JP2009511969A - 193nmの放射波長において低屈折率を有する上面反射防止コーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 芳香族部分及び193nmの放射波長に対して1.5未満の屈折率値nを有する、塩基水溶液に可溶なポリマーの存在を特徴とする組成物は、193nmドライ・リソグラフィ工程における上面反射防止コーティングとして特に有用であることを見出した。エチレン型主鎖を有し、フッ素及びスルホン酸部分を有するポリマーが特に有用であることを見出した。この組成物は、193nmにおける上面反射の制御を可能にすると共に、アルカリ性水溶液現像液への溶解性により用い易いものとなる。
【選択図】 なし
Description
(a)基板上に材料表面を設けるステップと、
(b)材料表面上に放射感応性レジスト層を形成するステップと、
(c)レジスト層上に本発明の上面反射防止コーティングを形成するステップと、
(d)レジスト層をパターン様式で放射に露光して、レジスト層内に放射露光領域のパターンを作成するステップと、
(e)レジスト層及び反射防止コーティングの部分を選択的に除去して材料表面の部分を露出させるステップと、
(f)材料の露出部分をエッチング又はイオン注入して、パターン付けされた材料フィーチャを形成するステップと
を含む。
画像形成用放射は193nm放射であることが好ましく、リソグラフィ工程はドライ・リソグラフィ工程であることが好ましい。
本発明のこれら及びその他の態様は、以下でさらに詳細に論ずる。
TARCのポリマーは、エチレン型主鎖を有することが好ましい。ポリマーは、アクリル酸ビニル及び/又はメタクリル酸ビニルのモノマー単位を含有することがより好ましい。ポリマーの主鎖は、不飽和炭素結合を含まないことが好ましい。
第1の実施形態においては、ポリマーは次のモノマー単位を含有する。
(a)基板上に材料表面を設けるステップと、
(b)材料表面上に放射感応性レジスト層を形成するステップと、
(c)レジスト層上に本発明の上面反射防止コーティングを形成するステップと、
(d)レジスト層をパターン様式で放射に露光して、レジスト層上に放射露光領域のパターンを作成するステップと、
(e)レジスト層及び反射防止コーティングの部分を選択的に除去して材料表面の部分を露出させるステップと、
(f)材料の露出部分をエッチング又はイオン注入して、パターン付けされた材料フィーチャを形成するステップと
を含む。
次にレジスト層は、所望の放射(例えば、193nm紫外放射)にパターン様式で露光させる。パターン様式の露光は、レジスト層の上に配置されたマスクを通して行われる。193nmUV放射に対して、全露光エネルギーは、好ましくは約100ミリジュール/cm2又はそれ以下、より好ましくは約50ミリジュール/cm2又はそれ以下(例えば、15〜30ミリジュール/cm2)である。
露光後ベークを行った場合、その後、ポジ型レジストの場合には放射に露光されたレジスト領域(又はネガ型レジストの場合は露光されていない領域)を選択的に溶解するアルカリ性水溶液にレジスト層を接触させることによって所望のパターンを有するレジスト構造体が得られる(現像される)。好ましいアルカリ性水溶液(現像液)は、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液である。基板上に得られたリソグラフィ構造体は、次いで通常は乾燥して全ての残留現像液を除去する。本発明のTARCはまた、このステップで現像液により溶解させる。
本発明は、以下の実施例によってさらに説明する。本発明は実施例の具体的な詳細には限定されない。
0.77gの2-ビニルナフタレン、5.77gのアクリル酸t−ブチル及び0.41gの2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)開始剤を、30gのテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、3つ口フラスコに充填した。次にこの系をN2で30分間パージした後、温度を70℃に上昇させた。反応は、N2下において70℃で一晩行った。次いで溶液を1000mlの脱イオン(DI)水中で沈殿させた。沈殿した固体を約35gのアセトンに溶解させ、1000mlのDI水中に再沈殿させた。ポリマーを回収し、真空オーブン中65℃で一晩乾燥させた。収率は以下に示す構造を有するPVNTBA1(10/90)が81%であった。
