JP2006337996A - コーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一態様において、1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムまたは亜鉛化合物を含む成分を含有するコーティング組成物が提供される。別の態様においては、複数の個別の粒子を含有するコーティング組成物が提供される。本発明の好ましいコーティング組成物は、反射防止の目的、特に下層をなすフォトレジストコーティング層を伴う場合に有用であり、並びに液浸リソグラフィーにおけるバリア層に有用である。
【選択図】なし
Description
1)フォトレジスト組成物の、(例えば、スピンコーティングによる)基体への、例えば半導体ウェハへの適用。フォトレジストはウェハ表面上またはウェハ上に予め適用されている物質、例えば、有機もしくは無機平坦化層上に好適に適用することができる;
2)任意に、適用されたフォトレジスト組成物を、例えば120℃以下で30〜60秒間、熱処理して溶媒坦体を除去すること;
3)フォトレジスト組成物上への、本発明のコーティング組成物の、例えば、コーティング組成物の流体配合物をスピンコーティングすることによる適用。コートされた基体を次に、任意に、熱処理してそのバリア組成物の溶媒坦体を除去することができるが、上で論じられたように、オーバーコートされた本発明のコーティング組成物のさらなる乾燥工程と共に複数のコーティング層を有する基体を直接リソグラフィー処理することもできる;
4)オーバーコートされたフォトレジスト層の、パターン化された活性化放射線、例えば、400nm未満、300nm未満もしくは200nm未満の放射線、例えば、365nm、248nmもしくは193nmの波長を有する放射線への露光。コートされた基体は、露光ツールとコートされた基体との間に入れられた流体(例えば、水を含む流体)を用いる液浸リソグラフィー系において画像化することもでき、すなわち、露光ツールと本発明のコーティング組成物の層との間に入れられた流体層によってフォトレジスト層を液浸露光することもできる。間に入れられた流体は、典型的には、オーバーコートされた組成物層に接触する;
5)露光されたコーティング層の、例えば、フォトレジスト現像に正規に用いられる水性アルカリ性現像液組成物による現像。現像液組成物は、オーバーコートされた本発明のコーティング組成物、並びにポジ型レジストの場合にはフォトレジスト組成物の画像化された領域を、またはネガ型レジストの場合には非露光のレジストコーティング層領域を、除去することができる。
1)248nmでの画像化に特に好適な化学増幅型ポジ型レジストを提供し得る酸不安定基を含むフェノール樹脂。この種の特に好ましい樹脂には:i)重合したアルキルアクリレート単位が光酸の存在下で脱保護反応を受け得る、ビニルフェノールとアルキルアクリレートの重合単位を含むポリマー。光酸誘導脱保護反応を受け得る例示的アルキルアクリレートには、例えば、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、メチルアダマンチルアクリレート、メチルアダマンチルメタクリレート、並びに光酸誘導反応を受け得る他の非環状アルキルおよび脂環式アクリレート、例えば、米国特許第6,042,997号および第5,492,793号におけるポリマーが含まれる;ii)ビニルフェノールの重合単位、ヒドロキシもしくはカルボキシ環置換基を含まない任意に置換されているビニルフェニル(例えば、スチレン)、およびアルキルアクリレート(例えば、上記ポリマーi)で説明される脱保護基のもの)を含むポリマー、例えば、米国特許第6,042,997号に記載されるポリマー;並びにiii)光酸と反応するアセタールもしくはケタール部分を含む繰返し単位、および、任意に、芳香族繰返し単位、例えば、フェニルもしくはフェノール基を含むポリマー;かかるポリマーは米国特許第5,929,176号および第6,090,526号に記載されている;が含まれ、並びにi)および/またはii)および/またはiii)の混合物が含まれる;
2)酸不安定基を含まないフェノール樹脂、例えば、ポリ(ビニルフェノール)、並びにI線およびG線フォトレジストにおいてジアゾナフトキノン光活性化合物と共に用いることができ、例えば、米国特許第4983492号;第5130410号;第5216111号;および第5529880号に記載されているノボラック樹脂;
3)200nm未満の波長、例えば、193nmでの画像化に特に好適な化学増幅型ポジ型レジストを提供し得る、フェニルもしくは他の芳香族基を実質的にもしくはまったく含まない樹脂。この種の特に好ましい樹脂には:i)非芳香族環状オレフィン(環内二重結合)、例えば、任意に置換されているノルボルネンの重合単位を含むポリマー、例えば、米国特許第5,843,624号および第6,048,664号に記載されているポリマー;ii)アルキルアクリレート単位、例えば、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、メチルアダマンチルアクリレート、メチルアダマンチルメタクリレート、および他の非環式アルキルおよび脂環式アクリレートを含むポリマー;かかるポリマーは米国特許第6,057,083号;欧州特許出願公開EP01008913A1およびEP00930542A1;および米国特許出願第09/143,462号に記載されている;およびiii)重合された無水物単位、特には、重合された無水マレイン酸および/または無水イタコン酸単位を含むポリマー、例えば、欧州特許出願公開EP01008913A1および米国特許第6,048,662号において開示されるものが含まれ;並びにi)および/またはii)および/またはiii)の混合物が含まれる;
4)ヘテロ原子、特には、酸素および/またはイオウを含む繰返し単位(しかしながら、無水物以外、すなわち、その単位はケト環原子を含まない)を含み、かつ好ましくは、いかなる芳香族単位をも実質的に、またはまったく含まない樹脂。好ましくは、ヘテロ脂環式単位は樹脂主鎖に縮合し、さらに好ましくは、その樹脂は縮合炭素脂環式単位、例えば、ノルボルネン基の重合によってもたらされるもの、および/または無水物単位、例えば、無水マレイン酸もしくは無水イタコン酸の重合によってもたらされるものを含む。そのような樹脂はPCT/US01/14914に開示されている。
5)ポリ(シルセキオキサン)を含むSi−置換を含み、かつアンダーコート層と共に用いることができる樹脂。そのような樹脂は、例えば、米国特許第6803171号に開示される。
