JP6180046B2 - フォトリソグラフィ方法 - Google Patents
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Description
本発明において有用なレジストパターン処理組成物はケイ素含有ポリマー及び溶媒を含み、1つ以上の追加の任意の成分を含み得る。本組成物は、NTD形成フォトレジストパターン及び例えば、有機BARC層などの有機層上にコーティングされるとき、酸素プラズマなどの有機層エッチング液に高エッチングレジスタンスを提供し得、これによりエッチングマスクとして処理されたフォトレジストパターンを直接使用した、有機層の選択的エッチングを可能にする。レジストパターン処理組成物は、スピンコーティング器具を使用してコーティングされ得、これにより簡易化した処理及びフォトレジストパターン化プロセスとの統合における容易さを可能にする。この方法で、例えば、フォトレジスト/ケイ素ARC/炭素などの三重層スタックを使用する計画などの、複雑なパターン化計画が回避され得る。本明細書に記載される組成物は、本発明の方法において使用されるとき、レジストパターンに対する均一な付着と、レジストパターン上の調整可能な厚さ(これにより収縮プロセスを通してより小さいエッチングされた特徴の作製を可能にする)と、改善したレジストパターン線幅粗さ(LWR)と、改善したパターン均一性と、のうちの1つ以上を更に提供し得る。
本発明において有用なフォトレジスト組成物は、酸感受性であるマトリックス樹脂を含む化学増幅フォトレジスト組成物を含み、これは、フォトレジスト組成物の層の一部として、樹脂及び組成物層が、ソフトベーク後に光酸発生剤によって発生させられた酸との反応の結果として有機現像剤中での溶解性の変化、活性化放射線に対する露光、及び後露光ベークを受けることを意味する。溶解性の変化は、マトリックスポリマー中の光酸易動性エステルまたはアセタール基などの酸開裂可能脱離基が、活性化放射線に対する露光時に光酸促進脱保護反応、及び酸基またはアルコール基を生成するための熱処理を受けるときにもたらされる。本発明のために有用な好適なフォトレジスト組成物は、商業的に入手可能である。
本発明に従うプロセスが、ネガ型現像によってフォトリソグラフィパターンを形成するための、例示的なプロセスフローを図示する図1A〜Fを参照して、これより記載される。
1.663gのマトリックスポリマーA[Mw=13,300、多分散指数(PDI)=1.49]を、29.023gのPGMEA、20.316gのメチル−2−ヒドロキシイソブチレート、及び8.707gの2−ヘプタノン中に溶解させた。この混合物に、0.136gのPAG A、0.094gのPAG B、0.019gのtert−ブチル(1,3−ジヒドロキシ−2−(ヒドロキシメチル)プロパン−2−イル)カルバメート消光剤、及び0.039gのポリマー添加剤Aを添加した。得られた混合物を、ローラ上で6時間回転させ、その後0.2ミクロンの細孔サイズを有するTeflonフィルタで濾過して、フォトレジスト組成物PR−Aを得た。
以下に示す構造及び表1に示す特性を有する、AMS−2202、AMS−152、及びAMS−1203アミン含有ポリジメチルシロキサン材料(Gelest,Inc.,Morrisville,PA USA)を使用して、レジストパターン処理組成物を調製した。
300mmのケイ素ウェーハを、AR(商標)40A反射防止剤(Rohm and Haas Electronic Materials)でスピンコーティングして、TEL CLEAN TRAC LITHIUS i+コーティング剤/現像剤上に第1の有機BARC層を形成した。ウェーハを、205℃で60秒間ベークし、80nmの厚さを有する第1のBARC膜を得た。第2の有機BARC層を、AR(商標)104反射防止剤(Rohm and Haas Electronic Materials)を使用して、第1のBARC層上にコーティングし、175℃で60秒間ベークして、40nmの上部BARC層を発生させた。フォトレジスト組成物PR−Aを、二重BARCコーティングウェーハ上にスピンコーティングし、TEL CLEAN TRACK LITHIUS i+コーティング剤/現像剤上で、90℃で60秒間ソフトベークして、〜80nmの厚さを有するレジスト層を得た。1.35NA、0.85外側シグマ、及び0.72内側シグマを有するCQUAD照明条件を使用して、ASML TWINSCAN XT:1900i浸漬スキャナ上で、一組のウェーハはコンタクトホールパターンを有するマスクを通して、別の組のウェーハは線及び空間パターンを有するマスクを通して露光した。露光されたウェーハを、100℃で60秒間後露光ベークし、その後OSD(商標)1000(Rohm and Haas Electronic Materials)現像剤を使用して、TEL CLEAN TRACK(商標)LITHIUS(商標)i+コーティング剤/現像剤上で25秒間現像して、コンタクトホールパターンまたは線及び空間パターンを有するネガ型パターンウェーハを得た。
