JP2008299308A - 電子装置の製造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置を製造するための新規な方法が提供される。本発明の好適な方法は、半導体基体の表面にフォトレジストを堆積させ、その後、レジストコーティング層を画像形成および現像すること;そのレジストレリーフ画像上に硬化性の有機または無機組成物を適用すること;エッチングしてその硬化性組成物により覆われたレジストのレリーフ画像を提供すること;および、そのレジスト物質を取り除き、これにより、硬化性の有機または無機組成物が、先に現像されたレジスト像と比較してピッチの増加したレリーフ画像で残存すること;を含む。
【選択図】図1E
Description
(i)基体表面上(例えば、場合により有機及び/又は無機の1つまたは複数の層によりオーバーコートされていてもよい半導体ウエハー)に画像形成性物質(例えばフォトレジスト)を堆積させること;
(ii)その画像形成性物質を画像形成しおよび現像して、レリーフ画像(例えばフォトレジストレリーフ画像)を提供すること;ならびに
(iii)該レリーフ画像上に硬化性または硬質化可能な有機または無機組成物を適用すること;
(iv)その硬化性組成物を硬化させること、例えば、1つもしくは複数の組成物成分の硬質化反応を引き起こすことができる(硬質化は被覆された画像形成性物質のレリーフ画像から移動する酸により促進されてもよい)活性化放射線のフラッド露光(flood exposure)及び/熱処理などにより硬化させること;
(v)有機または無機組成物により覆われた画像形成性物質を含む複合物レリーフ画像を提供するための処理(例えば、エッチ、例えば酸素を含んでいてよくおよび反応性イオンエッチを含んでいてよい気体プラズマによるエッチ、または現像、例えば水性のアルカリ性現像剤組成物を用いた処理などによる)を行うこと;
(vi)その画像形成性物質を除去すること;
を含み得る。好適には、かかる除去工程の際、硬化性または硬質化可能な有機または無機組成物は、先に現像された画像形成性物質と比較してピッチの増加したレリーフ画像で残存する。
(a)基体上にフォトレジストレリーフ画像を提供すること;
(b)フォトレジストレリーフ画像の上に硬化性組成物を適用し、フォトレジストと硬化性組成物の複合物を提供すること;
(c)前記複合物を処理して、硬化性組成物によって覆われたフォトレジストのレリーフ画像を提供すること;
(d)硬化性組成物を保持しながら、フォトレジストを除去すること;
を適切に含むことができる。
ポジ型およびネガ型のフォト酸発生性組成物をはじめとして、本発明のコーティング組成物と共に様々なフォトレジスト組成物を使用することができる。
1)248nmにおける画像形成に特に好適な化学増幅ポジ型レジストを提供することができる酸不安定性基を含有するフェノール樹脂。この分類の特に好適な樹脂には:i)ビニルフェノールおよびアルキルアクリレートの重合単位を含むポリマーであって、前述の重合されたアルキルアクリレート単位がフォト酸の存在下において脱ブロック化反応を受けることができる、ポリマー。フォト酸により誘発された脱ブロック化反応を受けることができる例示的な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、ならびにフォト酸により誘発された反応を受けることができ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などが含まれる;ii)ビニルフェノール、任意に置換されたビニルフェニルであってヒドロキシまたはカルボキシ環置換を含まないビニルフェノール(例えばスチレン)、およびアルキルアクリレート(例えば上述のポリマーi)に関して記載されている脱ブロック化基など)の重合単位を含むポリマー、例えば米国特許第6,042,997号におけるポリマーなど;ならびにiii)フォト酸と反応するアセタールまたはケタール部分を含む反復単位、および場合によって芳香族反復単位、例えばフェニル基またはフェノール基などを含有するポリマー;例えば米国特許第5,929,176号および第6,090,526号に記載されているポリマーなど;が含まれる。
