JP2012508909A - 縮合芳香環を含む反射防止コーティング組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、（ｉ）構造（１）のポリマー主鎖中に縮合芳香環を有する少なくとも１個の単位、（ｉｉ）構造（２）を有する少なくとも１個の単位、および（ｉｉｉ）構造（３）のポリマー主鎖中に環式脂肪族部分を有する少なくとも１個の単位を含むポリマーを含むスピン・コーティング可能な有機反射防止コーティング組成物に関する（式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）。（Ｉ）（ＩＩ）（ＩＩＩ）中、Ｆｒ_１は、３個以上の芳香環を有する置換または非置換縮合芳香環部分であり、Ｒ’およびＲ’’は独立に、水素、ＣｒＣ４アルキル、Ｚ、ＣｒＣ４アルキレンＺから選択され、ここで、Ｚは置換または非置換芳香族部分であり、Ｒ_１は、水素または芳香族部分から選択され、Ｂは、置換または非置換脂環式部分である。本発明はさらに、本組成物をイメージングする方法に関する。
【化１】

Description

本発明は、ポリマー主鎖中に３個以上の縮合芳香環を有するポリマーを含む吸収性反射防止コーティング組成物、および反射防止コーティング組成物を使用してイメージを形成する方法に関する。この方法は特に、深および極紫外線（ｕｖ）領域の放射線を使用してフォトレジストをイメージングするのに有用である。

フォトレジスト組成物は、コンピュータ・チップおよび集積回路を製造する際など、微細化電子部品を作製するためのマイクロリソグラフィ・プロセスで使用される。一般に、これらの方法では、フォトレジスト組成物の被膜の薄いコーティングを、集積回路を作製するために使用されるシリコンをベースとするウェハなどの基板材料に初めに施与する。次いで、コーティングされた基板をベーク処理して、フォトレジスト組成物中の溶媒を全て蒸発させ、コーティングを基板に固着させる。次いで、基板のベーク処理されたコーティング表面を、放射線に像様露光する。

この放射線露光により、コーティング表面の露光領域において化学的変換が生じる。可視光線、紫外（ＵＶ）線、電子線およびＸ線放射エネルギーが、マイクロリソグラフィ・プロセスで現在一般的に使用されている放射線種である。この像様露光の後に、コーティング基板を現像溶液で処理して、フォトレジストの放射線露光領域または非露光領域を溶解および除去する。

半導体デバイスが微細化する傾向により、このような微細化に随伴する困難を克服するために、ますます短い波長の放射線に反応する新たなフォトレジストが使用されるようになっており、また精巧な多層系が使用されるようになっている。

吸収性反射防止コーティングおよび下層をフォトリソグラフィにおいて使用すると、高反射性基板からの光の裏面反射から生じる問題が軽減される。裏面反射の２つの主な欠点は、薄膜干渉作用および反射ノッチングである。薄膜干渉または定在波は、フォトレジストの厚さが変化する際のフォトレジスト被膜中の光度全体の変動により生じる臨界線幅寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｌｉｎｅ ｗｉｄｔｈ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）の変化をもたらすか、または反射および入射露光放射線の干渉は、厚みを介して放射線の均一性をひずませる定在波作用の原因となり得る。反射ノッチングは、フォトレジスト被膜に光を散乱させるトポグラフィ形態（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含有する反射基板上でフォトレジストをパターニングする場合に、深刻になり、線幅の変動をもたらし、極端な場合には、フォトレジストが完全に失われた領域さえ生じる。フォトレジストの下かつ反射性基板の上にコーティングされた反射防止コーティングは、フォトレジストのリソグラフィ性能に著しい改善をもたらす。典型的には、底部反射防止コーティングを基板上に施与し、次いで、フォトレジスト層を反射防止コーティングの上部に施与する。反射防止コーティングを硬化させて、反射防止コーティングとフォトレジストとの混合を防ぐ。フォトレジストを像様露光して現像する。次いで、露光領域の反射防止コーティングを典型的には、様々なエッチング・ガスを使用してドライ・エッチングして、フォトレジスト・パターンを基板に転写する。複数の反射防止層および下層が、新たなリソグラフィ技術では使用されている。フォトレジストが十分なドライ・エッチング耐性をもたらさない場合には、ハードマスクとして機能し、基板エッチングの間に高度なエッチング耐性を示すフォトレジスト用の下層または反射防止コーティングが好ましく、１つの手法は、有機フォトレジスト層の下の層にシリコンを組み込むことであった。加えて、別の高炭素含分反射防止またはマスク層を、シリコン反射防止層の下に付加し、これを使用して、イメージング・プロセスのリソグラフィ性能を改善する。シリコン層は、スピン・コーティング可能か、または化学気相成長法により堆積させることができる。シリコンは、Ｏ_２エッチングが使用されるプロセスで高いドライ・エッチング耐性であり、シリコン反射防止層の下に高炭素含分を有する有機マスク層を設けることにより、非常に大きなアスペクト比を得ることができる。したがって、有機高炭素マスク層は、その上のフォトレジストまたはシリコン層よりも非常に厚くすることができる。有機マスク層は、より厚い被膜として使用することができ、当初のフォトレジストよりも良好な基板エッチング・マスキングをもたらし得る。

米国特許第３，４７４，０５４号 米国特許第４，２００，７２９号 米国特許第４，２５１，６６５号 米国特許第５，１８７，０１９号 米国特許第４，４９１，６２８号 米国特許第５，３５０，６６０号 米国特許第５，８４３，６２４号 米国特許第６，８６６，９８４号 米国特許第６，４４７，９８０号 米国特許第６，７２３，４８８号 米国特許第６，７９０，５８７号 米国特許第６，８４９，３７７号 米国特許第６，８１８，２５８号 米国特許第６，９１６，５９０号

本発明は、高い炭素含分を有し、フォトレジスト層と基板との間で複数層のうちの１つの単一層として使用することができる新規なスピン・コーティング可能な有機反射防止コーティング組成物または有機マスク下層に関する。典型的には、新規な組成物を使用して、シリコン反射防止コーティングなどの本質的にエッチング耐性のある反射防止コーティング層の下に層を形成することができる。カーボン・ハードマスク下層としても知られている新規な反射防止コーティング中の高い炭素含分は、高解像度イメージ転写を高いアスペクト比で可能にする。新規な組成物は、フォトレジストをイメージングするために、また基板をエッチングするために有用である。新規な組成物により、フォトレジストから基板へと良好にイメージを転写することが可能であり、また反射が減り、パターン転写が増強される。加えて、反射防止コーティングとその上にコーティングされた被膜との間に、混合は実質的に存在しない。反射防止コーティングはまた、良好な溶解安定性を有し、良好なコーティング品質を有する被膜を形成し、後者は、リソグラフィに特に有利である。

本発明は、（ｉ）構造（１）のポリマー主鎖中に縮合芳香環を有する少なくとも１個の単位、（ｉｉ）構造（２）のアルキレン基を有する少なくとも１個の単位、および（ｉｉｉ）構造（３）のポリマー主鎖中に環式脂肪族部分を有する少なくとも１個の単位を含むポリマーを含む、新規なスピン・コーティング可能な有機マスク層および反射防止コーティング組成物に関する。

［式中、Ｆｒ_１は、３個以上の芳香環を有する置換または非置換縮合芳香環部分であり、Ｒ’およびＲ’’は独立に、水素、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｚ、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキレンＺから選択され、ここで、Ｚは置換または非置換芳香族基であり、Ｒ_１は、水素または芳香族部分から選択され、Ｂは、置換または非置換脂環式部分である］。本発明はさらに、本組成物をイメージングする方法に関する。

アルキレンコモノマー単位（シコ脂肪族（ｃｙｃｏａｌｉｐｈａｔｉｃ）部分）の例を示す図である。 三層をイメージングする方法を例示する図である。層は上から下へと、フォトレジスト、シリコン底部反射防止コーティング、新規な高炭素下層、シリコン・タイプの基板である。Ｅｘは露光および現像を意味し、Ｅｔは、エッチング転写を意味する。

