JP2017044875A - 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 - Google Patents
感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017044875A JP2017044875A JP2015167291A JP2015167291A JP2017044875A JP 2017044875 A JP2017044875 A JP 2017044875A JP 2015167291 A JP2015167291 A JP 2015167291A JP 2015167291 A JP2015167291 A JP 2015167291A JP 2017044875 A JP2017044875 A JP 2017044875A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- structural unit
- preferable
- polymer
- carbon atoms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 0 *C(C(OI*(O1)OC1=N)=O)=C Chemical compound *C(C(OI*(O1)OC1=N)=O)=C 0.000 description 1
- LMFUDPDBUAVXHJ-UHFFFAOYSA-N CC(C(OCC(CO1)OC1=S)=O)=C Chemical compound CC(C(OCC(CO1)OC1=S)=O)=C LMFUDPDBUAVXHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEIYGIWFDZOSHC-UHFFFAOYSA-N OC(C(CCC=C1)=C1O)=O Chemical compound OC(C(CCC=C1)=C1O)=O FEIYGIWFDZOSHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体、[B]酸発生体及び[C]溶媒を含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、[D]酸拡散制御体、[A]重合体以外のフッ素原子含有重合体(以下、「[E]重合体」ともいう)及び/又は[F]偏在化促進剤を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有していてもよい。当該感放射線性樹脂組成物は、上記成分をそれぞれ1種又は2種以上含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
[A]重合体は、構造単位(I)を有する。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、PEB温度依存性に優れる。当該感放射線性樹脂組成物が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、[A]重合体の構造単位(I)に含まれる−O−C(S)−O−は、酸素原子に比べて塩基性に優れる硫黄原子を有するため、−O−C(O)−O−を有する構造単位と比べて塩基性に優れる。そのため、[A]重合体は、適度な極性を有することにより、より酸の拡散を抑えると考えられる。その結果、当該感放射線性樹脂組成物はPEB温度依存性に優れると考えられる。
構造単位(I)は、基(1)を含む構造単位である。基(1)は、下記式(1)で表される。
メタントリイル基、エタントリイル基、n−プロパントリイル基、i−プロパントリイル基等のアルカントリイル基;
エテントリイル基、プロペントリイル基、ブテントリイル基等のアルケントリイル基;
プロピントリイル基、ブチントリイル基等のアルキントリイル基などが挙げられる。
シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基等の単環のシクロアルカントリイル基;
シクロペンテントリイル基、シクロヘキセントリイル基等の単環のシクロアルケントリイル基;
ノルボルナントリイル基、アダマンタントリイル基、トリシクロデカントリイル基等の多環のシクロアルカントリイル基;
ノルボルネントリイル基、トリシクロデセントリイル基等の多環のシクロアルケントリイル基などが挙げられる。
ベンゼントリイル基、トルエントリイル基、ナフタレントリイル基等のアレーントリイル基;
ベンゼントリイルベンゼントリイルメタントリイル基、ナフタレントリイルナフタレントリイルメタントリイル基等のアレーントリイルアレーントリイルアルカントリイル基;
ベンゼントリイルメタントリイルメタントリイル基、ナフタレントリイルメタントリイルメタントリイル基等のアレーントリイルアルカントリイルアルカントリイル基等が挙げられる。
2つ以上を組み合わせた基などが挙げられる。
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基などが挙げられる。
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
構造単位(II)は、酸解離性基を含む構造単位である。「酸解離性基」とは、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。[A]重合体が構造単位(II)を有することで、露光部と未露光部との溶解コントラストを適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を向上させることができる。
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等の単環のシクロアルカン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造などが挙げられる。
構造単位(III)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(III)をさらに有することで、現像液への溶解性を適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のリソグラフィー性能を向上させることができる。また、形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
構造単位(IV)は、ヒドロキシ基を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(IV)を有することで、現像液への溶解性をより適度に調整することができ、その結果、リソグラフィー性能を向上させることができる。また、形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(IV)以外のその他の構造単位を有していてもよい。上記その他の構造単位としては、例えばカルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基等を有する構造単位などが挙げられる。[A]重合体がその他の構造単位を有する場合、その他の構造単位の含有割合の上限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して60モル%が好ましく、50モル%がより好ましい。
[A]重合体は、例えば各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤等を用い、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;
ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤などが挙げられる。これらの中で、AIBN及びジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル重合開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;
クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル等の飽和カルボン酸エステル類;
アセトン、ブタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類;
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコール類などが挙げられる。これらの重合に使用される溶媒は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。
GPCカラム:例えば東ソー社の「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[B]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基、ヒドロキシ基等が生じ、[A]重合体の現像液への溶解性が変化するため、当該感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成することができる。当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた酸発生基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環のシクロアルカン構造;
シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環のシクロアルケン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の多環のシクロアルケン構造などが挙げられる。
ヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造;
ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造;
オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造;
アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造;
チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造のイオウ原子含有複素環構造などが挙げられる。
ベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造等が挙げられる。
RB7は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。b5は、0〜6の整数である。RB7が複数の場合、複数のRB7は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRB7は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。nb2は、0〜3の整数である。RB8は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。nb1は、0〜2の整数である。
