JP4347130B2 - ポジ型レジスト組成物、レジストパターン形成方法及びイオンインプランテーション方法 - Google Patents
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Description
このようなエキシマレーザー用レジストの一つとして、微細な寸法のパターンを再現可能な高解像性の条件を満たす化学増幅型レジスト組成物が知られており、その組成は、酸の作用によりアルカリ可溶性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤を基本的成分としている。該化学増幅型レジスト組成物には、酸発生剤と架橋剤とベース樹脂であるアルカリ可溶性樹脂とを含有するネガ型と、酸発生剤と酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂を含有するポジ型とがある。
そして、現在、半導体素子の微細化がますます進み、ArFエキシマレーザー(193nm)を用いたプロセスの開発が精力的に進められ、これまで、様々な組成のArF用レジストが提案されている。その中で最も一般的なArF用レジストのベース樹脂としては、193nm付近における透明性が高いアクリル系樹脂が知られている。該アクリル系樹脂としては、耐ドライエッチング性に優れることから、そのエステル部(側鎖部)に、酸解離性溶解抑制基として、アダマンタン骨格のような多環の脂環式飽和炭化水素基を含有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステル[(α−低級アルキル)アクリレート]から誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂が一般的である(例えば、特許文献1参照)。
また、イオンインプランテーション(イオン注入)工程において、価格を低減し、イオンの遮断性やレジストパターンの耐破壊性に優れるポジ型レジスト組成物が求められている。
本発明のポジ型レジスト組成物は、(A)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するレジスト用樹脂成分、及び(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分を、有機溶剤に溶解してなるポジ型レジスト組成物であって、
前記(A)成分が、(A1)下記構成単位(a1)、構成単位(a2)及び構成単位(a3)からなる酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するレジスト用樹脂成分であることを特徴とする。
構成単位(a1):下記一般式(1)で表される酸解離性溶解抑制基を含有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位。
構成単位(a2):下記一般式で表される構成単位。
構成単位(a3):下記一般式で表される構成単位。
また、イオンインプランテーション用(イオン注入)ポジ型レジスト組成物は、上記ポジ型レジスト組成物をイオンインプランテーション工程用として用いることを特徴とする。
また、本発明のレジストパターン形成方法は、本発明のポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト層を形成し、該レジスト層に対して選択的に露光処理を行った後、アルカリ現像してレジストパターンを形成することを特徴とする。
また、イオンインプランテーション方法は、本発明のポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト層を形成し、該レジスト層に対して選択的に露光処理を行い、アルカリ現像してレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとして、イオンインプランテーションを行うことを特徴とする。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステル」とは、α−低級アルキルアクリル酸エステルと、アクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。また、「α−低級アルキルアクリル酸エステル」とは、アクリル酸エステルのα炭素原子に結合した水素原子が低級アルキル基で置換されたものを意味する。
また、「(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
また「露光」には電子線等の「照射」も含まれる。
また、本発明においては、アクリル系樹脂を用いたポジ型レジスト組成物において、低コストであって、イオンインプランテーション工程におけるイオンの遮断性やレジストパターンの耐破壊性を向上させることができる。
本発明のポジ型レジスト組成物は、(A)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するレジスト用樹脂成分、及び(B)露光により酸を発生する酸を発生する酸発生剤成分を、有機溶剤に溶解してなるポジ型レジスト組成物であって、前記(A)成分が特定の(A1)成分を含有する。
(A1)成分は、前記構成単位(a1)、構成単位(a2)及び前記構成単位(a3)を有する。
構成単位(a1)は、露光前の(A1)成分をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性基(酸解離性溶解抑制基)を有し、露光後は、(B)成分から発生する酸の作用により該抑制基を解離することにより、(A1)成分のアルカリ可溶性を増大させる。これにより、(A)成分全体についても、アルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化させることができる。
構成単位(a1)は前記一般式(1)で表されるもので、鎖状の第三級アルキル基(環構造を有さず、かつ第3級炭素原子を持つアルキル基)からなる酸解離性溶解抑制基を有することが特徴である。この様な構成単位(a1)は低価格なので、これを用いることによりレジスト組成物の低価格化が実現できる。