本発明は、（ｉ）ポリマー主鎖中に３個以上の縮合芳香環を有する少なくとも１個の単位、（ｉｉ）ポリマー主鎖中に置換または非置換メチレン部分を有する少なくとも１個の単位、および（ｉｉｉ）ポリマー主鎖中に置換または非置換環式脂肪族部分を有する少なくとも１個の単位を含むポリマーを含む新規なスピン・コーティング可能な有機マスク層および反射防止コーティング組成物に関する。本発明はまた、新規な反射防止コーティング層の上にコーティングされたフォトレジスト層をイメージングする方法に関する。

本発明の新規な反射防止コーティングは、その上にコーティングされる材料の溶媒に対してそのコーティングが不溶性になるように架橋し得る高い炭素含分の新規なポリマーを含む。新規なコーティング組成物は、自己架橋し得るか、またはポリマーと架橋し得る架橋化合物を追加的に含んでよい。組成物は、有機酸、熱酸発生剤（ｔｈｅｒｍａｌ ａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、光酸発生剤、界面活性剤、他の高い炭素含分のポリマーなどの他の添加剤を追加的に含んでよい。一実施形態では、新規な組成物は、新規なポリマー、架橋剤および熱酸発生剤を含む。新規な組成物の固体成分は、１種または複数の有機溶媒を含む有機コーティング溶媒組成物に溶解する。

本発明の新規な組成物のポリマーは、（ｉ）構造（１）のポリマー主鎖中に縮合芳香環を有する少なくとも１個の単位、（ｉｉ）構造（２）のアルキレン基を有する少なくとも１個の単位、および（ｉｉｉ）構造（３）のポリマー主鎖中に環式脂肪族部分を有する少なくとも１個の単位を含む。

［式中、Ｆｒ_１は、３個以上の芳香環を有する置換または非置換縮合芳香環部分であり、Ｒ’およびＲ’’は独立に、水素、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｚ、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキレンＺから選択され、ここで、Ｚは置換または非置換芳香族部分であり、Ｒ_１は、水素または芳香族部分から選択され、Ｂは、置換または非置換脂環式部分である］。ポリマーは、単位の主鎖中に芳香族部分を有する単位をさらに含んでもよく、その際、その芳香族部分は、少なくとも１個のヒドロキシ基を有し、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキルなどの他の置換基が、芳香族基から懸垂していてもよい。一実施形態では、ポリマーは、フェニルまたは単環芳香族部分を全く含まなくてよい。

ポリマーでは、ポリマー主鎖中に３個以上の縮合芳香環を有する単位（ｉ）は、コーティングに吸収性をもたらし、吸収発色団である。ポリマーの縮合芳香環は、構造４〜９およびその異性体により例示される単位などの縮合環構造を形成する共通の結合を有する６員の芳香環を含み得る。

縮合環は、アントラセン、フェナントレン、ピレン、フルオランテンおよびコロネントリフェニレンにより例示され得る。

単位（ｉ）の縮合環は、芳香族構造の任意の部位にポリマー主鎖を形成してよく、結合部位はポリマー内で変化してよい。縮合環構造は、分岐オリゴマーまたは分岐ポリマーを形成する２つを超える結合点を有することができる。本発明の一実施形態では、縮合芳香環の数は、３〜８個で変化してよく、ポリマーの他の実施形態では、これは４個以上の縮合芳香環を含み、より具体的にはポリマーは、構造６に示される通りのピレンを含んでもよい。縮合芳香環は、１個または複数のヘテロ芳香環を含んでもよく、その際、ヘテロ原子は、下記の構造１０により図示されている通り、窒素または硫黄であってもよい。

ポリマーの一実施形態では、発色団を単離するために、縮合芳香族単位は脂肪族炭素部分に結合される。ポリマーの縮合芳香環は、非置換であるか、またはアルキル、アルキルアリール、エーテル、ハロアルキル、カルボン酸、カルボン酸のエステル、アルキルカーボネート、アルキルアルデヒド、ケトンなどの１個または複数の有機置換基で置換されていてよい。置換基のさらなる例は、−ＣＨ_２−ＯＨ、−ＣＨ_２Ｃｌ、−ＣＨ_２Ｂｒ、−ＣＨ_２Ｏアルキル、−ＣＨ_２−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（アルキル）、−ＣＨ_２−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−ＣＨ（アルキル）−ＯＨ、−ＣＨ（アルキル）−Ｃｌ、−ＣＨ（アルキル）−Ｂｒ、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−アルキル、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−Ｃ＝Ｏ−アルキル、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−ＨＣ＝Ｏ、−アルキル−ＣＯ_２Ｈ、アルキル−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−アルキル−ＯＨ、−アルキル−ハロ、−アルキル−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（アルキル）、−アルキル−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、アルキル−ＨＣ＝Ｏである。ポリマーの一実施形態では、縮合芳香族基は、窒素を含有する懸垂部分を全く含まない。単位（ｉ）の一実施形態では、縮合芳香族基は、懸垂部分を全く含まない。芳香環上の置換基は、コーティング溶媒へのポリマーの溶解を促進することがある。縮合芳香族構造上の置換基の一部はまた、硬化したコーティング中には残り得ないが、エッチング・プロセスの間に有用な高炭素含分被膜はもたらし得るように、硬化中に熱分解してよい。縮合芳香族基は構造４’から９’により、さらに一般的に例示され、式中、Ｒ_ａは、水素、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキルアリール、アルキル、アルキルアリール、カルボン酸、カルボン酸のエステルなどの有機置換基であり、ｎは、環上の置換基の数である。置換基、ｎは、１〜１２の範囲であってよい。典型的には、ｎは、１〜５の範囲であってよく、ここで、Ｒａは、水素を除いて、アルキル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ヒドロキシアルキルアリール、アルキルアリール、エーテル、ハロアルキル、アルコキシ、カルボン酸、カルボン酸のエステル、アルキルカーボネート、アルキルアルデヒド、ケトンなどの基から独立に選択される置換基である。置換基のさらなる例は、−ＣＨ_２−ＯＨ、−ＣＨ_２Ｃｌ、−ＣＨ_２Ｂｒ、−ＣＨ_２Ｏアルキル、−ＣＨ_２−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（アルキル）、−ＣＨ_２−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−ＣＨ（アルキル）−ＯＨ、−ＣＨ（アルキル）−Ｃｌ、−ＣＨ（アルキル）−Ｂｒ、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−アルキル、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−Ｃ＝Ｏ−アルキル、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−ＨＣ＝Ｏ、−アルキル−ＣＯ_２Ｈ、アルキル−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−アルキル−ＯＨ、−アルキル−ハロ、−アルキル−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（アルキル）、−アルキル−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、アルキル−ＨＣ＝Ｏである。

ポリマーは、１種を超える本明細書に記載の縮合芳香族構造を含んでよい。

ポリマーでは、置換または非置換アルキレン基を有する単位（ｉｉ）は、構造（２）により示され、式中、Ｒ’およびＲ’’は独立に、水素、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｚ、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキレンＺから選択され、ここで、Ｚは、置換または非置換芳香族部分である。

芳香族部分は、置換または非置換フェニル、置換または非置換ナフチル、置換または非置換アントラシル、置換または非置換ピレニルなどにより例示され得る。置換芳香族は、ヒドロキシ、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、アルケニル、アリールまたはこれらの混合物で置換された芳香族であってよい。Ｚの例は、下式であり、式中、Ｒは、Ｃ_１からＣ_１０アルキル、Ｃ_１からＣ_１０アルケニル、アリールおよび混合物から選択される。

Ｚは、置換または非置換フェニル、フェノールなどのヒドロキシフェニル、ナフトールなどの縮合環フェノール、ヒドロキシルアントラセンおよびヒドロキシルピレンであってよい。単位（ｉｉ）の一実施形態では、芳香族部分は、フェニルまたはヒドロキシフェニルである。単位（ｉｉ）が由来し得るモノマー単位は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒロキシベンズアルデヒド（ｈｙｒｏｘｙｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）、置換ベンズアルデヒド、置換ヒドロキシベンズアルデヒドなどの様々な形態であってよい。

