FR2878854A1 - Polymere pour revetement anti-reflechissant superieur, son procede de preparation et composition de revetement anti-reflechissant superieur le comprenant - Google Patents

Polymere pour revetement anti-reflechissant superieur, son procede de preparation et composition de revetement anti-reflechissant superieur le comprenant Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur représenté par la formule 1 ci-dessous :où R1 et R2 sont indépendamment l'hydrogène, fluoro, méthyle ou fluorométhyle ; R3 est un groupe hydrocarboné en C1-10 ou un groupe hydrocarboné en C1-10 dans lequel les atomes d'hydrogène sont remplacés en partie par des atomes de fluor ;et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9, un procédé pour sa préparation et une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur le comprenant.

Description

z
OH
=0 OR3 (1) POLYMERE POUR REVETEMENT ANTI-REFLECHISSANT SUPERIEUR, SON PROCEDE DE PREPARATION ET COMPOSITION DE REVETEMENT ANTI- REFLECHISSANT SUPERIEUR LE COMPRENANT
ARRIERE-PLAN DE L INVENTION
Domaine de l'invention La présente invention concerne un polymère pour revêtement antiréfléchissant utilisé dans un procédé de photolithographie, qui est un procédé pour fabriquer un dispositif semiconducteur, un procédé pour préparer le polymère pour revêtement anti- réfléchissant, et une composition de revêtement anti-réfléchissant comprenant le polymère pour revêtement anti-réfléchissant. Plus spécifiquement, la présente invention concerne un polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur utilisable en lithographie à immersion pour la fabrication d'un dispositif semiconducteur dans le domaine des dimensions inférieures à 50 nanomètres (nm), un procédé pour préparer le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur, et une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur comprenant le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur.
Description de l'état de la technique
La photolithographie est un procédé pour le transfert d'un motif de circuit semiconducteur formé sur un photomasque à une plaquette, et c'est l'un des procédés les plus importants dans la détermination de la finesse et de la densité d'intégration de circuits dans la fabrication de dispositifs semiconducteurs.
Au cours des années récentes, comme la densité d'intégration des dispositifs semiconducteurs a augmenté, on a développé de nouvelles techniques qui sont adaptées au traitement fin nécessaire dans la fabrication des dispositifs semiconducteurs. Dans ces circonstances, il existe un besoin croissant d'une technique de traitement fin dans un procédé de photolithographie. C'est-à-dire que, comme les largeurs de lignes des circuits deviennent de plus en plus fines, l'utilisation de sources lumineuses de courte longueur d'onde pour l'illumination, comme les lasers à excimères KrF, ArF, F2 et EUV, et d'objectifs à grande ouverture numérique est nécessaire. Les lasers à EUV, F2, ArF et KrF sont utilisés de préférence, dans cet ordre, comme sources lumineuses du fait de leur courte longueur d'onde.
En particulier, un certain nombre d'études sur le développement de dispositifs dans le domaine des dimensions inférieures à 50 nanomètres (nm) ont été entreprises activement. En réponse à ces études, l'attention s'est portée récemment sur le développement d'appareillages et de matériaux de traitement appropriés associés avec l'utilisation de F2 et EUV comme sources lumineuses d'exposition. Les solutions techniques pour l'utilisation de F2 sont relativement satisfaisantes, mais il existe les problèmes suivants: 1) CaF2 de haute qualité est difficile à produire à l'échelle industrielle en une courte durée, 2) du fait que les pellicules molles sont susceptibles d'être déformées par exposition à la lumière à 157 nm, leur vie est courte, et 3) les pellicules dures entraînent des coûts de production considérables, et sont difficiles à produire à l'échelle commerciale du fait de leur nature de réfraction de la lumière.
D'autre part, comme des sources lumineuses, un appareillage d'exposition et des masques appropriés sont nécessaires pour l'utilisation des lasers à EUV, ils ne conviennent pas encore pour l'utilisation pratique. Ainsi, la formation de motifs de photorésist de haute précision plus fins au moyen d'un photorésist, ou résine photosensible, adapté à l'utilisation d'un laser à excimère ArF est maintenant devenue une tâche technique clé. Dans ces circonstances, la lithographie à immersion a récemment attiré l'attention.
