WO2020129552A1 - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

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WO2020129552A1
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semiconductor substrate
alkyl group
carbon atoms
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正宏 増島
勲 平野
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東京応化工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate.
  • ion implantation is performed using a mask having an opening corresponding to the shape of the impurity region.
  • a mask is typically formed by a photolithography method using a photoresist composition.
  • the used mask is removed after the impurity region is formed. It is desirable that the mask be removed without residues, but residues may occur.
  • the impurity region is formed by the ion implantation method, it is difficult to remove the mask after the impurity region is formed because the mask is modified by the ion implantation.
  • Patent Document 1 discloses a semiconductor including a step of forming a pattern of a composition containing polysiloxane on a substrate and a step of forming an ion impurity region on the substrate.
  • a method of manufacturing a device, which has a step of firing a pattern at 300 to 1,500° C. after the step of forming an ion impurity region, is disclosed.
  • the present invention reduces a residue of a mask formed using a composition containing organopolysiloxane after introducing a dopant into a semiconductor substrate to be processed provided with the mask by an ion implantation method. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate that can be easily removed.
  • the present inventors have conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, contact between the mask and the first treatment liquid containing an oxidant, and irradiation of the mask with plasma generated using an oxygen-containing gas. After performing at least one of the above, it was found that the above problem can be solved by bringing the mask into contact with a second treatment liquid containing fluoride ions, and completed the present invention.
  • the first aspect of the present invention is A mask forming step of forming a mask on the semiconductor substrate to be processed using the energy-sensitive composition containing organopolysiloxane; An ion implantation step of implanting ions into a processed semiconductor substrate provided with a mask; A mask removing step of removing the mask,
  • the mask removal process is A first step of performing at least one of contacting the mask with a first treatment liquid containing an oxidant and irradiating the mask with plasma generated using an oxygen-containing gas; And a second step of bringing a second treatment liquid containing fluoride ions into contact with the mask after the first step.
  • the mask formed using the composition containing organopolysiloxane can be made easily, reducing a residue.
  • a method for manufacturing a removable semiconductor substrate can be provided.
  • the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention includes a mask forming step of forming a mask on a semiconductor substrate to be processed using an energy-sensitive composition containing organopolysiloxane, and an ion treatment for the semiconductor substrate to be processed having the mask.
  • An ion implantation step of performing implantation and a mask removing step of removing the mask are included.
  • the mask removing step is a first step of performing at least one of contacting the mask with a first processing liquid containing an oxidant, and irradiating the mask with plasma generated using an oxygen-containing gas, and a first step.
  • a second step of bringing a second treatment liquid containing fluoride ions into contact with the subsequent mask Each step will be described in detail below.
  • ⁇ Mask forming step> a mask is formed on the semiconductor substrate to be processed by using the energy-sensitive composition containing organopolysiloxane.
  • semiconductor substrate As the semiconductor substrate to be processed, various substrates conventionally used for forming a semiconductor substrate can be used without particular limitation.
  • a silicon substrate is typically used as the semiconductor substrate to be processed. Since a semiconductor substrate to be processed such as a silicon substrate is often provided with a natural oxide film such as SiO 2 formed by the surface being naturally oxidized, an aqueous solution of hydrofluoric acid or the like is used to remove the natural surface. You may use the to-be-processed semiconductor substrate from which the oxide film was removed.
  • semiconductor substrates to be processed include, for example, silicon dioxide, nitrogen silicon, silicon carbide, gallium nitride, gallium phosphide, gallium arsenide, gallium aluminum arsenide, gallium indium arsenide, indium nitride, indium phosphide, indium oxide. It has tin (ITO), indium zinc oxide, indium gallium arsenide, indium gallium aluminum phosphide, indium gallium aluminum zinc, diamond, sapphire, aluminum zinc oxide, aluminum nitride, zinc oxide, zinc selenide, cadmium sulfide or cadmium telluride.
  • a substrate may be used.
  • the semiconductor substrate to be processed may be a substrate in which ITO, metal or carbon nanotubes are formed as electrodes or wiring on glass.
  • the energy-sensitive composition used in the mask forming step contains organopolysiloxane.
  • the organopolysiloxane is a polysiloxane containing an organic group.
  • the energy-sensitive composition preferably contains a photosensitizer, and the organopolysiloxane preferably contains a structural unit represented by the following formula (1).
  • R 1 represents a single bond or an alkylene group
  • R 101 represents an alkyl group
  • n1 represents an integer of 0 or more and 4 or less.
  • R 1 when R 1 is a single bond, the benzene ring is directly bonded to the silicon atom.
  • the alkylene group of R 1 preferably has 1 to 5 carbon atoms.
  • the alkylene group for R 1 may be linear, branched or cyclic. Examples of the linear alkylene group include a methylene group, ethylene group, propane-1,3-diyl group, butane-1,4-diyl group, pentane-1,5-diyl group and the like.
  • Examples of the branched alkylene group include, for example, methylethylene group, 1-methylpropane-1,3-diyl group, 2-methylpropane-1,3-diyl group, 1,1-dimethylethylene group, 1-methylbutane -1,4-diyl group, 2-methylbutane-1,4-diyl group, 1,2-dimethylpropane-1,3-diyl group, 1,1-dimethylpropane-1,3-diyl group, 2,2 —Dimethylpropane-1,3-diyl group and the like.
  • R 1 a linear alkylene group is preferable, and a methylene group or an ethylene group is particularly preferable.
  • the bonding position of the hydroxyl group on the benzene ring is not particularly limited, but is preferably para to the bonding position of R 1 .
  • the benzene ring in formula (1) may have R 101 as a substituent. “Having R 101 ”means that part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms constituting the benzene ring are substituted with R 101 .
  • the alkyl group of R 101 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, Examples include isopentyl group and neopentyl group. Industrially, a methyl group or an ethyl group is preferable.
  • n1 is an integer of 0 or more and 4 or less, preferably 0 or 1, and particularly preferably 0.
  • the organopolysiloxane may include only one type of structural unit represented by formula (1), or may include two or more types.
  • the constitutional unit represented by the formula (1) contained in the organopolysiloxane is preferably 10 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, still more preferably 30 mol% or more, based on the organopolysiloxane. When it is 20 mol% or more, the alkali solubility after exposure is improved and a good pattern can be formed.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 80 mol% or less, and most preferably 75 mol% or less.
  • the organopolysiloxane may contain a constituent unit other than the constituent unit represented by the formula (1).
  • Examples of the constitutional unit other than the constitutional unit represented by the formula (1) include constitutional units represented by the following formulas (2) to (5).
  • R 2 represents an aromatic hydrocarbon group or an alkyl group.
  • Examples of the aromatic hydrocarbon group for R 2 include groups in which one hydrogen atom has been removed from an aromatic ring that may or may not have a substituent.
  • Examples of the aromatic ring include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a phenanthrene ring.
  • Examples of the substituent which the aromatic ring may have include the same groups as the substituent R 101 which the benzene ring in the formula (1) may have.
  • As the aromatic hydrocarbon group for R 2 a phenyl group or a phenanthryl group is particularly preferable.
  • the alkyl group for R 2 may be linear, branched or cyclic.
  • the linear alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the branched alkyl group preferably has 3 or more and 5 or less carbon atoms, and includes, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1 -Methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group and the like can be mentioned.
  • the cyclic alkyl group is preferably a group having 3 to 10 carbon atoms in the ring (the number of carbon atoms constituting the ring), and more preferably a cyclopentyl group or a cyclohexyl group.
  • the cyclic alkyl group may have a substituent bonded to the ring, and examples of the substituent include the same groups as R 101 in formula (1).
  • R 2 a linear alkyl group having 3 to 5 carbon atoms is particularly preferable.
  • the organopolysiloxane may include only one type of structural unit represented by formula (2), or may include two or more types.
  • the constitutional unit represented by the formula (2) contained in the organopolysiloxane is preferably in the range of 5 mol% to 80 mol% with respect to the organopolysiloxane, and more preferably 10 mol% to 75 mol%. It is preferably 20 mol% or more and 70 mol% or less. When it is at least the lower limit of the above range, the effect of containing the structural unit represented by the formula (2) is sufficiently obtained, and when it is at most the upper limit, the balance with other structural units is good.
  • R 3 represents a single bond or a linear or branched alkylene group
  • R 4 represents a linear or branched alkyl group
  • R 103 represents an alkyl group
  • n3 represents an integer of 0 or more and 4 or less.
  • R 3 examples include the same groups as the linear alkylene group as R 1 in the formula (1) and the branched alkylene group.
  • R 4 examples include the same groups as the linear alkyl group and the branched alkyl group as R 2 in the formula (2).
  • the alkyl group as R 103 and n3 in formula (3) are the same as the alkyl group as R 101 and n1 in formula (1), respectively.
  • the organopolysiloxane may include only one type of structural unit represented by formula (3), or may include two or more types.
  • the constitutional unit represented by the formula (3) contained in the organopolysiloxane is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 30 mol% or less, based on the organopolysiloxane.
  • R 5 represents a single bond or a linear or branched alkylene group
  • R 6 represents a linear or branched alkyl group
  • R 104 represents an alkyl group
  • n4 represents an integer of 0 or more and 4 or less.
  • R 5 examples include the same groups as the linear alkylene group as R 1 in the formula (1) and the branched alkylene group.
  • R 6 examples include the same groups as the linear alkyl group and the branched alkyl group as R 2 in the formula (2).
  • the alkyl group as R 104 and n4 in formula (4) are the same as the alkyl group as R 101 and n1 in formula (1), respectively.
  • the organopolysiloxane may include only one type of structural unit represented by formula (4), or may include two or more types.
  • the constitutional unit represented by the formula (4) contained in the organopolysiloxane is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 30 mol% or less, based on the organopolysiloxane.
  • R 7 represents a single bond or a linear or branched alkylene group
  • R 8 represents a linear or branched alkyl group
  • R 105 represents an alkyl group
  • n5 represents an integer of 0 or more and 4 or less.
  • R 7 examples include the same groups as the linear alkylene group as R 1 in the formula (1) and the branched alkylene group.
  • R 8 examples include the same groups as the linear alkyl group and the branched alkyl group as R 2 in the formula (2).
  • the alkyl group as R 105 and n5 in formula (5) are the same as the alkyl group as R 101 and n1 in formula (1), respectively.
  • the organopolysiloxane may include only one type of structural unit represented by formula (5), or may include two or more types.
  • the constitutional unit represented by the formula (5) contained in the organopolysiloxane is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less, more preferably 5 mol% or more and 30 mol% or less, based on the organopolysiloxane.
  • the mass average molecular weight (Mw) of the organopolysiloxane (in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC), the same applies hereinafter) is not particularly limited.
  • the mass average molecular weight (Mw) is preferably 2000 or more and 15000 or less, more preferably 2500 or more and 10000 or less. When the mass average molecular weight is within this range, the solubility in organic solvents is good.
  • Mw/number average molecular weight (Mn) is not particularly limited.
  • the Mw/number average molecular weight (Mn) is preferably 1.0 or more and 6.0 or less, and more preferably 1.0 or more and 2.0 or less. When Mw/number average molecular weight (Mn) is in this range, the resolution and the pattern shape are good.
  • the organopolysiloxane can be produced, for example, by the method described in Japanese Patent No. 2567984.
  • the photosensitizer contained in the energy-sensitive composition is not particularly limited as long as it is a photosensitizer generally used in positive resist compositions.
  • a compound having a naphthoquinonediazide group (quinonediazide group-containing compound) is preferable.
  • the quinonediazide group-containing compound include esterified products of a naphthoquinonediazidesulfonic acid compound and a phenol compound.
  • naphthoquinone diazide sulfonic acid compound examples include naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonic acid and naphthoquinone-1,2-diazide-4-sulfonic acid.
  • phenol compound examples include polyhydroxybenzophenone compounds such as 2,3,4-trihydroxybenzophenone and 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone; Tris(4-hydroxyphenyl)methane, bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-2,3,5-trimethylphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, Bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)-4-hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)-3-hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-3,5- Dimethylphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)-4-hydroxyphenylmethane, bis(4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)-3-hydroxyphenylmethane, Bis(4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)-2-hydroxyphenyl)
  • the esterified product of a naphthoquinone diazide sulfonic acid compound and a phenol compound is, for example, the above-mentioned phenol compound, naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonyl chloride or naphthoquinone-1,2-diazide-4-sulfonyl chloride, and dioxane. It can be produced by condensing in the presence of an alkali such as triethanolamine, an alkali carbonate, an alkali hydrogen carbonate, etc. in a suitable solvent such as, and esterifying a part or all of the hydroxyl groups.
  • an alkali such as triethanolamine
  • an alkali carbonate an alkali hydrogen carbonate, etc.
  • a suitable solvent such as, and esterifying a part or all of the hydroxyl groups.
  • the esterification rate of the esterified product is preferably 40% or more and 100% or less, and more preferably 50% or more and 100% or less.
  • the esterification rate can be determined by [(number of esterified hydroxyl groups)/(total number of hydroxyl groups (of phenol compound) before esterification)] ⁇ 100.
  • a quinonediazide group-containing compound other than the above can also be used.
