JP2008076631A - レジスト用材料およびレジストパターンの形成方法 - Google Patents

レジスト用材料およびレジストパターンの形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008076631A
JP2008076631A JP2006254277A JP2006254277A JP2008076631A JP 2008076631 A JP2008076631 A JP 2008076631A JP 2006254277 A JP2006254277 A JP 2006254277A JP 2006254277 A JP2006254277 A JP 2006254277A JP 2008076631 A JP2008076631 A JP 2008076631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
compound
resist
polymer
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.)
Pending
Application number
JP2006254277A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoko Takebe
洋子 武部
Naoko Shirota
直子 代田
Osamu Yokokoji
修 横小路
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP2006254277A priority Critical patent/JP2008076631A/ja
Publication of JP2008076631A publication Critical patent/JP2008076631A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

【課題】イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられるレジスト用材料およびレジストパターンの形成方法を提供する。
【解決手段】イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト用材料であって、重合体状含フッ素化合物(F)を含み、デカリンに対する後退角が30°以上であるレジスト用材料、前記イマージョンリソグラフィー法によるレジストパターンの形成方法であって、前記レジスト用材料を含むレジスト形成組成物を基板上に塗布して基板上にレジスト膜を形成する工程、イマージョンリソグラフィー工程、および、現像工程をこの順に行う、基板上にレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられるレジスト用材料およびレジストパターンの形成方法に関する。好適には、前記イマージョンリソグラフィー法に用いられるレジスト用重合体、前記イマージョンリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物、前記イマージョンリソグラフィー法に用いられるレジスト形成組成物およびレジストパターンの形成方法に関する。
半導体等の集積回路の製造においては、露光光源の光をマスクに照射して得られたマスクのパターン像を基板上の感光性レジストに投影して、該パターン像を感光性レジストに転写するリソグラフィー法が用いられる。通常、パターン像の投影は、スキャン方式により行われる。すなわち、パターン像の投影は、感光性レジスト上を相対的に移動する投影レンズを介して、パターン像を感光性レジストに投影して行われる。
感光性レジストに転写されるパターン像の解像度は、露光光源の光が短波長光になるほど向上する。そのため、露光光源として220nm以下の短波長光(ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー等。)が検討されている。
さらに、液状媒体中における光の波長が液状媒体の屈折率の逆数倍になる現象を利用したイマージョンリソグラフィー法、すなわち投影レンズ下部と感光性レジスト上部との間を高屈折率な液状媒体(以下、イマージョン液ともいう。)で満たしつつ、マスクのパターン像を投影レンズを介して感光性レジストに投影する方法が、近年検討されている。
そして、イマージョン液として、従来検討されていた水(波長193nmの光における屈折率1.44。)を主成分とする水性液状媒体を代替する、より高屈折率な非水系液状媒体が検討されはじめた。
前記非水系液状媒体としては、脂環式炭化水素化合物(cis−デカリン、trans−デカリン、スピロ[5,5]ウンデカン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、5−シラシクロ[4,4]ノナン、1−エチルアダマンタン、1,1,1−トリシクロヘプチルメタン、ジシクロヘキシル、イソプロピルシクロへキサン、シクロオクタン、シクロヘプタン等。)(特許文献3参照。)と、有機シロキサン化合物(ヘキサメチルジシロキサン等。)(特許文献4参照。)とが提案されている。
国際公開第2005/114711号パンフレット 国際公開第2005/117074号パンフレット
イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法においては、投影レンズとレジストとの間が非水系液状媒体で満たされるため、レジストの成分(光酸発生剤等。)が非水系液状媒体に溶出する、レジストが非水系液状媒体により膨潤する等の懸念がある。さらに、前記イマージョンリソグラフィー法においては、レジスト上を高速移動する投影レンズに非水系液状媒体がよく追従するのが、前記イマージョンリソグラフィー法の安定した高速実施の観点から望まれる。しかし、かかる特性に優れた具体的なレジストは知られていない。
本発明は、レジスト特性と撥油性(特に動的撥油性。)に優れた、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられるレジスト用材料を提供すべくなされた発明である。
すなわち、本発明は下記発明を提供する。
<1> イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト用材料であって、重合体状含フッ素化合物(F)を含み、デカリンに対する後退角が30°以上であるレジスト用材料。
<2> イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト用重合体であって、下式(f1)で表される化合物、下式(f2)で表される化合物、下式(f3)で表される化合物および下式(f4)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の単量体(f)の重合により形成された繰り返し単位(F)と、下式(b−1)で表される基、下式(b−2)で表される基、式−C(CF(OZ)で表される基および式−C(CF)(OZ)−で表される基から選ばれる少なくとも1種の基を有する単量体(b)の重合により形成された繰り返し単位(B)とを含み、かつ、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を1〜45モル%含み繰り返し単位(B)を10モル%以上含む重合体状含フッ素化合物(F)からなる、レジスト用重合体。
Figure 2008076631
式中の記号は下記の意味を示す。
:水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基。
:炭素数4〜20の含フッ素飽和炭化水素基。ただし、W中の炭素原子−炭素原子間には−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよく、W中の炭素原子にはヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
:メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、オキシメチレン基、オキシジメチレン基およびオキシトリメチレン基からなる群から選ばれる基。ただし、該基中の水素原子は、アルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシ基およびフルオロアルコキシ基からなる群から選ばれる炭素数1〜12の基、またはフッ素原子に置換されていてもよい。
:水素原子またはフッ素原子であって、3個のXは同一であってもよく異なっていてもよい。
:フッ素原子または炭素数1〜3のペルフルオロアルコキシ基。
F1、ZF2、ZF3およびZF4:それぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基。
B1:炭素数1〜6のアルキル基。
B1:式中の炭素原子と共同して環系炭化水素基を形成する炭素数4〜20の2価の基。
B2:炭素数1〜20の飽和炭化水素基であって、3個のXB2は同一であってもよく異なっていてもよい。
:アルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基またはアルキルカルボニル基であって炭素数1〜20の基。
ただし、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子−炭素原子間には−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよく、また、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子にはフッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
