JP2011102976A - レジスト組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】式(I)で表されるモノマーに由来する構造単位を有する重合体と、酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂(A)と、酸発生剤とを含有するレジスト組成物。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。R2は置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。R3は、置換基を有してもよい炭素数1〜12の炭化水素基又はシアノ基を表し、該炭化水素基は、ヘテロ原子を含んでいてもよい。A1は、単結合又は−(CH2)m1−CO−O−*、−(CH2)m2−OCO−(CH2)m3−CO−O−*を表す。m1、m2およびm3は、それぞれ1〜6の整数を表す。*は、Nとの結合手を表す。]
【選択図】なし
Description
1. 式(I)で表されるモノマーに由来する構造単位を有する重合体(II)と、酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂(A)と、酸発生剤とを含有するレジスト組成物。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。
R2は置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。
R3は、置換基を有してもよい炭素数1〜12の炭化水素基又はシアノ基を表し、該炭化水素基は、ヘテロ原子を含んでいてもよい。
A1は、単結合又は−(CH2)m1−CO−O−*、−(CH2)m2−OCO−(CH2)m3−CO−O−*を表す。
m1、m2およびm3は、それぞれ1〜6の整数を表す。
*は、Nとの結合手を表す。]
[式(B1)中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
Lb1は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
Yは、炭素数1〜36の脂肪族炭化水素基及び炭素数3〜36の脂環式炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、該脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−は−O−、−SO2−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
Z+は、有機対カチオンを表す。]
(2)塗布後の組成物から溶剤を除去して組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。
R2は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。
R3は、炭素数1〜4のフッ化アルキル基を表す。
A1は、単結合又は−(CH2)m1−CO−O−*、−(CH2)m2−OCO−(CH2)m3−CO−O−*を表す。
m1、m2およびm3は、それぞれ1〜6の整数を表す。
*は、Nとの結合手を表す。]
で表されるモノマー。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。
R2は置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。
R3は、置換基を有してもよい炭素数1〜12の炭化水素基又はシアノ基を表し、該炭化水素基は、ヘテロ原子を含んでいてもよい。
A1は、単結合又は−(CH2)m1−CO−O−*、−(CH2)m2−OCO−(CH2)m3−CO−O−*を表す。
m1、m2およびm3は、それぞれ1〜6の整数を表す。
*は、Nとの結合手を表す。]
R2における炭素数6〜12の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子、フェニル基、ニトロ基、シアノ基、水酸基、フェニルオキシ基、tエrt−ブチルフェニル基等が挙げられる。
炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチルが挙げられ、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基などが挙げられる。
分岐状の脂肪族炭化水素基としては、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、メチルペンチル基、エチルペンチル基、メチルヘキシル基、エチルヘキシル基、プロピルヘキシル基、tert−オクチル基などが挙げられ、好ましくはイソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、エチルヘキシル基が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、以下の基が挙げられる。
R3における炭素数1〜12の炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子としては、S、O等が挙げられ、連結基として−SO2−、CO2−を含んでいてもよい。
重合体(II)を含む混合物を、例えば水、メタノール等の極性溶媒やヘキサン、ヘプタン等の非極性溶液中に添加し、析出した固体を取り出すことによって、重合体(II)を得ることができる。
R5は置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。
R6は、置換基を有してもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表し、該炭化水素基は、ヘテロ原子を含んでいてもよい。
A2は、単結合又は−CO−O−(CH2)n−*、−O−(CH2)n−*又は−O−CO−(CH2)n−*を表す。
nは、1〜8の整数を表す。
*は、−CF2−との結合手を表す。〕
重合体(II)を含む混合物を、例えば水、メタノール等の極性溶媒やヘキサン、ヘプタン等の非極性溶液中に添加し、析出した固体を取り出すことによって、重合体(II)を得ることができる。
樹脂(A)は、酸の作用によりアルカリ可溶となる樹脂である。酸の作用によりアルカリ可溶となる樹脂は、酸に不安定な基を有するモノマー(以下「酸に不安定な基を有するモノマー(a1)」という場合がある)を重合することによって製造でき、酸の作用によりアルカリ可溶となる。「酸の作用によりアルカリ可溶となる」とは、「酸との接触前ではアルカリ水溶液に不溶又は難溶であるが、酸との接触後にはアルカリ水溶液に可溶となる」ことを意味する。酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
「酸に不安定な基」とは、酸と接触すると脱離基が開裂して、親水性基(例えばヒドロキシ基又はカルボキシ基)を形成する基を意味する。酸に不安定な基としては、例えば、−O−が3級炭素原子(但し橋かけ環状炭化水素基の橋頭炭素原子を除く)と結合した式(1)で表されるアルコキシカルボニル基(即ち3級アルコール残基を有するエステル結合)が挙げられる。なお以下では、式(1)で表される基を「酸に不安定な基(1)」という場合がある。
[式(a1−4)中、R10は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
R11は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
