JP3568599B2 - Radiation-sensitive material and pattern forming method - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は放射線感光材料及びその放射線感光材料を用いたパターン形成方法に関する。
近年、半導体集積回路は集積化が進んでLSIやVLSIが実用化されており、これと共に最小パターンはサブミクロン領域に及び、更に微細化する傾向にある。微細パターンの形成には、薄膜を形成した被処理基板上をレジストで被覆し、選択露光を行った後に現像してレジストパターンを作り、これをマスクとしてドライエッチングを行い、その後にレジストを除去することにより所望のパターンを得るリソグラフィ(写真食刻)技術の使用が必須である。そしてこれに使用する露光光源として、当初は紫外線が使用されていたが、パターンの微細化に伴い波長の短い遠紫外線や電子線、X線などが光源として使用されるようになってきた。
【0002】
従って、特にエキシマレーザ(波長248nmのKrFレーザ、波長193nmのArFレーザ)を用いたリソグラフィ技術に対応して、高解像性、高感度、優れた耐ドライエッチング性を有するレジスト材料が要求されている。
【0003】
【従来の技術】
従来のレジストは、フェノール樹脂又はノボラック樹脂をベースとするものが数多く開発されてきたが、これらの材料は芳香族環を含んでおり、耐ドライエッチング性は優れているものの、KrFレーザの波長に対して透明性が低い。特にArFレーザの波長に対しては全く不透明である。このため、微細化に対応できるパターン精度を得ることができなかった。
【0004】
他方、エキシマ光に対して透明なレジストとして、メタクリル酸t−ブチル重合体が提案されているが、このレジストは耐ドライエッチング性に欠ける。
そのため、本発明者らは、芳香族環並の耐ドライエッチング性を有し、かつKrFレーザ及びArFレーザの波長に対して透明性をもつものとして、脂環族を用いた化学増幅型レジストを提示した。なお、脂環族としては、ノルボルネン、パーヒドロアントラセン、シクロヘキサン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、アダマンタン等が望ましい(特開平4−39665号参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の脂環共重合体を用いた化学増幅型レジストにおいては、耐ドライエッチング性を付与する脂環族が、その組成比の増加につれて、重合体の疎水性を高めると共に剛直性も増していく。
このため、フェノール樹脂又はノボラック樹脂をベースにしたレジスト並のドライエッチング耐性が得られる組成比、例えば脂環族を有する単位構造が50mol%以上の領域では、高い疎水性に加え、その硬さのために、触媒であるプロトン酸の拡散が妨げられ、増幅率が低下し、生成するカルボン酸量が減少し、現像液であるアルカリ水溶液に対する溶解性が低下するという問題があった。
【0006】
また、これらのレジストは密着性に乏しく、脂環族の導入によりレジスト膜が硬くなるため、レジスト膜にかかる歪みが大きくなって剥がれ易くなる。このため、安定性したパターン特性を得ることができないという問題があった。
また、化学増幅型レジストに特有な問題として、露光から露光後ベーク(PEB)までの間に、露光によって発生した酸が大気中の汚染物質(アミン成分等)により中和、失活されるため、所望のパターンが形成できないという現象が生じる。その改善方法としては、レジスト膜上に保護膜を塗布するパターン形成方法が有効であることが知られている。この方法は、従来のレジストの大部分を占める、フェノールをベースポリマとするレジストに対しては非常に効果的であった。しかし、非フェノール系で極性の低いポリマ、特に脂環族を含む疎水性のポリマをベースとするレジストに保護膜を適用する場合、両者の極性が類似しているため保護膜の塗布溶媒として従来使用されてきた芳香族炭化水素系の溶媒を用いると、レジスト膜そのものが溶解してしまい、保護膜の塗布が困難であるといった問題があった。
【0007】
このため、汚染物質の影響を受けてパターンが解像できなかったり、所望のパターンサイズから大きくはずれるといった問題があった。
本発明の目的は、エキシマレーザを露光源とするリソグラフィにおいて使用する、優れた透明性及びエッチング耐性のみならず、高感度で、密着性に優れた放射線感光材料及びその放射線感光材料を用いたパターン形成方法を提供することにある。
【0008】
また、本発明の他の目的は、非フェノール系で極性の低いポリマにおいても保護膜を形成でき、安定性したパターン特性を得ることができるパターン形成方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、一般式
【0010】
【化23】
で示される共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなることを特徴とする放射線感光材料によって達成される。
また、上記の放射線感光材料において、前記共重合体における脂環族を有する単位構造が、40〜70mol%であることが好ましい。
【0015】
また、上記課題は、一般式
【化26】
で示されるメタクリル酸ヒドロキシエチル、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造からなる重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなることを特徴とする放射線感光材料によって達成される。
また、上記課題は、一般式
【0016】
【化27】
で示される三共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなることを特徴とする放射線感光材料によって達成される。
ここで、酸によりアルカリ可溶性基を生じるとしては、エステル基としてt−ブチル基、テロラヒドロピラニル基、α、α−ジメチルベンジル基、3−オキソシクロヘキシル基等、プロトン酸により離脱するものであれば使用できる。しかし、エキシマ光に対して透明である点から、ベンゼン環を含まないものが適当である。従って、t−ブチル基、テロラヒドロピラニル基、3−オキソシクロヘキシル基がより好ましい。
【0017】
また、上記の放射線感光材料において、前記共重合体における前記メタクリル酸ヒドロキシエチルが、5mol%以上であることが望ましい。
【0022】
また、上記課題は、一般式
【化32】
で示される単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなり、前記重合体が、脂環族を有することを特徴とする放射線感光材料によって達成される。
また、上記の放射線感光材料において、前記共重合体が、t−ブチル基を有することが望ましい。
【0023】
また、上記の放射線感光材料において、前記一般式
【0024】
【化33】
で示される構造が、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルであることが望ましい。
また、上記の放射線感光材料において、前記共重合体における前記アクリロニトリル又は前記メタクリロニトリルが、10〜70mol%であることが望ましい。
【0032】
また、一般式
【化39】
で示される無水イタコン酸、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体を単位構造に含む共重合体と、放射線照射により酸を生じる物質とからなることを特徴とする放射線感光材料によって達成される。
また、上記の放射線感光材料において、前記共重合体は、一般式
【0033】
【化40】
で示されることが望ましい。
【0036】
また、上記の放射線感光材料において、前記共重合体は、前記無水イタコン酸からなる単位構造を5〜50mol%の割合で含むことが望ましい。
また、上記課題は、上記の放射線感光材料を用いてレジストを形成し、前記レジストを被処理基板上に塗布し、前記被処理基板のプリベークを行った後、前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光し、前記被処理基板のポストベークを行った後、前記被処理基板上の前記レジストを現像して、所定のレジストパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法によって達成される。
【0037】
また、上記課題は、脂環構造を含む放射線感光材料を用いてレジストを形成し、前記レジストを被処理基板上に塗布し、前記被処理基板のプリベークを行い、前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光し、前記被処理基板のポストベークを行い、前記被処理基板上の前記レジストを現像して、所定のレジストパターンを形成するパターン形成方法において、現像液に有機アルカリ水溶液とイソプロピルアルコールの混合液を用いることを特徴とするパターン形成方法によって達成される。
【0038】
このときの放射線感光材料としては、アダマンチル基やノボルニル基等の脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなるものであることが望ましい。
また、上記のパターン形成方法において、前記現像液が、前記イソプロピルアルコールを5vol%〜95vol%含むことが望ましい。
【0039】
また、エステル部に脂環族を有するアクリル酸エステルユニット又はエステル部に脂環族を有するメタクリル酸エステルユニットと、エステル部に有極性構造をもつアクリル酸エステルユニット又はエステル部に有極性構造をもつメタクリル酸エステルユニットとを含むポリマを用いてレジストを形成し、前記レジストを被処理基板上に塗布した後、前記被処理基板のプリベークを行い、前記レジスト上に遠紫外光に対して透明な炭化水素系ポリマからなる保護膜を塗布した後、加熱処理を行い、前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光した後、前記被処理基板のポストベークを行い、前記保護膜を剥離した後、前記被処理基板上の前記レジストを現像して所定のレジストパターンを形成するパターン形成方法において、前記保護膜における前記炭化水素系ポリマの塗布溶媒が、非芳香族系炭化水素又は一般式
【0040】
【化44】
で示される芳香族系炭化水素であることを特徴とするパターン形成方法によって達成される。
また、上記の放射線感光材料を用いてレジストを形成し、前記レジストを被処理基板上に塗布した後、前記被処理基板のプリベークを行い、前記レジスト上に遠紫外光に対して透明な炭化水素系ポリマからなる保護膜を塗布した後、加熱処理を行い、前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光した後、前記被処理基板のポストベークを行い、前記保護膜を剥離した後、前記被処理基板上の前記レジストを現像して所定のレジストパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法によって達成される。
【0041】
また、上記のパターン形成方法において、前記保護膜における前記炭化水素系ポリマの塗布溶媒が、リモネン、1,5−シクロオクタジエン、1−デセン、t−ブチルシクロヘキサン、p−シメン、又はドデシルベンゼンであることが望ましい。
また、上記のパターン形成方法において、前記炭化水素系ポリマは、オレフィン系ポリマ又はジエン系ポリマであることが望ましい。
【0042】
また、上記のパターン形成方法において、前記有極性構造をもつ物質は、ケトン、アルコール、エーテル、エステル、カルボン酸、酸無水物構造、又はこれらの構造の一部の原子が、硫黄、窒素、若しくはハロゲンで置換された構造を有することが望ましい。
尚、以上の放射線感光材料において用いた放射線照射により酸を生じる物質、即ち酸発生剤としては、一般式
【0043】
【化45】
で示されるオキサアゾール誘導体、一般式
【0044】
【化46】
で示されるs−トリアジン誘導体、一般式
【0045】
【化47】
で示されるヨードニウム塩、一般式
【0046】
【化48】
で示されるスルホニウム塩、一般式
【0047】
【化49】
で示されるジスルホン誘導体、一般式
【0048】
【化50】
で示されるイミドスルホネート誘導体、又は一般式
【0049】
【化51】
で示されるジアゾニウム塩を使用することが可能である。但し、これらに限定されるものではない。
【0050】
【作用】
一般式
【0051】
【化52】
で示される共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる放射線感光材料は、α位であるR1 、R2 のいずれかが、嵩高く且つ疎水性の強いメチル基でなく、大きさが小さく且つ疎水性のより弱いプロトンであることから、共重合体の疎水性が小さくなると共に、その硬さが低減する。このため、現像液との馴染みが増し、浸透し易くなると共に、触媒であるプロトン酸の拡散も容易になり、カルボン酸が多く生成する。こうした理由により、現像が容易になり、感度が向上し、安定したパターニング特性を得ることができる。
【0052】
ここで、この共重合体における脂環族を有する単位構造が40〜70mol%であることが好ましいは、この組成が40mol%未満では、充分なドライエッチング耐性が得られず、また70mol%を超えると、感光基であるt−ブチルユニットが少ないためにパターニング困難となるからである。
【0057】
また、一般式
【化55】
で示されるメタクリル酸ヒドロキシエチル、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造からなる重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる放射線感光材料は、親水性基としてメタクリル酸ヒドロキシエチルが重合体に導入されていることにより、カルボン酸が導入されている場合と同様に、重合体の親水性が増し、現像液との馴染み易くなって浸透が容易になり、溶解性が増大する。
【0058】
また、一般式
【0059】
【化56】
で示される三共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる放射線感光材料においては、その共重合体に疎水性の強い脂環族を含んでいるため、親水性基としてメタクリル酸ヒドロキシエチルが重合体に導入されていることの効果は大きい。
【0060】
ここで、この共重合体におけるメタクリル酸ヒドロキシエチルが、5mol%以上であることが望ましいとしたのは、5mol%未満では効果が見られないからである。
【0066】
更に、より安定したパターニング特性を得るには、密着性を改善することも有効である。特に炭化水素であるアダマンチル基やt−ブチル基があると、著しく密着性が低下する。この原因としては、炭化水素からなる基の極性が小さくて、基板との相互作用がないためであると考えられる。
【0067】
従って、一般式
【0068】
【化63】
で示される単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなり、前記重合体が脂環族を有する放射線感光材料は、極性の強いニトリル基が導入されているため、密着性が改善され、安定したパターニング特性が得られる。
【0069】
例えばニトリル基を含む単位構造がアクリロニトリル又はメタクリロニトリルの場合、その導入量が10〜70mol%であることが望ましいとしたのは、10mol%未満では、充分な密着性が得られず、70mol%を越えると、感度が得られないからである。
【0079】
また、一般式
【化72】
で示される無水イタコン酸、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体を単位構造として有する共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる放射線感光材料を用いることにより、密着性に優れたレジストを形成することができる。即ち、無水イタコン酸の強い極性のため、基板との密着性は著しく改善される。
【0080】
また、無水イタコン酸自体はアルカリに溶解性を示すため、パターニング特性を損なうことなく使用するためには、適度な量の導入が必要である。導入量は、ポリマ組成・構造により差はあるものの、5〜50mol%が望ましい。5mol%未満では密着性を十分向上させることができず、50mol%を越える量を導入するとレジスト自体がアルカリ可溶性となり、未露光部分も溶解してしまうためパターニング形成不能となるためである。
【0081】
このようなアルカリ可溶性基の導入は、特に脂環族をベースにしたレジストにおいては、パターンの抜け性をよくする効果が著しく、パターニング特性を良好なものとすることができる。
なお、無水イタコン酸を含む共重合体の具体的な構造としては、一般式
【0082】
【化73】
等がある。
ここで、いわゆる脂環族としては、アダマンチル、ノルボルニル、シクロヘキシル、トリシクロ[5.2.1.0]デカン骨格等を一部に有する構造が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0086】
また、酸によりアルカリ可溶性基を生じる基としては、t−ブチルエステル、t−アミルエステル、t−ブチルエーテル、t−BOC、テトラヒドロピラニルエステル、テトラヒドロピラニルエーテル、3−オキソシクロヘキシルエステル、ジメチルベンジルエステル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0087】
即ち、上記の放射線感光材料を用いてレジストを形成し、このレジストの被処理基板上への塗布、プリベーク、露光、ポストベーク、現像等を行うことにより、微細パターンを安定して形成することができる。
また更に、より安定したパターニング特性を得るには、現像液を改善することも必要である。化学増幅レジストには、環境中のアミン等の汚染によりプロトン酸が表層部で失活し、現像液に対して難溶化するという特有の問題がある。このため、表層部と内部との溶解度差を生じ、安定したパターンができない大きな要因になっている。特に炭化水素であるアダマンチル基やt−ブチル基等の疎水性の強い基は、現像液への溶解を阻害する効果があり、表面不溶化の影響は大きい。
【0088】
従って、現像液に有機アルカリ水溶液とイソプロピルアルコールの混合液を用いることにより、溶解性が著しく増大し、表層部と内部との溶解度差が小さくなるため、安定したパターニングが可能となる。尚、添加するアルコールとしては、イソプロピルアルコールが最も効果があり、メタノールやエタノールでは、クラックを生じ、剥がれが目立った。また、この混合現像液を用いることにより、感度は1桁以上上昇し、現像時にかかる歪みも小さくなるため、密着性も大幅に改善した。
【0089】
また、この現像液が、イソプロピルアルコールを5vol%〜95vol%含むことが望ましいとしたのは、5mol%未満では、感度が向上せず、95mol%を越えると、クラックやひび割れを生じ易いからである。
また、脂環族を含むアクリル酸エステル構造又はメタクリル酸エステル構造をもつ材料と、エステル部に極性の高いユニットをもつアクリル酸エステル構造又はエステル部に極性の高いユニットをもつメタクリル酸エステル構造をもつ材料とを含む重合体は、ベースポリマの極性を高くなるので脂環族による非常に強い疎水性を和らげることができる。その結果、炭化水素系の保護膜との間に極性の差が生じるので、レジスト膜を溶解させることなく保護膜を塗布することができる。従って、これにより所望のサイズのパターンを形成することができる。
【0090】
導入する極性の高い構造としては、ケトン、アルコール、エーテル、エステル、カルボン酸、酸無水化合物、又はこれらの構造の一部の原子が硫黄、窒素、若しくはハロゲンで置換された構造等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
極性構造を有する材料を導入する割合は、少なくとも1〜50mol%程度必要であり、好ましくは20%以上必要である。
【0091】
また、無水イタコン酸を含むレジストでは、無水イタコン酸の強い極性のため、疎水性の強い炭化水素基を含むにも係わらず、保護膜として従来不可能であった炭化水素系ポリマをレジスト上に塗布することが可能である。
こうした保護膜をレジスト上に形成することにより、化学増幅型レジスト特有の問題であるPED(Post Exposure Delay)を防止することが可能となる。
【0092】
また、保護膜の塗布溶媒としては、分子量の大きな炭化水素系の溶媒を用いることで、より確実に保護膜を塗布することが可能となった。塗布溶媒としては、あまり沸点の低いものではウェーハ上に保護膜を均一に塗布することが困難である。このため、沸点が100℃以上のものが好ましい。具体的には、リモネン、1,5−シクロオクタジエン、1−デセン、t−ブチルシクロヘキサン、p−シメン、ドデシルベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0093】
また、炭化水素ポリマとしては、オレフィン、ジエン等が挙げられるが、露光波長に対して透明で、前述の塗布溶媒に溶けるものであれば、これらに限定されるものではない。
また、脂環族としては、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.0]デカン骨格をもつ構造が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0094】
【実施例】
[実施例 1]
メタクリル酸アダマンチルモノマとアクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤として構造式
【0095】
【化77】
で示されるAIBN(アゾイソブチロニトリル)を20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0096】
【化78】
で示される組成比58:42、重量平均分子量(Mw)5100、分散度(Mw/Mn)1.43の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によると126℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0097】
【化79】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0098】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパ(ニコン製、NA=0.45)で露光した後、温度100℃、60秒間のPEB(Post Exposure Bake)を行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3(東京応化製)を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは50mJ/cmであった。また解像力は照射線量130mJ/cmで、0.45μm幅のL&S(line and space)パターンを示した。
[実施例 2]
アクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0099】
【化80】
で示される組成比50:50、重量平均分子量4180、分散度1.59の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によると94℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0100】
【化81】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0101】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは81mJ/cmであった。また、解像力は0.50μm幅のL&Sパターンを示した。
[実施例 3]
アクリル酸アダマンチルモノマとアクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0102】
【化82】
で示される組成比47:53、重量平均分子量4610、分散度1.83の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によると72℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0103】
【化83】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0104】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは37mJ/cmであり、解像力は0.50μm幅のL&Sパターンを示した。
[比較例 1]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0105】
【化84】
で示される組成比59:41、重量平均分子量3351、分散度1.31の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によっては検出できなかった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0106】
【化85】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0107】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このとき、現像は進まず、全くパターンを得ることはできなかった。
[比較例 2]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを5mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0108】
【化86】
で示される組成比47:53、重量平均分子量19000、分散度1.51の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によっては検出できなかった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0109】
【化87】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0110】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このとき、照射線量102mJ/cmで残膜は10%程度に減少したが、更に高い露光量を与えても残膜は完全にはなくならなかった。
[実施例 4]
アクリル酸ジメチルアダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0111】
【化88】
で示される組成比47:53、重量平均分子量3650、分散度1.64の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によると66℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0112】
【化89】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0113】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは81mJ/cmであった。得られた最小解像パターンは、0.35μm幅のL&Sであった。
[実施例 5]
アクリル酸ジメチルアダマンチルモノマとアクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0114】
【化90】
で示される組成比50:50、重量平均分子量4050、分散度1.71の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によると47℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0115】
【化91】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0116】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは81mJ/cmであった。得られた最小解像パターンは、0.30μm幅のL&Sであった。
[比較例 3]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを3:7で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0117】
【化92】
で示される組成比30:70、重量平均分子量8400、分散度1.61の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によっては検出できなかった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0118】
【化93】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0119】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは81mJ/cmであった。このとき残っていた最小解像パターンは0.50μm幅のL&Sであり、それ以下のパターンは剥がれてなかった。
[実施例 6]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとメタクリル酸とを2:1:1の割合で仕込み、0.5mol/lの1,4−ジオキサン(1、4−dioxane)溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、n−ヘキサン(n−hexane)で沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0120】
【化94】
で示される組成比59:27:14、重量平均分子量6242、分散度2.14の三元共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0121】
【化95】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で100秒間のプリベークを行った。
【0122】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは100mJ/cmであり、解像力は0.45μm幅のL&Sパターンを示した。
[実施例 7]
上記実施例6において得られた1μmの大きさのホールパターンのプロファイルを観察した結果、表面不溶化層は見られなかった。また、露光した後、45分間放置してPEBを行った場合もパターンは形成されていた。
[比較例 4]
メタクリル酸アダマンチルモノマとアクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0123】
【化96】
で示される組成比58:42、重量平均分子量5100、分散度1.43の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によると126℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0124】
【化97】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0125】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは50mJ/cmであり、0.45μm幅のL&Sパターンを130mJ/cmで解像した。1μmのホールパターンのプロファイルは、表面不溶化層による「ひさし」を生じた。
[比較例 5]
上記比較例4において、また、露光後、45分間放置してPEBを行ったところ、パターン上部の半分程度が表面不溶化層で覆われていた。そのため、パターンの形成ができなくなった。
[実施例 8]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとメタクリル酸とを2:1:2の割合で仕込み、0.5mol/lの1,4−ジオキサン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、n−ヘキサンで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0126】
【化98】
で示される組成比53:27:20、重量平均分子量4523、分散度1.92の三元共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0127】
【化99】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度130℃、100秒間のプリベークを行った。
【0128】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を20倍量の純水で薄めた溶液に90秒間浸漬して現像し、更に純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは57mJ/cmであり、解像力は0.30μm幅のL&Sパターンを示した。
[比較例 6]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとメタクリル酸とを2:1:4の割合で仕込み、0.5mol/lの1,4−ジオキサン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、n−ヘキサンで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0129】
【化100】
で示される組成比43:31:36、重量平均分子量4115、分散度1.95の三元共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0130】
【化101】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度130℃、100秒間のプリベークを行った。
【0131】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を20倍量の純水で薄めた溶液に90秒間浸漬したところ、30秒でレジスト膜が消失した。
[実施例 9]
構造式
【0132】
【化102】
で示される組成比53:44:4、重量平均分子量8800、分散度1.84のメタクリル酸アダマンチル−メタクリル酸t−ブチル−メタクリル酸ヒドロキシエチル共重合体に、酸発生剤として構造式
【0133】
【化103】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶媒を調整した。これをHMDS(ヘキサメチルジシラン)処理を施したSiウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、20分間のベークを行い、厚さ0.65μmのレジスト膜を形成した。
【0134】
こうして得られたレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロキシド)水溶液で現像した。このとき、照射線量110mJ/cmで、0.4μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 10]
構造式
【0135】
【化104】
で示される組成比48:40:12、重量平均分子量8400、分散度1.94のメタクリル酸アダマンチル−メタクリル酸t−ブチル−メタクリル酸ヒドロキシエチル共重合体に、酸発生剤として構造式
【0136】
【化105】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶媒を調整した。これをHMDS処理を施したSiウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、20分間のベークを行い、厚さ0.65μmのレジスト膜を形成した。
【0137】
こうして得られたレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。このとき、照射線量40mJ/cmで、0.4μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 7]
構造式
【0138】
【化106】
で示される組成比61:39、重量平均分子量7900、分散度1.82のメタクリル酸アダマンチル−メタクリル酸t−ブチル共重合体に、酸発生剤として構造式
【0139】
【化107】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶媒を調整した。これをスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、20分間のベークを行い、厚さ0.65μmのレジスト膜を形成した。
【0140】
こうして得られたレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。このとき、照射線量380mJ/cmで、0.4μm幅のL&Sパターンを解像した。しかし、再現性はなかった。
[実施例 11]
メタクリル酸アダマンチルモノマとイタコン酸ジt−ブチルモノマとを1:3で仕込み、重合開始剤として構造式
【0141】
【化108】
で示されるMAIB(ジメチル2、2−アゾイソビスプチラート)を20mol%添加した。その後、温度80℃で約3時間塊状重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0142】
【化109】
で示される組成比59:41、重量平均分子量9357、分散度2.44の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0143】
【化110】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりHMDS処理したSiウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0144】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは5.6mJ/cmであった。また、解像力は、7mJ/cmで0.45μm幅のL&Sパターンを示した。
[比較例 8]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸ジt−ブチルモノマとを1:1で仕込み、重合開始剤として構造式
【0145】
【化111】
で示されるMAIBを20mol%添加した。その後、トルエンを反応溶媒として、温度80℃で約8時間塊状重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0146】
【化112】
で示される組成比59:41、重量平均分子量6061、分散度1.24の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0147】
【化113】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりHMDS処理したSiウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0148】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは25.1mJ/cmであった。また、解像力は、41mJ/cmで0.5μm幅のL&Sパターンを示した。
[実施例 12]
イタコン酸ジt−ブチルモノマに、重合開始剤として構造式
【0149】
【化114】
で示されるMAIBを20mol%添加した。その後、温度80℃で約9.5時間塊状重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0150】
【化115】
で示される重量平均分子量6061、分散度1.24の重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0151】
【化116】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりHMDS処理したSiウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0152】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは7mJ/cmであった。また、解像力は、11mJ/cmで0.5μm幅のL&Sパターンを示した。
[実施例 13]
メタクリル酸アダマンチルモノマとフマル酸ジt−ブチルモノマとを1:3で仕込み、重合開始剤として構造式
【0153】
【化117】
で示されるMAIBを20mol%添加した。その後、温度80℃で約2.5時間塊状重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0154】
【化118】
で示される組成比36:64、重量平均分子量22645、分散度2.44の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0155】
【化119】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりHMDS処理したSiウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0156】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは5mJ/cmであった。また、解像力は、9mJ/cmで0.5μm幅のL&Sパターンを示した。
[比較例 9]
構造式
【0157】
【化120】
で示される組成比30:70、重量平均分子量8400、分散度1.61のメタクリル酸アダマンチル−メタクリル酸t−ブチル共重合体に、重合開始剤として構造式
【0158】
【化121】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶媒を調整した。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0159】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で現像した。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは15mJ/cmであった。また、42mJ/cmで0.4μm幅のL&Sパターンを解像したが、再現性は得られなかった。
[実施例 14]
メタクリロニトリルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lの溶媒1,4−ジオキサンと1mol%の重合開始剤AIBNを添加した後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールと水の溶液(メタノール:水=2:1)で沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0160】
【化122】
で示される組成比41:59、重量平均分子量16400、分散度1.77の共重合体が得られた。この共重合体の透過率は、膜厚1μmのとき、KrFレーザ波長において98%であった。
次に、この共重合体を13wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に光酸発生剤として構造式
【0161】
【化123】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して15wt%添加して、レジスト溶液とした。この溶液をHMDS処理を施したSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0162】
こうして得られたレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液に60秒間浸漬して現像した。その結果、照射線量70mJ/cmで、0.3μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 15]
メタクリロニトリルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを3:7で仕込み、5mol/lの溶媒1,4−ジオキサンと1mol%の重合開始剤AIBNを添加した後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールと水の溶液(メタノール:水=2:1)で沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0163】
【化124】
で示される組成比25:75、重量平均分子量18800、分散度1.73の共重合体が得られた。この共重合体の透過率は、膜厚1μmのとき、KrFレーザ波長において98%であった。
次に、この共重合体を用いて、上記実施例14と同様の手順でパターン形成を行った。その結果、0.35μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 16]
メタクリロニトリルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lの溶媒1,4−ジオキサンと1mol%の重合開始剤AIBNを添加した後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールと水の溶液(メタノール:水=2:1)で沈澱精製を行った。その結果、組成比43:57、重量平均分子量31800、分散度1.53の構造式
【0164】
【化125】
で示される組成比43:57、重量平均分子量31800、分散度1.53の共重合体が得られた。
