JP2024522275A - 有機酸化合物を含んでなる組成物を使用する方法、有機酸化合物を含んでなるリソグラフィ組成物、およびレジストパターンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】リソグラフィ工程において定在波を低減する方法の提供。【解決手段】リソグラフィ工程において定在波を低減させるために、特定の構造を有する有機酸化合物(AA)を含んでなる組成物を使用する方法。
Description
本発明は、リソグラフィ工程において定在波を低減させるための有機酸化合物を含んでなる組成物を使用する方法に関する。また、本発明は、有機酸化合物を含んでなるリソグラフィ組成物、ならびにそれを用いたレジストパターンおよびデバイスの製造方法に関する。
近年、LSIの高集積化のニーズが高まっており、パターンの微細化が求められている。このようなニーズに対応するために、短波長の、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、極端紫外線(EUV;13nm)、X線、電子線等を用いるリソグラフィプロセスが実用化されつつある。このようなレジストパターンの微細化に対応するべく、微細加工の際にレジストとして用いられる感光性樹脂組成物にも高解像性のものが要求されている。短波長の光で露光することでより微細なパターンを形成することができるが、高い寸法精度が求められる。
リソグラフィ工程では、レジストを露光し、現像することによって、レジストパターンを形成する。露光時に、レジストへの入射光と、基板や空気界面からの反射光とが、多重干渉して、定在波が発生する現象が知られている。定在波の発生は、パターン寸法精度を低下させる。定在波を低減させるために、レジストの上層および/または下層に反射防止膜を形成することが行われている。
反射防止膜の上に、特定のスルホン酸と有機アミンからなる塩を含む化学増幅型レジスト組成物を用いることで、緩衝機能を発揮させ、露光裕度を高くする試みが存在する(例えば特許文献1)。
発明者は、微細加工を行うケミカルプロセスにおいて酸の動きを制御することに着目した。例えば、リソグラフィプロセスにおいて基板上に反射防止膜を形成し、その上にレジスト膜を形成して露光しても、定在波が残ることがあり、さらなる手法が求められる。また、下層反射防止膜は、レジストパターン形成後に、その除去が必要となるため、プロセス上使用できなかったり、別の手段を講じる必要が生じることがある。
発明者はいまだ改良が求められる1または複数の課題が存在すると考えた。それらは例えば以下が挙げられる;リソグラフィ工程において定在波を低減する;レジストパターンにおける定在波を低減する;レジストパターン幅の不均一さを抑える;レジストパターンのパターン倒れを抑制する;良い形状のレジストパターンを得る;感度がよいレジスト膜を得る;解像度がよいレジスト膜を得る;より微細なパターンを得る;ケミカルプロセスにおいて酸の動きを制御する;ケミカルプロセスにおいて酸の移動速度を抑制する;露光裕度を大きくする;焦点深度を高くする;プロセスマージンを大きくする;きれいに除去できるレジストパターンを得る;リソグラフィ工程の歩留まりを向上させる。
発明者はいまだ改良が求められる1または複数の課題が存在すると考えた。それらは例えば以下が挙げられる;リソグラフィ工程において定在波を低減する;レジストパターンにおける定在波を低減する;レジストパターン幅の不均一さを抑える;レジストパターンのパターン倒れを抑制する;良い形状のレジストパターンを得る;感度がよいレジスト膜を得る;解像度がよいレジスト膜を得る;より微細なパターンを得る;ケミカルプロセスにおいて酸の動きを制御する;ケミカルプロセスにおいて酸の移動速度を抑制する;露光裕度を大きくする;焦点深度を高くする;プロセスマージンを大きくする;きれいに除去できるレジストパターンを得る;リソグラフィ工程の歩留まりを向上させる。
本発明は、リソグラフィ工程において定在波を低減させるために、有機酸化合物(AA)を含んでなる組成物を使用する方法:
ここで、有機酸化合物(AA)は式(aa)で表される。
(ここで、
Raは、C1-40炭化水素基であり、前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよく、
Xaは、SO3HまたはCOOHであり、
na1は、1または2であり、
na2は、0、1または2である)
ここで、有機酸化合物(AA)は式(aa)で表される。
Raは、C1-40炭化水素基であり、前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよく、
Xaは、SO3HまたはCOOHであり、
na1は、1または2であり、
na2は、0、1または2である)
本発明によるリソグラフィ組成物は、有機酸化合物(AA)および溶媒(B)を含んでなり、
ここで、有機酸化合物(AA)は式(aa)で表される。
(ここで、
Raは、C1-40炭化水素基であり、前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよく、
Xaは、SO3HまたはCOOHであり、
na1は、1または2であり、
na2は、0、1または2である)
ここで、有機酸化合物(AA)は式(aa)で表される。
Raは、C1-40炭化水素基であり、前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよく、
Xaは、SO3HまたはCOOHであり、
na1は、1または2であり、
na2は、0、1または2である)
本発明による膜の製造方法は、下記工程を含んでなる。
(1)基板の上方に上記のリソグラフィ組成物を適用し;
(2)減圧および又は加熱によりリソグラフィ組成物から膜を形成する。
(1)基板の上方に上記のリソグラフィ組成物を適用し;
(2)減圧および又は加熱によりリソグラフィ組成物から膜を形成する。
本発明によるデバイスの製造方法は、上記の方法を含んでなる。
本発明によると、以下の1または複数の効果を望むことが可能である。
リソグラフィ工程において定在波を低減する;レジストパターンにおける定在波を低減する;レジストパターン幅の不均一さを抑える;レジストパターンのパターン倒れを抑制する;良い形状のレジストパターンを得る;感度がよいレジスト膜を得る;解像度がよいレジスト膜を得る;より微細なパターンを得る;ケミカルプロセスにおいて酸の動きを制御する;ケミカルプロセスにおいて酸の移動速度を抑制する;露光裕度が大きいレジスト膜を得る;焦点深度を高くすることできる;プロセスマージンを大きくすることができる;きれいに除去可能なレジストパターンを得ることできる;リソグラフィ工程の歩留まりを向上させる。
リソグラフィ工程において定在波を低減する;レジストパターンにおける定在波を低減する;レジストパターン幅の不均一さを抑える;レジストパターンのパターン倒れを抑制する;良い形状のレジストパターンを得る;感度がよいレジスト膜を得る;解像度がよいレジスト膜を得る;より微細なパターンを得る;ケミカルプロセスにおいて酸の動きを制御する;ケミカルプロセスにおいて酸の移動速度を抑制する;露光裕度が大きいレジスト膜を得る;焦点深度を高くすることできる;プロセスマージンを大きくすることができる;きれいに除去可能なレジストパターンを得ることできる;リソグラフィ工程の歩留まりを向上させる。
本発明の実施の形態について詳細に説明すると以下の通りである。
[定義]
本明細書において、特に限定されて言及されない限り、本パラグラフに記載の定義や例に従う。
単数形は複数形を含み、「1つの」や「その」は「少なくとも1つ」を意味する。ある概念の要素は複数種によって発現されることが可能であり、その量(例えば質量%やモル%)が記載された場合、その量はそれら複数種の和を意味する。
「および/または」は、要素の全ての組み合わせを含み、また単体での使用も含む。
「~」または「-」を用いて数値範囲を示した場合、これらは両方の端点を含み、単位は共通する。例えば、5~25モル%は、5モル%以上25モル%以下を意味する。
「Cx-y」、「Cx~Cy」および「Cx」などの記載は、分子または置換基中の炭素の数を意味する。例えば、C1-6アルキルは、1以上6以下の炭素を有するアルキル鎖(メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル等)を意味する。
ポリマーが複数種類の繰り返し単位を有する場合、これらの繰り返し単位は共重合する。これら共重合は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合、またはこれらの混在のいずれであってもよい。ポリマーや樹脂を構造式で示す際、括弧に併記されるnやm等は繰り返し数を示す。
温度の単位は摂氏(Celsius)を使用する。例えば、20度とは摂氏20度を意味する。
添加剤は、その機能を有する化合物そのものをいう(例えば、塩基発生剤であれば、塩基を発生させる化合物そのもの)。その化合物が、溶媒に溶解または分散されて、組成物に添加される形態もあり得る。本発明の一形態として、このような溶媒は溶媒(B)またはその他の成分として本発明にかかる組成物に含有されることが好ましい。
本明細書において、特に限定されて言及されない限り、本パラグラフに記載の定義や例に従う。
単数形は複数形を含み、「1つの」や「その」は「少なくとも1つ」を意味する。ある概念の要素は複数種によって発現されることが可能であり、その量(例えば質量%やモル%)が記載された場合、その量はそれら複数種の和を意味する。
「および/または」は、要素の全ての組み合わせを含み、また単体での使用も含む。
「~」または「-」を用いて数値範囲を示した場合、これらは両方の端点を含み、単位は共通する。例えば、5~25モル%は、5モル%以上25モル%以下を意味する。
「Cx-y」、「Cx~Cy」および「Cx」などの記載は、分子または置換基中の炭素の数を意味する。例えば、C1-6アルキルは、1以上6以下の炭素を有するアルキル鎖(メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル等)を意味する。
ポリマーが複数種類の繰り返し単位を有する場合、これらの繰り返し単位は共重合する。これら共重合は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合、またはこれらの混在のいずれであってもよい。ポリマーや樹脂を構造式で示す際、括弧に併記されるnやm等は繰り返し数を示す。
温度の単位は摂氏(Celsius)を使用する。例えば、20度とは摂氏20度を意味する。
添加剤は、その機能を有する化合物そのものをいう(例えば、塩基発生剤であれば、塩基を発生させる化合物そのもの)。その化合物が、溶媒に溶解または分散されて、組成物に添加される形態もあり得る。本発明の一形態として、このような溶媒は溶媒(B)またはその他の成分として本発明にかかる組成物に含有されることが好ましい。
[有機酸化合物(AA)を含んでなる組成物を使用する方法]
本発明は、リソグラフィ工程において定在波を低減させるために、式(aa)で表される有機酸化合物(AA)を含んでなる組成物(以下、「本発明に用いられる組成物」ということがある)を使用する方法に関するものである。
好ましくは、本発明に用いられる組成物は、基板の上方に適用され、膜を形成するために使用される。本発明によると、定在波を低減できるので、本発明に用いられる組成物の下層に、下層反射防止膜(BARC)が形成されていなくてもよい。したがって、BARCを形成せずに、本発明に用いられる組成物を適用することも、本発明の好適な一形態である。なお、BARCが形成されている場合に、さらなる定在波低減効果を発揮できるので、BARCが形成されている場合でも、本発明を用いることができる。本発明の使用方法の組成物は、好適には後述のリソグラフィ組成物である。
本発明は、リソグラフィ工程において定在波を低減させるために、式(aa)で表される有機酸化合物(AA)を含んでなる組成物(以下、「本発明に用いられる組成物」ということがある)を使用する方法に関するものである。
好ましくは、本発明に用いられる組成物は、基板の上方に適用され、膜を形成するために使用される。本発明によると、定在波を低減できるので、本発明に用いられる組成物の下層に、下層反射防止膜(BARC)が形成されていなくてもよい。したがって、BARCを形成せずに、本発明に用いられる組成物を適用することも、本発明の好適な一形態である。なお、BARCが形成されている場合に、さらなる定在波低減効果を発揮できるので、BARCが形成されている場合でも、本発明を用いることができる。本発明の使用方法の組成物は、好適には後述のリソグラフィ組成物である。
有機酸化合物(AA)
有機酸化合物(AA)(以下、(AA)成分ということがある。後述する(B)以降についても同様である)は、式(aa)で表される。
ここで、
Raは、C1-40(好ましくはC1-20;より好ましくはC5-10)炭化水素基である。前記炭化水素基は環を形成してもよい。前記環は不飽和環または飽和環であってもよい。前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよい。本発明の好適な形態として、前記炭化水素基に含まれるメチレンの1つがカルボニルで置換される。
Xaは、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
na1は、1または2である(好ましくは1)。
na2は、0、1または2である(好ましくは0)。
有機酸化合物(AA)(以下、(AA)成分ということがある。後述する(B)以降についても同様である)は、式(aa)で表される。
Raは、C1-40(好ましくはC1-20;より好ましくはC5-10)炭化水素基である。前記炭化水素基は環を形成してもよい。前記環は不飽和環または飽和環であってもよい。前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよい。本発明の好適な形態として、前記炭化水素基に含まれるメチレンの1つがカルボニルで置換される。
Xaは、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
na1は、1または2である(好ましくは1)。
na2は、0、1または2である(好ましくは0)。
有機酸化合物(AA)は、好ましくは、式(aa-1)、(aa-2)、(aa-3)または(aa-4)で表される。
式(aa-1)は、以下である。
ここで、
ALは、C5-20(好ましくはC6-8)の脂環である。前記脂環中のメチレンの少なくとも1つがカルボニルに置換されていてもよい。本発明の好適な形態として、前記脂環に含まれるメチレンの1つがカルボニルで置換される。脂環中に、炭素間二重結合が含まれていてもよいが、好ましくは飽和脂環である。
Xa1は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
Ra1は、それぞれ独立に、C1-5のアルキルである(好ましくはメチルまたはエチル;より好ましくはメチル)。
n11は、1または2である(好ましくは1)。
n12は、0、1または2である(好ましくは1)。
n13は、0、1または2である(好ましくは2)。
n14は、0、1または2である(好ましくは0)。
ALは、C5-20(好ましくはC6-8)の脂環である。前記脂環中のメチレンの少なくとも1つがカルボニルに置換されていてもよい。本発明の好適な形態として、前記脂環に含まれるメチレンの1つがカルボニルで置換される。脂環中に、炭素間二重結合が含まれていてもよいが、好ましくは飽和脂環である。
Xa1は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
Ra1は、それぞれ独立に、C1-5のアルキルである(好ましくはメチルまたはエチル;より好ましくはメチル)。
n11は、1または2である(好ましくは1)。
n12は、0、1または2である(好ましくは1)。
n13は、0、1または2である(好ましくは2)。
n14は、0、1または2である(好ましくは0)。
式(aa-1)で表される有機酸化合物(AA)の具体例としては、10-カンファースルホン酸等が挙げられる。
式(aa-2)は、以下である。
ここで、
Xa2は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
Ra2は、それぞれ独立に、C1-15のアルキルである(好ましくはC1-12のアルキル;より好ましくはメチルまたはドデシル)。
n21は、1または2である(好ましくは1)。
n22は、0、1または2である(好ましくは0または1;より好ましくは1)。
n23は、0、1または2である(好ましくは0または1;より好ましくは0)。
Xa2は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
Ra2は、それぞれ独立に、C1-15のアルキルである(好ましくはC1-12のアルキル;より好ましくはメチルまたはドデシル)。
n21は、1または2である(好ましくは1)。
n22は、0、1または2である(好ましくは0または1;より好ましくは1)。
n23は、0、1または2である(好ましくは0または1;より好ましくは0)。
式(aa-2)で表される有機酸化合物(AA)の具体例としては、p-トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、安息香酸、2-ヒドロキシ安息香酸(サリチル酸)、3-ヒドロキシ安息香酸、4-ヒドロキシ安息香酸等が挙げられる。
式(aa-3)は、以下である。
ここで、
Xa3は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
Ra3は、C1-10のアルキル、C1-10のフッ素置換アルキルまたはC2-10のアルケニルである(好ましくはC1-4のアルキル)。本明細書において、フッ素置換アルキルは、アルキルに存在する一部または全部のHがFに置換されていることを意味し、全部が置換されることも好ましい一形態である。本明細書において、アルケニルとは、直鎖状または分岐鎖状炭化水素であって、炭素-炭素二重結合を一つ持ち、任意の炭素から一つの水素を除去した基を意味する。
Xa3は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはSO3H)。
Ra3は、C1-10のアルキル、C1-10のフッ素置換アルキルまたはC2-10のアルケニルである(好ましくはC1-4のアルキル)。本明細書において、フッ素置換アルキルは、アルキルに存在する一部または全部のHがFに置換されていることを意味し、全部が置換されることも好ましい一形態である。本明細書において、アルケニルとは、直鎖状または分岐鎖状炭化水素であって、炭素-炭素二重結合を一つ持ち、任意の炭素から一つの水素を除去した基を意味する。
式(aa-3)で表される有機酸化合物(AA)の具体例としては、メタンスルホン酸、1-プロパンスルホン酸、1-ブタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ヘプタフルオロ-1-プロパンスルホン酸、ノナフルオロ-1-ブタンスルホン酸等が挙げられる。
式(aa-4)は、以下である。
ここで、
Xa4は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはCOOH)。
Ra3は、C1-10のアルキレンまたはC2-10のアルケニレンである(好ましくはC1-4のアルキレンまたはC2-4のアルケニレン;より好ましくはメチレンまたはC2のアルケニレン)。本明細書において、アルケニレンとは、1つの炭素-炭素二重結合を有する二価の炭化水素基を意味する。
Xa4は、SO3HまたはCOOHである(好ましくはCOOH)。
Ra3は、C1-10のアルキレンまたはC2-10のアルケニレンである(好ましくはC1-4のアルキレンまたはC2-4のアルケニレン;より好ましくはメチレンまたはC2のアルケニレン)。本明細書において、アルケニレンとは、1つの炭素-炭素二重結合を有する二価の炭化水素基を意味する。
式(aa-4)で表される有機酸化合物(AA)の具体例としては、マロン酸、マレイン酸等が挙げられる。
有機酸化合物(AA)は、より好ましくは、式(aa-1)または(aa-2)で表され;さらに好ましくは、式(aa-1)で表される。
理論には拘束されないが、有機酸化合物(AA)を含むことで、定在波の低減ができるのは、リソグラフィ工程中に膜中に生じる物質(例えば酸発生剤(D)から生じる酸)の移動速度を抑制することに貢献することによるものと考えられる。
明確性のために記載すると、溶媒(B)を含む本発明の組成物において、組成物に含まれる成分はイオン状態になっていても、塩になっていても、これらが併存してもよい。例えば、有機酸化合物(AA)と塩基性化合物(AB)が溶媒(B)に溶解し、組成物内でイオンと塩が併存している状態であってもよい。
明確性のために記載すると、溶媒(B)を含む本発明の組成物において、組成物に含まれる成分はイオン状態になっていても、塩になっていても、これらが併存してもよい。例えば、有機酸化合物(AA)と塩基性化合物(AB)が溶媒(B)に溶解し、組成物内でイオンと塩が併存している状態であってもよい。
塩基性化合物(AB)
本発明に用いられる組成物は、好ましくは塩基性化合物(AB)をさらに含んでなる。塩基性化合物(AB)は、第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミンからなる群から選択される。好ましい塩基性化合物(AB)、およびその含有量は、以降のリソグラフィ組成物に記載するものと同じである。
本発明に用いられる組成物は、好ましくは塩基性化合物(AB)をさらに含んでなる。塩基性化合物(AB)は、第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミンからなる群から選択される。好ましい塩基性化合物(AB)、およびその含有量は、以降のリソグラフィ組成物に記載するものと同じである。
溶媒(B)
本発明に用いられる組成物は、好ましくは溶媒(B)を含んでなる。好ましい溶媒(B)およびその含有量は、以降のリソグラフィ組成物に記載するものと同じである。
本発明に用いられる組成物は、好ましくは溶媒(B)を含んでなる。好ましい溶媒(B)およびその含有量は、以降のリソグラフィ組成物に記載するものと同じである。
膜化成分(C)
本発明に用いられる組成物は、好ましくは膜化成分(C)を含んでなる。好ましい膜化成分(C)およびその含有量は、以降のリソグラフィ組成物に記載するものと同じである。
本発明に用いられる組成物は、好ましくは膜化成分(C)を含んでなる。好ましい膜化成分(C)およびその含有量は、以降のリソグラフィ組成物に記載するものと同じである。
[リソグラフィ組成物]
本発明によるリソグラフィ組成物は、式(aa)で表される有機酸化合物(AA)および溶媒(B)を含んでなる。
本発明において、リソグラフィ組成物とは、フォトリソグラフィプロセスで用いられる組成物のことをいい、例えば、洗浄、膜形成用途に用いられ、具体的には、レジスト組成物、平坦化膜形成組成物、下層反射防止膜形成組成物、上層反射防止膜形成組成物、リンス液、レジストリムーバー等が挙げられる。リソグラフィ組成物はプロセスを経た後で、除去されても除去されなくてもよいが、好適には除去される。リソグラフィ組成物から形成される物は、最終的なデバイスに残らなくても残っていてもよいが、好適には残らない。
本発明によるリソグラフィ組成物は、リソグラフィ膜形成組成物であり、より好ましくはレジスト組成物である。ポジ型でもネガ型でも使用できるが、好ましくはネガ型レジスト組成物である。
また、本発明によるリソグラフィ組成物は、化学増幅型レジスト組成物であることが好ましく、より好ましくは化学増幅型ネガ型レジスト組成物であり、この場合、(A)成分および(B)成分の他に、後述するポリマー、酸発生剤および架橋剤を含んでなることが好ましい。
本発明によるリソグラフィ組成物は、式(aa)で表される有機酸化合物(AA)および溶媒(B)を含んでなる。
本発明において、リソグラフィ組成物とは、フォトリソグラフィプロセスで用いられる組成物のことをいい、例えば、洗浄、膜形成用途に用いられ、具体的には、レジスト組成物、平坦化膜形成組成物、下層反射防止膜形成組成物、上層反射防止膜形成組成物、リンス液、レジストリムーバー等が挙げられる。リソグラフィ組成物はプロセスを経た後で、除去されても除去されなくてもよいが、好適には除去される。リソグラフィ組成物から形成される物は、最終的なデバイスに残らなくても残っていてもよいが、好適には残らない。
本発明によるリソグラフィ組成物は、リソグラフィ膜形成組成物であり、より好ましくはレジスト組成物である。ポジ型でもネガ型でも使用できるが、好ましくはネガ型レジスト組成物である。
また、本発明によるリソグラフィ組成物は、化学増幅型レジスト組成物であることが好ましく、より好ましくは化学増幅型ネガ型レジスト組成物であり、この場合、(A)成分および(B)成分の他に、後述するポリマー、酸発生剤および架橋剤を含んでなることが好ましい。
有機酸化合物(AA)
本発明のリソグラフィ組成物に用いられる有機酸化合物(AA)は、上記に記載のとおりであり、好ましい形態も上記と同じである。
有機酸化合物(AA)は、単独で、または2種以上混合して使用することができる。
有機酸化合物(AA)の含有量は、溶媒(B)を基準として、好ましくは0.001~10質量%である(より好ましくは0.050~1質量%;さらに好ましくは0.075~0.2質量%)。
有機酸化合物(AA)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0.05~30質量%である(より好ましくは0.1~2質量%;さらに好ましくは0.2~1.5質量%)。
本発明のリソグラフィ組成物に用いられる有機酸化合物(AA)は、上記に記載のとおりであり、好ましい形態も上記と同じである。
有機酸化合物(AA)は、単独で、または2種以上混合して使用することができる。
有機酸化合物(AA)の含有量は、溶媒(B)を基準として、好ましくは0.001~10質量%である(より好ましくは0.050~1質量%;さらに好ましくは0.075~0.2質量%)。
有機酸化合物(AA)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0.05~30質量%である(より好ましくは0.1~2質量%;さらに好ましくは0.2~1.5質量%)。
塩基性化合物(AB)
本発明によるリソグラフィ組成物は、好ましくは塩基性化合物(AB)をさらに含んでなる。塩基性化合物(AB)を加えることで、リソグラフィ組成物のpHを調整することが可能である。
本発明によるリソグラフィ組成物は、好ましくは塩基性化合物(AB)をさらに含んでなる。塩基性化合物(AB)を加えることで、リソグラフィ組成物のpHを調整することが可能である。
塩基性化合物(AB)は、第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミンからなる群から選択され;好ましくはC2-32の第2級脂肪族アミン、C3-48の第3級脂肪族アミン、C6-30の芳香族アミン、およびC5-30のヘテロ環アミン、ならびにそれらの誘導体からなる群から選択される。
塩基性化合物(AB)の具体例としては、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、トリイソプロパノールアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジ-イソブチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジエタノールアミン、トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ピペリジン、ベンジルアミン、N,N-ジシクロヘキシルメチルアミン等が挙げられる。塩基性化合物(AB)の具体例として、好ましくはトリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、またはベンジルアミンが挙げられ;より好ましくはトリエタノールアミン、またはトリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミンが挙げられ;さらに好ましくはトリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミンが挙げられる。
塩基性化合物(AB)の分子量は、好ましくは50~400である(より好ましくは100~380;さらに好ましくは200~360;よりさらに好ましくは300~350)。
塩基性化合物(AB)は、単独で、または2種以上混合して使用することができる。
塩基性化合物(AB)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0~40質量%である(より好ましくは0~10質量%;さらに好ましくは0.1~5質量%;よりさらに好ましくは0.5~2質量%)。
塩基性化合物(AB)の含有量は、溶媒(B)を基準として、好ましくは0.001~10質量%である(より好ましくは0.050~1質量%;さらに好ましくは0.10~0.5質量%)。本組成物において、塩基性化合物(AB)を含まない(0.00質量%)ことも、好適な一形態である。
塩基性化合物(AB)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0~40質量%である(より好ましくは0~10質量%;さらに好ましくは0.1~5質量%;よりさらに好ましくは0.5~2質量%)。
塩基性化合物(AB)の含有量は、溶媒(B)を基準として、好ましくは0.001~10質量%である(より好ましくは0.050~1質量%;さらに好ましくは0.10~0.5質量%)。本組成物において、塩基性化合物(AB)を含まない(0.00質量%)ことも、好適な一形態である。
溶媒(B)
本発明に用いられる溶媒(B)は、配合される各成分を溶解することができるものであれば特に限定されない。
溶媒(B)は、好ましくは有機溶媒(B1)を含んでなる。溶媒(B)が、有機溶媒(B1)のみからなることも好適な一形態である。有機溶媒(B1)は、好ましくは、炭化水素溶媒、エーテル溶媒、エステル溶媒、アルコール溶媒、ケトン溶媒、またはこれらのいずれの混合物を含んでなる。
溶媒の具体例としては、例えば、水、n-ペンタン、i-ペンタン、n-ヘキサン、i-ヘキサン、n-ヘプタン、i-ヘプタン、2,2,4-トリメチルペンタン、n-オクタン、i-オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、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-プロピルベンセン、i-プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、i-ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ-i-プロピルベンセン、n-アミルナフタレン、トリメチルベンゼン、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、t-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、ヘプタノール-3、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-ジメチルヘプタノール-4、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、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ペンタンジオール-2,4、2-メチルペンタンジオール-2,4、ヘキサンジオール-2,5、ヘプタンジオール-2,4、2-エチルヘキサンジオール-1,3、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、グリセリン、アセトン、メチルエチルケトン、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-i-ブチルケトン、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-i-ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン、エチルエーテル、i-プロピルエーテル、n-ブチルエーテル(ジ-n-ブチルエーテル、DBE)、n-ヘキシルエーテル、2-エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、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ジエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-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、エチレングリコールジブチルエーテル、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ジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、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、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン(GBL)、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸i-プロピル、酢酸-n-ブチル(ノルマルブチルアセテート、nBA)、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸n-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、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、アセト酢酸t-ブチル、プロピオン酸エチル、3-エトキシ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i-アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、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、プロピレングリコール1-モノメチルエーテル2-アセタート(PGMEA)、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、3-メトキシブチルアセテート、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、N-メチルピロリドン、硫化ジメチル、硫化ジエチル、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、および1,3-プロパンスルトンが挙げられる。これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
溶媒(B)として、好ましくは、PGME、PGMEA、EL、GBL、n-ブタノール、t-ブタノール、n-オクタノール、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシブチルアセテート、シクロペンタノン、アセト酢酸t-ブチルまたはこれらのいずれかの混合物であり;より好ましくは、PGME、PGMEAまたはこれらの混合物である。本発明の好適な一形態は、有機溶媒(B1)はPGMEとPGMEAの混合物であり、質量比でPGME/PGMEAが0.1~10(より好適には0.1~1;さらに好適には0.2~0.5;よりさらに好適には0.2~0.3)。
本発明に用いられる溶媒(B)は、配合される各成分を溶解することができるものであれば特に限定されない。
溶媒(B)は、好ましくは有機溶媒(B1)を含んでなる。溶媒(B)が、有機溶媒(B1)のみからなることも好適な一形態である。有機溶媒(B1)は、好ましくは、炭化水素溶媒、エーテル溶媒、エステル溶媒、アルコール溶媒、ケトン溶媒、またはこれらのいずれの混合物を含んでなる。
溶媒の具体例としては、例えば、水、n-ペンタン、i-ペンタン、n-ヘキサン、i-ヘキサン、n-ヘプタン、i-ヘプタン、2,2,4-トリメチルペンタン、n-オクタン、i-オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、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-プロピルベンセン、i-プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、i-ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ-i-プロピルベンセン、n-アミルナフタレン、トリメチルベンゼン、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、t-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、ヘプタノール-3、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-ジメチルヘプタノール-4、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、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ペンタンジオール-2,4、2-メチルペンタンジオール-2,4、ヘキサンジオール-2,5、ヘプタンジオール-2,4、2-エチルヘキサンジオール-1,3、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、グリセリン、アセトン、メチルエチルケトン、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-i-ブチルケトン、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-i-ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョン、エチルエーテル、i-プロピルエーテル、n-ブチルエーテル(ジ-n-ブチルエーテル、DBE)、n-ヘキシルエーテル、2-エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、ジオキソラン、4-メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、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ジエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-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、エチレングリコールジブチルエーテル、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ジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、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、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン(GBL)、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸i-プロピル、酢酸-n-ブチル(ノルマルブチルアセテート、nBA)、酢酸i-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸n-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、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、アセト酢酸t-ブチル、プロピオン酸エチル、3-エトキシ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i-アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、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、プロピレングリコール1-モノメチルエーテル2-アセタート(PGMEA)、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、3-メトキシブチルアセテート、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、N-メチルピロリドン、硫化ジメチル、硫化ジエチル、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、および1,3-プロパンスルトンが挙げられる。これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
溶媒(B)として、好ましくは、PGME、PGMEA、EL、GBL、n-ブタノール、t-ブタノール、n-オクタノール、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシブチルアセテート、シクロペンタノン、アセト酢酸t-ブチルまたはこれらのいずれかの混合物であり;より好ましくは、PGME、PGMEAまたはこれらの混合物である。本発明の好適な一形態は、有機溶媒(B1)はPGMEとPGMEAの混合物であり、質量比でPGME/PGMEAが0.1~10(より好適には0.1~1;さらに好適には0.2~0.5;よりさらに好適には0.2~0.3)。
他の層や膜との関係で、溶媒(B)が水を実体的に含まないことも一形態である。例えば、溶媒(B)全体に占める水の量が、好ましくは0.1質量%以下であり、より好ましくは0.01質量%以下であり、さらに好ましくは0.001質量%以下である。溶媒(B)が水を含まない(0質量%)ことも好適な一形態である。
溶媒(B)の含有量は、リソグラフィ組成物を基準として、好ましくは10~99.999質量%である(より好ましくは75~95質量%;さらに好ましくは80~90質量%)。
膜化成分(C)
本発明によるリソグラフィ組成物は、好ましくは膜化成分(C)を含んでなる。本発明において、膜化成分(C)とは、形成される膜の少なくとも一部を構成する成分のことをいう。形成される膜が膜化成分(C)のみで構成される必要はない。例えば膜化成分(C)と後述の架橋剤(E)が結合して膜を形成していてもよい。好適な形態として膜化成分(C)は形成される膜の大部分を構成し、例えば膜において体積当たり60%以上(より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、よりさらに好ましくは90%以上)を構成する。
本発明によるリソグラフィ組成物は、好ましくは膜化成分(C)を含んでなる。本発明において、膜化成分(C)とは、形成される膜の少なくとも一部を構成する成分のことをいう。形成される膜が膜化成分(C)のみで構成される必要はない。例えば膜化成分(C)と後述の架橋剤(E)が結合して膜を形成していてもよい。好適な形態として膜化成分(C)は形成される膜の大部分を構成し、例えば膜において体積当たり60%以上(より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、よりさらに好ましくは90%以上)を構成する。
膜化成分(C)は、好ましくはポリマー(C1)を含んでなる。本発明の好適な一形態は、膜化成分(C)がポリマー(C1)であることである。
ポリマー(C1)としては、例えばノボラック誘導体、フェノール誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリアクリル酸誘導体、ポリマレイン酸誘導体、ポリカーボネート誘導体、ポリビニルアルコール誘導体、ポリメタクリル酸誘導体、およびこれらの組合せの共重合体が挙げられる。
ポリマー(C1)としては、例えばノボラック誘導体、フェノール誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリアクリル酸誘導体、ポリマレイン酸誘導体、ポリカーボネート誘導体、ポリビニルアルコール誘導体、ポリメタクリル酸誘導体、およびこれらの組合せの共重合体が挙げられる。
本発明によるリソグラフィ組成物が、レジスト組成物である場合に、ポリマー(C1)が露光等により、アルカリ現像液への溶解性が変化するレジスト組成物において一般に用いられるポリマーであることが好ましい。
本発明によるリソグラフィ組成物が、化学増幅型ポジ型レジスト組成物である場合、ポリマー(C1)は、酸と反応して現像液に対する溶解度が増加するものであることが好ましい。このようなポリマーは、例えば保護基によって保護された酸基を有しており、外部から酸を添加されると、その保護基が脱離して、現像液に対する溶解度が増加するものである。
本発明によるリソグラフィ組成物が、化学増幅型ネガ型レジスト組成物である場合、ポリマー(C1)は、露光により発生した酸を触媒として、例えば、架橋剤により、ポリマー間を架橋させ、現像液に対する溶解度が低下するものであることが好ましい。
このようなポリマーは、リソグラフィ法において一般的に用いられるものから任意に選択することができる。このようなポリマーのうち、下記式(c1)、(c2)および(c3)で表される繰り返し単位を少なくとも1つ有するものが好ましい。本発明によるリソグラフィ組成物が、化学増幅型ネガ型レジスト組成物である場合、ポリマー(C1)が式(c1)で表される繰り返し単位を少なくとも有することが好ましい。
本発明によるリソグラフィ組成物が、化学増幅型ポジ型レジスト組成物である場合、ポリマー(C1)は、酸と反応して現像液に対する溶解度が増加するものであることが好ましい。このようなポリマーは、例えば保護基によって保護された酸基を有しており、外部から酸を添加されると、その保護基が脱離して、現像液に対する溶解度が増加するものである。
本発明によるリソグラフィ組成物が、化学増幅型ネガ型レジスト組成物である場合、ポリマー(C1)は、露光により発生した酸を触媒として、例えば、架橋剤により、ポリマー間を架橋させ、現像液に対する溶解度が低下するものであることが好ましい。
このようなポリマーは、リソグラフィ法において一般的に用いられるものから任意に選択することができる。このようなポリマーのうち、下記式(c1)、(c2)および(c3)で表される繰り返し単位を少なくとも1つ有するものが好ましい。本発明によるリソグラフィ組成物が、化学増幅型ネガ型レジスト組成物である場合、ポリマー(C1)が式(c1)で表される繰り返し単位を少なくとも有することが好ましい。
式(c1)で表される繰り返し単位は、以下である。
ここで、
Rc1は、H、C1-5アルキル、C1-5アルコキシ、またはCOOHである(好ましくはHまたはメチル;より好ましくはH)。
Rc2は、C1-5アルキル(これは、-CH2-が-O-によって置きかえられていてもよい)である。Rc2は、好ましくは、メチル、エチルまたはメトキシである(より好ましくはメチル)。
m1は、0~4の数である(好ましくは0)。
m2は、1~2の数である(好ましくは1)。
m1+m2≦5である。
Rc1は、H、C1-5アルキル、C1-5アルコキシ、またはCOOHである(好ましくはHまたはメチル;より好ましくはH)。
Rc2は、C1-5アルキル(これは、-CH2-が-O-によって置きかえられていてもよい)である。Rc2は、好ましくは、メチル、エチルまたはメトキシである(より好ましくはメチル)。
m1は、0~4の数である(好ましくは0)。
m2は、1~2の数である(好ましくは1)。
m1+m2≦5である。
式(c1)の具体例は以下である。
式(c2)で表される構成単位は以下である。
ここで、
Rc3は、H、C1-5アルキル、C1-5アルコキシ、またはCOOHである(好ましくはH、またはメチル;より好ましくはH)。
Rc4は、C1-5アルキルまたはC1-5アルコキシ(ここで、アルキル、アルコキシに含まれる-CH2-が-O-によって置き換えられていてもよい)である。Rc4は、より好ましくはC1-5アルコキシ(ここで、アルコキシに含まれる-CH2-が-O-によって置き換えられていてもよい)であり、このとき、m3は1であることが好ましい。この形態におけるRc4として、メトキシ、t-ブチルオキシ、および-O-CH(CH3)-O-CH2CH3が挙げられる。
m3は、0~5の数である(好ましくは0、1、2、3、4または5;より好ましくは0または1)。m3が0であることも好適な一形態である。
Rc3は、H、C1-5アルキル、C1-5アルコキシ、またはCOOHである(好ましくはH、またはメチル;より好ましくはH)。
Rc4は、C1-5アルキルまたはC1-5アルコキシ(ここで、アルキル、アルコキシに含まれる-CH2-が-O-によって置き換えられていてもよい)である。Rc4は、より好ましくはC1-5アルコキシ(ここで、アルコキシに含まれる-CH2-が-O-によって置き換えられていてもよい)であり、このとき、m3は1であることが好ましい。この形態におけるRc4として、メトキシ、t-ブチルオキシ、および-O-CH(CH3)-O-CH2CH3が挙げられる。
m3は、0~5の数である(好ましくは0、1、2、3、4または5;より好ましくは0または1)。m3が0であることも好適な一形態である。
式(c2)の具体例は以下である。
式(c3)で表される構成単位は以下である。
ここで、
Rc5は、H、C1-5アルキル、C1-5アルコキシ、またはCOOHである(より好ましくはH、メチル、エチル、メトキシ、またはCOOH;さらに好ましくはHまたはメチル;よりさらに好ましくはH)。
Rc6は、C1-15アルキルまたはC1-5アルキルエーテルであり、Rc6は環構造を有していてもよい。Rc6は、好ましくはメチル、イソプロピル、t-ブチル、シクロペンチル、メチルシクロペンチル、エチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル、エチルシクロヘキシル、メチルアダマンチルまたはエチルアダマンチルである(より好ましくはt-ブチル、エチルシクロペンチル、エチルシクロヘキシル、またはエチルアダマンチル;さらに好ましくはt-ブチル)。
Rc5は、H、C1-5アルキル、C1-5アルコキシ、またはCOOHである(より好ましくはH、メチル、エチル、メトキシ、またはCOOH;さらに好ましくはHまたはメチル;よりさらに好ましくはH)。
Rc6は、C1-15アルキルまたはC1-5アルキルエーテルであり、Rc6は環構造を有していてもよい。Rc6は、好ましくはメチル、イソプロピル、t-ブチル、シクロペンチル、メチルシクロペンチル、エチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル、エチルシクロヘキシル、メチルアダマンチルまたはエチルアダマンチルである(より好ましくはt-ブチル、エチルシクロペンチル、エチルシクロヘキシル、またはエチルアダマンチル;さらに好ましくはt-ブチル)。
式(c3)の具体例は以下である。
これらの構成単位は、目的に応じて適切に配合されるので、それらの配合比は特に限定されないが、アルカリ現像液対する溶解度が適当になるように配合されるのが好ましい。
これらのポリマーは2種類以上を組合せて用いることもできる。
これらのポリマーは2種類以上を組合せて用いることもできる。
ポリマー(C1)の質量平均分子量(以下、Mwということがある)は、好ましくは500~100,000である(より好ましくは1,000~50,000;さらに好ましくは3,000~20,000;よりさらに好ましくは4,000~20,000)。
本発明において、Mwはゲル浸透クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)にて測定することが可能である。同測定では、GPCカラムを摂氏40度、溶出溶媒テトラヒドロフランを0.6mL/分、単分散ポリスチレンを標準として用いることが好適な1例である。
本発明において、Mwはゲル浸透クロマトグラフィー(gel permeation chromatography、GPC)にて測定することが可能である。同測定では、GPCカラムを摂氏40度、溶出溶媒テトラヒドロフランを0.6mL/分、単分散ポリスチレンを標準として用いることが好適な1例である。
膜化成分(C)は、単独で、または2種以上混合して使用することができる。
膜化成分(C)の含有量は、リソグラフィ組成物を基準として、好ましくは2~40質量%である(より好ましくは2~30質量%;さらに好ましくは5~25質量%;よりさらに好ましくは10~20質量%)。
膜化成分(C)の含有量は、リソグラフィ組成物を基準として、好ましくは2~40質量%である(より好ましくは2~30質量%;さらに好ましくは5~25質量%;よりさらに好ましくは10~20質量%)。
ポリマー(C1)中の全ての繰り返し単位数を基準として、式(c1)、(c2)および(c3)で表される繰り返し単位の比率をそれぞれnc1、nc2およびnc3とすると、以下であることが本発明の好適な形態の一つである。
nc1=0~100%(より好適には30~100%;さらに好適には50~100%;よりさらに好適には60~100%)。
nc2=0~100%(より好適には0~70%;さらに好適には0~50%;よりさらに好適には0~40%)。
nc3=0~50%(より好適には0~40%;さらに好適には0~30%;よりさらに好適には0~20%)。
式(c3)で表される繰り返し単位を含まない(nc3=0)形態も本発明の別の好適な一形態である。
nc1=0~100%(より好適には30~100%;さらに好適には50~100%;よりさらに好適には60~100%)。
nc2=0~100%(より好適には0~70%;さらに好適には0~50%;よりさらに好適には0~40%)。
nc3=0~50%(より好適には0~40%;さらに好適には0~30%;よりさらに好適には0~20%)。
式(c3)で表される繰り返し単位を含まない(nc3=0)形態も本発明の別の好適な一形態である。
酸発生剤(D)
本発明によるリソグラフィ組成物は、酸発生剤(D)を含んでいてもよい。本発明において、酸発生剤とは、酸発生機能を有する化合物そのものをいう。酸発生剤には、例えば、露光によって酸を発生させる光酸発生剤(PAG)と加熱によって酸を発生させる熱酸発生剤(TAG)が挙げられる。本発明によるリソグラフィ組成物が化学増幅型レジスト組成物である場合に、PAGを含むことが好ましい。
本発明によるリソグラフィ組成物は、酸発生剤(D)を含んでいてもよい。本発明において、酸発生剤とは、酸発生機能を有する化合物そのものをいう。酸発生剤には、例えば、露光によって酸を発生させる光酸発生剤(PAG)と加熱によって酸を発生させる熱酸発生剤(TAG)が挙げられる。本発明によるリソグラフィ組成物が化学増幅型レジスト組成物である場合に、PAGを含むことが好ましい。
PAGとしては、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、およびN-スルホニルオキシイミド酸発生剤が挙げられる。代表的なPAGを以下に示すが、これらは単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
スルホニウム塩は、カルボン酸塩、スルホン酸塩またはイミドを含むアニオンと、スルホニウムカチオンの塩である。代表的なスルホニウムカチオンとしては、トリフェニルスルホニウム、(4-メチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4-メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、(4-tert-ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4-tert-ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(4-tert-ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(4-tert-ブチルフェニル)スルホニウム、トリス(4-tert-ブトキシフェニル)スルホニウム、トリス(4-メチルフェニル)スルホニウム、(4-メトキシ-3,5-ジメチルフェニル)ジメチルスルホニウム、(3-tert-ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(3-tert-ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3-tert-ブトキシフェニル)スルホニウム、(3,4-ジ-tert-ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(3,4-ジ-tert-ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリス(3,4-ジ-tert-ブトキシフェニル)スルホニウム、(4-フェノキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、(4-シクロヘキシルフェニル)ジフェニルスルホニウム、ビス(p-フェニレン)ビス(ジフェニルスルホニウム)、ジフェニル(4-チオフェノキシフェニル)スルホニウム、ジフェニル(4-チオフェニルフェニル)スルホニウム、ジフェニル(8-チオフェニルビフェニル)スルホニウム、(4-tert-ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリス(4-tert-ブトキシカルボニルメチルオキシフェニル)スルホニウム、(4-tert-ブトキシフェニル)ビス(4-ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、トリス(4-ジメチルアミノフェニル)スルホニウム、2-ナフチルジフェニルスルホニウム、ジメチル(2-ナフチル)スルホニウム、4-ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウム、4-メトキシフェニルジメチルスルホニウム、トリメチルスルホニウム、2-オキソシクロヘキシルシクロヘキシルメチルスルホニウム、トリナフチルスルホニウム、およびトリベンジルスルホニウムが挙げられる。代表的なスルホン酸塩としては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2-トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4-(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホネート、4-フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、4-(4-トルエンスルホニルオキシ)ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、およびメタンスルホネートが挙げられる。代表的なイミドとしては、ビス(パーフルオロメタンスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエタンスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブタンスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブタンスルホニルオキシ)イミド、ビス[パーフルオロ(2-エトキシエタン)スルホニル]イミド、およびN,N-ヘキサフルオロプロパン-1,3-ジスルホニルイミドが挙げられる。代表的なその他のアニオンとしては、3-オキソ-3H-1,2-ベンゾチアゾール-2-イド、1,1-ジオキシド、トリス[(トリフルオロメチル)スルホニル]メタンイドおよびトリス[(パーフルオロブチル)スルホニル]メタンイドが挙げられる。フルオロカーボンを含有するアニオンが好ましい。前述の例の組合せに基づくスルホニウム塩が含まれる。
ヨードニウム塩は、スルホン酸塩およびイミドを含むアニオンと、ヨードニウムカチオンの塩である。代表的なヨードニウムカチオンとしては、ジフェニルヨードニウム、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(4-tert-ペンチルフェニル)ヨードニウム、4-tert-ブトキシフェニルフェニルヨードニウム、および4-メトキシフェニルフェニルヨードニウム等のアリールヨードニウムカチオンが挙げられる。代表的なスルホン酸塩としては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2-トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4-(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホネート、4-フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、4-(4-トルエンスルホニルオキシ)ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、およびメタンスルホネートが挙げられる。代表的なイミドとしては、ビス(パーフルオロメタンスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロエタンスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブタンスルホニル)イミド、ビス(パーフルオロブタンスルホニルオキシ)イミド、ビス[パーフルオロ(2-エトキシエタン)スルホニル]イミド、およびN,N-ヘキサフルオロプロパン-1,3-ジスルホニルイミドが挙げられる。代表的なその他のアニオンとしては、3-オキソ-3H-1,2-ベンゾチアゾール-2-イド、1,1-ジオキシド、トリス[(トリフルオロメチル)スルホニル]メタンイドおよびトリス[(パーフルオロブチル)スルホニル]メタンイドが挙げられる。フルオロカーボンを含有するアニオンが好ましい。前述の例の組合せに基づくヨードニウム塩が含まれる。
代表的なスルホニルジアゾメタン化合物としては、ビス(エチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1-メチルプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2-メチルプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1-ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(パーフルオロイソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4-メチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4-ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2-ナフチルスルホニル)ジアゾメタン、4-メチルフェニルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、tert-ブチルカルボニル-4-メチルフェニルスルホニルジアゾメタン、2-ナフチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、4-メチルフェニルスルホニル-2-ナフトイルジアゾメタン、メチルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、およびtert-ブトキシカルボニル-4-メチルフェニルスルホニルジアゾメタン等のビススルホニルジアゾメタン化合物およびスルホニルカルボニルジアゾメタン化合物が挙げられる。
N-スルホニルオキシイミド光酸発生剤としては、イミド骨格とスルホン酸との組合せが挙げられる。代表的なイミド骨格としては、コハク酸イミド、ナフタレンジカルボン酸イミド、フタルイミド、シクロヘキシルジカルボン酸イミド、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸イミド、および7-オキサビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン-2,3-ジカルボン酸イミドが挙げられる。代表的なスルホン酸塩としては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2-トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4-トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、4-フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、およびメタンスルホネートが挙げられる。
ベンゾインスルホネート光酸発生剤としては、ベンゾイントシレート、ベンゾインメシレート、およびベンゾインブタンスルホネートが挙げられる。
ピロガロールトリスルホネート光酸発生剤としては、ピロガロール、フロログルシノール、カテコール、レゾルシノール、およびヒドロキノンが挙げられるが、これらの中で全てのヒドロキシル基は、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2-トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4-トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、4-フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、またはメタンスルホネートによって置換されている。
ニトロベンジルスルホネート光酸発生剤としては、2,4-ジニトロベンジルスルホネート類、2-ニトロベンジルスルホネート類、および2,6-ジニトロベンジルスルホネート類が挙げられ、代表的にはトリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、2,2,2-トリフルオロエタンスルホネート、ペンタフルオロベンゼンスルホネート、4-トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、4-フルオロベンゼンスルホネート、トルエンスルホネート、ベンゼンスルホネート、ナフタレンスルホネート、カンファースルホネート、オクタンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、ブタンスルホネート、およびメタンスルホネートを含むスルホネートが挙げられる。また、有用なのは、ベンジル側のニトロ基がトリフルオロメチルで置換されている、類似のニトロベンジルスルホネート化合物である。
スルホン光酸発生剤としては、ビス(フェニルスルホニル)メタン、ビス(4-メチルフェニルスルホニル)メタン、ビス(2-ナフチルスルホニル)メタン、2,2-ビス(フェニルスルホニル)プロパン、2,2-ビス(4-メチルフェニルスルホニル)プロパン、2,2-ビス(2-ナフチルスルホニル)プロパン、2-メチル-2-(p-トルエンスルホニル)プロピオフェノン、2-シクロヘキシルカルボニル-2-(p-トルエンスルホニル)プロパン、および2,4-ジメチル-2-(p-トルエンスルホニル)ペンタン-3-オンが挙げられる。
グリオキシム誘導体の形の光酸発生剤としては、ビス-O-(p-トルエンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(p-トルエンスルホニル)-α-ジフェニルグリオキシム、ビス-O-(p-トルエンスルホニル)-α-ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス-O-(p-トルエンスルホニル)-2,3-ペンタンジオングリオキシム、ビス-O-(p-トルエンスルホニル)-2-メチル-3,4-ペンタンジオングリオキシム、ビス-O-(n-ブタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(n-ブタンスルホニル)-α-ジフェニルグリオキシム、ビス-O-(n-ブタンスルホニル)-α-ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス-O-(n-ブタンスルホニル)-2,3-ペンタンジオングリオキシム、ビス-O-(n-ブタンスルホニル)-2-メチル-3,4-ペンタンジオングリオキシム、ビス-O-(メタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(トリフルオロメタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(1,1,1-トリフルオロエタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(tert-ブタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(パーフルオロオクタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(シクロヘキシルスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(ベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(p-フルオロベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(p-tert-ブチルベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-O-(キシレンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、およびビス-O-(カンファースルホニル)-α-ジメチルグリオキシムが挙げられる。
これらの中で、好ましいPAGは、スルホニウム塩類、ヨードニウム塩類、およびN-スルホニルオキシイミド類である。
発生した酸の最適なアニオンは、ポリマー中の酸不安定基の切断の容易さのような要因によって変化するが、不揮発性であり、かつ極めて高度には拡散性でないアニオンが一般的に選択される。適当なアニオンとしては、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、4-(4-トルエンスルホニルオキシ)ベンゼンスルホン酸、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸、2,2,2-トリフルオロエタンスルホン酸、ノナフルオロブタンスルホン酸、ヘプタデカフルオロオクタンスルホン酸、カンファースルホン酸、ジスルホン酸、スルホニルイミド、およびスルホニルメタンイドのアニオンが挙げられる。
TAGの例は、金属不含のスルホニウム塩およびヨードニウム塩、例えば、強非求核酸のトリアリールスルホニウム、ジアルキルアリールスルホニウム、およびジアリールアルキルスルホニウム塩、強非求核酸のアルキルアリールヨードニウム、ジアリールヨードニウム塩;および強非求核酸のアンモニウム、アルキルアンモニウム、ジアルキルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム、テトラアルキルアンモニウム塩である。また、共有結合型(covalent)熱酸発生剤も、有用な添加剤として考えられ、例えばアルキルまたはアリールスルホン酸の2-ニトロベンジルエステル、および熱分解して遊離スルホン酸をもたらすスルホン酸のその他のエステルがある。その例は、ジアリールヨードニウムパーフルオロアルキルスルホネート、ジアリールヨードニウムトリス(フルオロアルキルスルホニル)メチド、ジアリールヨードニウムビス(フルオロアルキルスルホニル)メチド、ジアリールヨードニウムビス(フルオロアルキルスルホニル)イミド、ジアリールヨードニウム第4級アンモニウムパーフルオロアルキルスルホネートである。不安定なエステルの例は、トシル酸2-ニトロベンジル、トシル酸2,4-ジニトロベンジル、トシル酸2,6-ジニトロベンジル、トシル酸4-ニトロベンジル;2-トリフルオロメチル-6-ニトロベンジル4-クロロベンゼンスルホネート、2-トリフルオロメチル-6-ニトロベンジル4-ニトロベンゼンスルホネートなどのベンゼンスルホネート;フェニル4-メトキシベンゼンスルホネートなどのフェノール系スルホネートエステル;第4級アンモニウムトリス(フルオロアルキルスルホニル)メチド、および第4級アルキルアンモニウムビス(フルオロアルキルスルホニル)イミド、有機酸のアルキルアンモニウム塩、例えば10-カンファースルホン酸のトリエチルアンモニウム塩である。様々な芳香族(アントラセン、ナフタレン、またはベンゼン誘導体)スルホン酸アミン塩、例えば米国特許第3,474,054号、第4,200,729号、第4,251,665号、および第5,187,019号に開示されたものも、TAGとして用いることができる。
酸発生剤(D)は、単独で、または2種以上混合して使用することができる。
酸発生剤(D)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0.5~20質量%である(より好ましくは1.0~10質量%であり、さらに好ましくは2~6質量%であり、よりさらに好ましくは2~5質量%)。
酸発生剤(D)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0.5~20質量%である(より好ましくは1.0~10質量%であり、さらに好ましくは2~6質量%であり、よりさらに好ましくは2~5質量%)。
架橋剤(E)
本発明によるリソグラフィ組成物は、架橋剤(E)を含んでいてもよい。本発明において、架橋剤とは、架橋機能を有する化合物そのものをいう。架橋剤は、(C)成分の分子内および/または分子間を架橋するものであれば、特に限定されない。
本発明によるリソグラフィ組成物は、架橋剤(E)を含んでいてもよい。本発明において、架橋剤とは、架橋機能を有する化合物そのものをいう。架橋剤は、(C)成分の分子内および/または分子間を架橋するものであれば、特に限定されない。
架橋剤としては、メチロール基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくとも一つの基で置換されたメラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物またはウレア化合物、エポキシ化合物、チオエポキシ化合物、イソシアネート化合物、アジド化合物、アルケニルエーテル基などの二重結合を含む化合物を挙げることができる。また、ヒドロキシ基を含む化合物も架橋剤として用いられる。
エポキシ化合物としては、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテルなどが挙げられる。メラミン化合物としては、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1~6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物およびその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1~6個がアシロキシメチル化した化合物およびその混合物が挙げられる。グアナミン化合物としては、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物およびその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物およびその混合物が挙げられる。グリコールウリル化合物としては、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1~4個がメトキシメチル基化した化合物、およびその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1~4個がアシロキシメチル化した化合物およびその混合物が挙げられる。ウレア化合物としてはテトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1~4個のメチロール基がメトキシメチル基化した化合物およびその混合物、テトラメトキシエチルウレアなどが挙げられる。アルケニルエーテル基を含む化合物としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2-プロパンジオールジビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルなどが挙げられる。
エポキシ化合物としては、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリエチロールエタントリグリシジルエーテルなどが挙げられる。メラミン化合物としては、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンの1~6個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物およびその混合物、ヘキサメトキシエチルメラミン、ヘキサアシロキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンのメチロール基の1~6個がアシロキシメチル化した化合物およびその混合物が挙げられる。グアナミン化合物としては、テトラメチロールグアナミン、テトラメトキシメチルグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がメトキシメチル化した化合物およびその混合物、テトラメトキシエチルグアナミン、テトラアシロキシグアナミン、テトラメチロールグアナミンの1~4個のメチロール基がアシロキシメチル化した化合物およびその混合物が挙げられる。グリコールウリル化合物としては、テトラメチロールグリコールウリル、テトラメトキシグリコールウリル、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1~4個がメトキシメチル基化した化合物、およびその混合物、テトラメチロールグリコールウリルのメチロール基の1~4個がアシロキシメチル化した化合物およびその混合物が挙げられる。ウレア化合物としてはテトラメチロールウレア、テトラメトキシメチルウレア、テトラメチロールウレアの1~4個のメチロール基がメトキシメチル基化した化合物およびその混合物、テトラメトキシエチルウレアなどが挙げられる。アルケニルエーテル基を含む化合物としては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,2-プロパンジオールジビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソルビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルなどが挙げられる。
ヒドロキシ基を含む架橋剤としては、例えば、以下が挙げられる。
膜形成する際の架橋温度は、好ましくは50~230℃である(より好ましくは80~220℃;さらに好ましくは80~190℃)。
架橋剤(E)は、単独で、または2種以上混合して使用することができる。
架橋剤(E)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは3~30質量%である(より好ましくは5~20質量%;さらに好ましくは5~12質量%)。
架橋剤(E)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは3~30質量%である(より好ましくは5~20質量%;さらに好ましくは5~12質量%)。
界面活性剤(F)
本発明によるリソグラフィ組成物は、好ましくは界面活性剤(F)を含んでなる。界面活性剤(F)を含むことで、塗布性を向上させることができる。本発明に用いることができる界面活性剤としては、(I)陰イオン界面活性剤、(II)陽イオン界面活性剤、または(III)非イオン界面活性剤を挙げることができ、より具体的には(I)アルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホン酸、およびアルキルベンゼンスルホネート、(II)ラウリルピリジニウムクロライド、およびラウリルメチルアンモニウムクロライド、ならびに(III)ポリオキシエチレンオクチルエーテル、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アセチレニックグリコールエーテル、フッ素含有界面活性剤(例えば、フロラード(スリーエム)、メガファック(DIC)、スルフロン(旭硝子)、および有機シロキサン界面活性剤(例えば、KF-53、KP341(信越化学工業))が挙げられる。
本発明によるリソグラフィ組成物は、好ましくは界面活性剤(F)を含んでなる。界面活性剤(F)を含むことで、塗布性を向上させることができる。本発明に用いることができる界面活性剤としては、(I)陰イオン界面活性剤、(II)陽イオン界面活性剤、または(III)非イオン界面活性剤を挙げることができ、より具体的には(I)アルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホン酸、およびアルキルベンゼンスルホネート、(II)ラウリルピリジニウムクロライド、およびラウリルメチルアンモニウムクロライド、ならびに(III)ポリオキシエチレンオクチルエーテル、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アセチレニックグリコールエーテル、フッ素含有界面活性剤(例えば、フロラード(スリーエム)、メガファック(DIC)、スルフロン(旭硝子)、および有機シロキサン界面活性剤(例えば、KF-53、KP341(信越化学工業))が挙げられる。
界面活性剤(F)は、単独で、または2種以上混合して使用することができる。界面活性剤(F)の含有量は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0.05~0.5質量%である(より好ましくは0.09~0.2質量%)。
添加物(G)
本発明によるリソグラフィ組成物は、(A)~(F)成分以外の添加物(G)を含むことができる。添加物(G)は、好ましくは、可塑剤、染料、コントラスト増強剤、酸、ラジカル発生剤、基板密着増強剤、消泡剤、またはこれらいずれかの混合を含んでなる。添加物(G)における酸は、式(aa)で表される有機酸化合物を含まない。
添加物(G)の含有量(複数の場合、その和)は、組成物を基準として、好ましくは0.1~20質量%である(より好ましくは0.1~10質量%であり;さらに好ましくは1~5質量%)。本発明による組成物が、添加物(G)を含まない(0.0質量%)ことも、本発明の形態の一つである。
添加物(G)の含有量(複数の場合、その和)は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0~10質量%である(より好ましくは0.05~5質量%;さらに好ましくは0.5~2.5質量%)。
本発明によるリソグラフィ組成物は、(A)~(F)成分以外の添加物(G)を含むことができる。添加物(G)は、好ましくは、可塑剤、染料、コントラスト増強剤、酸、ラジカル発生剤、基板密着増強剤、消泡剤、またはこれらいずれかの混合を含んでなる。添加物(G)における酸は、式(aa)で表される有機酸化合物を含まない。
添加物(G)の含有量(複数の場合、その和)は、組成物を基準として、好ましくは0.1~20質量%である(より好ましくは0.1~10質量%であり;さらに好ましくは1~5質量%)。本発明による組成物が、添加物(G)を含まない(0.0質量%)ことも、本発明の形態の一つである。
添加物(G)の含有量(複数の場合、その和)は、膜化成分(C)を基準として、好ましくは0~10質量%である(より好ましくは0.05~5質量%;さらに好ましくは0.5~2.5質量%)。
<膜の製造方法>
本発明による膜の製造方法は、下記の工程を含んでなる。
(1)基板の上方に本発明によるリソグラフィ組成物を適用し;
(2)減圧および/または加熱によりリソグラフィ組成物から膜を形成する。
以降において、()内の数字は工程の順番を示す。例えば、(1)、(2)、(3)の工程が記載されている場合、工程の順番は前記の通りになる。
本発明において、膜は、乾燥または硬化されたものであって、例えばレジスト膜を包含するものである。
本発明によれば、膜形成時に、定在波による影響を低減できるので、リソグラフィ組成を適用する前に、基板の上方にBARCを形成していなくてもよい。これにより、BARCの除去工程を省略できる。
本発明による膜の製造方法は、下記の工程を含んでなる。
(1)基板の上方に本発明によるリソグラフィ組成物を適用し;
(2)減圧および/または加熱によりリソグラフィ組成物から膜を形成する。
以降において、()内の数字は工程の順番を示す。例えば、(1)、(2)、(3)の工程が記載されている場合、工程の順番は前記の通りになる。
本発明において、膜は、乾燥または硬化されたものであって、例えばレジスト膜を包含するものである。
本発明によれば、膜形成時に、定在波による影響を低減できるので、リソグラフィ組成を適用する前に、基板の上方にBARCを形成していなくてもよい。これにより、BARCの除去工程を省略できる。
以下、本発明による製造方法の一形態について説明する。
基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、シリコンウェハ基板、ガラス基板およびITO基板等)の上方に、適当な方法により本発明によるリソグラフィ組成物を適用する。ここで、本発明において、上方とは、直上に形成される場合および他の層を介して形成される場合を含む。例えば、基板の直上に、平坦化膜を形成し、その平坦化膜の直上に本発明による組成物が適用されていてもよい。基板の直上にリソグラフィ組成物が適用することが、本発明の好適な形態である。
適用方法は特に限定されないが、例えばスピナー、コーターによる塗布による方法が挙げられる。塗布後、減圧および/または加熱(ソフトベーク)することにより本発明による膜が形成される。加熱を行わず、基板を高速で回転させ、溶媒を蒸発させることで膜が形成されていてもよい。本発明によるリソグラフィ組成物が、レジスト組成物である場合に、加熱は、例えばホットプレートによって行われる。加熱温度は、好ましくは80~250℃(より好ましくは80~200℃;さらに好ましくは90~180℃)。加熱時間は、好ましくは30~600秒間(より好ましくは30~300秒間;さらに好ましくは60~180秒間)。加熱は、好ましくは大気または窒素ガス雰囲気にて行われる。
レジスト膜の膜厚は、露光波長によって異なるが、好ましくは100~50,000nmである。露光がKrFエキシマレーザーを用いる場合、レジスト膜の膜厚は、好ましくは100~5,000nmである(より好ましくは100~1,000nm;さらに好ましくは400~800nm)。
基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、シリコンウェハ基板、ガラス基板およびITO基板等)の上方に、適当な方法により本発明によるリソグラフィ組成物を適用する。ここで、本発明において、上方とは、直上に形成される場合および他の層を介して形成される場合を含む。例えば、基板の直上に、平坦化膜を形成し、その平坦化膜の直上に本発明による組成物が適用されていてもよい。基板の直上にリソグラフィ組成物が適用することが、本発明の好適な形態である。
適用方法は特に限定されないが、例えばスピナー、コーターによる塗布による方法が挙げられる。塗布後、減圧および/または加熱(ソフトベーク)することにより本発明による膜が形成される。加熱を行わず、基板を高速で回転させ、溶媒を蒸発させることで膜が形成されていてもよい。本発明によるリソグラフィ組成物が、レジスト組成物である場合に、加熱は、例えばホットプレートによって行われる。加熱温度は、好ましくは80~250℃(より好ましくは80~200℃;さらに好ましくは90~180℃)。加熱時間は、好ましくは30~600秒間(より好ましくは30~300秒間;さらに好ましくは60~180秒間)。加熱は、好ましくは大気または窒素ガス雰囲気にて行われる。
レジスト膜の膜厚は、露光波長によって異なるが、好ましくは100~50,000nmである。露光がKrFエキシマレーザーを用いる場合、レジスト膜の膜厚は、好ましくは100~5,000nmである(より好ましくは100~1,000nm;さらに好ましくは400~800nm)。
本発明によるリソグラフィ組成物がレジスト組成物である場合、本発明によるレジストパターンの製造方法は、以下の工程を含んでなる。
上記に記載の方法でリソグラフィ組成物を用いて膜を形成し、
(3)放射線で膜を露光し、
(4)膜を現像し、レジストパターンを形成する。
上記に記載の方法でリソグラフィ組成物を用いて膜を形成し、
(3)放射線で膜を露光し、
(4)膜を現像し、レジストパターンを形成する。
レジスト組成物を用いて形成された膜は、所定のマスクを通して露光が行なわれる。露光に用いられる光の波長は特に限定されないが、波長が13.5~365nmの光で露光することが好ましい。具体的には、i線(波長365nm)、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)、および極紫外線(波長13.5nm)等を使用することができ、好ましくはKrFエキシマレーザーである。これらの波長は±1%の範囲を許容する。露光後、必要に応じて露光後加熱(post exposure bake)を行なうこともできる。露光後加熱の温度は好ましくは80~150℃(より好ましくは100~140℃)であり、加熱時間は0.3~5分間(好ましくは0.5~2分間)である。
露光された膜に、現像液を用いて現像が行なわれる。用いられる現像液として、好ましくは2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液である。現像液の温度は好ましくは5~50℃(より好ましくは25~40℃)であり、現像時間は好ましくは10~300秒(より好ましくは30~60秒)である。
このような現像液を用いることで、膜を室温で容易に溶解除去することができる。さらに、これらの現像液に例えば界面活性剤を加えることもできる。
ネガ型レジスト組成物を利用した場合、未露光部分のフォトレジスト層が現像によって除去され、レジストパターンが形成される。このレジストパターンに、例えばシュリンク材料を用いることでさらに微細化することも可能である。
露光された膜に、現像液を用いて現像が行なわれる。用いられる現像液として、好ましくは2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液である。現像液の温度は好ましくは5~50℃(より好ましくは25~40℃)であり、現像時間は好ましくは10~300秒(より好ましくは30~60秒)である。
このような現像液を用いることで、膜を室温で容易に溶解除去することができる。さらに、これらの現像液に例えば界面活性剤を加えることもできる。
ネガ型レジスト組成物を利用した場合、未露光部分のフォトレジスト層が現像によって除去され、レジストパターンが形成される。このレジストパターンに、例えばシュリンク材料を用いることでさらに微細化することも可能である。
図1が、定在波の影響を受けた場合のネガ型レジストパターンの断面形状を模式図である。基板2上に、レジストパターン1が形成されている。このように断面に振幅の大きい波形形状が形成されると、少しの膜厚の差で、レジストトップ形状が大きく変動してしまい、寸法精度が悪くなるので、このような振幅は小さい方が好ましい。ここで、基板とレジストパターンが接するところから、上方に向けて、レジストパターンの太さが極大となる最初の点を腹3とし、その直上のレジストパターンの太さが極小となっている点を節4とする。そして、腹と節の基板と平行方向の距離を腹節間距離5という。この腹節間距離が小さいことが好ましく、具体的には、腹節間距離/目的とするパターン幅(以下、定在波指数ということがある)が、10%未満であることが好ましく、5%未満であることがより好ましく、1%未満であることがさらに好ましい。ここで、目的とするパターン幅は、定在波の影響を受けないと想定した場合の、レジストのトップの幅のことであってよい。レジストパターンに現れる定在波を低減することで、目的と異なる形状となったり、切れ込みができることにより生じるパターン倒れを抑制し、より微細なパターンを安定的に形成しやすくなる。
図2は、定在波の影響を受けなかった場合のネガ型レジストパターンの断面形状の模式図である。ネガ型レジストでは、露光によって発生した酸を媒介して、ポリマーが不溶化するため、下方には光が届きにくく酸の発生が上方より少なく、下方が上方に比べて不溶化しにくい。そのため、形成されたパターンは、逆テーパー形状になる傾向がある。図2では、腹および節は存在せず、この場合、定在波指数は0とみなす。
図2は、定在波の影響を受けなかった場合のネガ型レジストパターンの断面形状の模式図である。ネガ型レジストでは、露光によって発生した酸を媒介して、ポリマーが不溶化するため、下方には光が届きにくく酸の発生が上方より少なく、下方が上方に比べて不溶化しにくい。そのため、形成されたパターンは、逆テーパー形状になる傾向がある。図2では、腹および節は存在せず、この場合、定在波指数は0とみなす。
本発明による金属パターンの製造方法は、
上記に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5a)レジストパターン上に金属層を形成し;
(6a)残ったレジストパターンとそれらの上の金属層を取り除く
ことを含んでなる。(1)から(4)の工程に続いて、(5a)、(6a)の工程が行われる。工程の順番は前記の通りになる。
金属層の形成は、金、銅等の金属(金属酸化物等であってもよい)を、例えば蒸着またはスパッリングによって形成させる。その後、レジストパターンをその上部に形成された金属層とともに、剥離液を用いて除去することで、金属パターンを形成することができる。剥離液は、レジストの剥離液として用いられているものであれば、特に限定されないが、例えば、N-メチルピロリドン(NMP)、アセトン、アルカリ溶液が使用される。本発明によるレジストがネガ型の場合、上記のように、逆テーパー形状となる傾向がある。逆テーパーであると、レジストパターン上の金属と、レジストパターンが形成されていない部分に形成された金属との間が、隔たっているため、容易に剥離ができる。
上記に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5a)レジストパターン上に金属層を形成し;
(6a)残ったレジストパターンとそれらの上の金属層を取り除く
ことを含んでなる。(1)から(4)の工程に続いて、(5a)、(6a)の工程が行われる。工程の順番は前記の通りになる。
金属層の形成は、金、銅等の金属(金属酸化物等であってもよい)を、例えば蒸着またはスパッリングによって形成させる。その後、レジストパターンをその上部に形成された金属層とともに、剥離液を用いて除去することで、金属パターンを形成することができる。剥離液は、レジストの剥離液として用いられているものであれば、特に限定されないが、例えば、N-メチルピロリドン(NMP)、アセトン、アルカリ溶液が使用される。本発明によるレジストがネガ型の場合、上記のように、逆テーパー形状となる傾向がある。逆テーパーであると、レジストパターン上の金属と、レジストパターンが形成されていない部分に形成された金属との間が、隔たっているため、容易に剥離ができる。
本発明によるパターン基板の製造方法は、
上記に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5b)レジストパターンをマスクとしてエッチングし;
(6b)基板を加工すること
を含んでなる。エッチングは、ドライエッチングやウェットエッチングのいずれであってもよく、エッチングは複数回行われていてもよい。(1)から(4)の工程に続いて、(5b)、(6b)の工程が行われる。工程の順番は前記の通りになる。
レジストパターンをマスクとして、直接基板をエッチングしてもよい。レジストパターンをマスクとして、中間層(BARCや平坦化膜)をエッチングすることで中間層でパターンを形成し、中間層パターンを用いて基板をエッチングしてもよい。
上記に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5b)レジストパターンをマスクとしてエッチングし;
(6b)基板を加工すること
を含んでなる。エッチングは、ドライエッチングやウェットエッチングのいずれであってもよく、エッチングは複数回行われていてもよい。(1)から(4)の工程に続いて、(5b)、(6b)の工程が行われる。工程の順番は前記の通りになる。
レジストパターンをマスクとして、直接基板をエッチングしてもよい。レジストパターンをマスクとして、中間層(BARCや平坦化膜)をエッチングすることで中間層でパターンを形成し、中間層パターンを用いて基板をエッチングしてもよい。
また、本発明によるパターン基板の製造方法は、
上記に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5c)レジストパターンをエッチングし;
(5d)基板をエッチングすること
を含んでなる。(1)から(4)の工程に続いて、(5c)、(5d)の工程が行われる。工程の順番は前記の通りになる。
ここで、(5c)と(5d)の工程の組合せが少なくとも2回以上繰り返され;かつ
基板は複数のSi含有層が積層されたものからなり、少なくとも1つのSi含有層は導電性であり、少なくとも1つのSi含有層は電気的に絶縁性である。好ましくは導電性のSi含有層と、電気的に絶縁性のSi含有層が交互に積層される。ここで、リソグラフィ組成物から形成されるレジスト膜の膜厚は、好ましくは0.5~200μmである。
上記に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5c)レジストパターンをエッチングし;
(5d)基板をエッチングすること
を含んでなる。(1)から(4)の工程に続いて、(5c)、(5d)の工程が行われる。工程の順番は前記の通りになる。
ここで、(5c)と(5d)の工程の組合せが少なくとも2回以上繰り返され;かつ
基板は複数のSi含有層が積層されたものからなり、少なくとも1つのSi含有層は導電性であり、少なくとも1つのSi含有層は電気的に絶縁性である。好ましくは導電性のSi含有層と、電気的に絶縁性のSi含有層が交互に積層される。ここで、リソグラフィ組成物から形成されるレジスト膜の膜厚は、好ましくは0.5~200μmである。
その後、必用に応じて、基板にさらに加工がされ、デバイスが形成される。このさらなる加工は、公知の方法を適用することができる。本発明によるデバイスの製造方法は、上記のいずれかの方法を含んでなり、好ましくは、加工された基板に配線を形成する工程をさらに含んでなる。デバイスとしては、半導体素子、液晶表示素子、有機EL表示素子、プラズマディスプレイ素子、太陽電池素子が挙げられる。デバイスとは、好ましくは半導体素子である。
[実施例]
本発明を諸例により説明すると以下の通りである。なお、本発明の形態はこれらの例のみに限定されるものではない。
本発明を諸例により説明すると以下の通りである。なお、本発明の形態はこれらの例のみに限定されるものではない。
以降に使用する成分を以下に示す。
使用する(AA)有機酸化合物は以下である。
AA1:(±)-10-Camphorsulfonic Acid(TCI)
AA2:p-トルエンスルホン酸
AA1:(±)-10-Camphorsulfonic Acid(TCI)
使用する塩基性化合物(AB)は以下である。
AB1:トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン(TCI)
AB1:トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン(TCI)
使用する溶媒(B)は以下である。
B1:PGMEA
B2:PGME
B1:PGMEA
B2:PGME
使用する膜化成分(C)は以下である。
C1-1:CST 7030ランダムコポリマー(p-ハイドロキシスチレン(70)、スチレン(30))、Mw9,700(丸善石油化学)
C1-2:VP-3500、p-ハイドロキシスチレン、Mw5,000(日本曹達)
C1-1:CST 7030ランダムコポリマー(p-ハイドロキシスチレン(70)、スチレン(30))、Mw9,700(丸善石油化学)
使用する酸発生剤(D)は以下である。
D1:TPS-C1(ヘレウス)
D2:TPS-SA(東洋合成)
D1:TPS-C1(ヘレウス)
使用する架橋剤(E)は以下である。
E1:DML-POP(本州化学)
E1:DML-POP(本州化学)
使用する界面活性剤(F)は以下である。
F1:MegafacR2011(DIC)
F1:MegafacR2011(DIC)
<実施例組成物1の調製>
B1(66.8g)とB2(16.7g)を混合し、B1B2混合溶媒を調製する。これにAA1を0.067g、AB1を0.162g添加し、5分攪拌する。その後C1-1を7.457g、C1-2を6.883g、D1を0.580g、E1を1.337g、およびF1を0.014gをそれぞれ添加する。常温で溶液を混合し、目視で固形成分が溶解することを確認する。実施例組成物1を得る。
B1(66.8g)とB2(16.7g)を混合し、B1B2混合溶媒を調製する。これにAA1を0.067g、AB1を0.162g添加し、5分攪拌する。その後C1-1を7.457g、C1-2を6.883g、D1を0.580g、E1を1.337g、およびF1を0.014gをそれぞれ添加する。常温で溶液を混合し、目視で固形成分が溶解することを確認する。実施例組成物1を得る。
<実施例組成物2~5および比較例組成物1の調製>
以下のように成分を変更する以外は実施例組成物1の調製と同様に、実施例組成物2~5および比較例組成物1を調製する。
以下のように成分を変更する以外は実施例組成物1の調製と同様に、実施例組成物2~5および比較例組成物1を調製する。
<レジストパターン形成例>
シリコン基板(SUMCO Corp.、8インチ)の表面にAZ KrF-17B(Merck Electronics株式会社、以下MEとする)をスピン塗布し180℃で60秒ソフトベークを行い、45nmのBARCを形成する。その上に、上記で調製された組成物をスピン塗布し、110℃で60秒ソフトベークして、膜厚780nmのレジスト膜を形成する。この構成によってKrF線(248nm)の光反射率が7%となるようにしている。得られた基板を露光装置(キヤノン、FPA-3000EX5)を用いてKrF線で露光を行う。露光マスクは、ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続き、同スペースが以下のように順次小さくなるもの含むマスクを用いる。
300nm、280nm、260nm、240nm、220nm、200nm、190nm、180nm、170nm、160nm、150nm、140nm、130nm、120nm、110nm、100nm。この基板を100℃で60秒間のポストエクスポージャーベーク(PEB)する。
その後、レジスト膜を2.38質量%TMAH水溶液を用いて、60秒間パドル現像する。パドル現像液が基板上にパドルされている状態で純水を基板上に流し始め、回転させながらパドル現像液を純水に置換し、2,000rpmでスピンドライする。
シリコン基板(SUMCO Corp.、8インチ)の表面にAZ KrF-17B(Merck Electronics株式会社、以下MEとする)をスピン塗布し180℃で60秒ソフトベークを行い、45nmのBARCを形成する。その上に、上記で調製された組成物をスピン塗布し、110℃で60秒ソフトベークして、膜厚780nmのレジスト膜を形成する。この構成によってKrF線(248nm)の光反射率が7%となるようにしている。得られた基板を露光装置(キヤノン、FPA-3000EX5)を用いてKrF線で露光を行う。露光マスクは、ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続き、同スペースが以下のように順次小さくなるもの含むマスクを用いる。
300nm、280nm、260nm、240nm、220nm、200nm、190nm、180nm、170nm、160nm、150nm、140nm、130nm、120nm、110nm、100nm。この基板を100℃で60秒間のポストエクスポージャーベーク(PEB)する。
その後、レジスト膜を2.38質量%TMAH水溶液を用いて、60秒間パドル現像する。パドル現像液が基板上にパドルされている状態で純水を基板上に流し始め、回転させながらパドル現像液を純水に置換し、2,000rpmでスピンドライする。
<定在波低減の評価>
定在波の低減を評価する。上記レジストパターン形成例で形成するレジストパターンのスペースが300nmに対応するパターンを観察する。基板から切片を作成し、SEM(SU8230、Hitachi High-Technologies)で観察を行う。上記で定義した腹節間距離を測長する(Offline CD Measurement Software Version 6.00, Hitachi High-Technologies)。腹節間距離を目的とするパターン幅で割り、定在波指数を算出する。以下の評価基準によって評価する。
A:定在波指数が1%未満
B:定在波指数が1%より大きく5%未満
C:定在波指数が5%以上
定在波の低減を評価する。上記レジストパターン形成例で形成するレジストパターンのスペースが300nmに対応するパターンを観察する。基板から切片を作成し、SEM(SU8230、Hitachi High-Technologies)で観察を行う。上記で定義した腹節間距離を測長する(Offline CD Measurement Software Version 6.00, Hitachi High-Technologies)。腹節間距離を目的とするパターン幅で割り、定在波指数を算出する。以下の評価基準によって評価する。
A:定在波指数が1%未満
B:定在波指数が1%より大きく5%未満
C:定在波指数が5%以上
<最小寸法の評価>
上記レジストパターンの形成例で形成するレジストパターンの最小解像寸法を評価する。大きなパターンからパターン倒れがないかを確認し、段々と小さなパターンへと観察対象を移す。パターン倒れが確認できる直前のパターン(倒れていないパターン)を最小寸法とする。
上記レジストパターンの形成例で形成するレジストパターンの最小解像寸法を評価する。大きなパターンからパターン倒れがないかを確認し、段々と小さなパターンへと観察対象を移す。パターン倒れが確認できる直前のパターン(倒れていないパターン)を最小寸法とする。
<露光裕度の評価>
以下を除き、上記レジストパターンの形成例と同様の操作を行う。まず、ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続く領域で、レジストパターンの寸法が300nmとなる露光量を最適露光量(Eop)とする。次に同様に基板を準備し、300nmに該当するレジストパターンの寸法が300nm±30nmとなるように露光量を変化させる。300nm±30nmとなる露光量の範囲を(Emax-Emin)とする。
((Emax-Emin)/Eop)を露光裕度とし、この値が10%以上であればA、5%以上10%未満をB、5%未満をCとする。
以下を除き、上記レジストパターンの形成例と同様の操作を行う。まず、ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続く領域で、レジストパターンの寸法が300nmとなる露光量を最適露光量(Eop)とする。次に同様に基板を準備し、300nmに該当するレジストパターンの寸法が300nm±30nmとなるように露光量を変化させる。300nm±30nmとなる露光量の範囲を(Emax-Emin)とする。
((Emax-Emin)/Eop)を露光裕度とし、この値が10%以上であればA、5%以上10%未満をB、5%未満をCとする。
<焦点深度の評価>
以下を除き、上記レジストパターンの形成例と同様の操作を行う。ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続く領域で、レジストパターンの寸法が300nmとなる露光機の焦点位置を最適焦点値(Best Focus)とする。この時の露光量は上記「露光裕度の評価」の最適露光量(Eop)を用いる。次に同様に基板を準備し、300nmに該当するレジストパターンの寸法が300nm±30nmとなるように露光機の焦点位置を変化させる。露光機の焦点位置を最適値からシフトさせたとき、レジストパターンの寸法300nm±30%が得られる焦点深度の幅が1.2μm以上をA、0.8μm以上1.2μm未満をB、0.8μm未満をCとする。
以下を除き、上記レジストパターンの形成例と同様の操作を行う。ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続く領域で、レジストパターンの寸法が300nmとなる露光機の焦点位置を最適焦点値(Best Focus)とする。この時の露光量は上記「露光裕度の評価」の最適露光量(Eop)を用いる。次に同様に基板を準備し、300nmに該当するレジストパターンの寸法が300nm±30nmとなるように露光機の焦点位置を変化させる。露光機の焦点位置を最適値からシフトさせたとき、レジストパターンの寸法300nm±30%が得られる焦点深度の幅が1.2μm以上をA、0.8μm以上1.2μm未満をB、0.8μm未満をCとする。
<剥離性の評価>
上記レジストパターンの形成例と同様の操作を行い、レジストパターンを得る。AZ 400T Stripper(ME)を60℃にしたものを、剥離液として使用する。剥離液の温度を60℃に維持したまま、この基板を15分間剥離液に浸漬する。これを1,000rpmでスピンドライする。ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続く領域の、300nmのレジストパターンをSEM(SU8230、日立ハイテク)で50,000倍で観察する。きれいに除去できるものをA、残渣が確認されるものをB、レジストパターンがそのまま基板上に残っているものをCとする。
上記レジストパターンの形成例と同様の操作を行い、レジストパターンを得る。AZ 400T Stripper(ME)を60℃にしたものを、剥離液として使用する。剥離液の温度を60℃に維持したまま、この基板を15分間剥離液に浸漬する。これを1,000rpmでスピンドライする。ライン:スペース=1:1、スペース300nmが複数回続く領域の、300nmのレジストパターンをSEM(SU8230、日立ハイテク)で50,000倍で観察する。きれいに除去できるものをA、残渣が確認されるものをB、レジストパターンがそのまま基板上に残っているものをCとする。
1.基板
2.定在波の影響を受けたレジストパターン
3.腹
4.節
5.腹節間距離
11.基板
12.定在波の影響を受けていないレジストパターン
2.定在波の影響を受けたレジストパターン
3.腹
4.節
5.腹節間距離
11.基板
12.定在波の影響を受けていないレジストパターン
Claims (15)
- リソグラフィ工程において定在波を低減させるために、有機酸化合物(AA)を含んでなる組成物を使用する方法:
ここで、有機酸化合物(AA)は式(aa)で表され
Raは、C1-40炭化水素基であり、前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよく、
Xaは、SO3HまたはCOOHであり、
na1は、1または2であり、
na2は、0、1または2である)、
ここで、前記組成物は、好ましくは塩基性化合物(AB)をさらに含んでなり、
塩基性化合物(AB)は、第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミンからなる群から選択される。 - 前記組成物が、基板の上方に適用され、膜を形成するために使用される請求項1に記載の方法:
好ましくは、基板の上方に下層反射防止膜を形成しない。 - 前記組成物が溶媒(B)をさらに含んでなる請求項1または2に記載の方法:
好ましくは、前記組成物が膜化成分(C)をさらに含んでなり、
好ましくは、有機酸化合物(AA)の含有量が溶媒(B)を基準として0.001~10質量%であり、または
好ましくは、有機酸化合物(AA)の含有量が膜化成分(C)を基準として0.05~30質量%である。 - 有機酸化合物(AA)および溶媒(B)を含んでなるリソグラフィ組成物:
ここで、有機酸化合物(AA)は式(aa)で表され
Raは、C1-40炭化水素基であり、前記炭化水素基に含まれるメチレンの少なくとも1つがカルボニルで置換されていてもよく、
Xaは、SO3HまたはCOOHであり、
na1は、1または2であり、
na2は、0、1または2である)、
ここで、前記組成物は、好ましくは塩基性化合物(AB)をさらに含んでなり、
塩基性化合物(AB)は、第1級アミン、第2級アミン、および第3級アミンからなる群から選択され、
好ましくは、溶媒(B)は有機溶媒(B1)を含んでなり、または
好ましくは、有機溶媒(B1)は炭化水素溶媒、エーテル溶媒、エステル溶媒、アルコール溶媒、ケトン溶媒、またはこれらのいずれの組み合わせを含んでなる。 - 有機酸化合物(AA)が式(aa-1)、(aa-2)、(aa-3)または(aa-4)で表される、請求項4に記載のリソグラフィ組成物。
ALは、C5-20の脂環であり、前記脂環中のメチレンの少なくとも1つがカルボニルに置換されていてもよく、
Xa1は、SO3HまたはCOOHであり、
Ra1は、それぞれ独立に、C1-5のアルキルであり、
n11は、1または2であり、
n12は、0、1または2であり、
n13は、0、1または2であり、
n14は、0、1または2である)
Xa2は、SO3HまたはCOOHであり、
Ra2は、それぞれ独立に、C1-15のアルキルであり、
n21は、1または2であり、
n22は、0、1または2であり、
n23は、0、1または2である)
Xa3は、SO3HまたはCOOHであり、
Ra3は、C1-10のアルキル、C1-10のフッ素置換アルキルまたはC2-10のアルケニルである)
Xa4は、SO3HまたはCOOHであり、
Ra3は、C1-10のアルキレンまたはC2-10のアルケニレンである) - 膜化成分(C)をさらに含んでなる請求項4または5に記載のリソグラフィ組成物:
好ましくは、リソグラフィ組成物は酸発生剤(D)をさらに含んでなり;
好ましくは、リソグラフィ組成物は架橋剤(E)をさらに含んでなり;
好ましくは、リソグラフィ組成物は界面活性剤(F)をさらに含んでなり;
好ましくは、膜化成分(C)はポリマー(C1)を含んでなり;または
好ましくは、ポリマー(C1)の質量平均分子量は500~100,000である。 - 添加物(G)をさらに含んでなる請求項4~6の少なくともいずれか一項に記載のリソグラフィ組成物:
好ましくは、添加物(G)は、可塑剤、染料、コントラスト増強剤、酸、ラジカル発生剤、基板密着増強剤、消泡剤、またはこれらいずれかの組み合わせである。 - 有機酸化合物(AA)の含有量が溶媒(B)を基準として0.001~10質量%である請求項4~7の少なくともいずれか一項に記載のリソグラフィ組成物:
好ましくは、有機酸化合物(AA)の含有量が膜化成分(C)を基準として0.05~30質量%であり;
好ましくは、塩基性化合物(AB)の含有量が膜化成分(C)を基準として0~40質量%であり;
好ましくは、溶媒(B)の含有量がリソグラフィ組成物を基準として10~99.999質量%であり;
好ましくは、膜化成分(C)の含有量がリソグラフィ組成物を基準として2~40質量%であり;
好ましくは、酸発生剤(D)の含有量が膜化成分(C)を基準として0.5~20質量%であり;
好ましくは、架橋剤(E)の含有量が膜化成分(C)を基準として3~30質量%であり;
好ましくは、界面活性剤(F)の含有量が膜化成分(C)を基準として0.05~0.5質量%であり;または
好ましくは、添加物(G)の含有量が膜化成分(C)を基準として0~10質量%である。 - リソグラフィ膜形成組成物である、請求項4~8の少なくともいずれか一項に記載のリソグラフィ組成物:
好ましくは、前記リソグラフィ組成物はレジスト組成物であり;
好ましくは、前記リソグラフィ組成物はネガ型レジスト組成物であり;または
好ましくは、前記リソグラフィ組成物は化学増幅型レジスト組成物である。 - 下記工程を含んでなる膜の製造方法:
(1)基板の上方に請求項4~9の少なくともいずれか一項に記載のリソグラフィ組成物を適用し;
(2)減圧および/または加熱によりリソグラフィ組成物から膜を形成する:
好ましくは、リソグラフィ組成物を適用する前に、基板の上方に反射防止膜を形成しない。 - 下記工程を含んでなるレジストパターンの製造方法:
請求項10に記載の方法でリソグラフィ組成物から膜を形成し、
(3)放射線で膜を露光し;
(4)膜を現像し、レジストパターンを形成する:
ここで、前記リソグラフィ組成物はレジスト組成物である:
好ましくは、露光に13.5~365nmの波長の光を用いる。 - 下記工程を含んでなる金属パターンの製造方法:
請求項11に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5a)レジストパターン上に金属層を形成し;
(6a)残ったレジストパターンとそれらの上の金属層を取り除く。 - 下記工程を含んでなるパターン基板の製造方法:
請求項11に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5b)レジストパターンをマスクとしてエッチングし;
(6b)基板を加工する。 - 下記工程を含んでなるパターン基板の製造方法:
請求項11に記載の方法でレジストパターンを形成し、
(5c)レジストパターンをエッチングし;
(5d)基板をエッチングする:
ここで、(5c)と(5d)の工程の組合せが少なくとも2回以上繰り返され;かつ
基板は複数のSi含有層が積層されたものからなり、少なくとも1つのSi含有層は導電性であり、少なくとも1つのSi含有層は電気的に絶縁性である:
好ましくは導電性のSi含有層と、電気的に絶縁性のSi含有層が交互に積層され;または
好ましくはリソグラフィ組成物から形成されるレジスト膜は、0.5~200μmの膜厚である。 - 請求項10~14の少なくとも一項に記載の方法を含んでなるデバイスの製造方法:
好ましくは、加工された基板に配線を形成する工程をさらに含んでなり;または
好ましくは、デバイスは半導体素子である。
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