La lithographie sèche est un procédé de lithographie couramment utilisé, et c'est un système d'exposition dans lequel de l'air est introduit entre un objectif d'exposition et une plaquette. Contrairement à la lithographie sèche, la lithographie à immersion, qui correspond à une technique de changement d'échelle de l'ouverture numérique (ON), est un système d'exposition dans lequel de l'eau est introduite entre un objectif d'exposition et une plaquette. Comme l'eau (indice de réfraction (n) = 1,4) est utilisée comme milieu pour une source lumineuse dans la lithographie à immersion, l'ouverture numérique est 1,4 fois plus grande que dans la lithographie sèche qui utilise l'air (indice de réfraction (n) = 1,0). Ainsi, la lithographie à immersion est avantageuse du fait de sa haute résolution.
Un problème rencontré avec la fabrication d'un dispositif semiconducteur dans le domaine des dimensions inférieures à 50 nm est qu'une altération de la dimension critique (DC) d'un motif de photorésist a lieu inévitablement pendant un procédé pour la formation d'un motif ultrafin. Ces altérations proviennent d'ondes stationnaires, de changement local des dimensions du fait de la réflexion (reflective notching) dû aux propriétés optiques d'une couche sous-jacente sur un photorésist situé au dessus et à des variations de l'épaisseur du photorésist, et de la lumière diffractée et réfléchie par la couche sous- jacente. Pour empêcher la lumière réfléchie provenant de la couche sous- jacente, un matériau absorbant la lumière, appelé revêtement anti- réfléchissant , à une bande de longueur d'onde de la lumière utilisée comme source lumineuse d'exposition est introduit entre la couche sous- jacente et le photorésist. Un revêtement anti-réfléchissant inférieur disposé entre la couche sous-jacente et le photorésist a été utilisé jusqu'à maintenant. Avec l'augmentation récente de la finesse des motifs de photorésist, un revêtement anti-réfléchissant supérieur (RARS) a aussi été introduit pour empêcher une rupture du motif de photorésist par la lumière réfléchie et la lumière diffractée. Spécifiquement, comme la miniaturisation des dispositifs semiconducteurs rend les motifs de photorésist extrêmement fins, l'utilisation d'un revêtement anti- réfléchissant inférieur seulement ne peut pas empêcher totalement une rupture des motifs par la réflexion diffuse. Ainsi, un revêtement anti- réfléchissant supérieur a été introduit pour empêcher la rupture des motifs.
Cependant, comme les revêtements anti-réfléchissants supérieurs conventionnels destinés à être utilisés en lithographie sèche sont solubles dans l'eau (dans le cas de l'utilisation d'un laser à KrF ou ArF) , ils ne peuvent pas être appliqués à la lithographie à immersion. En d'autres termes, du fait que l'eau est utilisée comme milieu pour une source lumineuse en lithographie à immersion, elle dissout aisément les revêtements anti-réfléchissants supérieurs conventionnels.
Ainsi, un revêtement anti-réfléchissant supérieur idéal destiné à être utilisé en lithographie à immersion doit satisfaire les conditions suivantes: 1) le revêtement anti-réfléchissant supérieur doit être transparent pour une source lumineuse; 2) le revêtement antiréfléchissant supérieur doit avoir un indice de réfraction entre 1,4 et 2, 0, selon le type de film photosensible (c'est à dire de photorésist) sous-jacent devant être utilisé, 3) quand la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur est appliquée en revêtement sur un film photosensible sous-jacent, elle ne doit pas dissoudre le film photosensible; 4) le revêtement anti- réfléchissant supérieur ne doit pas être soluble dans l'eau lors de l'exposition à la lumière; 5) le revêtement anti-réfléchissant supérieur doit être soluble dans une solution de développement; et 6) le revêtement anti-réfléchissant supérieur doit permettre la formation d'un motif vertical.
Les conditions strictes mentionnées ci-dessus rendent difficile le développement d'un revêtement anti-réfléchissant supérieur approprié destiné à être utilisé en lithographie à immersion. En particulier, une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur constituant un nouveau concept est nécessaire pour satisfaire les conditions de 6). Ainsi, il existe un besoin de développement d'un revêtement antiréfléchissant supérieur destiné à être utilisé en lithographie à immersion qui soit insoluble dans l'eau et qui permette la formation d'un motif vertical lors de la formation d'un motif de semiconducteur.