6)例えば、テトラフルオロエチレン、フッ化芳香族基、例えば、フルオロ−スチレン化合物、ヘキサフルオロアルコール部分を含む化合物の重合によってもたらされ得るような、フッ素置換を含む樹脂(フルオロポリマー)。かかる樹脂の例は、例えば、PCT/US99/21912に開示される。かかるフッ化樹脂は、短波長、例えば、193nmおよび157nmを含む300nm未満および200nm未満での画像化に特に有用であり得る。
1以上ケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムまたは亜鉛化合物を含む成分
上で論じられたように、第1の態様においては、1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムまたは亜鉛化合物を含む成分を含有するコーティング組成物が提供される。ケイ素含有成分を含む組成物が特に好ましい。本発明のかかるコーティング組成物の好ましいケイ素含有成分は高Si含有量を有し、例えば、全成分の少なくとも10、20、30、40または50原子重量パーセントがSiである。好ましいケイ素含有成分は比較的高い割合のSiO2繰返し単位を有することもでき、例えば、Si含有ポリマーの全ポリマー単位の少なくとも20パーセントがSiO2であるか、またはSi含有ポリマーのポリマー単位の総数の少なくとも40、50、60、70、80、90もしくは100パーセントがSiO2である。
さらなる一態様において、好ましいコーティング組成物は複数の個別の粒子を含み、例えば、複数の粒子は1000オングストローム以下の平均粒子サイズ(例えば、実質的に球形の粒子の直径)を有する。
本発明の好ましいコーティング組成物は、好適には、上で論じられた粒子成分、および/または1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムもしくは亜鉛化合物を含むことができる成分、に加えて、1以上の物質を任意に含むことができる。
本発明のコーティング組成物は、上で論じられた粒子成分および/または1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムもしくは亜鉛化合物を含む成分を、水性組成物中で、任意に、上で論じられた1以上のさらなる添加物、すなわち、1以上の樹脂、1以上の界面活性剤、1以上の安定化剤、並びに/または1以上の酸および/もしくは酸発生剤化合物と共に、混合することによって容易に調製することができる。コーティング組成物が本発明の両態様を好適に、またはさらに好ましく含むことは理解されるはずである。すなわち、コーティング組成物が1)1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムもしくは亜鉛化合物を含む成分と、2)粒子成分との両方を含むことができ、またはコーティング組成物がケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムおよび/もしくは亜鉛含有物を有する粒子を含むことができることは理解されるべきである。
様々なフォトレジスト組成物を本発明のコーティング組成物および方法と組み合わせて用いることができる。
液体フォトレジスト組成物は、基体に、例えば、回転、浸漬、ローラーコーティングまたは他の通常のコーティング技術によって適用することができる。スピンコーティングの場合、用いられる具体的な回転機器、溶液の粘度、スピンナーの速度および回転時間に基づいて、所望の膜厚が得られるようにコーティング溶液の固形分含有量を調整することができる。
本発明のコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 0.250重量%のポリ(ビニルアルコール)
2. 2.250重量%のコロイド状シリカ(20nm未満の直径を有する)
3. 97.500重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 0.500重量%のポリ(ビニルアルコール)
2. 2.000重量%のコロイド状シリカ(20nm未満の直径を有する)
3. 97.500重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 0.469重量%のポリ(アクリル酸)
2. 2.211重量%のコロイド状シリカ(20nm未満の直径を有する)
3. 97.320重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 0.17重量%のTamol963分散剤(35%)
2. 2.21重量%のコロイド状シリカ(20nm未満の直径を有する)
4. 97.62重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 0.24重量%のポリアクリル酸
2. 2.21重量%のコロイド状シリカ
3. 0.001重量%のSurfynol440界面活性剤(100ppm)
4. 97.62重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
1. 0.17重量%のTamol963分散剤
2. 2.21重量%の15nmコロイド状シリカ
3. 0.001重量%のEnvirogenAE−01界面活性剤(アルキル二酸)(100ppm)
4. 97.62重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 0.24重量%のポリアクリル酸
2. 2.21重量%の15nmコロイド状シリカ
3. 2.0重量%の硝酸
4. 0.03重量%の非イオン性界面活性剤
5. 97.62重量%の水。
本発明のコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 2.250重量%の15nmコロイド状ジルコニア(20nm未満の直径を有する)
2. 97.500重量%の水。
本発明のコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
1. 1.25重量%のコロイド状シリカ(20nm未満の直径を有するSiO2)
2. 1.25重量%のコロイド状ジルコニア(20nm未満の直径を有するZrO2)
3. 97.500重量%の水。
本発明のコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
