JP2021109962A - フォトレジスト下層用のコーティング組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】オーバーコートされたEUVフォトレジストに向上した感度を付与するための高いドライエッチ速度を有する下層コーティング組成物に使用するための、ヨウ素に富むモノマー及び対応するポリマーを提供する。【解決手段】イソシアヌレート基及び架橋性基を含む架橋性ポリエステルポリマーと;架橋剤と;酸触媒とを含むコーティング組成物であって、架橋性ポリエステルポリマー及び架橋剤の少なくとも1つがヨウ素含有ポリマーを含むコーティング組成物。【選択図】なし

Description

極端紫外線リソグラフィ(「EUVL」)は、20nm未満の形体サイズでの大量半導体製造のための光リソグラフィに取って代わる先端技術オプションの1つである。極端に短い波長(13.4nm)が、多様な技術世代において必要とされる高い解像度のための重要な実現要因である。更に、全体システムコンセプト−走査露光、投影光学、マスクフォーマット、及びレジスト技術−は、現行の光技術のために用いられるものによく似ている。以前のリソグラフィ世代のように、EUVLは、レジスト技術、露光ツール技術、及びマスク技術からなる。重要な課題は、EUV光源電力及び処理量である。EUV光源電力のあらゆる改善が、現在厳しいレジスト感度仕様に直接影響を及ぼすであろう。実に、EUVLイメージングにおける主な問題は、レジスト感度であり、感度が低ければ低いほど、必要とされる光源電力がより大きくなるか又はレジストを完全に露光するために必要とされる露光時間がより長くなる。電力レベルが低くければ低いほど、印刷されたラインのラインエッジ粗さ(「LER」)に、ノイズがより多く影響を及ぼす。
EUVL感度の向上は、重要な実現要因である。EUV光吸収断面積及び二次電子発生収率がEUV感度にとって決定的に重要な要因であることが示されている。EUVLフォトレジスト感度を上げるための一方法は、既知の原子吸収を用いて理論的に計算することができる材料の原子特性である、13.5nmにおけるその吸収断面積を増やすことによる。炭素、酸素、水素、及び窒素などの、レジスト材料を構成する典型的な原子は、13.5nmにおいて非常に弱い吸収を有する。フッ素原子は、わずかにより高い吸収を有し、高いEUV吸収フォトレジストの探求において使用されてきた。
ヨウ素は、際立って高いEUV光吸収断面積を有する。ヨウ素含有モノマー及び対応するポリマーは、リソグラフィック処理のために有用であることができる。これらの材料は、ハロゲン原子を含有するノボラック樹脂を有する下層コーティング組成物を記載している、(特許文献1)を除いて、主にレジストコーティング組成物用に、下層コーティング組成物にではなく適用されてきた。オーバーコートされたEUVフォトレジストに向上した感度を付与するための高いドライエッチ速度を有する下層コーティング組成物に使用するためのヨウ素に富むモノマー及び対応するポリマーが依然として必要とされている。
米国特許第9,005,873 B2号明細書 米国特許出願公開第2012/004029 A1号明細書 米国特許第6,261,743号明細書 米国特許出願公開第2006/0226122号明細書
Zeno W.Wicks,Jr,Frank N.Jones,S.Peter Pappas,「Organic Coatings,Science and Technology」,pp 246−257(John Wiley & Sons,1999、第2版) Houben−Weyl,「Methoden der Organischen Chemie,Band E20,Makromolekulare Soffe,Polyester」,pp 1405−1429.(Georg Thieme Verlag,Stuttgart 1987) McCutcheon’s Emulsifiers and Detergents,North American Edition for the Year 2000
イソシアヌレート基及び架橋性基を含む架橋性ポリエステルポリマーと;架橋剤と;酸触媒とを含むコーティング組成物であって、架橋性ポリエステルポリマー及び架橋剤の少なくとも1つがヨウ素含有ポリマーを含むコーティング組成物が提供される。
別の態様は、基材上に配置されたコーティング組成物の層と;コーティング組成物の層上に配置されたフォトレジスト層とを含むコートされた基材を提供する。
更に別の態様は、電子デバイスの形成方法であって、コーティング組成物の層を基材上に塗布する工程と;コーティング組成物を硬化させて下層膜を形成する工程と;フォトレジストコーティング組成物の層を下層膜上に塗布してフォトレジスト層を形成する工程と;フォトレジスト層を放射線にパターン様露光する工程と;露光されたフォトレジスト層を現像してレジストレリーフ画像を提供する工程とを含む方法を提供する。
その例が本説明において例示される、例示的な態様がこれから詳細に言及される。これに関連して、本例示的な態様は、異なる形態を有し得、本明細書に明記される説明に限定されると解釈されるべきではない。したがって、例示的な態様は、本説明の態様を説明するために以下で記載されるにすぎない。本明細書で用いられる専門用語は、特定の態様を記載するという目的のためであるにすぎず、限定的であることを意図しない。
本明細書で用いるところでは、用語「a」、「an」、及び「the」は、量の制限を意味せず、本明細書で特に示さない又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。「又は」は、特に明記しない限り、「及び/又は」を意味する。量に関連して用いられる修飾語句「約」は、表示値を含み、前後関係(例えば、特定の量の測定と関連した誤差の程度を含む)によって決定される意味を有する。本明細書で開示される全ての範囲は、終点を含み、終点は、独立して、互いに合体できる。接尾辞「(s)」は、それが修飾する用語の単数形及び複数形の両方を含み、それによってその用語の少なくとも1つを含むことを意図する。「任意選択の」又は「任意選択的に」は、その後記載される事象又は状況が、起こることができるか又は起こることができないこと、並びに事象が起こる場合及び事象が起こらない場合をその記載が含むことを意味する。用語「第1の」、「第2の」等は、本明細書では、順番、量、又は重要性を意味せず、むしろ、1つの要素を別の要素から区別するために用いられる。要素が別の要素「上」にあると言われる場合、それが他の要素と直接に接触し得るか又は介在要素がそれらの間に存在し得る。対照的に、要素が別の要素の「直接上に」あると言われる場合、介在要素は存在しない。態様の記載される成分、要素、制限、及び/又は特徴は、様々な態様において任意の好適な方法で組み合わせられ得ることが理解されるべきである。
本明細書で用いるところでは、用語「炭化水素基」は、示される場合に1つ以上の置換基で任意選択的に置換された、少なくとも1個の炭素原子及び少なくとも1個の水素原子を有する有機化合物を意味し;「アルキル基」は、明記された数の炭素原子を有する、及び1の価数を有する直鎖若しくは分岐鎖の飽和炭化水素を意味し;「アルキレン基」は、2の価数を有するアルキル基を意味し;「ヒドロキシアルキル基」は、少なくとも1個のヒドロキシル基(−OH)で置換されたアルキル基を意味し;「アルコキシ基」は、「アルキル−O−」を意味し;「カルボン酸基」は、式「−C(=O)−OH」を有する基を意味し;「シクロアルキル基」は、全ての環員が炭素である1つ以上の飽和環を有する一価基を意味し;「シクロアルキレン基」は、2の価数を有するシクロアルキル基を意味し;「アルケニル基」は、少なくとも1個の炭素−炭素二重結合を有する直鎖若しくは分岐鎖の、一価炭化水素基を意味し;「アルケノキシ基」は、「アルケニル−O−」を意味し;「アルケニレン基」は、2の価数を有するアルケニル基を意味し;「シクロアルケニル基」は、少なくとも1個の炭素−炭素二重結合を持った、少なくとも3個の炭素原子を有する非芳香族環状の二価炭化水素基を意味し;「アルキニル基」は、少なくとも1個の炭素−炭素三重結合を有する一価炭化水素基を意味し;「アリール基」は、一価の芳香族単環式若しくは多環式環システムを意味し、少なくとも1つのシクロアルキル又はヘテロシクロアルキル環に縮合した芳香環を持った基を含み得;「アリーレン基」は、2の価数を有するアリール基を意味し;「アルキルアリール基」は、アルキル基で置換されているアリール基を意味し;「アリールアルキル基」は、アリール基で置換されているアルキル基を意味し;「アリールオキシ基」は、「アリール−O−」を意味し:「アリールチオ基」は、「アリール−S−」を意味する。
接頭辞「ヘテロ」は、化合物又は基が、炭素原子の代わりにヘテロ原子である少なくとも1つのメンバー(例えば、1、2、3、又は4つ以上のヘテロ原子)を含むことを意味し、ここで、ヘテロ原子は、それぞれ独立して、N、O、S、Si、又はPであり;「ヘテロアルキル基」は、炭素の代わりに1〜3つのヘテロ原子を有するアルキル基を意味し;「ヘテロシクロアルキル基」は、炭素の代わりに環員として1〜3つのヘテロ原子を有するシクロアルキル基を意味し;「ヘテロシクロアルキレン基」は、2の価数を有するヘテロシクロアルキル基を意味し;「ヘテロアリール基」は、炭素の代わりに環員として1〜4つのヘテロ原子を有する芳香族基を意味する。
用語「ハロゲン」は、フッ素(フルオロ)、塩素(クロロ)、臭素(ブロモ)、又はヨウ素(ヨード)である一価置換基を意味する。接頭辞「ハロ」は、水素原子の代わりにフルオロ、クロロ、ブロモ、又はヨード置換基のもう1つを含む基を意味する。ハロ基の組み合わせ(例えば、ブロモ及びフルオロ)、又はフルオロ基のみが存在し得る。
「置換された」は、指定された原子の通常の価数を超えないという条件で、基上の少なくとも1個の水素原子が別の基で置き換えられていることを意味する。置換基がオキソ(即ち、=O)の場合、炭素原子上の2個の水素が置き換えられている。置換基又は変数の組み合わせが許容される。「置換」位置に存在し得る例示的な基としては、ニトロ(−NO)、シアノ(−CN)、ヒドロキシル(−OH)、オキソ(=O)、アミノ(−NH)、モノ−若しくはジ−(C1〜6)アルキルアミノ、アルカノイル(アシルなどのC2〜6アルカノイル基など)、ホルミル(−C(=O)H)、カルボン酸若しくはそのアルカリ金属若しくはアンモニウム塩、C2〜6アルキルエステル(−C(=O)O−アルキル若しくはOC(=O)−アルキル)、C7〜13アリールエステル(−C(=O)O−アリール若しくはOC(=O)−アリール)、アミド(−C(=O)NR(式中、Rは水素若しくはC1〜6アルキルである)、カルボキサミド(−CHC(=O)NR(式中、Rは水素若しくはC1〜6アルキルである)、ハロゲン、チオール(−SH)、C1〜6アルキルチオ(−S−アルキル)、チオシアノ(−SCN)、C1〜6アルキル、C2〜6アルケニル、C2〜6アルキニル、C1〜6ハロアルキル、C1〜9アルコキシ、C1〜6ハロアルコキシ、C3〜12シクロアルキル、C5〜18シクロアルケニル、少なくとも1つの芳香環(例えば、フェニル、ビフェニル、ナフチル若しくは同様のもの、それぞれの環は置換か非置換かのどちらかの芳香族)を有するC6〜12アリール、1〜3の分離(separate)環若しくは縮合環と6〜18個の環炭素原子を有するC7〜19アリールアルキル、1〜3の分離環若しくは縮合環と6〜18個の環炭素原子を有するアリールアルコキシ、C7〜12アルキルアリール、C4〜12ヘテロシクロアルキル、C3〜12ヘテロアリール、C1〜6アルキルスルホニル(−S(=O)−アルキル)、C6〜12アリールスルホニル(−S(=O)−アリール)、又はトシル(CHSO−)が挙げられるが、それらに限定されない。基が置換されている場合、示されている炭素原子の数は、任意の置換基の炭素原子を除いた、基における炭素原子の総数である。例えば、基−CHCHCNは、シアノ基で置換されたCアルキル基である。
用語「(メタ)アクリレート」は、メタクリレート及びアクリレートの両方を含み、用語「(メタ)アリル」は、メタリル及びアリルの両方を含み、用語「(メタ)アクリルアミド」は、メタクリルアミド及びアクリルアミドの両方を含む。
本発明者らは、現在開示されるヨウ素含有ポリエステル及び/又は(メタ)アクリレートポリマーに由来するレジスト下層膜が、EUVリソグラフィ中にレジスト感度を向上させることができることを発見した。現在開示されるレジスト下層膜はまた、(特許文献2)において開示されているなどの、比較可能なハロゲン含有ノボラック樹脂よりも高いドライエッチ速度を達成することができる。例えば、本発明のコーティング組成物は、比較可能なハロゲン含有ノボラック樹脂のドライエッチ速度の少なくとも約2倍の速度を達成することができる。
