JP4494060B2 - ポジ型レジスト組成物 - Google Patents

ポジ型レジスト組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP4494060B2
JP4494060B2 JP2004098183A JP2004098183A JP4494060B2 JP 4494060 B2 JP4494060 B2 JP 4494060B2 JP 2004098183 A JP2004098183 A JP 2004098183A JP 2004098183 A JP2004098183 A JP 2004098183A JP 4494060 B2 JP4494060 B2 JP 4494060B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
acid
structural unit
positive resist
resist composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2004098183A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005283990A (ja
Inventor
隆之 細野
弘毅 田村
大助 川名
知孝 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd filed Critical Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority to JP2004098183A priority Critical patent/JP4494060B2/ja
Priority to TW094109481A priority patent/TWI263871B/zh
Priority to EP05290661.7A priority patent/EP1582926B1/en
Priority to CNA2005100624326A priority patent/CN1677235A/zh
Priority to US11/091,617 priority patent/US7261994B2/en
Priority to KR1020050026088A priority patent/KR100702375B1/ko
Publication of JP2005283990A publication Critical patent/JP2005283990A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4494060B2 publication Critical patent/JP4494060B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04DTRIMMINGS; RIBBONS, TAPES OR BANDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D04D9/00Ribbons, tapes, welts, bands, beadings, or other decorative or ornamental strips, not otherwise provided for
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A43FOOTWEAR
    • A43CFASTENINGS OR ATTACHMENTS OF FOOTWEAR; LACES IN GENERAL
    • A43C9/00Laces; Laces in general for garments made of textiles, leather, or plastics
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0046Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/115Cationic or anionic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/122Sulfur compound containing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

本発明は、ポジ型レジスト組成物に関する。
近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。微細化の手法としては一般に露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)が導入されている。
また、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レジスト材料の1つとして、ベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤を含有し、該酸発生剤から生じた酸の作用によりアルカリ可溶性が変化する化学増幅型レジスト組成物が知られている。
このような化学増幅型レジストのベース樹脂成分としては、例えば、KrFエキシマレーザー(248nm)等に対する透明性が高いポリヒドロキシスチレンやその水酸基の一部を酸解離性の溶解抑制基で保護したものが用いられている。
また、酸発生剤としては、現在、オニウム塩系酸発生剤が最も一般的に用いられている。中でも、アニオン部(酸)が、そのアルキル鎖の炭素数が1のフルオロアルキルスルホネートイオンであるオニウム塩系酸発生剤(以下「C1PAG」と示す。)がほとんどであり、その他の酸は、酸強度が低い等の理由により、あまり使用されていない(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−51422号公報
しかし、C1PAGを用いたレジスト組成物は、マスクリニアリティ(マスクの再現性)がよくないという問題がある。そのため、例えば、同じライン幅のマスクを用いて、孤立ラインパターンと、ラインアンドスペース(L&S)パターンとを形成した場合に、L&Sパターンに比べ、孤立ラインパターンの方がライン幅が細くなるなど、孤立(Iso)パターンと密(Dense)パターンとでマスクの再現性が異なるIso/Denseバランスの悪さの問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、マスクリニアリティに優れたポジ型レジスト組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、ベース樹脂としてシリコーン樹脂を用い、該シリコーン樹脂と特定の酸発生剤とを組み合わせたポジ型レジスト組成物により上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、ベース樹脂成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含むポジ型レジスト組成物において、
前記ベース樹脂成分(A)がシリコーン樹脂であり、
前記酸発生剤成分(B)が炭素数3のパーフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤(B1)を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物である。
なお、本発明において、オニウム塩系酸発生剤とは、フルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとして含み、露光により酸(アニオン)を発生するオニウム塩である。また、露光には電子線の照射も含まれる。また、「構成単位」とは、重合体を構成するモノマー単位を意味する。
本発明により、マスクリニアリティに優れたポジ型レジスト組成物が提供される。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明のポジ型レジスト組成物は、ベース樹脂成分(A)(以下、(A)成分ということがある)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下、(B)成分ということがある)とを含む。
かかるポジ型レジスト組成物にあっては、前記(B)成分から発生した酸が作用すると、ポジ型レジスト組成物全体がアルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化する。そのため、レジストパターンの形成において、基板上に塗布されたポジ型レジスト組成物に対して、マスクパターンを介して選択的に露光すると、露光部のアルカリ可溶性が増大し、アルカリ現像することができる。
<(A)成分>
本発明のポジ型レジスト組成物は、(A)成分がシリコーン樹脂であることを特徴の1つとする。
シリコーン樹脂は、ケイ素原子と酸素原子が結合したシロキサン結合のくり返し構造を有するポリシロキサンのうち、アルキル基やアリール基などの有機基を有する樹脂である。
シリコーン樹脂としては、一般的にポジ型レジスト組成物のベース樹脂として提案されているシリコーン樹脂が使用でき、例えば、1個のケイ素原子に対して、3/2個の酸素原子と1個の有機基が結合した構成単位を有するシルセスキオキサン樹脂が挙げられる。
本発明において、(A)成分は、(A)成分に由来するケイ素原子の、ポジ型レジスト組成物の総固形分にする含有割合(ケイ素含有率)が、5〜30質量%であることが好ましく、8〜20質量%であることがより好ましい。下限値以上であると、本発明の効果に優れる。また、基板等のエッチングの際に用いられる、酸素プラズマエッチング等のドライエッチングに対する耐性が向上する。また、上限値以下であると、他の成分とのバランスが良好である。
なお、ケイ素含有率は、(A)成分に用いるシリコーン樹脂のケイ素含有量および/またはポジ型レジスト組成物中の(A)成分の配合量を調節することにより調節できる。
本発明において、(A)成分としては、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用により該溶解抑制基が解離してアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A1)と、アルカリ可溶性の樹脂成分(A2)とが挙げられる。
(A)成分が樹脂成分(A1)である場合には、前記(B)成分から発生した酸により、樹脂成分(A1)に含まれている酸解離性溶解抑制基が解離し、これによって露光部のアルカリ可溶性が増大する。
(A)成分が樹脂成分(A2)である場合には、後述する、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用により該酸解離性溶解抑制基が解離する低分子量溶解抑制剤(C)を含む。すなわち、前記(B)成分から発生した酸により、低分子量溶解抑制剤(C)に含まれている酸解離性溶解抑制基が解離し、これによって露光部のアルカリ可溶性が増大する。
樹脂成分(A1)として好適なものとしては、下記シルセスキオキサン樹脂(A11)、シルセスキオキサン樹脂(A12)が挙げられる。
また、樹脂成分(A2)として好適なものとしては、下記シルセスキオキサン樹脂(A21)が挙げられる。
(シルセスキオキサン樹脂(A11))
シルセスキオキサン樹脂(A11)は、下記一般式(I)