RESUME DE L'INVENTION Il est décrit ici un polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur qui peut être utilisé en lithographie à immersion du fait de son insolubilité dans l'eau, qui peut empêcher l'interférence multiple de la lumière dans un photorésist dans la formation d'un motif de photorésist, et qui peut inhiber l'altération des dimensions du motif de photorésist résultant de la variation de l'épaisseur du photorésist. Est également décrit ici un procédé pour préparer le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur. En outre, sont décrits ici une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur comprenant le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur, et un procédé pour former un motif au moyen de la composition.
Selon un aspect de la présente invention, un polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur est représenté par la formule 1 ci-dessous: 20 Formule 1 =0 =0
OH =0 OR3
où RI et R2 sont indépendamment l'hydrogène, fluoro, méthyle ou fluorométhyle; R3 est un groupe hydrocarboné en C1_10 ou un groupe hydrocarboné en C1_10 dans lequel les atomes d'hydrogène sont remplacés en partie par des atomes de fluor; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9. Selon un autre aspect de la présente invention, une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur inclut le polymère représenté par la formule 1 ci-dessus.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est fourni un procédé pour préparer le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur, en particulier le poly(acrylate de t-butyle-acide méthacrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) ou le poly(acrylate de t-butyle-acide 2-(trifluorométhyl)acrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle).
Selon encore un autre aspect de la présente invention, un procédé pour former un motif d'un dispositif semiconducteur inclut l'application d'un photorésist à un substrat semiconducteur sur lequel une structure sous-jacente particulière est formée; l'application de la composition de revêtement antiréfléchissant supérieur sur le photorésist pour former un revêtement antiréfléchissant supérieur; et l'exposition du photorésist à de la lumière, puis le développement, pour former un motif de photorésist.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les caractéristiques précédentes et d'autres avantages de la présente invention seront compris plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit en liaison avec les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un spectre de RMN 'H d'un polymère pour revêtement antiréfléchissant supérieur préparé dans l'exemple 1 de la présente invention; la figure 2 est un spectre de RMN 'H d'un polymère pour revêtement antiréfléchissant supérieur préparé dans l'exemple 2 de la présente invention; la figure 3 est une image L/S de 80 nm d'un motif de semiconducteur formé au moyen d'une composition de revêtement antiréfléchissant supérieur préparée dans l'exemple 3 de la présente invention; et la figure 4 est une image L/S de 80 nm d'un motif de semiconducteur formé au moyen d'une composition de revêtement antiréfléchissant supérieur préparée dans l'exemple 4 de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
Un polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur est représenté par la formule 1 ci-dessous: =0
OH
Y =0 =o
OH =o OR3 (1)
où RI et R2 sont indépendamment l'hydrogène, fluoro, méthyle ou fluorométhyle; R3 est un groupe hydrocarboné en C1_10 ou un groupe hydrocarboné en C1_10 dans lequel les atomes d'hydrogène sont remplacés en partie par des atomes de fluor; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9.
Le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur de formule 1 présente une haute transmission de la lumière, de sorte qu'il convient pour la formation d'un revêtement anti-réfléchissant supérieur. En outre, du fait que le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur est très soluble dans une solution de développement après l'exposition à la lumière, il n'a pas d'effet sur la 15 formation d'un motif. De plus, du fait que le polymère pour revêtement anti- réfléchissant supérieur est insoluble dans l'eau, il peut être appliqué à la lithographie à immersion. En outre, du fait que le polymère pour revêtement anti- réfléchissant supérieur peut empêcher la réflexion diffuse depuis le sommet d'un photorésist, il peut empêcher efficacement la rupture d'un motif de photorésist par 20 la réflexion diffuse.
Sous l'angle des propriétés physiques, incluant la solubilité et l'indice de réfraction, d'un revêtement anti-réfléchissant destiné à être appliqué sur le photorésist, le polymère pour revêtement anti- réfléchissant supérieur de la présente invention a une masse moléculaire moyenne en poids de 1000 à 1000000 et de préférence de 1000 à 100000. Une masse moléculaire trop grande provoque une diminution de la solubilité dans la solution de développement. Il en résulte qu'une partie du revêtement anti-réfléchissant reste sur le motif de photorésist même après le développement, ce qui entraîne une contamination du motif. D'autre part, une masse moléculaire trop basse ne garantit pas un indice de réfraction optimisé du revêtement anti-réfléchissant et un bon recouvrement du photorésist.