次に、この共重合体を用いて、上記実施例14と同様の手順でパターン形成を行った。その結果、0.35μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 10]
メタクリル酸t−ブチルモノマを、5mol/lの溶媒1,4−ジオキサンと1mol%の重合開始剤AIBNを添加した後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールと水の溶液(メタノール:水=2:1)で沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0165】
【化126】
で示される重量平均分子量36000、分散度1.82のホモポリマが得られた。
次に、この共重合体を用いて、上記実施例14と同様の手順でパターン形成を行った。その結果、1μm幅以下のL&Sパターンは剥がれを生じた。
[実施例 17]
メタクリロニトリルとメタクリル酸t−ブチル、更にメタクリル酸アダマンチルの3種のモノマとを1:2:1で仕込み、1mol/lの溶媒1,4−ジオキサンと1mol%の重合開始剤AIBNを添加した後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールと水の溶液(メタノール:水=2:1)で沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0166】
【化127】
で示される組成比10:54:36、重量平均分子量5750、分散度1.21の三元共重合体が得られた。
次に、この共重合体を用いて、上記実施例14と同様の手順でパターン形成を行った。その結果、照射線量250mJ/cmで、0.7μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 11]
組成比70:30のメタクリル酸t−ブチルとメタクリル酸アダマンチルとの共重合体を用いて、上記実施例14と同様の手順でパターン形成を行った。その結果、パターンは完全に剥がれてしまい、全く残らなかった。
[実施例 18]
構造式
【0167】
【化128】
で示される組成比41:59、重量平均分子量13900、分散度1.51のメタクリル酸アダマンチルとメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に、光酸発生剤として構造式
【0168】
【化129】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して15wt%添加して、レジスト溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0169】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールとを体積比1:1で混合した混合液に60秒間浸漬して現像した。その結果、照射線量26mJ/cmで、0.25μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 12]
上記実施例18と同様の工程によりPEBを行ったウェーハを、2.38%のTMAH水溶液に60秒間浸漬して現像したところ、最小解像パターンは0.45μm幅のL&Sであった。
[実施例 19]
構造式
【0170】
【化130】
で示される組成比41:59、重量平均分子量13900、分散度1.51のメタクリル酸アダマンチルとメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に、光酸発生剤として構造式
【0171】
【化131】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して10wt%添加して、レジスト溶液とした。この溶液をHMDS(ヘキサメチルジシラン)処理を施したSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0172】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールとを体積比4:1で混合した混合液に60秒間浸漬して現像した。その結果、照射線量32mJ/cmで、0.30μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 13]
上記実施例19と同様の工程によりPEBを行ったウェーハを、2.38%のTMAH水溶液に60秒間浸漬して現像したところ、1μm以下のパターンは全て剥がれてしまった。
[実施例 20]
メタクリル酸ジメチルアダマンチルモノマとメタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とし、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。その後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0173】
【化132】
で示される組成比59:41、重量平均分子量3351、分散度1.31の共重合体が得られた。このポリマのガラス転移温度は、熱分析によっては検出できなかった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0174】
【化133】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0175】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3とイソプロピルアルコールとを体積比1:1で混合した混合液を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは8mJ/cmであった。得られた最小解像パターンは、0.30μm幅のL&Sであった。
[実施例 21]
現像液として、上記実施例20で用いた混合液に代えて、NMD−3とイソプロピルアルコールとを体積比3:1で混合した混合液を用いると、照射線量42mJ/cmで、0.40μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 22]
現像液として、上記実施例20で用いた混合液に代えて、NMD−3とイソプロピルアルコールとを体積比9:1で混合した混合液を用いると、照射線量98mJ/cmで、0.40μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 14]
現像液として、上記実施例20で用いた混合液に代えて、イソプロピルアルコールを用いたところ、パターンは剥がれてしまい、全く残っていなかった。
[実施例 23]
構造式
【0176】
【化134】
で示される組成比41:59、重量平均分子量13900、分散度1.51のメタクリル酸アダマンチルとメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に、光酸発生剤として構造式
【0177】
【化135】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して1wt%添加して、レジスト溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0178】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールとを体積比1:1で混合した混合液に60秒間浸漬して現像した。その結果、照射線量88mJ/cmで、0.35μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 15]
構造式
【0179】
【化136】
で示されるメタクリル酸アダマンチル−メタクリル酸t−ブチル共重合体を用いて、上記実施例23と同様の手順でパターン形成を行ったところ、パターンは全く得られなかった。
[実施例 24]
構造式
【0180】
【化137】
で示される組成比41:59、重量平均分子量13900、分散度1.51のメタクリル酸アダマンチルとメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に、光酸発生剤として構造式
【0181】
【化138】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して1wt%添加して、レジスト溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0182】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をArFエキシマステッパ(NA=0.55)で露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールとを体積比1:1で混合した混合液に60秒間浸漬して現像した。その結果、照射線量25mJ/cmで、0.2μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 25]
構造式
【0183】
【化139】
で示される組成比41:59、重量平均分子量13900、分散度1.51のメタクリル酸アダマンチルとメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に、光酸発生剤として構造式
【0184】
【化140】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%添加して、レジスト溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のベークを行い、厚さ0.4μmのレジスト膜を形成した。
【0185】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をArFエキシマステッパ(NA=0.55)で露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールとを体積比1:1で混合した混合液に60秒間浸漬して現像した。その結果、照射線量12mJ/cmで、0.2μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 26]
メタクリル酸2−ノルボルニルモノマと、メタクリル酸t−ブチルモノマと、メタクリル酸とを2:1:1で仕込み、0.5mol/lの溶媒1,4−ジオキサンと20mol%の重合開始剤AIBNを添加した後、温度80℃で約9時間重合した。重合終了後、n−ヘキサンで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0186】
【化141】
で示される組成比56:31:13、重量平均分子量5833、分散度2.34の三元共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0187】
【化142】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりハードベークしたノボラック樹脂で被覆されたウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0188】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは63mJ/cmであった。また、解像力は0.35μm幅のL&Sパターンを示した。
[実施例 27]
イタコン酸ジt−ブチルモノマと、メタクリル酸シクロヘキシルモノマとを3:1で仕込み、MAIBを20mol%添加した。その後、温度80℃で約10.5時間塊状重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0189】
【化143】
で示される組成比52:48、重量平均分子量6923、分散度2.12の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0190】
【化144】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりHMDS処理したSiウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0191】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは9.52mJ/cmであった。また、解像力は0.5μm幅のL&Sパターンを示した。
[実施例 28]
構造式
【0192】
【化145】
で示される組成比50:50、重量平均分子量13900、分散度1.41のメタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニルとメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に、構造式
【0193】
【化146】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して10wt%添加して、レジスト溶液とした。この溶液をHMDS処理を施したSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0194】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールとを体積比3:1で混合した混合液に浸漬して現像した。その結果、照射線量23mJ/cmで、0.45μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 29]
構造式
【0195】
【化147】
で示される、組成比が50:20:30のビニルフェノール、アダマンチルオキシカルボニルメチル化スチレンとtertブチルメタクリレートとの三元共重合体に、酸発生剤として、構造式
【0196】
【化148】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0197】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量26mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にも、同一照射線量で0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 30]
構造式
【0198】
【化149】
で示される、組成比が50:30:30のビニルフェノール、ノルボニルオキシカルボニルメチル化スチレンとtertブチルメタクリレートとの三元共重合体に、酸発生剤として、構造式
【0199】
【化150】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0200】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量22mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にも、同一照射線量で0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。
[実施例 31]
構造式
【0201】
【化151】
で示される、組成比が60:40のビニルフェノールとtert−ブチルメタクリレートとの共重合体(丸善石油製)に、酸発生剤として、構造式
【0202】
【化152】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%、構造式
【0203】
【化153】
で示される1−アダマンタンカルボン酸t−ブチルをポリマと同wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0204】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量8.5mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にも、同一照射線量で0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。
【0205】
また、露光直後にPEBを行ったときの照射線量の閾値エネルギーEthは5.5mJ/cmであり、露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にもほとんど変化がなかった。
[実施例 32]
構造式
【0206】
【化154】
で示される、組成比が60:40のビニルフェノールとtert−ブチルメタクリレートとの共重合体(丸善石油製)に、酸発生剤として、構造式
【0207】
【化155】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%、構造式
【0208】
【化156】
で示されるジt−ブチルフマレートをポリマに対して30wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0209】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量12mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にも、同一照射線量で0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。
【0210】
また、露光直後にPEBを行ったときの照射線量の閾値エネルギーEthは8mJ/cmであり、露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にもほとんど変化がなかった。
[実施例 33]
構造式
【0211】
【化157】
で示される、組成比が50:50のビニルフェノールとtert−ブチルメタクリレートとの共重合体(丸善石油製)に、酸発生剤として、構造式
【0212】
【化158】
で示されるジフェニルヨードニウムトリフレートを5wt%、構造式
【0213】
【化159】
で示されるジt−ブチルフマレートをポリマに対して30wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0214】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量18mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にも、同一照射線量で0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。
【0215】
また、露光直後にPEBを行ったときの照射線量の閾値エネルギーEthは8mJ/cmであり、露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にもほとんど変化がなかった。
[実施例 34]
構造式
【0216】
【化160】
で示される、組成比が70:30のビニルフェノールとtert−ブトキシカルボニルオキシスチレンとの共重合体(丸善石油製)に、酸発生剤として、構造式
【0217】
【化161】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%、構造式
【0218】
【化162】
で示される1−アダマンタンカルボン酸t−ブチルをポリマに対して20wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0219】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量35mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にも、同一照射線量で0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 16]
構造式
【0220】
【化163】
で示される、組成比が50:50のビニルフェノールとtert−ブチルメタクリレートとの共重合体(丸善石油製)に、酸発生剤として、構造式
【0221】
【化164】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0222】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量13mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。しかし、露光後に5分間放置してから温度90℃、60秒間のPEBを行った場合には、表面が不溶化し、同一照射線量では0.275μm幅のL&Sパターンを解像できなかった。
[比較例 17]
構造式
【0223】
【化165】
で示される、組成比が60:40のビニルフェノールとtert−ブチルメタクリレートとの共重合体(丸善石油製)に、酸発生剤として、構造式
【0224】
【化166】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0225】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量8mJ/cmで、0.3μm幅のL&Sパターンを解像した。しかし、露光後に10分間放置してから温度90℃、60秒間のPEBを行った場合には、表面が不溶化し、同一照射線量では0.3μm幅のL&Sパターンを解像できなかった。
【0226】
また、露光直後にPEBを行ったときの照射線量の閾値エネルギーEthは5.5mJ/cmであったが、露光後に30分間放置してからPEBを行った場合にはEthは10mJ/cmであった。
[比較例 18]
構造式
【0227】
【化167】
で示される、組成比が70:30のビニルフェノールとtert−ブトキシカルボニルオキシスチレンとの共重合体(丸善石油製)に、酸発生剤として、構造式
【0228】
【化168】
で示されるトリフェニルサルフォニウムトリフレートを5wt%添加して、18wt%の乳酸エチル溶液とした。この溶液をSiウェーハ上にスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度110℃、90秒間のベークを行い、厚さ0.7μmのレジスト膜を形成した。
【0229】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度90℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で1分間現像した。
このとき、照射線量30mJ/cmで、0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。しかし、露光後に10分間放置してから温度90℃、60秒間のPEBを行った場合には、表面が不溶化し、同一照射線量では0.275μm幅のL&Sパターンを解像できなかった。
[実施例 35]