Figure 0004494060
(式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。)
で表される構成単位(a1)と、下記一般式(II)
Figure 0004494060
(式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表し、Rは酸解離性溶解抑制基を表す。)
で表される構成単位(a2)と、下記一般式(III)
Figure 0004494060
で表される構成単位(a3)とを有する。
構成単位(a1)において、Rとしては樹脂合成上の点から、炭素数1〜5の低級アルキレン基が好ましく、中でもメチレン基がより好ましい。水酸基の位置はo位、m位、又はp位のいずれでもよいが、p位が工業的には好ましい。
構成単位(a2)において、Rとしては同様に樹脂合成上の点から、炭素数1〜5の低級アルキレン基が好ましく、中でもメチレン基がより好ましい。
構成単位(a2)におけるRは、酸解離性溶解抑制基である。
なお、本発明において、「酸解離性溶解抑制基」とは、ポジ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成のプロセスにおいて、露光前はポジ型レジスト組成物全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、露光後は後述の(B)成分から発生した酸の作用により解離し、ポジ型レジスト組成物全体をアルカリ可溶性へ変化させる基である。
従って、該シルセスキオキサン樹脂(A11)を含むレジスト組成物を基板上に塗布し、マスクパターンを介して露光すると、露光部のアルカリ可溶性が増大し、アルカリ現像して、レジストパターンを形成することができる。
は、フェノール性水酸基の水素原子と置換可能な酸解離性溶解抑制基であればよく、使用する光源に応じて、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。具体例としては、tert−ブトキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基等の第三級アルキルオキシカルボニル基;tert−ブチル基、tert−アミル基等の第三級アルキル基;tert−ブトキシカルボニルメチル基、tert−ブトキシカルボニルエチル基等の第三級アルキコキシカルボニルアルキル基;1−エトキシエチル基、1−イソプロポキシエチル基、1−メトキシ−1−メチルエチル基、1−メトキシプロピル基、1−n−ブトキシエチル基等のアルコキシアルキル基;テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等の環状エーテル基などが挙げられる。
これらの中でも、特にアルコキシアルキル基は、脱離エネルギーが低く容易に溶解コントラストが得られる為、リソグラフィー特性が向上可能な点で好ましい。アルコキシアルキル基におけるアルコキシ基の炭素数は1〜3が好ましく、アルキル基の炭素数は1〜6が好ましい。アルコキシアルキル基としては、特に1−エトキシエチル基が好ましい。
−ORの位置はo位、m位、又はp位のいずれでもよいが、p位が工業的には好ましい。
シルセスキオキサン樹脂(A11)は、前記構成単位(a1)〜(a3)以外に、本発明の効果を損なわない構成単位(a4)を含有していてもよい。
このような構成単位(a4)の具体例としては、下記一般式(VI)で表される構成単位が挙げられる。
Figure 0004494060
(式中、Rは炭素数1〜15の直鎖状、分岐状、または環状のアルキル基を示す。)
各構成単位の樹脂中の割合は、シルセスキオキサン樹脂(A11)の全構成単位の合計に対して、構成単位(a1)と構成単位(a2)との合計の含有割合が50モル%以上であることが好ましい。構成単位(a1)と構成単位(a2)との合計が50モル%より少ないとアルカリ現像工程における溶解性が不足するおそれがある。
一方、構成単位(a3)は耐熱性の向上に寄与する構成単位であり、シルセスキオキサン樹脂(A11)における構成単位(a3)の含有割合が10%未満となると、十分な耐熱性向上効果が得られないおそれがあることから、構成単位(a1)と構成単位(a2)との合計は、90モル%以下であることが好ましい。
したがって、構成単位(a1)と構成単位(a2)との合計は、好ましくは50〜90モル%、より好ましくは60〜80モル%である。また、構成単位(a3)は、10〜50モル%、好ましくは20〜40モル%である。
そして、構成単位(a1)と構成単位(a2)との合計に対して、構成単位(a2)の含有割合が8モル%以上であることが好ましい。
構成単位(a1)と構成単位(a2)との合計に対して、構成単位(a2)の含有割合が少ないほど、酸解離性溶解抑制基(R)を導入したことによる溶解抑制効果が低減するので、シルセスキオキサン樹脂(A11)の露光前後のアルカリ溶解性の変化差が小さくなる。一方、構成単位(a2)の含有割合が多すぎると、露光およびPEB工程を経た後に、酸解離性溶解抑制基の一部が完全に解離されずに残るおそれがある。完全に解離されずに残った酸解離性溶解抑制基は、リンスで除去されずにディフェクトの原因となることが多い。また、構成単位(a2)が多いと(A)成分の耐熱性が低下する傾向がある。
したがって、構成単位(a1)と構成単位(a2)との合計に対する構成単位(a2)の含有割合は、好ましくは8〜25モル%、より好ましくは10〜20モル%程度である。
得ようとするレジストパターンの形状が、ラインアンドスペースパターンである場合、シルセスキオキサン樹脂(A11)における構成単位(a3)の含有割合は、多いほどラインエッジラフネスが低減され、微細加工に適したものとなる。この場合、前記構成単位(a3)の含有割合は25〜50モル%が好ましく、より好ましくは30〜40モル%である。なお、ラインエッジラフネスとは、ライン側壁の不均一な凹凸のことである。ラインアンドスペースパターンのラインエッジラフネスを示す尺度である3σは、側長SEM(日立製作所社製,商品名「S−9220」)により、試料のレジストパターンの幅を32箇所測定し、その結果から算出した標準偏差(σ)の3倍値(3σ)である。この3σは、その値が小さいほどラフネスが小さく、均一幅のレジストパターンが得られたことを意味する。
また、得ようとするレジストパターンの形状が、ホールパターンである場合、シルセスキオキサン樹脂(A11)における構成単位(a3)の含有割合が多いとホールパターンのエッジラフネスは低減するが、解像性が低下する傾向があるので、前記構成単位(a3)の含有割合は25〜35モル%が好ましく、より好ましくは25〜30モル%である。
また、シルセスキオキサン樹脂(A11)に、前記その他の構成単位(a4)を含有させる場合、その含有割合は25モル%以下とすることが好ましく、より好ましくは15モル%以下である。
また、シルセスキオキサン樹脂(A11)中の、構成単位(a1)および構成単位(a2)以外の残部すなわち50モル%以下が、構成単位(a3)、または構成単位(a3)と構成単位(a4)との合計であることが好ましい。すなわち、シルセスキオキサン樹脂(A11)が、構成単位(a1)〜(a3)のみ、または構成単位(a1)〜(a4)のみからなることが好ましい。
シルセスキオキサン樹脂(A11)の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと略記することもある)によるポリスチレン換算、以下同様。)は、特に限定するものではないが、好ましくは2000〜15000、さらに好ましくは5000〜10000とされる。この範囲よりも大きいと有機溶剤への溶解性が悪くなり、小さいとレジストパターン断面形状が悪くなるおそれがある。
また、Mw/数平均分子量(Mn)は、特に限定するものではないが、好ましくは1.0〜6.0、さらに好ましくは1.0〜2.0である。この範囲よりも大きいと解像度、パターン形状が劣化するおそれがある。
本発明におけるシルセスキオキサン樹脂(A11)は、例えば特許2567984号に記載の方法を利用して、構成単位(a1)と構成単位(a3)からなるポリマー、または構成単位(a1)と構成単位(a3)と構成単位(a4)からなるポリマーを得、次いで周知の手法で、構成単位(a1)の一部の側鎖のフェノール性水酸基の水素原子を酸解離性溶解抑制基と置換して構成単位(a2)を形成することにより製造することができる。なお、構成単位(a4)は、アルキルトリアルコキシシランやアルキルトリクロロシランを、そのモノマーとして用いることができる。
酸解離性溶解抑制基を導入する工程は、上記ポリマーを有機溶剤に溶解し、これに塩基又は酸性触媒、および導入しようとする酸解離性溶解抑制基に対応する化合物を添加し、20〜70℃程度の温度で1〜10時間程度反応を行った後、反応液に酸又は塩基を添加して反応を中和した後に、水中に攪拌投入してポリマーを析出させることで、構成単位(a1)と構成単位(a2)と構成単位(a3)からなるポリマー、または構成単位(a1)と構成単位(a2)と構成単位(a3)と構成単位(a4)からなるポリマーが得られる。なお、塩基又は酸性触媒は酸解離性溶解抑制基に対応する化合物によって使い分ければよい。
構成単位(a1)と構成単位(a2)の含有割合は、導入しようとする酸解離性溶解抑制基に対応する化合物の添加量によって制御することができる。
(シルセスキオキサン樹脂(A12))
シルセスキオキサン樹脂(A12)は、前記一般式(I)で表される構成単位(a1)と、下記一般式(V)
Figure 0004494060
(式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキル基または水素原子を表し、Rは炭素数5〜15の脂環式炭化水素基を表す。)
で表される構成単位(a5)とを有する。
シルセスキオキサン樹脂(A12)において、構成単位(a1)のRとしては樹脂合成上の点から、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、さらには炭素数1〜3の直鎖状または分岐状のアルキレン基がより好ましい。水酸基の位置はo位、m位、又はp位のいずれでも良いが、p位が工業的には好ましい。
構成単位(a5)において、Rとしては、Rと同様に樹脂合成上の点から、炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、さらには炭素数1〜3の直鎖状または分岐状のアルキレン基がより好ましい。
は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキル基であり、好ましくはメチル基又はエチル基である。
は炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキル基または水素原子であり、好ましくは水素原子である。
は炭素数5〜15の脂環式炭化水素基であり、好ましくはシクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数5〜7のシクロアルキル基であり、工業的にはシクロヘキシル基が安価で最も好ましい。
構成単位(a5)における、下記一般式(VI)で示される官能基は酸解離性溶解抑制基として作用する。
従って、このシルセスキオキサン樹脂(A12)を含むレジスト組成物を基板上に塗布し、マスクパターンを介して露光すると、露光部のアルカリ可溶性が増大し、アルカリ現像して、レジストパターンを形成することができる。
Figure 0004494060