したがって、ある態様は、架橋性ポリエステルポリマーと;架橋剤と;酸触媒とを含むコーティング組成物を提供する。架橋性ポリエステルポリマーは、イソシアヌレート基及び架橋性基を含む。架橋性ポリエステルポリマー及び架橋剤の少なくとも1つは、ヨウ素含有ポリマーを含む。
コーティング組成物の架橋性ポリエステルポリマーは、コーティング組成物がコーティング組成物中の成分の架橋前に基材に塗布され得るように、架橋していない(すなわち、非架橋である)。架橋性ポリエステルポリマーは、特に文脈によって明らかに示さない限り、ホモポリマー、コポリマー、又はオリゴマーであってもよい。例えば、架橋性ポリエステルポリマーは、同じ繰り返し構造単位を有するホモポリマーであってもよい。或いはまた、架橋性ポリエステルポリマーは、2つ以上の異なる繰り返し構造単位を有するコポリマーであってもよいし、例えば、ランダムコポリマー又はブロックコポリマーであってもよい。
ある態様において、架橋性ポリエステルポリマーは、式(1):
Figure 2021109962
の化合物に由来するヨウ素含有ポリエステルポリマーである。
式(1)において、Dは、単結合、又は非置換若しくは置換C1〜4アルキレン基である。式(1)における「I」がヨウ素原子であることは理解されるべきである。式(1)において、mは、0〜4の整数、典型的には0又は1であり;nは、1〜3の整数であり;mとnとの合計は6未満、典型的には1〜4、又は1〜3、又は2〜3の整数である。ヨウ素含有ポリエステルポリマー(1)の少なくとも1個の水素原子は、ヒドロキシル、カルボキシル、チオール、アミノ、エポキシ、アルコキシ、アミド、ビニル、及びそれらの組み合わせから独立して選択される官能基で置換されている。これらのうちで、ヒドロキシル、カルボキシル、又はアルコキシが好ましい。
式(1)において、Yは、−H、−OH、−C(O)OH、−C(O)OR、又はエポキシであり、ここで、Rは、水素、非置換若しくは置換C1〜10アルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基である。
式(1)において、各Xは、独立して、−F、−Cl、−Br、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基若しくはそれの塩、スルホン酸基若しくはそれの塩、リン酸基若しくはそれの塩、非置換若しくは置換C1〜30アルキル基、非置換若しくは置換C2〜30アルケニル基、非置換若しくは置換C2〜30アルキニル基、非置換若しくは置換C1〜30アルコキシ基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルケニル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルケニル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C6〜30アリールオキシ基、非置換若しくは置換C6〜30アリールチオ基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールオキシ基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールチオ基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基である。
ある態様において、式(1)の化合物は、式(1a):
Figure 2021109962
の化合物であってもよい。
式(1a)において、I、X、m、及びnは、式(1)におけるのと同じものである。式(1a)において、Rは、非置換若しくは置換C1〜10アルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基である。ヨウ素含有ポリエステルポリマー(1a)の少なくとも1個の水素原子は、ヒドロキシル、カルボキシル、チオール、アミノ、エポキシ、アルコキシ、アミド、ビニル、及びそれらの組み合わせから独立して選択される官能基で置換されている。これらのうちで、ヒドロキシル、カルボキシル、又はアルコキシが好ましい。
式(1)の好適な化合物としては、例えば、下記が挙げられる:
Figure 2021109962
ある態様において、架橋性ポリエステルポリマーは、式(2):
Figure 2021109962
のモノマーに由来する繰り返し単位を含む。
式(2)において、K、L、及びMは、それぞれ独立して、そのそれぞれがカルボン酸基で任意選択的に置換されている、線状若しくは分岐状C1〜10炭化水素基、C1〜10アルコキシカルボニル基、C1〜10アルカノイルオキシ基、又はC1〜5アルコキシカルボニル基若しくはC1〜5アルコキシ基で任意選択的に置換された線状若しくは分岐状C1〜10ヒドロキシアルキル基である。
式(2)において、K、L、及びMについて、C1〜10炭化水素基、C1〜10アルコキシカルボニル基、C1〜10アルカノイルオキシ基、及びC1〜10ヒドロキシアルキル基のそれぞれは、ハロゲン、アミノ基、チオール基、エポキシ基、アミド基、C1〜5アルキル基、C3〜8シクロアルキル基、C3〜20ヘテロシクロアルキル基、C2〜5アルケニル基、C1〜5アルコキシ基、C2〜5アルケノキシ基、C6〜10アリール基、C6〜10アリールオキシ基、C7〜10アルキルアリール基、又はC7〜10アルキルアリールオキシ基の少なくとも1つで任意選択的に置換されている。C3〜8シクロアルキル基及びC3〜20ヘテロシクロアルキル基は、オキソ基(=O)で少なくとも1個の環炭素原子上で任意選択的に置換されていることができる。ポリエステルポリマー(2)の少なくとも1個の水素原子は、ヒドロキシル、カルボキシル、チオール、アミノ、エポキシ、アルコキシ、アミド、ビニル、及びそれらの組み合わせから独立して選択される官能基で置換されている。これらのうちで、ヒドロキシル、カルボキシル、又はアルコキシが好ましい。
架橋性ポリエステルポリマー及び架橋性ヨウ素含有ポリエステルポリマーは、例えば(非特許文献1)及びその中の参考文献に又は(非特許文献2)及びその中の参考文献に記載されるなどの従来の重縮合技術によって形成され得る。一態様において、ジオール又はポリオール及びジカルボン酸又はポリカルボン酸が通常の重合容器へ装入され、数時間約150〜280℃で反応させられる。任意選択的に、エステル化触媒が、反応時間を減らすために使用され得る。ポリカルボン酸のジメチルエステル又は無水物などの、ポリカルボン酸のエステル化可能な誘導体をポリエステルが調製するために使用できることもまた理解される。例示的なポリオール及びポリカルボン酸としては、イソシアヌレートポリオール及びイソシアヌレートポリカルボン酸が挙げられる。ポリエステルポリマーは、線状若しくは分岐状であることができる。
好適なジオール及びポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール及び高次ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール及び高次ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール及び他のブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び他のペンタンジオール、ヘキサンジオール、デカンジオール、及びドデカンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、シクロヘキサンジメタノール、ジペンタエリスリトール、1,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ベンゼンジメタノール、2,4−ジメチル−2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、イソプロピリデンビス(p−フェニレン−オキシプロパノール−2)、4,4’−ジヒドロキシ−2,2’−ジフェニルプロパン、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール(又はシス若しくはトランスであってもよい、1,3−及び1,4−シクロヘキサンジメタノールの混合物)、ソルビトール、若しくは同様のもの、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
ある態様において、ヨウ素含有ポリエステルポリマーは、任意の好適な方法を用いて式(2)から誘導されるポリエステルポリマーと式(1)の化合物とから調製され得る。反応条件及び成分は、ポリエステルポリマー及び式(1)の化合物のそれぞれ上の反応性官能基に順応するように選択することができる。別の態様において、ヨウ素含有ポリエステルポリマーは、ヨウ素含有ポリエステルポリマーを提供するための有効な条件下で、式(1)の化合物を、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(カルボキシエチル)イソシアヌレートなどの、イソシアヌレート前駆体、1,2−プロパンジオール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、又は同様のものと反応させることから調製することができる。
好ましくは、本発明の架橋性ポリマーは、1分子当たり1,000〜10,000,000グラム(g/モル)、より典型的には2,000〜10,000g/モルの重量平均分子量(Mw)、及び500〜1,000,000g/モルの数平均分子量(Mn)を有するであろう。分子量(MwかそれともMn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって好適に測定される。
コーティング組成物は、架橋剤を更に含む。本発明の架橋剤は、小分子架橋剤又はヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーなどの高分子架橋剤であってもよい。架橋性ポリマー及び架橋剤の少なくとも1つは、ヨウ素含有ポリマーを含む。本明細書で用いるところでは、「ヨウ素含有ポリマー」は、ヨウ素含有ポリエステルポリマー又はヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーを意味する。
ある態様において、架橋剤は、式(3):
Figure 2021109962
のモノマーに由来するヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーを含む。
式(3)において、Rは、水素、フッ素、シアノ基、C1〜10アルキル基、又はC1〜10フルオロアルキル基であり、水素が典型的である。
式(3)における「I」はヨウ素原子であることが理解されるべきである。式(3)において、mは、0〜4の整数、典型的には0又は1であり;nは、1〜3の整数であり;mとnとの合計は6未満、典型的には1〜4、又は1〜3、又は2〜3の整数である。
式(3)において、Lは、−O−、−O(C=O)−、−(C=O)O−、−O(SO)−、−(SO)O−、−NH(SO)−、−(SO)NH−、−NH(CO)−、−(CO)NH−、−SO−、又は−SO−である。好ましくは、Lは、−O−、−O(C=O)−、又は−(C=O)O−である。
式(3)において、Aは、非置換若しくは置換C1〜30アルキレン基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキレン基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキレン基、非置換若しくは置換C6〜30アリーレン基、非置換若しくは置換の二価C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリーレン基、又は非置換若しくは置換の二価C3〜30ヘテロアリールアルキル基である。好ましくは、Aは、非置換若しくは置換C1〜30アルキレン基、例えばヒドロキシル基で置換されたC1〜10アルキレン基である。
