JP7270650B2 - パターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物 - Google Patents
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Description
本発明の好適な一実施形態において、前記酸拡散防止剤は、ジメチルアミン(Dimethylamine)、ジエチルアミン(Diethylamine)、トリメチルアミン(Trimethylamine)、トリエチルアミン(Triethylamine)、トリブチルアミン(Tributhylamine)、ジメタノールアミン(Dimethanolamine)、ジエタノールアミン(Diethanolamine)、トリメタノールアミン(Trimethanolamine)、トリエタノールアミン(Triethanolamine)及びトリブタノールアミン(Tributhanolamine)よりなる群から選ばれる1種以上を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態は、下記化学式1で表される透過率増進樹脂添加物を含むことを特徴とする、パターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物を提供する。
前述したように、本発明から提供される本発明の透過率増進樹脂添加物を含むパターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物は、化学式1で表される透過率増進樹脂添加物を含んでなることにより、半導体製造工程で使用する上で適した垂直な(Vertical)プロファイルの確保が可能なフォトレジスト組成物を提供して、優れた工程マージンを提供することができる。
基礎樹脂として重量平均分子量15,000のフェノール重合体樹脂(化学式5において、R8は化学式aであり、R9は化学式cであり、共重合比率l、m、nがそれぞれ7、2、1である構造)100g、重量平均分子量17,000の透過率増進樹脂添加物(化学式1において、R1、R2、R3がそれぞれメチル、プロピル、ブチルであり、共重合比率a、b、c、dがそれぞれ20、50、15、15である構造)0.25g、光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナプレート4g、酸拡散防止剤としてトリエタノールアミン0.6gを使用し、溶媒としてはプロピレングリコールモノメチルエーテル104gとプロピレングリコールメチルエーテルアセテート104gの混合液を用いて、KrFエキシマーレーザー用ポジティブ型フォトレジスト組成物を製造した。前記製造された組成物をスピンコーターを用いてシリコンウエハー上にコーティングし、140℃で90秒間ソフトベーキングした後、目的とする厚さ10μmを確認した。248nmの光源で露光工程を済ませると、110℃で80秒間ベーキング工程を行った後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドで現像する工程を行ってパターンを形成した。その結果、感度100mJ/cm2と確認され、ライン/スペース基準解像度3.0μmのパターンスロープ(Pattern Slope)傾斜角が75°であるポジティブスロープパターン(Positive Slope Pattern)を確認した。
基礎樹脂として重量平均分子量15,000のフェノール重合体樹脂(化学式5において、R8は化学式aであり、R9は化学式cであり、共重合比率l、m、nがそれぞれ7、2、1である構造)100g、重量平均分子量17,000の透過率増進樹脂添加物(化学式1において、R1、R2、R3がそれぞれメチル、プロピル、ブチルであり、共重合比率a、b、c、dがそれぞれ20、50、15、15である構造)1.5g、光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナプレート4g、酸拡散防止剤としてトリエタノールアミン0.6gを使用し、溶媒としてはプロピレングリコールモノメチルエーテル105gとプロピレングリコールメチルエーテルアセテート105gの混合液を用いて、KrFエキシマーレーザー用ポジティブ型フォトレジスト組成物を製造した。前記製造された組成物をスピンコーターを用いてシリコンウエハー上にコーティングし、140℃で90秒間ソフトベーキングした後、目的とする厚さ10μmを確認した。248nmの光源で露光工程を済ませると、110℃で80秒間ベーキング工程を行った後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドで現像する工程を行ってパターンを形成した。その結果、感度97mJ/cm2と確認され、ライン/スペース基準解像度3.0μmのパターンスロープ(Pattern Slope)傾斜角が85°である垂直に近いスロープ(Slope)を持つパターン(Pattern)を確認した。