一般式(VI)で表される酸解離性溶解抑制基の位置はo位、m位、又はp位のいずれでも良いが、p位が工業的には好ましい。
各構成単位の樹脂中の割合は、シルセスキオキサン樹脂(A12)の全構成単位の合計に対して、構成単位(a1)と構成単位(a5)との合計の含有割合が50モル%以上であることが好ましく、100モル%でもよい。構成単位(a1)と構成単位(a5)との合計が50モル%より少ないとアルカリ現像工程における溶解性が不足するおそれがある。構成単位(a1)と構成単位(a5)の合計は、好ましくは50〜90モル%、より好ましくは60〜80モル%である。
構成単位(a1)と構成単位(a5)との合計に対して、構成単位(a5)の含有割合は、5〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは5〜15モル%の範囲である。構成単位(a1)と構成単位(a5)との合計に対して、構成単位(a5)の含有割合が少ないほど、酸解離性溶解抑制基による溶解抑制効果が低減するので、シルセスキオキサン樹脂(A12)の露光前後のアルカリ溶解性の変化差が小さくなる。一方、構成単位(a5)の含有割合が多すぎると、露光およびPEB工程を経た後に、酸解離性溶解抑制基の一部が完全に解離されずに残るおそれがある。完全に解離されずに残った酸解離性溶解抑制基は、リンスで除去されずにディフェクトの原因となることが多い。特にホールパターンの場合はディフェクトを生じ易い。また、構成単位(a5)が多いと(A)成分の耐熱性が低下する傾向がある。
シルセスキオキサン樹脂(A12)は、さらに前記一般式(III)で表される構成単位(a3)を含有してもよい。
前記構成単位(a3)は必須ではないが、シルセスキオキサン樹脂(A12)に構成単位(a3)を含有させるとレジストパターンの耐熱性が向上する。
また、得ようとするレジストパターンの形状がラインアンドスペースパターンである場合、シルセスキオキサン樹脂(A12)に構成単位(a3)を含有させることによりラインエッジラフネスが効果的に改善される。この場合、シルセスキオキサン樹脂(A12)における構成単位(a3)の含有割合は20〜50モル%が好ましく、より好ましくは30〜40モル%である。
また、シルセスキオキサン樹脂(A12)は、前記構成単位(a1)、(a5)、(a3)以外に、上述した、本発明の効果を損なわない構成単位(a4)を含有していてもよい。
シルセスキオキサン樹脂(A12)に、前記その他の構成単位(a4)を含有させる場合、その含有割合は20モル%以下とすることが好ましく、より好ましくは15モル%以下である。
また、シルセスキオキサン樹脂(A12)中の、構成単位(a1)および構成単位(a5)以外の残部すなわち50モル%以下が、構成単位(a3)、または構成単位(a3)と構成単位(a4)との合計であることが好ましい。すなわち、シルセスキオキサン樹脂(A2)が、構成単位(a1)、(a5)および(a3)のみ、または構成単位(a1)、(a5)、(a3)および(a4)のみからなることが好ましい。
シルセスキオキサン樹脂(A12)の質量平均分子量(Mw)は、特に限定するものではないが、好ましくは2000〜15000、さらに好ましくは5000〜10000とされる。この範囲よりも大きいと有機溶剤への溶解性が悪くなり、小さいとレジストパターン断面形状が悪くなるおそれがある。
また、Mw/Mnは、特に限定するものではないが、好ましくは1.0〜6.0、さらに好ましくは1.0〜2.0である。この範囲よりも大きいと解像度、パターン形状が劣化するおそれがある。
本発明におけるシルセスキオキサン樹脂(A12)が、構成単位(a1)と構成単位(a5)とからなる場合、その製造方法は、まず周知の重合法により構成単位(a1)からなるポリマーを得、次いで周知の手法で、構成単位(a1)の一部の側鎖のフェノール性水酸基に酸解離性溶解抑制基を導入して構成単位(a5)を形成することにより製造することができる。
また構成単位(a1)と構成単位(a5)と構成単位(a3)とからなるシルセスキオキサン樹脂は、例えば後述の合成例に示すように特許2567984号に記載の方法を利用して、構成単位(a1)と構成単位(a3)とからなるポリマーを得、次いで周知の手法で、構成単位(a1)の一部の側鎖のフェノール性水酸基に酸解離性溶解抑制基を導入することにより製造することができる。
また構成単位(a1)と構成単位(a5)と構成単位(a3)と構成単位(a4)とからなるシルセスキオキサン樹脂は、例えば構成単位(a1)と構成単位(a3)と構成単位(a4)とからなるポリマーを得、次いで周知の手法で、構成単位(a1)の一部の側鎖のフェノール性水酸基に酸解離性溶解抑制基を導入することにより製造することができる。なお、構成単位(a4)はアルキルトリアルコキシシランやアルキルトリクロロシランをそのモノマーとして用いることができる。
酸解離性溶解抑制基を導入する工程は、構成単位(a1)からなるポリマー、構成単位(a1)と構成単位(a3)からなるポリマー、又は構成単位(a1)と構成単位(a3)と構成単位(a4)からなるポリマーを有機溶剤に溶解し、これに塩基又は酸性触媒、および導入しようとする酸解離性溶解抑制基に対応する化合物を添加し、20〜70℃程度の温度で1〜10時間程度反応を行った後、反応液に酸又は塩基を添加して反応を中和した後に、水中に攪拌投入してポリマーを析出させることで、上記各構成単位を有する重合体に構成単位(a5)が加わったポリマーが得られる。なお、塩基又は酸性触媒は酸解離性溶解抑制基に対応する化合物によって使い分ければよい。
構成単位(a5)の含有割合は、導入しようとする酸解離性溶解抑制基に対応する化合物の添加量によって制御することができる。
(シルセスキオキサン樹脂(A21))
シルセスキオキサン樹脂(A21)は、前記下記一般式(I)で表される構成単位(a1)と、下記一般式(VII)
Figure 0004494060
(式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表し、R10は炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキル基を表す。)
で表される構成単位(a7)と、前記一般式(III)で表される構成単位(a3)とを有する。
上記一般式(VII)中、Rとしては、Rと同様に樹脂合成上の点から、炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、さらには炭素数1〜3の直鎖状または分岐状のアルキレン基がより好ましい。
10としては、メチル基が最も好ましい。
また、上記一般式(VII)における−OR10の結合位置は、o位、m位及びp位のいずれでもよいが、工業的にはp位が好ましい。
これらの構成単位の含有割合は、構成単位(a1)10〜70モル%、好ましくは20〜55モル%、構成単位(a7)5〜50モル%、好ましくは10〜40モル%、構成単位(a3)10〜60モル%、好ましくは20〜40モル%の範囲内で選ばれることが好ましい。
この中の構成単位(a7)は、アルカリに対する溶解度を調整して膜減りを抑制し、レジストパターン断面に生じる丸味を防止する作用を有する。この構成単位(a7)は、構成単位(a1)の出発原料と同じであるから、アルコキシ基の解離度を抑制することにより簡単に導入することができるので有利である。
また、シルセスキオキサン樹脂(A21)は、前記構成単位(a1)、(a7)、(a3)以外に、上述した、本発明の効果を損なわない構成単位(a4)を含有していてもよい。
シルセスキオキサン樹脂(A21)に、前記その他の構成単位(a4)を含有させる場合、その含有割合は20モル%以下とすることが好ましく、より好ましくは15モル%以下である。
本発明のポジ型レジスト組成物においては、シルセスキオキサン樹脂(A21)中の構成単位(a7)を増減して、シルセスキオキサン樹脂(A21)のアルカリに対する溶解速度を0.05〜50nm/sec、好ましくは5.0〜30nm/secに調節するのがよい。
ここで、シルセスキオキサン樹脂(A21)のアルカリに対する溶解速度とは、2.38質量%のTMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶液に対する溶解速度である。
50nm/sec以下という溶解速度を有することにより、膜減りが充分に抑制され、レジストパターン断面に生じる丸味を防止できる。また、解像性の向上、ディフェクト低減等の効果が得られる。また、0.05nm/sec以上とすることにより、有機溶剤に溶解し、レジストとすることができる。
溶解速度は例えば構成単位(a7)の割合を変更することによって調整可能である。例えば構成単位(a7)の割合を多くすることにより、溶解速度を小さくすることができる。
アルカリに対する溶解速度の値は、具体的には次のようにして求めた値である。
まず、シリコンウェーハ上にシルセスキオキサン樹脂(A21)を有機溶剤に溶解した溶液を塗布し、加熱処理によって有機溶剤を加熱により揮散[プリベーク(PAB)]させることにより、樹脂被膜(厚さ500〜1300nm、例えば厚さ1000nm)を形成する。有機溶剤は後述する様な化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物に用いられる公知のものの中から適宜選択する。また、シルセスキオキサン樹脂(A21)の濃度もレジスト組成物中の濃度と同様とすることができるが、例えば10〜25質量%、例えば20質量%とされる。次に、該樹脂被膜の膜厚を測定した後、このウェーハを、23℃、2.38質量%のTMAH水溶液に浸す。そして、樹脂膜が完全に溶解する時間を測定し、これより単位時間当りの樹脂被膜の膜減り量(nm/秒)を求める。
このようにして求めた樹脂被膜の膜減り量がシルセスキオキサン樹脂(A21)の溶解速度である。
シルセスキオキサン樹脂(A21)の質量平均分子量(Mw)は、特に限定するものではないが、1500〜20000の範囲にあるものが好ましい。この範囲よりも大きいと有機溶剤への溶解性が悪くなり、小さいとレジストパターン断面形状が悪くなるおそれがある。
また、Mw/Mnは、特に限定するものではないが、好ましくは1.0〜6.0、さらに好ましくは1.0〜2.0である。この範囲よりも大きいと解像度、パターン形状が劣化するおそれがある。
<(B)成分>
本発明は、(B)成分が、炭素数3または4のパーフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤(B1)を含有することを特徴の1つとする。
このオニウム塩系酸発生剤(B1)と前記(A)成分とが組み合わせて配合されることにより、マスクリニアリティが良好なものとなる。
マスクリニアリティの向上は、一般的に、オニウム塩系酸発生剤が、アニオン(酸)の炭素数が大きいほど酸強度が低く、レジスト膜中での拡散距離が長くなるという特性を有していることに起因すると考えられる。
つまり、従来のポジ型レジスト組成物においては、露光部に存在する酸解離性溶解抑制基を充分に解離させ、未露光部とのアルカリ溶解性の差を大きくするために、酸強度が高い炭素数1のパーフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤が主に用いられている。しかし、例えば、同じライン幅のマスクを用いて、孤立ラインパターンとL&Sパターンとを形成した場合を例に挙げると、L&Sパターンを形成する際には、通常、近接効果等の影響を考慮して、孤立ラインパターンを形成する場合よりも露光量を少なくする必要がある。そのため、L&Sパターンを形成するのに用いた露光量で孤立ラインパターンを形成した場合、露光量が多くなり、多量の酸が発生して、ライン幅が細くなってしまう。この現象は、酸強度が強いほど、また、酸の拡散距離が短いほど顕著に生じる。すなわちアニオンの炭素数が少ないほど生じやすいと考えられる。