<3> <2>に記載のレジスト用重合体、光酸発生剤および有機溶媒を含むレジスト形成組成物。
<4> イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト組成物であって、重合体状含フッ素化合物(F)と酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体(B)とを含み、かつ、重合体(B)に対して重合体状含フッ素化合物(F)を0.1〜30質量%含む、デカリンに対する後退角が30°以上であるレジスト組成物。
<5> 重合体状含フッ素化合物(F)が、式(f1)で表される化合物、式(f2)で表される化合物、式(f3)で表される化合物および式(f4)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の単量体(f)の重合により形成された繰り返し単位(F)を含む含フッ素重合体である<4>に記載のレジスト組成物。
<6> 重合体状含フッ素化合物(F)が、ポリ(ペルフルオロオキシアルキレン)鎖を有する重合体状含フッ素化合物である<4>に記載のレジスト組成物。
<7> 重合体(B)が、式(b−1)で表される基、式(b−2)で表される基、式−C(CF(OZ)で表される基および式−C(CF)(OZ)−で表される基から選ばれる少なくとも1種の単量体(b)の重合により形成された繰り返し単位(B)を含む重合体である<4>〜<6>のいずれかに記載のレジスト組成物。
<8> 単量体(b)が、下式(b1)で表される化合物、下式(b2)で表される化合物または下式(b3)で表される化合物である<4>〜<7>のいずれかに記載のレジスト組成物。
Figure 2008076631
<9> <4>〜<8>のいずれかに記載のレジスト組成物、光酸発生剤および有機溶媒を含むレジスト形成組成物。
<10> イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法によるレジストパターンの形成方法であって、<3>または<9>に記載のレジスト形成組成物を基板上に塗布して基板上にレジスト膜を形成する工程、イマージョンリソグラフィー工程、および、現像工程をこの順に行う、基板上にレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法。
本発明によれば、レジスト特性(短波長光に対する透明性、エッチング耐性等。)と、特に動的撥油性とに優れたレジストが提供される。本発明のレジスト用材料を用いることにより、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法の安定した高速実施が可能となる。
本明細書において、式(a)で表される化合物を化合物(a)とも、式−CFC(CF)(OH)(CHmr−で表される基を−CFC(CF)(OH)(CHmr−とも、式(r−1)で表される基を基(r−1)とも、記す。他の化合物と他の基も同様に記す。また、基中の記号は、特に記載しない限り前記と同義である。
本発明は、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法(以下、油系イマージョンリソグラフィー法ともいう。)に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト用材料であって、重合体状含フッ素化合物(F)を含み、デカリンに対する後退角が30°以上であるレジスト用材料を提供する。
本発明のレジスト用材料は、動的撥油性に優れている。その理由は必ずしも明確ではないが、本発明のレジスト用材料が、動的撥油性に優れた重合体状含フッ素化合物(F)を含むためと考えられる。そのため、本発明のレジスト用材料から調製された感光性レジストを用いた油系イマージョンリソグラフィー法において、該感光性レジストはイマージョン液に溶出しにくく、該感光性レジストはイマージョン液に侵入されにくい。また、イマージョン液は前記感光性レジスト上をよく滑る。
したがって、本発明のレジスト用材料により、マスクのパターン像を高解像度に転写可能な、油系イマージョンリソグラフィー法の安定した高速実施が可能となる。
本発明のレジスト用材料のデカリンに対する後退角は、100°以下が好ましい。また、本発明のレジスト用材料の転落角は、1°〜25°が好ましい。
本発明における重合体状含フッ素化合物(F)からなる材料の後退角は、30°以上が好ましい。また前記後退角は、100°以下が好ましい。
重合体状含フッ素化合物(F)からなる材料のデカリンに対する転落角は、1°〜25°が好ましく、1°〜15°が特に好ましい。重合状含フッ素化合物(F)からなる材料のデカリンに対する接触角は、30°〜100°が好ましい。
本発明における非水系液状媒体は、油系イマージョンリソグラフィー法に用いられる露光光源の波長光に対して、高い光線透過率と高い屈折率とを有すれば、特に限定されない。露光光源光は、波長100〜220nmの光が好ましく、ArFエキシマーレーザー光(波長193nm)またはFエキシマーレーザー光(波長157nm)がより好ましく、ArFエキシマーレーザー光が特に好ましい。
非水系液状媒体の光線透過率は、露光光源光の波長において、70%以上が好ましい。ただし、前記光線透過率は、露光光源光の非水系液状媒体中における光路長1mmあたりの光線透過率を意味する。
非水系液状媒体の屈折率は、露光光源の波長光において、1.44超が好ましい。前記屈折率の上限は、特に限定されず、2.0以下が好ましい。
また、非水系液状媒体は、イマージョンリソグラフィー法を行う温度において液状であり、通常は0〜100℃において液状である。
本発明における非水系液状媒体は、脂環式化合物または有機シロキサン化合物が好ましく、脂環式化合物が特に好ましい。
脂環式化合物は、脂環式炭化水素化合物が好ましく、脂環式飽和炭化水素化合物が特に好ましい。脂環式化合物は、1環からなっていてもよく2環以上からなっていてもよい。脂環式化合物における環は、単環であってもよく多環であってもよい。多環は、橋かけ環であってもよく縮合環であってもよい。脂環式化合物中の炭素原子にはフッ素原子またはシアノ基が結合していてもよく、脂環式化合物中の炭素原子−炭素原子にはケイ素原子が挿入されていてもよい。
本発明における非水系液状媒体の具体例としては、cis−デカリン、trans−デカリン、スピロ[5,5]ウンデカン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、5−シラシクロ[4,4]ノナン、1−エチルアダマンタン、1,1,1−トリシクロヘプチルメタン、ジシクロヘキシル、イソプロピルシクロへキサン、シクロオクタン、シクロヘプタン、ヘキサメチルジシロキサンが挙げられる。
本発明のレジスト用材料の第1の好ましい態様としては、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト用重合体であって、下記化合物(f1)、下記化合物(f2)、下記化合物(f3)および下記化合物(f4)から選ばれる少なくとも1種の単量体(f)の重合により形成された繰り返し単位(F)と、下記基(b−1)、下記基(b−2)、−C(CF(OZ)および−C(CF)(OZ)−から選ばれる少なくとも1種の基を有する単量体(b)の重合により形成された繰り返し単位(B)とを含み、かつ、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を1〜45モル%含み繰り返し単位(B)を10モル%以上含む重合体状含フッ素化合物(F)からなる、レジスト用重合体が挙げられる。
Figure 2008076631
本発明のレジスト用重合体は、特に動的撥油性に優れている。その理由は必ずしも明確ではないが、本発明のレジスト用重合体が繰り返し単位(F)を含む含フッ素重合体であるためと考えられる。そのため、本発明のレジスト用重合体により、イマージョン液に浸入されにくくイマージョン液に溶出しにくい、イマージョン液によく滑るレジストを容易に調製できる。また、本発明のレジスト用重合体は繰り返し単位(B)を含むため酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体である。本発明のレジスト用重合体から調製されたレジストの露光部分は、アルカリ溶液により容易に除去できる。
したがって、本発明のレジスト用重合体により、マスクのパターン像を高解像度に転写可能な、油系イマージョンリソグラフィー法の安定した高速実施が可能となる。
本明細書におけるRは、水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基が好ましい。
本明細書におけるWは、炭素原子に結合したフッ素原子を有する飽和炭化水素基であれば特に限定されない。Wは、含フッ素環構造を有していてもよい。この場合、含フッ素環構造は、含フッ素単環構造であってもよく、含フッ素多環構造であってもよい。含フッ素多環構造は、含フッ素縮合環構造であってもよく含フッ素多環構造であってもよい。
中の炭素原子−炭素原子間に−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されている場合には、−O−が挿入されているのが好ましい。
化合物(f1)は、下記化合物(f11)、下記化合物(f12a)、下記化合物(f12b)、下記化合物(f13)または下記化合物(f14)が好ましい。
Figure 2008076631
式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
F1:単結合またはメチレン基。
