WO2003071357A1 - Composition de formation d'un revetement antireflet - Google Patents

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WO2003071357A1
WO2003071357A1 PCT/JP2003/001542 JP0301542W WO03071357A1 WO 2003071357 A1 WO2003071357 A1 WO 2003071357A1 JP 0301542 W JP0301542 W JP 0301542W WO 03071357 A1 WO03071357 A1 WO 03071357A1
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forming
antireflection film
composition
polymer compound
halogen atom
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PCT/JP2003/001542
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Inventor
Rikimaru Sakamoto
Ken-Ichi Mizusawa
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Nissan Chemical Industries, Ltd.
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    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
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    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/106Binder containing
    • Y10S430/108Polyolefin or halogen containing

Definitions

  • the present invention relates to a composition for an anti-reflective coating material, and more particularly, to a composition for an anti-reflective coating material for reducing the reflection of exposure irradiation light to a photoresist layer applied on a substrate from a substrate in a lithography process for manufacturing a semiconductor device.
  • Composition More specifically, an anti-reflective coating forming composition containing a polymer compound composition that effectively absorbs reflected light from a substrate in a lithography process of semiconductor device manufacturing using exposure irradiation light having a wavelength of 157 nm. It is about. .
  • the anti-reflection film examples include an inorganic anti-reflection film made of titanium, titanium dioxide, titanium nitride, oxidized chromium, carbon, silicon, and the like; a light-absorbing substance and a polymer compound; Is known.
  • the former requires equipment such as vacuum deposition equipment, CVD equipment, and sputtering equipment for film formation, while the latter is advantageous because it does not require special equipment, and many studies have been conducted.
  • an acrylic resin type antireflection film having a hydroxyl group and a light absorbing group as a cross-linking reactive group in the same molecule for example, an acrylic resin type antireflection film having a hydroxyl group and a light absorbing group as a cross-linking reactive group in the same molecule, a nopolak resin type anti-reflective film having a hydroxyl group and a light absorbing group as a cross-linking reactive group in the same molecule, etc. (For example, see Patent Documents 1 and 2).
  • Desirable physical properties of the organic anti-reflective coating material include high absorbance to light and radiation, no intermixing with the photoresist layer (insoluble in photoresist solvent), Or, there is no low molecular diffusion material from the anti-reflective coating material into the overcoating resist during heating and drying, and it has a higher dry etching rate than photoresist (for example, Non-Patent Document 1, Non-patent Document 1). 2. See Non-Patent Document 3.)
  • a naphthalene group-containing polymer having a specific structure exhibits a large absorbance for irradiation light of 48 ⁇ m (for example, see Patent Document 4). It is known that a resin binder composition containing a polyester group unit is excellent (for example, see Patent Document 5).
  • the processing dimension is considered to be 100 nm or less. Therefore, the photoresist is required to have a film thickness due to the requirement of an aspect ratio. It is considered to be used in thin films compared to the conventional one of 100 to 300 nm. Organic anti-reflective coatings used with such thin-film photoresists must be able to be used in thin films and have high dry etching selectivity to photoresist. In order for the organic anti-reflection film to be used as a thin film with a thickness of 30 to 80 nm, it is considered that the anti-reflection film must have a large attenuation coefficient k.
  • the antireflection film having a thickness of 30 to 80 nm can be a second ultrathin film thickness (about 70 nm).
  • the attenuation coefficient k is in the range of 0.3 to 0.6.
  • the anti-reflection film thickness of 70 nm provides sufficient reflection.
  • a damping coefficient k value of 0.4 to 0.6 is required to obtain the prevention effect.
  • the attenuation coefficient k is 0.2
  • the reflectivity from the substrate varies between 5% and 10%
  • the attenuation coefficient k is 0.4, it varies between 0% and 5%.
  • the attenuation coefficient k must be large, for example, 0.3 or more. Satisfactory organic anti-reflection materials have never been known.
  • an antireflection coating composition containing a polymer containing fluorine is applied to a lithography technique using an F 2 excimer laser as a light source.
  • Patent Document 1 US Pat. No. 5,919,599
  • Patent Document 2 US Pat. No. 5,693,691
  • Patent Literature 3 Japanese Translation of International Patent Publication No. 111-151 1194
  • Patent Document 4 JP-A-10-186671
  • Patent Document 5 JP-A-2000-187331
  • Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-236370
  • Patent Document 7 JP-A-2002-98283
  • Non-Patent Document 1 Tom Lynch and 3 others, “Proberties and Performance of Near UV Reflectivity Controller” Layers), (USA), India Vansin Resist Technology and Processing XI (in Ad vancesin Resist Technology and Processing X1), Omkaram Nalam 1 amasu, Proceeding Subs Espe Aiichi (Proceedingsof SP IE), 1994, Vol. 2195 (Vo 1.295), p. 225—229
  • Non-Patent Document 2 G. Taylor and 13 others, "Methacrylate Resistant Antiref 1 e" ctive Coatings for 1 93 nm L ithograp hy), (USA), in micro lithography 1999: advances in resist technology and processing XVI (in micro lithography 1999: advancesin resist technology and processing) XV I), edited by Will Conley (Wi 1 1 C on 1 ey), Proceedings of SP IE, 1999, Vol. 3678 (V o 1.3678), p. 1 74— 185
  • Non-Patent Document 3 Jim D.
  • the present invention relates to a composition for forming an antireflection film having strong absorption for light having a short wavelength, particularly light having a wavelength of 157 nm.
  • Another object of the present invention is to provide an antireflection film-forming composition that can be used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, which is performed using irradiation light of an F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm).
  • the present invention effectively absorbs reflected light from a substrate when using irradiation light of an F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm) for fine processing, and does not cause intermixing with a photoresist layer.
  • a composition for forming an antireflection film comprising a solid content and a solvent, wherein a ratio of a halogen atom to the solid content is 10% by mass to 60% by mass.
  • the antireflection film-forming composition according to the first aspect wherein the solid content includes a polymer compound having a repeating unit structure containing a halogen atom.
  • the antireflection film-forming composition according to the first aspect wherein the solid content includes a polymer compound having a repeating unit structure containing a halogen atom and a crosslinking-forming substituent.
  • the antireflection film formation according to the first aspect wherein the solid content includes a polymer compound having a repeating unit structure containing a halogen atom and a repeating unit structure containing a crosslinking-forming substituent.
  • it includes a polymer compound having a repeating unit structure containing a halogen atom, and has an attenuation coefficient k value of 0.20 to 0.50 with respect to light having a wavelength of 157 nm after film formation.
  • the invention includes a polymer compound having a repeating unit structure containing a halogen atom and a cross-linking substituent, and has an attenuation coefficient k value of 0.20 to 0 for light having a wavelength of 157 nm after film formation.
  • the anti-reflection film forming composition characterized in that the extinction coefficient k value for light having a wavelength of 157 nm after the film is 0.20 to 0.50.
  • the reflection according to any one of the second to seventh aspects wherein the polymer compound contains at least one halogen atom selected from a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
  • the polymer compound contains at least one halogen atom selected from a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
  • the polymer composition according to any one of the second to eighth aspects wherein the polymer compound contains at least 10% by mass of a halogen atom.
  • the antireflection film-forming composition according to any one of the second to ninth aspects wherein the weight average molecular weight of the polymer compound is from 700 to 100 000,
  • the repeating unit structure containing the halogen atom and the cross-linking substituent has the following formula (1)
  • L represents a linking group constituting the main chain of the polymer compound
  • X represents a bromine atom or an iodine atom
  • t represents a number of 1 or 2
  • u represents a number of 2, 3 or 4
  • V represents a unit structure contained in the polymer compound.
  • the antireflection film-forming composition according to the third aspect or the sixth aspect wherein the composition is represented by a number from 1 to 300.
  • the antireflection film-forming composition according to any one of the first aspect to the first aspect, wherein the solid content further includes a crosslinking agent having at least two crosslinking-forming substituents As a thirteenth aspect, an antireflection film used for manufacturing a semiconductor device obtained by applying the antireflection film-forming composition according to any one of the first aspect to the second aspect on a substrate and firing the composition.
  • the antireflection film-forming composition according to any one of the first aspect to the second aspect is applied on a semiconductor substrate, and the wavelength after forming the antireflection film by baking is 15
  • the attenuation coefficient k for light having a wavelength of 157 nm can be changed.
  • a step of applying the antireflection film forming composition according to any one of the first aspect to the second aspect on a semiconductor substrate and baking to form an antireflection film Forming a photoresist layer on it, exposing a semiconductor substrate covered with an anti-reflection film and a photoresist layer with an F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm), and developing the photoresist layer after exposure
  • a method for forming a photoresist pattern used for manufacturing a semiconductor device including: BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the present invention relates to an antireflection film forming composition
  • an antireflection film forming composition comprising a solid containing a halogen atom-containing component and a solvent.
  • the present invention also relates to a composition for forming an antireflection film, comprising a polymer having a repeating unit structure containing a halogen atom as a halogen atom-containing component.
  • the present invention also relates to an antireflection film forming composition that can be used in a lithography process for manufacturing semiconductor devices using irradiation light of a short wavelength, particularly irradiation light of an F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm). is there.
  • the composition for forming an antireflection film of the present invention comprises a polymer compound having a repeating unit structure containing a halogen atom and a solvent, and a repeating unit structure containing a halogen atom and a cross-linking substituent. Or a solvent having a repeating unit structure containing a halogen atom and a repeating unit structure containing a cross-linking substituent, and a solvent. It contains a crosslinking catalyst, a surfactant and the like.
  • Solids of the antireflective film forming composition of the present invention 0. Is 1-5 0% by weight, preferably 0.5 to 3 0 Mass 0/0.
  • the solid content is a composition obtained by removing the solvent component from the antireflection film-forming composition.
  • the molecular weight of the high molecular compound containing a halogen atom is determined by the coating solvent used, although it fluctuates depending on the liquid viscosity, film shape, etc., the weight average molecular weight is 700 to 100,000, preferably 700 to 500,000, and more preferably 900 to 300,000. 0 is 0.
  • the polymer compound of the present invention has at least one halogen atom selected from chlorine atom, bromine atom and iodine atom in the main chain and / or side chain constituting the polymer compound. It is. One, two or three kinds of halogen atoms may be contained, and the halogen atom is preferably a bromine atom or an iodine atom.
  • the above-mentioned polymer compound preferably contains at least 10% by mass of a halogen atom, and 10 to 80% by mass. More preferably, it contains a halogen atom of / 0 , more preferably 20 to 70% by mass.
  • the content of such a polymer compound in the antireflection film-forming composition of the present invention is at least 20% by mass in the solid content, for example, from 20% by mass to 100% by mass, Or 30 mass 0 /. ⁇ 1 0 0 mass%, also a 5 0% to 9 0% by weight, or a 6 0% to 8 0 wt 0/0.
  • the above-mentioned polymer compound may include a cross-linking substituent.
  • a cross-linking substituent examples include an amino group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and a thiol group, and these substituents are introduced into the main chain and / or side chain of the polymer compound.
  • the type of the cross-linking substituents introduced may be the same or different.
  • These cross-linking substituents are capable of causing a cross-linking reaction with the cross-linking agent component when heated and fired when the anti-reflective coating forming composition of the present invention contains a cross-linking agent component. .
  • Such crosslinking has an effect of preventing intermixing between the antireflection film formed by firing and the photoresist applied thereon.
  • the above-described polymer compound containing a halogen atom can be synthesized by a polymerization reaction of a unit monomer having a halogen atom and a polymerization reaction of a unit monomer having a halogen atom and a unit monomer having no halogen atom.
  • it can be synthesized by reacting a compound having a halogen atom with a polymer obtained by a polymerization reaction of a unit monomer having no halogen atom.
  • the compound can also be synthesized by reacting a polymer having a halogen atom or a compound having no halogen atom with a polymer obtained by polymerization reaction of a unit monomer having no halogen atom.
  • a polymer obtained by the polymerization reaction with a compound having or not having a halogen atom, the content (% by mass) of the halogen atom contained in the polymer compound can be adjusted. It is.
  • the unit monomers used in the polymerization reaction may be the same, but two or more unit monomers may be used.
  • the polymer compound formed from the unit monomers can be synthesized by a method such as radical polymerization, anion polymerization, cationic polymerization, or condensation polymerization. Various forms such as solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and bulk polymerization are possible.
  • the unit monomer having a halogen atom examples include, for example, atalylic acids, atalylic esters, atalylic amides, methacrylic acids, methacrylic esters, methacrylic amides, and bully each containing a halogen atom.
  • Compounds having an addition-polymerizable unsaturated bond such as ethers, bier alcohols, vinyl ketones, styrenes, bier phenols, maleic anhydrides, and maleimides are exemplified.
  • Examples of the unit monomer having no halogen atom include acrylic acid, acrylic acid ester, acrylic acid amide, methacrylic acid, methacrylic acid ester, methacrylic acid amide, and butyl ether, each of which does not contain a halogen atom.
  • compounds having an addition-polymerizable unsaturated bond such as vinyl alcohols, vinyl ketones, styrenes, bulphenols, maleic anhydrides, and maleimides.
  • any compound capable of reacting with the polymer can be used.
  • examples thereof include acid chlorides, epoxy compounds, and isocyanate compounds each containing a halogen atom.
  • examples thereof include a hydroxy compound, a carboxylic acid compound, and a thiol compound each containing a halogen atom.