式(3)において、各Xは、独立して、−F、−Cl、−Br、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基若しくはそれの塩、スルホン酸基若しくはそれの塩、リン酸基若しくはそれの塩、非置換若しくは置換C1〜30アルキル基、非置換若しくは置換C2〜30アルケニル基、非置換若しくは置換C2〜30アルキニル基、非置換若しくは置換C1〜30アルコキシ基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルケニル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルケニル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C6〜30アリールオキシ基、非置換若しくは置換C6〜30アリールチオ基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールオキシ基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールチオ基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基である。これらのうちで、ヒドロキシル基が好ましい。
式(3)のモノマーのための好適な構造としては、例えば、下記が挙げられる:
Figure 2021109962
ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、式(3)のモノマーに由来する単位を有するホモポリマーであることができ、式(3)の異なるモノマーに由来する異なる単位を有するコポリマーであることができ、又は式(3)のモノマーに由来するもの以外の追加の単位を有するコポリマーであることができる。
いくつかの態様において、ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、ヒドロキシル基などの、架橋性基を更に含むヨウ素含有モノマーに由来することができる。別の態様において、ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、ヨウ素を含有しないコモノマーである、架橋性モノマーに由来する構造単位(すなわち、「架橋性単位」)を更に含み得る。好適な架橋性モノマー又は架橋性単位は、ポリエステルポリマー及びヨウ素含有ポリエステルポリマーの架橋性基とよく反応する置換基を有するものであり、ペンダントのヒドロキシル基、チオール基、エポキシ基、又は同様のものを有する単位を含み得る。架橋性単位と言われる、架橋官能性を提供する例示的な構造単位には、下記が挙げられる:
Figure 2021109962
好ましくは、架橋性モノマーは、エポキシ基を含む。エポキシ架橋性単位を含む例示的なヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、下記である:
Figure 2021109962
ある態様において、ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーを基準として、10〜99モル%、又は30〜99モル%、又は80〜98モル%の式(3)に由来する繰り返し単位及び1〜90モル%、又は1〜70モル%、又は2〜20モル%の架橋性単位を含み得る。別の態様において、ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーを基準として、10〜90モル%、好ましくは20〜60モル%の式(3)に由来する繰り返し単位及び10〜90モル%、好ましくは40〜80モル%の架橋性単位を含み得る。
ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、式(3)のモノマーとは異なる他の繰り返し構造単位及び架橋性単位を含み得る。他の繰り返し構造単位としては、例えば、エッチ速度及び溶解性などの、コーティング組成物の特性を調整するという目的のための1つ以上の追加の単位が挙げられ得る。例示的な追加の単位としては、好ましくは側鎖上に架橋性基なしで;溶解性のための1つ以上の(メタ)アクリレート;より速いエッチ速度のためのビニルエーテル、ビニルケトン、及びビニルエステルが挙げられ得る。1つ以上の追加の単位は、アミン含有ポリマー中に存在する場合、アミン含有ポリマーを基準として、69モル%以下、好ましくは5〜50モル%の量で使用され得る。
ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーなどの、高分子架橋剤は、当技術分野における任意の方法を用いて調製され得る。例えば、本明細書で記載される構造単位に対応する及び重合性基を含む1種以上のモノマーが、モノマーコーティング組成物として組み合わせられ、モノマーがその後重合してアミン含有ポリマーを形成し得る。例示的な重合性基としては、(メタ)アクリレート、グリシジルエーテル、N−ビニル、ビニルエーテル、ビニルエステル、ビニルアミド、スチレン、(メタ)アクリルアミド、シアノアクリレート、1,3−ジエン、ビニルカーボネート、ビニルカルバメート、マレイミド、アルファ−オレフィン、イタコン酸、ビニルシラン、アルコキシシラン、ハロシラン、アルキニル等が挙げられるが、それらに限定されない。ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、任意の好適な条件下での、例えば有効な温度での加熱、有効な波長の化学線での照射、又はそれらの組み合わせによるモノマーコーティング組成物の重合によって得られ得る。モノマーコーティング組成物は、溶媒、重合開始剤、硬化触媒等などの、添加物を更に含み得る。
そのような溶媒の例としては:アルカン、フッ素化炭化水素、及び芳香族炭化水素などの、炭化水素、エーテル、ケトン、エステル、アルコール、並びにそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。特に好適な溶媒としては、ドデカン、メシチレン、キシレン、ジフェニルエーテル、ガンマ−ブチロラクトン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カプロラクトン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、デカノール、及びt−ブタノールが挙げられる。
ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、1モル当たり1,000〜100,000グラム(g/モル)、好ましくは2,000〜50,000g/モル、より好ましくは2,500〜25,000g/モル、更に一層好ましくは3,000〜20,000g/モルの重量平均分子量(M)を有し得る。分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定され得る。好ましい分子量は、合成中のより高い収率と、より低い膨潤/コーティング組成物が使用中に接触する溶媒、例えば、間隙充填、下層コーティング、底部反射防止コーティング(BARC)、フォトレジスト、及び現像液材料に使用された溶媒に対するより高いストリッピング抵抗とを可能にするであろう。より高い膨潤/より低いストリッピング抵抗は、オーバーコートされたフォトレジストのパターン化中にパターン崩壊をもたらし得る。
ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーの多分散指数(PDI)は、特に限定されない。ある態様において、PDIは、1.05以上、好ましくは1.05〜2.0、より好ましくは1.2〜2.0である。
ヨウ素を含有しない他の架橋剤は、架橋性ポリマーとの酸触媒架橋を受ける任意のものである。本発明において有用な架橋剤としては、例えば:トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン;ジビニルピリジン、ジビニルナフタレン及びジビニルキシレン;エチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリビニルシクロヘキサン、アリルメタクリレート(「ALMA」)、エチレングリコールジメタクリレート(「EGDMA」)、ジエチレングリコールジメタクリレート(「DEGDMA」)、プロピレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート(「TMPTMA」)、ジビニルベンゼン(「DVB」)、グリシジルメタクリレート、2,2−ジメチルプロパン 1,3−ジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリ(ブタンジオール)ジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリエトキシトリアクリレート、グリセリルプロポキシトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジビニルシラン、トリビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジビニルメチルシラン、メチルトリビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジビニルフェニルシラン、トリビニルフェニルシラン、ジビニルメチルフェニルシラン、テトラビニルシラン、ジメチルビニルジシロキサン、ポリ(メチルビニルシロキサン)、ポリ(ビニルヒドロシロキサン)、ポリ(フェニルビニルシロキサン)、テトラメトキシグリコールウリル及びテトラブトキシグリコールウリルなどのテトラ(C〜C)アルコキシグリコールウリル、並びにそれらの組み合わせが挙げられる。
本発明に有用な酸触媒としては、遊離酸及び酸発生剤が挙げられる。本発明のコーティング組成物と相溶性があり、且つ、架橋性ポリマー及び架橋剤の架橋を触媒する任意の遊離酸が、本発明での使用のために好適である。遊離酸の例としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロピルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、及びトリフルオロメタンスルホン酸などのスルホン酸が挙げられるが、それらに限定されない。コーティング組成物は、1種の触媒を含み得るか又は2種以上の異なる酸触媒を含み得る。
酸触媒は、加熱されたときに酸性部分を発生させることができる化合物である、熱酸発生剤(TAG)であってもよい。熱酸発生剤は、非イオン性又はイオン性であることができる。好適な非イオン性熱酸発生剤としては、例えば、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシル、p−トルエンスルホン酸メチル、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸シクロヘキシル、ニトロベンジルエステル、ベンゾイントシレート、2−ニトロベンジルトシレート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリオン、有機スルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、シュウ酸、フタル酸、リン酸、カンファースルホン酸、2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸、5−ニトロ−o−トルエンスルホン酸、5−スルホサリチル酸、2,5−ジメチルベンゼンスルホン酸、2−ニトロベンゼンスルホン酸、3−クロロベンゼンスルホン酸、3−ブロモベンゼンスルホン酸、2−フルオロカプリルナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、1−ナフトール−5−スルホン酸、2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイル−ベンゼンスルホン酸のアルキルエステル、及びそれらの塩、並びにそれらの組み合わせが挙げられる。好適なイオン性熱酸発生剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸トリエチルアミン塩、ドデシルベンゼンジスルホン酸トリエチルアミン塩、p−トルエンスルホン酸−アンモニウム塩、炭素環式アリール(例えばフェニル、ナフチル、アントラセニル等)及びヘテロアリール(例えばチエニル)スルホネート塩、脂肪族スルホネート塩及びベンゼンスルホネート塩などの、スルホネート塩が挙げられる。活性化時にスルホン酸を発生させる化合物が一般に好適である。好ましい熱酸発生剤としては、p−トルエンスルホン酸アンモニウム塩及びそれのフッ素化誘導体が挙げられる。ある実施形態において、酸触媒は、N−ベンジル−N,N−ジメチルアンモニウムトリフルオロメタンスルホネートを含む。