構成単位(a2)は、ラクトン含有単環又は多環式基を含有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位である。これにより耐ドライエッチング性、イオン注入工程時のイオン遮断性やレジストパターンの耐破壊性が向上する。また、レジスト層と基板との密着性を高められ、微細なレジストパターンにおいても膜剥がれ等が起こりにくなる。また、(A1)成分全体の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
なお、このときラクトン環とは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環を示し、これをひとつの目の環として数える。したがって、ここではラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
そして、単環式基、多環式基としては、具体的には、例えば、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた単環式基や、ラクトン環含有ポリシクロアルカンから水素原子を1つを除いた多環式基などが挙げられる。
具体的には、構成単位(a2)としては、例えば以下の構造式(IV)〜(VII)で表される構成単位が好ましい。
構成単位(a3)は、極性基を含有する多環の脂環式炭化水素基を含有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位である。これにより耐ドライエッチング性、イオン注入工程時のイオン遮断性やレジストパターンの耐破壊性が向上する。また、(A1)成分全体の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基(CN基)等が挙げられ、特に水酸基、またはシアノ基が好ましい。
多環の脂環式炭化水素基は、不飽和でも飽和でもよいが、飽和であることが好ましい。そして、前記極性基は、当該脂環式炭化水素基を構成する炭素原子に結合していればよい。
多環の脂環式炭化水素基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等から1個の水素原子を除いた基等を例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基等が挙げられる。
これらの中でも、nが1であり、極性基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
例えば、構成単位(a2)、構成単位(a3)以外の多環式の脂環式炭化水素基を含有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(a4)が挙げられる。α−低級アルキル基については上記と同様である。
ここで、構成単位(a4)において、「構成単位(a2)及び(a3)以外」とは、これらと重複しないという意味であり、多環式の脂環式炭化水素基(多環式基)は、飽和、不飽和のいずれでもよいが、飽和であることが好ましい。そして、前記構成単位(a3)におけるものと同様な多数の多環式基が挙げられる。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記(IX)〜(XI)の構造のものを例示することができる。
(A1)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
また、(A)成分には、(A1)成分の他に、特性の調整等を目的として、本発明の目的が達成される範囲内で、例えばArFエキシマレーザ用レジスト組成物用の樹脂として用いられている樹脂を1種または2種以上任意に配合することができる。低価格化の点からは、(A)成分中、(A1)成分が50質量%以上、好ましくは70質量%以上(100質量%であってもよい)であることが好ましい。
構成単位(a5)は、構成単位(a1)とは異なる酸解離性溶解抑制基を有する(α−低級アルキル)アクリル酸から誘導される構成単位(a5)である。
この酸解離性溶解抑制基としては、従来、化学増幅型レジスト用の樹脂に用いられているものを任意に使用可能であるが、特に、耐ドライエッチング性向上、解像性向上の点からは、多環の脂環式炭化水素基(多環式基)を含有する酸解離性溶解抑制基が好ましく用いられる。
構成単位(a5)としては、前記一般式(1)において、R11が例えば、多環の脂環式炭化水素基を含有する酸解離性溶解抑制基であるものが好ましく用いられる。この脂環式炭化水素基は飽和でも不飽和でもよいが、飽和であることが好ましい。
この様な多環式基は、例えばArFエキシマレーザーのレジスト組成物用の樹脂成分において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。その中でもアダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。
より具体的には、下記一般式(I)、(II)又は(III)等が挙げられる。
より具体的には、R2、R3は、それぞれ独立して、上記R1と同様の低級の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましい。中でも、R2、R3が共にメチル基である場合が工業的に好ましく、具体的には、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル(α−低級アルキル)アクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。
また、基−COOR4は、式中に示したテトラシクロドデカニル基の3または4の位置に結合していてよいが、これらは異性体が混合していることから、結合位置を特定できない。また、(α−低級アルキル)アクリレート構成単位のカルボキシル基残基も同様に式中に示した8または9の位置に結合するが、結合位置の特定はできない。
樹脂(A2)において、構成単位(a2)、構成単位(a3)、構成単位(a4)の配合割合や質量平均分子量等の好ましい条件は、(A1)成分と同様とされる。
(A)成分全体の質量平均分子量の好ましい範囲も(A1)成分と同様とされる。
本発明において、(B)成分は、従来の化学増幅型レジスト組成物において使用されている公知の酸発生剤から特に限定せずに用いることができる。このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類、ジアゾメタンニトロベンジルスルホネート類などのジアゾメタン系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、以下に示す構造をもつ1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物A、分解点135℃)、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン(化合物B、分解点147℃)、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物C、融点132℃、分解点145℃)、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物D、分解点147℃)、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン(化合物E、分解点149℃)、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物F、分解点153℃)、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物G、融点109℃、分解点122℃)、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物H、分解点116℃)などを挙げることができる。
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲より少ないとパターン形成が十分に行われないおそれがあり、上記範囲を超えると均一な溶液が得られにくく、保存安定性が低下する原因となるおそれがある。
本発明のポジ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、アミン、特に第2級低級脂肪族アミンや第3級低級脂肪族アミンが好ましい。
ここで、低級脂肪族アミンとは炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンを言い、この第2級や第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどが挙げられるが、特にトリエタノールアミンのような第3級アルカノールアミンが好ましい。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
また、前記(D)成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。なお、(D)成分と(E)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ‐n‐ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸‐ジ‐n‐ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
本発明のポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト層の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを適宜、添加含有させることができる。
本発明のポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤に溶解させて製造することができる。
有機溶剤としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
この様な観点から、有機溶剤中のELの好ましい濃度は60質量%超、好ましくは70質量%以上とされる。100質量%でもよいが、レジスト層のひび割れが生じやすくなるおそれがあるので、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を混合して用いることが好ましい。ひび割れ抑制の観点からは、PGMEAの濃度は有機溶剤中、5〜40質量%、好ましくは10〜20質量%とされる。
有機溶剤の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内とされる。
中でも、上記ELとPGMEAの混合溶媒を用いたポジ型レジスト組成物を用いて膜厚1.0〜2.0μm、好ましくは1.0〜1.5μmのレジスト層(レジストパターン)を形成し、これをイオンインプランテーション工程に用いると、レジスト層(レジストパターン)にひび割れが起こらず、イオン遮断性にも優れ、特に好ましい。よって、この様なプロセスを適用したイオンプランテーション用として、さらに好適である。
本発明のレジストパターン形成方法は例えば以下の様にして行うことができる。
すなわち、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記ポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベークを40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、これに露光装置を用いて所望のマスクパターンを介して選択的に露光した後、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。
次いでこれをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理する。このようにして、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