  • the other quinonediazide group-containing compound include orthoquinonediazides such as orthobenzoquinonediazide, orthonaphthoquinonediazide, orthoanthraquinonediazide; nuclear substitution derivatives thereof (such as orthonaphthoquinonediazidesulfonic acid esters); orthoquinonediazidesulfonyl chloride; Compounds with hydroxyl or amino groups (eg phenol, p-methoxyphenol, dimethylphenol, hydroquinone, bisphenol A, naphthol, pyrocatechol, pyrogallol, pyrogallol monomethyl ether, pyrogallol-1,3-dimethyl ether, gallic acid, some hydroxyl groups Reaction products with gallic acid, aniline, p-aminodiphenylamine, etc., which are esterified or etherified with the remainder remaining; and the like
  • an esterified product of a phenol compound represented by the following formula (6) and a naphthoquinonediazide sulfonic acid compound is particularly preferable.
  • R 11 to R 20 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms
  • R 22 to R 20 25 independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • R 21 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • Q 1 represents a hydrogen atom or 1 carbon atom.
  • Or 6 represents an alkyl group having 6 or less or a group represented by the following formula (7), or the end of R 21 and the end of Q 1 are bonded to each other to form an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms.
  • a and b each independently represent an integer of 1 or more and 3 or less
  • d and e each independently represent an integer of 0 or more and 3 or less
  • h and i are integers in which the value of h+i is 0 or more and 3 or less. Represents.
  • R 26 and R 27 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and c is 1 or more. Represents an integer of 3 or less.
  • Examples of the halogen atom in R 11 to R 20 , R 26 and R 27 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
  • the alkyl group for R 11 to R 27 may be linear, branched or cyclic, and is particularly preferably a methyl group or a cyclohexyl group.
  • Carbon atoms between when bonded and the end of the terminal and to Q 1 R 21 form an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms includes a Q 1, and R 21, and Q 1, R 21 And form a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
  • the blending amount of the photosensitizer is preferably 5 parts by mass or more and 200 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and further preferably 5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by weight of the organopolysiloxane. Most preferably, it is 10 parts by mass or more and 35 parts by mass or less. When it is at least the lower limit value of the above range, the sensitivity, resolution and the like are improved, and when it is at most the upper limit value, the transparency, insulating property and low dielectric constant of the obtained film are improved.
  • the energy-sensitive composition used in the mask forming step may further contain, as an optional component, an acid generator that generates an acid upon irradiation (exposure) of radiation, as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • an acid generator that generates an acid upon irradiation (exposure) of radiation, as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the acid generator is not particularly limited.
  • the acid generator the acid generators proposed so far for chemically amplified resists can be used.
  • Examples of such an acid generator include onium salt-based acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate-based acid generators, diazomethane-based acid generators such as bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes and poly(bissulfonyl)diazomethanes.
  • onium salt-based acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts
  • oxime sulfonate-based acid generators such as bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes and poly(bissulfonyl)diazomethanes.
  • diazomethane-based acid generators such as bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes and poly(bissulfonyl)diazomethanes.
  • Examples of the onium salt-based acid generator include acid generators represented by the following formula (a1).
  • R 51 represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group
  • R 52 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, a linear or Represents a branched alkyl group, a linear or branched halogenated alkyl group, or a linear or branched alkoxy group
  • R 53 represents an aryl group which may have a substituent, and u "Represents an integer of 1 or more and 3 or less.
  • R 51 represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a linear, branched or cyclic fluorinated alkyl group.
  • the linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and still more preferably 1 to 4 carbon atoms. Most preferred.
  • the cyclic alkyl group preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
  • the fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • the fluorination rate of the fluorinated alkyl group (the ratio of the number of substituted fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group) is preferably 10% or more and 100% or less, more preferably 50% or more and 100% or less.
  • a fluorinated alkyl group in which all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms is preferable in terms of strong acid strength.
  • R 51 is a linear alkyl group or a fluorinated alkyl group.
  • R 52 is a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, a linear or branched alkyl group, a linear or branched halogenated alkyl group, or a linear or branched alkoxy group.
  • the halogen atom for R 52 include a fluorine atom, a bromine atom, a chlorine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
  • the alkyl group is linear or branched, and the number of carbon atoms thereof is preferably 1 or more and 5 or less, particularly preferably 1 or more and 4 or less, and further preferably 1 or more and 3 or less.
  • the halogenated alkyl group for R 52 is a group in which some or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms.
  • Examples of the alkyl group here include the same groups as the “alkyl group” for R 52 .
  • Examples of the halogen atom to be substituted are the same as those described for the above “halogen atom”.
  • 50% or more and 100% or less of the total number of hydrogen atoms are preferably replaced with halogen atoms, and more preferably all are replaced.
  • the alkoxy group is linear or branched, and the number of carbon atoms thereof is preferably 1 or more and 5 or less, particularly preferably 1 or more and 4 or less, and further preferably 1 or more and 3 or less. Of these, R 52 is preferably a hydrogen atom.
  • R 53 is an aryl group which may have a substituent, and examples of the structure of the basic ring (matrix ring) excluding the substituent include a naphthyl group, a phenyl group, and an anthryl group.
  • a phenyl group is preferable from the viewpoint of absorption of exposure light such as ArF excimer laser.
  • the substituent include a hydroxyl group, a lower alkyl group (which is linear or branched, and has preferably 5 or less carbon atoms, and particularly preferably a methyl group).
  • the aryl group of R 53 preferably has no substituent.
  • u′′ is an integer of 1 or more and 3 or less, preferably 2 or 3, and particularly preferably 3.
  • examples of other onium salt-based acid generators other than the acid generator represented by the formula (a1) include compounds represented by the following formula (a2) or (a3).
  • R 1 ′′ to R 3 ′′ and R 5 ′′ to R 6 ′′ each independently represent an aryl group or an alkyl group
  • R 4 ′′ is a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated group. Represents an alkyl group, at least one of R 1 ′′ to R 3 ′′ represents an aryl group, and at least one of R 5 ′′ to R 6 ′′ represents an aryl group.
  • R 1 ′′ to R 3 ′′ each independently represent an aryl group or an alkyl group. At least one of R 1 ′′ to R 3 ′′ represents an aryl group. Of R 1 ′′ to R 3 ′′, two or more are preferably aryl groups, and most preferably all of R 1 ′′ to R 3 ′′ are aryl groups.
  • the aryl group of R 1 ′′ to R 3 ′′ is not particularly limited, and examples thereof include an aryl group having 6 or more and 20 or less carbon atoms, in which the hydrogen atom is partly or wholly an alkyl group. May or may not be substituted with an alkoxy group, a halogen atom or the like.
  • an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable because it can be synthesized at low cost.
  • Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
  • the alkyl group in which the hydrogen atom of the aryl group may be substituted is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group or a tert-butyl group. Is most preferred.
  • the alkoxy group in which the hydrogen atom of the aryl group may be substituted is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methoxy group or an ethoxy group.
  • the halogen atom which may replace the hydrogen atom of the aryl group is preferably a fluorine atom.
  • the alkyl group of R 1 ′′ to R 3 ′′ There is no particular limitation on the alkyl group of R 1 ′′ to R 3 ′′.
  • Examples of preferable alkyl groups include linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. From the viewpoint of excellent resolution, the number of carbon atoms in the alkyl group is more preferably 1 or more and 5 or less.
  • alkyl groups include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, nonyl group and decanyl group. Groups and the like.
  • a methyl group is preferable because it has excellent resolution and an acid generator can be inexpensively synthesized.
  • R 1 ′′ to R 3 ′′ are most preferably a phenyl group or a naphthyl group, respectively.
  • R 4 ′′ represents a linear, branched or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
  • the linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms. ..
  • the cyclic alkyl group is a cyclic group as represented by R 1 ′′ and preferably has 4 or more and 15 or less carbon atoms, more preferably 4 or more and 10 or less carbon atoms, and carbon. Most preferably, the number of atoms is 6 or more and 10 or less.
  • the fluorinated alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • the fluorination ratio of the fluorinated alkyl group (ratio of fluorine atoms in the alkyl group) is preferably 10% or more and 100% or less, more preferably 50% or more and 100% or less.
  • An alkyl group substituted with an atom is preferable in terms of strong acid strength.
  • R 4 ′′ is a linear or cyclic alkyl group or a fluorinated alkyl group.
  • R 5 ′′ to R 6 ′′ each independently represent an aryl group or an alkyl group. At least one of R 5 ′′ and R 6 ′′ represents an aryl group. It is preferable that all of R 5 ′′ to R 6 ′′ are aryl groups. Examples of the aryl group of R 5 ′′ to R 6 ′′ include the same groups as the aryl group of R 1 ′′ to R 3 ′′. Examples of the alkyl group of R 5 ′′ to R 6 ′′ include the same groups as the alkyl group of R 1 ′′ to R 3 ′′. Of these, it is most preferable that all of R 5 ′′ to R 6 ′′ be phenyl groups. Examples of R 4 ′′ in formula (a3) include the same groups as R 4 ′′ in formula (a2) above.
  • onium salt-based acid generator represented by formula (a2) or (a3) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate and bis(4-tert-butylphenyl)iodonium trifluoromethanesulfonate.
  • nonafluorobutane sulfonate triphenyl sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, tri(4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate , Dimethyl(4-hydroxynaphthyl)sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, monophenyldimethylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sul
  • an onium salt in which the anion portion of these onium salts is replaced with methanesulfonate, n-propanesulfonate, n-butanesulfonate, or n-octanesulfonate can also be used.
  • an onium salt-based acid generator in which an anion part is replaced with an anion part represented by the following formula (a4) or (a5) can also be used (the cation part is (a2 ) Or (a3)).
  • X′′ represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom
  • Y′′ and Z′′ each independently represent at least one hydrogen atom.
  • X′′ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 or more carbon atoms. 5 or less, most preferably 3 carbon atoms.
  • Y′′ and Z′′ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is replaced by a fluorine atom, and the number of carbon atoms in the alkyl group is 1 or more and 10 or less, It preferably has 1 to 7 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms of the alkylene group of X′′ or the number of carbon atoms of the alkyl group of Y′′ and Z′′ is preferably as small as possible within the above range of the number of carbon atoms, because the solubility in a solvent is also good. ..
  • the larger the number of hydrogen atoms substituted by fluorine atoms the stronger the strength of the acid, and the high energy light or electron beam of 200 nm or less.
  • the ratio of fluorine atoms in the alkylene group or the alkyl group is preferably 70% or more and 100% or less, more preferably 90% or more and 100% or less, and most preferably , A perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.
  • the oxime sulfonate-based acid generator is a compound having at least one group represented by the following formula (a6) and has a property of generating an acid upon irradiation with radiation. Since such an oxime sulfonate-based acid generator is widely used for a chemically amplified resist composition, it can be arbitrarily selected and used.
  • R 31 and R 32 each independently represent an organic group.
  • the organic group of R 31 and R 32 is a group containing a carbon atom, and is an atom other than a carbon atom (for example, a hydrogen atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, etc.)). You may have.
  • a linear, branched or cyclic alkyl group or aryl group is preferable. These alkyl group and aryl group may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include a halogen atom such as a fluorine atom and a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • the alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 8 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably a carbon atom. The number 1 or more and 4 or less is most preferable.
  • a partially or completely halogenated alkyl group hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group is particularly preferable.
  • the partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and the fully halogenated alkyl group means that all the hydrogen atoms are halogen atoms.
  • the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. That is, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
  • the aryl group preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 to 10 carbon atoms.
  • aryl group a partially or completely halogenated aryl group is particularly preferable.
  • the partially halogenated aryl group means an aryl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated aryl group means that all the hydrogen atoms are halogen atoms.
  • R 31 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which does not have a substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • organic group for R 32 a linear, branched or cyclic alkyl group, an aryl group or a cyano group is preferable.
  • alkyl group and aryl group for R 32 include the same groups as the alkyl group and aryl group described for R 31 .
  • a cyano group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having no substituent, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is particularly preferable.
  • More preferable oxime sulfonate-based acid generators include compounds represented by the following formula (a7) or (a8).
  • R 33 is a cyano group, an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group.
  • R 34 is an aryl group.
  • R 35 is an alkyl group having no substituent or It is a halogenated alkyl group.
  • R 36 is a cyano group, an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group.
  • R 37 is a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group.
  • R 38 is a substituent. Is an alkyl group or a halogenated alkyl group having no. p′′ is 2 or 3.
  • the alkyl group having no substituent or the halogenated alkyl group represented by R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and preferably carbon. Most preferably, the number of atoms is 1 or more and 6 or less.
  • R 33 a halogenated alkyl group is preferable, and a fluorinated alkyl group is more preferable.
  • the hydrogen atom of the alkyl group is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, further preferably 90% or more.
  • the aryl group of R 34 is a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group or the like, and one hydrogen atom is removed from the ring.
  • a fluorenyl group is preferred.
  • the aryl group of R 34 may have a substituent such as an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group and an alkoxy group.
  • the alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. Further, the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
  • the alkyl group having no substituent or the halogenated alkyl group for R 35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms. Is most preferred.