Les exemples de polymères pour revêtement anti-réfléchissant supérieur utilisés dans la présente invention incluent, sans limitation, les polymères ayant la structure représentée par la formule 1. Sont préférés parmi ces polymères le poly(acrylate de t-butyle-acide méthacrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) représenté par la formule 2 ci-dessous: Formule 2 où RI et R2 sont indépendamment un groupe méthyle; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9; et le poly(acrylate de t-butyle-acide 2-(trifluorométhyl)acrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) représenté par la formule 3 ci-dessous: Formule 3 où RI est un groupe méthyle; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9.
Un procédé pour préparer le poly(acrylate de t-butyle-acide méthacrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) de formule 2 inclut la dissolution d'un monomère acrylate de t-butyle, d'un monomère acide méthacrylique et d'un monomère méthacrylate de 2,2,3,4,4,4hexafluorobutyle dans un solvant organique, l'addition d'un initiateur de polymérisation à la solution, et l'exposition des monomères à une polymérisation radicalaire à 57 C- 77 C pendant 2-10 heures.
La présente invention fournit en outre un procédé pour préparer le poly(acrylate de t-butyle-acide 2-(trifluorométhyl)acrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) de formule 3 par dissolution d'un monomère acrylate de t-butyle, d'un monomère acide 2-(trifluorométhyl) acrylique et d'un monomère méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle dans un solvant organique, l'addition d'un initiateur de polymérisation à la solution, et l'exposition des monomères à une polymérisation radicalaire à 57 C à 77 C pendant 2 à 10 heures.
Les exemples de solvants organiques qui peuvent être utilisés dans les procédés de préparation de la présente invention incluent les solvants organiques courants pour la polymérisation radicalaire. De préférence, le solvant organique est choisi dans le groupe consistant en l'acétone, PGMEA, le tétrahydrofurane, la cyclohexanone, le diméthylformamide, le diméthylsulfoxyde, le dioxane, la méthyléthylcétone, l'acétate d'éthyle, le benzène, le toluène et le xylène. L'acétone est particulièrement préférée.
En outre, l'initiateur de polymérisation est choisi de préférence dans le groupe consistant en le 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), le peroxyde de benzoyle, le peroxyde d'acétyle, le peroxyde de lauryle, le peracétate de t-butyle, l'hydroperoxyde de t-butyle et le peroxyde de di- t-butyle. L'utilisation du 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) est particulièrement préférée.
La présente invention fournit aussi une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur comprenant un polymère pour revêtement antiréfléchissant supérieur représenté par la formule 1 ci-dessous: =0 OH-0 OR3 (1) où RI et R2 sont indépendamment l'hydrogène, fluoro, méthyle ou fluorométhyle; R3 est un groupe hydrocarboné en Clio ou un groupe hydrocarboné en C1_10 dans lequel les atomes d'hydrogène sont remplacés en partie par des atomes de fluor; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9; un photogénérateur d'acide; et un solvant organique.
Il n'y a pas de limitation particulière concernant le type de photogénérateur d'acide utilisé dans la composition de revêtement antiréfléchissant supérieur de la présente invention. De préférence, le photogénérateur d'acide est un composé représenté par la formule 4 cidessous: 9 Formule 4 où n est un nombre de 7 à 25.
Dans la formule 4, quand n est inférieur à 7, un revêtement antiréfléchissant supérieur est dissous dans une solution d'immersion (eau) de sorte que le photogénérateur d'acide contenu dans le revêtement est précipité, ce qui provoque une contamination de l'objectif d'exposition. En outre, quand n est supérieur à 26, la masse moléculaire du composé de formule 4 est trop élevée de sorte que l'acide diffuse difficilement, ce qui pose des problèmes dans l'étape de développement subséquente. Ainsi, la plage de n est de préférence limitée à 7 à 25.
