포지티브 레지스트 조성물 및 이것을 사용한 패턴형성방법 document_id A220623019079

본 발명은 초 LSI 및 고용량 마이크로칩의 제조 등의 초미세 리소그래피 프로세스, 및 그외의 포토패브리케이션 프로세스에 적합하게 사용되는 포지티브 레지스트 조성물 및 이것을 사용한 패턴형성방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 KrF 엑시머 레이저선, 전자선, EUV선 등을 사용하여 고정밀 패턴을 형성할 수 있는 포지티브 레지티브 조성물 및 이것을 사용한 패턴형성방법에 관한 것이다. 종래부터, IC 및 LSI 등의 반도체 소자의 제조공정에 있어서, 레지스트 조성물을 사용하여 리소그래피에 의한 미세가공이 행해지고 있다. 최근, 집적회로의 고집적화에 따라, 서브미크론 및 쿼터미크론 수준의 초미세 패턴형성이 요구되어오고 있다. 이러한 상황 하에서, 노광파장은 g선에서 i선으로, 또한 KrF 엑시머 레이저광으로와 같이 단파장화되는 경향을 보인다. 또한, 현재에는 엑시머 레이저선 이외에도 전자선, X선 또는 EUV선을 사용한 리소그래피의 개발이 진행되고 있다. KrF 엑시머 레이저, 전자선, X선 또는 EUV선 등의 원자외선에 적합한 레지스트로서는 활성광선 또는 방사선 조사(이하, "노광"이라고도 함)시 산을 발생할 수 있고 이 발생된 산의 촉매작용에 의해서 레지스트의 감도가 증가하는 감방사선성 산발생제를 사용하는 "화학증폭 레지스트"가 제안되어 있다. 이러한 화학증폭 레지스트의 특유한 문제점으로는, 종래부터 노광에서 노광후 가열처리까지의 노광후 지연(이하, "PED"라고도 함)의 변동에 의한 레지스트 패턴의 선폭 변동 또는 또는 T자형 형태가 지적되어 왔다. 그러나, 최근에는, 히드록시스티렌 반복단위, t-부틸 (메타)아크릴레이트 반복단위, 및 노광후 알칼리 현상액에 대한 폴리머의 용해도가 낮아지는 반복단위를 함유하는 폴리머를 사용한 화학증폭계 감방사선성 수지 조성물을 함유하는, 상기 소자의 제조에 사용가능한 각종의 화학증폭 레지스트가 제안되어 있다(일본특허공개 평7-209868호 공보). 그러나, 현재 상태의 소자의 미세화의 경향에 따라서, 화학증폭 레지스트에 범용되는 탈보호기(t-부틸 보호기 등)는 충분한 콘트라스트를 나타낼 수 없어서, 이들 레지스트 조성물을 지금 보다 패턴크기가 더욱 미세한 소자의 제조에 사용하는 것은 곤란하다. 이러한 점에 있어서, 탈보호기로서 t-부틸 보호기 등을 대신하여 지환식기를 갖는 산분해성 아크릴레이트 모노머의 공중합에 의해 얻어진 페놀성 산분해성 수지를 사용하는 일부 레지스트 조성물이 공지되어 있다. 이들 레지스트 조성물로서, 예컨대, 미국특허 제5,561,194호, 일본특허공개 평9-73173호, 일본특허공개 2001-166474, 일본특허공개 2001-166478, 일본특허공개 2003-107708, 및 일본특허공개 2001-194792호 공보에 개시된 포지티브 레지스트 조성물이 열거될 수 있다. 일본특허공개 평9-73173호 공보에는, 이러한 탈보호기를 갖는 산분해성 수지를 사용하는 이들 레지스트 조성물은 높은 해상도를 나타낸다고 개시되어 있다. 한편, 최근에는 미세화에 따라서 선가장자리 조도의 중요도가 증대하고 있다. 선가장자리 조도는 미세선을 형성할 때에 패턴의 측벽에 형성되는 나노미터 스케일의 미세한 불균일이다. 선가장자리 조도는 선폭제어, 즉 소자의 전기특성에 영향을 미친다. 상기 탈보호기로서 지환식기를 갖는 산분해성 아크릴레이트 모노모를 공중합시킴으로써 얻어지는 페놀성 산분해성 수지를 사용하는 상기 레지스트 조성물은 선가장자리 조도에 있어서 만족스럽지 않다. 또한, 노광량의 변화에 따른 선폭변동, 즉 노광 래티튜드의 점에서는 더욱 개선이 요구되고 있다.