  • R 35 a halogenated alkyl group is preferable, and a fluorinated alkyl group is more preferable.
  • the fluorinated alkyl group for R 35 has a hydrogen atom of the alkyl group of preferably 50% or more, more preferably 70% or more, still more preferably 90% or more. It is preferable because the strength of the acid increases. Most preferably, it is a fully fluorinated alkyl group in which 100% of the hydrogen atoms are fluorine-substituted.
  • examples of the alkyl group having no substituent or the halogenated alkyl group for R 36 include the same groups as the alkyl group having no substituent or the halogenated alkyl group for R 33 .
  • examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups in which 1 or 2 hydrogen atoms have been removed from the aryl group for R 34 described above.
  • examples of the alkyl group having no substituent or the halogenated alkyl group for R 38 include the same groups as the alkyl group having no substituent or the halogenated alkyl group for R 35 .
  • p′′ is preferably 2.
  • oxime sulfonate-based acid generator examples include ⁇ -(p-toluenesulfonyloxyimino)-benzylcyanide, ⁇ -(p-chlorobenzenesulfonyloxyimino)-benzylcyanide, ⁇ -(4-nitrobenzenesulfonyloxy).
  • oxime sulfonate-based acid generators disclosed in JP-A-9-208554 can also be preferably used.
  • the following compounds can be illustrated as a suitable oxime sulfonate type acid generator.
  • bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis(isopropylsulfonyl)diazomethane, bis(p-toluenesulfonyl)diazomethane, bis(1,1-dimethylethylsulfonyl)diazomethane, Examples thereof include bis(cyclohexylsulfonyl)diazomethane and bis(2,4-dimethylphenylsulfonyl)diazomethane.
  • diazomethane-based acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can also be preferably used.
  • poly(bissulfonyl)diazomethanes include 1,3-bis(phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl)propane and 1,4-bis(phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A No. 11-322707.
  • the acid generator these may be used alone or in combination of two or more.
  • the oxime sulfonate-based acid generator is excellent in transparency, has high performance as an acid generator, and has good solubility in an organic solvent.
  • the content of the acid generator in the energy-sensitive composition is preferably 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less, and more preferably 2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the organopolysiloxane. If it is at least the lower limit of the above range, the effect of adding an acid generator is sufficiently obtained, and if it is at most the upper limit, a uniform solution is obtained when the composition is dissolved in an organic solvent, It is preferable because it has good storage stability.
  • the energy-sensitive composition may further contain a cross-linking agent as an optional component, as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • a crosslinking agent is preferably a component capable of forming a crosslinked structure in the organopolysiloxane or in the crosslinking agent by the action of heat and/or ultraviolet rays.
  • the cross-linking agent include compounds having an epoxy group and/or an oxetane group. Specific examples thereof include various epoxy resins and copolymers of polymerizable unsaturated compounds containing an epoxy group-containing polymerizable unsaturated compound.
  • the epoxy resin for example, the epoxy resin described in JP-A-8-262709 can be mentioned.
  • bisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, cycloaliphatic epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, glycidyl methacrylate (co- ) Polymerized resins and the like can be mentioned.
  • bisphenol A type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin and the like are preferable.
  • Examples of the epoxy group-containing polymerizable unsaturated compound include compounds having a vinyl group and an epoxy group. Specific examples include, for example, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl ⁇ -ethyl acrylate, glycidyl ⁇ -n-propyl acrylate, glycidyl ⁇ -n-butyl acrylate, 3,4-epoxybutyl acrylate, Methacrylic acid-3,4-epoxybutyl, acrylic acid-6,7-epoxyheptyl, methacrylic acid-6,7-epoxyheptyl, ⁇ -ethylacrylic acid-6,7-epoxyheptyl, N-[4-(2 ,3-Epoxypropoxy)-3,5-dimethylbenzyl]acrylamide, N-[4-(2,3-epoxypropoxy)-3,5-dimethylphenylpropyl]acrylamide, acrylic
  • the polymerizable unsaturated compound used together with the epoxy group-containing polymerizable unsaturated compound has a polymerizable unsaturated bond.
  • compounds having no epoxy group include acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters, acrylamides, methacrylic acid esters, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, and vinyl. Examples thereof include esters, styrenes, and crotons esters.
  • the proportion of the epoxy group-containing polymerizable unsaturated compound is 5 mol% or more and 90 mol% or less, preferably 50 mol% or more and 85 mol% or less.
  • the crosslinking agent preferably has an alicyclic epoxy group.
  • a copolymer of a polymerizable unsaturated compound containing an alicyclic epoxy group-containing polymerizable unsaturated compound is particularly preferable.
  • the alicyclic epoxy group is a group in which —O— is bonded to two adjacent carbon atoms among the carbon atoms constituting the ring of the aliphatic cyclic group to form a ring.
  • the number of carbon atoms of the alicyclic group of the alicyclic epoxy group is preferably 5 or more and 10 or less.
  • Examples of the alicyclic epoxy group-containing polymerizable unsaturated compound include compounds represented by formulas (2) to (32) described in JP-A-8-262709.
  • cross-linking agent a cross-linking agent generally used in resist compositions can be used in addition to the above.
  • examples of the cross-linking agent include 2,3-dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis(hydroxymethyl)norbornane, cyclohexanedimethanol, 3,4,8(or 9)-trihydroxy.
  • Alicyclic ring having hydroxyl group and/or hydroxyalkyl group such as tricyclodecane, 2-methyl-2-adamantanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihydroxycyclohexane Hydrocarbon or its oxygen-containing derivative is mentioned.
  • amino group-containing compounds such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, propylene urea, and glycoluril are reacted with formaldehyde or formaldehyde and a lower alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is converted into a hydroxymethyl group or a lower alkoxymethyl group.
  • the compound substituted by the group is mentioned.
  • melamine-based crosslinking agents melamine-based crosslinking agents, urea-based crosslinking agents urea-based crosslinking agents, ethylene urea, propylene urea and other alkylene urea-based crosslinking agents alkylene urea-based crosslinking agents, glycol A cross-linking agent using uril is called a glycoluril-based cross-linking agent.
  • examples thereof include compounds substituted with a methyl group. Specific examples thereof include hexamethoxymethylmelamine, hexaethoxymethylmelamine, hexapropoxymethylmelamine, hexabutoxybutylmelamine, and the like, of which hexamethoxymethylmelamine is preferable.
  • urea-based cross-linking agent a compound in which urea and formaldehyde are reacted to replace a hydrogen atom of an amino group with a hydroxymethyl group, and a urea and formaldehyde are reacted with a lower alcohol to convert a hydrogen atom of an amino group to a lower alkoxy group.
  • examples thereof include compounds substituted with a methyl group. Specific examples include bismethoxymethylurea, bisethoxymethylurea, bispropoxymethylurea, and bisbutoxymethylurea. Of these, bismethoxymethylurea is preferable.
  • alkylene urea-based cross-linking agent examples include compounds obtained by subjecting alkylene urea and formalin to a condensation reaction, or by reacting this product with a lower alcohol.
  • Specific examples include, for example, mono and/or dihydroxymethylated ethylene urea, mono and/or dimethoxymethylated ethylene urea, mono and/or diethoxymethylated ethylene urea, mono and/or dipropoxymethylated ethylene urea, mono And/or ethyleneurea cross-linking agents such as dibutoxymethylated ethyleneurea; mono and/or dihydroxymethylated propylene urea, mono and/or dimethoxymethylated propylene urea, mono and/or diethoxymethylated propylene urea, mono and Propylene urea crosslinking agents such as/or dipropoxymethylated propylene urea, mono- and/or dibutoxymethylated propylene urea; 1,3-di(methoxymethyl)4,5-dihydroxy-2-imid
  • glycoluril-based cross-linking agent examples include glycoluril derivatives in which the N-position is substituted with one or both of a hydroxyalkyl group and an alkoxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • a glycoluril derivative can be obtained by subjecting glycoluril and formalin to a condensation reaction, or by reacting this product with a lower alcohol.
  • Specific examples include mono-, di-, tri- and/or tetrahydroxymethylated glycoluril, mono-, di-, tri- and/or tetramethoxymethylated glycoluril, mono-, di-, tri- and/or tetraethoxymethylated glycoluril.
  • the cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the crosslinking agent blended is preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the organopolysiloxane. When the compounding amount of the crosslinking agent is within this range, the heat resistance improving effect is further improved.
  • the energy-sensitive composition is a surfactant, a sensitizer, a defoaming agent, an ultraviolet absorber, a storage stabilizer, an additional resin, a plasticizer, a stabilizer, and a contrast within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • the surfactant may be a conventionally known surfactant, and examples thereof include anionic, cationic and nonionic compounds. Specific examples include X-70-090 (product name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
  • As the sensitizer a conventionally known sensitizer used for positive resists can be used.
  • a compound having a phenolic hydroxyl group with a molecular weight of 1000 or less may be used.
  • the defoaming agent may be a conventionally known defoaming agent, and examples thereof include silicone-based compounds and fluorine-based compounds.
  • the energy-sensitive composition can be produced by dissolving the above components in an organic solvent.
  • Any organic solvent may be used as long as it can dissolve each component to be used and form a uniform solution.
  • the organic solvent (S) for example, one kind or two kinds or more can be appropriately selected and used from any organic solvent known as a conventional resist solvent.
  • lactones such as ⁇ -butyrolactone
  • Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone and 2-heptanone
  • Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol
  • Derivatives of polyhydric alcohols such as monoalkyl ethers such as monopropyl ether and monobutyl ether or compounds having an ether bond such as monophenyl ether [among these, propylene glycol monomethyl
  • organic solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds.
  • propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), and EL are preferable.
  • a mixed solvent obtained by mixing PGMEA and a polar solvent is also preferable.
  • the blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably 1:9 to 9:1, more preferably 2:8 to 8:2. It is preferably within the range. More specifically, when EL is blended as the polar solvent, the PGMEA:EL mass ratio is preferably 1:9 to 9:1, and more preferably 2:8 to 8:2.
  • the mass ratio of PGMEA:PGME is preferably 1:9 to 9:1, more preferably 2:8 to 8:2, and further preferably 3:7 to 7:. It is 3.
  • a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and ⁇ -butyrolactone is also preferable.
  • the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95:5.
  • the amount of the organic solvent used is not particularly limited, and is appropriately set according to the coating film thickness at a concentration that can be coated on the semiconductor substrate to be processed.
  • the organic solvent (S) is usually used in an amount such that the solid content concentration in the composition is 10% by mass or more and 50% by mass or less, preferably 15% by mass or more and 35% by mass or less.
  • a mask is formed on the semiconductor substrate to be processed using the energy-sensitive composition containing the organopolysiloxane.
  • the method of forming the mask is not particularly limited, but for example, the mask can be formed by the following method.
  • an energy-sensitive composition containing organopolysiloxane is applied to the surface of a semiconductor substrate to be processed by a spinner, a roll coater, a spray, or the like, and dried as necessary to form a coating film.
  • the drying method is not particularly limited. For example, a method of drying on a hot plate at a temperature of 80° C. to 150° C. for 30 seconds to 120 seconds, a method of standing at room temperature for several hours to several days, or a warm air A method of removing the solvent by putting it in a heater or an infrared heater for several tens of minutes to several hours can be mentioned.
  • the thickness of the coating film is not particularly limited and may be set appropriately. Usually, the thickness from the upper end of the semiconductor substrate to be processed to the upper surface of the coating film is formed to a film thickness of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the coating film is selectively irradiated (exposed) with radiation such as visible light, ultraviolet light, and excimer laser light.
  • radiation such as visible light, ultraviolet light, and excimer laser light.
  • the molecular structure of the photosensitizer changes at the portion irradiated with radiation, increasing the solubility in an alkaline aqueous solution. Therefore, in the next step, when developed with a developing solution (alkali aqueous solution), the exposed portion of the coating film that has been solubilized by exposure is selectively dissolved and removed to form a patterned film as a mask.
  • the exposure condition is not particularly limited. The exposure region, exposure time, exposure intensity, etc. can be appropriately selected according to the light source and method used for the exposure.
  • the exposure light source is not particularly limited, and g-line (436 nm), h-line (405 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet). ), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray and the like.
  • g-line (436 nm), h-line (405 nm) or i-line (365 nm) is preferable, and g-line or i-line is more preferable.
  • post exposure bake PEB may be performed for 40 seconds or more and 120 seconds or less under a temperature condition of 80° C. or more and 150° C. or less.
  • the coating film (cured film) after exposure is developed using an alkaline developer.
  • an alkaline developer for example, an organic alkali aqueous solution such as a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution of 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, or an inorganic alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium metasilicate, sodium phosphate, etc.
  • An aqueous solution may be mentioned.
  • the ultraviolet curing treatment can be performed using a known method. For example, it can be carried out by irradiating the entire surface with ultraviolet light using a known ultraviolet irradiation device (for example, DeepUVProcessor Lamp L-800FS manufactured by Nippon Battery Co., Ltd., excimer light irradiation device SCG01 manufactured by USHIO INC.).