  • each containing a halogen atom can be mentioned.
  • a carboxyl group examples thereof include a hydroxy compound, an amino compound, a thiol compound, and an epoxy compound each containing a halogen atom.
  • Examples of such a high molecular compound include, for example, polyacrylic acid ester, polyacrylic acid amide, polymethacrylic acid ester, polymethacrylic acid amide, polybutyl ester, polybutyl ether, each containing a halogen atom.
  • examples thereof include polyvinyl alcohol, polyvinyl ketone, polystyrene, and polyvinyl phenol, and these may be a homopolymer or a copolymer.
  • Copolymers of methacrylates and styrenes Copolymers of methacrylates and amides of methacrylate, copolymers of methacrylates and bierethers, methacrylates and vinyl alcohols
  • Copolymers of methacrylates and butyl esters copolymers of methacrylates and phenols, copolymers of butyl ethers and styrenes, copolymers of butyl alcohols and styrenes, methacrylates and Terpolymers of styrenes and butyl alcohols, terpolymers of acrylates, styrenes, and bier esters, terpolymers of acrylates, methacrylates, and butyl esters And terpolymers of methacrylates, bier esters, and vinyl alcohols.
  • Polyurethane, polyester, polyether, polyurea, polyimide, novolak resin, etc. each containing a halogen atom can also be mentioned.
  • a high molecular compound containing a halogen atom containing a unit monomer such as maleic anhydride, maleimide, and atarilonitrile can also be mentioned.
  • the repeating unit structure containing the hapogen atom and the cross-linking substituent contained in the polymer compound in the antireflection film-forming composition of the present invention is represented by the following formula (1):
  • L represents a linking group constituting the main chain of the polymer compound
  • X represents a bromine atom or an iodine atom
  • t represents a number of 1 or 2
  • u represents a number of 2, 3 or 4
  • V is contained in a polymer compound. It is the number of unit structures and represents the number from 1 to 300.
  • L is not particularly limited as long as it is a bonding group constituting the main chain of the polymer compound, and examples thereof include bonding groups represented by the following formulas (a1) to (a-6).
  • Examples of the benzene ring portion of the formula (1) include structures represented by the following formulas (c1) to (c-15).
  • the antireflection film-forming composition of the present invention can change the content (% by mass) of halogen atoms contained in the polymer compound in the composition. That is, selection of the main chain structure of the polymer compound and selection of the type of unit monomer used for the synthesis of the polymer compound.
  • the content of halogen atoms contained in the polymer compound (% by mass) is determined by selecting the type of compound to be reacted with the polymer obtained by the polymerization reaction, the number and type of halogen atoms contained, and so on. Can be changed.
  • the halogen atom content (% by mass) in the solid content of the antireflection film forming composition that is, Can change the halogen atom content (% by mass) in the antireflection film.
  • the attenuation coefficient k of the antireflection film can be adjusted.
  • the halogen atom content (% by mass) in the antireflection film after film formation can be changed by changing the ratio of a polymer compound having a certain halogen atom content in the solid content. By this method, the attenuation coefficient k of the antireflection film can be adjusted.
  • the solid content of the antireflective coating composition means a component obtained by removing the solvent component from the antireflective coating composition, and the content of halogen atoms (mass) in the antireflective coating after film formation. %) Is the halogen atom content (% by mass) in the solid content of the antireflection film-forming composition.
  • the antireflection film forming composition of the present invention in order for the antireflection film formed from the antireflection film forming composition of the present invention to exhibit sufficient absorption with respect to an F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm), the antireflection film forming composition It is necessary that at least 10% by mass of halogen atoms be contained in the solid content of the product.
  • the proportion of halogen atoms in the solid content of the antireflection film-forming composition of the present invention is from 10% by mass to 60% by mass, or from 15% by mass to 55% by mass, or , 20% by mass to 50% by mass.
  • the halogen atom occupying the solid content of the antireflection film-forming composition of the present invention is a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and is preferably a bromine atom or an iodine atom.
  • the halogen atom occupying the solid content of the antireflection film-forming composition of the present invention depends on the high molecular compound containing the above-mentioned Haneuve atom. Compounds can also be added.
  • Examples of such a compound containing a halogen atom include, for example, 4-bromobenzoic acid, 3-odobenzoic acid, 2,4,6-tribromophenol, 2,4,6-trisole molsorcinol, 4, 6—Triod phenol, 4-dodo 2 Monomethylphenol, 5-methyl methyl salicylate, 3,4,5-triodobenzoic acid, 2,4,6-triodo-3-aminobenzoic acid, 5-amino-2,4,6-triodoisophthalanol Acid, 5-hydroxy 2,4,6-triodoisophthalic acid, 2,4,6-tribromobenzoic acid, 2-amino-4,5-dibu-mouth 3,6-dimethylbenzoic acid, 3,5-dibromo _ 4-Hydroxybenzoic acid, 3,5-Jib mouth, 2,4-dihydroxybenzoic acid, 3,5-Jodo 2-hydroxybenzoic acid, 2,4,6-Triod-3-Hydroxy
  • the antireflection film-forming composition of the present invention is preferably crosslinked by heating after coating in order to prevent intermixing with a photoresist to be overcoated.
  • the antireflection film-forming composition of the present invention may further contain a crosslinking agent component.
  • a crosslinking agent component include a melamine-based compound or a substituted urea-based compound having a crosslinking-forming substituent such as a methylol group or a methoxymethyl group, and a polymer compound containing an epoxy group.
  • it is a crosslinker having at least two crosslink-forming substituents, a compound such as methoxymethylated glycoduryl or methoxymethylated melamine, particularly preferably tetramethoxymethyldalicholperil or hexame. Toximethylmelamine.
  • a compound such as methoxymethylated glycoduryl or methoxymethylated melamine, particularly preferably tetramethoxymethyldalicholperil or hexame. Toximethylmelamine.
  • compounds such as tetramethyl methoxy urea, tetraf, and toxic methyl urea can also be mentioned.
  • the amount of the cross-linking agent varies depending on the coating solvent used, the base substrate used, the required solution viscosity, the required film shape, etc., but 0.001 to 20% by mass in the total composition. Preferably 0.01-1
  • cross-linking agents may cause a cross-linking reaction by self-condensation, but when a cross-linking forming substituent is present in the polymer compound of the present invention, a cross-linking reaction can be caused with the cross-linking forming substituent.
  • P-toluenesulfonic acid trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, cunic acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, Acidic compounds such as, or 2,4,4,6-tetrabromocyclohexagenone, Thermal acid generators such as benzoin tosylate and 2-nitrobenzyl tosylate can be added.
  • the mixing amount is 0.02 to 10% by mass, preferably 0.04 to 5% by mass, based on 100% by mass of the total solids.
  • the antireflection film-forming composition of the present invention may contain a photoacid generator in order to make the acidity of the photoresist coated on the upper layer in the lithography process the same.
  • a photoacid generator in order to make the acidity of the photoresist coated on the upper layer in the lithography process the same.
  • Preferable photoacid generators include, for example, onium salt-based photoacids such as bis (4-tert-butylphenyl) odoem trifluoromethane sulfonate, and triphenylenoles phenol trifluoromethane sulfonate.
  • Phenyl rubis (trimethylmethyl) mono-s-triazine and other halogen-containing compound-based photoacid generators, benzoin sylate, N-hydroxysuccinimide trif-lenomethane Examples include sulfonic acid-based photoacid generators such as phonates.
  • the amount of the photoacid generator is 0.02 to 3% by mass, preferably 0.04 to 2% by mass, based on 100% by mass of the total solids.
  • the antireflection film-forming composition of the present invention may further contain, if necessary, other additives such as a light absorbing agent, a rheology adjusting agent, an adhesion aid, and a surfactant.
  • Further light absorbers include, for example, commercially available light absorbers described in “Technology and Market of Industrial Dyes” (CMC Publishing) and “Dye Handbook” (edited by the Society of Synthetic Organic Chemistry), for example, C. I. Disperse Y ell ow 1,3,4,5,7,8,13,23,31,49,50,51,54,60,64,66,68,79,82,88,90, 93, 102, 114 and 124; C. I.
  • Diserse O range 1, 5, 5, 13, 25, 29, 30, 31 1, 44, 57, 72 and 73; I. Disperse Red 1, 5, 7, 1, 3, 17, 7, 9, 43, 50, 54 '58, 65, 72, 73, 88, 1 17, 7, 37, 143, 1 99 and 210; C. I. Disperse V iolet 43; C. I. D isperse B 1 ue 96; C. I. Fluorescent B rightening A gent 1 1 2, 1 3 5 and 16 3; C. I. Solvent O range 2 and 45; C. I. Solvent Red 1, 3, 8, 23, 24, 25, 27 and 49; C. I. Pigment Green 10; C I. Pigment Brand 2 or the like can be suitably used.
  • the above absorbers are usually It is blended in an amount of 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less with respect to 100% by mass of the total composition of the antireflection film material for sography.
  • the rheology modifier is added mainly for the purpose of improving the fluidity of the antireflection film-forming composition, and particularly in the baking step, for the purpose of increasing the filling property of the antireflection film-forming composition into the inside of the hole.
  • Specific examples include phthalic acid derivatives such as dimethyl phthalate, getyl phthalate, disobutyl phthalate, dihexyl phthalate, and butyl isodecinolephthalate, dinormal butyldiate, diisobutyldiate, diisobutylate Adipic acid derivatives such as octyl adipate and octyl decyl adipate; maleic acid derivatives such as di-normal p-tinolemalate, jetinolemalate and dinonyl maleate; oleic acid derivatives such as methyl oleate, butylolate and tetrahydrofurfuryl oleate; or Stearic acid derivative
  • the adhesion auxiliary agent is added mainly for the purpose of improving the adhesion between the substrate or the photoresist and the composition for forming an antireflection film, and particularly preventing the photoresist from peeling off during development.
  • Specific examples include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, meth / resiphenylenolechlorosilane, chloromethinoresimetinolechlorosilane, trimethylmethoxysilane, dimethylethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, and diphenoxysilane.
  • Alkoxysilanes such as rudimethoxysilane and phenyltriethoxysilane; hexamethyldisilazane; N, N, monobis (trimethylsilyl) peralea; dimethyltrimethylsilylamine; silazane such as trimethylsilylimidazole; butyltrichlorosilane; Silanes such as toxoxysilane, ⁇ -aminoprobitriethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, benzotriazo -Molecap, benzimidazono, indazono, imidazono, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzozoxazole, perazole, thioperacinole, mercaptoimidazole, and mercaptopyrimidine, etc.
  • adhesion aids are usually less than 5% by mass, preferably 2% by mass, based on 100% by mass of the total composition of the antireflection film for lithography. /. It is blended in a ratio less than.
  • the composition for forming an anti-reflection film of the present invention may contain a surfactant in order to prevent the occurrence of pinhole strain and the like, and to further improve the coating property for uneven surface.
  • a surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearinoate ether, polyoxyethylene cetinoether, and polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene.
  • Polyoxyethylene alkynoleyl ethers such as octyl phenol ether and polyoxyethylene nonyl phenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate: sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan mono Sorbitan fatty acid esters such as oleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monodiolate, Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sonorevitan trioleate, and polyoxyethylene sorbitan tristearate Agents, F-Top EF 301, EF 303, EF 352 (manufactured by Tochem Products), Megafac F 171, F 173 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd
  • Polymer KP 341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the like.
  • the amount of these surfactants is usually 0.2 mass per 100 mass% of the total composition of the antireflection coating material for lithography of the present invention. / 0 or less, preferably 0.1% by mass or less.
  • These surfactants may be added alone or in combination of two or more.
  • the solvent for dissolving the solids such as the above-mentioned polymer compound includes ethylene glycol / lemonomethinoleate / ethylene glycol ethylene glycol / monomethineoleatene Norecello sonole acetate, etinole cello sonole acetate, methylenglycone monomethynooleate, diethylene glycolone monoenotele, propylene glycole, propylene glycole monomethyoleate, propylene glycol Noremono methyl ether acetate, propylene daricol propyl ether enorea acetate, toluene, xylene, methinolethynoleketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 2-ethylethyl propionate, 2- Ethyl hydroxy-2-ethyl ethynolepropionate, ethynole ethoxylate,
  • high-boiling solvents such as propylene glycol monobutynoether ether and propylene glycol olenobutyl ether acetate can be mixed and used.
  • solvents propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, ptynole lactate, and cyclohexanone are preferred for improving the leveling property.
  • Chemically amplified resist composed of a binder having a group capable of increasing the alkali dissolution rate by decomposing with an acid, and a photoacid generator.
  • a chemically amplified resist consisting of a generator, a binder having a group that decomposes with acid to increase the alkali dissolution rate, and a low molecular weight compound that decomposes with acid to increase the resist dissolution rate and a photoacid generator And chemically amplified resists. 3999, 330—334 (2000), Proc. SPIE, Vol. 3999, 357-364 (2000), and Proc.
  • the positive photoresist developing solution include sodium hydroxide, hydroxylated lime, inorganic carbonates such as sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, and primary alkalis such as ethylamine and n-propylamine.
  • alkalis such as quaternary ammonium salts such as dimethyl hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and choline, cyclic amines such as pyrrole and piperidine and the like can be used.
  • an appropriate amount of an alcohol such as isopropyl alcohol or a surfactant such as Noun may be added to the aqueous solution of the above alkalis.
  • preferred developers are quaternary ammonium salts, more preferably tetramethylammonium hydroxide and choline.
  • a substrate used for manufacturing a precision integrated circuit device eg, a silicon / silicon dioxide coated substrate, a silicon nitride substrate, a glass substrate, an ITO substrate, etc.
  • a substrate used for manufacturing a precision integrated circuit device eg, a silicon / silicon dioxide coated substrate, a silicon nitride substrate, a glass substrate, an ITO substrate, etc.
  • beta (firing) and curing to form an anti-reflective coating.
  • the thickness of the antireflection film is preferably from 0.01 to 3.0 ⁇ .
  • the condition for beta after the application is 0.5 to 120 minutes at 80 to 250 ° C.
  • a good photoresist pattern can be obtained by applying a photoresist, exposing through a predetermined mask, developing, rinsing, and drying. If necessary, post-exposure heating (PEB: PossE XposureBak e) can also be performed. Then, the antireflection film in the portion where the photoresist has been developed and removed in the above step is removed by dry etching, and a desired pattern can be formed on the substrate.
  • PEB PossE XposureBak e
  • the antireflection film prepared from the antireflection film-forming composition containing the polymer compound having a repeating unit structure containing a halogen atom of the present invention has a property of efficiently absorbing irradiation light having a wavelength of 157 nm. I have. Therefore, the effect of preventing the reflected light from the substrate is high, and as a result, the upper photoresist pattern can be formed well. Further, the repeating unit structure containing a halogen atom of the present invention
  • the anti-reflective coating formed from the anti-reflective coating forming composition containing the high molecular compound has a relatively high dry etching rate due to the presence of halogen atoms, and changes the content of halogen atoms. By doing so, it is possible to adjust the dry etching speed.
  • the antireflection film formed from the composition for forming an antireflection film of the present invention has a function of preventing reflected light depending on the process conditions, and further, the prevention of interaction between the substrate and the photoresist, and the prevention of photoresist. It has the function of preventing the material used during the exposure or the substance generated during exposure to the photoresist from adversely affecting the substrate, or preventing the substance generated from the substrate during exposure or heating from adversely affecting the photoresist. It can be used as a thin film.
  • Synthesis example 3 (Synthesis of specific example [4-1-2]) 17.72 g of 2,2,2-tribromoethynolemethacrylate and 1.7 g of 2-hydroxypropyl methacrylate were dissolved in 70 g of propylene daricol monomethyl ether to form a nitrogen atmosphere. Solution 70. The temperature was raised to C, and a solution prepared by dissolving 0.58 g of azobisbisoptilonitrile in 10 g of propylene daricol monomethyl ether was added dropwise. The reaction was carried out for 24 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a solution of the polymer compound of the specific example [4-2]. GPC analysis of the obtained polymer compound showed a weight average molecular weight of 9,500 in terms of standard polystyrene.
  • the reaction was carried out for 4 hours to obtain a solution of the polymer compound of the specific example [4-1-4].
  • GPC analysis of the resulting polymer compound showed a weight average molecular weight of 12,000 in terms of standard polystyrene.
  • the solution was filtered using an ethylene microfilter to prepare an antireflection film forming composition solution.
  • the solution was filtered using a polyethylene micro-pore filter having a pore diameter of 0.10 ⁇ , and further filtered using a polyethylene micro-pore filter having a pore diameter of 0.05 ⁇ m to obtain an anti-reflective coating film forming composition solution.
  • a polyethylene micro-pore filter having a pore diameter of 0.10 ⁇ was filtered using a polyethylene micro-pore filter having a pore diameter of 0.10 ⁇ , and further filtered using a polyethylene micro-pore filter having a pore diameter of 0.05 ⁇ m to obtain an anti-reflective coating film forming composition solution.
  • the antireflection film forming composition solutions prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1 were applied on a silicon wafer using a spinner. The film was heated on a hot plate at 205 ° C for 1 minute to form an anti-reflection film (0.1 ⁇ thick). This anti-reflection film was immersed in a solvent used for photoresist, ethyl lactate and propylene dalycol monomethyl ether, and was confirmed to be insoluble in the solvent.
  • the antireflection film-forming composition solutions prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1 were spinner-coated. One was applied on a silicon wafer. Heating was performed on a hot plate at 205 ° C for 1 minute to form an anti-reflection film (thickness: 0.1 ⁇ ). A commercially available photoresist solution (manufactured by Shipley, trade name APEX-E, etc.) was applied to the upper layer of the antireflection film using a spinner. After heating on a hot plate at 90 ° C for 1 minute, the photoresist was exposed, and post-exposure heating (PEB: Post Exposure Bake) was performed at 90 ° C for 1.5 minutes.
  • PEB Post Exposure Bake
  • the thickness of the anti-reflective coating was measured, and there was no change in the thickness. Therefore, the anti-reflective coating obtained from the anti-reflective coating solution prepared in Examples 1-15 and Comparative Example 1 was used. It was confirmed that intermixing between the film and the photoresist layer did not occur.
  • the anti-reflective coating forming composition solutions prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Example 1 were applied to a silicon wafer using a spinner. Heating was performed on a hot plate at 205 ° C for 1 minute to form an anti-reflection film (thickness: 0.06 / im). Then, these antireflection films were measured using a spectroscopic ellipsometer (JAV Woam 11 am, VUV-VASE VU-302) to obtain the refractive index n value and the attenuation coefficient at a wavelength of 157 nm. The k value was measured. Table 1 shows the results of the evaluation. Table 2 shows the content (% by mass) of halogen atoms in the solid components of the composition of the example and the damping coefficient k.
  • Example 7 80 0 39
  • Example 8 82 0.25
  • Example 9 1.72 0.25
  • Example 1 27 0 31 Halogen atom content (% by mass) Attenuation coefficient (k value)
  • the antireflection coating material of the present invention has a sufficiently high attenuation coefficient k for light having a wavelength of 157 nm, and has a variable type and content of halogen atoms. This shows that it is possible to control the k value from 0.2 to 0.48, which can provide an excellent bottom-type organic antireflection film.
  • Tables 2 and 3 show that Examples 1 and 3 and Examples 9 and 10 show that, for the same type of halogen atom, the extinction coefficient k increases as the content increases.
  • the present invention is a composition for forming an antireflection film having strong absorption of light having a wavelength of 157 nm.
  • the obtained antireflection film efficiently absorbs the reflected light from the substrate.
  • the reflected light from the substrate when the irradiation light of the F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm) is used for fine processing is effectively absorbed, and the intermixing with the photoresist layer does not occur.
  • An antireflection film forming composition for lithography can be provided.
  • a method for adjusting the attenuation coefficient k of the antireflection film can be provided.
  • the adjustment of the attenuation coefficient k value is performed by changing the content of halogen atoms in the solid content of the antireflection film-forming composition. With this adjustment method, it is possible to change the characteristics of the antireflection film to match the type of photoresist and the required characteristics.

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Description

明 細 書 反射防止膜形成組成物 技術分野
本発明は反射防止膜材料用組成物に関し、 詳しくは半導体装置製造のリソグラ フィープロセスにおいて、 基板上に塗布されたフォトレジスト層への露光照射光 の基板からの反射を軽減させる反射防止膜材料用組成物に関する。 より詳細には 波長 1 57 nmの露光照射光を用いて行われる半導体装置製造のリソグラフィー プロセスにおいて、 基板からの反射光を効果的に吸収する高分子化合物組成物を 含有する反射防止膜形成組成物に関するものである。 .
従来から半導体デバイスの製造において、 フォトレジスト組成物を用いたリソ グラフィ一による微細加工が行われている。 前記微細加工はシリコンウェハーの 上にフォトレジスト組成物の薄膜を形成し、 その上に半導体デバイスのパタージ が描かれたマスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射し、 現像し、 得 られたレジストパターンを保護膜としてシリコンウェハーをエッチング処理する 加工法である。 ところが、 近年、 半導体デバイスの高集積度化が進み、 使用され る活性光線も i線(波長 365 nm)、 K r Fエキシマレーザー(波長 248 nm) から A r Fエキシマレーザー(波長 1 93 nm)へと短波長化される傾向にある。 これに伴い活性光線の基板からの乱反射ゃ定在波の影響が大きな問題であった。 そこでフォトレジストと基板の間に反射防止膜(B o t t om An t i -R e f l e c t i v e C o a t i n g : B ARC)を設ける方法が広く検討されるよう になってきた。 また、 より短波長な光源である F 2エキシマレーザー (波長 1 5 7 nm) を用いたリソグラフィ一による微細加工に関する検討が行われるように なってきている。
反射防止膜としては、 チタン、 二酸化チタン、 窒化チタン、 酸ィ匕クロム、 カー ボン、 ひ一シリコン等からなる無機反射防止膜と、 吸光性物質と高分子化合物と からなる有機反射防止膜が知られている。 前者は膜形成に真空蒸着装置、 C V D 装置、 スパッタリング装置等の設備を必要とするのに対し、 後者は特別の設備を 必要としない点で有利とされ数多くの検討が行われている。 例えば、 架橋反応基 であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜 や架橋反応基であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するノポラック樹 脂型反射防止膜等が挙げられる (例えば、 特許文献 1、 特許文献 2参照。)。
有機反射防止膜用材料として望まれる物性としては、 光や放射線に対して大き な吸光度を有すること、 フォトレジスト層とのインターミキシングが起こらない こと (フォトレジスト溶剤に不溶であること)、塗布時または加熱乾燥時に反射防 止膜材料から上塗りレジスト中への低分子拡散物がないこと、.フォトレジストに 比べて大きなドライエッチング速度を有すること等がある (例えば、 非特許文献 1、 非特許文献 2、 非特許文献 3参照。)。
ところで、 これまでの反射防止膜の技術の検討は主として波長が 3 6 5 n m、 2 4 8 n m、 1 9 3 n mの照射光を用いたリソグラフィープロセスに関して行わ れてきていた。 そして、 そのような検討の中で各波長の光を効率良く吸収する吸 光成分、 吸光基が開発され、 有機系反射防止膜組成物の一つの成分として利用さ れるようになってきている。 例えば 3 6 5 n mの照射光については 4—ヒドロキ シァセトフエノンと 4—メトキシベンズァルデヒドとの縮合によって生じたカル コン染料が有効であることが知られており (例えば、特許文献 3参照)、 2 4 8 η mの照射光については特定の構造を有するナフタレン基含有ポリマーが大きな吸 光度を示すということが知られており (例えば、特許文献 4参照)、 そして 1 9 3 n mの照射光についてはフヱ -ル基単位を含む樹脂バインダー組成物が優れてい るということが知られている (例えば、 特許文献 5参照)。
さて近年、 より短波長な光源である F 2エキシマレーザー (波長 1 5 7 n m) の照射光を用いたリソグラフィープロセスが、 A r Fエキシマレーザー (波長 1 9 3 n m) を用いたプロセスの次世代の技術として捉えられるようになってきて いる。 そのプロセスにより加工寸法 1 0 0 n m以下の微細加工が可能であると考 えられており、 現在、 装置、 材料等の面から開発研究が活発に行われている。 し かしながら、材料についての研究の大部分はフォトレジストに関するものであり、 有機系反射防止膜に関する研究についてはほとんど知られていないのが実情であ る。 この理由としては波長 1 57 nmの光を効率良く吸収する成分、 すなわち 1 57 nmに強い吸収帯を有する吸光成分がほとんど知られていなかつたというこ とがある。 .
F 2エキシマレーザー (波長 157 nm) の照射光を用いたリソグラフィープ ロセスでは、 加工寸法が 100 nm以下となると考えられており、 その為、 ァス ぺク ト比の要求からフォトレジストは膜厚 100〜300 nmという従来に比べ て薄膜で使用されると考えられている。 そのような薄膜のフォトレジストと共に 使用される有機系反射防止膜には、 薄膜で使用できる、 フォトレジストに対する ドライエッチングの選択性が高い、 ということが要求される。 そして、 有機系反 射防止膜が 30〜80 nmという薄膜で使用できるためには、 反射防止膜の減衰 係数 k値が大きいものであることが必要であると考えられている。 PR〇L I T H v e r. 5 (L i t h o T e c h J a p a n製:なお、 フォトレジストの光 学定数 (屈折率、 減衰係数) は予想されている理想的な値を使用) を用いたシミ ユレーシヨンにおいて、 下地基板をシリコンとした場合、 膜厚が 30〜80 nm にある反射防止膜としては、 その膜厚が第二極小膜厚 (70 nm程度) であるも のを用いることができるが、 この場合減衰係数 k値が 0. 3〜0. 6の範囲内で 基板からの反射率 2 %以下という十分な反射防止効果を有する、 という結果が得 られる。 また、 同様なシミュレーションによれば、 シリコンオキサイドを下地基 板に用い、 シリコンォキサイド膜厚を 100 nmから 200 nmで変動させた場 合、 反射防止膜の膜厚が 70 nmで十分な反射防止効果を得るためには 0. 4〜 0. 6の減衰係数 k値が必要である、 という結果となる。 例えば、 減衰係数 k値 が 0. 2の場合、 基板からの反射率が 5 %から 10 %の間で変動し、 減衰係数 k 値が 0. 4の場合、 0〜 5%で変動する。 このように、 十分な反射防止効果を得 るためには減衰係数 k値が大きな値、 例えば 0. 3以上であることが必要である と考えられているが、 そのような減衰係数 k値を満足するような有機系反射防止 月莫材料はほとんど知られていなかつた。
かかる事情により、 波長 1 57 nmの照射光を用いたリソグラフィープロセス においても、 基板からの反射光を効率良く吸収し、 優れた反射光防止効果を有す る有機系反射防止膜の開発が望まれていた。
また、 現在、 F 2エキシマレーザーの照射光を用いたリソグラフィープロセス 用フォトレジストについての検討が活発になされており、 今後、 多種類のフォト レジストが開発されるものと考えられている。 そして、 そのような多くのフォト レジスト各々の要求特性に合わせて、 反射防止膜の特性を変化させる方法、 例え ば減衰係数 k値を変化させる方法、 ということが重要になってくるものと考えら れる。
ところで、 フッ素を含有するポリマーを含む反射防止膜組成物が、 F 2エキシ マレーザーを光源とするリソグラフィー技術に適用されることが知られている
(例えば、 特許文献 6、 特許文献 7参照。)。
特許文献 1 :米国特許第 5919599号明細書
特許文献 2 :米国特許第 5693691号明細書
特許文献 3 :特表平 1 1一 51 1 1 94号公報
特許文献 4 :特開平 10— 1 86671号公報
特許文献 5 :特開 2000— 18733 1号公報
特許文献 6 :特開 2002— 236370号公報
特許文献 7 :特開 2002— 1 98283号公報
非特許文献 1 : トム ' リンチ (Tom Ly n c h) 他 3名、 「プロパティアン ドノ一フォーマンスォブユア一 UVリフレタティビティコントローノレレーヤー (P r o p e r t i e s a n d P e r f o rma n c e o f Ne a r U V Re f l e c t i v i t y C o n t r o l L a y e r s)」、 (米国)、 ィンァド バンスィンレジストテクノロジーアンドプロセシング X I ( i n Ad v a n c e s i n R e s i s t T e c h n o l o g y a n d P r o c e s s i n g X 1)、 ォムカラム ·ナラマス (Omk a r am N a 1 a m a s u) 編、 プロシー ディングスォブエスピーアイイ一(P r o c e e d i n g s o f SP I E)、 1 994年、 第 2195卷 (V o 1. 21 95)、 p. 225— 229
非特許文献 2 :ジ一'ティラー (G. Ta y l o r) 他 1 3名、 「メタクリレ 一トレジストアンドアンチリフレクティブコーティングフォー 1 93 nmリソグ ラフィー (Me t h a c r y l a t e Re s i s t a n d An t i r e f 1 e c t i v e Co a t i n g s f o r 1 93 nm L i t h o g r a p hy)」、 (米国)、インマイクロリソグラフィー 1 999 :ァドバンスインレジストテクノ ロジーアンドプロセシング XV I ( i n Mi c r o l i t h o g r a p h y 1 999 :Ad v a n c e s i n R e s i s t Te c hn o l o g y a n d P r o c e s s i n g XV I )、 ウィル ·コンレイ (W i 1 1 C o n 1 e y) 編、 プロシーデイングスォブエスピーアイイ一 (P r o c e e d i n g s o f SP I E)、 1999年、 第 3678卷 (V o 1. 3678)、 p. 1 74— 185 非特許文献 3 :ジム ·ディー'メーダ一 ( J i m D. Me a d o r ) 他 6名、 「リセントプログレスイン 193 nmアンチリフレタティブコーティングス (R e c e n t P r o g r e s s i n 1 93 nm An t i r e f l e c t i v e C o a t i n g s)」、 (米国)、 インマイクロリソグラフィー 1 999 :ァドバン スインレジストテクノロジーアンドプロセシング XV I ( i n M i c r o 1 i t h o g r a p hy 1 999 : Ad v a n c e s i n Re s i s t T e c h n o 1 o g y a n d P r o c e s s i n g XV I )、 ウィル · コンレイ (W i 1 1 C o n 1 e y) 編、 プロシーディングスォブエスピーアイイ一 (P r o c e e d i n g s o f SP I E)、 1 999年、 第 3678卷 ( V o 1. 3678)、 p. 800-809
本発明は短波長の光、 特に波長 1 57 nmの光に強い吸収を有する反射防止膜 形成組成物に関するものである。 また、 本発明は、 F 2エキシマレーザー (波長 1 5 7 nm) の照射光を使用して行われる半導体装置製造のリソグラフィープロ セスに用いることのできる反射防止膜形成組成物を提供することである。 また本 発明は、 F 2エキシマレーザー (波長 1 57 nm) の照射光を微細加工に使用す る際に基板からの反射光を効果的に吸収し、 フォトレジスト層とのインターミキ シングを起こさない、 リソグラフィー用反射防止膜及ぴ、 そのための反射防止膜 形成組成物を提供することにある。 そして、 該反射防止膜形成組成物を用いたリ ソグラフィー用反射防止膜の形成方法、 及びフォトレジストパターンの形成方法 を提供することにある。 さらに、 本発明は、 反射防止膜の主要な特性の一つであ る減衰係数 k値の調整方法を提供することにある。 発明の開示
本発明は、 第 1観点として、 固形分及び溶剤から成り、 該固形分に占めるハロ ゲン原子の割合が 1 0質量%〜6 0質量%であることを特徴とする反射防止膜形 成組成物、
第 2観点として、 前記固形分がハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造を有 する高分子化合物を含むことを特徴とする第 1観点に記載の反射防止膜形成組成 物、
第 3観点として、 前記固形分がハロゲン原子及び架橋形成置換基を含有する繰 り返し単位構造を有する高分子化合物を含むことを特徴とする第 1観点に記載の 反射防止膜形成組成物、
第 4観点として、 前記固形分がハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造及び 架橋形成置換基を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合物を含むことを 特徴とする第 1観点に記載の反射防止膜形成組成物、
第 5観点として、 ハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化 合物を含み、成膜後の波長 1 5 7 n mの光に対する減衰係数 k値が 0 . 2 0〜0 . 5 0であることを特徴とする反射防止膜形成組成物、
第 6観点として、 ハロゲン原子及び架橋形成置換基を含有する繰り返し単位構 造を有する高分子化合物を含み、 成膜後の波長 1 5 7 n mの光に対する減衰係数 k値が 0 . 2 0〜0 . 5 0であることを特徴とする反射防止膜形成組成物、 第 7観点として、 ハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造及び架橋形成置換 基を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合物を含み、 成膜後の波長 1 5 7 n mの光に対する減衰係数 k値が 0 . 2 0〜0 . 5 0であることを特徴とする '反射防止膜形成組成物、
第 8観点として、 前記高分子化合物が塩素原子、 臭素原子及びヨウ素原子から 選ばれた少なくとも 1種のハロゲン原子を含有するものである第 2観点乃至第 7 観点のいずれか一つに記載の反射防止膜形成組成物、
第 9観点として、 前記高分子化合物が少なくとも 1 0質量%のハロゲン原子を 含有するものである第 2観点乃至第 8観点のいずれか一つに記載の.反射防止膜形 成組成物、 第 1 0観点として、 前記高分子化合物の重量平均分子量が 7 0 0〜 1 0 0 0 0 0 0である第 2観点乃至第 9観点のいずれか一つに記載の反射防止膜形成組成物、 第 1 1観点として、 前記ハロゲン原子及び架橋形成置換基を含有する繰り返し 単位構造が下記の式 (1 )
Figure imgf000009_0001
(式中、 Lは高分子化合物の主鎖を構成する結合基を表し、 · Mは一 C (= 0 ) 一、 一 C H 2—又は一 O—から選ばれる少なくとも一つの連結基を含む連結基又は直 接結合を表し、 Xは臭素原子又はヨウ素原子を表し、 tは 1又は 2の数を表し、 uは 2、 3又は 4の数を表し、 Vは高分子化合物に含まれる単位構造の数であり 1から 3 0 0 0の数を表す。)で表されるものである第 3観点または第 6観点に記 載の反射防止膜形成組成物、
第 1 2観点として、 前記固形分が少なくとも 2個の架橋形成置換基をもつ架橋 剤を更に含む第 1観点乃至第 1 1観点のいずれか一つに記載の反射防止膜形成組 成物、 - 第 1 3観点として、 第 1観点乃至第 1 2観点のいずれか一つに記載の反射防止 膜形成組成物を基板上に塗布し焼成することにより得られる半導体装置の製造に 用いる反射防止膜の形成方法、
第 1 4観点として、 第 1観点乃至第 1 2観点のいずれか一つに記載の反射防止 膜形成組成物を基板上に塗布し焼成することにより得られる、 波長 1 5 7 n mの 光を用いて行われる半導体装置の製造に用いる反射防止膜の形成方法、
第 1 5観点として、 第 1観点乃至第 1 2観点のいずれか一つに記載の反射防止 膜形成組成物を半導体基板上に塗布し、 焼成により反射防止膜を形成した後の波 長 1 5 7 n mの光に対する当該反射防止膜の減衰係数 k値が 0 . 2 0〜0 . 5 0 である反射防止膜、
第 1 6観点として、 反射防止膜中のハロゲン原子の含有量を変化させることに よつて減衰係数 k値を変化させることができる、 半導体装置の製造に用いる反射 防止膜の形成方法、
第 1 7観点として、 反射防止膜中のハロゲン原子の含有量を変化させることに よって波長 1 5 7 n mの光に対する減衰係数 k値を変化させることができる、 半 導体装置の製造に用レ、る反射防止膜の形成方法、
第 1 8観点として、 第 1観点乃至第 1 2観点のいずれか一つに記載の反射防止 膜形成組成物を半導体基板上に塗布し焼成して反射防止膜を形成する工程、 その 反射防止膜上にフォトレジスト層を形成する工程、 反射防止膜とフォトレジスト 層で被覆された半導体基板を F 2エキシマレーザー (波長 1 5 7 n m) により露 光する工程、 露光後にフォトレジスト層を現像する工程、 を含む半導体装置の製 造に用いるフォトレジストパターンの形成方法、 である。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 ハロゲン原子含有成分を含む固形分及び溶剤から成る反射防止膜形 成組成物に関するものである。 また、 本発明は、 ハロゲン原子含有成分としてハ 口ゲン原子を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合物を含むことを特徴 とする反射防止膜形成組成物に関するものである。 そして、 短波長の照射光、 特 に F 2エキシマレーザー (波長 1 5 7 n m) の照射光を使用して行われる半導体 装置製造のリソグラフィープロセスに用いることのできる反射防止膜形成組成物 に関するものである。
本発明の反射防止膜形成組成物は、 基本的にハ口ゲン原子を含有する繰り返し 単位構造を有する高分子化合物及ぴ溶剤からなるもの、 ハロゲン原子及び架橋形 成置換基を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合物友び溶剤からなるも の、 又は、 ハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造及び架橋形成置換基を含有 する繰り返し単位構造を有する高分子化合物及び溶剤からなるものであり、 任意 成分として架橋触媒、 界面活性剤等を含有するものである。 本発明の反射防止膜 形成組成物の固形分は、 0 . 1〜5 0質量%であり、 好ましくは 0 . 5〜3 0質 量0 /0である。 ここで固形分とは、 反射防止膜形成組成物から溶剤成分を除いたも のである。
前記ハロゲン原子を含有する高分子化合物の分子量は、 使用する塗布溶剤、 溶 液粘度、 膜形状などにより変動するが、 重量平均分子量として 7 0 0〜1 0 0 0 0 0 0、 好ましくは 7 0 0〜 5 0 0 0 0 0さらに好ましくは 9 0 0〜 3 0 0 0 0 0である。
本発明の前記の高分子化合物は、 それを構成する主鎖及び/又は側鎖に塩素原 子、 臭素原子及ぴョゥ素原子から選ばれた少なくとも 1種のハロゲン原子を含有 しているものである。 含まれるハロゲン原子は 1種類、 2種類又は 3種類のいず れであっても良く、 そして、 ハロゲン原子としては臭素原子又はヨウ素原子であ ることが好ましい。 前記の高分子化合物は少なくとも 1 0質量%のハロゲン原子 を含有していることが好ましく、 1 0〜8 0質量。 /0のハロゲン原子を含有してい ることがより好ましく、 さらには 2 0〜7 0質量%のハロゲン原子を含有してい ることが好ましい。 そして、 このような高分子化合物の本発明の反射防止膜形成 組成物における含有量は、 固形分中で 2 0質量%以上であり、 例えば 2 0質量% 〜1 0 0質量%でぁり、 または、 3 0質量0/。〜 1 0 0質量%であり、 また、 5 0 質量%〜 9 0質量%であり、 または、 6 0質量%〜 8 0質量0 /0である。
また前記の高分子化合物は架橋形成置換基を含むことができる。 そのような架 橋形成置換基としてはァミノ基、 水酸基、 カルボキシル基、 チオール基などが挙 げられ、 これらの置換基は高分子化合物の主鎖及び 又は側鎖に導入されている ものである。 そして、 導入されている架橋形成置換基の種類は同種でも異種であ つてもよい。 これらの架橋形成置換基は、 本発明の反射防止膜形成組成物中に架 橋剤成分が含まれている場合にはその架橋剤成分と加熱焼成時に架橋形成反応を 起こすことができるものである。 そしてこのような架橋形成は、 焼成により形成 される反射防止膜とその上に塗布されるフォトレジストとの間のインターミキシ ングを防ぐ効果を有するものである。
前記のハロゲン原子を含有する高分子化合物は、 ハロゲン原子を有する単位モ ノマ一の重合反応、 ハ口ゲン原子を有する単位モノマーとハロゲン原子を有さな い単位モノマーの重合反応によって合成することができ、 又、 ハロゲン原子を有 さなレ、単位モノマーの重合反応によって得られたポリマーにハロゲン原子を有す る化合物を反応させることによつても合成することができる。 さらに、 ハロゲン 原子を有する単位モノマ一の重合反応、 ハ口ゲン原子を有する単位モノマーとハ W
口ゲン原子を有さな 、単位モノマーの重合反^によって得られたポリマーにハロ ゲン原子を有する化合物又はハロゲン原子を有さない化合物を反応させることに よっても合成することができる。 このような、 重合反応によって得られたポリマ 一にハロゲン原子を有する又は有さない化合物を反応させることにより、 高分子 化合物中に含まれるハロゲン原子の含有量 (質量%) を調整することが可能であ る。
重合反応に用いられる単位モノマーは同種のものでもよいが、 2種以上の単位 モノマーを用いることもできる。 単位モノマーより形成される高分子化合物は、 ラジカル重合、 ァニオン重合、 カチオン重合、 縮合重合などの方法により合成す ることができる。 その形態は溶液重合、 懸濁重合、 乳化重合、 塊状重合など種々 の方法が可能である。
ハロゲン原子を有する単位モノマーとしては、 例えば、 各々ハロゲン原子を含 有する、 アタリル酸類、 アタリル酸エステル類、 アタリル酸ァミ ド類、 メタタリ ル酸類、 メタクリル酸エステル類、 メタタリル酸ァミ ド類、 ビュルエーテル類、 ビエルアルコール類、 ビニルケトン類、 スチレン類、 ビエルフエノール類、 無水 マレイン酸類、 マレイミド類等の付加重合性不飽和結合を有する化合物が挙げら れる。 又、 各々ハロゲン原子を含有する、 ジカルボン酸化合物類、 ジヒ ドロキシ 化合物類、 ジァミノ化合物類、 ジエポキシ化合物類、 ジイソシァネート化合物類、 酸二無水物化合物類、 ジチオール化合物類、 フ ノール化合物類等の縮合重合可 能な化合物を拳げることもできる。 .
ハロゲン原子を有さない単位モノマーとしては、 例えば、 各々ハロゲン原子を 含有しない、 アクリル酸類、 アクリル酸エステル類、 アクリル酸アミド類、 メタ クリル酸類、 メタタリル酸エステル類、 メタタリル酸ァミド類、 ビュルエーテル 類、 ビニルアルコール類、 ビニルケトン類、 スチレン類、 ビュルフエノール類、 無水マレイン酸類、 マレイミ ド類等の付加重合性不飽和結合を有する化合物が挙 げられる。 又、 各々ハロゲン原子を含有しない、 ジカルボン酸化合物類、 ジヒド ロキシ化合物類、 ジァミノ化合物類、 ジエポキシ化合物類、 ジィソシァネート化 合物類、 酸二無水物化合物類、 ジチオール化合物類、 フエノール化合物類等の縮 合重合可能な化合物を挙げることもできる。 ハロゲン原子を有さない単位モノマーの重合反応によって得られたポリマーに 反応させるハロゲン原子を有する化合物としては、 該ポリマーと反応可能なもの であれば用いることができる。 例えば、 該ポリマー中に水酸基が存在する場合で あれば、 各々ハロゲン原子を含有する、 酸塩化物類、 エポキシ化合物類、 イソシ ァネート化合物類等を挙げることができる。 該ポリマー中にエポキシ基が存在す る場合であれば、 各々ハロゲン原子を含有する、 ヒ ドロキシ化合物類、 カルボン 酸化合物類、 チオール化合物類等を挙げることができ、 該ポリマー中に酸無水物 部分が存在する場合であれば、 各々ハロゲン原子を含有する、 ヒ ドロキシ化合物 類、 ァミノ化合物類、 チオール化合物類等を挙げることができる。 又、 該ポリマ 一中にカルボキシル基が存在する場合であれば、 各々ハロゲン原子を含有する、 ヒ ドロキシ化合物類、 ァミノ化合物類、 チオール化合物類、 エポキシ化合物類等 を挙げることができる。
このような高分子化合物としては、例えば、各々ハロゲン原子を含有している、 ポリアクリル酸エステル、 ポリアクリル酸アミ ド、 ポリメタクリル酸エステル、 ポリメタタリル酸ァミ ド、 ポリビュルエステル、 ポリビュルエーテル、 ポリビニ ルアルコール、 ポリビュルケトン、 ポリスチレン、 ポリビニルフエノール等を挙 げることができ、 これらは、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。 又、 各々ハロゲン原子を含有している、 アクリル酸エステル類とスチレン類のコ ポリマー、 アクリル酸エステル類とメタクリル酸エステル類のコポリマー、 ァク リル酸エステル類とビエルエーテル類のコポリマー、 ァクリル酸エステル類とビ
-ルエステル類のコポリマー、 メタクリル酸エステル類とスチレン類のコポリマ 一、 メタクリル酸エステル類とメタクリル酸アミ ド類のコポリマー、 メタクリル 酸エステル類とビエルエーテル類のコポリマー、 メタクリル酸エステル類とビニ ルアルコール類のコポリマー、 メタクリル酸エステル類とビュルエステル類のコ ポリマー、 メタクリル酸エステル類とビュルフエノール類のコポリマー、 ビュル エーテル類とスチレン類のコポリマー、 ビュルアルコール類とスチレン類のコポ リマー、 メタクリル酸エステル類とスチレン類とビュルアルコール類のターポリ マー、 ァクリル酸エステル類とスチレン類とビエルエステル類のターポリマー、 ァクリル酸エステル類とメタクリル酸エステル類とビュルエステル類のターポリ マー、 メタクリル酸エステル類とビエルエステル類とビニルアルコール類のター ポリマー等も挙げることができる。 各々ハロゲン原子を含有している、 ポリウレ タン、 ポリエステル、 ポリエーテル、 ポリウレア、 ポリイミ ド、 ノボラック樹脂 なども挙げることができる。 又、 無水マレイン酸、 マレイミド、 アタリロニトリ ルといつた単位モノマーを含んだハロゲン原子を含有している高分子化合物も挙 げることができる。
本発明の反射防止膜形成組成物中の高分子化合物に含まれる前記ハ口ゲン原子 及び架橋形成置換基を含有する繰り返し単位構造としては、 下記の式 (1 )
Figure imgf000014_0001
で表される単位構造が挙げられる。 式中、 Lは高分子化合物の主鎖を構成する結 合基を表し、 Mは一 C (= 0 ) 一、 一 C H 2—又は一 O—から選ばれる少なくと も一つの連結基を含む連結基又は直接結合を表し、 Xは臭素原子又はヨウ素原子 を表し、 tは 1又は 2の数を表し、 uは 2、 3又は 4の数を表し、 Vは高分子化 合物に含まれる単位構造の数であり 1から 3 0 0 0の数を表す。
Lとしては高分子化合物の主鎖を構成する結合基であれば特に制限はないが、 例えば、 下記の式 (a 1 ) 〜 (a— 6 ) で示される結合基が挙げられる。
Figure imgf000014_0002
(a-1) (a-2) (a-3)
Figure imgf000014_0003
Mとしては、 直接結合、 又は、 例えば、 一 C (= 0) 一、 一 C (= 0 ) O 一 CH2—、 一 O—、 一 C (=θ) O— CH2—、 一 C (=0) 一 NH—、 一 C (=
O) —NH—CH2_、 一 OC (=0) —又は一〇C ( = 0) 一 CH2—等の連結 基 の式 (b— 1) 〜 (b— 8) で示される連結基が挙げられる。
o=
Figure imgf000015_0001
OH O
-c-o-c-c-c-o-c—
H2 Ί H2
(b-3)
O OH O
II I II
-c-o-c-c-c-o-c-c
H2 H n2 H2
(b-4)
OH OH
-o-c-c-c-o — O-C-C-C-N
H2 H Hつ Ho H H2 H
(b-5) (b-6)
Figure imgf000015_0002
また、 式 (1) のベンゼン環の部分としては、例えば下記の式 (c 1) 〜 ( c 一 5) で示される構造が挙げられる。
Figure imgf000016_0001
以下に、 本発明の高分子化合物に含まれるハロゲン原子を含有する繰り返し単 位構造の具体例 (下記式 〜 [1ー34])、 ハロゲン原子及び架橋形成 置換基を含有する繰り返し単位構造の具体例 (下記式 [2— 1;! 〜 [2_33])、 及び、 架橋形成置換基を含有する繰り返し単位構造の具体例 (下記式 [3— 1] 〜 [3— 10]) を示すが、 これらに限定されるものではない。
Figure imgf000017_0001
[1-1] [1-2〗 [1-3]
Figure imgf000017_0002
[1-7]
Figure imgf000017_0003
[1-8] [1-9]
Figure imgf000017_0004
[1-10]
[1-11]
Figure imgf000017_0005
[1-12〗 [1-13] [1-14] 22-
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0002
Ν3
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000022_0001
29-
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000026_0001
又、
一 4 7
q、 r
単位
Figure imgf000027_0001
-CHT [4-4]
P 'q
C02CH2CCI3 C02CH2CHCH3
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000031_0001
420-
Figure imgf000032_0001
425-
"5:
Figure imgf000033_0001
O
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000035_0001
394- [4-44]
Figure imgf000036_0001
45】
Figure imgf000036_0002
Figure imgf000036_0003
本発明の反射防止膜形成組成物は、 組成物中の高分子化合物に含まれているハ ロゲン原子の含有量 (質量%) を変化させることができる。 すなわち、 高分子化 合物の主鎖構造の選択、 高分子化合物合成に用いられる単位モノマーの種類の選 択、 重合反応によって得られたポリマーと反応させる化合物の種類の選択、 含ま れるハロゲン原子の数及び種類の選択、 といったことにより、 高分子化合物に含 まれているハロゲン原子の含有量 (質量%) を変化させることが可能である。 そ して、 ハロゲン原子の含有量 (質量%) の異なる高分子化合物を用いることによ り、反射防止膜形成組成物の固形分中のハロゲン原子含有量(質量%)、すなわち、 成膜後の反射防止膜中のハロゲン原子含有量 (質量%) を変化させることができ る。 そして、 成膜後の反射防止膜中のハロゲン原子含有量 (質量%) を変化させ ることにより、 反射防止膜の減衰係数 k値を調整することが可能である。 また、 成膜後の反射防止膜中のハロゲン原子含有量 (質量%) は、 一定のハロゲン原子 含有量を有する高分子化合物の固形分中での割合を変えることによつても変化さ せることができ、 この方法によっても反射防止膜の減衰係数 k値を調整すること が可能である。 なお、 ここで、 反射防止膜組成物の固形分とは、 該反射防止膜組 成物から溶剤成分を除いた成分のことであり、 成膜後の反射防止膜中のハロゲン 原子含有量 (質量%) は反射防止膜形成組成物の固形分中のハロゲン原子含有量 (質量%) であるものとする。
ここで、 本発明の反射防止膜形成組成物より形成される反射防止膜が F 2ェキ シマレーザー (波長 1 5 7 n m) に対して十分な吸収を示すためには、 反射防止 膜形成組成物の固形分中に少なくとも 1 0質量%の割合でハロゲン原子が含まれ ていることが必要である。 本発明の反射防止膜形成組成物の固形分に占めるハロ ゲン原子の割合としては、 1 0質量%〜6 0質量%であり、 または、 1 5質量% 〜5 5質量%でぁり、 または、 2 0質量%〜5 0質量%である。 本発明の反射防 止膜形成糸且成物の固形分に占めるハロゲン原子としては、 塩素原子、 臭素原子又 はョゥ素原子であり、 臭素原子又はョゥ素原子であることが好ましい。
本発明の反射防止膜形成組成物の固形分に占めるハロゲン原子は、 前記のハ口 ゲン原子を含む高分子化合物に依るものであるが、 また、 反射防止膜形成組成物 にハ口ゲン原子を含む化合物を添加することもできる。
そのような、 ハロゲン原子を含む化合物としては、 例えば、 4 _ブロモ安息香 酸、 3—ョード安息香酸、 2 , 4 , 6—トリブロモフエノール、 2 , 4, 6—ト リブ口モレゾルシノール、 2, 4, 6—トリョードフエノール、 4ーョードー 2 一メチルフエノール、 5—ョードサリチル酸メチル、 3 , 4 , 5—トリョード安 息香酸、 2 , 4, 6—トリョードー 3—ァミノ安息香酸、 5—アミノー 2 , 4 , 6—トリョードイソフタノレ酸、 5—ヒ ドロキシー 2, 4, 6—トリョードイソフ タル酸、 2 , 4 , 6—トリブロモ安息香酸、 2—アミノー 4 , 5—ジブ口モー 3, 6—ジメチル安息香酸、 3, 5—ジブロモ _ 4—ヒドロキシ安息香酸、 3, 5 - ジブ口モー 2, 4ージヒドロキシ安息香酸、 3 , 5—ジョードー 2—ヒドロキシ 安息香酸、 2, 4 , 6—トリョード— 3—ヒ ドロキシ安息香酸、 2 , 4 , 6—ト リブ口モー 3—ヒドロキシ安息香酸、 等の架橋形成置換基を有する化合物が挙げ られる。
本発明の反射防止膜形成組成物は、 上塗りするフォトレジストとのインターミ キシングを防ぐために、 塗布後加熱により架橋させることが好ましく、 本発明の 反射防止膜形成組成物はさらに架橋剤成分を含むことができる。 その架橋剤とし ては、 メチロール基、 メトキシメチル基といった架橋形成置換基を有するメラミ ン系化合物や置換尿素系化合物や、 エポキシ基を含有する高分子化合物等が挙げ られる。 好ましくは、 少なくとも 2個の架橋形成置換基を有する架橋剤であり、 メトキシメチル化グリコゥリル、 またはメトキシメチル化メラミンなどの化合物 であり、 特に好ましくは、 テトラメトキシメチルダリコールゥリル、 またはへキ サメ トキシメチルメラミンである。 また、 テ卜ラメ トキシメチル尿素、 テトラフ、、 トキシメチル尿素などの化合物も挙げられる。 架橋剤の添加量は、 使用する塗布 溶剤、 使用する下地基板、 要求される溶液粘度、 要求される膜形状などにより変 動するが、 全組成物において 0 . 0 0 1〜2 0質量%、好ましくは 0 . 0 1〜1
5質量0 /0、 さらに好ましくは 0 . 0 5〜1 0質量%でぁる。 これら架橋剤は自己 縮合による架橋反応を起こすこともあるが、 前記本発明の高分子化合物中に架橋 形成置換基が存在する場合は、 それらの架橋形成置換基と架橋反応を起こすこと ができる。
本発明では前記架橋反応を促進するための触媒として、 P— トルエンスルホン 酸、 トリフルォロメタンスルホン酸、 ピリジニゥム p—トルエンスルホン酸、 サ リチル酸、 スルホサリチル酸、 クェン酸、 安息香酸、 ヒドロキシ安息香酸、 など の酸性化合物又は 及ぴ、 2 , 4 , 4 , 6—テトラプロモシクロへキサジェノン、 ベンゾイントシラート、 2—ニトロべンジルトシラート等の熱酸発生剤を配合す る事が出来る。 配合量は全固形分 100質量%当たり、 0. 02〜10質量%、 好ましくは 0. 04〜5質量%でぁる。
本発明の反射防止膜形成組成物は、 リソグラフィー工程で上層に被覆されるフ ォトレジストとの酸性度を一致させる為に、 光酸発生剤を添加する事が出来る。 好ましい光酸発生剤としては、 例えば、 ビス (4一 t e r t—ブチルフエニル) ョードエゥムトリフノレ才ロメタンスノレホネート、 トリフエニノレスノレホニゥムトリ フルォロメタンスルホネート等のォニゥム塩系光酸発生剤類、フエ二ルービス(ト リク口ロメチル) 一 s—トリァジン等のハロゲン含有化合物系光酸発生剤類、 ベ ンゾィントシレート、 N—ヒ ドロキシスクシンィミ ドトリフノレオロメタンス ホ ネート等のスルホン酸系光酸発生剤類等が挙げられる。 上記光酸発生剤の添加量 は全固形分 100質量%当たり 0. 02〜3質量%、 好ましくは 0. 04〜2質 量%である。
本発明の反射防止膜形成組成物には、上記以外に必要に応じて更なる吸光剤、 レオロジー調整剤、 接着補助剤、 界面活性剤などを添加することができる。 更なる吸光剤としては例えば、 「工業用色素の技術と市場」 (CMC出版)や 「染料便覧」 (有機合成化学協会編) に記載の市販の吸光剤、 例えば、 C. I . D i s p e r s e Y e l l ow 1 , 3, 4, 5 , 7, 8, 1 3, 23, 3 1, 4 9, 50, 5 1 , 54, 60, 64, 66, 6 8, 79, 8 2, 88, 90, 9 3, 1 02, 1 14及ぴ 1 24 ; C. I . D i s e r s e O r a n g e 1 , 5, 1 3, 25, 29, 30, 3 1, 44, 5 7, 72及ぴ 7 3 ; C. I . D i s p e r s e R e d 1, 5, 7 , 1 3, 1 7, 1 9, 43, 50, 54' 5 8, 6 5, 72, 73, 88, 1 1 7, 1 3 7, 143, 1 99及ぴ 2 1 0 ; C. I . D i s p e r s e V i o l e t 43 ; C. I . D i s p e r s e B 1 u e 96 ; C. I . F l u o r e s c e n t B r i g h t e n i n g A g e n t 1 1 2, 1 3 5及び 1 6 3 ; C. I . S o l v e n t O r a n g e 2及び 45 ; C. I . S o l v e n t R e d 1, 3, 8, 23, 24, 25, 2 7及び 49 ; C. I . P i gme n t G r e e n 10 ; C. I . P i gm e n t B r own 2等を好適に用いることができる。 上記吸光剤は通常、 リ ソグラフィー用反射防止膜材料の全組成物 1 0 0質量%に対して 1 0質量% 以下、 好ましくは 5質量%以下の割合で配合される。
レオロジー調整剤は、 主に反射防止膜形成組成物の流動性を向上させ、 特にべ ーク工程において、 ホール内部への反射防止膜形成組成物の充填性を高める目的 で添加される。 具体例としては、 ジメチルフタレート、 ジェチルフタレート、 ジ ィソブチルフタレート、 ジへキシルフタレート、 プチルイソデシノレフタレート等 のフタル酸誘導体、 ジノルマルブチルァジぺート、 ジイソブチルァジぺート、 ジ イソォクチルアジペート、 ォクチルデシルアジペート等のアジピン酸誘導体、 ジ ノルマルプチノレマレート、 ジェチノレマレート、 ジノニルマレート等のマレイン酸 誘導体、 メチルォレート、 プチルォレート、 テトラヒ ドロフルフリルォレート等 のォレイン酸誘導体、 またはノルマルブチルステアレート、 グリセリルステアレ 一ト等のステアリン酸誘導体を挙げることができる。 これらのレオロジー調整剤 は、 リソグラフィー用反射防止膜材料の全組成物 1 0 0質量%に対して通常 3 0 質量%未満の割合で配合される。
接着補助剤は、 主に基板あるいはフォトレジストと反射防止膜形成組成物の密 着性を向上させ、 特に現像においてフォトレジストが剥離しないようにする目的 で添加される。 具体例としては、 トリメチルクロロシラン、 ジメチルビニルクロ ロシラン、 メチ/レジフエニノレクロロシラン、 クロロメチノレジメチノレクロロシラン 等のクロロシラン類、 トリメチルメ トキシシラン、 ジメチルジェトキシシラン、 メチルジメ トキシシラン、 ジメチルビニルエトキシシラン、 ジフエ二ルジメ トキ シシラン、 フエ-ルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類、 へキサメチル ジシラザン、 N, N, 一ビス (トリメチルシリル) ゥレア、 ジメチルトリメチル シリルァミン、 トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類、 ビュルトリクロ ロシラン、 y—クロ口プロビルトリメ トキシシラン、 γ—ァミノプロビルトリエ トキシシラン、 グリシドキシプロビルトリメ トキシシラン等のシラン類、 ベ ンゾトリァゾーノレ、 ベンズイミダゾーノレ、 インダゾーノレ、 イミダゾーノレ、 2—メ ルカプトべンズイミダゾール、 2—メルカプトべンゾチアゾール、 2—メルカプ トべンゾォキサゾール、 ゥラゾール、 チォゥラシノレ、 メルカプトイミダゾール、 メルカプトピリミジン等の複素環式化合物や、 1 , 1ージメチルゥレア、 1, 3 ージメチルゥレア等の尿素、 またはチォ尿素化合物を挙げることができる。 これ らの接着補助剤は、 リソグラフィー用反射防止膜の全組成物 100質量%に対し て通常 5質量%未満、 好ましくは 2質量。 /。未満の割合で配合される。
本発明の反射防止膜形成組成物には、 ピンホールゃストレーシヨン等の発生が なく、 表面むらに対する塗布性をさらに向上させるために、 界面活性剤を配合す ることができる。 界面活性剤としては、 例えばポリオキシエチレンラウリルエー テル、 ポリオキシエチレンステアリノレエーテノレ、 ポリオキシエチレンセチノレエー テル、 ポリオキシエチレンォレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルェ 一テル類、 ポリオキシエチレンォクチルフエノールエーテル、 ポリオキシェチレ ンノニルフエノールエーテル等のポリォキシエチレンアルキノレアリルエーテル類、 ポリオキシエチレン ·ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、 ソルビタン モノラウレート: ソルビタンモノパルミテート、 ソルビタンモノステアレート、 ソルビタンモノォレエート、 ソルビタントリオレエ一ト、 ソルビタントリステァ レート等のソルビタン脂肪酸エステル類、 ポリオキシエチレンソルビタンモノラ ゥレート、 ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、 ポリオキシェチレ ンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソノレビタントリオレエ一ト、 ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のボリォキシェチレンソルビ タン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、 エフトップ EF 301、 EF 303、 EF 352 ((株) トーケムプロダクツ製)、 メガファック F 171、 F 1 73 (大日本インキ (株) 製)、 フロラード FC 430、 FC431 (住友スリ ーェム (株) 製)、 アサヒガード AG 710、 サーフロン S— 382、 SC 1 01、 SC 102、 SC 103、 SC 104、 SC 105、 SC 106 (旭硝子 (株) 製) 等のフッ素系界面活性剤、 オルガノシロキサンポリマー KP 341 (信越化 学工業 (株) 製) 等を挙げることができる。 これらの 面活性剤の配合量は、 本 発明のリソグラフィー用反射防止膜材料の全組成物 100質量%当たり通常 0. 2質量。 /0以下、 好ましくは 0. 1質量%以下である。 これらの界面活性剤は単独 で添加してもよいし、 また 2種以上の組合せで添加することもできる。
本発明で、 上記高分子化合物等の固形分を溶解させる溶剤としては、 エチレン グリコー/レモノメチノレエーテ /レ、 エチレングリコーノレモノェチノレエーテノレ、 メチ ノレセロソノレプアセテート、 ェチノレセロソノレプアセテート、 ジェチレングリコ一ノレ モノメチノレエーテノレ、 ジエチレングリコーノレモノェチノレエーテノレ、 プロピレング リコーノレ、 プロピレングリコーノレモノメチノレエーテノレ、 プロピレングリコーノレモ ノメチルエーテルァセテ一ト、 プロピレンダリコールプロピルエーテノレアセテー ト、 トルエン、 キシレン、 メチノレエチノレケトン、 シクロペンタノン、 シクロへキ サノン、 2—ヒ ドロキシプロピオン酸ェチル、 2—ヒ ドロキシ一 2—メチノレプロ ピオン酸ェチル、 エトキシ酉乍酸ェチノレ、 ヒドロキシ酢酸ェチノレ、 2—ヒ ドロキシ 一 3—メチルブタン酸メチル、 3—メ トキシプロピオン酸メチル、 3—メトキシ プロピオン酸ェチノレ、 3—エトキシプロピオン酸ェチノレ、 3—エトキシプロピオ ン酸メチル、 ピルビン酸メチル、 ピノレビン酸ェチル、 酢酸ェチノレ、 酢酸ブチル、 乳酸ェチル、乳酸プチル、等を用いることができる。 これらの有機溶剤は単独で、 または 2種以上の組合せで使用される。
さらに、 プロピレングリコーノレモノブチノレエーテノレ、 プロピレングリコーノレモ ノプチルエーテルァセテ一ト等の高沸点溶剤を混合して使用することができる。 これらの溶剤の中でプロピ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アセテート、 乳酸ェチル、 乳酸プチノレ、 及びシクロへ キサノンがレベリング性の向上に対して好ましい。
本発明における反射防止膜の上層に塗布されるフォトレジストとしてはネガ型、 ポジ型いずれも使用できる。 酸により分解してアルカリ溶解速度を上昇させる基 を有するバインダーと光酸発生剤からなる化学増幅型レジスト、 アルカリ可溶性 バインダーと酸により分解してレジストのアルカリ溶解速度を上昇させる低分子 化合物と光酸発生剤からなる化学増幅型レジスト、 酸により分解してアルカリ溶 解速度を上昇させる基を有するバインダーと酸により分解してレジストのアル力 リ溶解速度を上昇させる低分子化合物と光酸発生剤からなる化学増幅型レジスト などがある。 P r o c. S P I E, Vo l . 3999, 330— 334 (200 0)、 P r o c. S P I E, Vo l . 3999, 357-364 (2000)、 や P r o c. SP I E, Vo l . 3999, 365— 374 (2000) に記載さ れているような、含フッ素原子ポリマー系フォトレジストも挙げることができる。 本発明のリソグラフィ一用反射防止膜材料を使用して形成した反射防止膜を有 するポジ型フォトレジストの現像液としては、 水酸化ナトリゥム、 水酸化力リゥ ム、 炭酸ナトリウム、 ケィ酸ナトリウム、 メタケイ酸ナトリウム、 アンモエア水 等の無機アルカリ類、 ェチルァミン、 n—プロピルアミン等の第一アミン類、 ジ ェチルァミン、 ジ— n—プチルァミン等の第二アミン類、 トリェチルァミン、 メ チルジェチルァミン等の第三ァミン類、 ジメチルエタノールァミン、 トリエタノ ールァミン等のアルコールァミン類、 テトラメチルアンモニゥムヒドロキシド、 テトラェチルアンモニゥムヒドロキシド、 コリン等の第 4級アンモニゥム塩、 ピ ロール、 ピぺリジン等の環状アミン類、 等のアルカリ類の水溶液を使用すること ができる。 さらに、 上記アルカリ類の水溶液にイソプロピルアルコール等のアル コール類、 ノユオン系等の界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。 これらの中で好ましい現像液は第四級アンモユウム塩、 さらに好ましくはテトラ メチルアンモ-ゥムヒドロキシド及ぴコリンである。
次に本発明のフォトレジストパターン形成法について説明すると、 精密集積回 路素子の製造に使用される基板 (例えば、 シリコン/二酸化シリコン被覆基板、 シリコンナイトライド基板、 ガラス基板、 I T O基板等) 上にスピナ一、 コータ 一等の適当な塗布方法により反射防止膜形成組成物を塗布後、 ベータ (焼成) し て硬化させ反射防止膜を作成する。 ここで、 反射防止膜の膜厚としては 0 . 0 1 〜3 . Ο μ πιが好ましい。 また塗布後ベータする条件としては 8 0〜 2 5 0 °Cで 0 . 5〜1 2 0分間である。 その後フォトレジストを塗布し、 所定のマスクを通 して露光し、 現像、 リンス、 乾燥することにより良好なフォトレジス トパターン を得ることができる。必要に応じて露光後加熱(P E B : P o s t E X p o s u r e B a k e ) を行うこともできる。 そして、 フォトレジストが前記工程により 現像除去された部分の反射防止膜をドライエッチングにより除去し、 所望のパタ ーンを基板上に形成することができる。
本発明のハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合物を 含む反射防止膜形成組成物より作製した反射防止膜は、 波長 1 5 7 n mの照射 光を効率よく吸収する性質を有している。 その為、基板からの反射光の防止効 果が高く、 その結果、上層のフォトレジストパターンを良好に形成することが できるものである。 又、 本発明のハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造を 有する高分子化合物を含む反射防止膜形成組成物より形成した反射防止膜は、 ハ口ゲン原子を含んでいるため比較的大きなドライエツチング速度を有して おり、 また、 ハロゲン原子の含有量を変化させることにより、 ドライエツチン グ速度を調整することができるものである。
さらに、 本発明の反射防止膜形成組成物より.形成した反射防止膜は、 プロセ ス条件によっては、反射光を防止する機能と、更には基板とフォトレジス トと の相互作用の防止、フォトレジストに用いられる材料又はフォトレジストへの 露光時に生成する物質の基板への悪作用の防止、又は、露光時或いは加熱時に 基板から発生する物質のフォトレジストへの悪影響の防止、等の機能とを有す る膜としての使用が可能である。
以下、 本発明を実施例、 比較例により更に具体的に説明するが、 これによつて 本発明が限定されるものではない。
合成例 1 (具体例 [4一 1] の合成)
2—ブロモェチルメタタリ レート 13. 09 g、 2—ヒ ドロキシプロピルメタ クリレート 2. 44 gをプロピレングリコーノレモノメチルエーテノレ 54 gに溶角早 させ、 窒素雰囲気と.した。 溶液を 70°Cに昇温し、 ァゾビスイソプチ口-トリル 0. 47 gをプロピレングリコールモノメチルエーテル 10 gに溶解した溶液を 滴下した。 窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4一 1] の高分子化合物の溶 液を得た。 得られた高分子化合物の G PC分析を行ったところ、 標準ポリスチレ ン換算にて重量平均分子量 (Mw) は 31000であった。
合成例 2 (具体例 [4一 2] の合成)
2, 2, 2— トリブロモェチルメタクリ レート 1 1. 23 g、 2—ヒ ドロキシ プロピノレメタクリ レート 4. 3 gをプロピレンダリコールモノメチルエーテル- 5 4 gに溶解させ、 窒素雰囲気とした。 溶液を 70°Cに昇温し、 ァゾビスイソプチ ロニトリル 0. 47 gをプロピレングリコールモノメチルエーテル 10 gに溶解 した溶液を滴下した。 窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4— 2] の高分子 化合物の溶液を得た。 得られた高分子化合物の GPC分析を行ったところ、 標準 ポリスチレン換算にて重量平均分子量は 22000であった。
合成例 3 (具体例 [4一 2] の合成) 2, 2, 2—トリブロモェチノレメタタリレート 17. 72 g、 2—ヒ ドロキシ プロピルメタクリ レート 1. 7 gをプロピレンダリコールモノメチルエーテル 7 0 gに溶解させ、 窒素雰囲気とした。 溶液を 70。Cに昇温し、 ァゾビスィソプチ ロニトリル 0. 58 gをプロピレンダリコールモノメチルエーテル 10 gに溶解 した溶液を滴下した。 窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4一 2] の高分子 化合物の溶液を得た。 得られた高分子化合物の GPC分析を行ったところ、 標準 ポリスチレン換算にて重量平均分子量は 9500であった。
合成例 4 (具体例 [4一 7] の合成)
臭素化ビスフエノール A型エポキシ樹脂 (東都化成 (株) 製、 商品名 YDB— 400、 重量平均分子量 700) 10. 00 gをプロピレングリコールモノメチ ルエーテル 21. 33 gに溶解させた後、 2—ナフタレンカルボン酸4. 12 g とべンジルトリェチルアンモ -ゥムクロリ ド 0. 10 gを混合し、 130°Cにて 窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4一 7] の高分子化合物の溶液を得た。 得られた高分子化合物の GP.C分析を行ったところ、 標準ポリスチレン換算にて 重量平均分子量は 900であった。