F21:フッ素原子またはトリフルオロメチル基。
F22:−CF−または−C(CF−であって、2個のWF22は同一であってもよく異なっていてもよい。
F31:水素原子、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のフルオロアルキル基。
F32:式中の炭素原子と共同して含フッ素単環式炭化水素基を形成する炭素数3〜11のペルフルオロアルキレン基。
F4:炭素数4〜20の、環構造を有さない1価含フッ素有機基。
F1がメチレン基である化合物(f11)は、新規化合物である。前記化合物(f11)は、下記化合物(pf11)と水を反応させて下記化合物(qf11)を得て、つぎに化合物(qf11)とH−CHOを反応させて下記化合物(rf11)を得て、つぎに化合物(rf11)とCH=CRCOClを反応させることにより製造できる。
Figure 2008076631
化合物(f11)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(f12a)は、新規化合物である。化合物(f12a)は、下記化合物(of12a)とR−COFをエステル化反応して下記化合物(pf12a)を得て、化合物(pf12a)の液相フッ素化反応により下記化合物(qf12a)を得て、化合物(qf12a)をKF存在下に熱分解反応して下記化合物(rf12a)を得て、化合物(rf12a)を還元反応して下記化合物(sf12a)を得て、化合物(sf12a)とCH=CRCOClを反応させることにより製造できる。
Figure 2008076631
式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
:炭素数1〜20のエーテル性酸素原子を含んでいてもよいペルフルオロアルキル基。
H21:WF21に対応する基であって、水素原子またはメチル基。
H22:WF22に対応する基であって、−CH−または−C(CH−。
なお、化合物(qf12a)は、化合物(of12a)のかわりに下記化合物(oof12a)を用いる以外は同様にして得られる下記化合物(ppf12a)の液相フッ素化反応によって製造してもよい。
Figure 2008076631
化合物(f12b)は、新規化合物である。化合物(f12b)は、化合物(of12a)のかわりに下記化合物(of12b)を用いる以外は同様にして、製造できる。
Figure 2008076631
化合物(f12a)と化合物(f12b)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(f13)のWF32は、直鎖状のペルフルオロアルキレン基であってもよく、分岐状のペルフルオロアルキレン基であってもよい。WF32は、−(CFw3−が好ましい。ただし、w3は、3〜9の整数を示し、3〜6が好ましい。
化合物(f13)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(f14)のWF4は、−(CHmf−QF4−(CHnf−WF41が好ましい。
式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
mfおよびnf:mfは1以上の整数であり、nfは0以上の整数であり、mfとnfの和は1〜8の整数である。
F4:単結合、−NHC(O)−、−NHSO−または−NHC(O)NH−。
F41:炭素数4〜12のポリフルオロアルキル基。ただし、WF41中の炭素原子−炭素原子間には、−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよい。
mfは1以上の整数であり、nfは0以上の整数であり、mfとnfの和は1〜6の整数であるのが好ましく、2であるのが特に好ましい。
F4は、単結合が好ましい。
F41は、環構造を含まない基であれば特に限定されない。WF41は、直鎖状の基であってもよく、分岐状の基であってもよい。
F41は、炭素数4〜12のペルフルオロアルキル基または炭素数4〜12の炭素原子−炭素原子間に−O−を含むペルフルオロアルキル基が特に好ましい。
化合物(f14)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(f2)のQは、−CHCH(TF1)CH−、−OCFCF−、−OCF(TF2)CF−または−OCFCF(TF2)−が好ましい。ただし、TF1は炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のフルオロアルキル基を、TF2は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を、示す(以下同様。)。
化合物(f2)は、下記化合物(f21)、下記化合物(f22)、下記化合物(f23)または下記化合物(f24)が好ましい。
CF=CFCHCH(TF1)CHCH=CH (f21)、
CF=CFOCFCFCX=C(X (f22)、
CF=CFOCFCF(TF2)CX=C(X (f23)、
CF=CFOCF(TF2CFCX=C(X (f24)。
化合物(f2)の具体例(ただし、後述の化合物(f21)を除く。)としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(f21)は、新規化合物である。化合物(f21)は、下記化合物(pf21)とCFClCFClIを反応させて下記化合物(qf21)を得て、つぎに下記化合物(qf21)とCH=CHCHMgClを反応させて下記化合物(rf21)を得て、つぎに化合物(rf21)をZn存在下に脱塩素化反応させることに製造できる。
CH=CHTF1 (pf21)、
CFClCFClCHCHITF1 (qf21)、
CFClCFClCHCH(TF1)CHCH=CH (rf21)。
化合物(f21)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(f3)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(f4)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
本明細書におけるXB1は、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、メチル基またはエチル基が特に好ましい。
本明細書におけるYB1と式中の炭素原子により形成される2価の基は、脂肪族の基が好ましく、飽和脂肪族の基が特に好ましい。前記2価の基は、単環系炭化水素基であってもよく多環系炭化水素基であってもよい。前記2価の基は、多環系炭化水素基が好ましく、橋かけ環炭化水素基が特に好ましい。
B1中の炭素原子−炭素原子間に−O−、−C(O)O−または−C(O)−が挿入されている場合は、−C(O)O−が挿入されているのが好ましい。YB1中の炭素原子にフッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合している場合は、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合しているのが好ましい。
本明細書におけるXB2は、3個とも炭素数1〜3のアルキル基であるか2個が炭素数1〜3のアルキル基であり1個が炭素数4〜20の環系炭化水素基であるのが好ましい。
基(b−1)は、下記基(b−11)、下記基(b−12)、下記基(b−13)、下記基(b−14)または下記基(b−15)が好ましい。
Figure 2008076631
基(b−2)は、下記基(b−21)または下記基(b−22)が好ましい。
Figure 2008076631
−C(CF(OZ)は、−C(CF(OCHOZB1)(ただし、ZB1は炭素数1〜12のアルキル基を示す。以下同様。)が好ましく、−C(CF(OCHOCH)、−C(CF(OCHOCHCH)、−C(CF(OCHOC(CH)または下式で表されるいずれかの基が特に好ましい。
Figure 2008076631
−C(CF)(OZ)−は、−C(CF)(OCHOZB1)−が好ましく、−C(CF)(OCHOCH)−、−C(CF)(OCHOCHCH)−、−C(CF)(OCHOC(CH)−または下式で表されるいずれかの基が特に好ましい。
Figure 2008076631
単量体(b)は、下記化合物(b1)、下記化合物(b2)または下記化合物(b3)が好ましく、下記化合物(b1)が特に好ましい。
Figure 2008076631
本明細書におけるRは、水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基が好ましく、水素原子またはメチル基が特に好ましい。
本明細書におけるQ中のmrは、1が好ましい。
本明細書におけるQ中のnrは、0が好ましい。
本明細書におけるQは、−CFC(CF)(OZ)CH−または−CHCH(C(CF(OZ))CH−が好ましく、−CFC(CF)(OCHOZB1)CH−または−CHCH(C(CF(OCHOZB1))CH−が特に好ましい。
化合物(b1)は、下記化合物(b11)、下記化合物(b12)、下記化合物(b13)、下記化合物(b14)または下記化合物(b15)が好ましく、下記化合物(b11)が特に好ましい。
Figure 2008076631
化合物(b2)は、下記化合物(b21)または下記化合物(b22)が好ましい。
Figure 2008076631
化合物(b3)は、CF=CFCFC(CF)(OZ)CHCH=CHまたはCF=CFCHCH(C(CF(OZ))CHCH=CHが好ましく、CF=CFCFC(CF)(OCHOZB1)CHCH=CHまたはCF=CFCHCH(C(CF(OCHOZB1))CHCH=CHが特に好ましい。