異なる割合の2-ビニルナフタレンとアクリル酸t−ブチルを有する2つのコポリマーを、反応混合物中に加える反応物の量を除いて実施例1に記載されたのと同じ手順を用いて合成した。PVNTBA2(20/80)の合成に対しては、1.54gの2-ビニルナフタレン、5.13gのアクリル酸t−ブチル及び0.41gのAIBN開始剤を30gのTHF中に溶解し、一方、PVNTBA3(40/60)に対しては、3.08gの2-ビニルナフタレン、3.85gのアクリル酸t−ブチル及び0.41gのAIBN開始剤を30gのTHFに溶解した。PVNTBA2(20/80)の収率は84%であり、一方PVNTBA3(40/60)の収率は65%であった。これらのポリマーの構造を以下に示す。
冷却器、温度計、窒素注入口及び磁性攪拌棒を備えた丸底フラスコに、2-ビニルナフタレン・モノマー(1.237g、0.00803モル)、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸モノマー(1.0g、0.00719モル)、2-スルホエチルメタクリレート(0.519g、0.002678モル)、AIBN(0.176g、モノマーの総モルの6%)、1-ドデカンチオール(0.108g、モノマーの総モルの3%)、及び約10gのTHFを加えた。反応混合物を室温で攪拌し、45分間Ar気流でバブリングした後、加熱マントルのスイッチを入れた。反応は、不活性アルゴン雰囲気下において70℃で一晩行った。次いで、反応溶液を室温に冷却し、ヘキサン中に沈殿させた。固体を回収し、真空オーブン中60℃で一晩乾燥させた。収率は89%であった。このポリマーを4−メチル−2−ペンタノール溶液によりスピン・コーティングし、そしてホットプレート上90℃で60秒間ベークした。得られた膜は、1.377のn値及び0.155のk値を示した。ポリマーの構造を以下に示す。
JSR社から市販の1つの193nmレジストAR1570Jを、AR40を含有する3つの300mmシリコン・ウェハの上にスピン・コーティングし、130℃で60秒間ベークした。得られたレジスト膜は約240nmの厚さであった。上記の実施例5において合成したTARC−P3及びTARC−P5ポリマーを1−ブタノールに溶解させて2つの1.1重量%のTARC溶液を調製した。次いで、各溶液を1つのレジスト・コーティングされたウェハ上にスピン塗布し、ホットプレート上90℃で60秒間ベークした。対照として1つのウェハをTARCのないままに残した。2つのコーティングされたウェハ上のTARC膜は約30nm厚であった。リソグラフィ露光は、減衰位相シフトマスク(attPSM)を用いて、0.75のNAを有するASML PAS 5500/1200型193nmリソグラフィ・ツール上で行った。露光後、レジストを125℃で90秒間ベークし、次に0.263NのTMAHを用いて60秒間現像した。SEM写真は、TARC−P3ウェハのレジスト画像上にいくつかの表皮を示した。TARC−P5ウェハのレジスト画像は、対照ウェハと比較するとより丸みのある頂部を有していた。TARC−P5のレジスト画像のライン幅は、同じ線量でプリントされたわずかに緩和した245nmピッチ・パターン(Cr上の118L245P)における目標とする80nmラインに関して、対照の77.01nmに比較して91.48nmであった。
実施例4で合成したPVNTFASM(45/40/15)ポリマーを4-メチル-2-ペンタノールに溶解させて1.2重量%の固形分含量を得た。次に、溶液をレジストの上にスピン・コーティングし、TARCとしてホットプレート上90℃で60秒間ベークして限界寸法(CD)のスウィングを縮小した。TARCを有していないHMDS下塗りのSiウェハの上にスピン・コーティングした実験用193nmレジストに関して、CDスウィング曲線を得た。50%未満のスウィング振幅が観測された。次いで、レジスト上のTARCとして27nm厚のPVNFASM(45/40/15)ポリマー膜を用いて同じ厚さ範囲(150nm〜240nm)において同じレジストについてCDスウィング曲線を生成した。8%未満のスウィング振幅が得られた。このスウィング振幅の縮小は、本発明の組成物によってもたらされる顕著な反射防止性能を示すものである。
Claims (40)
- 193nmリソグラフィのための上面反射防止コーティング層として用いるのに適した組成物であって、芳香族部分及び193nmの放射波長に対して1.5未満の屈折率値nを有する、塩基水溶液に可溶なポリマーを含む、前記組成物。
- 前記芳香族部分は、置換又は非置換の芳香族部分又はそれらの組合せから成る群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記芳香族部分は独立に、置換又は非置換型の、縮合芳香族部分、複素環芳香族部分及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項2に記載の組成物。
- 前記芳香族部分は、ナフタレン、チオフェン及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項3に記載の組成物。
