JP6726826B2 - ネガティブトーン現像剤相溶性フォトレジスト組成物及び使用方法 - Google Patents
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Description
本出願は、「ネガティブトーン現像剤相溶性フォトレジスト組成物及び使用方法」という名称の2014年7月8日に出願された米国仮特許出願第62/021,756号の利益を主張する。これは、その全体が参照により本明細書に援用される。
本明細書に開示される技術は、微細加工に関し、及び特に、フォトリソグラフィに関する。
「レジスト」組成物及び膜(films)は、微細加工産業で使用されるように、一般に、エッチングプロセスに抵抗する材料を指す。これは、ウェットエッチングプロセスに対する耐性、及びまたプラズマベースのドライエッチングプロセスに対する耐性を包含する。このような膜は、特定の放射波長又は(複数の)波長への暴露に応答して溶解度シフトを有する能力があるため、フォトレジストとして一般には記載されている。
本明細書に開示される技術は、ネガティブトーン現像剤相溶性組成物及びそのような組成物を使用する方法を包含する。これは、ポジティブトーンフォトレジストの未露光部分が1以上のネガティブトーン現像剤溶媒によって溶解可能であるという点で、ネガティブトーン現像剤を用いて現像することができるポジティブトーンフォトレジストを包含する。一実施形態は、エッチング耐性がほとんど又は全くないネガティブトーン現像剤相溶性フォトレジストを包含する。換言すれば、組成物は、ネガティブトーンの現像と相性がよい(compatible)非抵抗性のフォトレジストを包含することができる。本明細書で説明される非抵抗性フォトレジスト材料は、1以上の放射線感受性属性を包含する(例えば、フォトレジストは、パターン化され、脱保護され、溶解性シフトし、光化学物質(photo chemistries)と相互作用し、且つ、暴露線量に応答することができる)。但し、これらの材料は、実際上は(effectively)エッチング耐性を有しない。
(N/(Nc−No))
式中、Nは原子数の総数を表し、
Ncは炭素原子数を表し、且つ、
No酸素原子数を表す。
したがって、高い炭素含有量を持つフォトレジストは、酸素プラズマ反応性イオンエッチング(RIE)の下で高い酸素含有量を持つフォトレジストが作用するよりも、良好なエッチングマスクとして作用する。大西パラメータが小さい場合には優れたドライエッチング能力が得られる。例えば、4.0以下の大西パラメータを有するレジスト組成物は、良好なエッチング耐性を有し、2.5未満の値は、エッチング耐性にとって高度に望ましい。例えば、ポリ(ヒドロキシスチレン)のような高炭素含量ポリマーは、約2.5の大西パラメータ(エッチングレート)を有するのに対して、ポリ(メチルメタクリレート)のような酸素含有ポリマーは、約5.0の大西パラメータを有する。存在するいずれのリング構造は、高いエッチング耐性にも寄与することができる。このようにして、約3.0及びそれ以上の大西パラメータを持つ材料は、ほとんど又は全くエッチング耐性を有しない。
前記光酸発生剤は、放射線の照射により酸を発生し、
前記脱保護基は、前記ポリマーの溶解度を変化させることにより、前記ポリマーの溶解度を変更することにより、酸の存在に反応し、それにより、前記ポリマーがネガティブトーン現像溶剤に不溶性になり、及び
前記フォトレジストは、エッチングプロセスに対するエッチング耐性を提供する構成成分を実質的に含まない。別のフォトレジスト組成物は、ポジティブトーンフォトレジストを含み、前記ポジティブトーンフォトレジストは、ネガティブトーン現像剤に対して可溶性である。ネガティブトーンフォトレジストは、リソグラフィ放射線への暴露が、(フォトマスクを介して)ポジティブトーンのフォトレジスト露光部分が、ネガティブトーン現像剤に対して不溶性になるように、配合される。このポジティブトーンフォトレジストは、ウェットエッチングプロセス又はドライエッチングプロセスにエッチング耐性を提供する成分を含まない。
下層に連続する。フォトレジスト材料が存在する領域において、コンフォーマルな層は、フォトレジスト材料と相互作用し、且つ、エッチング機構(例えば、絡み合ったリガンド基)は、本質的にフォトレジスト材料を硬化させ、且つ、エッチング耐性を提供し(FIG.2D)、それにより、パターン転写を可能にし(FIG.2E)、FIG.2Fに示されるパターン化されたターゲット層をもたらす。
110 フォトレジスト層
111 レリーフパターン
161 電子の束
163 上部電極
165 プラズマ
172 フォトマスク
175 化学線
Claims (4)
- パターン形成方法であって、当該方法は、
基板上にフォトレジスト組成物を堆積させることによりフォトレジスト膜を形成するステップであって、前記フォトレジスト組成物は、
有機溶媒に可溶なポジティブトーンフォトレジスト成分と、
所定の波長の光への暴露に応答して光酸を発生する放射線感受性酸発生剤と、
光酸の存在に応答して、前記ポジティブトーンフォトレジスト成分を有機溶媒現像剤に対して不溶性にする、溶解性シフト成分と、
を包含するステップと、
前記フォトレジスト膜をリソグラフィ放射線に暴露するステップと、
ネガティブトーン現像を用いて前記フォトレジスト膜を現像するステップであって、それにより、前記フォトレジスト膜の未露光部分が前記有機溶媒現像剤により溶解されて、トポグラフィパターン化フォトレジスト膜をもたらし、前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜は、3.0よりも大きい大西パラメータ値を持つ、ステップと、
前記基板上に平坦化層を堆積させるステップであって、それにより、前記平坦化層が、前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜によって規定された開口部を充填し、且つ、下層の露出表面を覆い、且つ、前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜を覆う、ステップと、
前記平坦化層の上面から前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜の上面まで、前記平坦化層の上側部分に酸を拡散させるステップであって、前記酸は、前記平坦化層の前記上側部分を所定の溶媒に可溶性となるようにさせる、ステップと、
前記所定の溶媒を用いて前記平坦化層の前記上側部分を除去するステップと、
前記平坦化層を残しながら、前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜を除去するステップと、
前記平坦化層によって規定されたパターンを前記下層にエッチングプロセスを介して転写するステップと、
を含む方法。 - 前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜を除去するステップは、エッチングプロセスを実行することを包含し、前記平坦化層は前記エッチングプロセスに対して耐性がある、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法であって、
前記フォトレジスト膜を現像した後に、前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜のエッチング抵抗率を増加させるステップ、をさらに含み、
エッチング抵抗率を増加させるステップは、上部電極に負の電圧直流を印加することにより、プラズマチャンバ内の電子流束に前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜を曝露するステップを包含する、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記フォトレジスト膜を現像した後に、前記トポグラフィパターン化フォトレジスト膜のエッチング抵抗率を増加させるステップ、をさらに含み、
エッチング抵抗率を増加させるステップは、原子層堆積を介してコンフォーマルな保護層を堆積するステップを包含する、方法。
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