そこで、(B)成分として炭素数の大きいパーフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤を用いることが考えられるが、通常、炭素数が大きくなるほど酸強度が低く、拡散距離が長くなることから、レジストパターンを形成する際のDOFや露光マージンが小さくなったり、パターン形状が悪化しやすいなど、レジスト特性が悪化するため、実際にはほとんど用いられていないのが現状である。
これに対し、本発明では、オニウム塩系酸発生剤(B1)と前記(A)成分とを組み合わせることにより、マスクリニアリティを向上させることができる。なお、このとき、DOFや露光マージン、パターン形状に悪影響を与えることがない。
オニウム塩系酸発生剤(B1)において、炭素数3または4のパーフルオロアルキルスルホネートイオンは、下記一般式(VIII)で表すことができる。
2p+1SO ・・・(VIII)
(式中、pは3または4である。)
炭素数3または4のパーフルオロアルキルスルホネートイオンのアルキル基としては、直鎖状でも分岐状でもよいが、直鎖状が好ましい。また、有機溶剤への溶解性、環境に与える影響等を考慮すると、炭素数が3であることがより好ましい。
オニウム塩系酸発生剤(B1)のカチオンとしては、特に制限はなく、従来化学増幅型レジスト組成物において提案されている公知の酸発生剤のカチオンであってよい。
そのようなカチオンとしては、スルホニウムイオン、ヨードニウムイオンなどがあり、例えば、下記一般式(IX)で表されるスルホニウムイオンが挙げられる。
Figure 0004494060
上記一般式(IX)中、R11〜R13はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。
11〜R13のうち、少なくとも1つはアリール基であることが好ましく、R11〜R13のうち、2以上がアリール基であることがより好ましく、R11〜R13のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
11〜R13のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、アルキル基、ハロゲン原子等で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基、ナフチル基が挙げられる。安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。該アリール基に置換されていてもよいアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキル基等が挙げられる。また、該アリール基に置換されていてもよいハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、ヨウ素原子、臭素原子等が挙げられる。
11〜R13のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R11〜R13は、少なくとも1つが、メチル基等のアルキル基で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基であることが好ましく、すべてが、アルキル基で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基であることが最も好ましい。
オニウム塩系酸発生剤(B1)の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジ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、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムののヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。なかでも、トリフェニルスルホニウムのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジ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が好ましい。
オニウム塩系酸発生剤(B1)としては、1種を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。
(B)成分中、オニウム塩系酸発生剤(B1)の割合は、その合計量として、(B)成分全体の50〜100質量%が好ましく、60〜100質量%がより好ましい。50質量%以上であることにより、本発明の効果が充分なものとなる。
本発明において、(B)成分は、さらに、従来化学増幅型レジストにおいて使用されている公知の酸発生剤を含有してもよい。このような酸発生剤としては、上記オニウム塩系酸発生剤(B1)以外の、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挙げられる。
上記オニウム塩系酸発生剤(B1)以外のオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチルフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロンメタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。これらのなかでもフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩が好ましい。
これらのなかでも、本発明においては、(B)成分が、さらに、炭素数が1のパーフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤(B2)を含むことが好ましい。これにより、(B)成分全体としての配合量を低減でき、コスト的に有利である。
オニウム塩系酸発生剤(B2)のカチオンとしては、特に制限はなく、上記オニウム塩系酸発生剤(B1)のカチオンとして挙げたものと同様のカチオンであってよい。
(B)成分としてオニウム塩系酸発生剤(B2)を併用する場合、(B)成分中のオニウム塩系酸発生剤(B2)の割合は、50質量%未満が好ましく、20〜40質量%がより好ましい。
また、オニウム塩系酸発生剤(B1)とオニウム塩系酸発生剤(B2)との比率(質量比)は9:1〜5:5が好ましく、9:1〜6:4がより好ましい。
オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中で、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。
ジアゾメタン系酸発生剤のうち、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の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
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。
Figure 0004494060
これらの酸発生剤は、1種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。
これらのなかでも、オニウム塩系酸発生剤と、その質量に基づき10〜80質量%のジアゾメタン系酸発生剤とを併用すると、コンタクトホールでのラインエッジラフネスが低減するので好ましい。
(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。
<(C)成分>
本発明のポジ型レジスト組成物には、上記の必須成分(A)及び(B)成分に加えて、必要に応じ、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用により該酸解離性溶解抑制基が解離する低分子量溶解抑制剤(C)(以下、(C)成分という)を配合することができる。特に、(A)成分として、シルセスキオキサン樹脂(A21)等のアルカリ可溶性の樹脂成分(A2)を含む場合には、(C)成分を配合する必要がある。(C)成分を含有することにより、レジストパターンの矩形性や解像性、ライエッジラフネス等を向上させることができる。
(C)成分の分子量としては、3000以下が好ましく、500〜2000がより好ましい。
この(C)成分としては、すでに化学増幅型ポジ型レジスト組成物において用いられている公知の溶解抑制剤を使用することができ、例えばフェノール性水酸基が酸解離性溶解抑制基で保護されたフェノール化合物、またはカルボキシ基が酸解離性溶解抑制基で保護されたカルボキシ化合物が挙げられる。ここで、「保護された」とは、フェノール性水酸基またはカルボキシ基の水酸基の少なくとも1つが酸解離性溶解抑制基で置換されていることを意味する。
酸解離性溶解抑制基で保護されることにより(C)成分を構成し得る、フェノール性水酸基を有するフェノール化合物としては、フェノール基を3〜5個有するポリフェノール化合物、例えば核置換基としてヒドロキシル基を有するトリフェニルメタン系化合物、ビス(フェニルメチル)ジフェニルメタン系化合物、1,1‐ジフェニル‐2‐ビフェニルエタン系化合物などが挙げられる。また、フェノール、m‐クレゾール、2,5‐キシレノールから選ばれる少なくとも1種のフェノール類をホルマリン縮合して得られる2〜6核体も用いることができる。
また、酸解離性溶解抑制基で保護されることにより(C)成分を構成し得る、カルボキシ基を有するカルボキシ化合物としては、例えば、ビフェニルカルボン酸、ナフタレン(ジ)カルボン酸、ベンゾイル安息香酸、アントラセンカルボン酸などが挙げられる。
また、これらのフェノール化合物又はカルボキシル化合物中の水酸基又はカルボキシル基を保護するための酸解離性溶解抑制基としては、例えば第三ブチルオキシカルボニル基、第三アミルオキシカルボニル基のような第三ブチルオキシカルボニル基や、第三ブチル基、第三アミル基のような第三アルキル基や、第三ブチルオキシカルボニルメチル基、第三アミルオキシカルボニルメチル基のような第三アルコキシカルボニルアルキル基やテトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基のような環状エーテル基などを挙げることができる。
そして、これらの(C)成分として好適な化合物は、2,5‐キシレノールとホルマリン縮合物とを縮合して得られる4核体を第三アルコキシカルボニルアルキル基で保護したものである。
これらの(C)成分は、単独で用いてもよいし、また2種以上混合して用いてもよい。
本発明のポジ型レジスト組成物における(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜40質量部が好ましく、10〜30質量部がより好ましい。含有量が0.5質量部未満では、十分な溶解阻止効果が得られず、また40質量部を超えるとパターン形状が劣化したり、リソグラフィー特性が悪化するおそれがあるので、好ましくない。
<(D)成分>
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、トリイソプロパ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。