本発明のポリマーでは、ポリマー主鎖中に本質的に脂環式部分を有する単位（ｉｉｉ）は、主に炭素／水素非芳香族部分であるアルキレンなどの、ポリマー主鎖を形成する非芳香族構造を有する任意のものである。アリールまたは置換アリール基は、脂環式で、ポリマー主鎖を形成している部分から懸垂していてよい。単位（ｉｉｉ）中のＢは、脂環式主鎖のみを有する。Ｂはさらに、懸垂している置換または非置換アリールまたはアラルキル基を有するか、または結合して分岐ポリマーを形成しているか、または他の置換基を有してよい。複数種類のアルキレン単位が、ポリマー中に存在してよい。Ｂは、３員〜８員の単環式環、アダマンチレン、ノルボルニレン、ジシクロペンチレンなどおよび図１に図示されているものなどの単環式または多環式であってよい。一実施形態では、ポリマー中のアルキレン単位（ｉｉｉ）は、非芳香族単位であってよい。置換または非置換シクロアルキレン主鎖部分であるＢは、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、アルキル、アルケン、アルケンアルキル、アルキルアルキン、アルキン、アルコキシ、エーテル、カーボネート、ハロ（例えばＣｌ、Ｂｒ）などのいくつかの懸垂基を含んでよい。Ｒ_１が芳香族基である場合、これは、非置換または置換アリール、アルキルアリール、アラルキル、アラルキルエステルなどであってよい。懸垂基は、ポリマーに有用な特性を付与し得る。懸垂基の一部は、硬化の間に熱により除去されて、高い炭素含分を有するポリマーを、例えば架橋または不飽和結合を形成する除去を介してもたらし得る。ヒドロキシアダマンチレン、ヒドロキシシクロヘキシレン、オレフィン系脂環式部分などのシクロアルキレン基が、ポリマー主鎖中に存在してよい。これらの基はまた、硬化ステップの間にポリマーを架橋するための架橋部位ももたらし得る。前述されたものなどのアルキレン部分の懸垂基は、組成物のコーティング溶媒またはエッジビード除去に有用な溶媒などの有機溶媒へのポリマーの溶解性を増強し得る。脂肪族コモノマー単位のより具体的な基は、アダマンチレン、ジシクロペンチレンおよびヒドロキシアダマンチレンにより例示される。コモノマー単位の一部の構造を、図１に示すが、式中、Ｒ_ｂは、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、アルキル、アルキルアリール、エーテル、ハロ、ハロアルキル、カルボン酸、カルボン酸のエステル、アルキルカーボネート、アルキルアルデヒド、ケトンおよび他の知られている置換基により例示される有機置換基であり、ｍは、置換基の数である。数値のｍは、単位のサイズに応じて、１〜４０の範囲であってよい。異なるか、または同じアルキレン基を一緒に結合して、ブロック単位を形成してもよく、次いで、このブロック単位を結合して、縮合芳香環を含む単位にしてもよい。一部の場合には、ブロック・コポリマーを形成してもよく、一部の場合には、ランダム・コポリマーを形成してもよく、他の場合には、交互コポリマーを形成してもよい。コポリマーは、少なくとも２つの異なる脂環式コモノマー単位を含んでもよい。コポリマーは、少なくとも２つの異なる縮合芳香族部分を含んでもよい。一実施形態では、ポリマーは、少なくとも２つの異なる脂環式コモノマー単位および少なくとも２つの異なる縮合芳香族部分を、構造（２）の単位と一緒に含んでもよい。脂環式基を有する単位の一実施形態では、シクロアルキレン基は、ビスシクロアルキレン基、トリスシクロアルキレン基、テトラシクロアルキレン基から選択され、ここで、ポリマー主鎖への結合は、環式構造を介しており、これらの環式構造は、単環式、二環式または三環式構造のいずれかを形成している。ポリマーの別の実施形態では、ポリマーは、主鎖中に縮合芳香環を有する単位、メチレン構造を有する単位および脂環式部分を有する単位を含み、ここで、脂肪族部分は、非置換シクロアルキレンおよび置換シクロアルキレンの混合物であり、その置換基は、ヒドロキシ、カルボン酸、カルボン酸エステル、アルキルエーテル、アルコキシアルキル、アルキルアリール、エーテル、ハロアルキル、アルキルカーボネート、アルキルアルデヒド、ケトンおよびこれらの混合物であってよい。

本明細書に記載されている通り、アルキレンは、直鎖アルキレン、分岐アルキレンまたは脂環式アルキレン（シクロアルキレン）であってよい。アルキレン基は、任意の知られているアルキル基に由来する二価アルキル基であり、約２０〜３０個までの炭素原子を含有してよい。アルキレンモノマー単位は、−ＣＨ_２−シクロヘキサニル−ＣＨ_２−）などのシクロアルケン、直鎖および／または分岐アルキレン単位の混合物を含んでよい。アルキレン基に言及する場合、これらはまた、アルキレン基の主な炭素主鎖中に（Ｃ_１〜Ｃ_２０）アルキル基で置換されたアルキレンを包含してもよい。アルキレン基はまた、アルキレン部分に１個または複数のアルケンおよびまたはアルキン基を包含してもよく、ここで、アルケンは、二重結合を指し、アルキンは、三重結合を指す。不飽和結合（複数可）は、脂環式構造内に、または直鎖または分岐構造内に存在してよいが、好ましくは、縮合芳香族単位とは結合していない。アルキエン（ａｌｋｙｅｎｅ）部分はそれ自体、二重または三重結合を含む不飽和結合であってよい。アルキレン基は、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、カルボン酸、カルボン酸エステル、アルキルエーテル、アルコキシアルキル、アルキルアリール、エーテル、ハロアルキル、アルキルカーボネート、アルキルアルデヒドおよびケトンなどの置換基を含有してもよい。置換基のさらなる例は、−ＣＨ_２−ＯＨ、−ＣＨ_２Ｃｌ、−ＣＨ_２Ｂｒ、−ＣＨ_２Ｏアルキル、−ＣＨ_２−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（アルキル）、−ＣＨ_２−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−ＣＨ（アルキル）−ＯＨ、−ＣＨ（アルキル）−Ｃｌ、−ＣＨ（アルキル）−Ｂｒ、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−アルキル、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−Ｃ＝Ｏ−アルキル、−ＣＨ（アルキル）−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−ＨＣ＝Ｏ、−アルキル−ＣＯ_２Ｈ、アルキル−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）、−アルキル−ＯＨ、−アルキル−ハロ、−アルキル−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（アルキル）、−アルキル−Ｏ−Ｃ＝Ｏ（Ｏ−アルキル）およびアルキル−ＨＣ＝Ｏである。一実施形態では、アルキレン主鎖は、アリール置換基を有してよい。本質的に、アルキレン部分は、可能な置換基を伴う少なくとも１個の二価の炭化水素基である。したがって、二価の非環式基は、メチレン、エチレン、ｎ−またはイソ−プロピレン、ｎ−イソまたはｔｅｒｔ−ブチレン、直鎖または分岐ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、デシレン、ドデシレン、テトラデシレンおよびヘキサデシレン、１，１−または１，２−エチレン、１，１−、１，２−または１，３プロピレン、２，５−ジメチル−３−ヘキセン、２，５−ジメチル−ヘキサ−３−インなどであってよい。同様に、二価環式アルキレン基は、単環式または多くの環式環を含有する多環式であってよい。単環式部分は、１，２−または１，３−シクロペンチレン、１，２−、１，３−または１，４−シクロヘキシレンなどにより例示され得る。ビシクロアルキレン基は、ビシクロ［２．２．１］ヘプチレン、ビシクロ［２．２．２］オクチレン、ビシクロ［３．２．１］オクチレン、ビシクロ［３．２．２］ノニレンおよびビシクロ［３．３．２］デシレンなどにより例示され得る。環式アルキレンにはまた、スピロ環式アルキレンが包含され、ここで、ポリマー主鎖への結合は、構造１０に図示されている通り、シクロまたはスピロアルカン部分を介している。