化合物(b1)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(b2)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
化合物(b3)の具体例としては下記化合物が挙げられる。
Figure 2008076631
繰り返し単位(B)は、化合物(b1)、化合物(b2)または化合物(b3)の重合により形成された繰り返し単位がより好ましく、化合物(b1)の重合により形成された繰り返し単位が特に好ましい。
本発明のレジスト用重合体は、繰り返し単位(F)と繰り返し単位(B)以外の繰り返し単位(以下、他の単位(FB)という。)を含んでいてもよい。
他の単位(FB)は、下記基(q−1)または下記基(q−2)を有する単量体(q)の重合により形成された繰り返し単位(Q)が好ましい。
Figure 2008076631
式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
Q1:式中の炭素原子と共同して橋かけ環炭化水素基を形成する炭素数5〜20の3価の基であって、基中の炭素原子にフッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合している基。また、YQ1中の炭素原子−炭素原子間には、−C(O)O−または−C(O)−が挿入されていてもよい。
Q2:式中の炭素原子と共同して環系炭化水素基を形成する炭素数4〜20の2価の基であって、基中の炭素原子−炭素原子間に−C(O)O−または−C(O)−が挿入されている基。また、YQ2中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
Q1と式中の炭素原子により形成される3価の基、および、YQ2と式中の炭素原子により形成される2価の基は、それぞれ独立に、脂肪族の基が好ましく、飽和脂肪族の基が特に好ましい。前記2価の基は単環系炭化水素基であってもよく、多環系炭化水素基であってもよい。多環系炭化水素基は、橋かけ環炭化水素基であってもよい。
また、YQ1と式中の炭素原子により形成される3価の基、または、YQ2と式中の炭素原子により形成される2価の基は、−C(O)O−または−C(O)−が炭素原子−炭素原子間に挿入されている基であるか、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が炭素原子に結合している基であるのが好ましい。
基(q−1)は、下記基(q−11)、下記基(q−12)、下記基(q−13)、下記基(q−14)または下記基(q−15)が好ましい。
Figure 2008076631
化合物(q−2)は、下記基(q−21)、下記基(q−22)、下記基(q−23)、下記基(q−24)、下記基(q−25)、下記基(q−26)、下記基(q−27)、下記基(q−28)または下記基(q−29)が好ましい。
Figure 2008076631
単量体(q)は、下記化合物(q1)または下記化合物(q2)が好ましい。
Figure 2008076631
は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基を示す(以下同様。)。Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基が好ましい。
化合物(q1)は、下記化合物(q11)、下記化合物(q12)、下記化合物(q13)、下記化合物(q14)または下記化合物(q15)が好ましい。
Figure 2008076631
化合物(q2)は、下記化合物(q21)、下記化合物(q22)、下記化合物(q23)、下記化合物(q24)、下記化合物(q25)、下記化合物(q27)、下記化合物(q28)または下記化合物(q29)が好ましい。
Figure 2008076631
本発明のレジスト用重合体は、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を2.5〜30モル%含むのが好ましい。この場合、本発明のレジスト重合体を有機溶媒に分散または溶解させた液状組成物が調製しやすい。
本発明のレジスト用重合体は、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(B)を20〜90モル%含むのが好ましく、30〜60モル%含むのが特に好ましい。この場合、イマージョンリソグラフィー法において、露光部分をアルカリ溶液で除去しやすい。
本発明のレジスト用重合体が他の単位(FB)を含む場合、全繰り返し単位に対して、他の単位(FB)を20〜60モル%含むのが好ましい。
本発明のレジスト用重合体の重量平均分子量は、1000〜100000が好ましい。
本発明のレジスト用重合体の好ましい態様としては、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を2.5〜30モル%含み、繰り返し単位(B)を30〜60モル%含む重合体が挙げられる。
特に好ましい態様としては、繰り返し単位(F)、繰り返し単位(B)および他の単位(FB)を含む重合体であって、かつ、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を2.5〜30モル%含み、繰り返し単位(B)を30〜60モル%含み、繰り返し単位(FB)を20〜60モル%含む、含フッ素重合体が挙げられる。
前記態様における繰り返し単位(B)は、化合物(b1)の重合により形成された繰り返し単位が好ましく、化合物(b11)の重合により形成された繰り返し単位が特に好ましい。また、他の単位(FB)は、化合物(q1)または化合物(q2)の重合により形成された繰り返し単位が好ましく、化合物(q12)、化合物(q13)、化合物(q22)、化合物(q23)、化合物(q25)または化合物(q26)の重合により形成された繰り返し単位が特に好ましい。
前記態様における重合体の重量平均分子量は、1000〜30000が好ましい。
本発明のレジスト用重合体は、油系イマージョンリソグラフィー法への適用において、通常、ポジ型感光性レジストに調製されて用いられる。本発明のレジスト用重合体には光酸発生剤が配合されるのが好ましい。また、本発明のレジスト用重合体は、油系イマージョンリソグラフィー法への適用において、通常は基板上に塗布されて用いられるため、液状組成物に調製されるのが好ましい。
本発明は、本発明のレジスト用重合体、光酸発生剤および有機溶媒を含むレジスト形成組成物(以下、レジスト形成組成物(1)ともいう。)を提供する。
レジスト形成組成物(1)は、本発明のレジスト用重合体に対して光酸発生剤を1〜10質量%含むのが好ましい。レジスト形成組成物(1)は、本発明のレジスト用重合体に対して有機溶媒を100質量%〜10000質量%含むのが好ましい。
光酸発生剤は、活性光線の照射により酸を発生する基を有する化合物であれば特に限定されない(ただし、活性光線とは放射線を包含する広い概念を意味する。)。前記化合物は、非重合体状の化合物であっても、重合体状の化合物であってもよい。また、光酸発生剤は、1種を用いてもよく、2種以上を用いていてもよい。
光酸発生剤は、オニウム塩類、ハロゲン含有化合物類、ジアゾケトン類、スルホン化合物類、スルホン酸化合物類、ジアゾジスルホン類、ジアゾケトスルホン類、イミノスルホネート類およびジスルホン類からなる群から選ばれる光酸発生剤が好ましい。
光酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフレート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムノナネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホニウム、1−(ナフチルアセトメチル)チオラニウムトリフレート、シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフレート、ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフレート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムトシレート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムドデシルベンゼンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、(4−ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン、4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン、ベンゾイントシレート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフレートが挙げられる。
有機溶媒は、本発明のレジスト用重合体に対する相溶性の高い溶媒であれば、特に限定されない。有機溶媒は、フッ素系有機溶媒であってもよく、非フッ素系有機溶媒であってもよい。
フッ素系有機溶媒の具体例としては、CClFCH、CFCFCHCl、CClFCFCHClF等のハイドロクロロフルオロカーボン類;CFCHFCHFCFCF、CF(CFH、CF(CF、CF(CF、CF(CF等のハイドロフルオロカーボン類;1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等の芳香族系ハイドロフルオロベンゼン類;ハイドロフルオロケトン類;CFCFCFCFOCH、(CFCFCF(CF)CFOCH、CFCHOCFCHF等のハイドロフルオロエーテル類;CHFCFCHOH等のハイドロフルオロアルコール類が挙げられる。