laは0〜4の整数を表す。laが2以上の整数である場合、複数のR11は同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。
R12及びR13はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
Xa2は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は−CO−、−O−、−S−、−SO2−又は−N(Rc)−で置き換わっていてもよい。Rcは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
Ya3は、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基であり、該脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。]
炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、等が挙げられ、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
炭素数1〜6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基、等が挙げられ、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
炭素数2〜4のアシル基としては、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル等が挙げられる。
炭素数2〜4のアシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ等が挙げられる。
炭素数1〜12の炭化水素基としては、例えば、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、2−アルキル−2−アダマンチル基、1−(1−アダマンチル)−1−アルキル基、イソボルニル基等が挙げられる。
炭素数1〜17の飽和炭化水素基としては、例えば、以下の基が挙げられる。
炭素数1〜17の飽和炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基等が挙げられ、かかる置換基を有する飽和炭化水素基としては、例えば、以下の基が挙げられる。
炭素数3〜18の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、イソボルニル基、下記に示す基等が挙げられる。
炭素数6〜18の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基等が挙げられる。
樹脂(A)が酸に不安定な基を有するモノマー(a1)と酸安定モノマーとの共重合体である場合、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)に由来する構造単位は、全構造単位100モル%に対して、好ましくは10〜80モル%、より好ましくは20〜60モル%である。またアダマンチル基を有するモノマー(特に酸に不安定な基を有するモノマー(a1−1))に由来する構造単位を、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)100モル%に対して15モル%以上とすることが好ましい。アダマンチル基を有するモノマーの比率が増えると、レジストのドライエッチング耐性が向上する。
レジスト組成物をKrFエキシマレーザー露光(248nm)、電子線あるいはEUV光などの高エネルギー線露光に用いる場合、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、ヒドロキシスチレン類であるフェノール性水酸基を有する酸安定モノマー(a2−0)を使用することが好ましい。短波長のArFエキシマレーザー露光(193nm)などを用いる場合は、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、式(a2−1)で表されるヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーを使用することが好ましい。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
R8は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
R9は、ハロゲン原子、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
maは0〜4の整数を表す。maが2以上の整数である場合、複数のR9は同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。]
炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、等が挙げられ、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
炭素数1〜6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基、等が挙げられ、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
炭素数2〜4のアシル基としては、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル等が挙げられる。
炭素数2〜4のアシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ等が挙げられる。
フェノール性水酸基を有するモノマーとしては、例えば、以下のモノマーが挙げられる。
酸安定モノマー(a3)が有するラクトン環は、例えばβ−プロピオラクトン環、γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環のような単環でもよく、或いは単環式のラクトン環と他の環との縮合環でもよい。これらラクトン環の中で、γ−ブチロラクトン環、及びγ−ブチロラクトン環と他の環との縮合環が好ましい。
その他の酸安定モノマー(a4)としては、例えば、式(a4−1)で表される無水マレイン酸、式(a4−2)で表される無水イタコン酸、ノルボルネン環を有する式(a4−3)又は式(a4−4)で表される酸安定モノマーなどが挙げられる。
式(a4−4)中、
La7は、酸素原子又は*−O−(CH2)k4−CO−O−を表し、
k4は1〜7の整数を表す。*はカルボニル基(−CO−)との結合手を表す。
Ra28は、水素原子又はメチル基を表す。
W1は、置換基を有していてもよいスルトン環を含む残基を表す。
置換基を有していてもよいスルトン環を含む残基とは、上述のLa7に置き換わった以外の水素原子がさらに置換基で置換されたものであり、該置換基は、水酸基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ素化アルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜7のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜7のアシル基及び炭素数1〜8のアシルオキシ基からなる群より選ばれる。