メタクリル酸t−ブチルモノマと、無水イタコン酸モノマを1:1で仕込み、2mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを5mol%添加した。この後、温度80℃で約10時間重合した。重合終了後、n−ヘキサンで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0230】
【化169】
で示される組成比63:37、重量平均分子量6500、分散度2.23の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0231】
【化170】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0232】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3と水の溶液(体積比、NMD−3:水=1:5)を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは17mJ/cmであった。解像力は、30mJ/cmで0.275μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
【0233】
現像液として、NMD−3と水の体積比が1:5の溶液の代わりに、NMD−3と水の体積比が1:10の溶液、又はNMD−3と水の体積比が1:20の溶液を用いた場合にも、同様の結果が得られた。
[比較例 19]
メタクリル酸t−ブチルモノマを2mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを5mol%添加した。この後、温度80℃で約10時間重合した。重合終了後、メタノールと水の溶液(メタノール:水=3:1)で沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0234】
【化171】
で示される重量平均分子量10097、分散度1.88の重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0235】
【化172】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0236】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは17mJ/cmであった。また、解像力は56mJ/cmで0.35μm幅のL&Sパターンを示した。しかし、それ以下のL&Sパターンは剥がれて消失していた。
【0237】
現像液として、NMD−3の代わりに、NMD−3と水の体積比が1:5の溶液を用いた場合には、照射線量の閾値エネルギーEthは16.1mJ/cmであった。また、解像力は56mJ/cmで0.3μm幅のL&Sパターンを示した。しかし、それ以下のL&Sパターンは剥がれて消失していた。
[実施例 36]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、アクリル酸t−ブチルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0238】
【化173】
で示される組成比58:14:28、重量平均分子量13000、分散度1.81の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0239】
【化174】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0240】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは17mJ/cmであった。解像力は、50mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
【0241】
また、PEBを100℃、60秒間とし、現像液としてNMD−3の代わりに、NMD−3とイソプロピルアルコールの体積比が5:1の溶液を用いた場合には、照射線量の閾値エネルギーEthは25.5mJ/cmであった。解像力は、44mJ/cmで0.275μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[比較例 20]
メタクリル酸アダマンチルモノマとアクリル酸t−ブチルモノマを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0242】
【化175】
で示される組成比58:42、重量平均分子量5100、分散度1.43の重合体が得られた。このポリマのガラス転位温度は熱分析によると126℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0243】
【化176】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0244】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは50mJ/cmであった。また、解像力は130mJ/cmで0.45μm幅のL&Sパターンを示した。しかし、パターン間の残りが目立ち、パターンの剥がれ、倒れもみられた。
[実施例 37]
メタクリル酸ジメチルアダマンチルと、アクリル酸t−ブチルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0245】
【化177】
で示される組成比58:14:28、重量平均分子量13000、分散度1.81の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0246】
【化178】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0247】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは17mJ/cmであった。解像力は、50mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 38]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、αクロロアクリル酸t−ブチルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0248】
【化179】
で示される組成比58:14:28、重量平均分子量13000、分散度1.81の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0249】
【化180】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0250】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは17mJ/cmであった。解像力は、50mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[比較例 21]
メタクリル酸アダマンチルモノマとαクロロアクリル酸t−ブチルモノマを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0251】
【化181】
で示される組成比58:42、重量平均分子量5100、分散度1.43の重合体が得られた。このポリマのガラス転位温度は熱分析によると126℃であった。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0252】
【化182】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0253】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。
この場合、パターンの剥がれがひどく、最小解像パターンは0.5μm幅のL&Sパターンであった。
[実施例 39]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、メタクリル酸ジメチルベンジルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0254】
【化183】
で示される組成比56:11:33、重量平均分子量16000、分散度1.91の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0255】
【化184】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0256】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは8mJ/cmであった。解像力は、23mJ/cmで0.275μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 40]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、メタクリル酸3−オキソシクロヘキシルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0257】
【化185】
で示される組成比65:15:20、重量平均分子量13200、分散度1.92の三元共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0258】
【化186】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0259】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは19.2mJ/cmであった。解像力は、54mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[比較例 22]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸3−オキソヘキシルモノマを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0260】
【化187】
で示される組成比65:35、重量平均分子量14400、分散度1.53の重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0261】
【化188】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0262】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは60.2mJ/cmであった。また、解像力は208mJ/cmで0.4μm幅のL&Sパターンを示した。しかし、パターンの剥がれが激しかった。
[実施例 41]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、メタクリル酸テトラヒドロピラニルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0263】
【化189】
で示される組成比57:14:29、重量平均分子量36200、分散度2.14の三元共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0264】
【化190】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0265】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは42.2mJ/cmであった。解像力は、114mJ/cmで0.30μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[比較例 23]
メタクリル酸アダマンチルモノマとメタクリル酸テトラヒドロピラニルモノマを1:1で仕込み、5mol/lのトルエン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを20mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0266】
【化191】
で示される組成比58:42、重量平均分子量23000、分散度1.90の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0267】
【化192】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0268】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。しかし、パターンを形成することはできなかった。
[実施例 42]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、t−ブトキシスチレンモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0269】
【化193】
で示される組成比21:36:43、重量平均分子量8200、分散度1.95の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0270】
【化194】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0271】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このとき、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 43]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、t−BOCスチレンモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0272】
【化195】
で示される組成比21:36:43、重量平均分子量8200、分散度1.95の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0273】
【化196】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0274】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このとき、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 44]
無水イタコン酸モノマと、イタコン酸ジt−ブチルモノマを2:3で仕込み、重合開始剤としてジメチル2,2−アゾイソビスブチラートを20mol%添加した。この後、温度80℃で約3時間塊状重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0275】
【化197】
で示される組成比23:77、重量平均分子量6357、分散度2.34の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0276】
【化198】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0277】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは12.6mJ/cmであった。解像力は、38mJ/cmで0.3μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 45]
無水イタコン酸モノマと、フマル酸ジt−ブチルモノマを2:3で仕込み、重合開始剤としてジメチル2,2−アゾイソビスブチラートを20mol%添加した。この後、温度80℃で約3時間塊状重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0278】
【化199】
で示される組成比23:77、重量平均分子量6357、分散度2.34の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0279】
【化200】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度60℃、100秒間のプリベークを行った。
【0280】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは12.6mJ/cmであった。解像力は、38mJ/cmで0.3μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 46]
メタクリロニトリルモノマと、メタクリル酸t−ブチルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、5mol/lの1,4−ジオキサン溶液と1mol%の重合開始剤AIBNを加え、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、n−ヘキサンで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0281】
【化201】
で示される組成比41:21:38、重量平均分子量26400、分散度1.87の三元共重合体が得られた。
次に、この重合体を13wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に酸発生剤として構造式
【0282】
【化202】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して15wt%添加してレジスト溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に塗布した後、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚の薄膜を形成した。
【0283】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で60秒間現像した。その結果、照射線量41mJ/cmで、0.3μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 24]
メタクリロニトリルモノマと、メタクリル酸t−ブチルモノマとを1:1で仕込み、5mol/lの1,4−ジオキサン溶液と1mol%の重合開始剤AIBNを加え、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールと水の混合溶液(メタノール:水=2:1)で沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0284】
【化203】
で示される組成比41:59、重量平均分子量16400、分散度1.77の共重合体が得られた。
次に、この重合体を13wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液に酸発生剤とし構造式
【0285】
【化204】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して15wt%添加してレジスト溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に塗布した後、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚の薄膜を形成した。
【0286】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。続いて、2.38%のTMAH水溶液で60秒間現像した。その結果、照射線量70mJ/cmで、0.3μm幅のL&Sパターンを解像できたが、メタクリロニトリルがない場合(比較例19)に比べて感度が低下した。
[実施例 47]
αシアノアクリル酸メチルモノマと、アクリル酸t−ブチルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0287】
【化205】
で示される組成比58:14:28、重量平均分子量13000、分散度1.81の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0288】
【化206】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0289】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは17mJ/cmであった。解像力は、50mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 48]
メタクリル酸アダマンチルモノマと、メタクリル酸t−アミルモノマと、無水イタコン酸モノマを4:2:4で仕込み、1mol/lの1,4−ジオキサン溶液とした後、重合開始剤としてAIBNを10mol%添加した。この後、温度80℃で約8時間重合した。重合終了後、メタノールで沈澱精製を行った。その結果、構造式
【0290】
【化207】
で示される組成比58:14:28、重量平均分子量13000、分散度1.81の共重合体が得られた。
次に、こうして合成したポリマに、酸発生剤として構造式
【0291】
【化208】
で示されるトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加して、シクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0292】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度130℃、60秒間のPEBを行った。続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは17mJ/cmであった。解像力は、50mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを示した。また、パターンの剥がれ、倒れはみられなかった。
[実施例 49]
構造式
【0293】
【化209】
で示される、組成比50:50からなるメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルと、メタクリル酸アダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0294】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上にt−ブチルシクロヘキサンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートし、ホットプレート上で100℃、100秒間ベークして0.2μm厚の保護膜を形成した。
【0295】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。この後、ウェーハ上にシクロヘキサンをスピンコートし、保護膜の剥離を行った。