1. 0.5重量%のコロイド状酸化インジウム(20nm未満の直径を有するIn2O3)
2. 1.5重量%のコロイド状酸化スズ(20nm未満の直径を有するSnO2)
3. 97.500重量%の水。
実施例1のコーティング組成物を、脱保護性−メタクリレートベースの193nmポジ型フォトレジストのコーティング層が既に堆積されているシリコンウェハ上にスピンコーティングした。次に、そのフォトレジストを、液浸リソグラフィー系において、193nmの波長を有するパターン化された放射線で画像形成した。
248nm化学増幅型ポジ型フォトレジストをシリコンウェハ基体上にスピンコーティングし、コートされたウェハを真空ホットプレート上でソフトベークして溶媒を除去した。
248nm化学増幅型ポジ型フォトレジストをシリコンウェハ基体上にスピンコーティングし、コートされたウェハを真空ホットプレート上でソフトベークして溶媒を除去した。
3種類のコーティング組成物(コーティング組成物1、2および3と呼ぶ)を、コーティング組成物1においては硝酸を削除し、コーティング組成物2においては硝酸の代わりに0.05重量パーセント(全流体組成物重量を基準)のトリフルオロメチルベンゼンスルホン酸を用い、コーティング組成物3においては硝酸の代わりに0.5重量パーセント(全流体組成物重量を基準)のトリフルオロメチルベンゼンスルホン酸を用いたことを除いて、実施例7において上述されるものと同じ配合で調製した。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
0.013重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.080重量%のペルフルオロブタンスルホン酸
0.027重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
0.080重量%のマロン酸
2.650重量%の、20nm未満の平均粒子サイズを有するコロイド状シリカ
2.000重量%の1−プロパノール
95.150重量%の水。
上記実施例15の組成物に相当するが、マロン酸の代わりに、以下の添加物が個々の重量%で別々に添加された、本発明のさらなるコーティング組成物を調製する。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
0.013重量%〜0.080重量%のポリ(ビニルアルコール)、80%加水分解
0.080重量%のペルフルオロブタンスルホン酸
0.027重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
2.650重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
2.000重量%の1−プロパノール
95.230重量%〜95.163重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
0.053重量%のポリ(ビニルアルコール)、加水分解の程度可変
0.080重量%のペルフルオロブタンスルホン酸
0.027重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
0.080重量%のSurfynol−104
2.650重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
2.000重量%の1−プロパノール
95.110重量%の水。
脱イオン水中6.3重量%固形分の溶液中の、水酸化アンモニウム(pH7.3)で安定化した6nmコロイド状シリカを様々な水溶性反応性シランで表面改変した。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
0.013重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.027重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
0.080重量%のSurfynol−104
2.650重量%のコロイド状シリカ、スルホン酸改変(23重量%シラン)
2.000重量%の1−プロパノール
95.230重量%の水。
脱イオン水中の6.3%固形分溶液としての、水酸化アンモニウム(pH7.3)で安定化した6nmコロイド状シリカを様々な水溶性の反応性シランで表面改変した。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
0.013重量%のポリビニルアルコール
0.027重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
0.080重量%のSurfynol−104
2.650重量%のコロイド状シリカ、スルホン酸改変(22重量%シラン)
2.000重量%の1−プロパノール
95.230重量%の水。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製した:
0.013重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.080重量%のペルフルオロブタンスルホン酸
0.027重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
2.650重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
2.000重量%の1−プロパノール
95.230重量%の水。
上記実施例40において調製した組成物を、HMDS下塗りされたシリコンウェハ基体に適用されている乾燥したDUVフォトレジスト層上にスピンコーティングした。次に、このTARC/レジスト/Si膜堆積を110℃/60秒でベークし、酸にイオン結合するあらゆるアンモニアを除去した。その後、前記堆積をASML/300DUVステッパ上で画像形成した。露光の後、ウェハを135℃/60秒でベークし、次いで0.26N水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)現像液で30秒間現像した。その後、生じた180nm 1:1トレンチ・パターンをSEMの下でスクリーニングした。
実施例42
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