RPT組成物を、スピンコーティングによってパターン化ウェーハ上でコーティングした。コーティングされたウェーハを、熱板上、90℃で60秒間ベークした。有機溶媒のパドルでの濯ぎ及びスピン乾燥によって、残留未グラフトRPT材料を除去し、残留溶媒を除去するための更なるベークを続けた。プロセス条件を、表3にまとめる。
実施例10−コンタクトホールエッチング:
RPT−1でのパターン処理した、または処理していないコンタクトホールパターン化ウェーハを、Plasma−Therm LLC790+RIE器具を使用して30秒間および60秒間、O2プラズマエッチング(25sccm、100W、6mT)した。前エッチング及び後エッチングのウェーハの断面SEM画像を、上述のように記録した。SEM画像の目視観察に基づいて、パターン処理組成物RPT−1は、レジストパターンに非常に良好なエッチングレジスタンスを与え、良好な選択性で、パターンが厚い有機BARC層内に直接転写されることを可能にした。逆に、パターン処理していないレジストパターンは、有意なレジストパターン浸食を呈し、低い選択性での、BARC層への不良なパターン転写につながった。
RPT−2またはRPT−3でのパターン処理した、または処理していない線及び空間パターン化ウェーハを、Plasma−Therm LLC790+RIE器具を使用して40秒間、O2プラズマエッチング(25sccm、100W、6mT)した。SEM画像を上述のように記録し、前及び後エッチングのウェーハのSEM画像に基づいて、RPT−2のCDを決定した。CD測定結果を、表5にまとめる。
Claims (10)
- (a)エッチングされる有機層を含む半導体基板を提供することと、
(b)酸開裂性脱離基を含む樹脂であって、前記開裂が酸基及び/またはアルコール基を形成する、樹脂と、光酸発生剤と、溶媒と、を含むフォトレジスト組成物の層を前記有機層上に直接適用することと、
(c)パターン化されたフォトマスクを通して、前記フォトレジスト層を活性化放射線に露光することと、
(d)前記酸発生剤によって発生された酸が前記酸開裂性脱離基の開裂を引き起こし、これにより前記酸基及び/または前記アルコール基を形成するために、前記フォトレジスト層を加熱することと、
(e)前記露光されたフォトレジスト組成物層を有機溶媒現像剤で現像して、前記酸基及び/または前記アルコール基を含むネガ型レジストパターンを形成することと、
(f)ケイ素含有ポリマー及び溶媒を含み、かつ架橋剤を含まないケイ素含有組成物を前記レジストパターン上に適用することと、
(g)前記ケイ素含有ポリマーのうちの一部を前記レジストパターンの表面上に残して、残留ケイ素含有組成物を前記基板から濯ぐことと、
(h)前記レジストパターン及び結合ケイ素含有ポリマーをエッチングマスクとして用いて前記有機層を選択的にエッチングすることと、を含む、フォトリソグラフィ方法。 - 前記有機層が、底部反射防止コーティング層である、請求項1に記載の前記フォトリソグラフィ方法。
- (a)エッチングされる有機層を含む半導体基板を提供することと、
(b)酸開裂性脱離基を含む樹脂であって、前記開裂が酸基及び/またはアルコール基を形成する、樹脂と、光酸発生剤と、溶媒と、を含むフォトレジスト組成物の層を前記有機層上に直接適用することと、
(c)パターン化されたフォトマスクを通して、前記フォトレジスト層を活性化放射線に露光することと、
(d)前記酸発生剤によって発生された酸が前記酸開裂性脱離基の開裂を引き起こし、これにより前記酸基及び/または前記アルコール基を形成するために、前記フォトレジスト層を加熱することと、
(e)前記露光されたフォトレジスト組成物層を有機溶媒現像剤で現像して、前記酸基及び/または前記アルコール基を含むネガ型レジストパターンを形成することと、
(f)ケイ素含有ポリマー及び溶媒を含み、かつ架橋剤を含まないケイ素含有組成物を前記レジストパターン上に適用することと、
(g)前記ケイ素含有ポリマーのうちの一部を前記レジストパターンの表面上に残して、残留ケイ素含有組成物を前記基板から濯ぐことと、
(h)前記有機層を選択的にエッチングすることと、を含み、
前記ケイ素含有ポリマーが、ペンダント状ケイ素原子を含むビニル芳香族モノマーから形成される単位を含む、フォトリソグラフィ方法。 - (a)エッチングされる有機層を含む半導体基板を提供することと、