酸発生剤(B)は、非イオン系とイオン系とに分類される。非イオン系酸発生剤には、有機ハロゲン化物、スルホネートエステル類(例えば2−ニトロベンジルエステル、芳香族スルホネート、オキシムスルホネート、N−スルホニルオキシイミド、N−スルホニルオキシイミド、スルホニルオキシケトン、DNQ 4−スルホネート)、スルホン類(例えばジスルホン、ケトスルホン、スルホニルジアゾメタン)等が含まれる。イオン系酸発生剤は、オニウムカチオンを含むオニウム塩(例えばジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩)が代表的である。オニウム塩のアニオンとしては、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、スルホニルメチドアニオン等がある。
ハロゲン原子としては、例えば塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、樹脂(A)で説明したものなどが例示できる。ヒドロキシ基含有脂肪族炭化水素基としては、例えばヒドロキシメチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基などが挙げられる。アラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、トリチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基などが挙げられる。アシル基としては、例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基などが挙げられる。複数の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
Yの置換基である脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアラルキル基等は、さらに置換基を有していてもよい。
式(b1−2)中、Lb3は、単結合、或いは炭素数1〜12のアルカンジイル基を表し、Lb4は、炭素数1〜13のアルカンジイル基を表す。但しLb3及びLb4の炭素数上限は13以下である。
式(b1−3)中、Lb5は、炭素数1〜15のアルカンジイル基を表す。
式(b1−4)中、Lb6及びLb7は、それぞれ独立に、炭素数1〜15のアルカンジイル基を表す。但しLb6及びLb7の炭素数上限は16以下である。
式(b1−5)中、Lb8は、炭素数1〜14のアルカンジイル基を表す。
式(b1−6)中、Lb9及びLb10は、それぞれ独立に、炭素数1〜11のアルカンジイル基を表す。但しLb6及びLb7の炭素数上限は12以下である。
これらの中でも式(b1−1)で表される2価の基が好ましく、Lb2が単結合又は−CH2−である式(b1−1)で表される2価の基がより好ましい。
本発明のレジスト組成物は、塩基性化合物(C)を含有することが好ましい。塩基性化合物(C)の含有量は、レジスト組成物の固形分量を基準に、0.01〜1質量%であることが好ましい。
本発明のレジスト組成物は、溶剤(E)を、組成物中90質量%以上の量で含有していてもよい。溶剤(E)を含有する本発明のレジスト組成物は、薄膜レジストを製造するために適している。溶剤(E)の含有量は、組成物中90質量%以上(好ましくは92質量%以上、より好ましくは94質量%以上)、99.9質量%以下(好ましくは99質量%以下)である。溶剤(E)の含有量は、例えば液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定できる。
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、その他の成分(F)を含有していてもよい。成分(F)に特に限定はなく、レジスト分野で公知の添加剤、例えば増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料などを利用できる。
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)上述した本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物から溶剤を除去して組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程を含む。
加熱後の組成物層を、現像装置を用いて、通常、アルカリ現像液を利用して現像する。
ここで用いられるアルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であればよい。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が挙げられる。
現像後、超純水でリンスし、基板及びパターン上に残った水を除去することが好ましい。
本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザー露光用のレジスト組成物、ArFエキシマレーザー露光用のレジスト組成物、EB用のレジスト組成物又はEUV露光機用のレジスト組成物として好適である。
本発明のレジスト組成物は、フォトレジスト組成物、特に化学増幅型フォトレジスト組成物に有用であり、半導体の微細加工、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程等、広範な用途に好適に利用することができる。特に、得られるパターンのラインエッジラフネス、マスクエラーファクターをより改善することができることから、ArFやKrFなどのエキシマレーザーリソグラフィならびにArF液浸露光リソグラフィ、EUV露光リソグラフィに好適な化学増幅型フォトレジスト組成として用いることができる。また、液浸露光のほか、ドライ露光などにも用いることができる。さらに、ダブルイメージング用にも用いることができ、工業的に有用である。
実施例及び比較例中、含有量ないし使用量を表す%及び部は、特記ないかぎり質量基準である。
また重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製HLC−8120GPC型、カラムはTSKgel Multipore HXL−M3本、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
また、化合物の構造はNMR(GX−270型又はEX−270型;日本電子製)、質量分析(LC;Agilent製1100型、MASS;Agilent製LC/MSD型又はLC/MSD TOF型)で確認した。
MS(ESI(+)Spectrum):〔M+Na〕+ 280.1(C12H10F3NO2=257.1)
MS(ESI(+)Spectrum):M+ 357.1(C14H10F7NO2=357.1)
MS(ESI(+)Spectrum):〔M+Na〕+ 424.1(C18
H18F3NO6=401.1)
19F−NMR(DMSO−d6):δ=−99.50,−62.25
19F−NMR(DMSO−d6):δ=−99.65,−62.33
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン2.9部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物9.8部、2,2‘−アゾビス(イソブチロニトリル)0.09部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.42部を1,4−ジオキサン11.7部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン10.7部で希釈した後n−ヘプタン127部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度33%の重合体溶液30部を得た。
