WO2015178464A1 - レジストパターン形成方法、レジスト潜像形成装置およびレジスト材料 - Google Patents
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Abstract
Description
σLWR ∝ σm/dm/dx
ここで、σは標準偏差値、mは反応前の物質濃度で規格化した反応後の化学物質の濃度、xはレジスト層の位置、dm/dxは化学勾配を示す。フォトン数が少なくなると、反応のばらつきが大きくなるのでσmは大きくなるが、本実施形態では化学勾配dm/dxを非常に大きくできるので、σmが大きくても、LWRの標準偏差値を小さくできる。
(1)パターン露光L1のビーム強度分布とほぼ同一の濃度分布を有する増感体Psを生成するためには、パターン露光L1により、増感体前駆体Ppを直接イオン化するか、励起させて増感体前駆体Ppを分解および/または異性化させて増感体Psを生成することが好ましい。このように、増感体前駆体Ppの直接イオン化または励起によって増感体Psを生成することが好ましい。
(2)パターン露光L1によってレジスト層10内に生成した熱化電子が増感体前駆体Ppと反応して増感体Psを直接的に生成する場合、パターン露光L1の照射によって生成されたイオン化生成物の濃度分布はパターン露光L1のビーム強度分布とほぼ同一である。しかしながら、イオン化生物から発生した電子の熱化距離は数nmであり、また、熱化電子と増感体前駆体Ppとの反応頻度は増感体前駆体Ppの濃度に依存するが、この反応距離は通常数nmである。したがって、イオン化生成物を介して生成された増感体Psの濃度分布はパターン露光L1のビームの強度分布よりも若干広がることになる。
(3)パターン露光L1によって、酸発生剤PAGから酸Acおよび/またはラジカルが生成し、酸Acおよび/またはラジカルが増感体前駆体Ppと反応して増感体Psを生成する。この場合、酸Acおよび/またはラジカルは、パターン露光L1の照射によって生成されたイオン生成物から数nm離れた地点で生成する。酸Acおよび/またはラジカルと増感体前駆体Ppとの反応は増感体前駆体Ppの濃度に依存するが、反応距離は数nmであるので、増感体Psの濃度分布はパターン露光L1のビーム強度の分布よりもやや広がることになる。
(4)フラッド露光ステップにおいて、フラッド露光L2によって励起された増感体Psが酸発生剤PAGと反応して酸Acおよび/またはラジカルを生成し、酸Acおよび/またはラジカルが増感体前駆体Ppと反応して増感体Psを生成する。励起した増感体Psと酸発生剤PAGが反応して酸Acおよび/またはラジカルを生成する反応は、励起した増感体Psから酸発生剤PAGへの電子移動またはエネルギー移動であり、3次元空間での距離依存性の強いほぼ等方的な反応で開始するため、酸Acおよび/またはラジカルは励起した増感体Psを中心に球状に生成する。一方、生成した酸Acおよび/またはラジカルと増感体前駆体Ppとの反応によって増感体Psを生成する反応は、酸Acおよび/またはラジカルの熱拡散・衝突によって起こるので、酸やラジカルのランダムな拡散軌道に沿って生成する。
(5)3次元等方性の高い励起した増感体Psから酸発生剤PAGへの電子移動またはエネルギー移動反応による酸生成反応が効率よく起こるように励起した増感体Psと酸発生剤PAGを選択し、酸発生剤PAGの濃度を高くすることが好ましい。また、酸Acおよび/またはラジカルのランダムな拡散軌道に沿った反応よりも、3次元等方性の高い電子移動、エネルギー移動反応による酸生成反応の比率を大きくすることがラフネスやフォトンショットノイズに起因するラフネスを低減する上で有効である。
Claims (31)
- 基板に、ベース樹脂、増感体前駆体、酸発生剤および塩基発生剤を含有するレジスト層を形成するレジスト層形成ステップと、
前記レジスト層にパターン露光を行い、前記増感体前駆体から増感体を生成するパターン露光ステップと、
前記パターン露光の後、前記増感体の生成された前記レジスト層にフラッド露光を行い、前記酸発生剤から酸を発生させ、前記塩基発生剤から塩基を発生させるフラッド露光ステップと、
前記フラッド露光の後、前記レジスト層を現像する現像ステップとを含有する、レジストパターン形成方法。 - 前記フラッド露光ステップは、
前記増感体を励起させ、前記励起した増感体と前記酸発生剤との反応から前記酸を発生させる第1フラッド露光を行う第1フラッド露光ステップと、
前記塩基発生剤から前記塩基を発生させる第2フラッド露光を行う第2フラッド露光ステップと
を含む、請求項1に記載のレジストパターン形成方法。 - 前記パターン露光ステップにおいて、前記パターン露光により、前記増感体前駆体の構造変換によって前記増感体を生成するか、または、前記レジスト層内で生成された電子と前記増感体前駆体との反応によって前記増感体を生成する、請求項1または2に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記パターン露光ステップにおいて、前記増感体は、前記パターン露光により、前記酸発生剤から発生させた酸を前記増感体前駆体と反応させることによって生成され、
前記フラッド露光ステップにおいて、前記酸は、前記フラッド露光により、前記増感体の励起を介して前記酸発生剤から発生する、請求項1または2に記載のレジストパターン形成方法。 - 前記パターン露光ステップにおいて、前記増感体は、前記酸の拡散に伴って生成される、請求項4に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記パターン露光ステップにおいて、前記増感体前駆体は、前記増感体前駆体から前記増感体を発生させる反応に対する増感作用および/または前記酸発生剤から前記酸を発生させる反応に対する増感作用を有する、請求項4または5に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記レジスト層形成ステップにおいて、前記レジスト層は、塩基成分を含有する、請求項4から6のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記パターン露光ステップにおいて、前記酸の拡散係数と前記塩基成分の拡散係数を制御することによって、前記増感体の空間分布を制御し、
前記フラッド露光ステップにおいて、前記増感体の空間分布に基づいて前記酸の空間分布を制御する、請求項7に記載のレジストパターン形成方法。 - 前記パターン露光ステップにおいて、前記酸は前記塩基成分と反応して前記酸発生剤を新たに生成する、請求項7または8に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記パターン露光ステップにおいて、前記酸は前記塩基成分と反応して前記酸発生剤とは異なる酸発生剤を生成する、請求項7または8に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記パターン露光ステップにおいて、前記塩基成分は、前記パターン露光によって分解する、請求項7から10のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記レジスト層形成ステップにおいて、前記レジスト層は、塩基成分を含有し、
前記パターン露光ステップおよび前記第1フラッド露光ステップのうちの少なくとも一方において、前記塩基成分は、前記パターン露光または前記第1フラッド露光のうちの少なくとも一方によって分解する、請求項2に記載のレジストパターン形成方法。 - 前記フラッド露光ステップにおいて、前記増感体は前記フラッド露光によって励起し、前記塩基成分は前記励起した増感体によって分解される、請求項7から12のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記レジスト層形成ステップにおいて、前記レジスト層は、ラジカル発生成分を含有し、
前記パターン露光ステップにおいて、前記増感体は、前記パターン露光により、前記ラジカル発生成分から発生させたラジカルを介して前記増感体前駆体から生成される、請求項1から13のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。 - 前記パターン露光ステップにおいて、前記増感体は、前記ラジカルの拡散に伴って生成される、請求項14に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記フラッド露光ステップにおいて、前記酸は、前記増感体の励起状態から前記酸発生剤への電子移動および/またはエネルギー移動に伴って生成される、請求項1から15のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記フラッド露光ステップにおいて、前記レジスト層のうちの前記パターン露光および前記フラッド露光の両方の行われた領域にわたって前記酸の濃度はほぼ一定のピークを有する、請求項1から16のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記フラッド露光ステップにおいて、前記レジスト層のうちの前記フラッド露光が行われ、かつ、前記パターン露光の行われなかった領域にわたって前記塩基の濃度はほぼ一定のピークを有する、請求項1から17のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記フラッド露光ステップの後、前記レジスト層をポジ型とネガ型との間で反転させる変質処理を行う変質ステップをさらに包含する、請求項1から18のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記レジスト層を形成するステップにおいて、前記レジスト層は非化学増幅型である、請求項1から19のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記レジスト層と前記基板との間に位置する下地層を形成する下地層形成ステップをさらに包含する、請求項1から20のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- 前記レジスト層の上にトップコートを形成するトップコート形成ステップをさらに包含する、請求項1から21のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
- ベース樹脂、増感体前駆体、酸発生剤および塩基発生剤を含有するレジスト層にパターン露光を行い、前記増感体前駆体から増感体を生成するパターン露光機と、
前記増感体の生成された前記レジスト層にフラッド露光を行い、前記酸発生剤から酸を発生させ、前記塩基発生剤から塩基を発生させるフラッド露光機と
を備える、レジスト潜像形成装置。 - 前記フラッド露光機は、
前記酸発生剤から前記酸を発生させる第1フラッド露光機と、
前記塩基発生剤から前記塩基を発生させる第2フラッド露光機と
を含む、請求項23に記載のレジスト潜像形成装置。 - 前記パターン露光機は、前記パターン露光により、前記酸発生剤から発生させた酸を前記増感体前駆体と反応させることによって前記増感体を生成し、
前記フラッド露光機は、前記フラッド露光により、前記増感体を介して前記酸発生剤から前記酸を発生させる、請求項23または24に記載のレジスト潜像形成装置。 - 前記レジスト層は、ラジカル発生成分を含有し、
前記パターン露光機は、前記パターン露光により、前記ラジカル発生成分から発生させたラジカルを介して前記増感体前駆体から前記増感体を生成する、請求項23から25のいずれかに記載のレジスト潜像形成装置。 - 前記フラッド露光機は、前記レジスト層のうちの前記パターン露光および前記フラッド露光の両方の行われた領域にわたって前記酸の濃度がほぼ一定のピークになるまで前記フラッド露光を続ける、請求項23から26のいずれかに記載のレジスト潜像形成装置。
- 前記フラッド露光機は、前記レジスト層のうちの前記フラッド露光が行われ、かつ、前記パターン露光の行われなかった領域にわたって前記塩基の濃度がほぼ一定のピークを有するまで前記フラッド露光を続ける、請求項23から27のいずれかに記載のレジスト潜像形成装置。
- ベース樹脂、増感体前駆体、酸発生剤および塩基発生剤を含有するレジスト組成物を含むレジスト材料。
- 前記レジスト組成物は、塩基成分を含有する、請求項29に記載のレジスト材料。
- 前記レジスト組成物は、ラジカル捕捉成分を含有する、請求項29または30に記載のレジスト材料。
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