0.03重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.05重量%のSurfynol−104
0.08重量%のトリフリック酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
97.19%の水。
この組成物のpHは2.8である。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
0.03重量%のポリビニルアルコール
0.05重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
0.08重量%のトリフリック酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
97.19重量%の水。
この組成物のpHは2.8である。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
0.03重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.05重量%のドデシルアンモニオプロパンスルホネート
0.08重量%のトリフリック酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
97.19重量%の水。
この組成物のpHは3.2である。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
0.03重量%のポリ(アクリル酸)
0.08重量%のp−トルエンスルホン酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
97.24重量%の水。
この組成物のpHは3.0である。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
0.03重量%のポリ(4−スチレンスルホン酸)
0.05重量%のドデシルベンゼンスルホン酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
97.27重量%の水。
この組成物のpHは2.6である。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
0.03重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.05重量%のSurfynol−104
0.08重量%のトリフリック酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
2%のエタノール
95.19%の水。
この組成物のpHは2.8である。
本発明のさらなるコーティング組成物を、全組成物重量を基準にした以下の量で以下の成分を混合することによって調製する:
0.03重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.05重量%のSurfynol−104
0.08重量%のペルフルオロブタンスルホン酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
2重量%のエタノール
95.19重量%の水。
シリカは、配合前に、強酸IXカラムを通過させる。この組成物のpHは2.2である。
0.03重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.05重量%のSurfynol−104
0.08重量%のトリフリック酸
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
2重量%のエタノール
0.02重量%の水酸化アンモニウム
95.17重量%の水。
この組成物のpHは3.6である。
0.03重量%のポリ(ビニルアルコール)
0.05重量%のSurfynol−104
0.05重量%のジメチルベンゼンスルホニウム−ペルフルオロブタンスルホネート(光酸発生剤)
2.65重量%のコロイド状シリカ、20nm未満
2重量%のプロパノール
95.22重量%の水。
この組成物のpHは6.5である。
Claims (10)
- (a)フォトレジスト組成物のコーティング層;
(b)前記フォトレジスト組成物上の、複数の粒子を含有する適用された水性組成物;
を含む、コートされた基体。 - (a)フォトレジスト組成物のコーティング層;
(b)前記フォトレジスト組成物上の、1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムまたは亜鉛化合物を含む成分を含有する適用された水性組成物;
を含む、コートされた基体。 - (a)フォトレジスト組成物のコーティング層;
(b)前記フォトレジスト組成物上の、コロイド状シリカ、ハフニアおよび/またはジルコニアを含む組成物;
を含む、コートされた基体。 - 成分が粒子を含む、請求項2のコートされた基体。
- フォトレジスト上の組成物が樹脂をさらに含む、請求項1、2または3のコートされた基体。
- 電子装置基体の処理方法であって:
(a)基体上にフォトレジスト層を適用すること;
(b)前記フォトレジスト層上に、複数の粒子を含有する水性組成物を適用すること、
を含む方法。 - 電子装置基体の処理方法であって:
(a)基体上にフォトレジスト層を適用すること;
(b)前記フォトレジスト層上に、1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムまたは亜鉛化合物を含む成分を含有する水性組成物を適用すること、
を含む方法。 - 電子装置基体の処理方法であって:
(a)基体上にフォトレジスト層を適用すること;
(b)前記フォトレジスト層上に、コロイド状シリカ、ハフニアまたはジルコニアを含む水性組成物を適用すること、
を含む方法。 - フォトレジスト層を液浸露光することをさらに含む、請求項6、7または8の方法。
- 水性アルカリ性現像液組成物で除去可能な水性コーティング組成物であって:
(i)1以上のケイ素、アンチモン、アルミニウム、イットリウム、セリウム、ランタン、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、インジウムおよび/または亜鉛を含有するコロイド状成分を含む複数の粒子;並びに
(ii)1以上の樹脂、
を含有する組成物。
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