酸触媒は、活性化化学線に曝されたときに酸性部分を発生させることができる化合物である、光熱酸発生剤(PAG)であってもよい。好適な光酸発生剤としては、例えば、スルフィド及びオニウム型化合物が挙げられる。光酸発生剤としては、ジフェニルヨージドヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨージドヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨージドヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルp−メトキシフェニルトリフレート、ジフェニルp−トルエニルトリフレート、ジフェニルp−イソブチルフェニルトリフレート、ジフェニルp−tert−ブチルフェニルトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリフレート、(4−t−ブチルフェニル)テトラメチレンスルホニウム(3−ヒドロキシアダマンタニルエステル)−テトラフルオロブタンスルホネート)、(4−t−ブチルフェニル)テトラメチレンスルホニウム(アダマンタニルエステル)−テトラフルオロブタンスルホネート)及びジブチルナフチルスルホニウムトリフレートが挙げられるが、それらに限定されない。好ましいPAGとしては、テトラメチレンスルホニウム化合物が挙げられる。
コーティング組成物での使用のための好適な光酸発生剤としては、オーバーコートされるフォトレジストコーティング組成物のための本明細書で開示される光酸発生剤が挙げられる。下層コーティング組成物での光酸発生剤のそのような使用の議論については(特許文献3)を参照されたい。例えば、光酸発生剤は、式(4):
(4)
の小分子化合物であってもよく、
式中、Gは、式(5):
Figure 2021109962
のものである。
式(5)において、Xは、S又はIであってもよい。各Rは、Xに結合しており、独立して、C1〜30アルキル基;多環式若しくは単環式C3〜30シクロアルキル基;多環式若しくは単環式C6〜30アリール基;又は前述の少なくとも1つを含む組み合わせであってもよい。r5は、XがIである場合という条件で、2又は3であってもよいし、r5は2であり、XがSである場合、r5は、2又は3である。式(4)において、Zは、スルホン酸、スルホンイミド、又はスルホンアミドのアニオンを含み得る。
例えば、カチオンGは、式(6)、(7)、又は(8):
Figure 2021109962
(式中、Xは、I又はSであり、R、R、R、及びRは、非置換であるか若しくは置換されており、それぞれ独立して、ヒドロキシ、ニトリル、ハロゲン、C1〜30アルキル、C1〜30フルオロアルキル、C3〜30シクロアルキル、C1〜30フルオロシクロアルキル、C1〜30アルコキシ、C3〜30アルコキシカルボニルアルキル、C3〜30アルコキシカルボニルアルコキシ、C3〜30シクロアルコキシ、C5〜30シクロアルコキシカルボニルアルキル、C5〜30シクロアルコキシカルボニルアルコキシ、C1〜30フルオロアルコキシ、C3〜30フルオロアルコキシカルボニルアルキル、C3〜30フルオロアルコキシカルボニルアルコキシ、C3〜30フルオロシクロアルコキシ、C5〜30フルオロシクロアルコキシカルボニルアルキル、C5〜30フルオロシクロアルコキシカルボニルアルコキシ、C6〜30アリール、C6〜30フルオロアリール、C6〜30アリールオキシ、又はC6〜30フルオロアリールオキシであり、それらのそれぞれは、非置換であるか若しくは置換されており;Ar及びArは、独立して、C10〜30の縮合した若しくは単結合の多環式アリール基であり;Rは、XがIである場合には孤立電子対であるか、又はXがSである場合にはC6〜20アリール基であり;pは、2又は3の整数であり、ここで、XがIである場合、pは2であり、XがSである場合、pは3であり、q及びrは、それぞれ独立して、0〜5の整数であり、s及びtは、それぞれ独立して、0〜4の整数である)
のものであってもよい。
式(6)、(7)、及び(8)において、R、R、R、及びRの少なくとも1つは、酸開裂性基であってもよい。ある態様において、酸開裂性基は、(i)第三級C1〜30アルコキシ(例えば、tert−ブトキシ基)、第三級C3〜30シクロアルコキシ基、第三級C1〜30フルオロアルコキシ基、(ii)第三級C3〜30アルコキシカルボニルアルキル基、第三級C5〜30シクロアルコキシカルボニルアルキル基、第三級C3〜30フルオロアルコキシカルボニルアルキル基、(iii)第三級C3〜30アルコキシカルボニルアルコキシ基、第三級C5〜30シクロアルコキシカルボニルアルコキシ基、第三級C3〜30フルオロアルコキシカルボニルアルコキシ基、又は(iv)部分−O−C(R1112)−O−(式中、R1112は、それぞれ独立して、水素又はC1〜30アルキル基である)を含むC2〜30アセタール基であってもよい。
コーティング組成物は、任意の好適な溶媒又は溶媒の混合物を更に含み得る。好適な溶媒としては、例えば、1種以上のオキシイソ酪酸エステル、特に2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸、乳酸エチル又は2−メトキシエチルエーテル(ダイグライム)、エチレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテルの1種以上;メトキシブタノール、エトキシブタノール、メトキシプロパノール、及びエトキシプロパノールなどのエーテル及びヒドロキシ部分の両方を有する溶媒;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル並びに二塩基酸エステル、プロピレンカーボネート及びガンマ−ブチロラクトンなどの他の溶媒が挙げられる。
溶媒中の乾燥成分の濃度は、塗布の方法などの幾つかの因子に依存するであろう。一般に、コーティング組成物の全固形分は、コーティング組成物の総重量の0.1〜20重量%であってもよいし、好ましくは、コーティング組成物の全固形分は、コーティング組成物の総重量の0.1〜5重量%であってもよい。
コーティング組成物中の架橋性ポリマーの量は、コーティング組成物の全固形分を基準として、55〜98.9重量%、例えば、60〜90重量%であってもよい。
コーティング組成物中の架橋剤の量は、コーティング組成物の全固形分を基準として、1〜40重量%、例えば、3〜20重量%であってもよい。
コーティング組成物中の酸触媒の量は、コーティング組成物の全固形分を基準として、0.1〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%、例えば、0.4〜3重量%又は0.2〜2重量%であってもよい。
例えば、コーティング組成物は、それぞれコーティング組成物の全固形分を基準として、55〜98.9重量%の架橋性ポリマーと、1〜40重量%の架橋剤と、0.1〜5重量%の酸触媒とを含み得る。
好ましい実施形態において、コーティング組成物は、それぞれコーティング組成物の全固形分を基準として、55〜95重量%のヨウ素含有ポリエステルポリマーと;ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーを基準として、10〜90モル%、好ましくは20〜60モル%の式(3)に由来する繰り返し単位、及び10〜90モル%、好ましくは40〜80モル%の架橋性単位を含む4〜25重量%のヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーと;0.1〜20重量%、好ましくは0.3〜15重量%の酸触媒とを含む。
任意選択的に、コーティング組成物は、例えば、界面活性剤及び酸化防止剤などの1種以上の添加剤を含み得る。そのような任意選択の添加剤は、使用される場合、それぞれ典型的には、コーティング組成物の全固形分を基準として、0.01〜10重量%などの少量でコーティング組成物中に存在する。
典型的な界面活性剤としては、それらが同時に親水性及び疎水性の両方であってもよいことを意味する、両親媒性性質を示すものが挙げられる。両親媒性界面活性剤は、水に対して強い親和性を有する、親水性の頭部基と、親有機性で水をはじく、長い疎水性の尾部とを有する。好適な界面活性剤は、イオン性(すなわち、アニオン性、カチオン性)又は非イオン性であってもよい。界面活性剤の更なる例としては、シリコーン界面活性剤、ポリ(アルキレンオキシド)界面活性剤、及びフルオロケミカル界面活性剤が挙げられる。好適な非イオン界面活性剤としては、TRITON X−114、X−100、X−45、X−15などのオクチル及びノニルフェノールエトキシレート並びにTERGITOL TMN−6(The Dow Chemical Company,Midland,Mich.USA)などの分岐状第二級アルコールエトキシレートが挙げられるが、それらに限定されない。もっと更なる例示的な界面活性剤としては、アルコール(第一級及び第二級)エトキシレート、アミンエトキシレート、グルコシド、グルカミン、ポリエチレングリコール、ポリ(エチレングリコール−co−プロピレングリコール)、又はGlen Rock,N.J.のManufacturers Confectioners Publishing Co.によって出版された(非特許文献3)に開示されている他の界面活性剤が挙げられる。アセチレンジオール誘導体である非イオン界面活性剤もまた好適であり得る。そのような界面活性剤は、Allentown,Pa.のAir Products and Chemicals,Inc.から商業的に入手可能であり、SURFYNOLTM及びDYNOLTMの商品名で販売されている。追加の好適な界面活性剤としては、トリブロックEO−PO−EOコポリマー PLURONICTM 25R2、L121、L123、L31、L81、L101及びP123(BASF,Inc.)などの他の高分子化合物が挙げられる。
酸化防止剤を、コーティング組成物中の有機材料の酸化を防ぐ又は最小限にするために添加することができる。好適な酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、有機酸誘導体からなる酸化防止剤、硫黄含有酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、アミン−アルデヒド縮合物からなる酸化防止剤及びアミン−ケトン縮合物からなる酸化防止剤が挙げられる。フェノール系酸化防止剤の例としては、1−オキシ−3−メチル−4−イソプロピルベンゼン、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、4−ヒドロキシメチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、ブチルヒドロキシアニソール、2−(1−メチルシクロヘキシル)−4,6−ジメチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、2−メチル−4,6−ジノニルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−α−ジメチルアミノ−p−クレゾール、6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)2,4−ビスオクチル−チオ−1,3,5−トリアジン、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’、5’−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネート、オクチル化フェノール、アラルキル置換フェノール、アルキル化p−クレゾール、及びヒンダードフェノールなどの置換フェノール;4,4’−ジヒドロキシジフェニル、メチレンビス(ジメチル−4,6−フェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレン−ビス−(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)、メチレン架橋多価アルキルフェノール、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ−(α−メチルシクロヘキシル)−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、アルキル化ビスフェノール、ヒンダードビスフェノール、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、及びテトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどのビス−、トリス−、及びポリ−フェノールが挙げられる。好適な酸化防止剤は、商業的に入手可能であり、例えばIrganoxTM酸化防止剤(Ciba Specialty Chemicals Corp.)である。