続いて、2.38%のTMAH水溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、照射線量210mJ/cmで0.45μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 25]
構造式
【0296】
【化210】
で示される、組成比50:50からなるメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルと、メタクリル酸アダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0297】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上にヘプタンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、溶液がウェーハ面上に均一に広がらず、保護膜を塗布することができなかった。
[比較例 26]
構造式
【0298】
【化211】
で示される、ポリメタクリル酸アダマンチルを15wt%のシクロヘキサノン溶液とした。
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
【0299】
このウェーハ上にt−ブチルシクロヘキサンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、ポリメタクリル酸アダマンチルの薄膜は溶解してしまった。
[比較例 27]
構造式
【0300】
【化212】
で示される、組成比50:50からなるメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルと、メタクリル酸アダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0301】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に保護膜を塗布せずに、KrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。
【0302】
続いて、2.38%のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロキシド)水溶液で現像した。
その結果、レジスト表面に不溶化層が発生し、照射線量300mJ/cmでもパターンを解像することができなかった。
[実施例 50]
構造式
【0303】
【化213】
で示される、組成比45:55からなるメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルと、アクリル酸アダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0304】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、構造式
【0305】
【化214】
で示される1,5−シクロオクタジェンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートし、ホットプレート上で100℃、100秒間ベークして0.2μm厚の保護膜を形成した。
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。この後、ウェーハ上にシクロヘキサンをスピンコートし、保護膜の剥離を行った。
【0306】
続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールを重量比8:1で混合した溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、照射線量70mJ/cmで0.275μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 28]
構造式
【0307】
【化215】
で示される、組成比45:55からなるメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルと、アクリル酸アダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0308】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、保護膜を塗布せずに、KrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。
【0309】
続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールを重量比8:1で混合した溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、照射線量100mJ/cmまで上げても0.35μm幅のL&Sパターンしか解像できなかった。
[実施例 51]
構造式
【0310】
【化216】
で示される、組成比45:55からなるメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルと、メタクリル酸ジメチルアダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して5wt%加えてレジスト溶液とした。
【0311】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、構造式
【0312】
【化217】
で示されるリモネンに5wt%の濃度でポリジエン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートし、ホットプレート上で100℃、100秒間ベークして0.2μm厚の保護膜を形成した。
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。この後、ウェーハ上にシクロヘキサンをスピンコートし、保護膜の剥離を行った。
【0313】
続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールを重量比3:1で混合した溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、照射線量18mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 29]
構造式
【0314】
【化218】
で示される、組成比45:55からなるメタクリル酸3−オキソシクロヘキシルと、メタクリル酸ジメチルアダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して5wt%加えてレジスト溶液とした。
【0315】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、保護膜を塗布せずに、KrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。
【0316】
続いて、2.38%のTMAH水溶液とイソプロピルアルコールを重量比3:1で混合した溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、照射線量18mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを解像できたものの、所望のパターンよりもはるかに細いラインパターンが形成された。
[実施例 52]
構造式
【0317】
【化219】
で示される、組成比40:40:20からなるメタクリル酸t−ブチルと、アクリル酸アダマンチルと、メタクリル酸との三元共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0318】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、p−シメンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートし、ホットプレート上で100℃、100秒間ベークして0.2μm厚の保護膜を形成した。
【0319】
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。この後、ウェーハ上にシクロヘキサンをスピンコートし、保護膜の剥離を行った。
続いて、2.38%のTMAH水溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、照射線量35mJ/cmで0.3μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 30]
構造式
【0320】
【化220】
で示される、組成比50:50からなるメタクリル酸t−ブチルと、アクリル酸アダマンチルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0321】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、p−シメンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、レジスト薄膜は溶解してしまった。
[比較例 31]
構造式
【0322】
【化221】
で示される、組成比40:40:20からなるメタクリル酸t−ブチルと、アクリル酸アダマンチルと、メタクリル酸との三元共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0323】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、キシレンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、レジスト薄膜は溶解してしまった。
[実施例 53]
構造式
【0324】
【化222】
で示される、組成比30:40:30からなるメタクリル酸t−ブチルと、メタクリル酸ノルボニルと、メタクリル酸ヒドロキシエチルとの三元共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して5wt%加えてレジスト溶液とした。
【0325】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、構造式
【0326】
【化223】
で示される1−デセンに5wt%の濃度でポリジエン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートし、ホットプレート上で100℃、100秒間ベークして0.2μm厚の保護膜を形成した。
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。この後、ウェーハ上にシクロヘキサンをスピンコートし、保護膜の剥離を行った。
【0327】
続いて、2.38%のTMAH水溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、照射線量40mJ/cmで0.3μm幅のL&Sパターンを解像した。
[比較例 32]
構造式
【0328】
【化224】
で示される、組成比45:55からなるメタクリル酸t−ブチルと、メタクリル酸ノルボニルとの共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して2wt%加えてレジスト溶液とした。
【0329】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、構造式
【0330】
【化225】
で示される1−デセンに5wt%の濃度でポリジエン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、レジスト薄膜は溶解してしまった。
[比較例 33]
構造式
【0331】
【化226】
で示される、組成比30:40:30からなるメタクリル酸t−ブチルと、メタクリル酸ノルボニルと、メタクリル酸ヒドロキシエチルとの三元共重合体を15wt%のシクロヘキサノン溶液とし、この溶液中に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンをポリマに対して5wt%加えてレジスト溶液とした。
【0332】
次に、HMDS処理を施したSiウェーハ上に、この溶液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行い0.7μm厚のレジスト薄膜を形成した。
このウェーハ上に、保護膜を塗布せずに、KrFエキシマステッパで露光した後、温度150℃、60秒間のPEBを行った。
【0333】
続いて、2.38%のTMAH水溶液に60秒間浸漬して現像を行った。
その結果、レジスト表面に不溶化層が発生し、パターンを解像することができなかった。
[実施例 54]
構造式
【0334】
【化227】
で示される組成比58:14:28からなるメタクリル酸アダマンチルと、アクリル酸t−ブチルと、無水イタコン酸との三元共重合体に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加してシクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0335】
このウェーハ上に構造式
【0336】
【化228】
で示されるt−ブチルシクロヘキサンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートし、ホットプレート上で100℃、100秒間ベークして0.2μm厚の保護膜を形成した。
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。この後、ウェーハ上にシクロヘキサンをスピンコートし、保護膜の剥離を行った。
【0337】
続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは13mJ/cmであった。また、41mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを形成できる解像力が得られた。
[比較例 34]
構造式
【0338】
【化229】
で示される組成比58:42からなるメタクリル酸アダマンチルと、アクリル酸t−ブチルとの共重合体に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加してシクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0339】
このウェーハ上に構造式
【0340】
【化230】
で示されるt−ブチルシクロヘキサンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、レジスト薄膜は白濁してしまった。
[比較例 35]
構造式
【0341】
【化231】
で示される組成比58:14:28からなるメタクリル酸アダマンチルと、アクリル酸t−ブチルと、無水イタコン酸との三元共重合体に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加してシクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0342】
このウェーハ上に、キシレンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、レジスト薄膜は溶解してしまった。
なお、塗布溶媒として、キシレンの代わりにトルエンやエチルベンゼンを用いても同様にレジスト薄膜は溶解した。
[実施例 55]
構造式
【0343】
【化232】
で示される組成比58:14:28からなるメタクリル酸アダマンチルと、アクリル酸t−ブチルと、無水イタコン酸との三元共重合体に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加してシクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0344】
このウェーハ上に構造式
【0345】
【化233】
で示されるリモネンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートし、ホットプレート上で100℃、100秒間ベークして0.2μm厚の保護膜を形成した。
こうして得られたウェーハ上のレジスト膜をKrFエキシマステッパで露光した後、温度100℃、60秒間のPEBを行った。この後、ウェーハ上にシクロヘキサンをスピンコートし、保護膜の剥離を行った。
【0346】
続いて、アルカリ水溶液であるNMD−3を用いて60秒間現像し、純水で30秒間リンスした。このときの照射線量の閾値エネルギーEthは13mJ/cmであった。また、41mJ/cmで0.25μm幅のL&Sパターンを形成できる解像力が得られた。
なお、塗布溶媒として、リモネンの代わりに、構造式
【0347】
【化234】
で示される1,5−シクロオクタジエン、又は、構造式
【0348】
【化235】
で示される1−デセンを保護膜として用いても同様の解像力が得られた。
[比較例 36]
構造式
【0349】
【化236】
で示される組成比58:14:28からなるメタクリル酸アダマンチルと、アクリル酸t−ブチルと、無水イタコン酸との三元共重合体に、酸発生剤としてトリフェニルスルフォニウムヘキサフロロアンチモンを15wt%添加してシクロヘキサノン溶液とした。この溶液をスピンコート法によりシリコンウェーハ上に0.7μm厚に塗布し、ホットプレート上で温度100℃、100秒間のプリベークを行った。
【0350】
このウェーハ上に、メチルシクロヘキサンに5wt%の濃度でポリオレフィン樹脂を溶解させた溶液をスピンコートしたところ、溶液がウェーハ面上に均一に広がらず、保護膜を塗布することができなかった。
【0351】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、放射線感光材料が、一般式
【0352】
【化237】
で示される共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなることにより、α位であるR1 、R2 のいずれかが大きさの小さい且つ疎水性の弱いプロトンであることから、共重合体の疎水性が小さくなると共に、その硬さが低減するため、現像液との馴染みが増し、浸透し易くなると共に、触媒であるプロトン酸の拡散も容易になり、アルカリ可溶性であるカルボン酸が多く生成する。従って、現像が容易になり、感度が向上し、安定したパターニング特性を得ることができる。
【0356】
また、放射線感光材料が、一般式
【0357】
【化240】
で示されるメタクリル酸ヒドロキシエチル、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造からなる重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなることにより、親水性基としてメタクリル酸ヒドロキシエチルが重合体に導入されているため、重合体の親水性が増し、現像液との馴染み易くなって浸透が容易になり、溶解性が増大する。
【0358】
また、放射線感光材料が、一般式
【0359】
【化241】
で示される三共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなることにより、その共重合体に疎水性の強いアダマンチル基を含んでいるため、親水性基としてメタクリル酸ヒドロキシエチルが重合体に導入されていることの効果は大きく、高感度化と安定したパターニング特性を実現することができる。
【0369】
また、放射線感光材料が、一般式
【化250】
で示される単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなり、前記重合体が脂環族を有することにより、極性の強いニトリル基が導入されているため、密着性が改善され、安定したパターニング特性を得ることができる。
【0376】
また、一般式
【0377】
【化256】
で示される無水イタコン酸、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体を単位構造として有する共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる放射線感光材料を用いることにより、密着性に優れたレジストを形成することができる。即ち、無水イタコン酸の強い極性のため、基板との密着性は著しく改善される。
【0378】
このようなアルカリ可溶性基の導入は、特に脂環族をベースにしたレジストにおいては、パターンの抜け性をよくする効果が著しく、パターニング特性を良好なものとすることができる。
なお、無水イタコン酸を含む共重合体の具体的な構造としては、一般式
【0379】
【化257】
等がある。
また、上記の放射線感光材料を用いてレジストを形成し、このレジストの被処理基板上への塗布、プリベーク、露光、ポストベーク、現像等を行うことにより、微細パターンを安定して形成することができる。
【0383】
また、現像液に有機アルカリ水溶液とイソプロピルアルコールの混合液を用いることにより、溶解性が著しく増大し、表層部と内部との溶解度差が小さくなるため、安定したパターニングが可能となる。
このようにして、エキシマレーザを露光源とするリソグラフィにおいて、優れた透明性及びエッチング耐性のみならず、高感度で、剥がれの少ない放射線感光材料、及びその放射線感光材料を用いたパターン形成方法を提供することができ、高精度のパターンの安定した形成に大いに寄与することができる。
【0384】
また、脂環族を含むアクリル酸エステル構造又はメタクリル酸エステル構造をもつ材料と、エステル部に極性の高いユニットをもつアクリル酸エステル構造又はエステル部に極性の高いユニットをもつメタクリル酸エステル構造をもつ材料とを含む重合体は、ベースポリマの極性を高くなるので脂環族による非常に強い疎水性を和らげることができる。その結果、炭化水素系の保護膜との間に極性の差が生じるので、レジスト膜を溶解させることなく保護膜を塗布することができる。従って、これにより所望のサイズのパターンを形成することができる。
【0385】
また、無水イタコン酸を含むレジストでは、無水イタコン酸の強い極性のため、疎水性の強い炭化水素基を含むにも係わらず、保護膜として従来不可能であった炭化水素系ポリマをレジスト上に塗布することが可能である。
こうした保護膜をレジスト上に形成することにより、化学増幅型レジスト特有の問題であるPED(Post Exposure Delay)を防止することができる。
【0386】
また、保護膜の塗布溶媒としては、分子量の大きな炭化水素系の溶媒を用いることで、より確実に保護膜を塗布することができる。
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a radiation-sensitive material and a pattern forming method using the radiation-sensitive material.