非フッ素系有機溶媒の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ジアセトンアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン等のケトン類、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メチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸2−エトキシエチル、酢酸イソアミル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、プロピレングリコールメ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、プロピ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イソプロピルエーテル、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ジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノまたはジアルキルエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
本発明のレジスト用材料の第2の好ましい態様としては、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト組成物であって、重合体状含フッ素化合物(F)と酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体(B)とを含み、重合体(B)に対して重合体状含フッ素化合物(F)を0.1〜30質量%含む、デカリンに対する後退角が30°以上であるレジスト組成物が挙げられる。
本発明のレジスト組成物は、重合体(B)に対して重合体状含フッ素化合物(F)を1〜10質量%含むのが好ましい。この場合、重合体状含フッ素化合物(F)と重合体(B)が相溶しやすく、レジスト組成物の造膜性が優れる。
本発明のレジスト組成物は、特に動的撥油性に優れている。その理由は必ずしも明確ではないが、本発明のレジスト組成物が、重合体状含フッ素化合物(F)を含むためと考えられる。そのため、本発明のレジスト組成物により、イマージョン液に浸入されにくくイマージョン液に溶出しにくい、イマージョン液によく滑るレジストを容易に調製できる。また、本発明のレジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体(B)を含む組成物である。本発明のレジスト組成物から調製されたレジストの露光部分は、アルカリ溶液により容易に除去できる。
したがって、本発明のレジスト組成物により、マスクのパターン像を高解像度に転写可能な、油系イマージョンリソグラフィー法の安定した高速実施が可能となる。
重合体状含フッ素化合物(F)の第1の好ましい態様としては、化合物(f1)、化合物(f2)、化合物(f3)および化合物(f4)から選ばれる少なくとも1種の単量体(f)の重合により形成された繰り返し単位(F)を含む含フッ素重合体が挙げられる。
前記含フッ素重合体における繰り返し単位(F)は、通常は1種である。
前記含フッ素重合体は、繰り返し単位(F)のみからなる含フッ素重合体であってもよく、繰り返し単位(F)と繰り返し単位(F)以外の繰り返し単位(以下、他の単位(F)ともいう。)とを含む含フッ素重合体であってもよい。含フッ素重合体は、全繰り返し単位に対して繰り返し単位(F)を、2.5モル%以上含むのが好ましく、5モル%以上含むのが好ましい。含フッ素重合体が他の単位(F)を含む場合、全繰り返し単位に対して他の単位(F)を97.5モル%以下含むのが好ましく、95モル%以下含むのが特に好ましい。他の単位(F)は、単量体(b)または単量体(q)の重合により形成された繰り返し単位が好ましい。
前記含フッ素重合体の重量平均分子量は、1000〜100000が好ましく、1000〜50000が特に好ましい。
前記含フッ素重合体の好ましい態様としては、下記含フッ素重合体(F)、下記含フッ素重合体(F)が挙げられる。
含フッ素重合体(F):繰り返し単位(F)のみからなる含フッ素重合体。
含フッ素重合体(F):繰り返し単位(F)と他の単位(F)とを含み、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を2.5〜50モル%含み他の単位(F)を50〜97.5モル%含む含フッ素重合体。
重合体(F)における他の単位(F)は、化合物(b1)、化合物(q1)または化合物(q2)の重合により形成された繰り返し単位が好ましく、化合物(b11)、化合物(q12)、化合物(q22)、化合物(q23)、化合物(q25)または化合物(q26)の重合により形成された繰り返し単位が特に好ましい。
前記態様における重合体の重量平均分子量は、1000〜30000が好ましい。
重合体状含フッ素化合物(F)の第2の好ましい態様としては、ポリ(ペルフルオロオキシアルキレン)鎖を有する重合体状含フッ素化合物が挙げられる。
前記重合体状含フッ素化合物は、−(CFO)−、−(CFCFO)−、−(CFCFCFO)−、−(CFCF(CF)O)−および−(CFCFCFCFO)−から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位を主鎖に有する重合体状含フッ素化合物が好ましく、−(CFO)−および/または−(CFCFO)−を主鎖に有する重合体状含フッ素化合物が特に好ましい。
前記重合体状含フッ素化合物の重量平均分子量は、750〜10000が好ましい。
重合体(B)は、単量体(b)の重合により形成された繰り返し単位(B)を含む重合体が好ましく、前記重合体であって、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(B)を10モル%以上含む重合体が特に好ましい。
単量体(b)は、化合物(b1)、化合物(b2)または化合物(b3)が好ましく、化合物(b1)がより好ましく、化合物(b11)が特に好ましい。
重合体(B)は、さらに単量体(q)の重合により形成された繰り返し単位(Q)を含むのが好ましい。
繰り返し単位(Q)は、下記基(q−1B)または下記基(q−2B)を有する単量体(qB)の重合により形成された繰り返し単位が好ましい。
Figure 2008076631
式中の記号は下記の意味を示す(以下同様。)。
Q1B:式中の炭素原子と共同して橋かけ環炭化水素基を形成する炭素数5〜20の3価の基であって、基中の炭素原子にフッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合している基。また、YQ1B中の炭素原子−炭素原子間には、−C(O)O−または−C(O)−が挿入されていてもよい。
Q2B:式中の炭素原子と共同して環系炭化水素基を形成する炭素数4〜20の2価の基であって、基中の炭素原子−炭素原子間に−C(O)O−または−C(O)−が挿入されている基。また、YQ2B中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
Q1Bと式中の炭素原子により形成される3価の基は、脂肪族の基が好ましく、飽和脂肪族の基が特に好ましい。また、YQ1B中の炭素原子−炭素原子間に、−C(O)O−または−C(O)−が挿入されている場合は、−C(O)O−が挿入されているのが好ましい。
Q2Bと式中の炭素原子により形成される2価の基は、脂肪族の基が好ましく、飽和脂肪族の基が特に好ましい。前記2価の基は単環系炭化水素基であってもよく、多環系炭化水素基であってもよい。
基(q−1B)は、基(q−12)または基(q−13)が好ましい。
基(q−2B)は、基(q−22)、基(q−23)、基(q−25)または基(q−26)が好ましい。
単量体(qB)は、下記化合物(q1B)または下記化合物(q2B)が好ましい。
Figure 2008076631
は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基を示す(以下同様)。Tは、水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基が好ましく、水素原子またはメチル基が特に好ましい。
化合物(q1B)は、化合物(q12)または化合物(q13)が好ましい。
化合物(q2B)は、化合物(q22)、化合物(q23)、化合物(q25)または化合物(q26)が好ましい。
重合体(B)の重量平均分子量は、1000〜100000が好ましい。
重合体(B)の好ましい態様としては、繰り返し単位(B)と繰り返し単位(Q)を含む重合体であって、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(B)を20〜50モル%と繰り返し単位(Q)を50〜80モル%含む重合体が挙げられる。
前記好ましい態様において、繰り返し単位(Q)は、化合物(q1B)の重合により形成された繰り返し単位と化合物(q2B)の重合により形成された繰り返し単位とであるのが好ましく、化合物(q12)または化合物(q13)の重合により形成された繰り返し単位と、化合物(q22)、化合物(q23)、化合物(q25)または化合物(q26)の重合により形成された繰り返し単位とであるのが特に好ましい。
前記態様における重合体の重量平均分子量は、1000〜100000が好ましく、1000〜50000が特に好ましい。