(b)酸開裂性脱離基を含む樹脂であって、前記開裂が酸基及び/またはアルコール基を形成する、樹脂と、光酸発生剤と、溶媒と、を含むフォトレジスト組成物の層を前記有機層上に直接適用することと、
(c)パターン化されたフォトマスクを通して、前記フォトレジスト層を活性化放射線に露光することと、
(d)前記酸発生剤によって発生された酸が前記酸開裂性脱離基の開裂を引き起こし、これにより前記酸基及び/または前記アルコール基を形成するために、前記フォトレジスト層を加熱することと、
(e)前記露光されたフォトレジスト組成物層を有機溶媒現像剤で現像して、前記酸基及び/または前記アルコール基を含むネガ型レジストパターンを形成することと、
(f)ケイ素含有ポリマー及び溶媒を含み、かつ架橋剤を含まないケイ素含有組成物を前記レジストパターン上に適用することと、
(g)前記ケイ素含有ポリマーのうちの一部を前記レジストパターンの表面上に残して、残留ケイ素含有組成物を前記基板から濯ぐことと、
(h)前記有機層を選択的にエッチングすることと、を含み、
前記ケイ素含有ポリマーが、ペンダント状ケイ素原子を含む(アルキル)アクリレートモノマーから形成される単位を含む、フォトリソグラフィ方法。 - 前記ケイ素含有ポリマーが、ポリシロキサンを含む、請求項1または2に記載のフォトリソグラフィ方法。
- 前記ケイ素含有ポリマーが、前記レジストパターンの表面で前記酸基及び/または前記アルコール基との結合を形成するのに効果的な、水素受容体を含有する基を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィ方法。
- (a)エッチングされる有機層を含む半導体基板を提供することと、
(b)酸開裂性脱離基を含む樹脂であって、前記開裂が酸基及び/またはアルコール基を形成する、樹脂と、光酸発生剤と、溶媒と、を含むフォトレジスト組成物の層を前記有機層上に直接適用することと、
(c)パターン化されたフォトマスクを通して、前記フォトレジスト層を活性化放射線に露光することと、
(d)前記酸発生剤によって発生された酸が前記酸開裂性脱離基の開裂を引き起こし、これにより前記酸基及び/または前記アルコール基を形成するために、前記フォトレジスト層を加熱することと、
(e)前記露光されたフォトレジスト組成物層を有機溶媒現像剤で現像して、前記酸基及び/または前記アルコール基を含むネガ型レジストパターンを形成することと、
(f)ケイ素含有ポリマー及び溶媒を含み、かつ架橋剤を含まないケイ素含有組成物を前記レジストパターン上に適用することと、
(g)前記ケイ素含有ポリマーのうちの一部を前記レジストパターンの表面上に残して、残留ケイ素含有組成物を前記基板から濯ぐことと、
(h)前記有機層を選択的にエッチングすることと、を含み、
前記ケイ素含有ポリマーが、前記レジストパターンの表面で前記酸基及び/または前記アルコール基との結合を形成するのに効果的な、水素受容体を含有する基を含み、
前記水素受容体基を含有する前記基が、窒素含有基である、フォトリソグラフィ方法。 - 前記ケイ素含有ポリマーが、前記ポリマーに基づいて15重量%を超えるケイ素含有量を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のフォトリソグラフィ方法。
- (a)エッチングされる有機層を含む半導体基板を提供することと、
(b)酸開裂性脱離基を含む樹脂であって、前記開裂が酸基及び/またはアルコール基を形成する、樹脂と、光酸発生剤と、溶媒と、を含むフォトレジスト組成物の層を前記有機層上に直接適用することと、
(c)パターン化されたフォトマスクを通して、前記フォトレジスト層を活性化放射線に露光することと、
(d)前記酸発生剤によって発生された酸が前記酸開裂性脱離基の開裂を引き起こし、これにより前記酸基及び/または前記アルコール基を形成するために、前記フォトレジスト層を加熱することと、
(e)前記露光されたフォトレジスト組成物層を有機溶媒現像剤で現像して、前記酸基及び/または前記アルコール基を含むネガ型レジストパターンを形成することと、
(f)ケイ素含有ポリマー及び溶媒を含み、かつ架橋剤を含まないケイ素含有組成物を前記レジストパターン上に適用することと、
(g)前記ケイ素含有ポリマーのうちの一部を前記レジストパターンの表面上に残して、残留ケイ素含有組成物を前記基板から濯ぐことと、
(h)前記有機層を選択的にエッチングすることと、を含み、
前記ポリマーが、第1のブロック及び第2のブロックを含むブロックポリマーを含む、フォトリソグラフィ方法。 - 前記第2のブロックが、前記レジストパターンのリフロー温度よりも低いTgを有する、請求項9に記載のフォトリソグラフィ方法。
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