重量平均分子量 1.4×104、Mw/Mn 2.2
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン2.9部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物9.8部、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.06部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.28部を1,4−ジオキサン11.7部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン10.7部で希釈した後n−ヘプタン127部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度34%の重合体溶液28部を得た。
重量平均分子量 2.3×104、Mw/Mn 3.0
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン2.9部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物9.8部、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.15部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.71部を1,4−ジオキサン11.7部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン10.7部で希釈した後n−ヘプタン127部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度32%の重合体溶液30部を得た。
重量平均分子量 9.1×103、Mw/Mn 2.2
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン3.7部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物7.7部、式(L1)で表される化合物4.6部、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.20部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.89部を1,4−ジオキサン14.8部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン13.5部で希釈した後n−ヘプタン160部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度34%の重合体溶液30部を得た。
重量平均分子量 7.9×103、Mw/Mn 1.8
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン4.3部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物5.1部、式(L1)で表される化合物9.2部、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.20部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.89部を1,4−ジオキサン17.2部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン15.8部で希釈した後n−ヘプタン186部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度42%の重合体溶液30部を得た。
重量平均分子量 8.7×103、Mw/Mn 1.8
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン4.3部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物2.3部、式(L1)で表される化合物12.1部、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.17部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.78部を1,4−ジオキサン17.2部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン15.7部で希釈した後n−ヘプタン186部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度43%の重合体溶液30部を得た。
重量平均分子量 9.5×103、Mw/Mn 1.8
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン3.9部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物7.7部、式(M−3)で表される化合物5.1部、2,2‘−アゾビス(イソブチロニトリル)0.30部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.34部を1,4−ジオキサン15.4部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン13.5部で希釈した後n−ヘプタン167部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度34%の重合体溶液30部を得た。
重量平均分子量 6.5×103、Mw/Mn 2.4
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン3.4部を仕込み75℃に保温した。そこへ式(I−1)で表される化合物5.1部、式(M−8)で表される化合物6.3部、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.20部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.89部を1,4−ジオキサン13.8部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後75℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン13.5部で希釈した後n−ヘプタン149部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度34%の重合体溶液30部を得た。
重量平均分子量 7.1×103、Mw/Mn 1.9
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン4.8部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−70)で表される化合物10.7部、式(M−3)で表される化合物5.1部、2,2‘−アゾビス(イソブチロニトリル)0.30部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.34部を1,4−ジオキサン19.0部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン16.6部で希釈した後n−ヘプタン206部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度35%の重合体溶液35部を得た。