  • a known ultraviolet irradiation device for example, DeepUVProcessor Lamp L-800FS manufactured by Nippon Battery Co., Ltd., excimer light irradiation device SCG01 manufactured by USHIO INC.
  • a light source which mainly outputs ultraviolet rays having a wavelength of 400 nm or less, particularly, ultraviolet rays having a wavelength of 150 nm or more and 300 nm or less.
  • Examples of such a light source include lamp L-800FS (main wavelength: 254 nm, 185 nm) manufactured by Nippon Battery Co., Ltd., lamp UEM50L-172A/x4 (main wavelength: 172 nm) manufactured by USHIO INC., and the like.
  • Ultraviolet is preferably irradiated at an irradiation amount of degree 500 mJ / cm 2 or more 20000 mJ / cm 2 or less, and more preferably the extent 1000 mJ / cm 2 or more 15,000 mJ / cm 2 or less.
  • the irradiation amount can be controlled by the intensity of the ultraviolet rays to be irradiated and the irradiation time. During the irradiation of ultraviolet rays, it is desirable to suppress abrupt irradiation or a temperature rise due to irradiation so that wrinkles do not occur in the irradiated portion.
  • Post-baking may be performed after the ultraviolet curing treatment and before the heat curing treatment (baking treatment). This post-baking treatment is not always necessary, but the post-baking further improves the heat resistance. Further, the post-baking treatment improves the adhesion to the semiconductor substrate to be treated. As the post-bake treatment, heat treatment at a temperature of 60° C. or higher and 230° C. or lower for about 1 minute to 10 minutes is preferable. In addition, since the heat resistance is improved by the ultraviolet curing treatment, deformation is unlikely to occur in the post-baking process.
  • heat curing treatment (baking treatment) is performed.
  • a film (patterned mask) having SiO 2 as a main component and having a pattern shape is formed. Since this mask contains SiO 2 as a main component, it has a very high transparency to visible light. Further, it can also have an insulating property (for example, an insulating property in which the dielectric constant at 1 MHz is in the range of 3.5 or more and 5 or less).
  • the heating temperature is, for example, 700° C. or lower, preferably 250° C. or higher and 600° C. or lower. Further, the heat curing treatment is preferably performed in a nitrogen atmosphere. Although the heating time varies depending on the heating temperature, it is usually preferably 10 minutes or longer and 60 minutes or shorter, and more preferably 15 minutes or longer and 30 minutes or shorter.
  • ion implantation process In the ion implantation step, ions are implanted into the target semiconductor substrate having the mask formed in the mask forming step. By the ion implantation, impurity regions are formed on the surface side of the semiconductor substrate to be processed according to the pattern shape of the mask, and the semiconductor substrate having the mask is manufactured.
  • the ion species to be injected into the semiconductor substrate to be processed by ion implantation is not limited, but examples thereof include aluminum, boron, gallium, indium, nitrogen, phosphorus, arsenic and antimony.
  • the ion implantation method is not particularly limited, and a known method can be used.
  • ions of an element of interest may be caused to collide with the semiconductor substrate to be processed while heating the semiconductor substrate to be processed as necessary. Further, while heating the semiconductor substrate to be processed as necessary, the compound containing ions of the target element may be exposed to the semiconductor substrate to be processed.
  • the heating temperature of the semiconductor substrate to be processed is, for example, 300° C. or higher and 600° C. or lower.
  • the ion dose amount is, for example, 1 ⁇ 10 10 cm ⁇ 2 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 2 or less. It is preferable to apply a bias to the ions to accelerate them to collide with the substrate, and the acceleration energy of the ions is, for example, 1 keV or more and 10000 keV or less.
  • the mask removing step is a first step of performing at least one of contacting the mask with a first processing liquid containing an oxidant, and irradiating the mask with plasma generated using an oxygen-containing gas, and a first step.
  • the mask is brought into contact with the first treatment liquid containing an oxidant, or the mask is irradiated with plasma generated using an oxygen-containing gas.
  • the mask may be brought into contact with the first treatment liquid containing an oxidant, and the mask may be irradiated with plasma generated using an oxygen-containing gas.
  • the first treatment liquid used when bringing the mask into contact with the first treatment liquid contains an oxidizing agent.
  • the oxidizing agent is not particularly limited as long as it can oxidize at least a part of the mask.
  • the first treatment liquid preferably contains at least one of sulfuric acid and hydrochloric acid and at least one of hydrogen peroxide and ozone as an oxidizing agent, and more preferably contains at least one of sulfuric acid and hydrochloric acid and hydrogen peroxide. It preferably contains sulfuric acid and hydrogen peroxide.
  • the mass ratio of the total amount of sulfuric acid and hydrochloric acid to hydrogen peroxide is, for example, 4:1 to 1:4.
  • the method of bringing the first treatment liquid into contact with the mask is not particularly limited, and for example, the mask may be immersed in the first treatment liquid together with the semiconductor substrate, and the first treatment liquid may be spin-coated or sprayed on the mask surface. It may be applied by a coating method such as a coating method or a roller coating method.
  • the conditions for contacting the first treatment liquid with the mask are not particularly limited, but for example, the temperature of the first treatment liquid is 50° C. or higher and 200° C. or lower, and the contact time between the first treatment liquid and the mask is 1 minute or longer and 1 hour. It is as follows.
  • oxygen-containing gas When irradiating the mask with plasma, plasma is generated using an oxygen-containing gas.
  • the oxygen-containing gas may be only oxygen, or may be a mixed gas of oxygen with a gas other than oxygen such as fluoromethane, ozone, argon, or chlorine.
  • the oxygen-containing gas is preferably a gas containing 50% by volume or more of oxygen.
  • the plasma irradiation conditions are not particularly limited as long as at least a part of the mask can be oxidized.
  • the applied bias is 10 W or more and 500 W or less
  • the pressure is 1 Pa or more and 15 Pa or less
  • the radio frequency output (RF) is 100 W or more and 2000 W or less
  • the plasma irradiation time is 3 minutes or more and 100 minutes or less.
  • the temperature of the semiconductor substrate during plasma irradiation is preferably lower than 300°C, more preferably 250°C or lower, further preferably 200°C or lower, and most preferably 100°C or lower.
  • the second treatment liquid used in the second step contains fluoride ions.
  • the second treatment liquid is a solution containing a compound that generates fluoride ions, for example, hydrogen fluoride, lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, magnesium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, barium fluoride.
  • An aqueous solution containing ammonium fluoride, aluminum fluoride, or zinc fluoride can be used.
  • the second treatment liquid preferably contains hydrogen fluoride or a salt thereof (hydrofluoric acid or a salt thereof).
  • the content of hydrogen fluoride or its salt is, for example, 5% by mass or more, preferably 8% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 15% by mass or more.
  • the upper limit is not particularly limited, but is 80% by mass or less, for example.
  • a commercially available solution containing hydrofluoric acid or a solution containing a salt of hydrofluoric acid can be used as the second treatment liquid. Typical examples thereof include 10:1 SA high-purity buffered hydrofluoric acid manufactured by Stella Chemifa.
  • the method of bringing the second treatment liquid into contact with the mask is not particularly limited, and, for example, the mask after the first step may be immersed in the second treatment liquid together with the semiconductor substrate, and the mask surface after the first step may be exposed.
  • the second treatment liquid may be applied by a coating method such as a spin coating method, a spraying method, or a roller coating method.
  • the conditions for contacting the second treatment liquid with the mask are not particularly limited, but, for example, the contact time between the second treatment liquid and the mask is 1 minute or more and 1 hour or less, and the temperature of the second treatment liquid is 50° C. or less. ..
  • the condition that the semiconductor substrate is not heated to a high temperature it is possible to adopt the condition that the semiconductor substrate is not heated to a high temperature.
  • the condition that the temperature of the semiconductor substrate is less than 300° C. in the mask removing step can be adopted.
  • the semiconductor substrate is not exposed to an excessively high temperature in the mask removing step, there is an advantage that the diffusion of the dopant implanted in the ion implantation step due to heating can be suppressed.
  • the dopant concentration of the impurity region formed according to the pattern shape of the mask can be maintained and an undesired increase of the dopant concentration in the region other than the impurity region can be suppressed. ..
  • the temperature of the semiconductor substrate in the mask removing step is usually lower than 300°C, preferably 250°C or lower, more preferably 200°C or lower, and further preferably 100°C or lower.
  • the semiconductor substrate may be washed by subjecting it to ultraviolet irradiation, plasma irradiation, chemical treatment, ultrasonic treatment, or the like, if necessary.
  • the semiconductor substrate manufactured by the above semiconductor substrate manufacturing method can be applied to semiconductor substrates for manufacturing various semiconductor devices.
  • Example 1 ⁇ Mask forming step>
  • the energy-sensitive composition 1 is applied on the surface of a silicon substrate by a spin coating method, and a heat treatment (drying treatment) at 90° C. for 60 seconds is performed on a hot plate to form a coating film having a thickness of 2.0 ⁇ m. Formed.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the formed mask had a line and space pattern with a line width of 1.2 ⁇ m and a line and space pattern with a line width of 30 ⁇ m.
  • ion implanter manufactured by Nissin Ion Equipment Co., Ltd., product name: IMPHEAT
  • Ion implantation was performed under the conditions of an amount of 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 2 and an ion implantation temperature of 500° C. to form an impurity region.
  • second treatment liquid 10:1 SA high-purity buffered hydrofluoric acid (manufactured by Stella Chemifa)
  • Examples 2 to 3 and Comparative Example 1 A semiconductor substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the first treatment liquid in the first step of the mask removing step was changed to the conditions shown in Table 1. In Comparative Example 1, the first step was not performed.
  • Examples 4 to 15 Except that the first step of the mask removing step is an operation of irradiating the silicon substrate on which the impurity regions are formed with plasma under the conditions shown in Table 2 using a plasma irradiation device (RIE-101iPH, manufactured by SUMCO) A semiconductor substrate was obtained in the same manner as in Example 1. The stage temperature was 25° C. and the pressure was 10 Pa.