コーティング組成物は、基材上に配置される前に精製工程を受けてもよい。精製には、例えば、遠心分離、濾過、蒸留、デカンテーション、蒸発、イオン交換ビーズでの処理等が含まれ得る。
コーティング組成物は、スピンコーティング、ディッピング、ローラーコーティング又は他の従来のコーティング技術などの任意の好適な方法によって基材に層として塗布され得る。好ましくは、コーティング組成物は、スピンコーティングによって塗布される。スピンコーティングについて、コーティング組成物の固形分は、利用される具体的なコーティング装置、溶液の粘度、コーティングツールの速度及び回転に許容される時間量に基づいて所望の膜厚をもたらすように調整され得る。コーティング組成物は、一般に、0.02〜0.5マイクロメートル(μm)の乾燥層厚さ、好ましくは0.04〜0.20μmの乾燥層厚さで基材上に塗布される。
基材は、任意の寸法及び形状であってもよく、好ましくは、シリコン、二酸化ケイ素、シリコン−オン−インシュレーター(SOI)、歪みシリコン、ガリウムヒ素、及びコートされた基材などの、フォトリソグラフィに有用なものである。基材は、1つ以上の層を含み得る。基材に含有される層は、アルミニウム、モリブデン、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、パラジウム、銀、カドミウム、タンタル、チタン、タングステン、白金、水銀、若しくはそれらの合金の1つ以上の導電性層;窒化物又はケイ化物;ドープ非晶質シリコン若しくはドープポリシリコン;酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、若しくは金属酸化物の層などの誘電体層;単結晶シリコンなどの半導体層;ガラス層;石英層;又はそれらの組み合わせ若しくは混合物であってもよいが、それらに限定されない。好ましくは、基材の最上層、又は基材の最外層は、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、パラジウム、銀、カドミウム、タンタル、タングステン、白金、水銀、又はそれらの合金などの軟質金属を含む(例えば、軟質金属でコートされている)。各層は、様々な技術、例えば、プラズマ強化CVD、低圧CVD若しくはエピタキシャル成長などの化学蒸着(CVD)、スパッタリング若しくは蒸発などの物理蒸着(PVD)、電気めっき、又はスピンコーティングなどの液体コーティング技術によって形成され得る。
ある態様において、基材の最上層は、充填されるべき間隙を画定するレジストレリーフ像を含む。充填されるべき間隙は、底基材材料それ自体中に又は底基材材料一面に形成された層中に存在し得るし、様々な形態を取り得る。間隙は、例えば、溝又は穴の形態を取り得るし、好ましくは、幅が狭く、高いアスペクト比を有し得る。したがって、いくつかの態様において、コーティング組成物は、間隙充填コーティング組成物である。
レジストレリーフ像は、典型的には、リソグラフィプロセス、例えば、フォトリソグラフィプロセス又は指向性アセンブリ(DSA)などのアセンブリプロセスによって形成される。異方性ドライエッチなどのエッチングプロセスが、典型的には、レジストレリーフ像及び間隙が形成される下層へのパターン転写のために用いられる。間隙は、例えば、穴、溝若しくはライン間の空間又は他の表面特徴の形態を取り得る。例えば、間隙は、レジストレリーフ像が形成される材料層中に完全に広がり、下層基材を露出させ得る。間隙が材料層中に部分的にのみ広がることが好ましい場合がある。フォトリソグラフィプロセスの場合には、248nm、193nm、若しくはEUV波長(例えば、13.4若しくは13.5nm)などの、300nm未満の露光放射線、又は電子ビーム露光を使用することが好ましい。間隙は、例えば、高さh及び幅wを有する溝又は穴の形態を取り得るし、比較的狭い幅及び大きい高さのものであり得る。本開示に従ったプロセス及びコーティング組成物は、比較的高いアスペクト比を有する間隙の充填での使用に好適である。本明細書で用いるところでは、アスペクト比(AR)は、AR=h/w(ここで、hは、間隙高さであり、wは、間隙幅である)として定義される。典型的には、間隙幅は、1nm〜200nm、例えば、1nm〜100nm、1nm〜50nm、1nm〜25nm又は1nm〜10nmであり、好ましくは50nm未満、例えば、20nm未満、15nm未満、10nm未満、又は5nm未満である。アスペクト比は、典型的には、1〜20、例えば、2〜20又は5〜20である。
基材上に塗布された後、コーティング組成物は、任意選択的に、あらゆる溶媒及び他の比較的揮発性の成分をコーティング組成物層から除去するために比較的低い温度でソフトベークされる。典型的には、基材は、150℃以下、好ましくは60〜125℃、より好ましくは90〜115℃の温度でベークされる。ベーキング時間は、典型的には、10秒〜10分、好ましくは30秒〜5分、より好ましくは6〜90秒である。基材がウェハーである場合、そのようなベーキング工程は、ウェハーをホットプレート上で加熱することによって行われ得る。
塗布されたコーティング組成物は、任意選択的に、別のコーティング組成物又は層でオーバーコートする前に熱処理され得る。そのような熱処理は、コーティング組成物の架橋を含む硬化を引き起こし得る。そのような架橋は、硬化及び/又は1種以上のコーティング組成物成分間の共有結合形成反応を含み得るし、コーティング組成物層の水接触角を調節し得る。例えば、塗布されたコーティング組成物層は、基材上に配置された後に硬化させられ得る。硬化条件は、コーティング組成物の成分によって変わるであろう。硬化条件は、コーティング組成物層を、次の層を塗布するために使用される溶媒並びにアルカリ性の水性現像液に実質的に溶けない状態にし得る。
例えば、コーティング組成物層は、その層が下層上に直接配置されるフォトレジスト又は他の有機層などの、その後塗布される層と混ざらないように十分に硬化させられ得る。コーティング組成物層は、空気などの、酸素含有雰囲気中で、又は窒素などの、不活性雰囲気中で、及び硬化したコーティング層をもたらすのに十分な、加熱などの、条件下で硬化させられ得る。例示的な硬化は、コーティング組成物層を150℃以上、好ましくは150〜450℃の硬化温度で加熱することによる。硬化温度は、180℃以上、更により好ましくは200℃以上、更に一層好ましくは200〜400℃であることがより好ましい。熱酸発生剤が使用される場合、硬化温度は、熱酸発生剤が酸を遊離してコーティング組成物の硬化に役立つのに十分なものであるべきである。硬化時間は、10秒〜10分、好ましくは30秒〜5分、より好ましくは45秒〜5分、更により好ましくは45〜90秒であってもよい。硬化温度は、硬化したコーティング組成物層を達成するための所望の硬化速度に基づいて選択され得る。
溶媒の急速な放出及び副生成物の硬化が膜品質を損なうことがないように硬化工程が行われる場合、初期ベーキング工程は必要でない場合がある。例えば、比較的低い温度で始まり、その後200〜325℃の範囲に徐々に上昇する傾斜ベークが、許容できる結果を与え得る。第1段階が200℃未満のより低いベーク温度であり、第2段階が好ましくは200〜400℃のより高いベーク温度である、2段階硬化プロセスを有することが、いくつかの場合には好ましくあり得る。2段階硬化プロセスは、既存の基材表面トポグラフィの一様な充填及び平坦化、例えば溝及びビアの充填を容易にする。
コーティング組成物層の硬化後に、フォトレジスト層、シリコン含有層、ハードマスク層、BARC層等などの、1つ以上の処理層が、硬化した下層上に配置され得る。本明細書で用いるところでは、「有機層」は、有機BARC層を意味する。例えば、フォトレジストは、硬化した下層の表面上に直接、例えばスピンコーティングによって、配置され得る。或いはまた、硬化したコーティング層は、多層レジストプロセスの底層として使用され得るし、ここで、1つ以上の追加の層が、硬化したコーティング層とフォトレジスト層との間に配置され得る。そのようなプロセスにおいて、下層コーティング組成物の層は、基材上に配置され、上記のように硬化させられてコーティング層(すなわち、硬化した下層)を形成する。次に、1つ以上の追加の層が、コーティング層上に配置される。例えば、シリコン含有層又はハードマスク層が、コーティング層上に直接配置される。例示的なシリコン含有層としては、下層上にスピンコートされ、これに硬化が続き得る、シリコン−BARC、又は化学蒸着(CVD)によってコーティング組成物層上に蒸着され得る、SiON若しくはSiOなどの無機シリコン層が挙げられる。任意の好適なハードマスクが使用され得、任意の好適な技術によってコーティング層上に堆積させられ、必要に応じて硬化させられ得る。任意選択的に、有機BARC層が、シリコン含有層又はハードマスク層上に直接配置され、適切に硬化させられ得る。
フォトレジストは、硬化した下層上に直接、シリコン含有層上に直接(3層プロセスにおいて)、又は有機BARC層上に直接(4層プロセスにおいて)配置される。フォトレジスト層は、次いで、パターン化された化学線を用いて画像形成され(露光され)、露光されたフォトレジスト層は、次いで、適切な現像液を使用して現像されてパターン化されたフォトレジスト層をもたらす。パターンは、次に、例えばプラズマエッチングによってなどの、当技術分野において公知の適切なエッチング技術によって、フォトレジスト層からその直下の層に転写され、3層プロセスにおいてはパターン化されたシリコン含有層をもたらし、4層プロセスにおいてはパターン化された有機BARC層をもたらす。4層プロセスが用いられる場合、パターンは、次に、プラズマエッチングなどの、適切なパターン転写法を用いて有機BARC層からシリコン含有層又はハードマスク層に転写される。シリコン含有層又はハードマスク層がパターン化された後、コーティング層は、次いで、Oプラズマなどの、適切なエッチング技術を用いてパターン化される。あらゆる残存するパターン化されたフォトレジスト及び有機BARC層は、コーティング層のエッチング中に除去される。次に、パターンは、あらゆる残存するシリコン含有層又はハードマスク層をまた除去する、例えば適切なエッチング技術によって、次いで基材に転写され、これに、あらゆる残存するパターン化されたコーティング層の除去が続いてパターン化された基材をもたらす。
フォトレジストコーティング組成物は、対応する下層上のフォトレジスト層として形成される。例えば、フォトレジストコーティング組成物は、コーティング組成物層に直接塗布され得るか、又はコーティング組成物層とフォトレジスト層との間に挟まれた1つ以上の中間層があってもよい。フォトレジストコーティング組成物は、マトリックスポリマー、光酸発生剤、及び溶媒を含み得る。