In recent years, integration of semiconductor integrated circuits has progressed, and LSIs and VLSIs have been put to practical use. With this, the minimum pattern has been extended to a submicron region and tends to be further miniaturized. To form a fine pattern, the target substrate on which the thin film has been formed is coated with a resist, and after performing selective exposure, development is performed to form a resist pattern. Using this as a mask, dry etching is performed, and then the resist is removed. Therefore, it is essential to use a lithography (photolithography) technique for obtaining a desired pattern. Ultraviolet rays were initially used as an exposure light source for this purpose, but with the miniaturization of patterns, far ultraviolet rays with short wavelengths, electron beams, X-rays, and the like have come to be used as light sources.
[0002]
Accordingly, a resist material having high resolution, high sensitivity, and excellent dry etching resistance has been demanded, particularly corresponding to the lithography technique using an excimer laser (KrF laser having a wavelength of 248 nm, ArF laser having a wavelength of 193 nm). I have.
[0003]
[Prior art]
Many conventional resists based on phenolic resins or novolak resins have been developed, but these materials contain aromatic rings and have excellent dry etching resistance, but are not suitable for KrF laser wavelengths. On the other hand, transparency is low. In particular, it is completely opaque to the wavelength of the ArF laser. For this reason, it has not been possible to obtain a pattern accuracy that can cope with miniaturization.
[0004]
On the other hand, t-butyl methacrylate polymer has been proposed as a resist transparent to excimer light, but this resist lacks dry etching resistance.
Therefore, the present inventors have developed a chemically amplified resist using an alicyclic group as one having a dry etching resistance comparable to that of an aromatic ring and being transparent to the wavelengths of a KrF laser and an ArF laser. presentation. In addition, as alicyclic, norbornene, perhydroanthracene, cyclohexane, tricyclo [5.2.1.02,6Desirable are decane and adamantane (see JP-A-4-39665).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the chemically amplified resist using the above alicyclic copolymer, the alicyclic group imparting dry etching resistance increases the hydrophobicity and rigidity of the polymer as its composition ratio increases. To go.
Therefore, in a composition ratio where a dry etching resistance comparable to that of a resist based on a phenol resin or a novolak resin is obtained, for example, in a region where the unit structure having an alicyclic group is 50 mol% or more, in addition to high hydrophobicity, the hardness is increased. For this reason, there is a problem that diffusion of the protonic acid as a catalyst is hindered, the amplification rate decreases, the amount of carboxylic acid generated decreases, and the solubility in an aqueous alkali solution as a developer decreases.
[0006]
In addition, these resists have poor adhesion, and the introduction of alicyclic groups hardens the resist film, so that the strain applied to the resist film increases and the resist film is easily peeled off. Therefore, there is a problem that stable pattern characteristics cannot be obtained.
Also, a problem specific to the chemically amplified resist is that during the period from exposure to post-exposure bake (PEB), the acid generated by exposure is neutralized and deactivated by atmospheric contaminants (amine components, etc.). A phenomenon that a desired pattern cannot be formed occurs. It is known that a pattern forming method of applying a protective film on a resist film is effective as an improvement method. This method has been very effective for resists based on phenol, which make up the majority of conventional resists. However, when a protective film is applied to a resist based on a non-phenolic, low-polarity polymer, especially a hydrophobic polymer containing an alicyclic group, the polarities of the two are similar, so that a conventional coating solvent for the protective film is used. When an aromatic hydrocarbon solvent that has been used is used, the resist film itself dissolves, and there is a problem that it is difficult to apply a protective film.
[0007]
For this reason, there has been a problem that the pattern cannot be resolved due to the influence of the contaminants, or the pattern size largely deviates from a desired pattern size.
An object of the present invention is to use not only excellent transparency and etching resistance but also high sensitivity and excellent adhesion to a radiation-sensitive material and a pattern using the radiation-sensitive material, which are used in lithography using an excimer laser as an exposure source. It is to provide a forming method.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a protective film even with a non-phenol-based low-polarity polymer and obtaining stable pattern characteristics.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The above problem is based on the general formula
[0010]
Embedded image
And a substance which generates an acid upon irradiation with radiation.
In the above radiation-sensitive material, the unit structure having an alicyclic group in the copolymer is preferably 40 to 70 mol%.
[0015]
In addition, the above-mentioned problem is solved by the general formula
Embedded image
Hydroxyethyl methacrylate represented by, Unit structure containing alicyclic groupAnd a polymer having a unit structure that generates an alkali-soluble group by an acid, and a substance that generates an acid by irradiation.
In addition, the above-mentioned problem is solved by the general formula
[0016]
Embedded image
And a substance which generates an acid upon irradiation with radiation.
Here, as the case where an alkali-soluble group is generated by an acid, any of ester groups such as a t-butyl group, a terahydropyranyl group, an α, α-dimethylbenzyl group, a 3-oxocyclohexyl group, etc. Can be used. However, those containing no benzene ring are suitable because they are transparent to excimer light. Therefore, a t-butyl group, a terahydropyranyl group, and a 3-oxocyclohexyl group are more preferable.
[0017]
In the above radiation-sensitive material, it is preferable that the content of the hydroxyethyl methacrylate in the copolymer is 5 mol% or more.
[0022]
In addition, the above-mentioned problem is solved by the general formula
Embedded image
A polymer comprising a unit structure represented by the formula and a unit structure capable of forming an alkali-soluble group by an acid and a substance generating an acid upon irradiationThe polymer has an alicyclic groupThis is achieved by a radiation-sensitive material.
Further, in the above radiation-sensitive material, it is preferable that the copolymer has a t-butyl group.
[0023]
Further, in the above radiation sensitive material, the general formula
[0024]
Embedded image
Is preferably acrylonitrile or methacrylonitrile.
In the above radiation-sensitive material, the acrylonitrile or methacrylonitrile in the copolymer is desirably 10 to 70 mol%.
[0032]
Also, the general formula
Embedded image
An anhydrous itacone represented byA unit structure containing an acid or an alicyclic group;Polymerization involving a unit structure generating an alkali-soluble group by an acidBodyThis is achieved by a radiation-sensitive material comprising a copolymer contained in the unit structure and a substance that generates an acid upon irradiation.
In the above radiation-sensitive material, the copolymer has a general formula
[0033]
Embedded image
It is desirable to be shown by.
[0036]
In the radiation-sensitive material described above, it is preferable that the copolymer contains a unit structure composed of the itaconic anhydride at a ratio of 5 to 50 mol%.
Further, the object is to form a resist using the radiation-sensitive material, apply the resist on a substrate to be processed, perform a pre-bake of the substrate to be processed, and then apply the resist to the resist on the substrate to be processed. This is achieved by a pattern forming method comprising selectively exposing to radiation, performing post-baking of the substrate to be processed, and then developing the resist on the substrate to be processed to form a predetermined resist pattern. Is done.
[0037]
In addition, the above problemsIncluding alicyclic structureA resist is formed using a radiation-sensitive material, the resist is applied on a substrate to be processed, the substrate to be processed is pre-baked, and the resist on the substrate to be processed is selectively exposed to radiation. In a pattern forming method for performing post-baking of a processing substrate and developing the resist on the processing target substrate to form a predetermined resist pattern, a mixed solution of an organic alkali aqueous solution and isopropyl alcohol is used as a developing solution. This is achieved by the following pattern formation method.
[0038]
The radiation-sensitive material at this time is composed of a polymer containing a unit structure containing an alicyclic group such as an adamantyl group or a nobornyl group and a unit structure generating an alkali-soluble group by an acid, and a substance generating an acid by irradiation. Desirably.
In the above-described pattern forming method, it is preferable that the developer contains the isopropyl alcohol in an amount of 5 vol% to 95 vol%.
[0039]
In addition, an acrylate unit having an alicyclic group in the ester portion or a methacrylate unit having an alicyclic group in the ester portion, and an acrylate unit having a polar structure in the ester portion or a polar structure in the ester portion After forming a resist using a polymer containing a methacrylate unit and applying the resist on a substrate to be processed, a pre-baking of the substrate to be processed is performed, and carbonization transparent to far ultraviolet light on the resist is performed. After applying a protective film made of a hydrogen-based polymer, heat treatment is performed, and after selectively exposing the resist on the substrate to radiation with radiation, post-baking of the substrate to be processed is performed, and the protective film is peeled off. Then, in a pattern forming method of developing the resist on the substrate to be processed to form a predetermined resist pattern, Coating solvent of the hydrocarbon-based polymer in the protective film, a non-aromatic hydrocarbon or formula
[0040]
Embedded image
This is achieved by a pattern forming method characterized by being an aromatic hydrocarbon represented by the formula:
Further, a resist is formed using the radiation-sensitive material described above, and after applying the resist on a substrate to be processed, a pre-bake of the substrate to be processed is performed, and a hydrocarbon transparent to far ultraviolet light is formed on the resist. After applying a protective film made of a system polymer, a heat treatment was performed, and after selectively exposing the resist on the processed substrate to radiation, post-baking of the processed substrate was performed, and the protective film was peeled off. Thereafter, the pattern is formed by developing the resist on the substrate to be processed to form a predetermined resist pattern.
[0041]
In the above pattern forming method, the coating solvent for the hydrocarbon polymer in the protective film is limonene, 1,5-cyclooctadiene, 1-decene, t-butylcyclohexane, p-cymene, or dodecylbenzene. Desirably.
In the above-described pattern forming method, it is preferable that the hydrocarbon polymer is an olefin polymer or a diene polymer.
[0042]
In the above pattern formation method, the substance having a polar structure is a ketone, an alcohol, an ether, an ester, a carboxylic acid, an acid anhydride structure, or a structure in which some atoms of these structures are sulfur, nitrogen, or It is desirable to have a structure substituted with halogen.
The substance that generates an acid upon irradiation with radiation used in the above radiation-sensitive material, that is, the acid generator is represented by a general formula
[0043]
Embedded image
An oxaazole derivative represented by the general formula
[0044]
Embedded image
An s-triazine derivative represented by the formula:
[0045]
Embedded image
An iodonium salt represented by the general formula
[0046]
Embedded image
A sulfonium salt represented by the general formula
[0047]
Embedded image
A disulfone derivative represented by the general formula
[0048]
Embedded image
An imide sulfonate derivative represented by the general formula
[0049]
Embedded image
It is possible to use a diazonium salt represented by However, it is not limited to these.
[0050]
[Action]
General formula
[0051]
Embedded image
In the radiation-sensitive material comprising the copolymer represented by the formula (1) and a substance which generates an acid upon irradiation, one of the α-positions R1 and R2 is not a bulky and strongly hydrophobic methyl group, but has a small size. Further, since the proton is weaker in hydrophobicity, the copolymer becomes less hydrophobic and its hardness is reduced. For this reason, familiarity with the developing solution is increased, and the developer easily penetrates, and the diffusion of the protonic acid as the catalyst is also facilitated, so that a large amount of carboxylic acid is generated. For these reasons, development is facilitated, sensitivity is improved, and stable patterning characteristics can be obtained.
[0052]
Here, it is preferable that the unit structure having an alicyclic group in the copolymer is 40 to 70 mol%. If the composition is less than 40 mol%, sufficient dry etching resistance cannot be obtained and more than 70 mol% This is because patterning becomes difficult because there are few t-butyl units as photosensitive groups.
[0057]
Also, the general formula
Embedded image
Hydroxyethyl methacrylate represented by, Unit structure containing alicyclic groupRadiation-sensitive materials composed of a polymer having a unit structure that generates an alkali-soluble group by an acid and a substance that generates an acid upon irradiation with radiation, the hydroxyethyl methacrylate is introduced into the polymer as a hydrophilic group, and the As in the case where an acid is introduced, the hydrophilicity of the polymer is increased, the polymer is easily compatible with the developer, the penetration is facilitated, and the solubility is increased.
[0058]
Also, the general formula
[0059]
Embedded image
In a radiation-sensitive material comprising a tercopolymer represented by and a substance that generates an acid upon irradiation, hydroxyethyl methacrylate is used as a hydrophilic group because the copolymer contains a strongly alicyclic group. The effect of being introduced into the polymer is significant.