[C]溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体、所望により含有される[D]酸拡散制御体等を溶解又は分散可能な溶媒であれば、特に限定されない。
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
アセトン、ブタノン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、2−ヘプタノン(メチル−n−ペンチルケトン)、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒;
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒;
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノンなどが挙げられる。
N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル等の酢酸エステル系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒;
ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[D]酸拡散制御体を含有していてもよい。[D]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上する。さらに、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンのサイズ変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。[D]酸拡散制御体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
トリn−ペンチルアミン等のモノアルキルアミン類;
ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;
トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリアセチルトリエタノールアミン等のトリアルキルアミン類;
アニリン、2,6−ジ−i−プロピルアニリン、N,N−ジ−n−ブチルアニリン等の芳香族アミン類;
N−t−アシルオキシカルボルニル−4−ヒドロキシピペリジンなどが挙げられる。
ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;
ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体などが挙げられる。
ピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;
N−プロピルモルホリン、N−(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;
ピラジン、ピラゾールなどが挙げられる。
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[E]重合体を含有していてもよい。[E]重合体は、[A]重合体とは異なる重合体であって、フッ素原子含有重合体である。当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、膜中の含フッ素重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍で偏在化する傾向がある。そのため、液浸露光時における酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、この[E]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように当該感放射線性樹脂組成物が[E]重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト膜を形成することができる。
構造単位(Ea)は、下記式(ff1)で表される構造単位である。[E]重合体は、構造単位(Ea)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
構造単位(Eb)は、下記式(ff2)で表される構造単位である。[E]重合体は、構造単位(Eb)を有することで疎水性が上がるため、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜表面の動的接触角をさらに向上させることができる。
[E]重合体は、構造単位(Ea)及び(Eb)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(Ec)」ともいう)を有していてもよい(但し、構造単位(Eb)に該当するものを除く)。[E]重合体が構造単位(Ec)を有することで、得られるレジストパターンの形状がより良好になる。構造単位(Ec)としては、上述の[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。
また、[E]重合体は、上記構造単位以外にも、例えばアルカリ可溶性基を含む構造単位、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位、脂環式基を含む構造単位等の他の構造単位を有していてもよい。上記アルカリ可溶性基としては、例えばカルボキシ基、スルホンアミド基、スルホ基等が挙げられる。ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位としては、上述の[A]重合体における構造単位(III)等が挙げられる。
[F]偏在化促進剤は、当該感放射線性樹脂組成物が[F]偏在化促進剤を含有する場合等に、[E]重合体を、より効率的にレジスト膜表面に偏析させる効果を有するものである。当該感放射線性樹脂組成物にこの[F]偏在化促進剤を含有させることで、[E]重合体の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、ジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制することや、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことが可能になり、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を抑制するレジスト膜表面の疎水性を向上させることができる。このような[F]偏在化促進剤として用いることができるものとしては、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、具体的には、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[F]成分以外にも、その他の任意成分を含有していてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
界面活性剤は、当該感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合等に、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏するものである。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤の市販品としては、例えばKP341(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業社)等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、2質量部が好ましい。
脂環式骨格含有化合物は、当該感放射線性樹脂組成物が脂環式骨格含有化合物を含有する場合等に、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を改善する効果を奏するものである。
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナンなどが挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物が脂環式骨格含有化合物を含有する場合、脂環式骨格含有化合物の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、5質量部が好ましい。
増感剤は、当該感放射線性樹脂組成物が増感剤を含有する場合等に、[B]酸発生体等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏するものである。
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、[C]溶媒、必要に応じて含有される[D]酸拡散制御体等を所定の割合で混合することにより調製できる。当該感放射線性樹脂組成物は、混合後に、例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。
当該レジストパターン形成方法は、レジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう)、上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)、及び上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)を備える。当該レジストパターン形成方法においては、上記レジスト膜を上述の当該感放射線性樹脂組成物により形成する。
本工程では、当該感放射線性樹脂組成物を用い、レジスト膜を形成する。このレジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗布方法としては、例えば回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PBの温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。上記温度の上限としては、140℃が好ましく、120℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。上記時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。形成されるレジスト膜の平均厚みの下限としては、10nmが好ましく、20nmがより好ましい。上記平均厚みの上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
本工程では、レジスト膜形成工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介して(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射し、露光する。露光光としては、目的とするパターンのサイズに応じて、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、EUV及び電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、EUV及び電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、EUV及び電子線がさらに好ましく、ArFエキシマレーザー光が特に好ましい。