  • RIE-101iPH plasma irradiation device

Abstract

オルガノポリシロキサンを含有する組成物を用いて形成された、イオン注入のマスクの残渣を簡易に低減できる半導体基板の製造方法を提供すること。 被処理半導体基板上に、オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を用いてマスクを形成するマスク形成工程と、マスクを備える被処理半導体基板に対してイオン注入を行うイオン注入工程と、マスクを除去するマスク除去工程と、を含み、マスク除去工程は、マスクと、酸化剤を含む第1処理液との接触と、マスクに対する、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマの照射との少なくとも一方を行う第1工程と、第1工程後のマスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させる第2工程と、を有する。

Description

半導体基板の製造方法
 本発明は、半導体基板の製造方法に関する。
 半導体装置の製造において、シリコン基板等の被処理半導体基板に不純物領域を形成するために、不純物領域の形状に対応した開口部を有するマスクを用いて、イオン注入が行われる。かかるマスクは、典型的にはフォトレジスト組成物を用いてフォトリソグラフィー法により形成される。そして、用いられたマスクは不純物領域形成後に除去される。マスクは残渣無く除去されることが望ましいが、残渣が生じる場合がある。例えば、イオン注入法により不純物領域を形成する場合、イオン注入によるマスクの変性により、不純物領域形成後のマスクの除去が困難になる。オルガノポリシロキサンを含む組成物を用いて形成されたマスクは耐熱性等に優れるという利点を有する一方で、イオン注入法等により不純物領域を形成した後に良好に除去され難く残渣が生じやすい。
 このような残渣が生じやすいという問題に対する技術として、特許文献1には、基板上に、ポリシロキサンを含有する組成物のパターンを得る工程と、基板にイオン不純物領域を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であり、イオン不純物領域の形成工程後、さらに、パターンを300~1,500℃で焼成する工程、を有する技術が開示されている。
国際公開第2015/146749号パンフレット
 しかしながら、特許文献1のように、不純物領域を形成した後に半導体基板を高温で加熱すると、その加熱条件次第では、半導体基板中のマスクで被覆された領域等のドーパント(不純物)の拡散が望まれない領域に、注入されたドーパントが拡散されうるということが懸念される。また、プロセスを構築するにあたっては、この加熱に対応させるだけの設備の導入が必要となるといった課題もある。
 本発明は、上記の課題に鑑み、マスクを備える被処理半導体基板に対してイオン注入法によりドーパントを導入した後に、オルガノポリシロキサンを含有する組成物を用いて形成されたマスクを、残渣を低減しつつ簡易に除去できる半導体基板の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、マスクと、酸化剤を含む第1処理液との接触と、マスクに対する、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマの照射との少なくとも一方を行った後に、マスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明の第1の態様は、
 被処理半導体基板上に、オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を用いてマスクを形成するマスク形成工程と、
 マスクを備える被処理半導体基板に対してイオン注入を行うイオン注入工程と、
 マスクを除去するマスク除去工程と、を含み、
 マスク除去工程は、
 マスクと、酸化剤を含む第1処理液との接触と、マスクに対する、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマの照射との少なくとも一方を行う第1工程と、
 第1工程後のマスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させる第2工程と、を有する半導体基板の製造方法である。
 本発明によれば、マスクを備える被処理半導体基板に対してイオン注入法によりドーパントを導入した後に、オルガノポリシロキサンを含有する組成物を用いて形成されたマスクを、残渣を低減しつつ簡易に除去できる半導体基板の製造方法を提供することができる。
 本発明の半導体基板の製造方法は、被処理半導体基板上に、オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を用いてマスクを形成するマスク形成工程と、マスクを備える被処理半導体基板に対してイオン注入を行うイオン注入工程と、マスクを除去するマスク除去工程と、を含む。マスク除去工程は、マスクと、酸化剤を含む第1処理液との接触と、マスクに対する、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマの照射との少なくとも一方を行う第1工程と、第1工程後のマスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させる第2工程と、を有する。以下各工程について、詳細に説明する。
 <マスク形成工程>
 マスク形成工程では、被処理半導体基板上に、オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を用いてマスクを形成する。
(被処理半導体基板)
 被処理半導体基板としては、従来から半導体基板を形成するために用いられている種々の基板を特に制限なく用いることができる。被処理半導体基板としては、典型的にはシリコン基板が用いられる。シリコン基板等の被処理半導体基板は、表面が自然に酸化されることにより形成されるSiO等の自然酸化膜を備えることが多いため、フッ化水素酸の水溶液等を用いて、表面の自然酸化膜が除去された被処理半導体基板を用いてもよい。
 その他の被処理半導体基板としては、例えば、二酸化ケイ素、窒素ケイ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムアルミニウム、ガリウムインジウム窒素ヒ素、窒化インジウム、リン化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛、ヒ化インジウムガリウム、インジウムガリウムアルミニウムリン、酸化インジウムガリウム亜鉛、ダイヤモンド、サファイア、酸化アルミニウム亜鉛、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、硫化カドミウムやテルル化カドミウムを有する基板が挙げられる。また、被処理半導体基板は、ガラス上にITO、金属やカーボナノチューブが、電極や配線として形成された基板等でもよい。
(オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物)
 マスク形成工程で用いる感エネルギー性組成物は、オルガノポリシロキサンを含む。オルガノポリシロキサンとは、有機基を含むポリシロキサンである。オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を用いることで、耐熱性等に優れたマスクを形成することができる。耐熱性に優れたマスクを用いることにより、高温でイオン注入等を行ってもマスクの変形等が生じ難いため、所望の領域に不純物領域を形成することができる。
 該感エネルギー性組成物は、感光剤を含み、オルガノポリシロキサンが下記式(1)で表される構成単位を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式(1)中、Rは単結合又はアルキレン基を表し、R101はアルキル基を表し、n1は0以上4以下の整数を表す。)
 式(1)中、Rが単結合である場合、ベンゼン環が直接ケイ素原子に結合する。
 Rのアルキレン基は、炭素原子数が1以上5以下であることが好ましい。
 Rのアルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
 直鎖状のアルキレン基としては、たとえばメチレン基、エチレン基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基等が挙げられる。
 分岐鎖状のアルキレン基としては、たとえば、メチルエチレン基、1-メチルプロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,3-ジイル基、1,1-ジメチルエチレン基、1-メチルブタン-1,4-ジイル基、2-メチルブタン-1,4-ジイル基、1,2-ジメチルプロパン-1,3-ジイル基、1,1-ジメチルプロパン-1,3-ジイル基、2,2-ジメチルプロパン-1,3-ジイル基等が挙げられる。
 Rとしては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基又はエチレン基が特に好ましい。
 式(1)中、ベンゼン環における水酸基の結合位置は、特に限定されないが、Rの結合位置に対してパラ位が好ましい。
 式(1)中のベンゼン環は、置換基として、R101を有していてもよい。「R101を有する」とは、ベンゼン環を構成する炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部がR101で置換されていることを意味する。
 R101のアルキル基としては、炭素原子数が1以上5以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。工業的にはメチル基又はエチル基が好ましい。
 n1は0以上4以下の整数であり、0又は1が好ましく、0が特に好ましい。
 オルガノポリシロキサンは、式(1)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、また、2種以上含んでいてもよい。
 オルガノポリシロキサンに含まれる式(1)で表される構成単位は、オルガノポリシロキサンに対し、10モル%以上であることが好ましく、25モル%以上がより好ましく、30モル%以上がさらに好ましい。20モル%以上であると、露光後のアルカリ溶解性が向上し、良好なパターンを形成できる。上限は特に制限されないが、80モル%以下が好ましく、75モル%以下が最も好ましい。
 オルガノポリシロキサンは、式(1)で表される構成単位以外の構成単位を含んでいてもよい。式(1)で表される構成単位以外の構成単位としては、たとえば、以下に示す式(2)~(5)で表される構成単位が挙げられる。
 下記式(2)で表される構成単位を含むことにより、アルカリ溶解抑止効果が向上する。そのため、感光剤の添加量を低減することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式(2)中、Rは芳香族炭化水素基又はアルキル基を表す。)
 Rの芳香族炭化水素基としては、たとえば、置換基を有していてもよく有していなくてもよい芳香族環から水素原子を1個除いた基が挙げられる。
 芳香族環としては、たとえば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環等が挙げられる。
 芳香族環が有していてもよい置換基としては、式(1)中のベンゼン環が有していてもよい置換基R101と同様の基が挙げられる。
 Rの芳香族炭化水素基としては、特に、フェニル基又はフェナントリル基が好ましい。
 Rのアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
 直鎖状のアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下であることが好ましく、炭素原子数1以上3以下がより好ましい。
 分岐鎖状のアルキル基としては、炭素原子数3以上5以下であることが好ましく、たとえば1-メチルエチル基、1-メチルプロピル基、2-メチルプロピル基、1,1-ジメチルエチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1,1-ジメチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基等が挙げられる。
 環状のアルキル基としては、環の炭素原子数(環を構成する炭素の数)が3以上10以下である基が好ましく、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基がより好ましい。該環状のアルキル基は、環に置換基が結合していてもよく、置換基としては、式(1)中のR101と同様の基が挙げられる。
 Rのアルキル基としては、特に、直鎖状の炭素原子数3以上5以下のアルキル基が好ましい。
 オルガノポリシロキサンは、式(2)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、また、2種以上含んでいてもよい。
 オルガノポリシロキサンに含まれる式(2)で表される構成単位は、オルガノポリシロキサンに対し、5モル%以上80モル%以下の範囲であることが好ましく、10モル%以上75モル%以下がより好ましく、20モル%以上70モル%以下がさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、式(2)で表される構成単位を含有することによる効果が充分に得られ、上限値以下であると他の構成単位とのバランスが良好である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式(3)中、Rは単結合又は直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基を表し、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、R103はアルキル基を表し、n3は0以上4以下の整数を表す。)
 Rとしては、式(1)中のRとしての直鎖状のアルキレン基や、分岐鎖状のアルキレン基と同じ基が挙げられる。
 Rとしては、式(2)中のRとしての直鎖状のアルキル基及び分岐鎖状のアルキル基と同じ基が挙げられる。
 式(3)中のR103としてのアルキル基と、n3とは、それぞれ、式(1)中のR101としてのアルキル基と、n1と同様である。
 オルガノポリシロキサンは、式(3)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、また、2種以上含んでいてもよい。
 オルガノポリシロキサンに含まれる式(3)で表される構成単位は、オルガノポリシロキサンに対し、5モル%以上50モル%以下が好ましく、5モル%以上30モル%以下がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式(4)中、Rは単結合又は直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基を表し、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、R104はアルキル基を表し、n4は0以上4以下の整数を表す。)
 Rとしては、式(1)中のRとしての直鎖状のアルキレン基や、分岐鎖状のアルキレン基と同じ基が挙げられる。
 Rとしては、式(2)中のRとしての直鎖状のアルキル基及び分岐鎖状のアルキル基と同じ基が挙げられる。
 式(4)中のR104としてのアルキル基と、n4とは、それぞれ、式(1)中のR101としてのアルキル基と、n1と同様である。
 オルガノポリシロキサンは、式(4)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、また、2種以上含んでいてもよい。
 オルガノポリシロキサンに含まれる式(4)で表される構成単位は、オルガノポリシロキサンに対し、5モル%以上50モル%以下が好ましく、5モル%以上30モル%以下がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式(5)中、Rは単結合又は直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基を表し、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、R105はアルキル基を表し、n5は0以上4以下の整数を表す。)
 Rとしては、式(1)中のRとしての直鎖状のアルキレン基や、分岐鎖状のアルキレン基と同じ基が挙げられる。
 Rとしては、式(2)中のRとしての直鎖状のアルキル基及び分岐鎖状のアルキル基と同じ基が挙げられる。
 式(5)中のR105としてのアルキル基と、n5とは、それぞれ、式(1)中のR101としてのアルキル基と、n1と同様である。
 オルガノポリシロキサンは、式(5)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、また、2種以上含んでいてもよい。
 オルガノポリシロキサンに含まれる式(5)で表される構成単位は、オルガノポリシロキサンに対し、5モル%以上50モル%以下が好ましく、5モル%以上30モル%以下がより好ましい。
 オルガノポリシロキサンの質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算、以下同様。)は、特に限定されない。質量平均分子量(Mw)は、2000以上15000以下が好ましく、2500以上10000以下がより好ましい。質量平均分子量がこの範囲内であると、有機溶剤への溶解性が良好である。
 また、Mw/数平均分子量(Mn)は、特に限定されない。Mw/数平均分子量(Mn)は、好ましくは1.0以上6.0以下、さらに好ましくは1.0以上2.0以下である。Mw/数平均分子量(Mn)がこの範囲であると、解像性やパターン形状が良好である。
 オルガノポリシロキサンは、たとえば、特許第2567984号公報に記載の方法により製造することができる。
 感エネルギー性組成物に含まれる感光剤としては、ポジ型レジスト組成物において一般的に用いられている感光剤であれば特に限定されない。
 感光剤としては、ナフトキノンジアジド基を有する化合物(キノンジアジド基含有化合物)が好ましい。
 キノンジアジド基含有化合物としては、例えば、ナフトキノンジアジドスルホン酸化合物とフェノール化合物とのエステル化物が挙げられる。
 上記ナフトキノンジアジドスルホン酸化合物としては、ナフトキノン-1,2-ジアジド-5-スルホン酸又はナフトキノン-1,2-ジアジド-4-スルホン酸等を挙げることができる。
 上記フェノール化合物としては、例えば2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロキシベンゾフェノン化合物;
 トリス(4-ヒドロシキフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,3,5-トリメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-2,4-ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-4-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-3-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5-シクロヘキシル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-3,4-ジヒドロキシフェニルメタン等のトリスフェノール型化合物;
 2,4-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-5-ヒドロキシフェノール、2,6-ビス(2,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェノール等のリニア型3核体フェノール化合物;
 1,1-ビス〔3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシ-5-シクロヘキシルフェニル〕イソプロパン、ビス[2,5-ジメチル-3-(4-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[2,5-ジメチル-3-(4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-エチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジエチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル]メタン、ビス[3-(3,5-ジエチル-4-ヒドロキシベンジル)-4-ヒドロキシ-5-エチルフェニル]メタン、ビス[2-ヒドロキシ-3-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[2-ヒドロキシ-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[4-ヒドロキシ-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-5-メチルフェニル]メタン、ビス[2,5-ジメチル-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシフェニル]メタン等のリニア型4核体フェノール化合物;
 2,4-ビス[2-ヒドロキシ-3-(4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルベンジル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,4-ビス[4-ヒドロキシ-3-(4-ヒドロキシベンジル)-5-メチルベンジル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,6-ビス[2,5-ジメチル-3-(2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-ヒドロキシベンジル]-4-メチルフェノール等のリニア型5核体フェノール化合物等のリニア型ポリフェノール化合物;