合成例 5 (具体例 [4一 8] の合成)
臭素化ビスフエノール A型エポキシ榭脂 (東都化成 (株) 製、 商品名 YD B— 400、 重量平均分子量 700) 20. 00 gをプロピレングリコールモノメチ ルエーテル 50. 25 gに溶解させた後、 3, 5—ジブロモ安息香酸 13. 50 gとべンジルトリェチルアンモ -ゥムクロリ ド 0. 30 gを混合し、 130°Cに て窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4一 8]の高分子化合物の溶液を得た。 得られた高分子化合物の G P C分析を行ったところ、 標準ポリスチレン換算にて 重量平均分子量は 1000であった。
合成例 6 (具体例 [4一 6] の合成)
臭素化エポキシフエノールノボラック樹脂 (日本化薬 (株) 製、 商品名 BRE N— 304, 臭素原子含有量 42質量。/。、 ベンゼン環当たり約 1. 5個の臭素原 子で置換) 50. 00 gをプロピレングリコールモノメチルエーテル 146 gに 溶解させた後、 9一アントラセンカルボン酸 33. 78 gとべンジルトリェチル アンモニゥムクロリ ド 1. 05 gを混合し、 130°Cにて窒素雰囲気下 24時間 反応させ具体例 [4一 6] (式中、 n = l. 5) の高分子化合物の溶液を得た。 得 られた高分子化合物の G PC分析を行ったところ、 標準ポリスチレン換算にて重 量平均分子量は 1600であった。
合成例 7 (具体例 [4一 4] の合成)
2, 2, 2—トリクロ口ェチルメタタリレート 6. 74 g、 2—ヒドロキシプ 口ピルメタクリレート 2. 79 gをプロピレンダリコールモノメチルエーテル 8 O gに溶解させ、 窒素雰囲気とした。 溶液を 70°Cに昇温し 2, 2, 一ァゾビス (4ーメ トキシー 2, 4—ジメチルパレ口-トリル) 0. 48 gをプロピレング リコールモノメチルエーテル 10 gに溶解した溶液を滴下した。 窒素雰囲気下 2
4時間反応させ具体例 [4一 4] の高分子化合物の溶液を得た。 得られた高分子 化合物の GPC分析を行ったところ、 標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量 は 12000であった。
合成例 8 (具体例 [4一 5] の合成)
グリシジルメタクリレート、 2—ヒ ドロキシプロピルメタクリレートの共重合 体 (モル比 50 : 50) のプロピレングリコールモノメチルエーテル 20質量% 溶液 30 g、 4—ョード安息香酸 4. 79 g、 ベンジルトリェチルアンモニゥム クロリ ド 0. 12 g、 プロピレングリコールモノメチルエーテノレ 19. 64 gを 混合し、 窒素雰囲気下 24時間加熱還流下反応させ具体例 [4一 5] の高分子化 合物の溶液を得た。
合成例 9 (具体例 [4— 19] の合成)
ポリグリシジノレメタクリレートのプロピレンダリコーノレモノメチルエーテノレ 2 0質量%溶液 20 g、 4ーョード安息香酸 6 · 21 g、 ベンジルトリェチルァン モニゥムクロリ ド 0. 12 g、 プロピレングリコールモノメチノレエーテル 25. 44 gを混合し、 窒素雰囲気下 24時間加熱還流下反応させ具体例 [4一 19] の高分子化合物の溶液を得た。
合成例 10
2—ヒ ドロキシプロピ^/メタクリレート 60 gをプロピレンダリコールモノメ チルエーテル 242 gに溶解させた後、 70°Cまで昇温させた。 その後、 反応溶 液を 70°Cに保ちながらァゾビスイソプチロニトリル 0· 6 gを添加し、 70°C で 24時間反応させポリ 2—ヒドロキシプロピルメタクリレートの溶液を得た。 得られた高分子化合物の GPC分析を行ったところ、 標準ポリスチレン換算にて 重量平均分子量は 50000であった。
合成例 1 1 (具体例 [4— 39] の合成)
臭素化エポキシフエノールノボラック樹脂 (日本化薬 (株) 製、 商品名 BRE N—304、 臭素原子含有量 42質量%、 ベンゼン環当たり約 1. 5個の臭素原 子で置換) 10. 00 gをプロピレングリコールモノメチルエーテル 32. 88 gに溶解させた後、 3, 5—ジョードサリチル酸 11. 63 gとベンジルトリエ チルアンモニゥムクロリ ド 0. 29 gを混合し、 130°Cにて窒素雰囲気下 24 時間反応させ具体例 [4一 39] (式中、 n=l. 5) の高分子化合物の溶液を得 た。 得られた高分子化合物の GPC分析を行ったところ、 標準ポリスチレン換算 にて重量平均分子量は 2000であった。
合成例 12 (具体例 [ 4一 40 ] の合成)
臭素化エポキシフエノールノポラック樹脂 (日本化薬 (株) 製、 商品名 BRE N— 304、 臭素原子含有量 42質量%、 ベンゼン環当たり約 1. 5個の臭素原 子で置換) 10. 00 gをプロピレングリコールモノメチルエーテル 32. 20 gに溶解させた後、 2, 4, 6—トリプロモー 3—ヒドロキシ安息香酸 1 1. 1 8 gとべンジルトリェチルアンモニゥムクロリ ド 1. 05 gを混合し、 130°C にて窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4一 40] (式中、 n=l. 5) の高 分子化合物の溶液を得た。 得られた高分子化合物の GP C分析を行ったところ、 標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は 3800であった。
合成例 13 (具体例 [4一 41] の合成)
2一 (2, 4, 6—トリブロモフエノキシ) ェチルァクリ レート 3. 04 g、 2—ヒ ドロキシプロピルァクリ レート 0. 92 gをプロピレンダリコールモノメ チルエーテル 10 gに溶解させ、 窒素雰囲気とした。 溶液を 70°Cに昇温しァゾ ビスィソブチロニトリル 0. 040 gをプロピレンダリコーノレモノメチノレエーテ ル 6 gに溶解した溶液を滴下した。 窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4一 41] の高分子化合物の溶液を得た。 得られた高分子化合物の G PC分析を行つ たところ、 標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は 12000であった。 合成例 14 (具体例 [4一 42] の合成)
2 - (2, 3, 4, 5—テトラプロモー 6—メ トキシフエノキシ) ェチルァク リ レート 1. 20 g、 2—ヒ ドロキシプロピルアタリ レート 0. 29 gをシクロ へキサノン 5 gに溶解させ、 窒素雰囲気とした。 溶液を 70°Cに昇温しァゾビス イソブチロニトリル 0. 015 gをシクロへキサノン 3. 5 gに溶解した溶液を 滴下した。 窒素雰囲気下 24時間反応させ具体例 [4一 42] の高分子化合物の 溶液を得た。 得られた高分子化合物の GPC分析を行ったところ、 標準ポリスチ レン換算にて重量平均分子量は 7400であった。
実施例 1
上記合成例 1で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 10 gに、架橋剤としてテ トラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、 触媒として p—トルエンスル ホン酸 0. 05 gを混合し、 溶剤のプロピレングリコールモノメチルエーテ ^5 6. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. 10 μπιのポリエチレン 製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 /zmのポリエチレン製 ミク口フィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調製した。 実施例 2
上記合成例 2で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 10 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p— トルエン スルホン酸 0 · 05 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルエー テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. l O / mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 μηιのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 3
上記合成例 3で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 10 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p— トルエン スルホン酸 0. 05 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルエー テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. Ι Ο μπιのポリ エチレン製ミク口フィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 μΐηのポリ P T/JP03/01542
エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 4
上記合成例 4で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 10 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルェン スルホン酸 0. 05 gを混合し、溶剤のプロピレングリコールモノメチルエー テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. Ι Ο μπιのポリ エチレン製ミク口フィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 μ mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 5
上記合成例 5で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 10 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p— トルエン スルホン酸 0. 05 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルエー テル 56..7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. l O wrnのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 /zmのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 6
上記合成例 6で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 10 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0 · 5 gと、触媒として p—トルエン スルホン酸 0. 05 gを混合し、 溶剤のプロピレングリコールモノメチルエー テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. l O ^mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用レ、て濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 7
市販のポリパラビニルフエノールの臭化物 (丸善石油化学 (株)、 商品名マ ルカリンカー MB) 2 gを有するプロピレングリコールモノメチルエーテル溶 液 1 0 gに、架橋剤としてテトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、 触媒として p— トルエンスルホン酸 0. 0 5 gを混合し、溶媒のプロピレング リコールモノメチルエーテル 5 6. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. 1 0 μ πιのポリエチレン製ミク口フィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 0 5 μ mのポリエチレン製ミク口フィルターを用いて濾過して反射防 止膜形成組成物溶液を調製した。
実施例 8
上記合成例 7で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p— トルエン スルホン酸 0. 0 5 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルエー テル 5 6. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. l O ^mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 0 5 μ mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 9
上記合成例 8で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルェン スルホン酸 0. 0 5 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルエー テル 5 6. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. 1 0 / mのポリ エチレン製ミク口フィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 0 5 μ mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 1 0
上記合成例 9で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、架橋剤として テトラメ トキシメチルグリ 'コールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルエン スルホン酸 0. 0 5 gを混合し、溶媒のプロピレンダリコールモノメチルエー テル 5 6. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. 1 0 / mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 0 5 i mのポリ エチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を調 製した。
実施例 1 1