[0060]
Here, the reason why the content of hydroxyethyl methacrylate in the copolymer is desirably at least 5 mol% is that no effect is seen at less than 5 mol%.
[0066]
Further, in order to obtain more stable patterning characteristics, it is effective to improve the adhesion. In particular, when there is an adamantyl group or a t-butyl group which is a hydrocarbon, the adhesion is significantly reduced. It is considered that this is because the polarity of the hydrocarbon group is small and there is no interaction with the substrate.
[0067]
Therefore, the general formula
[0068]
Embedded image
A polymer comprising a unit structure represented by the formula and a unit structure capable of forming an alkali-soluble group by an acid and a substance generating an acid upon irradiationThe polymer has an alicyclic groupSince the radiation-sensitive material has a highly polar nitrile group, the adhesiveness is improved and stable patterning characteristics can be obtained.
[0069]
For example, when the unit structure containing a nitrile group is acrylonitrile or methacrylonitrile, it is considered that the introduction amount is desirably 10 to 70 mol%. If the introduction amount is less than 10 mol%, sufficient adhesion cannot be obtained, and 70 mol% This is because if it exceeds, sensitivity cannot be obtained.
[0079]
Also, the general formula
Embedded image
Itaconic anhydride represented by, Unit structure containing alicyclic groupA resist having excellent adhesion is formed by using a radiation-sensitive material comprising a copolymer having, as a unit structure, a polymer containing a unit structure that generates an alkali-soluble group by an acid, and a substance that generates an acid upon irradiation. be able to. That is, due to the strong polarity of itaconic anhydride, the adhesion to the substrate is significantly improved.
[0080]
In addition, since itaconic anhydride itself shows solubility in alkali, it is necessary to introduce an appropriate amount thereof in order to use it without impairing the patterning characteristics. The amount to be introduced varies depending on the polymer composition and structure, but is preferably 5 to 50 mol%. If the amount is less than 5 mol%, the adhesion cannot be sufficiently improved, and if the amount exceeds 50 mol%, the resist itself becomes alkali-soluble and unexposed portions are dissolved, so that patterning cannot be formed.
[0081]
The introduction of such an alkali-soluble group has a remarkable effect of improving the pattern removability, particularly in an alicyclic-based resist, and can improve the patterning characteristics.
The specific structure of the copolymer containing itaconic anhydride has a general formula
[0082]
Embedded image
Etc.
Here, examples of the so-called alicyclic group include, but are not limited to, a structure partially having an adamantyl, norbornyl, cyclohexyl, tricyclo [5.2.1.0] decane skeleton, or the like.
[0086]
Examples of the group that generates an alkali-soluble group by an acid include t-butyl ester, t-amyl ester, t-butyl ether, t-BOC, tetrahydropyranyl ester, tetrahydropyranyl ether, 3-oxocyclohexyl ester, and dimethylbenzyl ester. But not limited thereto.
[0087]
That is, a resist is formed using the above-described radiation-sensitive material, and a fine pattern can be stably formed by applying the resist on a substrate to be processed, pre-baking, exposing, post-baking, and developing. it can.
Furthermore, in order to obtain more stable patterning characteristics, it is necessary to improve the developer. The chemically amplified resist has a specific problem that the proton acid is deactivated in the surface layer portion due to contamination of the amine and the like in the environment and becomes insoluble in a developing solution. For this reason, a difference in solubility between the surface layer portion and the inside occurs, which is a major factor in preventing a stable pattern. Particularly, a highly hydrophobic group such as an adamantyl group or a t-butyl group, which is a hydrocarbon, has an effect of inhibiting dissolution in a developing solution, and has a large influence of surface insolubilization.
[0088]
Therefore, by using a mixed solution of an organic alkali aqueous solution and isopropyl alcohol as a developer, the solubility is remarkably increased, and the difference in solubility between the surface layer portion and the inside is reduced, so that stable patterning can be performed. As the alcohol to be added, isopropyl alcohol was the most effective. In the case of methanol or ethanol, cracks occurred and peeling was conspicuous. Further, by using this mixed developer, the sensitivity was increased by one digit or more, and the distortion applied during the development was reduced, so that the adhesion was greatly improved.
[0089]
Further, the reason that the developer preferably contains 5 vol% to 95 vol% of isopropyl alcohol is that sensitivity is not improved if the content is less than 5 mol%, and if it exceeds 95 mol%, cracks and cracks are liable to occur. .
In addition, a material having an alicyclic acrylate structure or a methacrylate structure, and an acrylate structure having a highly polar unit in the ester portion or a methacrylate structure having a highly polar unit in the ester portion Since the polymer containing the material increases the polarity of the base polymer, the very strong hydrophobicity due to the alicyclic group can be reduced. As a result, a difference in polarity occurs between the protective film and the hydrocarbon-based protective film, so that the protective film can be applied without dissolving the resist film. Accordingly, a pattern having a desired size can be formed.
[0090]
Examples of a highly polar structure to be introduced include ketones, alcohols, ethers, esters, carboxylic acids, acid anhydride compounds, and structures in which some atoms of these structures are substituted with sulfur, nitrogen, or halogen. However, the present invention is not limited to these.
The ratio of introducing a material having a polar structure needs to be at least about 1 to 50 mol%, and preferably 20% or more.
[0091]
In addition, in the resist containing itaconic anhydride, a hydrocarbon-based polymer which has not been able to be used as a protective film is conventionally formed on the resist because of the strong polarity of itaconic anhydride. It is possible to apply.
By forming such a protective film on the resist, it becomes possible to prevent PED (Post Exposure Delay) which is a problem peculiar to the chemically amplified resist.
[0092]
Further, by using a hydrocarbon-based solvent having a large molecular weight as a coating solvent for the protective film, it became possible to more reliably apply the protective film. If the coating solvent has a very low boiling point, it is difficult to uniformly apply the protective film on the wafer. Therefore, those having a boiling point of 100 ° C. or higher are preferred. Specific examples include, but are not limited to, limonene, 1,5-cyclooctadiene, 1-decene, t-butylcyclohexane, p-cymene, dodecylbenzene, and the like.
[0093]
Examples of the hydrocarbon polymer include olefins and dienes, but are not limited thereto as long as they are transparent to the exposure wavelength and are soluble in the above-mentioned coating solvent.
Examples of the alicyclic group include a structure having a skeleton of cyclohexane, norbornane, adamantane, and tricyclo [5.2.1.0] decane, but are not limited thereto.
[0094]
【Example】
[Example 1]
An adamantyl methacrylate monomer and a t-butyl acrylate monomer are charged at a ratio of 1: 1 to obtain a 5 mol / l toluene solution.
[0095]
Embedded image
AIBN (azoisobutyronitrile) of 20 mol% was added. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0096]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 58:42, a weight average molecular weight (Mw) of 5100, and a degree of dispersion (Mw / Mn) of 1.43 was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 126 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0097]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0098]
The resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper (manufactured by Nikon, NA = 0.45), and then subjected to PEB (Post Exposure Bake) at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed for 60 seconds using NMD-3 (manufactured by Tokyo Ohka), which was an alkaline aqueous solution, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 50 mJ / cm.2Met. The resolution is 130 mJ / cm.2Shows an L & S (line and space) pattern having a width of 0.45 μm.
[Example 2]
Adamantyl acrylate monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0099]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 50:50, a weight average molecular weight of 4180, and a dispersity of 1.59 was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 94 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0100]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0101]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 81 mJ / cm.2Met. The resolution was an L & S pattern having a width of 0.50 μm.
[Example 3]
After adamantyl acrylate monomer and t-butyl acrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to obtain a 5 mol / l toluene solution, 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0102]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 47:53, a weight average molecular weight of 4610, and a degree of dispersion of 1.83 was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 72 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0103]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0104]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 37 mJ / cm.2And the resolution was an L & S pattern having a width of 0.50 μm.
[Comparative Example 1]
Adamantyl methacrylate monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0105]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 59:41, a weight average molecular weight of 3351 and a dispersity of 1.31 was obtained. The glass transition temperature of this polymer could not be detected by thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0106]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0107]
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, development did not proceed, and no pattern could be obtained at all.
[Comparative Example 2]
Adamantyl methacrylate monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, and 5 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0108]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 47:53, a weight average molecular weight of 19000, and a dispersity of 1.51 was obtained. The glass transition temperature of this polymer could not be detected by thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0109]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0110]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the irradiation dose was 102 mJ / cm.2Although the residual film was reduced to about 10% by the test, the residual film was not completely eliminated even when a higher exposure amount was given.
[Example 4]
Dimethyl adamantyl acrylate monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0111]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 47:53, a weight average molecular weight of 3650, and a dispersity of 1.64 was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 66 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0112]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0113]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 81 mJ / cm.2Met. The obtained minimum resolution pattern was L & S having a width of 0.35 μm.
[Example 5]
Dimethyl adamantyl acrylate monomer and t-butyl acrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0114]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 50:50, a weight average molecular weight of 4050, and a dispersity of 1.71 was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 47 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0115]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0116]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 81 mJ / cm.2Met. The obtained minimum resolution pattern was L & S having a width of 0.30 μm.
[Comparative Example 3]
Adamantyl methacrylate monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged in a ratio of 3: 7 to obtain a 5 mol / l toluene solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0117]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 30:70, a weight average molecular weight of 8,400, and a degree of dispersion of 1.61 was obtained. The glass transition temperature of this polymer could not be detected by thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0118]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0119]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 81 mJ / cm.2Met. At this time, the remaining minimum resolution pattern was an L & S having a width of 0.50 μm, and the lower pattern was not peeled off.
[Example 6]
Adamantyl methacrylate monomer, t-butyl methacrylate monomer and methacrylic acid were charged at a ratio of 2: 1: 1 to obtain a 0.5 mol / l 1,4-dioxane (1,4-dioxane) solution, which was used as a polymerization initiator. AIBN was added at 20 mol%. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, the precipitate was purified by n-hexane (n-hexane). As a result, the structural formula
[0120]
Embedded image
And a terpolymer having a composition ratio of 59:27:14, a weight average molecular weight of 6242, and a dispersity of 2.14 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0121]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied in a thickness of 0.7 μm on a wafer coated with a hard-baked novolak resin by a spin coating method, and prebaked on a hot plate for 100 seconds.
[0122]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 100 mJ / cm.2And the resolution was an L & S pattern having a width of 0.45 μm.
[Example 7]
As a result of observing the profile of the hole pattern having a size of 1 μm obtained in Example 6, no surface insolubilized layer was found. In addition, the pattern was also formed when PEB was performed by leaving it for 45 minutes after exposure.
[Comparative Example 4]
Adamantyl methacrylate monomer and t-butyl acrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0123]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 58:42, a weight average molecular weight of 5100, and a degree of dispersion of 1.43, was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 126 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0124]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0125]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 50 mJ / cm.2And an L & S pattern having a width of 0.45 μm is converted to 130 mJ / cm.2Resolved. The 1 μm hole pattern profile resulted in “eaves” due to the surface insolubilized layer.
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 4 above, when PEB was performed by standing for 45 minutes after the exposure, about half of the upper part of the pattern was covered with the surface insolubilized layer. As a result, the pattern cannot be formed.
[Example 8]
Adamantyl methacrylate monomer, t-butyl methacrylate monomer, and methacrylic acid were charged at a ratio of 2: 1: 2 to prepare a 0.5 mol / l 1,4-dioxane solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After the completion of the polymerization, the precipitate was purified with n-hexane. As a result, the structural formula
[0126]
Embedded image
A terpolymer having a composition ratio of 53:27:20, a weight average molecular weight of 4523, and a dispersity of 1.92 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0127]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a hard-baked novolak resin by spin coating at a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 130 ° C. for 100 seconds.
[0128]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, NMD-3, which is an alkaline aqueous solution, was immersed in a solution diluted with a 20-fold amount of pure water for 90 seconds, developed, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 57 mJ / cm.2And the resolution was an L & S pattern having a width of 0.30 μm.