基礎樹脂として重量平均分子量15,000のフェノール重合体樹脂(化学式5において、R8は化学式aであり、R9は化学式cであり、共重合比率l、m、nがそれぞれ7、2、1である構造)100g、重量平均分子量17,000の透過率増進樹脂添加物(化学式1において、R1、R2、R3がそれぞれメチル、プロピル、ブチルであり、共重合比率a、b、c、dがそれぞれ20、50、15、15である構造)25.0g、光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナプレート4g、酸拡散防止剤としてトリエタノールアミン0.6gを使用し、溶媒としてはプロピレングリコールモノメチルエーテル129gとプロピレングリコールメチルエーテルアセテート129gの混合液を用いて、KrFエキシマーレーザー用ポジティブ型フォトレジスト組成物を製造した。前記製造された組成物をスピンコーターを用いてシリコンウエハー上にコーティングし、140℃で90秒間ソフトベーキングした後、目的とする厚さ10μmを確認した。248nmの光源で露光工程を済ませると、110℃で80秒間ベーキング工程を行った後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドで現像する工程を行ってパターンを形成した。その結果、感度91mJ/cm2と確認され、ライン/スペース基準解像度2.5μmのパターンスロープ(Pattern Slope)傾斜角が87°である垂直に近いスロープ(Slope)を持つパターン(Pattern)を確認した。
基礎樹脂として重量平均分子量15,000のフェノール重合体樹脂(化学式5において、R8は化学式aであり、R9は化学式cであり、共重合比率l、m、nがそれぞれ7、2、1である構造)100g、重量平均分子量17,000の透過率増進樹脂添加物(化学式1において、R1、R2、R3がそれぞれメチル、プロピル、ブチルであり、共重合比率a、b、c、dがそれぞれ20、50、15、15である構造)50.0g、光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナプレート4g、酸拡散防止剤としてトリエタノールアミン0.6gを使用し、溶媒としてはプロピレングリコールモノメチルエーテル154gとプロピレングリコールメチルエーテルアセテート154gの混合液を用いて、KrFエキシマーレーザー用ポジティブ型フォトレジスト組成物を製造した。前記製造された組成物をスピンコーターを用いてシリコンウエハー上にコーティングし、140℃で90秒間ソフトベーキングした後、目的とする厚さ10μmを確認した。248nmの光源で露光工程を済ませると、110℃で80秒間ベーキング工程を行った後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドで現像する工程を行ってパターンを形成した。その結果、感度80mJ/cm2と確認され、ライン/スペース基準解像度2.0μmのパターンスロープ(Pattern Slope)傾斜角が90°である垂直に近いパターン(Pattern)を確認した。
前記透過率増進樹脂添加物を添加していない以外は、実施例1と同様にして実験を行った。その結果、感度110mJ/cm2と確認され、ライン/スペース基準解像度3.5μmのパターンスロープ(Pattern Slope)傾斜角が70°であるポジティブスロープパターン(Positive Slope Pattern)を確認した。
前記実施例1乃至4及び比較例1のように製造されたパターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物に対する特性を測定した。
解像度は、パターンの線幅(Critical Dimension)を観察することが可能な測長走査電子顕微鏡(CD-SEM(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope))を用いてL/S(Line、Space)基準で最小線幅(解像度)を観察して確認した。また、感度は、最小線幅(解像度)を確認することが可能なエネルギー(Energy)を感度として測定した。
このように測定した結果を下記表1に示す。
Claims (4)
- 波長248nmの光源で露光が可能なフォトレジストの組成物は、全体組成物に対して、重合体樹脂5~60重量%、化学式1で表される透過率増進樹脂添加剤0.1~10重量%、光酸発生剤0.05~10重量%、酸拡散防止剤0.01~5重量%を含有し、残部が溶媒からなるものであって、前記重合体樹脂は、化学式2~化学式5で表される、水酸基が含まれているフェノール重合体樹脂よりなる群から選択される1種以上であることを特徴とする、パターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物。
(前記a、b、c、dは、共重合体をなす繰り返し単位のモル比でそれぞれ1乃至9であることを特徴とする。前記構造において、R1、R2、R3は、メチル(R-CH3)、エチル(R-CH2CH3)、プロピル(R-CH2CH2CH3)、ブチル(R-CH2CH2CH2CH3)、またはこれらの組み合わせよりなる構造の中から1種以上選択される構造であって、それぞれ異なるものであり、Rは、結合部位を表示するものである。)