マトリックスポリマーは、酸開裂可能な保護基を有する少なくとも1つの単位を含み得る。酸開裂可能な保護基は、例えば、マトリックスポリマーのエステルのカルボキシ酸素に共有結合した第三級非環状アルキル炭素(例えば、t−ブチル)又は第三級脂環式炭素(例えば、メチルアダマンチル)を含有するアセタール又はエステル基であってもよい。マトリックスポリマーに含まれ得る好適な単位は、例えば、(アルキル)アクリレート由来の単位、例えば、酸開裂可能な(アルキル)アクリレート由来の単位であってもよい。それらの特定の例としては、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、エチルフェンキルアクリレート、エチルフェンキルメタクリレート等に由来する単位が挙げられる。マトリックスポリマーに含まれ得る好適な単位の別の例は、任意選択的に置換された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)に由来する単位であってもよい。マトリックスポリマーに含まれ得る好適な単位の更に別の例は、酸無水物、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸等に由来する単位であってもよい。また、マトリックスポリマーは、酸素及び硫黄などのヘテロ原子を含有する単位も含有してもよく、例えば、ヘテロ環単位が、マトリックスポリマーの主鎖に縮合していてもよい。マトリックスポリマーは、2種以上のブレンドとして使用されてもよい。マトリックスポリマーは、商業的に入手可能であっても当業者によって調製されてもよい。フォトレジストコーティング組成物のマトリックスポリマーは、フォトレジストの露光されたコーティング層を好適な溶液で現像可能にするのに十分な量で、例えば、フォトレジストコーティング組成物の全固形分を基準として、50〜95重量%の量で使用される。マトリックスポリマーの重量平均分子量(M)は、100,000g/モル未満、例えば5,000〜100,000g/モル、例えば、5,000〜15,000g/モルであってもよい。
フォトレジストコーティング組成物は、活性化放射線に曝されるとコーティング組成物のコーティング層に潜像を生成するのに十分な量で用いられる光活性材料を更に含み得るし、光酸発生剤を含み得る。光酸発生剤の例としては、上に記載されたようなものが挙げられる。
フォトレジストコーティング組成物は、溶媒、例えば、2−メトキシエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル及びプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート;乳酸エチル及び乳酸メチルなどの乳酸エステル;プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのプロピオン酸エステル及び2−ヒドロキシイソ酪酸メチル;メチルセロソルブアセテート;トルエン及びキシレンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン及び2−ヘプタノンなどのケトンを含み得る。そのような溶媒は、単独で又は2つ以上の溶媒の組み合わせで使用され得る。
フォトレジストコーティング組成物は、スピンコーティング、ディッピング、ローラーコーティング又は他の従来のコーティング技術によって下層上に塗布され得る。例えば、スピンコーティングが用いられ得る。スピンコーティングについて、コーティング溶液の固形分は、利用される具体的なコーティング装置、溶液の粘度、コーティングツールの速度及び回転に許容される時間量に基づいて所望の厚をもたらすように調整され得る。フォトレジストコーティング組成物層の厚さは、例えば、50〜300nmであってもよい。
フォトレジストコーティング組成物層は、層中の溶媒含有量を最小限するためにソフトベークされてもよく、それによって不粘着性コーティングを形成し、基材への層の接着性を改善する。ソフトベークは、ホットプレート上で又はオーブン中で行われ得る。ソフトベーク温度及び時間は、フォトレジストの特定の材料及び厚さに依存するであろう。例えば、典型的なソフトベークは、30秒〜90秒間90℃〜150℃の温度で行われる。
更に、オーバーコーティング層が、フォトレジストコーティング組成物層上に形成され得る。オーバーコーティング層は、一様なレジストパターン、レジストの露光プロセス中の反射の低減、焦点深度及び露光寛容度の改善、並びに欠陥の低減のために形成され得る。オーバーコーティング層は、オーバーコーティング組成物を使用してスピンコーティング技術によって形成され得る。コーティング溶液の固形分は、利用される具体的なコーティング装置、溶液の粘度、コーティングツールの速度及び回転に許容される時間量に基づいて所望の膜厚をもたらすように調整され得る。オーバーコーティング層の厚さは、例えば、200〜1,000オングストローム(Å)であり得る。オーバーコーティング層は、層中の溶媒含有量を最小限にするためにソフトベークされてもよい。ソフトベークは、ホットプレート上で又はオーブン中で行われ得る。典型的なソフトベークは、30秒〜90秒間80℃〜120℃の温度で行われる。
フォトレジストコーティング組成物層は、次いで、露光領域と非露光領域との間で溶解度の差を生じさせるためにフォトマスクを介して活性化放射線に露光される。フォトマスクは、光学的に透明な領域及び光学的に不透明な領域を有する。露光波長は、例えば、400nm以下、300nm以下、又は200nm以下、例えば、248nm(例えば、KrFエキシマレーザー光)、193nm(例えば、ArFエキシマレーザー光)、又はEUV(13.5nm)であり得る。露光エネルギーは、露光装置及び感光性コーティング組成物の成分に応じて、典型的には、1平方センチメートル当たり10〜80ミリジュール(mJ/cm)である。
フォトレジストコーティング組成物層の露光工程後に、露光後ベーク(PEB)が行われる。PEBは、ホットプレート上で又はオーブン中で行われ得る。PEB条件は、フォトレジストコーティング組成物層の成分及び厚さで変わり得る。例えば、典型的なPEBは、30秒〜90秒間80℃〜150℃の温度で行われる。このようにして、露光領域と非露光領域との間の溶解度の差のために、潜像がフォトレジストコーティング組成物層中に生成する。
オーバーコーティング層及び露光されたフォトレジストコーティング組成物層は、次いで、非露光領域を除去し、こうしてジストパターンを形成するために現像される。現像液は、典型的には、有機現像液、例えば、ケトン、エステル、エーテル、アミド、炭化水素、及びそれらの混合物から選択される溶媒である。好適なケトンの例としては、アセトン、2−ヘキサノン、5−メチル−2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンが挙げられる。好適なエステルの例としては、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸ブチル、ギ酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル及び乳酸プロピルが挙げられる。好適なエーテルの例としては、ジオキサン、テトラヒドロフラン及びグリコールエーテル(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル及びメトキシメチルブタノール)が挙げられる。好適なアミドの例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド及びN,N−ジメチルホルムアミドが挙げられる。好適な炭化水素の例としては、芳香族炭化水素溶媒(例えば、トルエン及びキシレン)が挙げられる。
現像液は、フォトレジストコーティング組成物に使用され得る溶媒、例えば、2−ヘプタノン、酢酸ブチル(例えば、酢酸n−ブチル)を含有し得る。現像液は、これらの溶媒の混合物、又は上記のもの以外の溶媒と混合された若しくは水と混合されたリストアップされた溶媒の1つ以上を含有し得る。例えば、現像液は、第1有機溶媒と第2有機溶媒との混合物を含有し得る。第1有機溶媒の特定の例は、C〜Cケトン、例えば2−ヘプタノン又は5−メチル−2−ヘキサノン;2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、乳酸エチルなどのヒドロキシアルキルエステル;及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの線状若しくは分岐状C〜Cアルコキシアルキルアセテートである。第2有機溶媒の例は、酢酸n−ブチル、酢酸n−ペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酢酸n−ヘキシル、酪酸n−ブチル及び酪酸イソブチルなどの線状若しくは分岐状C〜Cアルキルエステル;並びに4−オクタノン、2,5−ジメチル−4−ヘキサノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノンなどの線状若しくは分岐状C〜Cケトン;例えば、酢酸n−ブチル、プロピオン酸n−ブチル又は2,6−ジメチル−4−ヘプタノンである。第1及び第2有機溶媒の組み合わせの例としては、2−ヘプタノン/プロピオン酸n−ブチル、シクロヘキサノン/プロピオン酸n−ブチル、PGMEA/プロピオン酸n−ブチル、5−メチル−2−ヘキサノン/プロピオン酸n−ブチル、2−ヘプタノン/2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−ヘプタノン/酢酸n−ブチルが挙げられる。これらの組み合わせのうちで、2−ヘプタノン/酢酸n−ブチル又は2−ヘプタノン/プロピオン酸n−ブチルが好ましい場合がある。溶媒は、90〜100重量%、例えば95重量%超、98重量%超、99重量%超又は100重量%の量で現像液中に存在し得る。
現像液はまた、任意選択の添加剤、例えば、界面活性剤等を含み得る。そのような任意選択の添加剤は、典型的には、例えば、0.01〜5重量%の少ない濃度で存在するであろう。
現像液は、公知の技術、例えば、スピンコーティング又はパドルコーティングによって、フォトレジストコーティング組成物層上へ塗布され得る。現像時間は、フォトレジストの未露光領域を除去するのに有効な時間である。例えば、現像は、室温で5〜30秒間行われる。現像されたフォトレジストコーティング組成物層は、数分間100℃〜150℃の温度で追加のベーキングを行うことによって更に硬化させられ得る。
現像された基材は、フォトレジストが除去されている基材領域を有し得るし、この基材領域は、選択的なやり方で処理され得る。例えば、フォトレジストが除去されている基材領域は、関連技術分野において周知の方法を用いて、化学的にエッチされ得るか又はめっきされ得る。フッ化水素酸エッチング溶液、及び酸素プラズマエッチング剤などのプラズマガスエッチング剤が、エッチング剤として使用され得る。例えば、コーティング組成物層は除去され得るし、基材は、プラズマガスエッチング剤を使用してエッチングされ得る。
ウェットエッチプロセスが好適に用いられ得る。ウェットエッチングは、エッチされるべき表面(例えば金属窒化物、又は1つ以上の有機層及び/若しくは無機層でコートされた金属窒化物)を、表面(例えば金属窒化物表面及び/又はその上のコーティング層)をエッチするのに有効な時間及び温度でウェットエッチコーティング組成物に曝すことによって好適に実施され得る。例示的なウェットエッチングコーティング組成物は、水酸化アンモニウムと過酸化水素などの過酸化物との水性混合物、又は硫酸などの酸と過酸化水素などの過酸化物との混合物を含む。例示的なコーティング組成物については(特許文献4)を参照されたい。以下に続く実施例は、また、例示的なウェットエッチプロセス条件を提供する。本明細書で言及されるところでは、「ウェットエッチプロセス」は、隣接フォトレジスト(フォトレジスト画像の現像後の)によって画定される基材エリアを、過酸化物試剤と組み合わせて、しかしいずれにしてもプラズマドライエッチとは区別される、典型的には酸性かアルカリ性かのどちらかの流体コーティング組成物で処理することを意味する。
或いはまた、ドライエッチプロセスが用いられ得る。好適なドライエッチング化学としては、例えば、O、CHF、CF、Ar、SF、及びそれらの組み合わせでのプラズマ処理が挙げられる。これらのうちで、酸素及びフッ素化プラズマエッチングが典型的である。任意選択的に、エッチングは、より細かいパターンを作るためにガイドパターンの幅を更に減らすためのトリムエッチを含むことができる。ガイドパターンは、典型的には、例えば、1〜30nmの幅及び5〜500nmの中心間ピッチを有する。これは、例えば、固定マット層にとって典型的である。塗布が中性マット層についてである場合、ガイドパターンは、典型的には、例えば、5〜300nmの幅及び12〜500nmの中心間ピッチを有する。
コーティング組成物が間隙充填コーティング組成物として使用される場合、メモリ(例えば、DRAM)又は論理デバイスを含み得る、最終デバイスを形成するために基材の更なる処理が行われる。更なる処理としては、例えば、基材一面への層の形成、研磨、化学機械平坦化(CMP)、イオン注入、アニーリング、CVD、PVD、エピタキシャル成長、電気めっき、並びにDSA及びフォトリソグラフィなどのリソグラフィ技術の1つ以上が挙げられ得る。好ましくは、架橋した間隙充填コーティング組成物一面への直接の、例えば、スピンコーティングによる、溶媒を含有する液体層のコーティングは、下層の架橋した材料との混合なしに行われ得る。