上記合成例 1 1で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、架橋剤とし てテトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルェ ンスルホン酸 0. 05 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルェ 一テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. Ι Ο μηιのポ リエチレン製ミク口フィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 μ mのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を 調製した。
実施例 1 2
上記合成例 1 2で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、架橋剤とし てテトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルェ ンスルホン酸 0. 05 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルェ 一テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. 1 0 111のポ リエチレン製ミク口フィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 μ mのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を 調製した。
実施例 1 3
上記合成例 1 3で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、架橋剤とし てテトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルェ ンスルホン酸 0. 0 5 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルェ 一テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. l O /imのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 ^ηιのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を 調製した。
実施例 14
上記合成例 1 4で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、架橋剤とし てテトラメ トキシメチルグリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルェ ンスルホン酸 0. 0 5 gを混合し、溶剤のプロピレンダリコールモノメチルェ 一テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. Ι Ο μπιのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 zmのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を 調製した。
実施例 1 5
上記合成例 1 2で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 10 gに、 架橋剤として テトラブトキシメチルダリコールゥリル (製品名サイメル 1 1 70三井サイテッ ク製) 6. 0 g、 触媒としてピリジ-ゥム p—トルエンスルホン酸 0. 6 gを混 合し、 溶剤のプロピレングリコールモノメチルエーテル 103. 7 g、 プロピレ ングリコールモノメチルエーテルァセテ一ト 47. 0 gを加え溶解させ溶液とし た。 その後、 孔径 0. 10 μπιのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過 し、 更に、 孔径 0. 05 のポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し て反射防止膜形成組成物溶液を調製した。
比較例 1
上記合成例 1 0で得た高分子化合物 2 gを有する溶液 1 0 gに、 架橋剤とし てテトラメ トキシメチルダリコールゥリル 0. 5 gと、触媒として p—トルェ ンスルホン酸 0. 05 gを混合し、溶媒のプロピレンダリコールモノメチルェ 一テル 56. 7 gを加え溶解させ溶液とした。 その後、 孔径 0. 1 0 /zmのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過し、 更に、 孔径 0. 05 ^umのポ リエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過して反射防止膜形成組成物溶液を 調製した。
フォトレジス ト溶剤への溶出試験 ·
実施例 1〜 1 5及び比較例 1で調製した反射防止膜形成組成物溶液をスピナ一 を用い、 シリコンゥヱハー上に塗布した。 ホッ トプレート上で 205°C1分間 加熱し、 反射防止膜 (膜厚 0. 1 Ο μπι) を形成した。 この反射防止膜をフォ トレジストに使用する溶剤、 乳酸ェチル及ぴプロピレンダリコールモノメチルェ 一テルに浸漬し、 その溶剤に不溶であることを確認した。
フォトレジストとのインターミキシングの試験
実施例 1〜 1 5及び比較例 1で調製した反射防止膜形成組成物溶液をスピナ 一を用い、 シリコンウェハー上に塗布した。 ホットプレート上で 205°C1分 間加熱し、 反射防止膜 (膜厚 0. Ι Ο μπι) を形成した。 この反射防止膜の上 層に、 市販のフォトレジスト溶液 (シプレー社製、 商品名 APEX— E等) をス ピナ一を用いて塗布した。 ホットプレート上で 90°C1分間加熱し、 フォトレジ ストを露光後、 露光後加熱 (PEB : P o s t Ex p o s u r e B a k e) を 90°Cで 1. 5分間行った。 フォトレジストを現像させた後、 反射防止膜の膜厚 を測定しその膜厚に変化がないことより、 実施例 1〜 1 5及び比較例 1で調製し た反射防止膜溶液から得た反射防止膜とフォトレジスト層とのインターミキシ ングが起こらないことを確認した。
光学パラメーターの試験
実施例 1〜 1 5及び比較例 1で調製した反射防止膜形成組成物溶液をスピナ 一を用い、 シリコンウェハー上に塗布した。 ホットプレート上で 205°C 1分 間加熱し、 反射防止膜 (膜厚 0. 06 /im) を形成した。 そして、 これらの反 射防止膜を分光エリプソメーター (J . A. Wo o 1 1 am社製、 VUV— VASE VU- 302) を用い、 波長 1 5 7 nmでの屈折率 n値及び減衰係 数 k値を測定した。 評価の結果を表 1に示した。 又、 表 2に実施例組成物の固 形分中のハロゲン原子の含有量 (質量%) と減衰係数 k値を示した。
屈折率 (n値) 減衰係数 (k値) 実施例 1 1. 79 0. 31
実施例 2 79 0. 40
実施例 3 1. 78 0. 48
実施例 4 68 0 30
実施例 5 1. 73 0 36
実施例 6 1. 64 0 29
実施例 7 80 0 39 実施例 8 82 0. 25 実施例 9 1. 72 0. 25
実施例 10 69 0. 32
実施例 1 1 70 0. 46
実施例 12 74 0. 39
実施例 1 3 81 0. 30
実施例 14 78 0. 32
実施例 1 5 . 65 0. 36
比較例 1 . 75 0 1 9
表 2
ハロゲン原子含有量 (質量%) 減衰係数 (k値) 実施例 1 27 0 31
実施例 2 38 0 40
実施例 3 49 0 48
実施例 8 27 0 25
実施例 9 1 9 0 25
実施例 10 25 0 32 これにより本発明の反射防止膜材料は、 波長 157 nmの光に対して十分に高 い減衰係数 k値をもち、 また、 ハロゲン原子の種類、 含有量を変化させることに より k値を 0. 2から 0. 48までコントロールすることが可能であることが判 り、 それにより、 優れたボトム型有機系反射防止膜を提供することができるとい える。 また、 表 2実施例 1〜3及び実施例 9、 10より同種のハロゲン原子にお いては、その含有量の増加に伴い減衰係数 k値が増加していくことが判る。また、 ハロゲン原子含有量と減衰係数 k値との観点から、実施例 1、 2、 8の比較より、 臭素原子の方が塩素原子に比べて k値に対する効果が大きい、 すなわち、 塩素原 子に比べて臭素原子の方が低含有量で大きな減衰係数 k値を与えることができる ということが判り、 実施例 1、 1 0の比較より臭素原子とヨウ素原子の k値に対 する効果は同程度のものであるということが判る。 産業上の利用可能性
本発明は、 波長 1 5 7 n mの光に強い吸収を有する反射防止膜を形成する為の 組成物である。 得られた反射防止膜は、 基板からの反射光を効率よく吸収するも のである。
本発明により、 F 2エキシマレーザー (波長 1 5 7 n m) の照射光を微細加工 に使用する際の基板からの反射光を効果的に吸収し、 フォトレジスト層とのイン ターミキシングを起こさない、 リソグラフィー用反射防止膜形成組成物を提供す ることができる。
さらに、 本発明により反射防止膜の減衰係数 k値を調整する方法を提供するこ とができる。 減衰係数 k値の調整は、 反射防止膜形成組成物の固形分中のハロゲ ン原子の含有量を変化させることにより行われる。 この調整方法により、 フォト レジストの種類、 要求特性に合わせるために反射防止膜の特性を変化させるとい うことが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1.固形分及び溶剤から成り、該固形分に占めるハロゲン原子の割合が 1 0質量% 〜 60質量%であることを特徴とする反射防止膜形成組成物。
2. 前記固形分がハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合 物を含むことを特徴とする請求項 1に記載の反射防止膜形成組成物。
3. 前記固形分がハロゲン原子及び架橋形成置換基を含有する繰り返し単位構造 を有する高分子化合物を含むことを特徴とする請求項 1に記載の反射防止膜形成 組成物。
4. 前記固形分がハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造及ぴ架橋形成置換基 を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合物を含むことを特徴とする請求 項 1に記載の反射防止膜形成組成物。
5. ハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造を有する高分子化合物を含み、 成 膜後の波長 1 57 nmの光に対する減衰係数 k値が 0. 20〜0. 50であるこ とを特徴とする反射防止膜形成組成物。
6. ハロゲン原子及び架橋形成置換基を含有する繰り返し単位構造を有する髙分 子化合物を含み、 成膜後の波長 157 nmの光に対する減衰係数 k値が 0. 20 〜0. 50であることを特徴とする反射防止膜形成糸且成物。
7. ハロゲン原子を含有する繰り返し単位構造及び架橋形成置換基を含有する繰 り返し単位構造を有する高分子化合物を含み、 成膜後の波長 1 57 nmの光に対 する減衰係数 k値が 0. 20〜0. 50であることを特徴とする反射防止膜形成 組成物。
8. 前記高分子化合物が塩素原子、 臭素原子及びヨウ素原子から選ばれた少なく とも 1種のハロゲン原子を含有するものである請求項 2乃至請求項 7のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成組成物。
9. 前記高分子化合物が少なくとも 10質量%のハロゲン原子を含有するもので ある請求項 2乃至請求項 8のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成組成物。
10. 前記高分子化合物の重量平均分子量が 700〜 1000000である請求 項 2乃至請求項 9のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成組成物。
1 1 . 前記ハロゲン原子及び架橋形成置換基を含有する繰り返し単位構造が下記 の式 (1 )
(1)
Figure imgf000057_0001
(式中、 Lは高分子化合物の主鎖を構成する結合基を表し、 Mは一 C ( = 0) 一、 — C H 2—又は一 O—から選ばれる少なくとも一つの連結基を含む連結基又は直 接結合を表し、 Xは臭素原子又はヨウ素原子を表し、 tは 1又は 2の数を表し、 uは 2、 3又は 4の数を表し、 Vは高分子化合物に含まれる単位構造の数であり 1から 3 0 0 0の数を表す。)で表されるものである請求項 3または請求項 6に記 載の反射防止膜形成組成物。
1 2 . 前記固形分が少なくとも 2個の架橋形成置換基をもつ架橋剤を更に含む請 求項 1乃至請求項 1 1のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成組成物。
1 3 . 請求項 1乃至請求項 1 2のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成組成物を 基板上に塗布し焼成することにより得られる半導体装置の製造に用いる反射防止 膜の形成方法。
1 4 . 請求項 1乃至請求項 1 2のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成組成物を 基板上に塗布し焼成することにより得られる、 波長 1 5 7 n mの光を用いて行わ れる半導体装置の製造に用レ、る反射防止膜の形成方法。 .
1 5 . 請求項 1乃至請求項 1 2のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成組成物を 半導体基板上に塗布し、 焼成により反射防止膜を形成した後の波長 1 5 7 n mの 光に対する当該反射防止膜の減衰係数 k値が 0 . 2 0〜0 . 5 0である反射防止 膜。
1 6 . 反射防止膜中のハロゲン原子の含有量を変化させることによって減衰係数 k値を変化させることができる、 半導体装置の製造に用レヽる反射防止膜の形成方 法。
1 7 . 反射防止膜中のハロゲン原子の含有量を変化させることによって波長 1 5 7 n mの光に対する減衰係数 k値を変化させることができる、 半導体装置の製造 に用いる反射防止膜の形成方法。
1 8 . 請求項 1乃至請求項 1 2のいずれか 1項に記載の反射防止膜形成 ,組成物を 半導体基板上に塗布し焼成して反射防止膜を形成する工程、 その反射防止膜上に フォトレジスト層を形成する工程、 反射防止膜とフォトレジスト層で被覆された 半導体基板を F 2エキシマレーザー (波長 1 5 7 n m) により露光する工程、 露 光後にフォトレジスト層を現像する工程、 を含む半導体装置の製造に用いるフォ トレジストパターンの形成方法。
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