Du fait que le composé de formule 4 est peu soluble dans l'eau et joue le rôle d'un photogénérateur d'acide, il peut être utilisé pour préparer une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur pour la lithographie à immersion. De plus, la composition de revêtement antiréfléchissant supérieur ne dissout pas une partie d'un photogénérateur d'acide présent au sommet d'un photosensibilisateur sous-jacent lors de la formation d'un motif, ce qui empêche la formation d'une section épaisse au sommet. Un photogénérateur d'acide préféré utilisable dans la composition de la présente invention est le perfluorooctanesulfonate de triphénylsulfonium (n = 7 dans la formule 4).
La composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur de la présente invention comprend 0,05 % en poids à 5 % en poids de photogénérateur d'acide, sur la base du poids du polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur. Quand la teneur du photogénérateur d'acide dans la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur est inférieure à 0,05 % en poids, les effets du photogénérateur d'acide mentionnés ci-dessus ne peuvent pas être atteints. En outre, quand la teneur du photogénérateur d'acide dépasse 5 % en poids, un revêtement anti-réfléchissant supérieur destiné à être formé absorbe la lumière à 193 nm, ce qui dégrade sensiblement les fonctions du revêtement antiréfléchissant, de sorte que la quantité de lumière entrant dans un photosensibilisateur sous-jacent est réduite et qu'ainsi une énergie d'exposition plus importante est nécessaire, ce qui conduit à une productivité plus basse. Ainsi, la teneur du photogénérateur d'acide dans la composition de revêtement antiréfléchissant supérieur est de préférence limitée à 0,05 % en poids à 5 % en poids, sur la base du poids du polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur.
Les solvants organiques utilisables dans la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur de la présente invention ne sont pas limités à condition qu'ils puissent dissoudre le polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur et le photogénérateur d'acide (par exemple perfluorooctanesulfonate de triphénylsulfonium). Le n- butanol est particulièrement préféré car il ne dissout pas la plupart des photosensibilisateurs sous jacents, ce qui empêche un mélange entre la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur et un photosensibilisateur sous-jacent quand la composition est appliquée en revêtement sur le photosensibilisateur. Compte tenu de l'épaisseur du revêtement antiréfléchissant, le n-butanol est de préférence utilisé en une quantité de 1000 % en poids à 10000 % en poids sur la base du poids du polymère pour revêtement antiréfléchissant supérieur. Si la quantité de n-butanol est en dehors de cette plage, l'épaisseur du revêtement antiréfléchissant ne peut pas être optimisée.
La composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur peut comprendre en outre un inhibiteur de diffusion d'acide. L'inhibiteur de diffusion d'acide n'est pas limité spécialement à condition qu'il puisse inhiber la diffusion d'un acide. La L-proline est particulièrement préférée. La composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur de la présente invention peut comprendre 1 % en poids à 20 % en poids de L- proline comme inhibiteur de diffusion d'acide, sur la base du poids du polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur.
L'inhibiteur de diffusion d'acide contenu dans la composition de revêtement antiréfléchissant supérieur agit en inhibant encore la diffusion d'un acide en direction de la région non exposée.
La composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur a un indice de réfraction optimal de 1,4 à 2,0. Ainsi, quand la composition de revêtement anti- réfléchissant supérieur est appliquée en revêtement sur un photorésist, la réflexion peut être minimisée de sorte qu'il est possible d'empêcher une rupture du motif de photorésist par la lumière réfléchie.
Un procédé pour former un motif de dispositif semiconducteur inclut: (a) l'application d'un photorésist à un substrat semiconducteur sur lequel une 35 structure sous-jacente particulière est formée; (b) l'application de la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur sur le photorésist pour former un revêtement anti-réfléchissant supérieur; et (c) l'exposition du photorésist à la lumière, puis le développement, pour former un motif de photorésist. Selon ce procédé de formation d'un motif, le revêtement anti-réfléchissant formé sur le photorésist est formé au moyen de la composition de revêtement anti- réfléchissant supérieur. Du fait que le revêtement anti-réfléchissant supérieur ainsi formé a un indice de réfraction de 1,4 à 2,0, le facteur de réflexion au sommet du photorésist peut être minimisé. Ainsi, l'uniformité du motif de photorésist formé par ce procédé est très améliorée. Dans un mode de réalisation du procédé de formation de motif qui est préféré, une cuisson peut être réalisée avant et/ou après l'exposition à la lumière. La cuisson est de préférence réalisée à 70 C à 200 C.