二価トリシクロアルキレン基は、トリシクロ［５．４．０．０．^２，９］ウンデシレン、トリシクロ［４．２．１．２．^７，９］ウンデシレン、トリシクロ［５．３．２．０．^４，９］ドデシレンおよびトリシクロ［５．２．１．０．^２，６］デシレンにより例示され得る。ジアダマンチルは、アルキレンの例である。アルキレン部分のさらなる例を図１に示すが、これらは、ポリマー中で単独であるか、または混合物としてであるか、または繰り返し単位であってよい。

アルキル基は一般に、脂肪族であり、所望の数の炭素原子および価を有する環式または非環式（即ち、非環状）アルキルであってよい。適当な非環式基は、メチル、エチル、ｎ−またはイソ−プロピル、ｎ−、イソまたはｔｅｒｔ−ブチル、直鎖または分岐ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシルおよびヘキサデシルであってよい。別段に述べられていない限り、アルキルは、１〜２０個の炭素原子部分を指す。環式アルキル基は、単環式または多環式であってよい。単環式アルキル基の適切な例には、置換シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチル基が包含される。置換基は、任意の本明細書に記載の非環式アルキル基であってよい。適当な二環式アルキル基には、置換ビシクロ［２．２．１］ヘプタン、ビシクロ［２．２．２］オクタン、ビシクロ［３．２．１］オクタン、ビシクロ［３．２．２］ノナンおよびビシクロ［３．３．２］デカンなどが包含される。三環式アルキル基の例には、トリシクロ［５．４．０．０．^２，９］ウンデカン、トリシクロ［４．２．１．２．^７，９］ウンデカン、トリシクロ［５．３．２．０．^４，９］ドデカンおよびトリシクロ［５．２．１．０．^２，６］デカンが包含される。本明細書に述べられている通り、環式アルキル基は、任意の非環式アルキル基またはアリール基を置換基として有してよい。

アリールまたは芳香族基は、６から２４個の炭素原子を含有し、フェニル、トリル、キシリル、ナフチル、アントラシル、ビフェニル、ビス−フェニル、トリス−フェニルなどを包含する。これらのアリール基は、上記で述べられた任意の適切な置換基、例えばアルキル、アルコキシ、アシルまたはアリール基でさらに置換されていてよい。同様に、所望の場合には適切な多価アリール基を、本発明では使用することができる。二価アリール基の代表的な例には、フェニレン、キシリレン、ナフチレン、ビフェニレンなどが包含される。

アルコキシは、１から２０個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルコキシを意味し、例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノナニルオキシ、デカニルオキシ、４−メチルヘキシルオキシ、２−プロピルヘプチルオキシおよび２−エチルオクチルオキシを包含する。

アラルキルは、結合している置換基を伴うアリール基を意味する。置換基は、アルキル、アルコキシ、アシルなどの任意のものであってよい。７から２４個の炭素原子を有する一価アラルキルの例には、フェニルメチル、フェニルエチル、ジフェニルメチル、１，１−または１，２−ジフェニルエチル、１，１−、１，２−、２，２−または１，３−ジフェニルプロピルなどが包含される。所望の価を有する本明細書に記載されている通りの置換アラルキル基の適切な組合せを、多価アラルキル基として使用することができる。

本発明の一ポリマー実施形態では、ポリマーは、構造（１）のポリマー主鎖中に３個以上の置換または非置換縮合芳香環を有する少なくとも１個の単位と、ポリマー主鎖中に構造（２）の脂肪族部分を有する少なくとも１個の単位と、ポリマー主鎖中に構造（３）の脂環式部分を有する少なくとも１個の単位と、ポリマー主鎖中の少なくとも１個の芳香族単位とを含み、ここで、前記芳香族単位は、少なくとも１個の懸垂ヒドロキシ基を有し、懸垂ヒドロキシ基を伴うフェニル、ビフェニルおよびナフチルにより例示され得る。Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキレン（縮合芳香族）基などの他のアルキル置換基もまた、芳香族単位上に存在してよい。３個以上の芳香族単位および脂肪族部分を有する縮合芳香環は、本明細書に記載されている通りである。一実施形態では、ポリマーは、窒素を含有する任意の懸垂部分を含まなくてもよい。芳香族上のヒドロキシ置換基は、乳酸エチル、ＰＧＭＥＡおよびＰＧＭＥなどの極性溶媒へのポリマーの溶解性を増大させる極性基である。このようなモノマー単位の例は、フェノール、ヒドロキシクレゾール、ジヒドロキシフェノール、ナフトールおよびジヒドロキシナフチレンなどのモノマーに由来してよい。ポリマー主鎖へのフェノールおよび／またはナフトール部分の組込みは、高い炭素含分を有する被膜に好ましい。ポリマー中に存在するヒドロキシ芳香族単位の量は、ポリマー中約０モル％から約３０モル％、またはポリマー中約５モル％から約３０モル％、もしくは約２５モル％から約３０モル％の範囲であってよい。フェノールおよび／またはナフトール基を含む本発明のポリマーを含む組成物は、組成物のコーティング溶媒がＰＧＭＥＡまたはＰＧＭＥＡとＰＧＭＥとの混合物である場合に有用である。フェノールおよび／またはナフトール基を含む本発明のポリマーを含む組成物はまた、エッジビード・リムーバで過剰な組成物を除去すべき場合に、特にこのエッジビード・リムーバがＰＧＭＥＡまたはＰＧＭＥＡとＰＧＭＥとの混合物を含む場合に有用である。乳酸エチルを含む他のエッジビード・リムーバを、使用することもできる。本単位は、フェノール、ナフトールおよびこれらの混合物などのモノマーに由来してよい。

本発明の新規な組成物のポリマーは、ａ）縮合環がポリマー主鎖を形成するように求電子置換が可能な３個以上の縮合芳香環を含む少なくとも１種の芳香族化合物を、ｂ）少なくとも１種の本質的に脂環式化合物と反応させて、構造（３）を得、かつ少なくとも１種のアルデヒドまたは同等の化合物と反応させて、構造（２）を得ることにより合成することができる。コモノマー単位は上記されており、その対応するモノマーを、本組成物のポリマーを形成するために使用する。芳香族化合物は、所望の芳香族単位、より具体的には構造４〜９もしくは４’〜９’または同等物をもたらすモノマーから選択することができ、アントラセン、フェナントレン、ピレン、フルオランテンおよびコロネントリフェニレンなどの化合物からさらに選択することができる。縮合芳香環は、求電子置換のための部位である少なくとも２個の反応性水素を提供する。脂環式化合物は、ポリマー中に脂肪族単位を形成することが可能であり、かつ酸の存在下でカルボカチオンを形成することも可能である置換または非置換環式化合物であり、脂肪族ジオール、脂肪族トリオール、脂肪族テトロール、脂肪族アルケン、脂肪族ジエンなどの化合物から選択することができる。前記の新規な組成物のポリマー中でアルキレン単位を形成することが可能な任意の化合物を使用することができる。脂肪族モノマーは、１，３−アダマンタンジオール、１，５−アダマンタンジオール、１，３，５−アダマンタントリオール、１，３，５−シクロヘキサントリオールおよびジシクロペンタジエンにより例示され得る。パラホルムアルデヒド、ホルマリン、ホルムアルデヒド水溶液、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒロキシベンズアルデヒド（ｈｙｒｏｘｙｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）、置換ベンズアルデヒド、置換ヒドロキシベンズアルデヒドなどの、構造（２）のポリマー単位をもたらす任意のモノマーを使用することができる。他のモノマーもまた、フェノールおよび／またはナフトールあるいは置換フェノールおよび／または置換ナフトールなどの反応混合物に加えることができる。反応を、スルホン酸などの強酸の存在下で触媒する。任意のスルホン酸を使用することができ、その例は、トリフルオロメタンスルホン酸、ノナフルオロブタンスルホン酸、ビスペルフルオロアルキルイミド、トリスペルフルオロアルキルカーバイドまたは他の強非求核酸である。反応を、溶媒を用いて、または用いずに実施することができる。溶媒が使用される場合、固体成分を溶解し得る任意の溶媒、特に、強酸に対して非反応性のものを使用してもよく、クロロホルム、ビス（２−メトキシエチルエーテル）、ニトロベンゼン、塩化メチレンおよびジグリムなどの溶媒を使用することができる。反応物を、ポリマーが形成するまで、適当な温度で適当な時間混合することができる。反応時間は、約３時間から約２４時間の範囲であってよく、反応温度は約８０℃から約１８０℃の範囲であってよい。ポリマーを単離し、沈殿および洗浄を介してメタノール、シクロヘキサノンなどの適切な溶媒中で精製する。ポリマーを反応させ、単離し、精製する公知の技術を使用することができる。