- 前記ポリマーは、塩基水溶液中への前記組成物の溶解を促進する部分をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記溶解を促進する部分は、ヒドロキシル基、スルホンアミジル基、N−ヒドロキシジカルボキシイミジル基、その他のジカルボキシイミジル基、その他のアミノ基及びその他のイミジル基から成る群から選択される、請求項5に記載の組成物。
- 前記ポリマーはさらにフッ素含有部分を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物はさらに硫黄含有酸性部分を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリマーはエチレン型主鎖を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリマーは、アクリル酸ビニル、メタアクリル酸ビニル、及びそれらの組合せから成る群から選択されるモノマー単位を含む、請求項9に記載の組成物。
- 前記芳香族部分は前記エチレン型主鎖からのペンダント基である、請求項9に記載の組成物。
- 前記屈折率nは1.4又はそれ以下である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物は、193nmの放射波長に対して0.05から0.25までの吸光係数kを有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリマーは1500〜50000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の組成物。
- 基板上にパターン付けされた材料フィーチャを形成する方法であって、
(a)基板上に材料表面を設けるステップと、
(b)前記材料表面上に放射感応性レジスト層を形成するステップと、
(c)前記レジスト層上に上面反射防止コーティングを形成するステップであって、前記反射防止コーティングは、芳香族部分及び193nmの放射波長に対して1.5未満の屈折率値nを有する、塩基水溶液に可溶なポリマーを含む、ステップと、
(d)前記レジスト層をパターン様式で放射に露光して、前記レジスト層内に放射露光領域のパターンを作製するステップと、
(e)前記レジスト層及び反射防止コーティングの部分を選択的に除去して、前記材料表面の部分を露出させるステップと、
(f)前記材料の前記露出部分をエッチング又はイオン注入して、前記パターン付けされた材料フィーチャを形成するステップと
を含む方法 - 前記放射は193nmの波長を有する紫外放射である、請求項21に記載の方法。
- 前記材料層は、誘電体、金属、及び半導体から成る群から選択される、請求項21に記載の方法。
- 前記芳香族部分は独立に、置換又は非置換型の、縮合芳香族部分、複素環芳香族部分及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項21に記載の方法。
- 前記ポリマーは、塩基水溶液中への前記組成物の溶解を促進する部分をさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 前記溶解を促進する部分は、ヒドロキシル基、スルホンアミジル基、N−ヒドロキシジカルボキシイミジル基、その他のジカルボキシイミジル基、その他のアミノ基及びその他のイミジル基から成る群から選択される、請求項25に記載の方法。
- 前記ポリマーはさらにフッ素含有部分を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記反射防止コーティングはさらに硫黄含有酸性部分を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記ポリマーはエチレン型主鎖を有する、請求項21に記載の方法。
- 前記ポリマーは、アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、及びそれらの組合せから成る群から選択されるモノマー単位を含む、請求項29に記載の方法。
- 前記芳香族部分は前記エチレン型主鎖からのペンダント基である、請求項29に記載の方法。
- 前記屈折率nは1.4又はそれ以下である、請求項21に記載の方法。
- 前記反射防止コーティングは、193nmの放射波長に対して0.05から0.25までの吸光係数kを有する、請求項21に記載の方法。
- 前記ポリマーは1500〜50000の重量平均分子量を有する、請求項21に記載の方法。
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