La composition de revêtement anti-réfléchissant et le procédé de formation de motif sont appliqués principalement à un procédé pour former un motif ultrafin avec une source lumineuse à ArF (193 nm). De même, ils peuvent être appliqués à un procédé pour former un motif ultrafin avec une source lumineuse (par exemple à F2 ou EUV) ayant une plus courte longueur d'onde, à condition que l'eau puisse être utilisée comme milieu pour la source lumineuse. L'exposition à la lumière avec la source lumineuse est de préférence réalisée avec une énergie d'exposition de 0,1 millijoule par centimètre carré (mJ/cm2) à 50 mJ/cm2.
Dans un mode de réalisation préféré du procédé de formation de motif, le développement peut être accompli avec une solution de développement alcaline. De préférence, la solution de développement alcaline est une solution à 0,01 à environ 5 % (p/p) d'hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH) dans l'eau.
La composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur mentionnée précédemment peut être utilisée dans la fabrication d'un dispositif semiconducteur. Du fait que la composition de revêtement antiréfléchissant supérieur de la présente invention peut minimiser la réflexion diffuse, elle peut être appliquée à différents procédés pour fabriquer des dispositifs semiconducteurs, en plus du procédé de formation d'un motif ultrafin. On peut comprendre que la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur de la présente invention peut être appliquée à différents procédés par des moyens évidents pour l'homme du métier, selon le type de procédé. Ainsi, les explications détaillées concernant l'application de la composition de revêtement antiréfléchissant à la fabrication de dispositifs semiconducteurs sont omises.
La présente invention va maintenant être décrite de manière plus détaillée en se référant aux exemples suivants. Cependant, ces exemples sont donnés à des fins d'illustration et ne doivent pas être considérés comme limitant la portée de l'invention.
Exemple 1
Préparation d'un polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur: le poly(acrylate de t-butyle-acide méthacrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle).
On a dissous 3 grammes (g) d'acrylate de t-butyle, 2,5 g d'acide méthacrylique, 4,5 g de méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle et 0, 2 g de AIBN dans 50 g d'acétone. On a polymérisé les monomères à 67 C pendant 6 heures. Après la fin de la polymérisation, on a précipité le produit de polymérisation dans l'eau, on a filtré, et séché sous vide pour obtenir le poly(acrylate de t-butyle-acide méthacrylique- méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) (rendement: 72 %) de formule 2 ci-dessous: (2) où RI et R2 sont indépendamment un groupe méthyle; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9.
On a identifié la structure du polymère par spectoscopie RMN 'H (figure 1).
Exemple 2
Préparation d'un polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur: le poly(acrylate de t-butyle-acide 2-(trifluorométhyl) acryliqueméthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle).
On a dissous 5 g d'acrylate de t-butyle, 2,5 g d'acide 2- (trifluorométhyl)acrylique, 2,5 g de méthacrylate de 2,2,3,4,4,4- hexafluorobutyle et 0,2 g d'AIBN dans 50 g d'acétone. On a polymérisé les monomères à 67 C pendant 6 heures. Après la fin de la polymérisation, on a précipité le produit de polymérisation dans l'eau, on a filtré, et séché sous vide pour obtenir le poly(acrylate de t-butyle-acide 2(trifluorométhyl)acrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) (rendement: 75 %) de formule 3 ci-dessous: c0 o CF3 OH o o
F F
H F F3 (3) où RI est un groupe méthyle; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9.
On a identifié la structure du polymère par spectoscopie RMN 'H 10 (figure 2).
Exemple 3
Préparation d'une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur et formation d'un motif.
On a dissous 1,0 g de poly(acrylate de t-butyle-acide méthacrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) préparé dans l'exemple 1 et 0,08 g de perfluorooctanesulfonate de triphénylsulfoniumdans 60 g de n-butanol pour produire une composition de revêtement antiréfléchissant supérieur pour la lithographie à immersion.