重量平均分子量 7.0×103、Mw/Mn 2.4
冷却管、攪拌装置、温度計を備えた四つ口フラスコに1,4−ジオキサン1.9部を仕込み72℃に保温した。そこへ式(I−71)で表される化合物6.4部、2,2‘−アゾビス(イソブチロニトリル)0.04部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.18部を1,4−ジオキサン7.7部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後72℃に保温したまま5時間攪拌した。その後1,4−ジオキサン7.1部で希釈した後n−ヘプタン83部に投入した。析出した重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテートに溶解し濃縮することで固形分濃度25%の重合体溶液20部を得た。
重量平均分子量 3.8×104、Mw/Mn 3.2
モノマー(M−4)、モノマー(M−5)、モノマー(M−2)及びモノマー(M−3)を、モル比35:10:11:44の割合で仕込んだ。次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1.00mol%と3.00mol%との割合で添加し、これを73℃で約5時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(4:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約7800である共重合体を収率76%で得た。得られた共重合体は、次式の各モノマーから導かれる構造単位を有するものであり、これを樹脂A1とした。
モノマー(M−4)、モノマー(M−5)、モノマー(M−2)、モノマー(M−6)及びモノマー(M−3)を、モル比28:14:6:21:31の割合で仕込んだ。次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1.00mol%と3.00mol%との割合で添加し、これを73℃で約5時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(4:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約8.9×103である共重合体を収率72%で得た。得られた共重合体は、次式の各モノマーから導かれる構造単位を有するものであり、これを樹脂A2とした。
モノマー(M−1)を15.00部、モノマー(M−2)を4.89部、モノマー(M−6)を11.12部、モノマー(M−3)を8.81部仕込み(モル比 35:12:23:30)、全モノマー量の1.5重量倍のジオキサンを加えて溶液とした。そこに開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対してそれぞれ1mol%、3mol%添加し、77℃で約5時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水の混合溶媒に注いで沈殿させる動作を3回行いうことで精製し、重量平均分子量が約8.1×103の共重合体を収率78%で得た。この共重合体は、次式の各構造単位を有するものであり、これを樹脂A3とする。
表7に示すように、以下の各成分を混合して溶解することにより得られた混合物を孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルタで濾過することにより、レジスト組成物を調製した。
塩基性化合物C1:2,6−ジイソプロピルアニリン
<溶剤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 220.0部
2−ヘプタノン 20.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部
レジスト組成物塗布後、得られたシリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表7の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベーク(PB)した。こうしてレジスト組成物膜を形成したウェハーに、液浸露光用ArFエキシマスキャナー[XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏向]を用いて、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを液浸露光した。
露光後、ホットプレート上にて、表8の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベーク(PEB)を行い、さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行った。
Claims (8)
- 式(I)で表されるモノマーに由来する構造単位を有する重合体(II)と、酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂(A)と、酸発生剤とを含有するレジスト組成物。
[式(I)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。
R2は置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。
R3は、置換基を有してもよい炭素数1〜12の炭化水素基又はシアノ基を表し、該炭化水素基は、ヘテロ原子を含んでいてもよい。
A1は、単結合又は−(CH2)m1−CO−O−*、−(CH2)m2−OCO−(CH2)m3−CO−O−*を表す。
m1、m2およびm3は、それぞれ1〜6の整数を表す。
*は、Nとの結合手を表す。] - R2が、フェニル基である請求項1記載のレジスト組成物。
- 樹脂(A)が、ヒドロキシ基含有アダマンチル基を有する(メタ)アクリル系モノマーを少なくとも重合させた共重合体を含有する請求項1又は2記載のレジスト組成物。
- 樹脂(A)が、ラクトン環を有する(メタ)アクリル系モノマーを少なくとも重合させた共重合体を含有する請求項1〜3のいずれか記載のレジスト組成物。
- 酸発生剤が、式(B1)で表される酸発生剤である請求項1〜4のいずれか記載のレジスト組成物。
[式(B1)中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
Lb1は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
Yは、炭素数1〜36の脂肪族炭化水素基及び炭素数3〜36の脂環式炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、該脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−は−O−、−SO2−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
Z+は、有機対カチオンを表す。] - (1)請求項1〜5のいずれか記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物から溶剤を除去して組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。 - 請求項7記載のモノマーに由来する構造単位を有する重合体。
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