(上記の構造において、R4は下記化学式b~化学式e、化学式h~化学式i及び化学式k~化学式pで表される構造の中から選択される1つの構造であり、Rは結合部位を表示するものである。)
(上記の構造において、R5は、R4と同一であり、化学式b~化学式e、化学式h~化学式i及び化学式k~化学式pで表される構造の中から選択される1つの構造である。)
(上記の構造において、R6とR7は、化学式b~化学式e、化学式h~化学式i及び化学式k~化学式pで表される構造の中から選択される1つまたはそれ以上の構造である。)
(上記の構造において、R8とR9は化学式b~化学式e、化学式h~化学式i及び化学式k~化学式pで表される構造の中から選択される1つまたはそれ以上の構造である。)
- 化学式1で表示される透過率増進樹脂添加剤は、重量平均分子量が2,000乃至20,000であることを特徴とする、請求項1に記載のパターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物。
- 前記光酸発生剤は、トリフェニルスルホニウムトリフラート(Triphenylsulfoniumtriflate)、トリフェニルスルホニウムアンチモン酸塩(Triphenylsulfoniumantimonate)、ジフェニルヨードニウムトリフラート(Diphenyliodoniumtriflate)、ジフェニルヨードニウムアンチモン酸塩(Diphenyliodoniumantimonate)、メトキシジフェニルヨードニウムトリフラート(Methoxydiphenyliodoniumtriflate)、ジ-t-ブチルジフェニルヨードニウムトリフラート(Di-t-buthyldiphenyliodoniumtriflate)、2,6-ジニトロベンジルスルホネート(2,6-dinitrobenzylsulfonate)、ピロガロールトリスアルキルスルホネート(Pyrogalloltrisalkylsulfonate)、ノルボルネンジカルボキシイミドトリフラート(Norbornenedicarboxyimidetriflate)、トリフェニルスルホニウムノナフラート(Triphenylsulfoniumnonaflate)、ジフェニルヨードニウムノナフラート(Diphenyliodoniumnonaflate)、メトキシジフェニルヨードニウムノナフラート(Methoxydiphenyliodoniumnonaflate)、ジ-t-ブチルジフェニルヨードニウムノナフラート(Di-t-buthyldiphenyliodoniumnonaflate)、N-ヒドロキシスクシニミドノナフラート(N-hydroxysuccinimidenonaflate)、ノルボルネンジカルボキシイミドノナフラート(Norbornenedicarboxyimidenonaflate)、トリフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート(Triphenylsulfoniumperfluorooctanesulfonate)、ジフェニルヨードニウムペルフルオロオクタンスルホネート(Diphenyliodoniumperfluorooctanesulfonate)、メトキシジフェニルヨードニウムペルフルオロオクタンスルホネート(Methoxydiphenyliodoniumperfluoroocatanesulfonate)、ジ-t-ブチルジフェニルヨードニウムペルフルオロオクタンスルホネート、N-ヒドロキシスクシニミドペルフルオロオクタンスルホネート(N-hydroxysuccinimideperfluoroocatanesulfonate)、及びノルボルネンジカルボキシイミドペルフルオロオクタンスルホネート(Norbornenedicarboxyimideperfluoroocatanesulfonate)よりなる群から選ばれる1種以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載のパターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物。
- 前記酸拡散防止剤は、ジメチルアミン(Dimethylamine)、ジエチルアミン(Diethylamine)、トリメチルアミン(Trimethylamine)、トリエチルアミン(Triethylamine)、トリブチルアミン(Tributhylamine)、ジメタノールアミン(Dimethanolamine)、ジエタノールアミン(Diethanolamine)、トリメタノールアミン(Trimethanolamine)、トリエタノールアミン(Triethanolamine)及びトリブタノールアミン(Tributhanolamine)よりなる群から選ばれる1種以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載のパターンプロファイル改善用化学増幅型ポジティブフォトレジスト組成物。
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