本工程では、露光工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水、アルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。現像工程における現像方法は、アルカリ現像であっても、有機溶媒現像であってもよい。
当該重合体は、構造単位(I−1)を有する重合体である。当該重合体は、上述の性質を有するので、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができ、これを含有する感放射線性樹脂組成物はPEB温度依存性に優れる。
当該化合物は、化合物(i−1)である。当該化合物は、上述の性質を有するので、当該重合体の原料単量体として好適に用いることができる。
Mw及びMnは、東ソー社のGPCカラム(G2000HXL:2本、G3000HXL:1本、G4000HXL:1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
日本電子社の「JNM−ECX400」を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して、各重合体における各構造単位の含有割合(モル%)を求める分析を行った。
[実施例1](化合物(M−1)の合成)
500mLの丸底フラスコに(m−1)12.71g(79mmol)、ピリジン13.86g(175mmol)、ジメチルアミノピリジン0.97g(7.9mmol)及び塩化メチレン140mLを加え0℃で撹拌を開始した。そこへ、チオホスゲン10.05g(87.4mmol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で2時間撹拌した後、1Mの塩酸水溶液を加え有機層を抽出した。得られた有機層について、水洗を2回した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、(M−1)を9.41g(収率59%)得た。
前駆体を適宜選択し、実施例1と同様の操作を行うことによって、下記式(M−2)〜(M−21)で表される化合物を合成した。
各実施例及び比較合成例における各重合体の合成で用いた単量体を以下に示す。
[実施例22](重合体(A−1)の合成)
化合物(M’−1)9.47g(50モル%)、化合物(M’−6)8.58g(40モル%)及び化合物(M−1)1.95g(10モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、開始剤としてのAIBN0.79g(全単量体に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合溶液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を得た(15.7g、収率79%)。重合体(A−1)のMwは7,400であり、Mw/Mnは1.54であった。13C−NMR分析の結果、(M’−1)、(M’−6)及び(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ50.1モル%、40.1モル%及び9.8モル%であった。
下記表1又は表2に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、実施例22と同様の操作を行うことにより、重合体(A−2)〜(A−32)及び(CA−1)〜(CA−3)を合成した。
[合成例1](重合体(E−1)の合成)
化合物(M’−2)71.67g(70モル%)及び化合物(M’−14)28.33g(30モル%)を100gの2−ブタノンに溶解し、開始剤としてのジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート6.47g(全単量体に対して5モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。次いで100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合溶液を水冷して30℃以下に冷却した。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。その後、下層を回収し、固形分である重合体(E−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率60%)。重合体(E−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、(M’−2)及び(M’−4)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ71.1モル%及び28.9モル%であった。
下記実施例54〜89及び比較例1〜3の感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]溶媒、[D]酸拡散制御剤及び[F]偏在化促進剤を以下に示す。
各構造式を以下に示す。
B−1:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−2:トリフェニルスルホニウムノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−3:トリフェニルスルホニウム3−(ピペリジン−1−イルスルホニル)−1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1−スルホネート
B−4:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
C−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
C−2:シクロヘキサノン
各構造式を以下に示す。
D−1:トリフェニルスルホニウムサリチレート
D−2:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
D−3:N−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
D−4:2,6−ジ−i−プロピルアニリン
D−5:トリn−ペンチルアミン
F−1:γ−ブチロラクトン
[実施例54]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]溶媒としての(C−1)2,240質量部及び(C−2)960質量部、[D]酸拡散制御剤としての(D−1)2.3質量部、[E]重合体としての(E−1)3質量部並びに[F]偏在化促進剤としての(F−1)30質量部を配合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
下記表3又は4に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例54と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。
12インチのシリコンウェハの表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、NA=1.3、ダイポールの光学条件にて、ベストフォーカスの条件で露光した。露光後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、有機溶媒現像液として酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。この際、ホールパターンの直径が0.060μm、ピッチが0.225μmのホールサイズとなるレジストパターンを形成した。
上記形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。
PEB温度をそれぞれ89℃、90℃、91℃と変更した以外は、レジストパターンの形成と同様の操作を行うことにより、レジストパターンをそれぞれ形成した。走査型電子顕微鏡を用い、各PEB温度によるホールパターンの直径を測定した。横軸をPEB温度(℃)、縦軸をホールパターンの直径(nm)として、得られた測定値をプロットし、最小二乗法により算出した近似直線の傾きを求め、この傾きをPEB温度依存性(nm/℃)とした。この傾きが小さいほどPEB温度依存性に優れることを示す。PEB温度依存性は、6.00nm/℃以下である場合は「良好」と、6.00nm/℃を超える場合は「不良」と判断した。
Claims (7)
- 上記重合体が酸解離性基を含む第2構造単位をさらに有する請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 上記重合体が、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む第3構造単位をさらに有する請求項1、請求項2又は請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。
- レジスト膜を形成する工程、
上記レジスト膜を露光する工程、及び
上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を備え、
上記レジスト膜を請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物により形成するレジストパターン形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015167291A JP6555011B2 (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015167291A JP6555011B2 (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017044875A true JP2017044875A (ja) | 2017-03-02 |
JP6555011B2 JP6555011B2 (ja) | 2019-08-07 |
Family
ID=58211285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015167291A Active JP6555011B2 (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6555011B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017058421A (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | Jsr株式会社 | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 |