本発明のレジスト組成物は、油系イマージョンリソグラフィー法への適用において、通常はポジ型感光性レジストに調製されて用いられる。本発明のレジスト組成物には光酸発生剤が配合されるのが好ましい。また、本発明のレジスト組成物は、油系イマージョンリソグラフィー法への適用において、通常は基板上に塗布されて用いられるため、液状組成物に調製されるのが好ましい。
本発明は、本発明のレジスト組成物、光酸発生剤および有機溶媒を含むレジスト形成組成物(以下、レジスト形成組成物(2)ともいう。)を提供する。
レジスト形成組成物(2)は、重合体(B)に対して光酸発生剤を1〜10質量%含むのが好ましい。レジスト形成組成物(2)は、重合体(B)に対して有機溶媒を100質量%〜10000質量%含むのが好ましい。光酸発生剤としては、レジスト形成組成物(1)と同じ光酸発生剤が挙げられる。有機溶媒としては、レジスト形成組成物(1)と同じ有機溶媒が挙げられる。
本発明のレジスト形成組成物(ただし、レジスト形成組成物(1)およびレジスト形成組成物(2)の総称である。)は、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられるポジ型感光性レジスト材料である。イマージョンリソグラフィー法は、特に限定されず、本発明のレジスト形成組成物を基板(シリコンウェハ等。)上に塗布して基板上にレジスト膜を形成する工程、イマージョンリソグラフィー工程、および、現像工程をこの順に行うイマージョンリソグラフィー法が挙げられる。
イマージョンリソグラフィー工程としては、露光光源の光をマスクに照射して得られたマスクのパターン像を、投影レンズとレジスト膜の間をイマージョン液で満たしつつ、レジスト膜上を相対的に移動する投影レンズを介して基板上のレジスト膜の所望の位置に投影する工程が挙げられる。
露光光源は、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)またはFエキシマレーザー光(波長157nm)が好ましく、ArFエキシマレーザー光またはFエキシマレーザー光がより好ましく、ArFエキシマレーザー光が特に好ましい。
イマージョン液は、イマージョンリソグラフィー法に用いられる露光光源光において、光線透過率と屈折率とが高い非水系液状媒体であれば、特に限定されない。イマージョン液は、前記脂環式化合物または前記有機シロキサン化合物が好ましく、前記脂環式化合物が特に好ましい。
現像工程としては、レジスト膜の露光部分をアルカリ溶液により除去する工程が挙げられる。アルカリ溶液としては、特に限定されず、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドおよびトリエチルアミンからなる群から選ばれるアルカリ化合物を含むアルカリ水溶液が挙げられる。
本発明を、実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
ジクロロペンタフルオロプロパンをR225と、テトラヒドロフランをTHFと、ジイソプロピルパーオキシジカーボネートをIPPと、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートをPGMEAと、メチルエチルケトンをMEKと、シクロペンタノンをCPと、乳酸エチルをELと、記す。重量平均分子量をMwと、数平均分子量をMnと、ガラス転移点温度をTgと、記す。
MwとMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法(展開溶媒:THF、内部標準:ポリスチレン。)を用いて測定した。Tgは、示差走査熱分析法を用いて測定した。
実施例においては、単量体(f)として下記化合物(f14)、下記化合物(f14)、下記化合物(f2)、下記化合物(f2)を用いた。
Figure 2008076631
単量体(b)として下記化合物(b11)を、単量体(q)として下記化合物(q12)、下記化合物(q22)を、用いた。
Figure 2008076631
[例1]レジスト用重合体の製造例
[例1−1]重合体(F)の製造例
反応器(ガラス製、内容積30mL)に、化合物(f14)(0.32g)、化合物(b11)(0.65g)、化合物(q12)(0.13g)、化合物(q22)(0.35g)およびMEK(3.95g)を仕込み、IPP(0.81g)を50質量%含むR225溶液を重合開始剤として仕込んだ。
反応器内雰囲気の窒素ガス置換と脱気をそれぞれ2回行った後に、反応器内を撹拌しながら内温40℃にて18時間重合反応を行った。重合終了後、反応器内溶液をヘキサン中に滴下して生成した固形分を回収し、さらに90℃にて24時間真空乾燥して、25℃にて白色粉末状の非晶性の重合体;重合体(F)(1.07g)を得た。
重合体(F)の、Mnは4600であり、Mwは11000であった。19F−NMRおよびH−NMR測定により、重合体(F)は、全繰り返し単位に対して、化合物(f14)の重合により形成された繰り返し単位を8モル%含み、化合物(b11)の重合により形成された繰り返し単位を57モル%含み、化合物(q12)の重合により形成された繰り返し単位を8モル%含み、化合物(q22)の重合により形成された繰り返し単位を27モル%含む、含フッ素重合体であることを確認した。
重合体(F)をPGMEAに溶解させて、重合体(F)を9質量%含むPGMEA溶液;組成物(1)を得た。
[例1−2]重合体(F)の製造例
反応器(ガラス製、内容積30mL)に、化合物(f14)(0.67g)、化合物(b11)(0.25g)、化合物(q22)(0.17g)およびMEK(3.06g)を仕込み、IPP(0.44g)を50質量%含むR225溶液を重合開始剤として仕込んだ。
反応器内を脱気した後に、反応器内を撹拌しながら内温40℃にて18時間重合反応を行った。重合終了後、反応器内溶液をメタノール中に滴下して生成した固形分を回収し、さらに90℃にて24時間真空乾燥して、25℃にて白色粉末状の非晶性の重合体;重合体(F)(0.63g)を得た。
重合体(F)の、Mnは7300であり、Mwは10629であった。
重合体(F)は、THF、PGMEA、CP、MEK、ELにそれぞれ可溶であった。
重合体(F)をPGMEAに溶解させて、重合体(F)を9質量%含むPGMEA溶液;組成物(1)を得た。
[例1−3]重合体(F)の製造例
反応器(ガラス製、内容積30mL)に、化合物(f14)(0.87g)、化合物(b11)(0.50g)、化合物(q22)(0.29g)およびMEK(4.52g)を仕込み、IPP(0.93g)を50質量%含むR225溶液を重合開始剤として仕込んだ。
反応器内を脱気した後に封管し、内温40℃にて18時間重合反応を行った。重合反応終了後、反応器内溶液をメタノール中に滴下して生成した固形分を回収し、さらに90℃にて24時間真空乾燥して、25℃にて白色粉末状の非晶性の重合体(F)(1.12g)を得た。
重合体(F)の、Mnは7300であり、Mwは10629であった。
重合体(F)は、THF、PGMEA、CP、MEK、ELにそれぞれ可溶であった。
重合体(F)をPGMEAに溶解させて、重合体(F)を9質量%含むPGMEA溶液;組成物(1)を得た。
[例2]レジスト組成物の製造例
重合体(B)として、全繰り返し単位に対して、化合物(b11)の重合により形成された繰り返し単位を40モル%を含み、化合物(q12)の重合により形成された繰り返し単位を20モル%含み、化合物(q22)の重合により形成された繰り返し単位を40モル%含む重合体(Mw6600,Mn2900);重合体(B)を用いた。
[例2−1]組成物(2)の製造例
重合体(B)を9.57質量%含むPGMEA溶液(4.18g)と、重合体(F)(20.0mg)とを混合して、透明均一な溶液を得た。該溶液をフィルター(孔径0.2μm、PTFE製)に通して濾過をして、重合体(B)に対して5.0質量%の重合体(F)を含む液状の組成物;組成物(2)を得た。
[例2−2]組成物(2)の製造例
重合体(B)を9.57質量%含むPGMEA溶液(4.18g)と、重合体(F)(20.0mg)とを混合して、透明均一な溶液を得た。該溶液をフィルター(孔径0.2μm、PTFE製)に通して濾過をして、重合体(B)に対して5.0質量%の重合体(F)を含む液状の組成物;組成物(2)を得た。
[例2−3]組成物(2)の製造例
化合物(f2)を単独重合させて得られた下記繰り返し単位(F2)からなるMw21500の含フッ素重合体;重合体(F)を、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンに溶解させて、重合体(F)を0.55質量%含む溶液を得た。
Figure 2008076631
前記溶液(1.18g)と、重合体(B)を10質量%含むCP溶液(1.30g)とを混合して、透明均一な溶液を得た。該溶液をフィルター(孔径0.2μm、PTFE製)に通して濾過をして、重合体(B)に対して5.0質量%の重合体(F)を含む液状の組成物;組成物(2)を得た。
[例2−4]組成物(2)の製造例
化合物(f2)を単独重合させて得られた下記繰り返し単位(F2)からなるMw21500の含フッ素重合体;重合体(F)を、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンに溶解させて、重合体(F)を0.55質量%含む溶液を得た。
Figure 2008076631
前記溶液(1.18g)と、重合体(B)を10質量%含むCP溶液(1.30g)とを混合して、透明均一な溶液を得た。該溶液をフィルター(孔径0.2μm、PTFE製)に通して濾過をして、重合体(B)に対して5.0質量%の重合体(F)を含む液状の組成物;組成物(2)を得た。
[例3]レジスト用材料の撥油性評価例