上記の方法及び構造物は、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)、同期型ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(SDRAM)又は例えばハード・ドライブにおけるなどのデータ保存のための密集形体(dense features)などの濃密ライン/空間パターンを必要とするメモリデバイスを含む半導体デバイスなどの、電子デバイスの製造に使用され得る。そのようなデバイスは、例示的であることを意味し、それらに限定されると解釈されるべきではないことは十分理解されるであろう。
以下の非限定的な実施例は、本発明を例示するものである。
ポリマーの合成
ポリマー1(架橋性基を持ったヨウ素含有ポリエステル)
丸底フラスコ(RBF)に、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(THEIC、12.97g)、トリス(カルボキシエチル)イソシアヌレート(TCEIC、17.15g)、4−ヨード安息香酸(IBA、12.32g)、1,2−プロパンジオール(PD、7.56g)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、10.0g)、アニソール(50.0g)、p−トルエンスルホン酸(pTSA0.47g)を装入した。フラスコを、ディーン−スタークトラップを備えた冷却器と、重合の全体にわたって溶液温度を測定し、制御するための温度計とに連結した。フラスコを、磁気攪拌機を備えたシリコンオイル浴に入れた。反応器温度を150℃にセットし、3時間維持した。そのような時間後に、反応器を攪拌しながら室温まで放冷した。ポリマー溶液を10倍過剰のイソプロピルアルコール(IPA)に注いで沈澱させ、ポリマーを濾過及び40℃にて24時間の真空乾燥によって回収した。乾燥粉末をテトラヒドロフラン(THF、25%)で再溶解させ、次いで10倍過剰のIPAに注いで沈澱させた。結果として生じた白色ポリマー生成物を濾過によって集め、真空オーブン中で40℃にて24時間乾燥させた。
Figure 2021109962
ポリマー2(架橋性基を持ったヨウ素含有ポリエステル)
2−(4−ヨードフェニル)酢酸(IPAA)をIBAの代わりに使用したことを除いて、ポリマー1を調製するために用いた同じ手順によってポリマー2を調製した。
Figure 2021109962
ポリマー3(架橋性基を持ったヨウ素含有ポリエステル)
ジヨードサリチル酸(DIS)をIBAの代わりに使用したことを除いて、ポリマー1を調製するために用いた同じ手順によってポリマー3を調製した。
Figure 2021109962
ポリマー4(架橋性基を持ったヨウ素含有ポリエステル)
トリヨード安息香酸(TIB)をIBAの代わりに使用したことを除いて、ポリマー1を調製するために用いた同じ手順によってポリマー4を調製した。
Figure 2021109962
ポリマー5(架橋性基を持ったポリエステル)
熱電対及びディーン−スターク冷却器を備えたRBFに、THEIC(30.4g)、TCEIC(20.1g)、n−ブタノール(20.0g)、p−トルエンスルホン酸(0.5g)、及び34gのアニソールを装入した。RBFを、3時間撹拌しながら150℃にてオイル浴中で加熱し、室温まで放冷し、次いでHBM(160g)で希釈した。結果として生じた溶液(40g)を、p−トルエンスルホン酸(0.07g)及び1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)テトラヒドロイミダゾ[4,5−d]イミダゾール−2,5(1H,3H)−ジオン(3.6g)と組み合わせ、4時間撹拌しながら50℃にて加熱した。溶液をトリエチルアミン(0.4mL)でクエンチし、室温まで放冷した。生成物をIPA及びヘプタンで沈澱させ、濾過によって集め、真空オーブン中で40℃にて24時間乾燥させた。
Figure 2021109962
ポリマー6(架橋性基を持ったヨウ素含有アクリルポリマー)
熱電対及び冷却器を備えた第1RBFに、ジメチルアセトアミド(30.56g)、グリシジルメタクリレート(3.00g)、4−ヨードフェノール(4.64g)、及び臭化テトラブチルアンモニウム(0.08g)を装入した。混合物を撹拌しながら18時間オイル浴中で80℃にて加熱し、その後室温まで放冷した。生成物、2−ヒドロキシ−3−(4−ヨードフェノキシ)プロピルメタクリレート(HIPPM)を、酢酸エチルと水との組み合わせを使用して抽出し、溶媒を蒸発によって除去し、生成物を真空オーブン中で40℃にて24時間乾燥させた。
熱電対及び冷却器を備えた第2RBFに、60gのPGMEAを装入し、オイル浴中で80℃にて加熱した。グリシジルメタクリレート(GMA、25.13g)、HIPPM(9.87g)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル(V601、3.196g)、及び45gのPGMEAを、次いで、4時間の継続時間にわたってRBFに導入した。結果として生じた混合物を追加の1時間撹拌し、次いで室温まで放冷した。生成物を2−メトキシ−2−メチルプロパン(MTBE、2,000g)で沈澱させ、濾過によって集め、真空オーブン中で40℃にて24時間乾燥させた。
Figure 2021109962
ポリマー7(架橋性基を持ったヨウ素含有アクリルポリマー)
2−ヒドロキシ−3−(2,3,5−トリヨードフェノキシ)プロピルメタクリレート(HTIBM、CAS登録番号173979−81−2)をHIPPMの代わりに使用したことを除いて、ポリマー6を調製するために用いた同じ手順によってポリマー7を調製した。
Figure 2021109962
ポリマー8(架橋性基を持ったアクリルポリマー)
RBFに、グリシジルメタクリレート(25.0g)、アゾ開始剤(V−59、3.1g)、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(85.0g)を装入し、4時間95℃にて加熱した。そのような時間後に、反応器を攪拌しながら室温まで放冷した。生成物を、10倍過剰のMTBEを使用する沈澱によって単離し、濾過によって集め、真空オーブン中で40℃にて24時間乾燥させた。
Figure 2021109962
EUV下層コーティング組成物
EUV下層コーティング組成物を、表1に示す量で成分を組み合わせることによって調製した。溶液を、使用前に0.45マイクロメートル細孔径を有するポリテトラフルオロエチレンフィルターを通して濾過した。
Figure 2021109962
以下の略語を表1において用いる:TMEGは、テトラメトキシメチルグリコールウリルであり;PGMEA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であり;GBLは、ガンマ−ブチロラクトンであり;HBMは、2−ヒドロキシイソ酪酸メチルであり;T1は、N−ベンジル−N,N−ジメチルアンモニウムトリフルオロメタンスルホネート塩であり;MN 4603Sは、3,000g/モルのM及び2.0のPDIを有するクレゾールノボラック(Miwon Commercial Corp.からMIPHOTO NOVOL 4603Sとして入手可能な)である。
EUV吸収係数
実施例1〜9並びに比較例1及び2の下層コーティング組成物についてのEUV吸収係数(13.5nm)を、Lawrence Berkeley National Lab.におけるThe Center for X−ray Opticsによって運営される公開プログラムによって原子組成及び膜密度に基づいて計算した。これらの結果を表2に示す。
Figure 2021109962
膜ストリップ評価
下層コーティング組成物を、スピナーを用いて1500rpmでシリコンウェハー上に別々にスピンコートし、ウェハーを、ホットプレートを用いて60秒間205℃にて加熱して薄膜(20nmの膜厚)を形成した。薄膜を、30mLのPGMEA:HBM(7:3)混合物に90秒間曝し、ホットプレート上で60秒間110℃にてポストベークした。当初のコートした膜並びに曝した及びポストベークした膜の厚さを測定し、膜厚の変化(Δストリップ)(曝した及びポストベークした膜の厚さ−当初のコートした膜の厚さ)を計算した。結果を表3に示す。
Figure 2021109962
レジストパターン形成評価
下層コーティング組成物を、スピナーを用いて1500rpmでシリコンウェハー上に別々にスピンコートし、ウェハーをホットプレート上で60分間205℃にて加熱してE−ビームリソグラフィ用の薄膜(5nmの膜厚)を形成した。レジスト溶液(メタクリレートベースのポジ型の化学的に増幅されたE−ビームレジスト)を、1200rpmでスピナーを使って薄膜上に塗布し、次いでホットプレート上で60秒間110℃にて加熱してレジスト膜(40nmの膜厚)を形成した。下層実施例に関する30、70nmの1対1 L/Sパターン化レジストについての運転の照射線量を、E−ビームリソグラフィツール(JEOL製のJBX 9300FS 100 keV)を用いる直接E−ビーム書き込みによって評価してより高いEUV吸収下層コーティング組成物の影響を検証した。実施例4〜6の下層コーティング組成物は、比較例1と比べて感度の有意な向上を示した。結果を表4に示す。
Figure 2021109962
ドライエッチ速度評価
実施例1〜9の下層コーティング組成物についてのエッチ速度を、以下の条件を用いるCCP型エッチャーを使ってCFガスで測定した。20秒間CF100sccm、7 Mt RF出力、温度:20℃。2つのウェハーを、1500rpmでスピンされる、下層コーティング組成物でコートし、205℃にてベークした。膜厚を測定した。コートされたウェハーを次いで20秒間エッチした。各ウェハーの膜厚を再び測定した。ドライエッチ速度を、エッチプロセス後の膜厚の減少に基づいて測定した。実施例1〜9の下層コーティング組成物は、比較例2のノボラックベースの下層コーティング組成物よりも速いドライエッチ速度を示し、パターン転写プロセスのためのEUVフォトレジストでのエッチ選択性における利点を実証した。結果を表5に示す。
Figure 2021109962
本開示は、実用的で例示的な態様であると現在考えられているものと併せて記載されてきたが、本発明は、開示された態様に限定されず、それどころか、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内に含まれる様々な修正及び等価の構成を包含することを意図することが理解されるべきである。

Claims (10)

  1. イソシアヌレート基及び架橋性基を含む架橋性ポリエステルポリマーと;
    架橋剤と;
    酸触媒と
    を含むコーティング組成物であって、
    前記架橋性ポリエステルポリマー及び前記架橋剤の少なくとも一つがヨウ素含有ポリマーを含む、コーティング組成物。
  2. 前記架橋性ポリエステルポリマーが、式(1);
    Figure 2021109962
    [ここで、式(I)において、
    Dは、単結合、又は非置換若しくは置換C1〜4アルキレン基であり;
    Yは、−H、−OH、−C(O)OH、−C(O)OR、又はエポキシであり;
    は、水素、非置換若しくは置換C1〜10アルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基であり;
    Iはヨウ素原子であり;
    各Xは、独立して、−F、−Cl、−Br、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基若しくはそれの塩、スルホン酸基若しくはそれの塩、リン酸基若しくはそれの塩、非置換若しくは置換C1〜30アルキル基、非置換若しくは置換C2〜30アルケニル基、非置換若しくは置換C2〜30アルキニル基、非置換若しくは置換C1〜30アルコキシ基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルケニル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルケニル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C6〜30アリールオキシ基、非置換若しくは置換C6〜30アリールチオ基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールオキシ基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールチオ基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基であり;