構造（１）の単位は、約５から約２５モル％または約１０〜１５モル％の範囲であってよい。構造（２）の単位は、約５から約２５モル％または約１０〜１５モル％の範囲であってよい。構造（３）の単位は、約１０から約５０モル％または約２５〜３０モル％の範囲であってよい。ポリマー中の任意選択のヒドロキシ芳香族単位は、約０から約３０モル％または約２５〜３０モル％の範囲であってよい。ポリマーの重量平均分子量は、約１０００から約２５０００ｇ／ｍｏｌ、または約２０００から約２５０００ｇ／ｍｏｌ、または約２５００から１００００ｇ／ｍｏｌの範囲であってよい。ポリマーの屈折率ｎ（屈折率）およびｋ（吸収）は、１９３ｎｍなどの使用される露光波長で屈折率が約１．３から約２．０および吸収が約０．０５から約１．０の範囲であってよい。組成物の炭素含分は、８０から９５％、好ましくは８３から９０％、より好ましくは８４から８９％の範囲であってよい。

架橋剤を本発明の組成物に加えることができる。典型的には、架橋剤は、求電子試薬として機能することができ、単独で、または酸の存在下でカルボカチオンを形成することができる化合物である。したがって、複数の求電子性部位を含有するアルコール、エーテル、エステル、オレフィン、メトキシメチルアミノ、メトキシメチルフェニルおよび他の分子などの基を含有する化合物は、ポリマーと架橋し得る。架橋剤であり得る化合物の例は、１，３アダマンタンジオール、１，３，５アダマンタントリオール、多官能性反応性ベンジル系化合物、構造（１１）のテトラメトキシメチル−ビスフェノール（ＴＭＯＭ−ＢＰ）、アミノプラスト架橋剤、グリコールウリル、Ｃｙｍｅｌｓ、Ｐｏｗｄｅｒｌｉｎｋｓなどである。

ポリマーを含む新規な組成物はまた、酸発生剤および場合によって架橋剤も含んでよい。酸発生剤は、加熱すると強酸を生じさせ得る熱酸発生剤であってよい。本発明で使用される熱酸発生剤（ＴＡＧ）は、本発明で存在するポリマーと反応し、ポリマーの架橋を伝播し得る酸を、加熱すると生じさせる任意の１種または複数であってよく、スルホン酸などの強酸が特に好ましい。好ましくは、熱酸発生剤は、９０℃を超える温度で、より好ましくは１２０℃を超える温度で、さらにより好ましくは１５０℃を超える温度で活性化する。熱酸発生剤の例は、強非求核酸のトリアリールスルホニウム、ジアルキルアリールスルホニウムおよびジアリールアルキルスルホニウム塩、強非求核酸のアルキルアリールヨードニウム、ジアリールヨードニウム塩などの金属不含のスルホニウム塩およびヨードニウム塩；ならびに強非求核酸のアンモニウム、アルキルアンモニウム、ジアルキルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム、テトラアルキルアンモニウム塩である。また、共有熱酸発生剤も、有用な添加剤として考えられ、例えばアルキルまたはアリールスルホン酸の２−ニトロベンジルエステルおよび熱分解して遊離スルホン酸をもたらすスルホン酸の他のエステルである。例は、ジアリールヨードニウムペルフルオロアルキルスルホネート、ジアリールヨードニウムトリス（フルオロアルキルスルホニル）メチド、ジアリールヨードニウムビス（フルオロアルキルスルホニル）メチド、ジアリールヨードニウムビス（フルオロアルキルスルホニル）イミド、ジアリールヨードニウム第４級アンモニウムペルフルオロアルキルスルホネートである。不安定なエステルの例：トシル酸２−ニトロベンジル、トシル酸２，４−ジニトロベンジル、トシル酸２，６−ジニトロベンジル、トシル酸４−ニトロベンジル；２−トリフルオロメチル−６−ニトロベンジル４−クロロベンゼンスルホネート、２−トリフルオロメチル−６−ニトロベンジル４−ニトロベンゼンスルホネートなどのベンゼンスルホネート；フェニル、４−メトキシベンゼンスルホネートなどのフェノール系スルホン酸エステル；第４級アンモニウムトリス（フルオロアルキルスルホニル）メチドおよび第４級アルキルアンモニウムビス（フルオロアルキルスルホニル）イミド、１０−カンファースルホン酸のトリエチルアンモニウム塩などの有機酸のアルキルアンモニウム塩。様々な芳香族（アントラセン、ナフタレンまたはベンゼン誘導体）スルホン酸アミン塩をＴＡＧとして用いることができ、米国特許第３，４７４，０５４号（特許文献１）、同第４，２００，７２９号（特許文献２）、同第４，２５１，６６５号（特許文献３）および同第５，１８７，０１９号（特許文献４）に開示されたものが包含される。好ましくは、ＴＡＧは、１７０〜２２０℃の間の温度で非常に低い揮発性を有する。ＴＡＧの例は、ＮａｃｕｒｅおよびＣＤＸという名称でＫｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから販売されているものである。そのようなＴＡＧは、Ｎａｃｕｒｅ ５２２５およびＣＤＸ−２１６８Ｅであり、これは、Ｋｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｎｏｒｗａｌｋ、Ｃｏｎｎ．０６８５２、ＵＳＡからプロピレングリコールメチルエーテル中２５〜３０％の活性で提供されるドデシルベンゼンスルホン酸アミン塩である。

新規な組成物はさらに、少なくとも１種の公知の光酸発生剤をさらに含有していてもよく、その例は、限定ではないが、オニウム塩、スルホネート化合物、ニトロベンジルエステル、トリアジンなどである。好ましい光酸発生剤は、オニウム塩およびヒドロキシイミドのスルホン酸エステル、特に、ジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、ジアルキルヨードニウム塩、トリアルキルスルホニウム塩およびこれらの混合物である。これらの光酸発生剤は、必ずしも光分解するとは限らないが、熱分解して酸を形成する。

本発明の反射防止コーティング組成物は、全固形分に対して新規な縮合芳香族ポリマー１重量％から約１５重量％、好ましくは４重量％から約１０重量％を含有してよい。組成物中で使用する場合、架橋剤は、全固形分に対して約１重量％から約３０重量％で存在してよい。酸発生剤は、反射防止コーティング組成物の全固形分に対して約０．１から約１０重量％、好ましくは固形分に対して０．３から５重量％、より好ましくは固形分に対して０．５から２．５重量％の範囲で組み込むことができる。

反射防止コーティング組成物の固体成分を、反射防止コーティングの固体成分を溶解する溶媒または溶媒の混合物と混合する。反射防止コーティング組成物に適した溶媒には、例えば、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテルまたはジエチレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル誘導体；エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテートまたは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）などのグリコールエーテルエステル誘導体；酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチルおよび酢酸アミルなどのカルボキシレート；ジエチルオキシレートおよびジエチルマロネートなどの２塩基酸のカルボキシレート；エチレングリコールジアセテートおよびプロピレングリコールジアセテートなどのグリコールのジカルボキシレート；ならびに乳酸メチル、乳酸エチル（ＥＬ）、グリコール酸エチルおよびプロピオン酸エチル−３−ヒドロキシなどのカルボン酸ヒドロキシ；ピルビン酸メチルまたはピルビン酸エチルなどのケトンエステル；３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチルまたはメチルエトキシプロピオネートなどのアルコキシカルボン酸エステル；メチルエチルケトン、アセチルアセトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンまたは２−ヘプタノンなどのケトン誘導体；ジアセトンアルコールメチルエーテルなどのケトンエーテル誘導体；アセトールまたはジアセトンアルコールなどのケトンアルコール誘導体；ブチロラクトンなどのラクトン；ジメチルアセトアミドまたはジメチルホルムアミドなどのアミド誘導体、アニソールならびにこれらの混合物が包含され得る。

反射防止コーティング組成物はポリマーを含み、コーティングの性能を高めるために、例えばモノマー染料、低級アルコール（Ｃ_１〜Ｃ_６アルコール）、表面レベリング剤、接着促進剤、消泡剤などの他の成分を加えることもできる。

反射防止被膜を基板の頂部にコーティングし、またドライ・エッチングに掛けるので、この被膜は、十分に低い金属イオン・レベルを有し、半導体デバイスの特性に悪影響を与えないような十分な純度を有することが企図される。イオン交換カラムにポリマー溶液を通過させるプロセス、濾過プロセスおよび抽出プロセスなどの処理を使用して、金属イオンの濃度を低下させ、粒子を減らすことができる。

新規な組成物の吸収パラメータ（ｋ）は、偏光解析測定によると、露光波長で約０．０５から約１．０、好ましくは約０．１から約０．８の範囲である。一実施形態では、組成物は、露光波長で約０．２から約０．５の範囲のｋ値を有する。反射防止コーティングの屈折率（ｎ）もまた最適化され、約１．３から約２．０、好ましくは１．５から約１．８の範囲であり得る。ｎおよびｋの値は、Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ ＷＶＡＳＥ ＶＵ−３２（商標）Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒなどの楕円偏光計を使用して算出することができる。ｋおよびｎに関する最適な範囲の正確な値は、使用される露光波長および塗布の種類に左右される。典型的には、１９３ｎｍでは、ｋに関する好ましい範囲は約０．０５から約０．７５であり、２４８ｎｍでは、ｋに関する好ましい範囲は約０．１５から約０．８である。

新規な反射防止コーティング組成物の炭素含分は、元素分析により測定すると８０重量％を超えるか、または８５重量％を超える。

反射防止コーティング組成物を、浸漬、スピン・コーティングまたは噴霧など、当業者によく知られている技術を使用して、基板上にコーティングする。典型的には、反射防止コーティングの被膜の厚さは、約１５ｎｍから約１０００ｎｍの範囲である。用途の違いにより、異なる被膜の厚さが必要となる。コーティングをさらに、残留溶媒をすべて除去し、架橋を誘発するのに十分に長い時間、ホットプレート上でまたは対流式炉内で加熱して、反射防止コーティングを不溶化させて、反射防止コーティングとその上にコーティングされる層とが混合することを防ぐ。温度の好ましい範囲は、約９０℃から約２８０℃である。

他の種類の反射防止コーティングを、本発明のコーティングの上にコーティングすることもできる。典型的には、シロキサン、官能化シロキサン、シルセスキオキサンまたはエッチング速度を低下させる他の部分などのシリコン基を含むものなどの酸素エッチングに高い耐性を有する反射防止コーティングを使用して、コーティングがパターン転写用のハードマスクとして機能し得るようにする。シリコン・コーティングは、スピン・コーティング可能であるか、または化学気相成長させることができる。一実施形態では、基板を、本発明の新規な組成物の第１の被膜でコーティングし、シリコンを含む別の反射防止コーティングの第２のコーティングを、第１の被膜上にコーティングする。第２のコーティングは、約０．０５から０．５の範囲の吸収（ｋ）値を有することができる。次いでフォトレジストの被膜を、第２のコーティング上にコーティングする。イメージング・プロセスを図２に例示する。

フォトレジストの被膜を、最上部反射防止コーティングの頂部にコーティングし、ベーク処理して、フォトレジスト溶媒を実質的に除去する。エッジビード・リムーバを、コーティング・ステップ後に施与して、当分野でよく知られているプロセスを使用して基板の縁部を清浄にすることができる。

反射防止コーティングがその上に形成される基板は、半導体産業で典型的に使用される任意のものであってよい。適当な基板には、限定ではないが、低誘電率材料、シリコン、金属面でコーティングされたシリコン基板、銅がコーティングされたシリコン・ウェハ、銅、アルミニウム、ポリマー樹脂、二酸化シリコン、金属、ドーピングされた二酸化シリコン、窒化シリコン、タンタル、ポリシリコン、セラミックス、アルミニウム／銅混合物；ガリウムヒ素および他のそのような第ＩＩＩ／Ｖ族化合物が包含される。基板は、上記の材料から作製された任意の数の層を含んでよい。

フォトレジストは、半導体産業で使用される任意の種類であってよいが、但し、フォトレジスト中の光活性化合物および反射防止コーティングが、イメージング・プロセスで使用される露光波長で実質的に吸収することを条件とする。

今日までに、微細化に著しい進歩をもたらしたいくつかの主な深紫外線（ｕｖ）露光技術が存在し、これらの放射線は２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７および１３．５ｎｍである。２４８ｎｍのためのフォトレジストは典型的には、米国特許第４，４９１，６２８号（特許文献５）および米国特許第５，３５０，６６０号（特許文献６）に記載されているものなど、置換ポリヒドロキシスチレンおよびそのコポリマー／オニウム塩をベースとしている。他方で、１９３ｎｍおよび１５７ｎｍで露光するためのフォトレジストは、芳香族がこの波長では不透明であるので、非芳香族ポリマーを必要とする。米国特許第５，８４３，６２４号（特許文献７）および米国特許第６，８６６，９８４号（特許文献８）は、１９３ｎｍ露光に有用なフォトレジストを開示している。一般に、脂環式炭化水素を含有するポリマーは、２００ｎｍ未満で露光するためのフォトレジストに使用される。脂環式炭化水素は、多くの理由でポリマーに組み込まれるが、それというのも主に、これらはエッチング耐性を改善する比較的高い炭素と水素との比を有し、低波長でも透明性をもたらし、比較的高いガラス転移温度を有するためである。米国特許第５，８４３，６２４号（特許文献７）は、無水マレイン酸と不飽和環式モノマーとのフリーラジカル重合により得られるフォトレジストのためのポリマーを開示している。米国特許第６，４４７，９８０号（特許文献９）および米国特許第６，７２３，４８８号（特許文献１０）に記載されていて、参照により本明細書に組み込まれるものなどの、任意の知られている種類の１９３ｎｍフォトレジストを使用することができる。１５７ｎｍに感光性があり、懸垂フルオロアルコール基を有するフッ素化ポリマーをベースとするフォトレジストの２つの基本的なクラスは、その波長で実質的に透明であることが知られている。一方のクラスの１５７ｎｍフルオロアルコール・フォトレジストは、フッ素化ノルボルネンなどの基を含有するポリマーに由来し、金属触媒またはラジカル重合を使用してテトラフルオロエチレンなどの他の透明なモノマーとホモ重合または共重合される（米国特許第６，７９０，５８７号（特許文献１１）および米国特許第６，８４９，３７７号（特許文献１２））。一般に、これらの材料はより高い吸光度をもたらすが、それらの高い脂環式含分により、良好なプラズマ・エッチング耐性を有する。さらに最近では、ポリマー主鎖が、１，１，２，３，３−ペンタフルオロ−４−トリフルオロメチル−４−ヒドロキシ−１，６−ヘプタジエンなどの不斉ジエンの環化重合（米国特許第６，８１８，２５８号（特許文献１３））またはフルオロジエンとオレフィンとの共重合（米国特許第６，９１６，５９０号（特許文献１４））に由来する１５７ｎｍフルオロアルコール・ポリマーの群が記載された。これらの材料は、１５７ｎｍで許容可能な吸光度をもたらすが、フルオロ−ノルボルネン・ポリマーに比べてその脂環式含分が低いので、より低いプラズマ・エッチング耐性を有する。これら２つの群のポリマーは、第１の種類のポリマーの高いエッチング耐性と第２の種類のポリマーの１５７ｎｍでの高い透明性とのバランスをもたらすために、ブレンドし得ることが多い。１３．５ｎｍの極紫外線（ＥＵＶ）を吸収するフォトレジストもまた有用であり、当分野で知られている。新規なコーティングはまた、ナノインプリンティングおよび電子線リソグラフィで使用することもできる。

コーティング・プロセスの後に、フォトレジストを像様露光する。露光は、典型的な露光装置を使用して行ってもよい。次いで、露光されたフォトレジストを、水性現像液で現像して、処理されたフォトレジストを除去する。現像液は好ましくは、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を含むアルカリ水溶液である。現像液はさらに、界面活性剤（複数可）を含んでもよい。任意選択の加熱ステップを、現像前および露光後のプロセスに組み込むことができる。新規な組成物は、アルカリ現像液に可溶性ではない。

フォトレジストをコーティングおよびイメージングするプロセスは、当業者によく知られており、使用されるフォトレジストの特定の種類のために最適化される。次いで、パターニングされた基板を、適当なエッチング・チャンバ内でエッチング・ガスまたはガスの混合物でドライ・エッチングして、反射防止被膜または多数の層の反射防止コーティングの露光部分を除去することができるが、この際、残存しているフォトレジストがエッチング・マスクとして機能する。Ｏ_２、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃｌ_２、ＨＢｒ、ＳＯ_２、ＣＯなどを含むものなど、様々なエッチング・ガスが、有機反射防止コーティングをエッチングするために当分野では知られている。

上記で参照された文献はそれぞれ、その全体が、あらゆる目的で、参照により本明細書に組み込まれる。下記の具体的な例では、本発明の組成物を生成および利用する方法の詳細な説明を提供する。しかしながら、これらの例は、本発明の範囲を限定または制限することを何ら意図したものではなく、本発明を実施するために専ら利用しなければならない条件、パラメータまたは値を提供していると解釈すべきではない。

下記の例における反射防止コーティングの屈折率（ｎ）および吸収度（ｋ）の値は、Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ ＶＡＳＥ３２楕円偏光計で測定した。

ポリマーの分子量を、ゲル浸透クロマトグラフで測定した。

例１
ポリ（アントラセン−コ−１−ナフトール−コ−フェノール−コ−アダマンタン−コ−メチレン）の合成
アントラセン２６．７ｇ（０．１５モル）、１−ナフトール２１．６ｇ（０．１５モル）、フェノール２８．２ｇ（０．３０モル）、１，３−アダマンタンジオール２５．２７５ｇ（０．１５モル）およびパラホルムアルデヒド（４．５ｇ（０．１５モル）ならびに溶媒ジグリム２１０ｇおよびシクロペンチルメチルエーテル（ＣＰＭＥ）２１０ｇを一緒に、オーバーヘッド型機械攪拌、凝縮器、サーモウォッチ、ディーン・スタークトラップおよびＮ_２パージを備えた１０００ｍＬ、四つ口丸底フラスコ（ＲＢＦ）に秤量添加した。成分を室温で１０分間一緒に混合し、トリフルオロメタンスルホン酸５ｇを加えた。これを室温で５分間混合し、次いで、温度を１５０℃に調節した。温度が上昇したら、ディーン・スタークトラップを使用して、水を反応物から、ＣＰＭＥと共に除去した（２４０ｍＬ）。３時間後に、反応を止め、ＣＰＭＥ１０００ｍｌを加えた。反応混合物を５リットルのフラスコに移し、脱イオン水、即ちＤＩ水５００ｍｌで２回洗浄した。次いで、混合物をヘキサン６リットルに浸し、ポリマーを沈澱させた。ポリマーを濾過し、洗浄し、真空下で乾燥させると、ポリマー６８ｇが収率６４％で回収された。ポリマーをテトラヒドロフラン、即ちＴＨＦ６００ｍＬに溶かし、ヘキサン６リットル中で沈澱させ、濾過し、洗浄し、真空下、５５℃で一晩乾燥させると、ポリマー５０ｇが収率４７％で得られた。ＧＰＣによる重量平均Ｍｗは４５４１であり、多分散性、即ちＰｄは２．１８であった。

例２
例１からのポリマー１．５ｇをボトルに入れ、ＴＭＯＭ−ＢＰ０．１５ｇを加え、ドデシルベンゼンスルホン酸、即ちＤＢＳＡ０．６ｇをＡｒＦ希釈剤（７０ＰＧＭＥ：３０ＰＧＭＥＡ）中１０％の溶液で加え、ＡｒＦ希釈剤１２．７５ｇを加えて、溶液１５．００ｇを作製した。一晩振盪した後に、配合物を０．２μｍフィルターで濾過した。

例３
ｎおよびｋ測定：例２からの配合物をＡｒＦ希釈剤で固形分１．２５％に調節し、全ての物質が溶解するまで、混合物を混合した。均一な溶液を０．２μｍ膜フィルターで濾過した。この濾過された溶液を、６インチのシリコン・ウェハに１５００ｒｐｍでスピン・コーティングした。コーティングされたウェハをホットプレート上、２３０℃で６０秒間ベーク処理した。次いで、ｎおよびｋ値をＪ．Ａ． Ｗｏｏｌｌａｍ Ｃｏ．Ｉｎｃ．製のＶＡＳＥ Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒで測定した。１９３ｎｍ放射線での被膜の光学定数ｎおよびｋは、ｎ＝１．４３、ｋ＝０．５０であった。

例４
例２からの均一な溶液を、０．２μｍ膜フィルターで濾過した。この濾過された溶液を、６インチのシリコン・ウェハに１５００ｒｐｍでスピン・コーティングした。コーティングされたウェハをホットプレート上、１３０℃で６０秒間ベーク処理した。ベーク処理の後に、ウェハを室温に冷却し、ＰＧＭＥ中に３０秒間部分的に浸漬した。半分にしたウェハを２つ、膜厚の変化に関して試験した。ベーク処理されたコーティングは有効に架橋されていたので、ＰＧＭＥＡ中に浸された部分で、被膜損失は観察されなかった。

例５
リソグラフィ露光を、Ｔｏｋｙｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｌｅａｎ Ｔｒａｃｋ １２にインターフェース連結しているＮｉｋｏｎ ＮＳＲ−３０６Ｄ（ＮＡ：０．８５）で行った。例２の高炭素材料をシリコン・ウェハにスピン・コーティングし、続いて、シリコン反射防止コーティング、次いで、その上にコーティングされるフォトレジストのコーティングを形成することにより、基板（三層積層）を調製した。例２からの濾過された溶液を、８インチのシリコン・ウェハに１５００ｒｐｍでスピン・コーティングし、２３０℃で６０秒間ベーク処理すると、２０２ｎｍの被膜厚が得られた。例２の下層被膜上に、Ｓ２４Ｈ（シリコン組成物、ＡＺ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＵＳＡ Ｃｏｒｐ．、Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅ、ＮＪから入手可能）をコーティングし、２３０℃で６０秒間ベーク処理すると、３８ｎｍの被膜厚が得られた。次いで、フォトレジスト、ＡＺ（登録商標）ＡＸ２１１０Ｐ（ＡＺ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＵＳＡ Ｃｏｒｐから入手可能）をシリコン層の上にコーティングすると、１１０℃／６０秒でのベーク処理の後に、１５０ｎｍ厚の被膜厚が得られた。フォトレジストを、８０ｎｍの１：１ライン・アンド・スペースパターンを有するパターン・マスクを介し、１９３ｎｍ放射線、ダイポール照明（０．８２アウター、０．４３インナー・シグマ）を用いて露光し、フォトレジストを露光の後に１１０℃／６０秒でベーク処理し、続いて、２．３８％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を含有する界面活性剤不含ＡＺ（登録商標）３００ＭＩＦ現像液で３０秒間現像した。フォトレジストは、２１ｍＪ／ｃｍ^２の感光性および０．１０μｍの線形解像度（ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を有し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したとき、優れた垂直パターン形状を示した。

例６
リソグラフィ露光を、Ｔｏｋｙｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｌｅａｎ Ｔｒａｃｋ １２にインターフェース連結しているＮｉｋｏｎ ＮＳＲ−３０６Ｄ（ＮＡ：０．８５）で行った。高炭素材料をシリコン基板にスピン・コーティングし、次いで、２３０℃で６０秒間ベーク処理することにより、基板（三層積層）を調製した。例２からの濾過された溶液を、８インチのシリコン・ウェハに１５００ｒｐｍでスピン・コーティングすると、被膜厚は２６０ｎｍであった。Ｓｉ−底部反射防止コーティングＳ２４Ｈ（ＡＺ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＵＳＡ Ｃｏｒｐから入手可能）をコーティングし、２３０℃で６０秒間ベーク処理すると、３８ｎｍの被膜厚が得られた。次いで、フォトレジスト、ＡＸ２０５０Ｐ（ＡＺ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＵＳＡ Ｃｏｒｐから入手可能）を２００ｎｍ厚でコーティングし、１１０℃で６０秒間ソフトベーク処理した。１００ｎｍの１：１コンタクト・ホールのための露光パターンを、ダイポール照明（０．８２アウター、０．４３インナー・シグマ）で処理し、露光後に１１０℃／６０秒でベーク処理した。露光されたフォトレジストを２．３８％の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を含有する界面活性剤不含現像液ＡＺ（登録商標）３００ＭＩＦで６０秒間現像した。感光性は３０ｍＪ／ｃｍ^２であり、コンタクト・ホールは、１０５ｎｍと測定された。

例７
例６からのパターニングされたウェハをＮＥ−５０００Ｎ（ＵＬＶＡＣ）エッチャーで、ＣＦ_４ガスを使用してドライ・エッチングし、続いて、酸素ガスでドライ・エッチングし、構造の断面をＳＥＭを使用して観察した。エッチングの後に、パターン形状は、垂直であることが判明した。

例８
ポリ（アントラセン−コ−１−ナフトール−コ−フェノール−コ−アダマンタン−コ−メチレン）の合成
アントラセン１３．３７ｇ（０．０７５モル）、１−ナフトール１０．８１ｇ（０．０７５モル）、フェノール１４．１ｇ（０．１５モル）、１，３−アダマンタンジオール１２．６２ｇ（０．０．０７５モル）および溶媒ジグリム１４０ｇおよびＣＰＭＥ４０ｇを一緒に、オーバーヘッド型機械攪拌、凝縮器、サーモウォッチ、ディーン・スタークトラップおよびＮ_２パージを備えた５００ｍＬ、四つ口ＲＢＦに秤量添加した。成分を室温で１０分間一緒に混合し、トリフルオロメタンスルホン酸１．７ｇを加えた。これを室温で５分間混合し、次いで、温度を１５０℃に調節した。温度が上昇したら、ディーン・スタークトラップを使用して、水を反応物から、ＣＰＭＥと共に除去した。反応の１．５時間後に、ホルムアルデヒドの３７％水溶液７．３ｇ（０．０７５モル）を加え、１．５時間反応させた。３時間後に反応を止め、ＣＰＭＥ４５０ｍｌを加えた。反応混合物を５リットルフラスコに移し、ＤＩ水５００ｍｌで２回洗浄した。次いで、これをヘキサン３リットルに浸し、沈澱物を形成させた。沈澱したポリマーを濾過し、洗浄し、真空下で乾燥させた。ポリマーをＴＨＦ４００ｍＬに溶かし、ヘキサン３リットル中で沈澱させ、濾過し、洗浄し、真空下、５５℃で一晩乾燥させた。

Claims (15)

1. スピン・コーティング可能な有機反射防止コーティング組成物であって、（ｉ）構造（１）のポリマー主鎖中に縮合芳香環を有する少なくとも１個の単位、（ｉｉ）構造（２）を有する少なくとも１個の単位、および（ｉｉｉ）構造（３）のポリマー主鎖中に環式脂肪族部分を有する少なくとも１個の単位を含むポリマーを含む組成物
   

   

   ［式中、Ｆｒ_１は、３個以上の芳香環を有する置換または非置換縮合芳香環部分であり、Ｒ’およびＲ’’は独立に、水素、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル、Ｚ、Ｃ_１〜Ｃ_４アルキレンＺから選択され、ここで、Ｚは置換または非置換芳香族部分であり、Ｒ_１は、水素または芳香族部分から選択され、Ｂは、置換または非置換脂環式部分である］。
2. 前記縮合芳香環Ｆｒ_１を有する前記単位が、約３から約８個の範囲の芳香環または４個以上の芳香環を有する、請求項１に記載の組成物。
3. 前記縮合芳香環Ｆｒ_１を有する前記単位が、
   

   

   ［式中、Ｒ_ａは、有機置換基であり、ｎは、１〜１２である］
   から選択される、請求項１または２に記載の組成物。
4. 前記単位（ｉｉ）が、メチレン、アルキルメチレン、アリール置換メチレン、ヒドロキシアリール置換メチレンおよびヒドロキシアリール置換アルキルメチレンから選択される、請求項１〜３のいずれか一つに記載の組成物。
5. 前記環式脂肪族部分Ｂが、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、カルボン酸、カルボン酸エステル、アルキルエーテル、アルコキシアルキル、エーテル、ハロアルキル、アルキルカーボネート、アルキルアルデヒドおよびケトンから選択される少なくとも１個の基で置換されているシクロアルキレンであり、前記脂環式基が好ましくは、１個を超える脂環式単位を含むブロック単位を形成している、請求項１〜４のいずれか一つに記載の組成物。
6. 前記ポリマーが、少なくとも１個のピレン単位、少なくともフェノールまたはナフトール単位、少なくとも１個のメチレン単位、および少なくとも１個のアダマンチレンまたはシクロペンチレン単位を含み、非置換フェニル、置換フェニル、非置換ナフチルおよび置換ナフチルのうちの少なくとも１個から選択される基を含むモノマー単位、好ましくはヒドロキシフェニル、ヒドロキシナフチル、およびヒドロキシビフェニルのうちの少なくとも１個から選択される単位をさらに含んでよい、請求項１〜５のいずれか一つに記載の組成物。
7. 前記脂肪族部分を有する前記単位が、架橋剤と反応し得る部位を有する、請求項１〜６のいずれか一つに記載の組成物。
8. アルカリ現像液に可溶性ではない、請求項１〜７のいずれか一つに記載の組成物。
9. 酸発生剤をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一つに記載の組成物。
10. 架橋剤および場合によって、熱酸発生剤をさらに含む、請求項１〜９のいずれか一つに記載の組成物。
11. マイクロエレクトロニクス・デバイスを製造する方法であって、
    ａ）請求項１〜１０のいずれか一つに記載の反射防止コーティング組成物の第１層を基板に施与するステップと；
    ｂ）場合によって、少なくとも１つの第２反射防止コーティング層を、前記第１反射防止コーティング組成物層の上に施与するステップと；
    ｃ）フォトレジスト層を前記反射防止コーティング層の上にコーティングするステップと；
    ｄ）前記フォトレジスト層を像様露光するステップと；
    ｅ）前記フォトレジスト層を水性アルカリ現像液で現像するステップと
    を含む方法。
12. 前記第１反射防止コーティング層が、約０．０５から約１．０の範囲のｋ値を有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第２反射防止コーティングがシリコンを含む、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記フォトレジストが、約２４０ｎｍから約１２ｎｍの放射線またはナノインプリンティングでイメージング可能である、請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
15. 前記フォトレジストの下にある層（複数可）をドライ・エッチングするステップをさらに伴う、請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
    

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