JP4677423B2 - 電子ベース・リソグラフィのための高感度レジスト組成物 - Google Patents
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(i)溶解抑制酸発生剤からなる群から選択された第1の放射線感応性酸発生剤と、
(ii)未保護酸性基−官能基化酸発生剤と、酸解離性基保護酸性基−官能基化放射線感応性酸発生剤とからなる群から選択された第2の放射線感応性酸発生剤と、
を含む放射線感応性酸発生剤成分が存在することを特徴とする酸触媒のレジストである。酸発生剤の組み合わせは、通常は、EPL、EUV、軟X線、その他の低エネルギー強度リソグラフィ像形成用途に用いるのに適した高感応性レジストの形成を可能にする。レジスト組成物は、他のリソグラフィ法にも有用であり得る。
(a)像形成ポリマーと、
(b)放射線感応性酸発生剤成分と、
を含み、該放射線感応性酸発生剤成分は、
(i)溶解抑制酸発生剤からなる群から選択された第1の放射線感応性酸発生剤と、
(ii)未保護酸性基−官能基化酸発生剤と、酸解離性基保護酸性基−官能基化酸発生剤とからなる群から選択された第2の放射線感応性酸発生剤と、
を含むレジスト組成物を含む。
(A)材料の層をもった基板を準備するステップと、
(B)本発明のレジスト組成物を基板に塗布して、該基板上にレジスト層を形成するステップと、
(C)基板を放射線にパターン状に露光するステップであって、それにより放射線によるレジスト層の露光領域内でレジストの酸発生剤により酸が発生するステップと、
(D)基板を水性アルカリ現像液と接触させるステップであって、それによりレジスト層の露光領域が現像液によって選択的に溶解されて、パターン形成されたレジスト構造が現われるステップと、
(E)レジスト構造のパターン内のスペースを通して材料の層にエッチングすることにより、レジスト構造のパターンを材料の層に転写するステップと、
を含む。像形成放射線は、電子投影、EUV又は軟X線放射線であることが好ましい。パターン形成される材料は、有機誘電体、半導体、セラミック及び金属からなる群から選択されることが好ましい。
(i)溶解抑制酸発生剤からなる群から選択された第1の放射線感応性酸発生剤と、
(ii)未保護酸性基−官能基化酸発生剤と、酸解離性基保護酸性基−官能基化酸発生剤とからなる群から選択された第2の放射線感応性酸発生剤と、
を含む、放射線感応性酸発生剤成分が存在することを特徴とする酸触媒レジストである。酸発生剤の組み合わせは、通常は、EPL、EUV、軟X線、その他の低エネルギー強度リソグラフィ像形成用途に用いるのに適した高感応性レジストの形成を可能にする。レジスト組成物は、他のリソグラフィ法にも有用であり得る。本発明はまた、材料にパターン形成するためにこれらのレジストを用いる方法を含む。
(a)酸感応性像形成ポリマーと、
(b)放射線感応性酸発生剤成分と、
を含み、該放射線感応性酸発生剤成分は、
(i)溶解抑制酸発生剤からなる群から選択された第1の放射線感応性酸発生剤と、
(ii)未保護酸性基−官能基化酸発生剤と、酸解離性基保護酸性基−官能基化酸発生剤とからなる群から選択された第2の放射線感応性酸発生剤と、
を含む、レジスト組成物である。
(A)材料の層をもった基板を準備するステップと、
(B)本発明のレジスト組成物を基板に塗布して、該基板上にレジスト層を形成するステップと、
(C)基板を放射線にパターン状に露光するステップであって、それにより放射線によるレジスト層の露光領域内でレジストの酸発生剤により酸が発生するステップと、
(D)基板を水性アルカリ現像液と接触させるステップであって、それによりレジスト層の露光領域が現像液によって選択的に溶解されて、パターン形成されたレジスト構造が現われるステップと、
(E)レジスト構造のパターン内のスペースを通して材料の層にエッチングすることにより、レジスト構造のパターンを材料の層に転写するステップと、
を含む。
8mlのイートン試薬(Aldrich社からの、メタンスルホン酸中に7.7重量%のP2O5)を、添加漏斗を通して、温度計、N2入口及び磁気撹拌器(スタイラ)を装備した50mLの3首丸底フラスコ中の2.44g(0.02モル)の2,6−ジメチルフェノールと1.56g(0.02モル)のジメチルスルホキシドの混合物に添加した。添加速度は、添加中に混合物の温度が約60℃を超えて上昇しないように調整された。発熱がおさまった後に、反応混合物を室温で2時間撹拌し、次いで40mLの蒸留水に注いだ。水酸化アンモニウム溶液を添加することによって溶液をpH=7に中性化させた。得られた溶液を、室温で30分間撹拌し、次いでろ紙に通してろ過して、茶色の油っぽい副生成物を除去した。ろ過液を、撹拌しながら70mLの水中の6.76g(0.02モル)のペルフルオロブタンスルホン酸カリウム(KPFBuS)の溶液に滴下した。混合物を夜通しさらに撹拌した。吸引ろ過することによって白色の沈殿物を収集し、水とエーテルで3回洗浄した。15〜20mLの酢酸エチル中で粗生成物を再び溶解させた。この溶液に、200〜300mgの酸化アルミニウム(活性化、塩基性)を添加した。混合物を夜通しローラーにかけ、Celite(登録商標)に通してろ過した。ろ過物を、撹拌しながら100mLエーテル中に沈殿させた。白色沈殿物を収集し、さらにエーテルで3回洗浄した。最終的な収率は2.2g(23%)であった。