場合によっては、上記アルカリ現像後ポストベーク工程を含んでもよいし、基板とレジスト組成物の塗布層との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けてもよい。ポストベークの条件は例えば90〜150℃、30〜90秒とされる。
本発明においては、低価格であり、ドライエッチング耐性に優れている。さらには、ウェットエッチング後のレジストパターンのはがれが生じにくいという効果も得られる。よって、最近加工精度の点からよく用いられるドライエッチングを選択することもできるし、ウェットエッチングを選択することもでき自由度が高い。
本発明にかかるポジ型レジスト組成物は、特に、i線用の露光装置、KrFエキシマレーザー用の露光装置やArFエキシマレーザー用の露光装置を用いた厚膜のレジスト層を形成する用途に好適である。コストダウンの点からはi線用の露光装置、KrFエキシマレーザー用の露光装置を用いることが好適である。微細加工の点からはArFエキシマレーザー用の露光装置が好適である。
厚膜のレジスト層とは、例えばプレベーク後の膜厚が0.6〜2.0μm、好ましくは1.0〜1.5μmの範囲であることを示す。
本発明のイオンインプランテーション方法は、本発明のポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト層を形成し、該レジスト層に対して選択的に露光処理を行い、アルカリ現像してレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとして、イオンインプランテーションを行うものである。
イオンインプランテーション方法自体は、公知であり、目的とする物質をイオン化し、静電気的に加速して固体中(基板上の薄膜)に注入するものである。このイオン注入時のイオン加速エネルギーとして、10〜200keVのエネルギー負荷がレジストパターンに加わり、レジストパターンが破壊されることがある。イオン源としては、ホウ素、りん、砒素、アルゴンなどのイオンが挙げられる。基板上の薄膜としては、ケイ素、ニ酸化ケイ素、チッカ珪素、アルミニウムなどが挙げられる。
本発明方法においては、このようなイオンインプランテーション方法に上記ポジ型レジスト組成物を用いればよい。
ここで、構成単位(a1)の様に、鎖状の第三級アルキル基からなる酸解離性溶解抑制基を有するアクリル系樹脂は、従来、耐ドライエッチング性に著しく劣ると考えられ、用いられていなかった。例えば特許文献1、段落[0029]には単環の脂環式基を含む酸解離性溶解抑制基であっても耐ドライエッチング性の点では不充分であることが記載されており、鎖状の第三級アルキル基であればさらに耐ドライエッチング性が劣ることが示唆されている。したがって、従来の技術常識からすれば、本発明の課題である「耐ドライエッチング性」の観点から、構成単位(a1)を採用するはずもなかった。
これに対して、本発明者は、構成単位(a1)、構成単位(a2)及び構成単位(a3)の組み合わせにより、構成単位(a1)を導入しても、要求される耐ドライエッチング性やイオン注入工程時のイオン遮断性やレジストパターンの耐破壊性が得られるということを新たに見出し、価格低減と耐ドライエッチング性というふたつの目的を同時に実現する本発明を完成させるに至ったものである。また、低価格でイオン注入工程時のイオン遮断性やレジストパターンの耐破壊性の目的も達成したものである。
本発明においては、さらに、ウェットエッチング性(ウェットエッチング後にレジスト層と基板との界面のはがれが生じにくい特性)に優れるという効果も得られる。
また、本発明においては、解像性も比較的良好である。
下記構成単位(a1)40モル%、構成単位(a2)40モル%、構成単位(a3)20モル%からなる樹脂成分(ポリマー1)を合成した。当該ポリマー1の質量平均分子量は8660、分散度(質量平均分子量/数平均分子量)は1.78であった。
構成単位(a2):前記一般式(VII)においてR=メチル基である構成単位。
構成単位(a3):前記一般式(VIII)においてR=メチル基であり、n=1であり、Xが水酸基で、かつアダマンチル基の3位の位置に結合している構成単位。
下記構成単位(a1)40モル%、構成単位(a2)40モル%、構成単位(a3)20モル%からなる樹脂成分(ポリマー2)を合成した。当該ポリマー2の質量平均分子量は9000、分散度(質量平均分子量/数平均分子量)は1.78であった。
構成単位(a2):前記一般式(VII)においてR=メチル基である構成単位。
構成単位(a3):前記一般式(VIII)においてR=メチル基であり、n=1であり、XがCN基で、かつアダマンチル基の3位の位置に結合している構成単位。
下記構成単位(a5)40モル%、構成単位(a2)40モル%、構成単位(a3)20モル%からなる樹脂成分(ポリマー3)を合成した。当該ポリマー3の質量平均分子量は13000、分散度(質量平均分子量/数平均分子量)は1.93であった。
構成単位(a2):前記一般式(VII)においてR=メチル基である構成単位。
構成単位(a3):前記一般式(VIII)においてR=メチル基であり、n=1であり、Xが水酸基で、かつアダマンチル基の3位の位置に結合している構成単位。
上記ポリマー1[(A1)成分に相当]を(A)成分として用い、以下の材料とともに有機溶剤に溶解してポジ型レジスト組成物を製造した。
(A)成分:100質量部
(B)成分:トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート (A)成分100質量部に対して2質量部
有機溶剤:EL/PGMEA=9/1(質量比)の混合溶剤 (A)成分100質量部に対して408質量部(レジスト溶液として、固形分20%濃度)
(D)成分:トリエタノールアミン (A)成分100質量部に対して0.1質量部
上記ポリマー2[(A1)成分に相当]を(A)成分として用いた以外は実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を製造した。
