合物涂布于具有高低差的半导体基板上并烧成而形成保护膜的步骤。

32、[18].一种附抗蚀剂图案的基板的制造方法，其特征在于，用于制造半导体，且包含：

33、将[1]～[7]或[9]～[15]中任一项所述的保护膜形成用组合物或抗蚀剂下层膜形成用组合物涂布于半导体基板上并烧成而形成作为抗蚀剂下层膜的保护膜的步骤；以及

34、在该保护膜上形成抗蚀剂膜，接下来进行曝光、显影，而形成抗蚀剂图案的步骤。

35、[19].一种半导体装置的制造方法，其包含以下步骤：

36、在表面可形成无机膜的半导体基板上使用[1]～[7]中任一项所述的保护膜形成用组合物形成保护膜，

37、在所述保护膜上形成抗蚀剂图案，

38、以所述抗蚀剂图案作为掩模来干蚀刻所述保护膜，使所述无机膜或所述半导体基板的表面露出，

39、以干蚀刻后的所述保护膜作为掩模，使用半导体用湿蚀刻液来湿蚀刻所述无机膜或所述半导体基板，并且、清洗。

40、[20].一种半导体装置的制造方法，其包含以下步骤：

41、在表面可形成无机膜的半导体基板上使用[9]～[15]中任一项所述的抗蚀剂下层膜形成用组合物来形成抗蚀剂下层膜，

42、在所述抗蚀剂下层膜上形成抗蚀剂图案，

43、以所述抗蚀剂图案作为掩模来干蚀刻所述抗蚀剂下层膜，使所述无机膜或所述半导体基板的表面露出，

44、以干蚀刻后的所述抗蚀剂下层膜作为掩模来蚀刻所述无机膜或所述半导体基板。

45、[发明效果]

46、本发明的保护膜形成用组合物，被要求在半导体制造中的光刻中，例如均衡良好地具有下述特性。(1)于基底基板加工时具有对湿蚀刻液的良好掩模功能，(2)进而通过低干蚀刻速度减低基板加工时对保护膜或抗蚀剂下层膜的损伤，(3)高低差基板的平坦化性优异，(4)对微细沟槽图案基板的嵌埋性优异，因均衡良好地具有这些(1)～(4)的性能，所以可容易地进行半导体基板的微细加工。