30mlのニトロメタン中の4.07g(0.01モル)の銀ペルフルオロブタンスルホネートの溶液を、25mlのニトロメタン中に1.24g(0.01モル)のチオアニソールと4.26g(0.03モル)のメチルヨウ化物を含有する混合物に、室温で滴下した。得られた混合物を室温で15時間撹拌した。Celite(登録商標)に通して反応混合物をろ過し、白色の沈殿物を除去した。ろ過物を、約10mlまで濃縮し、次いで120mlのジエチルエーテル中に沈殿させた。真空ろ過によって白色の固体を収集した。粗生成物を15〜20mLのエチルアセテート中に溶解させた。この溶液に、200〜300mgの酸化アルミニウム(活性化、塩基性)を添加した。混合物を夜通しローラーにかけ、次いでCelite(登録商標)に通してろ過した。ろ過物を、撹拌しながら100mLのエーテル中に沈殿させた。白色沈殿物を収集し、さらにエーテルで3回洗浄した。最終的な収率は3.64g(83%)であった。NMR分光法により、生成物をジメチルフェニルスルホニウムペルフルオロブタンスルホネートとして同定した。
150gのプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)を、50gのポリビニルフェノール(TomenからのVP5000)に、透明な溶液が得られるまで撹拌しながら加えた。次いで、この溶液に、およそ35mgのシュウ酸を混ぜた。酸が溶けた後に、この溶液に18.5gの1−メトキシシクロヘキセンを加え、夜通し撹拌しながら、室温で反応を起こさせた。次いで、6gの塩基活性酸化アルミニウムで反応を抑えた。C13NMRによって、フェノール基に対する25%の保護レベルが求められた。
単一の溶解抑制酸発生剤を有するレジスト(TPS TRF)
実施例3からの部分的に保護されたポリマー、PHMOCHを、PGMEA溶媒中の0.14重量%(ポリマーに対して)のテトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)、0.7重量%のトリフェニルスルホニウムトリフレート(TPS TRF)及び200〜400ppmのFC−430界面活性剤(3M社)と混合することによって、レジスト組成物が得られた。溶液中の全固形物重量含量は約12%であった。以下の表に示されたTPS TRFのローディングをもつ同様の組成物を作成した。レジストをそれぞれのHMDSが下塗りされたウェハにスピンコートした。コートされたウェハをホットプレート上で110℃で1分間ベークした。次いで、レジストをIBM社製高スループット電子ビーム投影システムに75kVで露光した。露光後に、0.263NのTMAHで60秒間現像する前に、レジストを110℃で1分間ベークした。以下の表は、異なるTPS TRFのローディングのときの100nmライン/スペース(line/space:l/s)像を解像するためのドーズ量を挙げたものである。
単一の溶解促進酸発生剤を有するレジスト
レジスト組成物は、実施例1のDMPHS PFBUSがTPS TRFに置換されたこと以外は、実施例4の方法で得られた。DMPHS PFBUSのローディングが、像形成ポリマーの重量に基づいて以下の表に示されている。レジストは、それぞれのHMDSで下塗りされたウェハ上にスピンコートされた。ウェハを、ホットプレート上で110℃で1分間ベークした。レジストコートされたウェハを、Electron Vision Groupによって製造されたElectronCure(登録商標)200Mフラッド露光ツールを用いて25kVで露光した。露光後に、0.263NのTMAHで60秒間にわたって現像する前に、レジストを110℃で1分間ベークした。以下の表は、異なるDMPHS PFBUSローディングのときの、露光された大きな正方形を除去するためのドーズ量を挙げたものである。
レジスト組成物は、実施例1のDMPHS PFBUSと実施例2からのDMPSの組み合わせがTPS TRFに置換されたこと以外は、実施例4の手法で得られた。酸発生剤のローディングが、像形成ポリマーの重量に基づいて、以下の表に示される。レジストを、それぞれのHMDSで下塗りされたウェハ上にスピンコートした。レジストコートされたウェハを、ホットプレート上で110℃で1分間ベークした。レジストコートされたウェハを、IBM社製の25kVのガウシアン−ビームシステム(FELS)を用いて露光した。露光後に、0.263NのTMAHで60秒間現像する前に、レジストを110℃で1分間ベークした。以下の表は、異なるDMPS PFBUS及びDMPHS PFBUSローディングのときに150nm l/s像を解像するためのドーズ量及び像プロフィールを挙げたものである。