上記ポリマー3を(A)成分として用いた以外は実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を製造した。なお、該ポリマーは、2−メチルアダマンチルメタクリレートから誘導される構成単位を用いているので、低コストは達成されない。
1)ウェットエッチングによる剥がれ1
試験方法1)
酸化膜(SiO2)を形成したシリコン基板1(90℃−35秒の条件でヘキサメチルジシラザン処理済)の上に、スピンナーを用いてポジ型レジスト組成物を塗布し、ホットプレート上でプリベーク条件120℃、60秒でプリベークし、プリベーク後のレジスト層の膜厚1.3μmのレジスト層を形成した。
その後、ArF露光装置 NSR−S302(製品名 ニコン社製;NA(開口数)=0.6 2/3輪帯)により、ArFエキシマレーザー(193nm)をマスクパターンを介して選択的に露光した。
なお、このとき、0.5μmライン&スペースのパターンが1:1で形成される最適な露光量にて露光を行った。
そして、130℃、60秒の条件でPEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて45秒間、現像を行った。なお、このときスキャンタイプのLDノズルを用いた。
150℃−35秒の条件でヘキサメチルジシラザン処理することにより、酸化膜を形成したシリコン基板2を用いた以外は試験方法1と同様にして評価を行った。
比較例においてはパターンが完全に除去されてしまっていた。
実施例1、2においては、基板とパターンとの界面において、パターンの縁にスリット状のサイドエッチが生じていたが、パターン自体は残っていた。サイドエッチのサイズ(パターンの側断面において生じたスリットについての、パターンの縁からスリット先端までの長さ)は、以下の通りであって、いずれもわずかであった。
実施例1:基板1 1.97μm;基板2 1.29μm
実施例2:基板1 2.47μm;基板2 2.17μm
基板1を用いて、0.5μmライン&スペースのパターンが1:1で形成される最適な露光量にて露光を行った。その結果、実施例1、2、比較例のポジ型レジスト組成物は、いずれも0.5μmのライン&スペースまで充分に解像し、パターン倒れも生じなかった。
また、パターン形状はいずれも矩形であり、定在波の影響はなかった。
実施例1、2について、それぞれ基板1を用いて、0.5μmのレジストパターンを形成した後、東京応化工業製エッチング装置を用いて次の条件でドライエッチング行った。
また、ここでは比較として、ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂をベース樹脂とする一般的なKrFエキシマレーザー用レジスト組成物を用いた。
条件:
エッチングガスの種類と流量;
テトラフルオロメタン30cc/min.とトリフルオロメタン30cc/min.とヘリウム100cc/min.の混合ガス
圧力;300mmTorr
出力;600w
時間;120秒
その結果、実施例1と実施例2のレジストパターンは、ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護した樹脂をベース樹脂とするKrFレジストに比べ、レジスト膜残存量が90%あり、かなり良好な耐ドライエッチング性を示した。
実施例1、実施例2について、公知のイオン注入装置にて、イオン遮断性を評価したところ、イオン遮断性は満足いくものであった。またイオン注入時のイオン加速エネルギーとして、10〜200keVのエネルギー負荷がレジストパターンに加わったが、レジストパターンが破壊されることもなかった。また、形成されたレジストパターンは、反射防止膜を形成しないにもかかわらず、スタンディングウェーブのない良好なパターンの形状であった。
Claims (6)
- (A)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するレジスト用樹脂成分、及び(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分を、有機溶剤に溶解してなるポジ型レジスト組成物であって、
前記(A)成分が、(A1)下記構成単位(a1)、構成単位(a2)及び構成単位(a3)からなる酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するレジスト用樹脂成分であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
構成単位(a1):下記一般式(1)で表される酸解離性溶解抑制基を含有する(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位。
構成単位(a2):下記一般式で表される構成単位。
構成単位(a3):下記一般式で表される構成単位。
- 前記有機溶剤が、乳酸エチル(EL)を含む請求項1記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記有機溶剤が、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGME
A)を含む請求項2記載のポジ型レジスト組成物。 - さらに含窒素有機化合物を含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のポジ型レジスト
組成物。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト層
を形成し、該レジスト層に対して選択的に露光処理を行った後、アルカリ現像してレジストパターンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物を用いて基板上にレジスト層
を形成し、該レジスト層に対して選択的に露光処理を行い、アルカリ現像してレジストパ
ターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとして、イオンインプランテーション
を行うことを特徴とするイオンインプランテーション方法。
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