<(E)成分>
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、これらの中で特にマロン酸が好ましい。
(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。
<その他の任意成分>
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、例えばレジスト膜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。
<有機溶剤>
本発明のポジ型レジスト組成物は、上述の(A)成分、(B)成分等の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。
本発明においては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)と、PGMEよりも高沸点の溶剤との混合溶剤が好ましく用いられる。これにより、ラインエッジラフネス、ラインワイズラフネス(ラインの左右の幅の不均一性)等のレジストパターン形状が向上する。また、コンタクトホールでの焦点深度幅(DOF)も広がる。
PGMEよりも高沸点の溶剤としては、例えば上に例示した溶剤のうち、沸点が、PGMEの沸点である120℃を超えるもの、好ましくはPGMEより沸点が20℃以上高いもの、より好ましくはPGMEより沸点が25℃以上高いものが好ましい。また、該沸点の上限値としては、特に制限はないが、およそ250℃以下が好ましい。このような溶剤としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)、EL(沸点155℃)、γ−ブチロラクトン(沸点204℃)等が挙げられる。これらの中でも、ELが好ましい。
混合溶剤中のPGMEの配合量は、全混合溶剤中、10〜60質量%が好ましく、20〜40質量%がより好ましい。この範囲内であると、上記効果に優れる。
有機溶剤の使用量は、特に限定されず、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が2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内となる量とされる。
また、有機溶剤として、上述のPGMEと高沸点溶剤との混合溶剤を用いる場合、少ないレジスト固形分で強固な膜ができるため固形分濃度を少なくでき、充分なエッチング耐性を有する膜とすることができる。
上述のように、本発明のポジ型レジスト組成物を用いることにより、マスクリニアリティ良くレジストパターンを形成することができる。また、レジストパターン形成の際のDOF、露光マージンも良好である。さらに、形成されるレジストパターンの形状も優れている。
また、本発明のポジ型レジスト組成物は、二層レジストを用いて支持体をパターニングする方法に好適に用いることができる。
以下、二層レジストとして用いられるレジスト積層体について説明する。
[レジスト積層体]
レジスト積層体は、支持体上に、アルカリ現像液に対して不溶性であり、且つドライエッチング可能な下部有機層と、前記本発明のポジ型レジスト組成物からなる上部レジスト層とが積層されているものである。
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたものなどを例示することができる。
基板としては、例えばシリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウムなどの金属製の基板や、ガラス基板などが挙げられる。
配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金などが使用可能である。
下部有機層は、露光後の現像の際に用いられるアルカリ現像液に対して不溶性であり、且つ従来のドライエッチング法で可能な有機膜である。
このような下部有機層を用いることにより、まず、通常のホトリソグラフィーにより上部レジスト層のみ露光・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下部有機層をドライエッチングすることによって、下部有機層に上部レジスト層のレジストパターンが転写される。その結果、レジストパターンのパターン倒れを生じることなく、高アスペクト比のレジストパターンを形成することができる。
下部有機層を形成するための有機膜材料は、上層レジストのような感光性を必ずしも必要とするものではない。半導体素子や液晶表示素子の製造において、下地材として一般的に用いられている、レジストや樹脂を用いればよい。
また、上層レジストパターンを下層レジストへ転写する必要があるので、下部有機層は、酸素プラズマによるエッチングが可能な材料であることが好ましい。
このような材料としては、酸素プラズマによるエッチングを行いやすいと同時に、後工程でシリコン基板等のエッチングに用いられているフッ化炭素系ガスに対する耐性が強いことなどから、ノボラック樹脂、アクリル樹脂及び可溶性ポリイミドからなる群から選択される少なくとも一種を主成分とするものが好ましく用いられる。
これらの中でも、ノボラック樹脂、及び側鎖に脂環式部位又は芳香族環を有するアクリル樹脂は、安価で汎用的に用いられ、後工程のドライエッチング耐性に優れるので、好ましく用いられる。
ノボラック樹脂としては、ポジ型レジスト組成物に一般的に用いられているものが使用可能であるし、ノボラック樹脂を主成分として含むi線やg線用のポジレジストも使用可能である。
ノボラック樹脂は、例えば、フェノール性水酸基を持つ芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」という。)とアルデヒド類とを酸触媒下で付加縮合させることにより得られる樹脂である。
フェノール類としては、例えばフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p−ブチルフェノール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、p−フェニルフェノール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、フロログリシノール、ヒドロキシジフェニル、ビスフェノールA、没食子酸、没食子酸エステル、α−ナフトール、β−ナフトール等が挙げられる。
またアルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、アセトアルデヒド等が挙げられる。
付加縮合反応時の触媒は、特に限定されるものではないが、例えば酸触媒では、塩酸、硝酸、硫酸、蟻酸、蓚酸、酢酸等が使用される。
上記ノボラック樹脂は、質量平均分子量が3000〜10000、好ましくは6000〜9000、さらに好ましくは7000〜8000の範囲内のものが好ましい。質量平均分子量が3000未満であると、高温でベークしたときに昇華してしまうことがあり、また、質量平均分子量が10000を超えると、ドライエッチングしにくくなる傾向があり、好ましくない。
本発明において使用可能なノボラック樹脂は、市販されているものを使用することもできるが、特に質量平均分子量(Mw)が5000〜50000、好ましくは8000〜30000であり、かつ分子量500以下、好ましくは200以下の低核体の含有量が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法において1質量%以下、好ましくは0.8質量%以下であるノボラック樹脂が好ましい。低核体の含有量は、少ないほど好ましく、望ましくは0質量%である。
「分子量500以下の低核体」とは、ポリスチレンを標準としてGPC法により分析した際に分子量500以下の低分子フラクションとして検出されるものである。「分子量500以下の低核体」には、重合しなかったモノマーや、重合度の低いもの、例えば、分子量によっても異なるが、フェノール類2〜5分子がアルデヒド類と縮合したものなどが含まれる。
分子量500以下の低核体の含有量(質量%)は、このGPC法による分析結果を、横軸にフラクション番号、縦軸に濃度をとってグラフとし、全曲線下面積に対する、分子量500以下の低分子フラクションの曲線下面積の割合(%)を求めることにより測定される。
ノボラック樹脂のMwを50000以下とすることにより、微細な凹凸を有する基板に対する良好な埋め込み特性が優れ、。また、Mwを5000以上とすることにより、フッ化炭素系ガス等に対するエッチング耐性が得られるので好ましい。
また、分子量500以下の低核体の含有量が1質量%以下であることにより、微細な凹凸を有する基板に対する埋め込み特性が良好になる。低核体の含有量が低減されていることにより埋め込み特性が良好になる理由は明らかではないが、分散度が小さくなるためと推測される。
アクリル樹脂としては、ポジ型レジスト組成物に一般的に用いられているものが使用可能であり、例えば、エーテル結合を有する重合性化合物から誘導された構成単位と、カルボキシル基を有する重合性化合物から誘導された構成単位を含有するアクリル樹脂を挙げることができる。
エーテル結合を有する重合性化合物としては、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のエーテル結合及びエステル結合を有する(メタ)アクリル酸誘導体等を例示することができる。これらの化合物は単独もしくは2種以上組み合わせて使用できる。
カルボキシル基を有する重合性化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸;2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸などのカルボキシル基及びエステル結合を有する化合物等を例示することができ、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸である。これらの化合物は単独もしくは2種以上組み合わせて使用できる。
可溶性ポリイミドとは、上述のような有機溶剤により液状にできるポリイミドである。
本発明のレジスト積層体において、上部レジスト層及び下部有機層の厚さは、目的とするアスペクト比と下部有機層のドライエッチングに要する時間を考慮したスループットのバランスから、トータルとして、好ましくは15μm以下、より好ましくは5μm以下である。トータルの下限値は特に限定されないが、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.35μm以上である。
上部レジスト層の厚さは、好ましくは50〜1000nm、より好ましくは50〜800nm、さらに好ましくは100〜500nmである。上部レジスト層の厚さをこの範囲内とすることにより、レジストパターンを高解像度で形成できる、ドライエッチングに対する十分な耐性が得られる等の効果がある。
下部有機層の厚さは、好ましくは300〜20000nm、より好ましくは300nm〜8000nm、さらに好ましくは400〜5000nmである。下部有機層の厚さをこの範囲内とすることにより、高アスペクト比のレジストパターンが形成できる、基板エッチング時に十分なエッチング耐性が確保できる等の効果がある。
なお、本発明において、レジスト積層体としては、上部レジスト層や下部有機層にレジストパターンが形成されている積層体も、形成されていない積層体も含まれる。