On a appliqué un photosensibilisateur (AR1221J, JSR) en revêtement en une épaisseur de 200 mi sur une plaquette, et on a cuit à 130 C pendant 90 secondes. On a appliqué en revêtement la composition de revêtement antiréfléchissant supérieur à 3000 tr/min sur le photosensibilisateur appliqué. Pour confirmer que la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur de la présente invention peut jouer le rôle de film protecteur pour le photosensibilisateur contre l'eau après le revêtement, on a plongé la plaquette dans l'eau pendant 3 minutes. Après avoir exposé la plaquette à la lumière avec un appareillage d'exposition à ArF, on a cuit la plaquette exposée à 130 C pendant 90 secondes et on a développé pour former un motif. Une image du motif est montrée sur la figure 3. Cette image indique que le motif formé avec le revêtement anti-réfléchissant supérieur était formé verticalement.
Exemple 4
Préparation d'une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur et formation d'un motif.
On a préparé une composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur de la même manière que dans l'exemple 3 à ceci près que l'on a utilisé le poly(acrylate de t-butyle-acide 2-(trifluorométhyl)acrylique- méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) préparé dans l'exemple 2 comme polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur. De plus, on a formé un motif en utilisant la composition de revêtement anti- réfléchissant supérieur de la même manière que
dans l'exemple 3.
Une image du motif ainsi formé est montrée sur la figure 4. Cette image indique que le motif formé avec le revêtement anti-réfléchissant supérieur était formé verticalement.
Comme le montre la description ci-dessus, le revêtement antiréfléchissant supérieur formé avec la composition de revêtement antiréfléchissant de la présente invention satisfait les conditions suivantes pour l'utilisation en lithographie à immersion: 1) comme le revêtement anti-réfléchissant supérieur a une transmission de la lumière de 96 % ou plus, il est transparent pour les sources lumineuses; 2) le revêtement anti-réfléchissant supérieur a un indice de réfraction entre 1,4 et 2,0; 3) la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur ne dissout pas le photosensibilisateur sous-jacent; 4) le revêtement antiréfléchissant supérieur n'est pas soluble dans l'eau lors de l'exposition à la lumière; 5) le revêtement anti-réfléchissant supérieur est très soluble dans une solution de développement; et 6) le revêtement antiréfléchissant supérieur permet la formation d'un motif vertical. En particulier, comme la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur de la présente invention ne dissout pas une partie d'un photogénérateur d'acide présent au sommet d'un photosenbilisateur sousjacent lors de la formation d'un revêtement anti-réfléchissant supérieur, elle peut empêcher la formation d'une section épaisse au sommet. Ainsi, le revêtement anti-réfléchissant supérieur formé avec la composition de revêtement antiréfléchissant de la présente invention peut être appliquée à la lithographie à immersion, et peut abaisser le facteur de réflexion au sommet du photorésist, ce qui minimise l'altération de la dimension critique.
En conclusion, du fait que la composition de revêtement anti-35 réfléchissant supérieur de la présente invention permet la formation d'un motif de photorésist fin, elle contribue à la fabrication de dispositifs semiconducteurs dans le domaine des dimensions inférieures à 50 nm d'une manière efficace.
Bien que les modes de réalisation préférés de la présente invention aient été décrits à des fins d'illustration, l'homme du métier comprendra que différentes modifications, additions et substitutions sont possibles, sans s'écarter du cadre et de l'esprit de l'invention.

Claims (1)

16 REVENDICATIONS
1. Polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur représenté par la formule 1 ci-dessous: a =0 0
OH =0 OR3 (1)
où RI et R2 sont indépendamment l'hydrogène, fluoro, méthyle ou fluorométhyle; R3 est un groupe hydrocarboné en CI_lo ou un groupe hydrocarboné en C1_10 dans lequel les atomes d'hydrogène sont remplacés en partie par des atomes de fluor; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9.
2. Polymère selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il a une 15 masse moléculaire moyenne en poids de 1000 à 100000.
3. Polymère selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il s'agit du poly(acrylate de t-butyle-acide méthacrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) représenté par la formule 2 ci-dessous: (2) où RI et R2 sont indépendamment un groupe méthyle; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9.
4. Polymère selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il s'agit du poly(acrylate de t-butyle-acide 2(trifluorométhyl)acrylique-méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle) représenté par la formule 3 ci-dessous: CF3 =0 OH =0 o F ( F H r F3 (3) où RI est un groupe méthyle; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de 5 chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9.
