JP2011065136A5

JP2011065136A5 -

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Publication number: JP2011065136A5
Application number: JP2010145173A
Authority: JP
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2030-06-25

Description

エッチングされる具体的な層、膜厚および使用されるフォトリソグラフィ物質およびプロセスに応じて、その上にフォトレジスト層がコーティングされる反射防止塗膜（ｂｏｔｔｏｍａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｃｏａｔｉｎｇ；ＢＡＲＣ）１０４および／またはハードマスク層１０３を、層１０２上に配置することが望まれる場合がある。例えば、エッチングされる層がかなりのエッチング深さを必要とし、および／または具体的なエッチング剤がレジスト選択性に劣る場合で、非常に薄いレジスト層を使用する場合には、ハードマスク層の使用が望まれる場合がある。ハードマスク層が使用される場合には、形成されるレジストパターンはハードマスク層に写されることができ、これは次いで、下にある層１０２をエッチングするためのマスクとして使用されうる。好適なハードマスク物質および形成方法は当該技術分野において知られている。典型的な物質には、例えば、タングステン、チタン、窒化チタン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、非晶質炭素、酸窒化ケイ素および窒化ケイ素が挙げられる。ハードマスク層１０３は単一層を構成するか、または異なる物質の複数の層を含むことができる。ハードマスク層は、例えば、化学または物理蒸着技術によって形成されうる。

好適なポジ型物質には、ポジ型化学増幅型フォトレジストが挙げられ、これは組成物の１種以上の成分の酸不安定基の光酸で促進される脱保護反応を受けて、このレジストの塗膜層の露光領域を、未露光領域よりも水性現像剤中でより可溶性にする。フォトレジスト樹脂の典型的な光酸不安定基（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ−ｌａｂｉｌｅｇｒｏｕｐｓ）には、エステルのカルボキシル酸素に共有結合した第三級非環式アルキル炭素（例えば、ｔ−ブチル）または第三級脂環式炭素（例えば、メチルアダマンチル）を含むエステル基が挙げられる。アセタール光酸不安定基も典型的である。

好適なネガ型レジストは典型的には架橋性成分を含みうる。架橋性成分は典型的には別のレジスト成分として存在する。メラミンのようなアミンベースの架橋剤、例えば、サイメル（Ｃｙｍｅｌ）メラミン樹脂が典型的である。本発明において有用なネガ型フォトレジスト組成物は、酸への曝露により硬化し、架橋しまたは固化しうる物質と、本発明の光活性成分との混合物を含む。特に有用なネガ型組成物はフェノール系樹脂のような樹脂バインダー、架橋剤成分および光活性成分を含む。このような組成物およびその使用は欧州特許第０１６４２４８Ｂ１号および第０２３２９７２Ｂ１号、並びに米国特許第５，１２８，２３２号に開示されている。樹脂バインダー成分として使用するのに典型的なフェノール系樹脂には、上述のもののようなノボラックおよびポリ（ビニルフェノール）が挙げられる。典型的な架橋剤には、アミンベースの物質、例えば、メラミン、グリコールウリル、ベンゾグアナミン−ベースの物質および尿素ベースの物質が挙げられる。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂は、一般的に最も典型的である。このような架橋剤は商業的に入手可能であり、例えば、サイメル（Ｃｙｍｅｌ）３００、３０１および３０３の商品名で、サイテックインダストリーズ（ＣｙｔｅｃＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）により販売されているメラミン樹脂；サイメル１１７０、１１７１、１１７２の商品名でサイテックインダストリーズにより販売されているグリコールウリル樹脂；ビートル（Ｂｅｅｔｌｅ）６０、６５および８０の商品名でテクノールアペックスカンパニー（ＴｅｋｎｏｒＡｐｅｘＣｏｍｐａｎｙ）によって販売されている尿素ベースの樹脂；並びに、サイメル１１２３および１１２５の商品名でサイテックインダストリーズにより販売されているベンゾグアナミン樹脂が挙げられる。サブ２００ｎｍの波長、例えば、１９３ｎｍでの像形成のために、典型的なネガ型フォトレジストは国際公開第０３０７７０２９号に開示されている。

好ましくは、アルカリ性処理には、第四級アンモニウムヒドロキシドおよびアミンでの処理が挙げられる。第四級アンモニウムヒドロキシド物質およびアミンは、例えば、あらかじめ混合された組成物から、または物質を同時ではあるが互いに別々に適用することにより（この場合、その場で組成物が形成される）、基体に同時に適用されることができる。好ましくは、第四級アンモニウムヒドロキシド物質およびアミンはその順で逐次的に適用される。第四級アンモニウムヒドロキシドおよびアミン物質は液体、気体または蒸気として適用されることができ、かつ、例えば、スピンコーティング、ディッピング、蒸気コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）または他の従来のコーティング技術によって適用されうる。これらのなかで、液体物質のスピンコーティングが典型的である。典型的には、第四級アンモニウムヒドロキシドおよびアミン物質は水溶液として適用されうる。第四級アンモニウムヒドロキシドおよびアミンが同時に適用される場合には、表面処理された基体は、例えば、脱イオン水ですすがれることができる。第四級アンモニウムヒドロキシドおよびアミン物質が逐次的に適用される場合には、このアミンは、水すすぎとしても機能する水溶液として適用されることができる。表面処理された基体は場合によっては、例えば、脱イオン水ですすがれることができ、過剰な組成物を除去する。