[レジストパターン形成方法]
このようなレジスト積層体を用いてレジストパターンを形成する方法は、例えば以下の様にして行うことができる。
まず、シリコンウェーハのような基板上に、下部有機層を形成するためのレジスト組成物や樹脂溶液を、スピンナーなどで塗布し、好ましくは200〜300℃、30〜300秒間、好ましくは60〜180秒間の加熱条件でベーク処理し、下部有機層を形成する。
なお、下部有機層と上部レジスト層の間には、有機系または無機系の反射防止膜が設けられていてもよい。
次に、下部有機層上に、本発明のポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、70〜150℃の温度条件下、プレベークを40〜180秒間、好ましくは60〜90秒間施し、上部レジスト層を形成して、本発明のレジスト積層体を得る。なお、ホワイトエッジの発生を防止するには、プレベークにおける加熱温度を70〜90℃程度とすることが効果的である。
このレジスト積層体に対し、例えばKrF露光装置などにより、KrFエキシマレーザー光を所望のマスクパターンを介して選択的に露光した後、PEB(露光後加熱)を、70〜150℃の温度条件下、40〜180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0.05〜10質量%、好ましくは0.05〜3質量%の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、上部レジスト層に、マスクパターンに忠実なレジストパターン(I)を形成することができる。
露光に使用する光源としては、特にKrFエキシマレーザー、電子線が有用であるが、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、電子線(EB)、X線、軟X線などの放射線に対しても有効である。電子線(EB)を用いる場合は、マスクを介しての選択的電子線照射であっても、描画であってもよい。
次に、得られたレジストパターン(I)をマスクパターンとして、下部有機層のドライエッチングを行い、下部有機層にレジストパターン(II)を形成する。
ドライエッチングの方法としては、ダウンフローエッチングやケミカルドライエッチング等の化学的エッチング;スパッタエッチングやイオンビームエッチング等の物理的エッチング;RIE(反応性イオンエッチング)等の化学的・物理的エッチングなどの公知の方法を用いることができる。
最も一般的なドライエッチングは、平行平板型RIEである。この方法では、まず、RIE装置のチャンバーにレジスト積層体を入れ、必要なエッチングガスを導入する。チャンバー内の、上部電極と平行に置かれたレジスト積層体のホルダーに高周波電圧を加えると、ガスがプラズマ化される。プラズマ中では正・負のイオンや電子などの電荷粒子、中性活性種などが存在している。これらのエッチング種が下部有機層に吸着すると、化学反応が生じ、反応生成物が表面から離脱して外部へ排気され、エッチングが進行する。
エッチングガスとしては、酸素、二酸化硫黄等があるが、酸素プラズマによるエッチングは解像度が高いこと、本発明のシルセスキオキサン樹脂(A1)が酸素プラズマに対する耐エッチング性が高いこと、汎用的に用いられている等の理由で、好ましくは酸素が用いられる。
このようにしてレジストパターン(I)とレジストパターン(II)が積層されたレジストパターンが得られるので、これをマスクとしてエッチングを行うことによって支持体に微細パターンを形成することができる。
このときのエッチング法としてはハロゲン系ガスを用いたエッチング法を好ましく用いることができる。
本発明のレジストパターン形成方法によれば、上部レジスト層を構成しているレジスト組成物が、マスクリニアリティに優れているので、Iso/Denseバランスが良く、様々なサイズのパターンをマスクに忠実に再現できる。なお、このとき、DOFや露光マージン、パターン形状に悪影響を与えることがない。
以下、実施例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
合成例1(シルセスキオキサン樹脂(A12)の合成例)
かきまぜ機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた500ml三つ口フラスコに、炭酸水素ナトリウム84.0g(1.0mol)と水400mlを投入したのち、滴下ロートより、p−メトキシベンジルトリクロロシラン51.1g(0.20mol)、ベンジルトリクロロシラン21.1g(0.10mol)及びジエチルエーテル100mlの混合液を2時間で滴下し、さらに1時間熟成した。反応終了後、反応混合物をエーテルで抽出し、エーテルを減圧下留去したのち、得られた加水分解生成物へ水酸化カリウムの10重量%溶液0.2gを加え、200℃で2時間加熱することにより、p−メトキシベンジルシルセスキオキサンとベンジルシルセスキオキサンからなる共重合体Aを得た。
次に、得られた共重合体A50gを150mlのアセトニトリルに溶解し、ここへトリメチルシリルヨード80g(0.40mol)を加え、還流下に24時間かきまぜたのち、水50mlを加え、さらに12時間還流下でかきまぜて反応させた。冷却後、亜硫酸水素ナトリウム水溶液で遊離のヨウ素を還元したのち、有機層を分離し、溶媒を減圧下に留去し、次いで得られたポリマーをアセトンとn−ヘキサンで再沈し減圧加熱乾燥することで、p−ヒドロキシベンジルシルセスキオキサン70モル%と、ベンジルシルセスキオキサン30モル%とからなる共重合体Aを得た。
次いで、得られた共重合体A40gをテトラヒドロフラン(THF)200mlに溶解し、これに酸性触媒としてp−トルエンスルホン酸一水和物を1.0gと、シクロヘキシルビニルエーテルを6.5g添加し、23℃の条件で3時間程度反応させた。この後、反応液を水中に攪拌しながら注ぎ、ポリマーを析出させ、下記[化10]で表されるシルセスキオキサン樹脂(X1)を40g得た。式中のl:m:n=55モル%:15モル%:30モル%であり、質量平均分子量は7600である。
Figure 0004494060
実施例1
前記合成例1で得たシルセスキオキサン樹脂(X1)100質量部を、950質量部の乳酸エチルに溶解し、(B)成分として3.73質量部のトリフェニルスルホニウムヘプタフルオロプロパンスルホネート、(D)成分として0.328質量部のトリエタノールアミン、(E)成分として0.081質量部のマロン酸、および(C)成分として下記式[化11]で表される低分子量溶解抑制剤(DI22)20質量部を加えて、ポジ型レジスト組成物を調製した。ポジ型レジスト組成物の総固形分にするケイ素含有割合は約13質量%であった。
Figure 0004494060
(Rは−CHCOO−tert−ブチル基である)
参考例2
(B)成分として、3.92質量部の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を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調製した。ポジ型レジスト組成物の総固形分にするケイ素含有割合は約13質量%であった。
参考例3
(B)成分として、4.19質量部の(4−メチルフェニル)ジ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を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調製した。ポジ型レジスト組成物の総固形分にするケイ素含有割合は約13質量%であった。
実施例4
(B)成分として、1.20質量部のトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートおよび2.24質量部のトリフェニルスルホニウムヘプタフルオロプロパンスルホネートを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調製した。ポジ型レジスト組成物の総固形分にするケイ素含有割合は約13質量%であった。
参考
(B)成分として、1.20質量部のトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートおよび2.35質量部の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を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調製した。ポジ型レジスト組成物の総固形分にするケイ素含有割合は約13質量%であった。
比較例1
(B)成分として、3.00質量部のトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートを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調製した。ポジ型レジスト組成物の総固形分にするケイ素含有割合は約13質量%であった。
試験例1
上記実施例1、参考例2〜3、実施例4、参考例5および比較例1で得られたポジ型レジスト組成物について、以下の評価を行った。
(1)マスク再現性評価(マスクリニアリティ)
シリコン基板上に、下地膜材料として、TBLC−100(東京応化工業社製)をスピンナーを用いて塗布し、230℃で90秒間ベーク処理して膜厚425nmの下地膜を形成した。
下地膜上に、先に得られたポジ型レジスト組成物をスピンナーを用いて塗布し、85℃で90秒間ベーク処理し、乾燥することにより、膜厚150nmのレジスト膜を形成した。
ついで、該レジスト膜に対し、KrF露光装置NSR−S203B(ニコン社製;NA(開口数)=0.68,2/3輪帯照明)により、KrFエキシマレーザー(248nm)を、ハーフトーン型(透過率6%)のマスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、95℃、90秒間の条件で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ハイドロキサイド水溶液で60秒間現像処理することにより、ラインアンドスペース(L&S)パターンを得た。
このようにして得られたライン幅120nm、ライン幅:スペース幅=1:1のL&Sパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、また、上記L&Sの比率が1:1となるときの最適露光量(Eop)を求めた。
その結果、いずれのポジ型レジスト組成物においても、得られたパターンは良好なものであった。
次いで、上記で求めた露光量(Eop)において、マスク(L&S、1:1)のサイズを120nmから300nmまで変化させて、上記と同様にしてレジストパターンを形成し、形成されるレジストパターンのサイズを測定した。
図1に、実施例1、参考例2〜3および比較例1の結果を示す。この結果から明らかなように、実施例1、参考例2〜3では、比較例1に比べて、よりマスクに忠実なレジストパターンが形成された。
図2に、実施例1,4および比較例1の結果を示し、図3に、実施例2,5および比較例1の結果を示す。この結果から明らかなように、炭素数1のものと混合して用いた実施例4,参考例5においても、比較例1に比べて、よりマスクに忠実なレジストパターンが形成された。
なお、図1〜3のグラフにおいて、横軸はマスクサイズ(スペース幅、nm)、縦軸はレジストパターンサイズ(ライン幅、nm)、直線Aはレジストパターンサイズ=マスクサイズとなる線、2本の破線はレジストパターンサイズ=マスクサイズ±10%となる線である。直線Aに近いほど、マスク再現性が良好であることを意味する。