CN114933574A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-23 | 上海如鲲新材料股份有限公司 | 一种2-羧基-4-降冰片内酯-5-乙酰氧基甲基丙烯酸酯的制备方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03177410A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-08-01 | Fuji Photo Film Co Ltd | 高分子固体電解質 |
JPH08211531A (ja) * | 1994-11-18 | 1996-08-20 | Minnesota Mining & Mfg Co <3M> | ハロゲン化銀エマルジョンの化学増感 |
JPH0959324A (ja) * | 1995-06-14 | 1997-03-04 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | チオカーボネート基含有コポリマー及びそれを含む樹脂組成物 |
JP2002206020A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-07-26 | Sanyo Chem Ind Ltd | 湿気硬化型エポキシ樹脂組成物 |
JP2004323702A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Hitachi Chem Co Ltd | 光学用樹脂及びそれを用いた用途 |
JP2006291038A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
US20090068589A1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Multi-tone resist compositions |
JP2010134380A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Jsr Corp | 感放射線性樹脂組成物 |
JP2010276624A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-12-09 | Jsr Corp | 感放射線性樹脂組成物 |
JP2013003167A (ja) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | パターン形成方法 |
JP2014053115A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd | 電池用組成物およびそれを用いたリチウム二次電池 |
-
2015
- 2015-08-26 JP JP2015167291A patent/JP6555011B2/ja active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03177410A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-08-01 | Fuji Photo Film Co Ltd | 高分子固体電解質 |
JPH08211531A (ja) * | 1994-11-18 | 1996-08-20 | Minnesota Mining & Mfg Co <3M> | ハロゲン化銀エマルジョンの化学増感 |
JPH0959324A (ja) * | 1995-06-14 | 1997-03-04 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | チオカーボネート基含有コポリマー及びそれを含む樹脂組成物 |
JP2002206020A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-07-26 | Sanyo Chem Ind Ltd | 湿気硬化型エポキシ樹脂組成物 |
JP2004323702A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Hitachi Chem Co Ltd | 光学用樹脂及びそれを用いた用途 |
JP2006291038A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
US20090068589A1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Multi-tone resist compositions |
JP2010134380A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Jsr Corp | 感放射線性樹脂組成物 |
JP2010276624A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-12-09 | Jsr Corp | 感放射線性樹脂組成物 |
JP2013003167A (ja) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | パターン形成方法 |
JP2014053115A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd | 電池用組成物およびそれを用いたリチウム二次電池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017058421A (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | Jsr株式会社 | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 |
CN114933574A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-23 | 上海如鲲新材料股份有限公司 | 一种2-羧基-4-降冰片内酯-5-乙酰氧基甲基丙烯酸酯的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6555011B2 (ja) | 2019-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6115377B2 (ja) | 樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
WO2018070327A1 (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP6319001B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
WO2014148241A1 (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物の製造方法 | |
JP6648452B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP6152804B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 | |
JP2017122780A (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 | |
JP6561731B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、酸拡散制御剤及び化合物 | |
JP2017227810A (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP2017181697A (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP2017156649A (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 | |
JP6668825B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP6273689B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及びその製造方法 | |
JP6485240B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP6555011B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JPWO2013129266A1 (ja) | フォトレジスト組成物、レジストパターン形成方法、化合物、酸発生剤及び光崩壊性塩基 | |
JP6241226B2 (ja) | フォトレジスト組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 | |
JP2017016068A (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP2017156650A (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、感放射線性酸発生剤及び化合物 | |
JP6528692B2 (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 | |
JP6036545B2 (ja) | フォトレジスト組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物 | |
JP5915486B2 (ja) | フォトレジスト組成物、レジストパターン形成方法及び重合体 | |
JP2018049177A (ja) | 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、感放射線性酸発生剤、化合物及び化合物の製造方法 | |
JP2017181696A (ja) | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 | |
JP6304347B2 (ja) | 樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180111 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181218 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190611 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190624 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6555011 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |