JP2011164434A - 感放射線性樹脂組成物 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】一種又は二種以上の重合体からなる重合体成分(A)と、感放射線性酸発生剤(B)と、溶剤(C)と、を含み、前記重合体成分(A)が、下記一般式(a1)で表される繰り返し単位(a1)及び下記一般式(a2)で表される繰り返し単位(a2)を含有する感放射線性樹脂組成物を提供する。(但し、下記一般式(a1)及び(a2)中、R1は水素原子又はメチル基を示す。下記一般式(a1)中、R2は2価の炭化水素基を示し、R3は水素原子又はアルキル基を示す。下記一般式(a2)中、R4は単結合又は2価の炭化水素基を示し、A1は3価の有機基を示す。)
【選択図】なし
Description
本発明の感放射線性樹脂組成物は、重合体成分(A)と、酸発生剤(B)と、溶剤(C)と、を含む組成物である。以下、その詳細について説明する。
重合体成分(A)は、一種又は二種以上の重合体からなり、繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a2)を含有するものである。
(1)繰り返し単位(a1)及び繰り返し単位(a2)を含有する共重合体
(2)繰り返し単位(a1)を含有する(共)重合体と、繰り返し単位(a2)を含有する(共)重合体との(共)重合体混合物
(3)前記(1)の共重合体と、繰り返し単位(a1)を含有する(共)重合体及び繰り返し単位(a2)を含有する(共)重合体の少なくとも一方の(共)重合体との(共)重合体混合物
(4)前記(1)の共重合体、前記(2)の(共)重合体混合物、又は前記(3)の(共)重合体混合物と、その他の(共)重合体との(共)重合体混合物
重合体成分(A)は、前記一般式(a1)で表されるような窒素原子を有する繰り返し単位(a1)を含有することにより酸拡散制御機能を獲得し、感放射線性樹脂組成物に酸拡散制御剤を添加する必要がなくなる。これにより、この感放射線性樹脂組成物をレジスト材料として液浸露光に使用する際、酸拡散制御剤が液浸液へ溶出することがないため、パターン形状への悪影響、更には、溶出した酸拡散制御剤の露光機のレンズへの汚染を防ぐことができる。
重合体成分(A)は、前記一般式(a2)で表されるような環状カーボネート構造を有する繰り返し単位(a2)を含有することにより、塩基性置換基を有する重合体を含むレジストにおいても解像性及びLWR性能に優れたレジストパターンを形成することができる。
重合体成分(A)は、前記一般式(a3)で表される繰り返し単位(a3)を少なくとも含有する重合体を含むものであることが好ましい。即ち、重合体成分(A)は、上述の繰り返し単位(a1)及び(a2)以外に、前記一般式(a3)で表される繰り返し単位(a3)を含有していることが好ましい。なお、「繰り返し単位(a3)を少なくとも含有する重合体」は、上述の繰り返し単位(a1)、(a2)、又はその両方を、含有する重合体であっても良く、含有しない重合体であっても良い。
重合体成分(A)は、ラクトン骨格を有する繰り返し単位(a4)を少なくとも含有する重合体を含むものであることが好ましい。即ち、重合体成分(A)は、上述の繰り返し単位(a1)〜(a3)以外にも、ラクトン骨格を有する繰り返し単位(a4)を含有していることが好ましい。なお、「繰り返し単位(a4)を少なくとも含有する重合体」は、上述の繰り返し単位(a1)、(a2)、及び(a3)からなる群より選択される少なくとも一種の繰り返し単位を、含有する重合体であっても良く、含有しない重合体であっても良い。
重合体成分(A)は、上述の繰り返し単位(a1)〜(a4)以外に、これらと共重合することができ、(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(a5)」とも記載する)を、本発明の効果が損なわれない範囲で含有していても良い。このような繰り返し単位(a5)としては、レジストの現像性、パターン剥がれ耐性等を向上させることができるという観点から、親水性基を有する繰り返し単位が好ましい。親水性基を有する繰り返し単位の具体例としては、下記一般式(a5−1)〜(a5−14)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
重合体成分(A)中、繰り返し単位(a1)の含有割合は、全繰り返し単位の合計に対して、0.01〜20mol%であることが好ましく、0.01〜10mol%であることが更に好ましく、0.01〜5mol%であることが特に好ましい。繰り返し単位(a1)の含有割合が、0.01〜20mol%であることにより、レジストの解像性能を向上させ、良好なレジストパターンを形成することができる。なお、本明細書中、「全繰り返し単位の合計」とは、重合体成分(A)に含有される全ての繰り返し単位の合計を意味する。即ち、重合体成分(A)が複数の重合体を含む場合には、全ての重合体に含有される全ての繰り返し単位の合計(総計)を意味する。
重合体成分(A)に含まれる重合体を重合する方法としては、特に制限なく、従来公知のラジカル重合法を適用することができる。例えば、単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、重合溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法(1);単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを、それぞれ別々に、重合溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法(2);各単量体を1種類ずつ含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを、それぞれ別々に、重合溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法(3)等の方法で重合することが好ましい。
感放射線性酸発生剤は、放射線照射により、酸を発生するものである。この酸により、重合体成分(A)に含まれる重合体中の酸解離性基が脱保護(解離)し、重合体がアルカリ可溶性となる。酸発生剤(B)としては、特に制限なく、従来公知の感放射線性酸発生剤を用いることができる。
溶剤(C)としては、重合体成分(A)、酸発生剤(B)、場合により添加剤を溶解することができる溶剤であれば、特に制限なく従来公知の溶剤を用いることができ、例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、アミド類、エステル・ラクトン類、ニトリル類等を挙げることができる。
本発明の感放射線性樹脂組成物は、所望により、添加剤を含んでいても良い。このような添加剤としては、例えば、界面活性剤、増感剤、脂肪族添加剤、フッ素含有樹脂、染料、顔料、接着助剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、消泡剤等を挙げることができる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、低分子の窒素含有化合物を酸拡散制御剤として用いることもできる。
界面活性剤は、レジストの塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する作用を示す成分である。
増感剤は、放射線のエネルギーを吸収し、その吸収したエネルギーを酸発生剤(B)に伝達して酸の生成量を増加させる作用を有するものであり、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有するものである。
脂環族添加剤は、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更に改善する作用を有する成分である。
フッ素含有樹脂は、特に液浸露光において、レジスト膜表面の撥水性を発現させる作用を示す。また、フッ素含有樹脂は、レジスト膜から液浸液へ感放射線性樹脂組成物中の諸成分が溶出することを抑制し、高速スキャンにより液浸露光を行ったとしても液滴を残すことがないため、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸露光に由来する欠陥を抑制する効果を有する成分である。
(1)アルカリ不溶性であるが、酸の作用によりアルカリ可溶性となるフッ素含有樹脂
(2)アルカリ可溶性であるが、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大するフッ素含有樹脂
(3)アルカリ不溶性であるが、アルカリの作用によりアルカリ可溶性となるフッ素含有樹脂
(4)アルカリ可溶性であるが、アルカリの作用によりアルカリ可溶性が増大するフッ素含有樹脂
本発明の感放射線性樹脂組成物は、化学増幅型レジスト被膜を成膜可能な材料として有用であり、所望の形状のポジ型のレジストパターンを形成することができるものである。
GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本、以上東ソー社製)を使用して、流量:1.0ml/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、カラム温度:40℃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ー(GPC)により測定した。
核磁気共鳴装置(商品名「JNM−ECX400」、日本電子社製)を使用して測定した。
直径8インチのウェハー表面に、下層反射防止膜形成剤(商品名「ARC29A」、日産化学社製)を用いて、膜厚77nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜の表面に、感放射線性樹脂組成物をスピンコートすることにより塗布した。次いで、ホットプレート上にて、下記表2に示す温度で60秒間SB(Soft Bake)を行うことにより、膜厚150nmのレジスト被膜を形成した。
上述の感度の評価方法において、75nm1L1Sパターンを与えるマスクを介して最適露光量で75nm1L1Sのレジストパターンを解像した。このレジストパターンを、基盤に対して垂直方向から、走査型電子顕微鏡(商品名「S9260」、日立ハイテクノロジーズ社製)を使用して、倍率120,000倍で撮影した。撮影した画像中、任意の10点でライン部の線幅を測定した。測定したライン部の線幅から求められる3シグマ値をLWR(nm)とし、LWRが9.0nm以下である場合は「良好」、LWRが9.0nm超である場合は「不良」と評価した。なお、「3シグマ値」とは、測定した任意の10点におけるライン部の線幅から求められる標準偏差(シグマ値)を3倍した値のことである。
下記式(M3−1)で表される単量体(M3−1)30.31g(55mol%)と、下記式(M2−1)で表される単量体(M2−1)19.66g(44.9mol%)と、下記式(M1−1)で表される単量体(M1−1)0.07g(0.1mol%)と、を2−ブタノン180gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.93g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−1)を調製した。
単量体(M3−1)32.59g(60mol%)と、単量体(M2−1)15.10g(35mol%)と、前記式(M1−2)で表される単量体(M1−2)2.31g(5mol%)と、を2−ブタノン180gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.90g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−2)を調製したこと以外は、合成例1と同様にして重合体(A−2)を37.4g得た(収率74.8%)。
単量体(M3−1)32.69g(60mol%)と、単量体(M2−1)17.31g(40mol%)と、を2−ブタノン180gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.91g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−3)を調製したこと以外は、合成例1と同様にして重合体(A−3)を36.9g得た(収率73.8%)。
単量体(M3−1)27.19g(50mol%)と、前記式(M4−1)で表される単量体(M4−1)10.97g(20mol%)と、前記式(M5−1)で表される単量体(M5−1)11.81g(29.9mol%)と、単量体(M1−1)0.04g(0.1mol%)と、を2−ブタノン100gに溶解し、開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)1.91g(5mol%)を添加して単量体溶液(A−4)を調製したこと以外は、合成例1と同様にして重合体(A−4)を40.1g得た(収率80.2%)。
下記表1に示すように、重合体(A−1)100質量部に対して、酸発生剤(B)として、酸発生剤(B−1)(トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート)7.5部と、溶剤(C)として、溶剤(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)1500部、溶剤(C−2)(シクロヘキサノン)650部、及び溶剤(C−3)(γ−ブチロラクトン)30部と、を混合し、孔径200nmのフィルターでろ過して、感放射線性樹脂組成物(実施例1)を得た。得られた感放射線性樹脂組成物(実施例1)について、各種評価を行った結果、感度は43.7(mJ/cm2)であり、LWRは「良好」であった。これらの結果を表2に示す。
下記表1に示すように、重合体成分として、重合体(A−2)2質量部及び重合体(A−3)98質量部(合計100質量部)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(実施例2)を得た。得られた感放射線性樹脂組成物(実施例2)について、各種評価を行った結果、感度は44.9(mJ/cm2)であり、LWRは「良好」であった。これらの結果を表2に示す。
下記表1に示すように、重合体成分として、重合体(A−4)100質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、感放射線性樹脂組成物(実施例2)を得た。得られた感放射線性樹脂組成物(実施例2)について、各種評価を行った結果、感度は41.5(mJ/cm2)であり、LWRは「不良」であった。これらの結果を表2に示す。
Claims (8)
- 一種又は二種以上の重合体からなる重合体成分(A)と、感放射線性酸発生剤(B)と、溶剤(C)と、を含み、
前記重合体成分(A)が、下記一般式(a1)で表される繰り返し単位(a1)及び下記一般式(a2)で表される繰り返し単位(a2)を含有する感放射線性樹脂組成物。
- 前記重合体成分(A)に含まれる前記重合体の少なくとも一種が、前記繰り返し単位(a1)及び前記繰り返し単位(a2)を有する共重合体である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 前記重合体成分(A)に含まれる前記重合体の少なくとも二種が、前記繰り返し単位(a1)を有する重合体、及び前記繰り返し単位(a2)を有する重合体である請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 前記繰り返し単位(a1)の含有割合が、前記重合体成分(A)の全繰り返し単位の合計に対して、0.01〜20mol%である請求項1〜4のいずれか一項に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 前記繰り返し単位(a2)の含有割合が、前記重合体成分(A)の全繰り返し単位の合計に対して、5〜80mol%である請求項1〜5のいずれか一項に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 前記重合体成分(A)が、ラクトン骨格を有する繰り返し単位(a4)を更に含有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の感放射線性樹脂組成物。
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