 ビス(2,3,-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)メタン、2,3,4-トリヒドロキシフェニル-4'-ヒドロキシフェニルメタン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(2',3',4'-トリヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-2-(2',4'-ジヒドロキシフェニル)プロパン、2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(4'-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)-2-(3'-フルオロ-4'-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-2-(4'-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(4'-ヒドロキシフェニル)プロパン、2-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-2-(4'-ヒドロキシ-3',5'-ジメチルフェニル)プロパン等のビスフェノール型化合物;
 1-[1-(4-ヒドロキシフェニル)イソプロピル]-4-[1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[1-(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)イソプロピル]-4-[1,1-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、等の多核枝分かれ型化合物;
 1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等の縮合型フェノール化合物等が挙げられる。
 ナフトキノンジアジドスルホン酸化合物とフェノール化合物とのエステル化物は、例えば前述のフェノール化合物と、ナフトキノン-1,2-ジアジド-5-スルホニルクロリド又はナフトキノン-1,2-ジアジド-4-スルホニルクロリドとを、ジオキサン等の適当な溶剤中において、トリエタノ-ルアミン、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ等のアルカリの存在下に縮合させ、水酸基の一部又は全部をエステル化することにより製造できる。
 上記エステル化物は、エステル化率が40%以上100%以下であることが好ましく、50%以上100%以下であることがより好ましい。エステル化率は、〔(エステル化された水酸基の数)/(エステル化前の(フェノール化合物の)水酸基の総数)〕×100で求めることができる。
 また、上記以外の他のキノンジアジド基含有化合物も用いることができる。
 他のキノンジアジド基含有化合物としては、例えば、オルトベンゾキノンジアジド、オルトナフトキノンジアジド、オルトアントラキノンジアジド等のオルトキノンジアジド類;その核置換誘導体(例えばオルトナフトキノンジアジドスルホン酸エステル類等);オルトキノンジアジドスルホニルクロリドと、水酸基又はアミノ基をもつ化合物(例えばフェノール、p-メトキシフェノール、ジメチルフェノール、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ナフトール、ピロカテコール、ピロガロール、ピロガロールモノメチルエーテル、ピロガロール-1,3-ジメチルエーテル、没食子酸、水酸基を一部残してエステル化又はエーテル化された没食子酸、アニリン、p-アミノジフェニルアミン等)との反応生成物;等が挙げられる。
 これらは単独で用いてもよいし、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 感光剤としては、特に、下記式(6)で表されるフェノール化合物と、ナフトキノンジアジドスルホン酸化合物とのエステル化物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式(6)中、R11~R20はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を表し、R22~R25はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、R21は水素原子又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、Qは水素原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は下記式(7)で表される基を表すか、又はR21の末端とQの末端とが結合して炭素原子数2以上5以下のアルキレン基を形成してもよく、a及びbはそれぞれ独立に1以上3以下の整数を表し、d及びeはそれぞれ独立に0以上3以下の整数を表し、h及びiはh+iの値が0以上3以下である整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式(7)中、R26及びR27はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基を表し、cは1以上3以下の整数を表す。)
 R11~R20、R26及びR27におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
 R11~R27におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、特に、メチル基又はシクロヘキシル基が好ましい。
 R21の末端とQの末端とが結合して炭素原子数2以上5以下のアルキレン基を形成する場合には、Qと、R21と、QとR21との間の炭素原子とにより炭素原子数3以上6以下の環状アルキル基が形成される。
 感光剤の配合量は、オルガノポリシロキサン100重量部に対し、5質量部以上200質量部以下が好ましく、5質量部以上100質量部以下がより好ましく、5質量部以上50質量部以下がさらに好ましく、10質量部以上35質量部以下が最も好ましい。上記範囲の下限値以上であると、感度、解像性等が向上し、上限値以下であると、得られる膜の透明性、絶縁性、低誘電率化等が向上する。
 マスク形成工程で用いる感エネルギー性組成物は、さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、任意成分として、放射線の照射(露光)により酸を発生する酸発生剤を含有してもよい。酸発生剤を含有することにより、感度、解像性等が向上する。
 酸発生剤としては、特に限定されない。酸発生剤としてはこれまで化学増幅型レジスト用に提案されている酸発生剤を使用することができる。このような酸発生剤としては、ヨードニウム塩やスルホニウム塩等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、ビスアルキル又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)ジアゾメタン類等のジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤等多数知られている。
 オニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記式(a1)で表される酸発生剤が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、又は直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表し、R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、又は直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基を表し、R53は置換基を有していてもよいアリール基を表し、u”は1以上3以下の整数を表す。)
 式(a1)において、R51は、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基、又は直鎖、分岐鎖若しくは環状のフッ素化アルキル基を表す。
 直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素原子数1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上8以下であることがさらに好ましく、炭素原子数1以上4以下であることが最も好ましい。
 環状のアルキル基としては、炭素原子数4以上12以下であることが好ましく、炭素原子数5以上10以下であることがさらに好ましく、炭素原子数6以上10以下であることが最も好ましい。
 フッ素化アルキル基としては、炭素原子数1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上8以下であることがさらに好ましく、炭素原子数1以上4以下であることが最も好ましい。また、該フッ素化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中全水素原子の個数に対する置換したフッ素原子の個数の割合)は、好ましくは10%以上100%以下、さらに好ましくは50%以上100%以下であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したフッ素化アルキル基が、酸の強度が強い点で好ましい。
 R51としては、直鎖状のアルキル基又はフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
 R52は、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、直鎖若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、又は直鎖若しくは分岐鎖状のアルコキシ基である。
 R52において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
 R52において、アルキル基は、直鎖又は分岐鎖状であり、その炭素原子数は好ましくは1以上5以下、特に1以上4以下、さらには1以上3以下であることが望ましい。
 R52において、ハロゲン化アルキル基は、アルキル基中の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基である。ここでのアルキル基は、R52における「アルキル基」と同様の基が挙げられる。置換するハロゲン原子としては上記「ハロゲン原子」について説明したと同様のものが挙げられる。ハロゲン化アルキル基において、水素原子の全個数の50%以上100%以下がハロゲン原子で置換されていることが望ましく、全て置換されていることがより好ましい。
 R52において、アルコキシ基としては、直鎖状又は分岐鎖状であり、その炭素原子数は好ましくは1以上5以下、特に1以上4以下、さらには1以上3以下であることが望ましい。
 R52としては、これらの中でも水素原子が好ましい。
 R53は置換基を有していてもよいアリール基であり、置換基を除いた基本環(母体環)の構造としては、ナフチル基、フェニル基、アントリル基等が挙げられ、本発明の効果やArFエキシマレーザー等の露光光の吸収の観点から、フェニル基が望ましい。
 置換基としては、水酸基、低級アルキル基(直鎖又は分岐鎖状であり、その好ましい炭素原子数は5以下であり、特にメチル基が好ましい)等を挙げることができる。
 R53のアリール基は、置換基を有さないのがより好ましい。
 u”は1以上3以下の整数であり、2又は3であることが好ましく、特に3であることが望ましい。
 式(a1)で表される酸発生剤の好ましい具体例としては以下の化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 また式(a1)で表される酸発生剤の他のオニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記式(a2)又は(a3)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、R”~R”及びR”~R”は、それぞれ独立に、アリール基又はアルキル基を表し、R”は、直鎖、分岐又は環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を表し、R”~R”のうち少なくとも1つはアリール基を表し、R”~R”のうち少なくとも1つはアリール基を表す。)
 式(a2)中、R”~R”はそれぞれ独立にアリール基又はアルキル基を表す。R”~R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”~R”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R”~R”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
 R”~R”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素原子数6以上20以下のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部又は全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素原子数6以上10以下のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
 アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基であることが最も好ましい。
 アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルコキシ基としては、炭素原子数1以上5以下のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
アリール基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
 R”~R”のアルキル基としては、特に制限はない。好ましいアルキル基としては、例えば炭素原子数1以上10以下の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基が挙げられる。解像性に優れる点から、アルキル基の炭素原子数は1以上5以下がより好ましい。好適なアルキル基の具体例としては、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る。解像性に優れ、また酸発生剤を安価に合成可能なことから、上記のアルキル基の中でもメチル基が好ましい。
 これらの中で、R”~R”は、それぞれ、フェニル基又はナフチル基であることが最も好ましい。
 R”は、直鎖、分岐又は環状のアルキル基又はフッ素化アルキル基を表す。
 直鎖又は分岐のアルキル基としては、炭素原子数1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上8以下であることがさらに好ましく、炭素原子数1以上4以下であることが最も好ましい。
 環状のアルキル基としては、R”で示したような環式基であって、炭素原子数4以上15以下であることが好ましく、炭素原子数4以上10以下であることがさらに好ましく、炭素原子数6以上10以下であることが最も好ましい。
 フッ素化アルキル基としては、炭素原子数1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上8以下であることがさらに好ましく、炭素原子数1以上4以下であることが最も好ましい。また、該フッ素化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10%以上100%以下、さらに好ましくは50%以上100%以下であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したアルキル基が、酸の強度が強い点で好ましい。
 R”としては、直鎖又は環状のアルキル基、又はフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
 式(a3)中、R”~R”はそれぞれ独立にアリール基又はアルキル基を表す。R”~R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”~R”のすべてがアリール基であることが好ましい。
 R”~R”のアリール基としては、R”~R”のアリール基と同様の基が挙げられる。
 R”~R”のアルキル基としては、R”~R”のアルキル基と同様の基が挙げられる。
 これらの中で、R”~R”はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
 式(a3)中のR”としては上記式(a2)のR”と同様の基が挙げられる。
 式(a2)又は(a3)で表される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又は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)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネート又は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トリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又はその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)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又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)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又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トリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又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トリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又はそのノナフルオロブタンスルホネート、(4-メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又はそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4-tert-ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又はそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニル(1-(4-メトキシ)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、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又はそのノナフルオロブタンスルホネート、ジ(1-ナフチル)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、そのヘプタフルオロプロパンスルホネート又はそのノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。また、これらのオニウム塩のアニオン部をメタンスルホネート、n-プロパンスルホネート、n-ブタンスルホネート、n-オクタンスルホネートに置き換えたオニウム塩も用いることができる。
 また、式(a2)又は(a3)において、アニオン部を下記式(a4)又は(a5)で表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(a2)又は(a3)と同様)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式中、X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数2以上6以下のアルキレン基を表し、Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1以上10以下のアルキル基を表す。)
 X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素原子数は2以上6以下であり、好ましくは炭素原子数3以上5以下、最も好ましくは炭素原子数3である。
 Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素原子数は1以上10以下であり、好ましくは炭素原子数1以上7以下、より好ましくは炭素原子数1以上3以下である。
 X”のアルキレン基の炭素原子数又はY”、Z”のアルキル基の炭素原子数は、上記炭素原子数の範囲内において、溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
 また、X”のアルキレン基又はY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上する。該アルキレン基又はアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70%以上100%以下、さらに好ましくは90%以上100%以下であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基又はパーフルオロアルキル基である。
 本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記式(a6)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有する。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式(a6)中、R31、R32はそれぞれ独立に有機基を表す。)
 R31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
 R31の有機基としては、直鎖、分岐又は環状のアルキル基又はアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子等のハロゲン原子、炭素原子数1以上6以下の直鎖、分岐又は環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基又はアリール基の水素原子の一部又は全部が置換基で置換されていることを意味する。