2)200nm未満の波長(例えば193nmなど)における画像形成に特に好適な化学増幅ポジ型レジストを提供することができるフェニル基または他の芳香族基を実質的にまたは完全に含んでいない樹脂。この分類の特に好適な樹脂は:i)非芳香族環状オレフィン(環内二重結合)、例えば場合によって置換されていてよいノルボルネンなどの重合単位を含むポリマーで、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など;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、ならびに他の非環状アルキルおよび脂環式アクリレートなどを含有するポリマー;例えば米国特許第6,057,083号;欧州公開出願公報EP01008913A1号およびEP00930542A1号;ならびに米国特許第6136501号に記載されているポリマーなど;ならびにiii)重合された無水物単位、特に重合された無水マレイン酸及び/又は無水イタコン酸単位を含有したポリマー、例えば欧州公開出願公報EP第01008913A1号および米国特許第6,048,662号で開示されているポリマーなど;が含まれる。
3)ヘテロ原子、特に酸素及び/又はイオウを含む反復単位(しかし、無水物以外であって、すなわち、この単位はケト環原子を含まない)を含有した樹脂であって、好適にはいかなる芳香族単位を実質的にまたは完全に含んでいない樹脂。好適には、このヘテロ脂環式単位は樹脂骨格に縮合されており、更に好適には、該樹脂は、縮合した炭素脂環式単位、例えばノルボルネン基及び/又は無水物単位の重合によりもたらされる縮合した炭素脂環式単位など、例えば無水マレイン酸または無水イタコン酸の重合によりもたらされる縮合炭素脂環式単位などを含む。かかる樹脂がPCT/US01/14914に開示されている。
4)フッ素置換を含有する樹脂(フルオロポリマー)、例えばテトラフルオロエチレン、フッ素化された芳香族基、例えばフルオロ−スチレン化合物などの重合によりもたらされ得る樹脂など。かかる樹脂の例が、例えばPCT/US99/21912に開示されている。
上述のように、好適なオーバーコーティング組成物または硬化性組成物は、有機ポリシリカ物質を含むことができ、極性溶媒、例えばアルコール(例えばイソプロパノール、イソブタノール、イソペンタノール、2−メチル,−1−ブタノール、3−メチル−2−ペンタノールおよびエタノールを含む)またはアルコール−水混合物などの極性溶媒中において溶解性を有するものが好適である。
上述のように、フォトレジスト組成物は、様々な方法のうちのいずれかにより、例えばスピンコーティングなどにより、基体にコーティング層として適用される。レジストは、一般的に、約0.02μmから3μmまでの間の乾燥層厚で基体に適用される。基体は、好適には、フォトレジストを含む処理において使用される任意の基体である。例えば、基体は、ケイ素、二酸化ケイ素またはアルミニウム−酸化アルミニウムマイクロエレクトロニクスウエハーであり得る。ガリウムヒ素、シリコンカーバイド、セラミック、石英または銅基体も使用することができる。液晶ディスプレーまたは他のフラットパネル型ディスプレー用途の基体も使用することができ、例えばガラス基体、インジウムスズ酸化物被覆基体などを使用することができる。光学装置および光エレクトロニクス装置(例えば導波路)のための基体も使用することができる。適用後、典型的には、フォトレジストコーティング層は、好適にはそのレジスト層が不粘着性になるまで、加熱し溶媒を除去することにより乾燥される。
好適なフッ素化粒子添加剤は、以下のようにして調製される:
反応容器に所望の量のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を充填し、N2パージを行いながら80℃に加熱する。以下のモノマー(PFPA、ECPMA、TMPTA)、架橋剤および開始剤(t−アミルパーオキシピバレート)が、氷浴中において、80〜90重量%の流体組成でPGMEA中に混合される。開始剤の含量は、モノマーおよび架橋剤の合計量に対して4%である。これらのモノマーは、以下の重量で使用された:70重量%のペンタフルオロアクリレート(PFPA)、20重量%のエチルシクロペンチルメタクリレート(ECPMA)および10重量%のTMPTA。
フォトレジスト組成物は以下の物質を特定されている量で混合することにより調製される:
1.樹脂成分:
フォトレジスト組成物の合計重量を基準として6.79重量%の量の(2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート/ベータ−ヒドロキシ−ガンマ−ブチロラクトンメタクリレート/シアノ−ノルボルニルメタクリレート)のターポリマー;
2.フォト酸発生剤化合物:
フォトレジスト組成物の合計重量を基準として0.284重量%の量のt−ブチルフェニルテトラメチレンスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート;
3.塩基添加剤:
フォトレジスト組成物の合計重量を基準として0.017重量%の量のN−アルキルカプロラクタム;
4.界面活性剤:
フォトレジスト組成物の合計重量を基準として0.0071重量%の量のR08(フッ素含有界面活性剤、Dainippon Ink & Chemicals,Inc.から入手可能);
5.実質的に非混合性の添加剤:
フォトレジスト組成物の合計重量をベースとして0.213重量%の量の、上述の実施例1に記載されているようにして調製され且つ7088のMnおよび19255のMwを有するフッ素化PFPA/ECPMA/TMPTAターポリマー粒子;
6.溶媒成分:
約90パーセントの流体組成物を提供するためのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート。
硬化性組成物は以下の物質を特定されている量で混合することにより調製される:
1.樹脂成分:
メタクリル酸および3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランの共重合により形成されるポリマー;
2.別個の架橋剤:
テトラメトキシグリコルリル;
3.溶媒成分:
約90パーセントの流体組成物を提供するためのイソブタノール。
実施例2のフォトレジストが、その上に有機反射防止コーティング組成物を有している8インチのシリコンウエハー上にスピンコーティングされる。適用されたそのフォトレジストコーティング層は、90℃で60秒間、ソフトベークされる。乾燥されたレジスト層を、フォトマスクを介して193nmの放射線に露光する。次いで、ウエハーを、90℃で90秒間、露光後ベークに付し、その後、45秒のシングルパドルプロセス(single puddle process)を用いて0.26Nの水性アルカリ性現像剤中で現像し、フォトレジストレリーフ画像がもたらされる。
10a 基体領域
20 平坦化層
30 反射防止層
40 フォトレジストレリーフ画像
40a レジストレリーフ画像の上面
50 組成物
55 複合材料レリーフ画像
Claims (10)
- 電子装置を製作するための方法であって:
(a)画像形成性物質を基体表面上に適用すること;
(b)画像形成性物質をパターン化された活性化放射線に露光し、該露光された物質を現像してレリーフ画像を提供すること;
(c)レリーフ画像上に硬化性の有機または無機組成物を適用し、画像形成性物質と硬化性組成物の複合物を提供すること;
(d)上記複合物を処理して、該硬化性組成物により覆われた画像形成性物質のレリーフ画像を提供すること;
(e)該画像形成性物質を除去すること;
を含む方法。 - 上記(e)工程の後、硬化性組成物が、先に現像された画像形成性物質と比較してピッチの増加したレリーフ画像で残存する、請求項1に記載の方法。
- 単一の露光工程が用いられる、請求項1または2に記載の方法。
- 上記複合物が、画像形成性物質の上面上に硬化性組成物を実質的に有さない、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 上記(e)工程が、硬化性組成物の硬質化を可能にする活性化放射線に複合物を露光し、その後、画像形成性物質を除去するための現像を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 画像形成性物質および硬化性組成物が、それぞれ、1以上の有機成分を含有し、且つスピンコーティングにより適用される、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 硬化性組成物がケイ素含有成分を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 硬化性組成物が、画像形成性物質から移動する酸の存在下で架橋する、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 電子装置を製作するための方法であって:
(a)基体上にフォトレジストレリーフ画像を提供すること;
(b)硬化性組成物を該フォトレジストレリーフ画像上に適用して、該フォトレジストと該硬化性組成物の複合物を提供すること;
(c)複合物を処理して、硬化性組成物により覆われたフォトレジストのレリーフ画像を提供すること;
(d)フォトレジストを除去すること;
を含む方法。 - 硬化性組成物により覆われたフォトレジスト組成物のレリーフ画像を含む半導体基体であって、該フォトレジスト組成物の上面が該硬化性組成物を実質的に有さない半導体基体。
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