レジスト組成物は、実施例1のDMPHS PFBUSとTPS TRFの組み合わせがTPS TRFと置換されたこと以外は、実施例4の手法で得られた。酸発生剤のローディングは、像形成ポリマーの重量に基づいて以下の表に示されている。レジストは、それぞれのHMDSで下塗りされたウェハ上にスピンコートされた。レジストコートされたウェハは、ホットプレート上で110℃で1分間ベークされた。レジストコートされたウェハは、IBM社製の25kVのガウシアン−ビームシステム(FELS)を用いて露光された。露光後に、0.263NのTMAHで60秒間現像する前に、レジストを110℃で1分間ベークした。以下の表は、異なるTPS TRF及びDMPHS PFBUSローディングのときの1.5μC/cm2及び2.0μC/cm2の両方における150nm及び200nm l/sの像のプロフィールを挙げたものである。
実施例3の像形成ポリマーと、実施例7の酸発生剤の組み合わせを用いて最適な組成物を突き止めるために、レジスト性能特徴の研究(例えば、ドーズ量の許容度、非露光溶解に関連するときのレジスト形状、感応性、及びE0/ECD)を行った。この研究から、0.28重量%のTBAH、7重量%のTPS TRF、及び7.37重量%のDMPHS PFBUSを有する組み合わせが、最良の全性能(31%のドーズ量の許容度、7.4Å/秒の非露光溶解速度、0.74のE0/Eサイズ、及び垂直方向レジスト形状を有する3.9mC/cm2の感応性)を与えると思われる。
実施例4の方法によってこの組成物でコートされたウェハを、JMAR Technologies Incからの軟X線(1.1nmの波長)リソグラフィツールを用いて像形成した。軟X線を用いるときには、本発明のレジストは、15mJ/cm2より小さいドーズ量を必要とした。市販のレジストは、同じ軟X線露光工程のときの50〜90mJ/cm2の範囲内の露光ドーズ量を必要とする。
Claims (8)
- (a)像形成ポリマーと、
(b)放射線感応性酸発生剤成分と、
を含み、前記放射線感応性酸発生剤成分が、
(i)溶解抑制酸発生剤からなる群から選択された第1の放射線感応性酸発生剤と、
(ii)未保護酸性基−官能基化放射線感応性の第2の酸発生剤とを含み、
前記像形成ポリマーが、ケタール官能基化酸感応性ポリマーを含み、
前記第2の酸発生剤が、ジメチル(3,5−ジメチル)−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムペルフルオロブタンスルホネートであることを特徴とする
レジスト組成物。 - 前記第1の放射線感応性酸発生剤が、ジメチルフェニルスルホニウムペルフルオロブタンスルホネート、又は、トリフェニルスルホニウムトリフレートである請求項1に記載のレジスト組成物。
- 前記レジスト組成物が、前記像形成ポリマーの重量に基づき少なくとも4重量%の放射線感応性酸発生剤成分を含む、請求項1に記載のレジスト組成物。
- 前記第1の放射線感応性酸発生剤及び前記第2の酸発生剤が、5:1から1:5のモル比で存在することを特徴とする請求項1に記載のレジスト組成物。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載のレジスト組成物を用いて基板上にパターン形成された材料構造を形成する方法であって、前記材料は、有機誘電体、半導体、セラミック及び金属からなる群から選択され、前記方法は、
(A)前記材料の層を有する基板を準備するステップと、
(B)請求項1から請求項4のいずれかに記載のレジスト組成物を前記基板に塗布して、前記基板上にレジスト層を形成するステップと、
(C)前記基板をパターン状に放射線によって露光するステップであって、それにより前記放射線による前記レジスト層の露光領域内でレジストの酸発生剤により酸が発生するステップと、
(D)前記基板を水性アルカリ現像液と接触させるステップであって、それにより前記レジスト層の前記露光領域が前記現像液によって選択的に溶解されて、パターン形成されたレジスト構造が現われるステップと、
(E)前記レジスト構造のパターン内のスペースを通して前記材料の層にエッチングすることにより、レジスト構造のパターンを前記材料の層に転写するステップと、
を含む方法。 - 前記材料の層と前記レジスト層との間に少なくとも1つの中間層が設けられ、前記ステップ(E)が、前記中間層を通してエッチングすることを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記放射線が、電子投影放射線、EUV放射線及び軟X線放射線からなる群から選択されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記基板が、前記ステップ(C)及び(D)の間で焼成されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
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JP2005534952A (ja) * | 2002-06-13 | 2005-11-17 | Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 | 光活性化合物の混合物を含む深紫外線リソグラフィ用のフォトレジスト組成物 |
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