 アルキル基としては、炭素原子数1以上20以下が好ましく、炭素原子数1以上10以下がより好ましく、炭素原子数1以上8以下がさらに好ましく、炭素原子数1以上6以下が特に好ましく、炭素原子数1以上4以下が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的又は完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。
 ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
 アリール基は、炭素原子数4以上20以下が好ましく、炭素原子数4以上10以下がより好ましく、炭素原子数6以上10以下が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的又は完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
 R31としては、特に、置換基を有さない炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のフッ素化アルキル基が好ましい。
 R32の有機基としては、直鎖、分岐又は環状のアルキル基、アリール基又はシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様の基が挙げられる。
 R32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素原子数1以上8以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上8以下のフッ素化アルキル基が好ましい。
 さらに好ましいオキシムスルホネート系酸発生剤としては、下記式(a7)又は(a8)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式(a7)中、R33は、シアノ基、置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。R34はアリール基である。R35は置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式(a8)中、R36はシアノ基、置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。R37は2又は3価の芳香族炭化水素基である。R38は置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基である。p”は2又は3である。)
 式(a7)において、R33の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基は、炭素原子数が1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上8以下がより好ましく、炭素原子数1以上6以下が最も好ましい。
 R33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
 R33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが好ましい。
 R34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、及びこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
 R34のアリール基は、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していてもよい。該置換基におけるアルキル基又はハロゲン化アルキル基は、炭素原子数が1以上8以下であることが好ましく、炭素原子数1以上4以下がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
 R35の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基は、炭素原子数が1以上10以下であることが好ましく、炭素原子数1以上8以下がより好ましく、炭素原子数1以上6以下が最も好ましい。
 R35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
 R35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
 式(a8)において、R36の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基と同様の基が挙げられる。
 R37の2又は3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1又は2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
 R38の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基又はハロゲン化アルキル基と同様の基が挙げられる。
 p”は好ましくは2である。
 オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α-(p-トルエンスルホニルオキシイミノ)-ベンジルシアニド、α-(p-クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)-ベンジルシアニド、α-(4-ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)-ベンジルシアニド、α-(4-ニトロ-2-トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)-ベンジルシアニド、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-4-クロロベンジルシアニド、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-2,4-ジクロロベンジルシアニド、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-2,6-ジクロロベンジルシアニド、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-4-メトキシベンジルシアニド、α-(2-クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)-4-メトキシベンジルシアニド、α-(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)-チエン-2-イルアセトニトリル、α-(4-ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)-ベンジルシアニド、α-[(p-トルエンスルホニルオキシイミノ)-4-メトキシフェニル]アセトニトリル、α-[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)-4-メトキシフェニル]アセトニトリル、α-(トシルオキシイミノ)-4-チエニルシアニド、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロペンテニルアセトニトリル、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロヘキセニルアセトニトリル、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロヘプテニルアセトニトリル、α-(メチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロオクテ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)-1-シクロペンテ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)-シクロヘキシルアセトニトリル、α-(エチルスルホニルオキシイミノ)-エチルアセトニトリル、α-(プロピルスルホニルオキシイミノ)-プロピルアセトニトリル、α-(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)-シクロペンチルアセトニトリル、α-(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)-シクロヘキシルアセトニトリル、α-(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロペンテニルアセトニトリル、α-(エチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロペンテニルアセトニトリル、α-(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロペンテニルアセトニトリル、α-(n-ブチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロペンテニルアセトニトリル、α-(エチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロヘキセニルアセトニトリル、α-(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロヘキセニルアセトニトリル、α-(n-ブチルスルホニルオキシイミノ)-1-シクロヘキセニルアセトニトリル、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等が挙げられる。
 また、特開平9-208554号公報(段落[0012]~[0014]の[化18]~[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、WO2004/074242A2(65~85頁目のExample1~40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
 また、好適なオキシムスルホネート系酸発生剤として以下の化合物を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 上記例示化合物の中でも、下記の4つの化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキル又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、特開平11-035551号公報、特開平11-035552号公報、特開平11-035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
 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、特開平11-322707号公報に開示されている、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、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、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、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、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、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、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、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)デカン等を挙げることができる。
 酸発生剤としては、これらを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。
 上記の中でも、オキシムスルホネート系酸発生剤は、透明性に優れ、且つ酸発生剤としての性能が高く、有機溶剤への溶解性が良好である。
 感エネルギー性組成物における酸発生剤の含有量は、オルガノポリシロキサン100質量部に対し、1質量部以上10質量部以下が好ましく、2質量部以上5質量部以下がより好ましい。上記範囲の下限値以上であると、酸発生剤を配合することによる効果が充分に得られ、上限値以下であると、当該組成物を有機溶剤に溶解した際に均一な溶液が得られ、保存安定性が良好であるため好ましい。
 感エネルギー性組成物は、さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、任意成分として、架橋剤を含有してもよい。架橋剤を含有することにより、耐熱性がさらに向上する。
 架橋剤としては、熱及び/又は紫外線の作用によってオルガノポリシロキサン中や当該架橋剤中に架橋構造を形成し得る成分であることが望ましい。
 架橋剤としては、例えばエポキシ基及び/又はオキセタン基を有する化合物が挙げられる。具体的には、例えば各種エポキシ樹脂、エポキシ基含有重合性不飽和化合物を含む重合性不飽和化合物の共重合体等が挙げられる。
 エポキシ樹脂としては、例えば特開平8-262709号公報に記載のエポキシ樹脂を挙げることができる。好ましくはビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルメタアクリレートを(共)重合した樹脂等を挙げることができる。これらの中では、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が好ましい。
 エポキシ基含有重合性不飽和化合物としては、例えばビニル基とエポキシ基を有する化合物が挙げられる。具体例としては、例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α-エチルアクリル酸グリシジル、α-n-プロピルアクリル酸グリシジル、α-n-ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸-3,4-エポキシブチル、メタクリル酸-3,4-エポキシブチル、アクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、メタクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、α-エチルアクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、N-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)-3,5-ジメチルベンジル]アクリルアミド、N-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)-3,5-ジメチルフェニルプロピル]アクリルアミド、アクリル酸-β-メチルグリシジル、メタクリル酸-β-メチルグリシジル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル等が挙げられる。
 「エポキシ基含有重合性不飽和化合物を含む重合性不飽和化合物の共重合体」において、エポキシ基含有重合性不飽和化合物とともに用いられる重合性不飽和化合物としては、重合性不飽和結合を有し、且つエポキシ基を有さない化合物が挙げられ、具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類、及びクロトン類エステル類等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類が好ましく、特にアクリル酸、メタクリル酸が好ましく、さらにはメタクリル酸が好ましい。
 共重合体に用いられる重合性不飽和化合物において、エポキシ基含有重合性不飽和化合物の割合は5モル%以上90モル%以下、好ましくは50モル%以上85モル%以下であることが望ましい。
 また、架橋剤は、脂環式エポキシ基を有するのが好ましい。架橋剤としては、特に、脂環式エポキシ基含有重合性不飽和化合物を含む重合性不飽和化合物の共重合体が好ましい。脂環式エポキシ基とは、脂肪族環式基の環を構成する炭素原子のうちの隣接する2つの炭素原子に-O-が結合して環を形成してなる基である。脂環式エポキシ基の脂環式基の炭素原子数は、5以上10以下程度が好ましい。
 脂環式エポキシ基含有重合性不飽和化合物としては、例えば特開平8-262709号公報に記載の式(2)~(32)で示される化合物が挙げられる。
 また、架橋剤としては、上記以外に、一般的にレジスト組成物に用いられている架橋剤を用いることができる。該架橋剤としては、例えば2,3-ジヒドロキシ-5-ヒドロキシメチルノルボルナン、2-ヒドロキシ-5,6-ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3,4,8(又は9)-トリヒドロキシトリシクロデカン、2-メチル-2-アダマンタノール、1,4-ジオキサン-2,3-ジオール、1,3,5-トリヒドロキシシクロヘキサン等のヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基あるいはその両方を有する脂肪族環状炭化水素又はその含酸素誘導体が挙げられる。
 また、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素、グリコールウリル等のアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基又は低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられる。これらのうち、メラミンを用いた架橋剤をメラミン系架橋剤、尿素を用いた架橋剤を尿素系架橋剤、エチレン尿素、プロピレン尿素等のアルキレン尿素を用いた架橋剤をアルキレン尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いた架橋剤をグリコールウリル系架橋剤という。
 メラミン系架橋剤としては、メラミンとホルムアルデヒドとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、メラミンとホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物等が挙げられる。具体的には、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミン等が挙げられ、なかでもヘキサメトキシメチルメラミンが好ましい。
 尿素系架橋剤としては、尿素とホルムアルデヒドとを反応させて、アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基で置換した化合物、尿素とホルムアルデヒドと低級アルコールとを反応させて、アミノ基の水素原子を低級アルコキシメチル基で置換した化合物等が挙げられる。具体的には、ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等が挙げられ、なかでもビスメトキシメチル尿素が好ましい。
 アルキレン尿素系架橋剤としては、アルキレン尿素とホルマリンを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得られる化合物が挙げられる。具体例としては、例えば、モノ及び/又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化エチレン尿素等のエチレン尿素系架橋剤;モノ及び/又はジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化プロピレン尿素等のプロピレン尿素系架橋剤;1,3-ジ(メトキシメチル)4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン、1,3-ジ(メトキシメチル)-4,5-ジメトキシ-2-イミダゾリジノン等を挙げられる。
 グリコールウリル系架橋剤としては、N位がヒドロキシアルキル基及び炭素原子数1以上4以下のアルコキシアルキル基の一方又は両方で置換されたグリコールウリル誘導体が挙げられる。かかるグリコールウリル誘導体は、グリコールウリルとホルマリンとを縮合反応させることにより、またこの生成物を低級アルコールと反応させることにより得ることができる。具体例としては、例えばモノ,ジ,トリ及び/又はテトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリル等が挙げられる。
 架橋剤は1種又は2種以上混合して用いることができる。
 架橋剤の配合量は、オルガノポリシロキサン100質量部に対し、5質量部以上100質量部以下が好ましく、10質量部以上50質量部以下がより好ましい。架橋剤の配合量がこの範囲内であると、耐熱性向上効果がさらに良好である。
 感エネルギー性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤、増感剤、消泡剤、紫外線吸収剤、保存安定化剤、付加的樹脂、可塑剤、安定化剤、コントラスト向上剤等の各種添加剤を添加してもよい。
 界面活性剤としては、従来公知の界面活性剤であってよく、アニオン系、カチオン系、ノニオン系等の化合物が挙げられる。具体的には、X-70-090(製品名、信越化学工業社製)等を挙げることができる。
 増感剤としては、従来公知のポジ型レジストに用いられる増感剤を使用することができる。例えば、分子量1000以下のフェノール性水酸基を有する化合物等が挙げられる。
 消泡剤としては、従来公知の消泡剤であってよく、シリコーン系、フッ素系化合物が挙げられる。
 感エネルギー性組成物は、上記各成分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ればよい。有機溶剤(S)としては、例えば、従来レジスト溶剤として公知の任意の有機溶剤から1種又は2種以上適宜選択して用いることができる。
 具体例としては、例えば、γ-ブチロラクトン等のラクトン類;
アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル-n-ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2-ヘプタノン等のケトン類;
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の多価アルコール類;