ラインアンドスペースの第１のリソグラフィ（Ｌ１）パターン形成
ＴＥＬＣＬＥＡＮＴＲＡＣＫ^商標ＬＩＴＨＩＵＳ^商標ｉ＋コーター／現像機において、３００ｍｍのシリコンウェハにＡＲ^商標４０Ａ反射防止剤（ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズＬＬＣ）をスピンコートし、第１の反射防止塗膜（ＢＡＲＣ）を形成した。このウェハを２１５℃で６０秒間ベークし、７５ｎｍ厚の第１のＢＡＲＣ膜を生じさせた。次いで、この第１のＢＡＲＣ上に、ＡＲ^商標１２４反射防止剤（ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ）を用いて、第２のＢＡＲＣ層がコーティングされ、２０５℃で６０秒間ベークされ、２３ｎｍの上部ＢＡＲＣ層を生じさせた。
上述のように形成されたＬ１フォトレジスト組成物が二層ＢＡＲＣの上にコーティングされ、１１０℃で６０秒間ソフトベークされ、７５０Åの厚みのレジスト膜を生じさせた。第１のレジスト層はトップコート層（ＯＣ^商標２０００トップコート物質、ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ）でコーティングされ、１５〜７５ｍＪ／ｃｍ^２の様々な線量で、様々な臨界寸法を有するレチクルを通して、開口数１．３５を有するＡＳＭＬＴＷＩＮＳＣＡＮ^商標ＸＴ：１９００ｉ液浸スキャナーおよびＸ−偏光の双極子−３５Ｙ照明（０．９６アウターシグマ／０．７６インナーシグマ）を用いて露光された。このウェハは、次いで、１００℃で６０秒間露光後ベーク（ＰＥＢ）され、マイクロポジット（Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ^商標）ＭＦＣＤ−２６現像剤（ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ）を用いて１２秒間現像され、第１のリソグラフィ（Ｌ１）パターンにした。

第２のリソグラフィ（Ｌ２）
裸のシリコンウェハ上に４５０Åの膜厚を提供するであろうスピン速度で、コーター／現像機において、ＥＰＩＣ^商標２０９８ポジ型フォトレジスト（ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ）を、表面処理されたＬ１パターン上にコーティングした。このウェハは１２０℃で６０秒間ソフトベークされ、次いで、ＯＣ^商標２０００トップコート物質（ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ）でコーティングされた。第１のリソグラフィプロセスにおけるのと同じスキャナセッティングであるが、１２〜３４ｍＪ／ｃｍ^２の様々な露光線量でマスクなしにフラッド露光を使用して、第２のリソグラフィ（Ｌ２）が行われた。次いで、ウェハは１１０℃で６０秒間露光後ベーク（ＰＥＢ）され、マイクロポジット（Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ^商標）ＭＦＣＤ−２６現像剤（ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ）を用いて１２秒間現像された。これにより、スペーサー構造が形成された。

Claims

（ａ）パターン形成される１以上の層を含む半導体基体を提供し；
（ｂ）第１の樹脂成分と第１の光活性成分とを含む第１の感光性組成物の第１の層を、パターン形成される１以上の層上に適用し；
（ｃ）パターン化されたフォトマスクを通した活性化放射線に第１の層を露光し；
（ｄ）露光された第１の層を現像してレジストパターンを形成し；
（ｅ）ハードベークプロセスにおいてレジストパターンを熱処理し；
（ｆ）ハードベークされたレジストパターンを、当該レジストパターンの表面をアルカリ性にするのに有効な物質で処理し；
（ｇ）第２の樹脂成分と光酸発生剤とを含む第２の感光性組成物の第２の層を、パターン形成される１以上の層上に、かつ前記レジストパターンのアルカリ性表面と接触するように適用し；
（ｈ）第２の層を活性化放射線に露光し；並びに、
（ｉ）露光された第２の層を現像して、第２の層の現像中に除去されない第２の層の部分を含むスペーサーを、パターン形成される１以上の層上に形成する；
ことを含む自己整合型スペーサー多重パターニング方法。
第２の層を露光する工程がフラッド露光である、請求項１に記載の方法。
第２の層を露光しおよび現像する工程が、それぞれ、前記レジストパターンを露光しおよび除去する、請求項１に記載の方法。
第２の層を露光しおよび現像する工程の後に、前記レジストパターンを除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
スペーサーをマスクとして使用して、スペーサーの下にある１以上の層をパターニングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
（ｉ）前記スペーサーの側壁上に、第２の層とは異なる物質からなるスペーサー層を形成し；並びに
（ｉｉ）基体から第１のスペーサーを選択的に除去して、パターン形成される１以上の層上のスペーサー層から形成される第２のスペーサーを残す；
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
レジストパターンを熱処理することが、約１５０℃以上の温度で行われる、請求項６に記載の方法。
前記レジストパターンの表面をアルカリ性にするのに有効な物質で前記レジストパターンを処理することが、アルカリ性物質および界面活性剤で前記レジストパターンを処理することを含む、請求項１に記載の方法。
前記レジストパターンの表面をアルカリ性にするのに有効な物質で前記レジストパターンを処理することが、第一級または第二級アミンで前記レジストパターンを処理することを含む、請求項１に記載の方法。