5. Procédé pour préparer le polymère pour revêtement antiréfléchissant supérieur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend (a) la dissolution d'un monomère acrylate de t-butyle, d'un monomère acide méthacrylique et d'un monomère méthacrylate de 2,2,3, 4,4,4-hexafluorobutyle dans un solvant organique, (b) l'addition d'un initiateur de polymérisation à la solution, et (c) l'exposition des monomères à une polymérisation radicalaire à 57 C à 77 C pendant 2 à 10 heures.
6. Procédé pour préparer le polymère pour revêtement anti- réfléchissant supérieur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend (a) la dissolution d'un monomère acrylate de t-butyle, d'un monomère acide 2-(trifluorométhyl)acrylique et d'un monomère méthacrylate de 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyle dans un solvant organique, (b) l'addition d'un initiateur de polymérisation à la solution, et (c) l'exposition des monomères à une polymérisation radicalaire à 57 C à 77 C pendant 2 à 10 heures.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le solvant organique est un solvant choisi dans le groupe consistant en l'acétone, PGMEA, le tétrahydrofurane, la cyclohexanone, le diméthylformamide, le diméthylsulfoxyde, le dioxane, la méthyléthylcétone, l'acétate d'éthyle, le benzène, le toluène et le xylène.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'initiateur de polymérisation est choisi dans le groupe consistant en le 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), le peroxyde de benzoyle, le peroxyde d'acétyle, le peroxyde de lauryle, le peracétate de t-butyle, l'hydroperoxyde de t-butyle et le peroxyde de di-t-butyle.
9. Composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) un polymère pour revêtement anti- réfléchissant supérieur représenté par la formule 1 ci-dessous: z =o =0 OH =o OR3 (1) où R1 et R2 sont indépendamment l'hydrogène, fluoro, méthyle ou fluorométhyle; R3 est un groupe hydrocarboné en C1_10 ou un groupe hydrocarboné en C1_1O dans lequel les atomes d'hydrogène sont remplacés en partie par des atomes de fluor; et a, b et c, qui représentent la fraction molaire de chaque monomère, sont dans la plage entre 0,05 et 0,9; (b) un photogénérateur d'acide; et (c) un solvant organique.
10. Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce que le photogénérateur d'acide est un composé représenté par la formule 4 cidessous: (4) où n est un nombre de 7 à 25.
11. Composition selon la revendication 10, caractérisée en ce que le photogénérateur d'acide est le perfluorooctanesulfonate de triphénylsulfonium.
12. Composition selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend 0,05 % en poids à 5 % en poids de photogénérateur d'acide, sur la base du poids du polymère pour revêtement antiréfléchissant supérieur.
13. Composition selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que le solvant organique est le n-butanol.
14. Composition selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle est préparée par dissolution du polymère pour revêtement anti- réfléchissant supérieur dans 1000 % en poids à 10000 % en poids de n- butanol, sur la base du poids du polymère.
15. Composition selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un inhibiteur de diffusion d'acide.
16. Composition selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'inhibiteur de diffusion d'acide est la L-proline.
17. Composition selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comprend 1 % en poids à 20 % en poids de L-proline, sur la base du poids du polymère pour revêtement anti-réfléchissant supérieur.
18. Composition selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisée en ce qu'elle a un indice de réfraction entre 1,4 et 2,0.
19. Procédé pour former un motif de dispositif semiconducteur caractérisé en ce qu'il comprend: (a) l'application d'un photorésist à un substrat semiconducteur sur lequel une 15 structure sous-jacente particulière est formée; (b) l'application de la composition de revêtement anti-réfléchissant supérieur selon l'une quelconque des revendications 9 à 18 sur le photorésist pour former un revêtement anti- réfléchissant supérieur; et (c) l'exposition du photorésist à la lumière, puis le développement du photorésist, 20 pour former un motif de photorésist.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'une cuisson est réalisée en outre avant et/ou après l'exposition à la lumière.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la cuisson est réalisée à 70 C à 200 C.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, caractérisé en ce que l'eau est utilisée comme milieu pour la source lumineuse dans l'exposition à la lumière.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 19 à 22, caractérisé en ce que le développement est réalisé avec une solution à 0, 01 à 30 environ 5 % (p/p) d'hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH) dans l'eau.
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