組成物(1)をシリコン基板上に回転塗布した後に、100℃にて90秒間加熱し、さらに130℃にて120秒間加熱して、重合体(F)の薄膜をシリコン基板上に形成した。つづいて、前記薄膜のデカリンに対する、接触角、転落角、後退角をそれぞれ測定した。
測定は、接触角計(商品名DropMaster700、協和界面科学製)を用いて行った。接触角は、シリコン基板上の薄膜表面に形成させたデカリン液滴(2μL)から液滴法を用いて測定した。また、シリコン基板を傾斜させた際に、シリコン基板上の薄膜表面に形成させたデカリン液滴(10μL)が転落する寸前の傾斜角を転落角とし、前記デカリン液滴が転落する寸前の後退方向の接触角を後退角として測定した。
組成物(1)のかわりに、組成物(1)〜(2)のそれぞれを用いて調製した薄膜の、デカリンに対する接触角、転落角、後退角をそれぞれ測定した。結果をまとめて表1に示す。
Figure 2008076631
なお、組成物(1)のかわりに、重合体(B)を含むPGMEA溶液を用いて形成した重合体(B)の薄膜表面には、デカリン液滴を形成できなかった。
以上の結果から、重合体(F)〜重合体(F)を含む薄膜は、接触角が高いだけでなく、転落角も低いことから動的撥油性に特に優れていることがわかる。
[例4]レジスト形成組成物を用いたレジストパターンの形成例
重合体(F)(1g)と光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレート(0.05g)とをPGMEA(10mL)に溶解させて得られた溶液を、フィルターに通し濾過をしてレジスト形成組成物を調製する。前記レジスト形成組成物を、表面に反射防止膜が形成されたシリコン基板上に回転塗布した後に加熱処理して、前記レジスト形成組成物から形成されたレジスト膜が形成されたシリコン基板を得る。
つぎに、ArFレーザー光(波長193nm)を光源とする二光束干渉露光装置を用いて、シリコン基板の90nmL/Sのイマージョン露光試験(イマージョン液:デカリン,現像液:テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液。)を行う。その結果、シリコン基板上のレジスト膜に良好なパターンが形成されていることがSEM画像にて確認できる。
なお、重合体(F)のかわりに、組成物(2)〜(2)を用いても同様の結果が得られる。
以上の結果からも明らかであるように、本発明のレジスト用材料を用いれば、レジスト特性と、撥油性(特に動的撥油性)とに優れたレジスト形成組成物を容易に調製できる。よって、イマージョン液がデカリン等の非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法において、レジスト膜表面を高速移動する投影レンズにイマージョン液を容易に追従させることができる。
本発明によれば、レジスト特性と特に動的撥油性とに優れた、イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられるレジスト用材料が提供される。本発明のレジスト用材料を用いることにより、マスクのパターン像を高解像度に転写可能な、前記イマージョンリソグラフィー法の安定した高速実施が可能となる。

Claims (10)

  1. イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト用材料であって、重合体状含フッ素化合物(F)を含み、デカリンに対する後退角が30°以上であるレジスト用材料。
  2. イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト用重合体であって、下式(f1)で表される化合物、下式(f2)で表される化合物、下式(f3)で表される化合物および下式(f4)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の単量体(f)の重合により形成された繰り返し単位(F)と、下式(b−1)で表される基、下式(b−2)で表される基、式−C(CF(OZ)で表される基および式−C(CF)(OZ)−で表される基から選ばれる少なくとも1種の基を有する単量体(b)の重合により形成された繰り返し単位(B)とを含み、かつ、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(F)を1〜45モル%含み繰り返し単位(B)を10モル%以上含む重合体状含フッ素化合物(F)からなる、レジスト用重合体。
    Figure 2008076631
    式中の記号は下記の意味を示す。
    :水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基。
    :炭素数4〜20の含フッ素飽和炭化水素基。ただし、W中の炭素原子−炭素原子間には−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよく、W中の炭素原子にはヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
    :メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、オキシメチレン基、オキシジメチレン基およびオキシトリメチレン基からなる群から選ばれる基。ただし、該基中の水素原子は、アルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシ基およびフルオロアルコキシ基からなる群から選ばれる炭素数1〜12の基、またはフッ素原子に置換されていてもよい。
    :水素原子またはフッ素原子であって、3個のXは同一であってもよく異なっていてもよい。
    :フッ素原子または炭素数1〜3のペルフルオロアルコキシ基。
    F1、ZF2、ZF3およびZF4:それぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基。
    B1:炭素数1〜6のアルキル基。
    B1:式中の炭素原子と共同して環系炭化水素基を形成する炭素数4〜20の2価の基。
    B2:炭素数1〜20の飽和炭化水素基であって、3個のXB2は同一であってもよく異なっていてもよい。
    :アルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基またはアルキルカルボニル基であって炭素数1〜20の基。
    ただし、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子−炭素原子間には−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよく、また、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子にはフッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
  3. 請求項2に記載のレジスト用重合体、光酸発生剤および有機溶媒を含むレジスト形成組成物。
  4. イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法に用いられる酸の作用によりアルカリ溶解性が増大するレジスト組成物であって、重合体状含フッ素化合物(F)と酸の作用によりアルカリ溶解性が増大する重合体(B)とを含み、かつ、重合体(B)に対して重合体状含フッ素化合物(F)を0.1〜30質量%含む、デカリンに対する後退角が30°以上であるレジスト組成物。
  5. 重合体状含フッ素化合物(F)が、下式(f1)で表される化合物、下式(f2)で表される化合物、下式(f3)で表される化合物および下式(f4)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の単量体(f)の重合により形成された繰り返し単位(F)を含む含フッ素重合体である請求項4に記載のレジスト組成物。
    Figure 2008076631
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    :水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基。
    :炭素数4〜20の含フッ素飽和炭化水素基。ただし、W中の炭素原子−炭素原子間には−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよく、W中の炭素原子にはヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
    :メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、オキシメチレン基、オキシジメチレン基およびオキシトリメチレン基からなる群から選ばれる基。ただし、該基中の水素原子は、アルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシ基およびフルオロアルコキシ基からなる群から選ばれる炭素数1〜12の基、またはフッ素原子に置換されていてもよい。
    :水素原子またはフッ素原子であって、3個のXは同一であってもよく異なっていてもよい。
    :フッ素原子または炭素数1〜3のペルフルオロアルコキシ基。
    F1、ZF2、ZF3およびZF4:それぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基。
  6. 重合体状含フッ素化合物(F)が、ポリ(ペルフルオロオキシアルキレン)鎖を有する重合体状含フッ素化合物である請求項4に記載のレジスト組成物。