(2)Iso/Denseバランス評価(近接効果)
上記と同様にして、ライン幅120nmのL&Sパターンを、ライン幅:スペース幅=120:120としたDenseパターンを形成し、同じ露光量(Eop)で、パターン間隔を120:144としたIsoパターンとをそれぞれ形成したところ、実施例1、参考例2〜3、実施例4、参考例5はどちらのパターンも形成できたが、比較例1はIsoパターンが形成できなかった。
(3)DOF評価
(1)において求めた露光量(Eop)において、焦点深度を上下にずらし、上記と同様にしてレジストパターンを形成し、L&Sパターン(ライン幅120nm、1:1)が設定寸法の±10%の範囲内(132nm〜108nm)で得られる焦点深度幅を求めた。その結果、比較例1が0.6μmであったのに対し、実施例1は0.7μm、参考例2は0.7μm、参考例3は0.6μmであり、実施例4は0.7μmであり、参考例5は0.7μmであり、比較例1と同等以上の結果が得られた。
(4)露光マージン
上記と同様にして、この120nmのラインアンドスペースパターン(1:1)が±10%の誤差範囲内で形成可能な露光量マージンを求めたところ、比較例1と実施例1、参考例2〜3、実施例4、参考例5は約8%であった。
このように、実施例1、参考例2〜3、実施例4、参考例5のポジ型レジスト組成物は、マスク再現性やIso/Denseバランスが良好であり、マスクリニアリティに優れたものであった。また、この際、DOFや露光マージン、レジストパターン形状に悪影響は見られなかった。
実施例1、参考例2〜3および比較例1のマスクリニアリティ評価の結果を示すグラフである。 実施例1,4および比較例1のマスクリニアリティ評価の結果を示すグラフである。 参考例2,5および比較例1のマスクリニアリティ評価の結果を示すグラフである。

Claims (11)

  1. ベース樹脂成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含むポジ型レジスト組成物において、
    前記ベース樹脂成分(A)がシリコーン樹脂であり、
    前記酸発生剤成分(B)が炭素数3のパーフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤(B1)を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
  2. 前記酸発生剤成分(B)がさらに炭素数1のパーフルオロアルキルスルホネートイオンをアニオンとするオニウム塩系酸発生剤(B2)を含有する請求項1記載のポジ型レジスト組成物。
  3. 前記ベース樹脂成分(A)が、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用により該溶解抑制基が解離してアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A1)である請求項1または2記載のポジ型レジスト組成物。
  4. 前記樹脂成分(A1)が、下記一般式(I)
    Figure 0004494060
    (式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。)
    で表される構成単位(a1)と、下記一般式(V)
    Figure 0004494060
    (式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、Rは炭素数1〜5のアルキル基または水素原子を表し、Rは炭素数5〜15の脂環式炭化水素基を表す。)
    で表される構成単位(a5)とを有するシルセスキオキサン樹脂(A12)を含有する請求項記載のポジ型レジスト組成物。
  5. 前記シルセスキオキサン樹脂(A12)が、さらに下記一般式(III)
    Figure 0004494060
    で表される構成単位(a3)を有する請求項記載のポジ型レジスト組成物。
  6. 前記シルセスキオキサン樹脂(A12)の全構成単位の合計に対する、前記構成単位(a1)および(a5)の合計の含有割合が50モル%以上であり、該構成単位(a1)および(a5)の合計に対する前記構成単位(a5)の含有割合が5モル%以上50モル%以下である請求項または記載のポジ型レジスト組成物。
  7. さらに、酸解離性溶解抑制基を有し、酸の作用により該酸解離性溶解抑制基が解離する低分子量溶解抑制剤(C)を含む請求項1〜のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
  8. 前記低分子量溶解抑制剤(C)が、フェノール性水酸基が酸解離性溶解抑制基で保護されたフェノール化合物、またはカルボキシ基が酸解離性溶解抑制基で保護されたカルボキシ化合物である請求項記載のポジ型レジスト組成物。
  9. さらに、含窒素有機化合物(D)を含有する請求項1〜のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
  10. 支持体上に、アルカリ現像液に対して不溶性であり、且つドライエッチング可能な下部有機層と、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物からなる上部レジスト層とが積層されているレジスト積層体。
  11. 請求項10記載のレジスト積層体に対し、選択的に露光した後、露光後加熱を施し、アルカリ現像液を用いて現像処理することにより前記上部レジスト層にレジストパターンを形成するレジストパターン形成方法。
JP2004098183A 2004-03-30 2004-03-30 ポジ型レジスト組成物 Expired - Lifetime JP4494060B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004098183A JP4494060B2 (ja) 2004-03-30 2004-03-30 ポジ型レジスト組成物
TW094109481A TWI263871B (en) 2004-03-30 2005-03-25 Positive photoresist composition
EP05290661.7A EP1582926B1 (en) 2004-03-30 2005-03-25 Positive resist composition
CNA2005100624326A CN1677235A (zh) 2004-03-30 2005-03-28 正型抗蚀剂组合物
US11/091,617 US7261994B2 (en) 2004-03-30 2005-03-28 Positive resist composition
KR1020050026088A KR100702375B1 (ko) 2004-03-30 2005-03-29 포지티브형 레지스트 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004098183A JP4494060B2 (ja) 2004-03-30 2004-03-30 ポジ型レジスト組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005283990A JP2005283990A (ja) 2005-10-13
JP4494060B2 true JP4494060B2 (ja) 2010-06-30

Family

ID=34879947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004098183A Expired - Lifetime JP4494060B2 (ja) 2004-03-30 2004-03-30 ポジ型レジスト組成物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7261994B2 (ja)
EP (1) EP1582926B1 (ja)
JP (1) JP4494060B2 (ja)
KR (1) KR100702375B1 (ja)
CN (1) CN1677235A (ja)
TW (1) TWI263871B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7867689B2 (en) * 2007-05-18 2011-01-11 International Business Machines Corporation Method of use for photopatternable dielectric materials for BEOL applications
US8470516B2 (en) * 2007-05-18 2013-06-25 International Business Machines Corporation Method of forming a relief pattern by e-beam lithography using chemical amplification, and derived articles
JP5216380B2 (ja) * 2007-09-12 2013-06-19 東京応化工業株式会社 新規な化合物、酸発生剤、レジスト組成物およびレジストパターン形成方法
KR101041145B1 (ko) * 2008-07-09 2011-06-13 삼성모바일디스플레이주식회사 폴리실세스퀴옥산 공중합체, 그의 제조방법, 이를 이용하는폴리실세스퀴옥산 공중합체 박막, 및 이를 이용하는유기전계발광표시장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09274319A (ja) * 1996-04-02 1997-10-21 Shin Etsu Chem Co Ltd 化学増幅ポジ型レジスト材料
JP2001051422A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 感放射線レジスト組成物
JP2001215705A (ja) * 2000-02-04 2001-08-10 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型フォトレジスト組成物
JP2001290276A (ja) * 1999-12-16 2001-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型レジスト組成物
JP2001330957A (ja) * 2000-05-22 2001-11-30 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型シリコン含有感光性組成物
JP2002278073A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Jsr Corp 感放射線性樹脂組成物

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6422886A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Shinetsu Chemical Co Organosilicon compound
JP2567984B2 (ja) 1990-09-21 1996-12-25 東京応化工業株式会社 ポジ型レジスト組成物
KR100355254B1 (en) * 1993-02-15 2003-03-31 Clariant Finance Bvi Ltd Positive type radiation-sensitive mixture
DE4414897A1 (de) * 1994-04-28 1995-11-02 Hoechst Ag Aromatische Diazoniumsalze und deren Verwendung in strahlungsempfindlichen Gemischen
TW434458B (en) * 1995-04-04 2001-05-16 Shinetsu Chemical Co Chemically amplified positive resist compositions
JP3324360B2 (ja) * 1995-09-25 2002-09-17 信越化学工業株式会社 ポリシロキサン化合物及びポジ型レジスト材料
KR100461033B1 (ko) * 1997-03-10 2005-01-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 신규고분자실리콘화합물,화학증폭포지형레지스트재료및패턴형성방법
JP3955384B2 (ja) * 1998-04-08 2007-08-08 Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 化学増幅型レジスト組成物
EP0952489B1 (en) * 1998-04-22 2014-08-13 FUJIFILM Corporation Positive photosensitive resin composition
TWI250379B (en) * 1998-08-07 2006-03-01 Az Electronic Materials Japan Chemical amplified radiation-sensitive composition which contains onium salt and generator
US6531260B2 (en) * 2000-04-07 2003-03-11 Jsr Corporation Polysiloxane, method of manufacturing same, silicon-containing alicyclic compound, and radiation-sensitive resin composition
TWI245774B (en) * 2001-03-01 2005-12-21 Shinetsu Chemical Co Silicon-containing polymer, resist composition and patterning process
JP2004519520A (ja) * 2001-04-05 2004-07-02 アーチ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレイテッド フォトレジストのためのパーフルオロアルキルスルフォン酸化合物
TW594416B (en) * 2001-05-08 2004-06-21 Shipley Co Llc Photoimageable composition
US7244549B2 (en) * 2001-08-24 2007-07-17 Jsr Corporation Pattern forming method and bilayer film
EP1422566A1 (en) * 2002-11-20 2004-05-26 Shipley Company, L.L.C. Multilayer photoresist systems
US20060003252A1 (en) * 2002-12-02 2006-01-05 Taku Hirayama Chemical amplification type silicone based positive photoresist composition
TW200424767A (en) * 2003-02-20 2004-11-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Immersion exposure process-use resist protection film forming material, composite film, and resist pattern forming method
KR20040075788A (ko) * 2003-02-23 2004-08-30 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨. 불소화 Si-폴리머 및 이를 포함하는 포토레지스트
JP4225806B2 (ja) * 2003-03-04 2009-02-18 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物
JP4262516B2 (ja) * 2003-05-12 2009-05-13 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物
WO2004111734A1 (ja) * 2003-06-11 2004-12-23 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. ポジ型レジスト組成物、レジスト積層体、およびレジストパターン形成方法
US6939664B2 (en) * 2003-10-24 2005-09-06 International Business Machines Corporation Low-activation energy silicon-containing resist system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09274319A (ja) * 1996-04-02 1997-10-21 Shin Etsu Chem Co Ltd 化学増幅ポジ型レジスト材料
JP2001051422A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 感放射線レジスト組成物
JP2001290276A (ja) * 1999-12-16 2001-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型レジスト組成物
JP2001215705A (ja) * 2000-02-04 2001-08-10 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型フォトレジスト組成物
JP2001330957A (ja) * 2000-05-22 2001-11-30 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型シリコン含有感光性組成物
JP2002278073A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Jsr Corp 感放射線性樹脂組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR100702375B1 (ko) 2007-04-02
US7261994B2 (en) 2007-08-28
US20050227170A1 (en) 2005-10-13
EP1582926A3 (en) 2008-12-10
EP1582926A2 (en) 2005-10-05
TW200538880A (en) 2005-12-01
KR20060044947A (ko) 2006-05-16
CN1677235A (zh) 2005-10-05
EP1582926B1 (en) 2015-04-01
JP2005283990A (ja) 2005-10-13
TWI263871B (en) 2006-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100711540B1 (ko) 포지티브형 레지스트 조성물
JP4510759B2 (ja) 化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物の製造方法及びレジストパターン形成方法
JP4675776B2 (ja) ポジ型レジスト組成物、レジスト積層体及びレジストパターン形成方法
JP2007133185A (ja) 感光性樹脂組成物及びパターン形成方法
US20070009828A1 (en) Positive resist composition, resist laminates and process for forming resist patterns
JP4294521B2 (ja) ネガ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP4943428B2 (ja) 感光性樹脂組成物及びパターン形成方法
US7318992B2 (en) Lift-off positive resist composition
EP1582926B1 (en) Positive resist composition
WO2007148492A1 (ja) ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法
JP2008159874A (ja) レジストパターン形成方法
JP2008033016A (ja) 多層レジスト用ポジ型レジスト組成物及びこれを用いたパターン形成方法
JP4549911B2 (ja) リフトオフ用ポジ型レジスト組成物
JP4549902B2 (ja) ポジ型レジスト組成物、積層体、レジストパターン形成方法
JP2009088135A (ja) レジストパターン形成方法
JP2007133266A (ja) 感光性樹脂組成物及びパターン形成方法
JP4890153B2 (ja) レジスト組成物およびレジストパターン形成方法
JP4159963B2 (ja) レジスト積層体およびパターン形成方法
JP2008098231A (ja) レジストパターン形成方法
JP2008046242A (ja) レジスト組成物およびレジストパターン形成方法
JP2008046243A (ja) レジスト組成物およびレジストパターン形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070131

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20091225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100330

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100407

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4494060

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140416

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term