JP2014141455A - 低温適用のためのイオン性熱酸発生剤 - Google Patents
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Abstract
Description
A−は、3以下のpKaを有する有機もしくは無機酸のアニオンであり;かつ
(BH)+は、0から5.0の間のpKa、および170℃未満の沸点を有する窒素含有塩基Bのモノプロトン化形態である]で表されるイオン性熱酸発生剤を提供する。
本発明の組成物がその上を被覆している半導体ウエハなどの基体も提供される。その他の態様は下に開示される。
低温(例えば、100℃未満)で酸を生成する能力のあるTAGを有することは、有利であろう。CTOプロセスにおけるライン幅ラフネス(LWR)の改良はベーク(加熱)工程の温度に関連し、低いベーク温度では、通常、低い(良好な)LWR値が得られることがここに見出された。
A−は、3以下のpKaを有する有機もしくは無機酸のアニオンであり;かつ
(BH)+は、0から5.0の間のpKa、および170℃未満の沸点を有する窒素含有塩基Bのモノプロトン化形態である]で表されるイオン性熱酸発生剤を提供する。
3−フルオロピリジニウムパーフルオロブタンスルホネート(PFBuS);
3−フルオロピリジニウムトリフラート(OTf);および
3−フルオロピリジニウム p−トルエンスルホネート(PTSA)。
一態様では、本発明は、例えば、パターン形成に使用される像形成ツールの解像度限界よりも充分に小さいラインCD、ならびに改良されたプロファイルおよびライン幅ラフネスを実現するためのレリーフ像の化学トリミングによる、フォトレジストレリーフ像を提供するための方法を提供し、その方法は、a)基体の上に配置されたフォトレジスト層中のフォトレジストレリーフ像を覆うように、本発明のイオン性熱酸発生剤を含む化学トリムオーバーコート組成物の被膜層を適用すること;b)化学トリムオーバーコート組成物層を加熱すること;およびc)フォトレジスト層を現像することを含む。
フォトレジストを露光するために使用される活性化放射線の反射は、多くの場合、フォトレジスト層中のパターン形成された像の解像度に限界をもたらす。基体/フォトレジスト界面からの放射線の反射は、フォトレジスト中の放射線の強度に空間的変動をもたらす場合があり、その結果、現像時の不均一なフォトレジストライン幅となる。また、放射線は、基体/フォトレジスト界面から、露光が意図されないフォトレジストの領域に散乱する場合があり、この場合もやはりライン幅の変動となる。散乱および反射の量は、一般に領域ごとに異なり、さらなるライン幅の不均一性をもたらす。基体トポグラフィの変動も、解像度を制限する問題を引き起こし得る。
好ましい態様では、樹脂、光酸発生剤、および1種以上の熱酸発生剤(TAG)(少なくとも1種の本発明のTAGを含む)、および場合によって塩基性成分(または「クエンチャー」)を含む、フォトレジスト組成物が提供される。
1)248nmでの像形成に特に適した化学増幅型ポジ型レジストを提供することのできる酸不安定基を含有するフェノール樹脂。この種類の特に好ましい樹脂としては、以下が挙げられる。i)ビニルフェノールおよびアルキル(メタ)アクリレートの重合単位を含有するポリマー、ここで、重合されたアルキル(メタ)アクリレート単位は、光酸の存在下でデブロッキング反応を受けることができる。光酸誘起デブロッキング反応を受けることのできる例となるアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、アクリル酸メチルアダマンチル、メタクリル酸メチルアダマンチル、ならびに光酸誘起反応を受けることのできるその他の非環式アルキルおよび脂環式の(メタ)アクリレート、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,042,997号および同第5,492,793号のポリマーが挙げられる。;ii)ビニルフェノール、場合によって置換されているがヒドロキシまたはカルボキシ環置換基を含まないビニルフェニル(例えば、スチレン)、およびアルキル(メタ)アクリレート、例えば、上記のポリマーi)に記載したデブロッキング基の重合単位を含有するポリマー、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,042,997号に記載されるポリマー;ならびにiii)光酸と反応するアセタールまたはケタール部分を含む繰り返し単位、および場合によって芳香族繰り返し単位、例えばフェニルまたはフェノール性基などを含有するポリマー;
2)200nm未満の波長、例えば193nmなどでの像形成に特に適した化学増幅型ポジ型レジストを提供することのできる、フェニル基を実質的にまたは完全に含まない樹脂。この種類の特に好ましい樹脂としては以下のものがある:i)場合によって置換されているノルボルネンなどの非芳香族環状オレフィン(環内二重結合)の重合単位を含有するポリマー、例えば米国特許第5,843,624号に記載されるポリマーなど;ii)アルキル(メタ)アクリレート単位、例えば、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、アクリル酸メチルアダマンチル、メタクリル酸メチルアダマンチル、ならびにその他の非環式アルキルおよび脂環式の(メタ)アクリレートなどを含有するポリマー、かかるポリマーは、米国特許第6,057,083号に記載されている。この種類のポリマーは、好ましい態様において、ある種の芳香族基、例えば、ヒドロキシナフチルなどを含有し得る。
ポジ型化学増幅型フォトレジスト組成物(レジストA)は、1.28gのポリマーA(モル比M1/M2/M3=4/4/2、Mw=10K)および1.28gのポリマー B(M1/M2/M3/M4=30/35/15/20、Mw=7K)、
レジストA(実施例1)を、12インチのシリコンウエハの上の有機反射防止コーティング(BARC AR124 23nm/AR26N 77nm)の上にスピンコートし、95℃/60秒でソフトベークした。次に、30nm OC2000トップコート(ダウ・ケミカル・カンパニー製)をこのレジスト上に適用した。被覆されたウエハは、NA=1.30、プラスx偏光のDipole 35Y照明(0.9/0.635シグマ)でASML ArF 1900iで露光され、次に80℃/60秒で露光後ベークされた。次に、被覆されたウエハを0.26N(規定)水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で処理して45nm 1:1ラインアンドスペースパターンの像形成されたレジスト層を現像した。
2.318gのt−ブチルアクリレート/メタクリル酸の共重合体(モル比7/3)、0.132gの3−フルオロピリジニウムパーフルオロブタンスルホネート、19.51gのデカンおよび78.04gの2−メチル−1−ブチノールを、すべての成分が溶解するまで混合し、次に0.2umナイロンフィルタにより濾過した。45nm 1:1ラインアンドスペースパターンをもつレジスト上に、CTO1の60nm膜がスピンコートされ、70℃でベークされ、そして2.38%TMAH現像液中で12秒間TEL Lithus GPノズルを用いて現像された。
2.324gのt−ブチルアクリレート/メタクリル酸の共重合体(モル比7/3)、0.126gのピリジニウムパーフルオロブタンスルホネート、19.51gのデカンおよび78.04gの2−メチル−1−ブチノールを、すべての成分が溶解するまで混合し、次に0.2umナイロンフィルタにより濾過した。45nm 1:1ラインアンドスペースパターンをもつレジスト上に、CTO2の60nm膜がスピンコートされ、70℃でベークされ、そして2.38%TMAH現像液中で12秒間TEL Lithus GPノズルを用いて現像された。
2.323gのt−ブチルアクリレート/メタクリル酸の共重合体(モル比7/3)、0.127gのピリダジニウムパーフルオロブタンスルホネート、19.51gのデカンおよび78.04gの2−メチル−1−ブチノールを、すべての成分が溶解するまで混合し、次に0.2umナイロンフィルタにより濾過した。45nm 1:1ラインアンドスペースパターンをもつレジスト上に、CTO1(実施例3)の60nm膜がスピンコートされ、70℃でベークされ、そして2.38%TMAH現像液中で12秒間TEL Lithus GPノズルを用いて現像された。
2.344gのt−ブチルアクリレート/メタクリル酸の共重合体(モル比7/3)、0.106gのアンモニウムパーフルオロブタンスルホネート、19.51gのデカンおよび78.04gの2−メチル−1−ブチノールを、すべての成分が溶解するまで混合し、次に0.2umナイロンフィルタにより濾過した。45nm 1:1ラインアンドスペースパターンをもつレジスト上に、CTO2の60nm膜がスピンコートされ、70℃でベークされ、そして2.38%TMAH現像液中で12秒間TEL Lithus GPノズルを用いて現像された。
Claims (10)
- Bが置換ピリジンである、請求項1または2に記載のイオン性熱酸発生剤。
- A−が、フルオロアルキルスルホン酸のアニオンである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のイオン性熱酸発生剤。
- a)基体上に化学増幅型フォトレジスト組成物の被膜層を適用する工程と、
b)前記フォトレジスト層を活性化放射線に露光し、前記露光されたフォトレジスト層を現像してフォトレジストレリーフ像を得る工程と、
c)前記露光されたフォトレジスト組成物被膜層を覆うように、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱酸発生剤を含む化学トリムオーバーコート組成物の被膜層を適用する工程と、
d)前記化学トリムオーバーコート組成物層を加熱する工程と、
e)前記フォトレジスト層を現像してフォトレジストレリーフ像を得る工程と、
を含む、フォトレジストレリーフ像を提供するための方法。 - フォトレジスト層、および
前記フォトレジスト層を覆う、請求項1〜4のいずれか一項に記載のイオン性熱酸発生剤を含む化学トリムオーバーコート層
を含む被覆された基体。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のイオン性熱酸発生剤および樹脂を含む、反射防止コーティング組成物。
- 請求項7に記載の反射防止コーティング組成物を含む反射防止組成物層を含む、被覆された基体。
- 請求項8に記載の反射防止コーティング組成物を含む反射防止組成物層、および
前記反射防止組成物層上のフォトレジスト層
を含む被覆された基体。 - (a)樹脂と、
(b)光酸発生剤と、
(c)請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱酸発生剤と
を含む、フォトレジスト配合物。
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