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モノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、又はジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前述の多価アルコール類又は前述のエステル結合を有する化合物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等のモノアルキルエーテル又はモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];
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等のエステル類;
アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤等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。
 中でも、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ELが好ましい。
 また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2の範囲内とすることが好ましい。
 より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2、さらに好ましくは3:7~7:3である。
 また、有機溶剤として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ-ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30~95:5とされる。
 有機溶剤の使用量は特に限定されず、被処理半導体基板上に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定される。有機溶剤(S)は、通常、組成物中の固形分濃度が10質量%以上50質量%以下、好ましくは15質量%以上35質量%以下の範囲内である量で用いられる。
(マスクの形成)
 上記被処理半導体基板上に、上記オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を用いてマスクを形成する。
 マスクを形成する方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法でマスクを形成することができる。
 まず、被処理半導体基板の表面に、オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を、スピンナー、ロールコータ、スプレー等で塗布し、必要に応じて乾燥して、塗布膜を形成する。乾燥方法は特に限定されず、例えばホットプレートにて80℃以上150℃以下の温度にて30秒以上120秒以下の間乾燥する方法、室温にて数時間~数日放置する方法や、温風ヒーターや赤外線ヒーター中に数十分~数時間入れて溶剤を除去する方法が挙げられる。
 塗布膜の膜厚は、特に限定されず、適宜設定すればよい。通常、被処理半導体基板の上端部から、当該塗布膜の上側表面までの厚さが、1μm以上10μm以下である膜厚で形成される。
 次に、塗布膜に対し、可視光線、紫外線、エキシマレーザー光等の放射線を選択的に照射(露光)する。
 露光時、放射線が照射された部分で感光剤の分子構造が変化して、アルカリ水溶液に対する溶解性が増大する。そのため、次工程で、現像液(アルカリ水溶液)で現像すると、露光後の塗布膜の、露光によって可溶化した部分が選択的に溶解除去されて、マスクとしてパターン化された膜が形成される。
 露光条件は、特に限定されない。露光に用いる光源及び方法に応じて、露光領域、露光時間、露光強度等を適宜選択することが可能である。
 露光光源は、特に限定されず、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)、KrFエキシマレーザー、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)、EB(電子線)、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。特に、g線(436nm)、h線(405nm)又はi線(365nm)が好ましく、g線又はi線がより好ましい。
 露光後、例えば80℃以上150℃以下の温度条件下、40秒以上120秒以下の間のポストエクスポージャーベーク(PEB)を行ってもよい。
 そして、露光後の塗布膜(硬化膜)を、アルカリ現像液を用いて現像する。アルカリ現像液としては、例えば0.1質量%以上10質量%以下のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液のような有機アルカリ水溶液又は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、メタケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等の無機アルカリ水溶液が挙げられる。
 現像後、後述する焼成を行う前に、紫外線硬化処理を施すことが好ましい。これにより、耐熱性が向上し、焼成時の変形を抑制できる。かかる効果が得られる理由としては、定かではないが、感光剤が架橋剤として機能し、オルガノポリシロキサンの分子間に架橋を形成することによるのではないかと推測される。
 紫外線硬化処理は公知の方法を用いて行うことができる。例えば、公知の紫外線照射装置(たとえば日本電池(株)製DeepUVProcessor ランプL-800FS、ウシオ電機(株)製エキシマ光照射装置SCG01等)を用いて、全面に紫外線を照射することにより実施できる。
 紫外線照射は、波長400nm以下の紫外線、特に150nm以上300nm以下の波長の紫外線を主に出力する光源を用いることが好ましい。かかる光源としては、たとえば、日本電池(株)製ランプL-800FS(メイン波長:254nm,185nm)、ウシオ電機(株)製ランプ UEM50L-172A/x4(メイン波長:172nm)等が挙げられる。
 紫外線は、500mJ/cm以上20000mJ/cm以下程度の照射量で照射することが好ましく、1000mJ/cm以上15000mJ/cm以下程度がより好ましい。照射量は、照射する紫外線の強度と照射時間によって制御することができる。
 なお、紫外線の照射に際しては、照射部にしわが発生しないように、急激な照射や照射による温度上昇を抑制することが望ましい。
 紫外線硬化処理後、加熱硬化処理(焼成処理)を行う前に、ポストベークを行ってもよい。このポストベーク処理は必ずしも必要ではないが、ポストベークを行うことにより耐熱性がさらに向上する。また、ポストベーク処理により、被処理半導体基板との密着性が向上する。
 ポストベーク処理としては、60℃以上230℃以下の温度で、1分以上10分以下程度の加熱処理が好ましい。
 なお、紫外線硬化処理により耐熱性が向上しているため、ポストベーク工程において変形が生じ難い。
 次に、加熱硬化処理(焼成処理)を行う。これにより、SiOを主成分としパターン形状を有する膜(パターン化されたマスク)が形成される。このマスクは、SiOを主成分とすることから、可視光線に対する透明性が非常に高い。また、絶縁性(たとえば1MHzでの誘電率が3.5以上5以下の範囲内の絶縁性)を有することもできる。
 加熱温度は、例えば、700℃以下であり、250℃以上600℃以下が好ましい。また、加熱硬化処理は、窒素雰囲気中で行うことが好ましい。
 加熱時間は、加熱温度によっても異なるが、通常、10分以上60分以下が好ましく、15分以上30分以下がより好ましい。
 <イオン注入工程>
 イオン注入工程では、マスク形成工程で形成されたマスクを備える被処理半導体基板に対してイオン注入を行う。イオン注入により、被処理半導体基板の表面側にマスクのパターン形状に応じて不純物領域が形成され、マスクを具備する半導体基板が製造される。
 イオン注入により被処理半導体基板に注入されるイオン種は限定されないが、例えば、アルミニウム、ホウ素、ガリウム、インジウム、窒素、リン、ヒ素やアンチモンが挙げられる。
 イオン注入の方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、被処理半導体基板を必要に応じて加熱しながら、目的とする元素のイオンを被処理半導体基板に衝突させてもよい。また、被処理半導体基板を必要に応じて加熱しながら、目的とする元素のイオンを含む化合物を被処理半導体基板に暴露させてもよい。
 被処理半導体基板の加熱温度は、例えば、300℃以上600℃以下である。
 イオンドーズ量は、例えば、1×1010cm-2以上1×1020cm-2以下である。
 イオンにバイアスを印加して加速させて基板に衝突させることが好ましく、イオンの加速エネルギーは、例えば、1keV以上10000keV以下である。
 <マスク除去工程>
 マスク除去工程では、マスクを除去する。マスク除去工程は、マスクと、酸化剤を含む第1処理液との接触と、マスクに対する、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマの照射との少なくとも一方を行う第1工程と、第1工程後のマスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させる第2工程と、を有する。
 (第1工程)
 第1工程では、マスクと酸化剤を含む第1処理液とを接触させるか、又は、マスクに対して、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマを照射する。第1工程では、マスクと酸化剤を含む第1処理液とを接触させ、且つ、マスクに対して酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマを照射してもよい。第1工程では、マスクと酸化剤を含む第1処理液とを接触させることが好ましい。
 マスクと第1処理液とを接触させる場合に用いる第1処理液は、酸化剤を含む。酸化剤は、マスクの少なくとも一部を酸化できれば特に限定されない。第1処理液は、酸化剤として、硫酸及び塩酸の少なくとも一方と過酸化水素及びオゾンの少なくとも一方とを含むことが好ましく、硫酸及び塩酸の少なくとも一方と過酸化水素とを含むことがより好ましく、硫酸及び過酸化水素を含むことが好ましい。硫酸及び塩酸の合計量と過酸化水素との質量比は、例えば4:1~1:4である。
 第1処理液をマスクに接触させる方法は、特に限定されず、例えば、マスクを半導体基板ごと第1処理液に浸漬させてもよく、また、マスク表面に第1処理液をスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法等の塗布法で塗布してもよい。
 第1処理液をマスクに接触させる条件は特に限定されないが、例えば、第1処理液の温度は50℃以上200℃以下であり、第1処理液とマスクとの接触時間は1分以上1時間以下である。
 マスクに対してプラズマを照射する場合のプラズマは、酸素含有ガスを用いて生成される。酸素含有ガスは、酸素のみでもよく、フルオロメタン、オゾン、アルゴンや、塩素等の酸素以外のガスと酸素との混合ガスでもよい。酸素含有ガスは、酸素を50体積%以上含むガスであることが好ましい。
 プラズマの照射条件はマスクの少なくとも一部を酸化できれば特に限定されない。例えば、印加するバイアスは10W以上500W以下であり、圧力は1Pa以上15Pa以下であり、高周波出力(RF)は100W以上2000W以下であり、プラズマ照射時間は3分以上100分以下である。
 また、プラズマ照射中の半導体基板の温度は、好ましくは300℃未満であり、より好ましくは250℃以下であり、さらに好ましくは200℃以下であり、最も好ましくは100℃以下である。
(第2工程)
 第2工程では、第1工程後のマスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させる。
 第2工程で用いる第2処理液は、フッ化物イオンを含む。第2処理液は、フッ化物イオンを発生する化合物を含む溶液、例えば、フッ化水素、フッ化リチウム、フッ化ナトリム、フッ化カリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、フッ化アンモニウム、フッ化アルミニウムや、フッ化亜鉛を含む水溶液が挙げられる。第2処理液は、フッ化水素またはその塩(フッ化水素酸またはその塩)を含むことが好ましい。第2処理液において、フッ化水素またはその塩の含有量は例えば5質量%以上であり、8質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましい。上限値について、特に制限はないが、たとえば80質量%以下である。
 また、この第2処理液としては、市販のフッ化水素酸を含む溶液や、フッ化水素酸の塩を含む溶液も用いることができる。その典型的な例としては、ステラケミファ社製の10:1 SA 高純度バッファードフッ酸等を挙げることができる。
 第2処理液をマスクに接触させる方法は、特に限定されず、例えば、第1工程後のマスクを半導体基板ごと第2処理液に浸漬させてもよく、また、第1工程後のマスク表面に第2処理液をスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法等の塗布法で塗布してもよい。
 第2処理液をマスクに接触させる条件は特に限定されないが、例えば、第2処理液とマスクとの接触時間は1分以上1時間以下であり、第2処理液の温度は50℃以下である。
 このように、上記特定の第1工程と第2工程とをこの順に行うことにより、第1工程で主に有機物が除去され且つ第2工程で主にケイ素由来の成分が除去されて、オルガノポリシロキサンを含有する組成物を用いて形成されたイオン注入のマスクを、良好に除去(剥離)することができる。したがって、マスクの残渣が少ない又はマスクの残渣が無い半導体基板を製造することができる。
 マスク除去工程では、半導体基板に対して高温に加熱しない条件を採用することができる。典型的には、マスク除去工程における半導体基板の温度は300℃未満といった条件を採用できる。このような場合、マスク除去工程において半導体基板が過度な高温にさらされないため、イオン注入工程で注入されたドーパントの加熱による拡散を抑制できるという利点がある。また、マスク除去工程の前後において、マスクのパターン形状に応じて形成された不純物領域のドーパント濃度を維持でき、また不純物領域以外の領域でのドーパント濃度の望まれない上昇を抑制できるという利点がある。よって、所望の領域に、所望する程度の濃度のドーパントを含む不純物領域が形成された半導体基板を製造することができる。マスク除去工程における半導体基板の温度は、通常、300℃未満であり、好ましくは250℃以下であり、より好ましくは200℃以下であり、さらに好ましくは100℃以下である。
 マスク除去工程後、必要に応じて、半導体基板に対して、紫外線照射、プラズマ照射、薬液処理や超音波処理等を行って、半導体基板を洗浄してもよい。
 上記の半導体基板の製造方法で製造された半導体基板は、各種半導体装置製造用の半導体基板に適用することができる。
 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
(感エネルギー性組成物の調製)
 下記オルガノポリシロキサン1を100質量部と、下記感光剤1を20質量部と、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400質量部とを混合して、感エネルギー性組成物1を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
x1:y1=30:70(モル比)
質量平均分子量Mw=8500
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式中、Dはナフトキノン-1,2-ジアジドスルホニル基を表す。)
〔実施例1〕
<マスク形成工程>
 感エネルギー性組成物1を、シリコン基板表面上にスピンコート法にて塗布し、ホットプレート上で90℃60秒間の加熱処理(乾燥処理)を行うことにより、膜厚2.0μmの塗布膜を形成した。
 次に、塗布膜に対し、露光機(ニコン社製、製品名:NSR-G7、NA=0.54)にてマスクを介して露光を行い、その後、ホットプレート上で90℃60秒間の加熱処理(PEB)を行った。
 PEB後、濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて120秒間の現像を行い、純水でリンスした。
 次に、高圧水銀ランプ(日本電池(株)製、製品名:DeepUVProcessor ランプL-800FS、メイン波長254,185nm;照射量:2700mJ/cm)により紫外線を照射して、紫外線硬化処理を行った。
 次に、紫外線硬化処理後、縦型ベーク炉(製品名:TOK TS8000MB)にて、窒素雰囲気下で、500℃で30分間の加熱硬化処理を行って、シリコン基板上に、イオン注入に用いるマスクを形成した。形成されたマスクは、ライン幅1.2μmのラインアンドスペースパターン、及び、ライン幅30μmのラインアンドスペースパターンを有していた。
<イオン注入工程>
 マスク形成工程で得られたマスクを具備するシリコン基板に対して、イオン注入装置(日新イオン機器株式会社製、製品名:IMPHEAT)を用いて、イオン種:Al、加速エネルギー:300keV、イオンドーズ量:1×1015cm-2、イオン注入温度:500℃の条件下でイオン注入を行って、不純物領域を形成した。
<マスク除去工程>
 まず、120℃の第1処理液(硫酸:過酸化水素=3:1(質量比))に、不純物領域が形成されたシリコン基板ごとマスクを10分間浸漬した(第1工程)。
 その後、25℃の第2処理液(10:1 SA 高純度バッファードフッ酸(ステラケミファ社製))に、不純物領域が形成されたシリコン基板ごとマスクを5分間浸漬して(第2工程)、半導体基板を得た。
〔実施例2~3及び比較例1〕
 マスク除去工程の第1工程における第1処理液の温度を表1に示す条件に変更したこと以外は実施例1と同様にして、半導体基板を得た。なお、比較例1では、第1工程を行わなかった。
〔実施例4~15〕
 マスク除去工程の第1工程を、プラズマ照射装置(RIE-101iPH、SUMCO社製)を用いて、表2に記載の条件で、プラズマを不純物領域が形成されたシリコン基板に照射する操作とした以外は実施例1と同様にして、半導体基板を得た。なお、ステージ温度は25℃とし、圧力は10Paとした。
<半導体基板表面の観察(残渣評価)>
 実施例及び比較例で得られた半導体基板の表面を、金属顕微鏡(オリンパス社製、製品名MX-61)で観察し、イオン注入のマスクの残渣を観察し、以下の基準で残渣を評価した。結果を表1に示す。
◎:ライン幅30μmのラインアンドスペースパターン、及び、ライン幅1.2μmのラインアンドスペースパターンのいずれも、マスク残渣が観察されなかった。
○:ライン幅30μmのラインアンドスペースパターンの残渣は観察されなかったが、ライン幅1.2μmのラインアンドスペースパターンのマスク残渣は若干観察された。
×:ライン幅30μmのラインアンドスペースパターン、及び、ライン幅1.2μmのラインアンドスペースパターンのいずれも、マスク残渣が観察された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 表1及び表2に示した結果から明らかなように、マスクと酸化剤を含む第1処理液との接触と、マスクに対する、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマの照射との少なくとも一方を行う第1工程と、第1工程後のマスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させる第2工程とによりマスク除去工程を行った実施例1~15では、ライン幅30μmのラインアンドスペースパターンのマスク残渣が観察されなかった。実施例3、7~9及び11~15では、ライン幅1.2μmのラインアンドスペースパターンのマスク残渣も観察されず、極めて良好にマスクが除去されていた。
 一方、第1工程を行わなかった比較例1では、マスクを除去し難かった。
 また、実施例1~15では、マスク除去工程でのシリコン基板の温度は、300℃未満であった。

Claims (8)

  1.  被処理半導体基板上に、オルガノポリシロキサンを含む感エネルギー性組成物を用いてマスクを形成するマスク形成工程と、
     前記マスクを備える前記被処理半導体基板に対してイオン注入を行うイオン注入工程と、
     前記マスクを除去するマスク除去工程と、を含み、
     前記マスク除去工程は、
     前記マスクと、酸化剤を含む第1処理液との接触と、前記マスクに対する、酸素含有ガスを用いて生成させたプラズマの照射との少なくとも一方を行う第1工程と、
     前記第1工程後の前記マスクに、フッ化物イオンを含む第2処理液を接触させる第2工程と、を有する半導体基板の製造方法。
  2.  前記感エネルギー性組成物は、感光剤を含み、
     前記オルガノポリシロキサンは、下記式(1)で表される構成単位を含む、請求項1に記載の半導体基板の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、Rは単結合又はアルキレン基を表し、R101はアルキル基を表し、n1は0以上4以下の整数を表す。)
  3.  前記オルガノポリシロキサンは、さらに、下記式(2)で表される構成単位を含む、請求項2に記載の半導体基板の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、Rは芳香族炭化水素基又はアルキル基を表す。)
  4.  前記感光剤が、ナフトキノンジアジド基を有する化合物を含む、請求項2又は3に記載の半導体基板の製造方法。
  5.  前記イオン注入により注入されるイオンが、アルミニウム、ホウ素、ガリウム、インジウム、窒素、リン、ヒ素及びアンチモンからなる群から選択される少なくとも1種の元素のイオンである、請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
  6.  前記第1工程において、前記マスクと前記第1処理液との接触が行なわれ、前記第1処理液は、硫酸及び過酸化水素を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
  7.  前記第2工程において、前記第2処理液がフッ化水素酸またはその塩を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
  8.  前記マスク除去工程における、前記半導体基板の温度が300℃未満である、請求項1~7のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法。
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