  7. 重合体(B)が、下式(b−1)で表される基、下式(b−2)で表される基、式−C(CF(OZ)で表される基および式−C(CF)(OZ)−で表される基から選ばれる少なくとも1種の単量体(b)の重合により形成された繰り返し単位(B)を含む重合体である請求項4〜6のいずれかに記載のレジスト組成物。
    Figure 2008076631
    式中の記号は下記の意味を示す。
    B1:炭素数1〜6のアルキル基。
    B1:式中の炭素原子と共同して環系炭化水素基を形成する炭素数4〜20の2価の基。
    B2:炭素数1〜20の飽和炭化水素基であって、3個のXB2は同一であってもよく異なっていてもよい。
    :アルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基またはアルキルカルボニル基であって炭素数1〜20の基。
    ただし、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子−炭素原子間には−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよく、また、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子にはフッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
  8. 単量体(b)が、下式(b1)で表される化合物、下式(b2)で表される化合物または下式(b3)で表される化合物である請求項4〜7のいずれかに記載のレジスト組成物。
    Figure 2008076631
    式中の記号は下記の意味を示す。
    :水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基。
    B1:炭素数1〜6のアルキル基。
    B1:式中の炭素原子と共同して環系炭化水素基を形成する炭素数4〜20の2価の基。
    B2:炭素数1〜20の飽和炭化水素基であって、3個のXB2は同一であってもよく異なっていてもよい。
    :式−CFC(CF)(OZ)(CH−で表される基、式−CHCH((CHC(CF(OZ))(CH−で表される基または式−CHCH(C(O)OZ)(CH−で表される基。
    :アルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基またはアルキルカルボニル基であって炭素数1〜20の基。
    mおよびn:それぞれ独立に、0、1または2。
    ただし、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子−炭素原子間には−O−、−C(O)−または−C(O)O−が挿入されていてもよく、また、XB1、YB1、XB2またはZ中の炭素原子にはフッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
  9. 請求項4〜8のいずれかに記載のレジスト組成物、光酸発生剤および有機溶媒を含むレジスト形成組成物。
  10. イマージョン液が非水系液状媒体であるイマージョンリソグラフィー法によるレジストパターンの形成方法であって、請求項3または9に記載のレジスト形成組成物を基板上に塗布して基板上にレジスト膜を形成する工程、イマージョンリソグラフィー工程、および、現像工程をこの順に行う、基板上にレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法。
JP2006254277A 2006-09-20 2006-09-20 レジスト用材料およびレジストパターンの形成方法 Pending JP2008076631A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006254277A JP2008076631A (ja) 2006-09-20 2006-09-20 レジスト用材料およびレジストパターンの形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006254277A JP2008076631A (ja) 2006-09-20 2006-09-20 レジスト用材料およびレジストパターンの形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008076631A true JP2008076631A (ja) 2008-04-03

Family

ID=39348782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006254277A Pending JP2008076631A (ja) 2006-09-20 2006-09-20 レジスト用材料およびレジストパターンの形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008076631A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014181322A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Dic Corp フッ素原子含有樹脂、フッ素系界面活性剤及びポジ型レジスト組成物。
JP2021026053A (ja) * 2019-07-31 2021-02-22 日東電工株式会社 感光性組成物、デバイス及びデバイスの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014181322A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Dic Corp フッ素原子含有樹脂、フッ素系界面活性剤及びポジ型レジスト組成物。
JP2021026053A (ja) * 2019-07-31 2021-02-22 日東電工株式会社 感光性組成物、デバイス及びデバイスの製造方法
JP7395278B2 (ja) 2019-07-31 2023-12-11 日東電工株式会社 感光性組成物、デバイス及びデバイスの製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102343781B1 (ko) 레지스트 조성물 및 패턴 형성 방법
JP3800538B2 (ja) レジスト組成物
JP5246220B2 (ja) スルホニウム塩、レジスト材料及びパターン形成方法
US20030152864A1 (en) Novel fluorine-containing polymer having acid-reactive group and chemically amplifying type photoresist composition prepared from same
JP4368266B2 (ja) レジスト保護膜形成用材料、およびこれを用いたレジストパターン形成方法
KR20040002451A (ko) 레지스트 조성물
JPWO2004076535A1 (ja) シルセスキオキサン樹脂、ポジ型レジスト組成物、レジスト積層体及びレジストパターン形成方法
JP2013519765A (ja) スルホンアミド含有トップコートおよびフォトレジスト添加組成物並びにそれらの使用方法
JPWO2006011427A1 (ja) 含フッ素化合物、含フッ素ポリマー、レジスト組成物、およびレジスト保護膜組成物
JP5715014B2 (ja) ポジ型レジスト組成物及びパターン形成方法
KR100868169B1 (ko) 신규한 불소 함유 중합체 및 이것을 이용한 레지스트조성물, 및 신규한 불소 함유 단량체
US7700257B2 (en) Photoresist composition and resist pattern formation method by the use thereof
JPWO2007119804A1 (ja) 液浸露光用レジスト組成物
JP2005173474A (ja) 液浸露光プロセス用レジスト組成物、該レジスト材料を用いたレジストパターン形成方法
JP4719069B2 (ja) レジスト材料及びそれを用いたパターン形成方法
JP2008076631A (ja) レジスト用材料およびレジストパターンの形成方法
JPWO2008032716A1 (ja) リソグラフィー用レジスト材料およびレジストパターンの形成方法
JPWO2008044741A1 (ja) 電子線、x線またはeuv光を用いたリソグラフィー法に用いられるレジスト組成物
JP4261303B2 (ja) 水酸化され、光酸で切断可能な基を有するフォトレジスト
TW200829562A (en) Compound, acid generator, resist composition, and resist pattern forming method
JP4243981B2 (ja) ホトレジスト組成物及びそれを用いたレジストパターン形成方法
US8652751B2 (en) Resist composition, method for forming resist pattern, and method for producing electronic device
JP4289937B2 (ja) ホトレジスト組成物及びそれを用いたレジストパターン形成方法
JP2008032758A (ja) 液浸露光用レジスト保護膜組成物およびレジストパターンの形成方法
JP2007086284A (ja) ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法