    mは、0〜4の整数であり;nは、1〜3の整数であり;mとnとの合計は6未満である]
    の化合物に由来するヨウ素含有ポリエステルポリマーを含む、請求項1に記載のコーティング組成物。
  3. 式(1)において、Dが単結合であり、Yが、−OH、−C(O)OH、若しくはエポキシであるか;又は
    式(1)の前記化合物が、式(1a):
    Figure 2021109962
    [ここで、式(1a)において、
    は、非置換若しくは置換C1〜10アルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基であり;
    I、X、m、及びnは、請求項2におけるのと同じものである]
    の構造を有する、請求項2に記載のコーティング組成物。
  4. 前記架橋性ポリエステルポリマーが、式(2):
    Figure 2021109962
    [ここで、式(2)において、
    K、L、及びMは、それぞれ独立して、それらのそれぞれがカルボン酸基で任意選択的に置換されている、線状若しくは分岐状C1〜10炭化水素基、C1〜10アルコキシカルボニル基、C1〜10アルカノイルオキシ基、又はC1〜5アルコキシカルボニル基若しくはC1〜5アルコキシ基で任意選択的に置換された線状若しくは分岐状C1〜10ヒドロキシアルキル基であり、
    ここで、前記C1〜10炭化水素基、前記C1〜10アルコキシカルボニル基、前記C1〜10アルカノイルオキシ基、及び前記C1〜10ヒドロキシアルキル基のそれぞれは、ハロゲン、アミノ基、チオール基、エポキシ基、アミド基、C1〜5アルキル基、C3〜8シクロアルキル基、C3〜20ヘテロシクロアルキル基、C2〜5アルケニル基、C1〜5アルコキシ基、C2〜5アルケノキシ基、C6〜10アリール基、C6〜10アリールオキシ基、C7〜10アルキルアリール基、又はC7〜10アルキルアリールオキシ基の少なくとも1つで任意選択的に置換されており;並びに
    ここで、前記ポリエステルポリマーの少なくとも1個の水素原子は、ヒドロキシル、カルボキシル、チオール、アミノ、エポキシ、アルコキシ、アミド、ビニル、及びそれらの組み合わせから独立して選択される官能基で置換されている]
    のモノマーに由来するイソシアヌレート繰り返し単位を含む、請求項2又は3に記載のコーティング組成物。
  5. 前記架橋剤が、式(3):
    Figure 2021109962
    [ここで、式(3)において、
    は、水素、フッ素、シアノ、C1〜10アルキル基、又はC1〜10フルオロアルキル基であり;
    Aは、非置換若しくは置換C1〜30アルキレン基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキレン基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキレン基、非置換若しくは置換C6〜30アリーレン基、非置換若しくは置換の二価C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリーレン基、又は非置換若しくは置換の二価C3〜30ヘテロアリールアルキル基であり;
    Lは、−O−、−O(C=O)−、−(C=O)O−、−O(SO)−、−(SO)O−、−NH(SO)−、−(SO)NH−、−NH(CO)−、−(CO)NH−、−SO−、又は−SO−であり;
    Iはヨウ素原子であり;
    各Xは、独立して、−F、−Cl、−Br、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基若しくはそれの塩、スルホン酸基若しくはそれの塩、リン酸基若しくはそれの塩、非置換若しくは置換C1〜30アルキル基、非置換若しくは置換C2〜30アルケニル基、非置換若しくは置換C2〜30アルキニル基、非置換若しくは置換C1〜30アルコキシ基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルキル基、非置換若しくは置換C3〜30シクロアルケニル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロシクロアルケニル基、非置換若しくは置換C6〜30アリール基、非置換若しくは置換C6〜30アリールオキシ基、非置換若しくは置換C6〜30アリールチオ基、非置換若しくは置換C7〜30アリールアルキル基、非置換若しくは置換C1〜30ヘテロアリール基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールオキシ基、非置換若しくは置換C2〜30ヘテロアリールチオ基、又は非置換若しくは置換C3〜30ヘテロアリールアルキル基であり;
    mは、0〜4の整数であり;nは、1〜3の整数であり;mとnとの合計は6未満である]
    のモノマーに由来するヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
  6. 前記ヨウ素含有ポリ(メタ)アクリレートポリマーが、ヒドロキシル、カルボキシル、チオール、アミノ、エポキシ、アルコキシ、アミド、ビニル、又はそれらの組み合わせから選択される官能基を含む、請求項5に記載のコーティング組成物。
  7. 前記架橋性ポリエステルポリマーの前記架橋性基が、ヒドロキシル、カルボキシル、チオール、アミノ、エポキシ、アルコキシ、アミド、ビニル、又はそれらの組み合わせから選択される官能基を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
  8. 溶媒を更に含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
  9. 基材上に配置された請求項8に記載のコーティング組成物の層と;
    前記コーティング組成物の前記層上に配置されたフォトレジスト層と
    を含むコートされた基材。
  10. 電子デバイスの形成方法であって、
    請求項8に記載のコーティング組成物の層を基材上に塗布する工程と;
    前記コーティング組成物を硬化させて下層膜を形成する工程と;
    フォトレジストコーティング組成物の層を前記下層膜上に塗布してフォトレジスト層を形成する工程と;
    前記フォトレジスト層を放射線にパターン様露光する工程と;
    前記露光されたフォトレジスト層を現像してレジストレリーフ画像を提供する工程と
    を含む方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023026934A1 (ja) * 2021-08-27 2023-03-02 日産化学株式会社 レジスト下層膜形成組成物

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210099692A (ko) * 2020-02-04 2021-08-13 삼성전자주식회사 포토레지스트 조성물, 이를 이용한 포토리소그래피 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
US20220397827A1 (en) * 2021-05-28 2022-12-15 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. Composition for photoresist underlayer
US20230161257A1 (en) * 2021-09-30 2023-05-25 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Photoresist compositions and pattern formation methods
CN113930151B (zh) * 2021-10-14 2022-06-21 厦门恒坤新材料科技股份有限公司 一种含可自交联巯基三聚氰胺聚合物的抗反射涂层组合物及其制备方法和图案形成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003177547A (ja) * 2001-09-26 2003-06-27 Shipley Co Llc 上塗りされたフォトレジストとともに使用されるコーティング組成物
WO2003071357A1 (fr) * 2002-02-19 2003-08-28 Nissan Chemical Industries, Ltd. Composition de formation d'un revetement antireflet
JP2017187764A (ja) * 2016-03-31 2017-10-12 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ・コリア・リミテッド オーバーコートされたフォトレジストと共に用いるためのコーティング組成物
JP2019082681A (ja) * 2017-10-31 2019-05-30 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ・コリア・リミテッド フォトレジストと共に使用するための下層コーティング組成物

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06125519A (ja) * 1992-04-28 1994-05-06 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 耐摩耗性・耐スクラッチ性の導電性重合体組成物
TWI485517B (zh) * 2007-04-18 2015-05-21 Daikin Ind Ltd 撥液阻劑組成物
JP6083537B2 (ja) * 2012-03-23 2017-02-22 日産化学工業株式会社 Euvリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物
US10495968B2 (en) * 2017-06-15 2019-12-03 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Iodine-containing polymers for chemically amplified resist compositions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003177547A (ja) * 2001-09-26 2003-06-27 Shipley Co Llc 上塗りされたフォトレジストとともに使用されるコーティング組成物
WO2003071357A1 (fr) * 2002-02-19 2003-08-28 Nissan Chemical Industries, Ltd. Composition de formation d'un revetement antireflet
JP2017187764A (ja) * 2016-03-31 2017-10-12 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ・コリア・リミテッド オーバーコートされたフォトレジストと共に用いるためのコーティング組成物
JP2019082681A (ja) * 2017-10-31 2019-05-30 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ・コリア・リミテッド フォトレジストと共に使用するための下層コーティング組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023026934A1 (ja) * 2021-08-27 2023-03-02 日産化学株式会社 レジスト下層膜形成組成物

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