[Comparative Example 6]
Adamantyl methacrylate monomer, t-butyl methacrylate monomer, and methacrylic acid were charged at a ratio of 2: 1: 4 to prepare a 0.5 mol / l 1,4-dioxane solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After the completion of the polymerization, the precipitate was purified with n-hexane. As a result, the structural formula
[0129]
Embedded image
And a terpolymer having a composition ratio of 43:31:36, a weight average molecular weight of 4115, and a dispersity of 1.95 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0130]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a hard-baked novolak resin by spin coating at a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 130 ° C. for 100 seconds.
[0131]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, when NMD-3, which is an alkaline aqueous solution, was immersed in a solution diluted with a 20-fold amount of pure water for 90 seconds, the resist film disappeared in 30 seconds.
[Example 9]
Structural formula
[0132]
Embedded image
Adamantyl methacrylate-t-butyl methacrylate-hydroxyethyl methacrylate copolymer having a composition ratio of 53: 44: 4, a weight average molecular weight of 8,800 and a dispersity of 1.84, represented by the following formula:
[0133]
Embedded image
The cyclohexanone solvent was adjusted by adding 15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula. This was applied on a HMDS (hexamethyldisilane) -treated Si wafer and baked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 20 minutes to form a 0.65 μm thick resist film.
[0134]
After exposing the thus obtained resist film with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide). At this time, the irradiation dose was 110 mJ / cm2The L & S pattern having a width of 0.4 μm was resolved.
[Example 10]
Structural formula
[0135]
Embedded image
Adamantyl methacrylate-t-butyl methacrylate-hydroxyethyl methacrylate copolymer having a composition ratio of 48:40:12, a weight average molecular weight of 8400 and a dispersity of 1.94 represented by the following formula:
[0136]
Embedded image
The cyclohexanone solvent was adjusted by adding 15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula. This was applied on a HMDS-treated Si wafer, and baked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 20 minutes to form a resist film having a thickness of 0.65 μm.
[0137]
After exposing the thus obtained resist film with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute. At this time, the irradiation dose was 40 mJ / cm.2The L & S pattern having a width of 0.4 μm was resolved.
[Comparative Example 7]
Structural formula
[0138]
Embedded image
Adamantyl methacrylate-t-butyl methacrylate copolymer having a composition ratio of 61:39, a weight average molecular weight of 7,900, and a dispersity of 1.82, represented by the following formula:
[0139]
Embedded image
The cyclohexanone solvent was adjusted by adding 15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula. This was applied on a wafer coated with a hard-baked novolak resin by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 20 minutes to form a resist film having a thickness of 0.65 μm.
[0140]
After exposing the thus obtained resist film with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute. At this time, the irradiation dose was 380 mJ / cm2The L & S pattern having a width of 0.4 μm was resolved. However, there was no reproducibility.
[Example 11]
The adamantyl methacrylate monomer and the di-t-butyl itaconate monomer were charged at a ratio of 1: 3, and the polymerization formula
[0141]
Embedded image
20 mol% of MAIB (dimethyl 2,2-azoisobisbutyrate) represented by the formula was added. Thereafter, bulk polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 3 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0142]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 59:41, a weight average molecular weight of 9357, and a dispersity of 2.44, was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0143]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on an HMDS-treated Si wafer by a spin coating method to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0144]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 5.6 mJ / cm.2Met. The resolution is 7 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.45 μm.
[Comparative Example 8]
An adamantyl methacrylate monomer and a di-t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 and a structural formula was used as a polymerization initiator.
[0145]
Embedded image
Was added in an amount of 20 mol%. Thereafter, bulk polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours using toluene as a reaction solvent. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0146]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 59:41, a weight average molecular weight of 6061, and a dispersity of 1.24.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0147]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on an HMDS-treated Si wafer by a spin coating method to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0148]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 25.1 mJ / cm.2Met. The resolution is 41 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.5 μm.
[Example 12]
Di-t-butyl itaconate monomer has a structural formula as a polymerization initiator
[0149]
Embedded image
Was added in an amount of 20 mol%. Thereafter, bulk polymerization was performed at a temperature of 80 ° C. for about 9.5 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0150]
Embedded image
And a polymer having a weight average molecular weight of 6061 and a dispersity of 1.24.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0151]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on an HMDS-treated Si wafer by a spin coating method to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0152]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 7 mJ / cm.2Met. The resolution is 11 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.5 μm.
[Example 13]
An adamantyl methacrylate monomer and a di-t-butyl fumarate monomer were charged at a ratio of 1: 3, and a structural formula was used as a polymerization initiator.
[0153]
Embedded image
Was added in an amount of 20 mol%. Thereafter, bulk polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 2.5 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0154]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 36:64, a weight average molecular weight of 22645, and a dispersity of 2.44.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0155]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on an HMDS-treated Si wafer by a spin coating method to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0156]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 5 mJ / cm.2Met. The resolution is 9 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.5 μm.
[Comparative Example 9]
Structural formula
[0157]
Embedded image
Adamantyl methacrylate-t-butyl methacrylate copolymer having a composition ratio of 30:70, a weight average molecular weight of 8,400, and a dispersity of 1.61, represented by the following structural formula:
[0158]
Embedded image
The cyclohexanone solvent was adjusted by adding 15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula. This solution was applied on a wafer coated with a hard-baked novolak resin by a spin coating method, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds to form a resist film having a thickness of 0.7 μm.
[0159]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 15 mJ / cm.2Met. Also, 42mJ / cm2Resolved an L & S pattern having a width of 0.4 μm, but no reproducibility was obtained.
[Example 14]
After methacrylonitrile monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 and 5 mol / l of a solvent 1,4-dioxane and 1 mol% of a polymerization initiator AIBN were added, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. . After completion of the polymerization, precipitation and purification were performed using a solution of methanol and water (methanol: water = 2: 1). As a result, the structural formula
[0160]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 41:59, a weight average molecular weight of 16,400, and a dispersity of 1.77 was obtained. The transmittance of the copolymer was 98% at a KrF laser wavelength when the film thickness was 1 μm.
Next, this copolymer was made into a 13% by weight cyclohexanone solution.
[0161]
Embedded image
A triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula was added to the polymer in an amount of 15 wt% to obtain a resist solution. This solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.7 μm-thick resist film.
[0162]
After exposing the thus obtained resist film with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the film was immersed in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds for development. As a result, the irradiation dose was 70 mJ / cm2The L & S pattern having a width of 0.3 μm was resolved.
[Example 15]
After methacrylonitrile monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 3: 7, 5 mol / l of a solvent 1,4-dioxane and 1 mol% of a polymerization initiator AIBN were added, and the mixture was polymerized at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. . After completion of the polymerization, precipitation and purification were performed using a solution of methanol and water (methanol: water = 2: 1). As a result, the structural formula
[0163]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 25:75, a weight average molecular weight of 18,800, and a dispersity of 1.73 was obtained. The transmittance of the copolymer was 98% at a KrF laser wavelength when the film thickness was 1 μm.
Next, using this copolymer, a pattern was formed in the same procedure as in Example 14 above. As a result, an L & S pattern having a width of 0.35 μm was resolved.
[Example 16]
After methacrylonitrile monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 and 5 mol / l of a solvent 1,4-dioxane and 1 mol% of a polymerization initiator AIBN were added, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. . After completion of the polymerization, precipitation and purification were performed using a solution of methanol and water (methanol: water = 2: 1). As a result, a structural formula having a composition ratio of 43:57, a weight average molecular weight of 31,800, and a dispersity of 1.53 was obtained.
[0164]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 43:57, a weight average molecular weight of 31,800, and a degree of dispersion of 1.53 was obtained.
Next, using this copolymer, a pattern was formed in the same procedure as in Example 14 above. As a result, an L & S pattern having a width of 0.35 μm was resolved.
[Comparative Example 10]
After adding 5 mol / l of a solvent 1,4-dioxane and 1 mol% of a polymerization initiator AIBN, t-butyl methacrylate monomer was polymerized at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation and purification were performed using a solution of methanol and water (methanol: water = 2: 1). As a result, the structural formula
[0165]
Embedded image
And a homopolymer having a weight average molecular weight of 36000 and a dispersity of 1.82 was obtained.
Next, using this copolymer, a pattern was formed in the same procedure as in Example 14 above. As a result, the L & S pattern having a width of 1 μm or less peeled off.
[Example 17]
Methacrylonitrile, t-butyl methacrylate, and three monomers of adamantyl methacrylate were further added at a ratio of 1: 2: 1, and 1 mol / l of a solvent 1,4-dioxane and 1 mol% of a polymerization initiator AIBN were added. Thereafter, polymerization was performed at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation and purification were performed using a solution of methanol and water (methanol: water = 2: 1). As a result, the structural formula
[0166]
Embedded image
A terpolymer having a composition ratio of 10:54:36, a weight average molecular weight of 5750, and a dispersity of 1.21 was obtained.
Next, using this copolymer, a pattern was formed in the same procedure as in Example 14 above. As a result, the irradiation dose was 250 mJ / cm2The L & S pattern having a width of 0.7 μm was resolved.
[Comparative Example 11]
Using a copolymer of t-butyl methacrylate and adamantyl methacrylate having a composition ratio of 70:30, pattern formation was performed in the same procedure as in Example 14 above. As a result, the pattern was completely peeled off and did not remain at all.
[Example 18]
Structural formula
[0167]
Embedded image
A copolymer of adamantyl methacrylate and 3-oxocyclohexyl methacrylate having a composition ratio of 41:59, a weight average molecular weight of 13,900, and a dispersity of 1.51, represented by the following formula was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Structural formula as agent
[0168]
Embedded image
A triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula was added to the polymer in an amount of 15 wt% to obtain a resist solution. This solution was applied on a wafer coated with a hard-baked novolak resin by a spin coating method, and baked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds to form a resist film having a thickness of 0.7 μm.
[0169]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the film was immersed in a mixture of a 2.38% aqueous solution of TMAH and isopropyl alcohol at a volume ratio of 1: 1 for 60 seconds for development. As a result, the irradiation dose was 26 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.25 μm was resolved.
[Comparative Example 12]
When the wafer subjected to PEB in the same process as in Example 18 was immersed in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds and developed, the minimum resolution pattern was 0.45 μm L & S.
[Example 19]
Structural formula
[0170]
Embedded image
A copolymer of adamantyl methacrylate and 3-oxocyclohexyl methacrylate having a composition ratio of 41:59, a weight average molecular weight of 13,900, and a dispersity of 1.51, represented by the following formula was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Structural formula as agent
[0171]
Embedded image
The triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula was added to the polymer in an amount of 10 wt% to obtain a resist solution. This solution was applied on a HMDS (hexamethyldisilane) -treated Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.7 μm thick resist film. .
[0172]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the film was developed by immersing it in a mixed solution obtained by mixing a 2.38% TMAH aqueous solution and isopropyl alcohol at a volume ratio of 4: 1 for 60 seconds. As a result, the irradiation dose was 32 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.30 μm was resolved.
[Comparative Example 13]
When the wafer subjected to PEB in the same process as in Example 19 was immersed in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds and developed, all the patterns of 1 μm or less were peeled off.
[Example 20]
Dimethyl adamantyl methacrylate monomer and t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, and 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0173]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 59:41, a weight average molecular weight of 3351 and a dispersity of 1.31 was obtained. The glass transition temperature of this polymer could not be detected by thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0174]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0175]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed for 60 seconds using a mixed solution of NMD-3 and isopropyl alcohol, which are alkaline aqueous solutions, mixed at a volume ratio of 1: 1 and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 8 mJ / cm.2Met. The obtained minimum resolution pattern was L & S having a width of 0.30 μm.
[Example 21]
When a mixture of NMD-3 and isopropyl alcohol mixed at a volume ratio of 3: 1 was used as the developer instead of the mixture used in Example 20, the irradiation dose was 42 mJ / cm.2In this way, an L & S pattern having a width of 0.40 μm was resolved.
[Example 22]
When a mixture of NMD-3 and isopropyl alcohol mixed at a volume ratio of 9: 1 is used as the developer instead of the mixture used in Example 20, the irradiation dose is 98 mJ / cm.2In this way, an L & S pattern having a width of 0.40 μm was resolved.
[Comparative Example 14]
When isopropyl alcohol was used in place of the mixed solution used in Example 20 as the developing solution, the pattern was peeled off and did not remain at all.
[Example 23]
Structural formula
[0176]
Embedded image
A copolymer of adamantyl methacrylate and 3-oxocyclohexyl methacrylate having a composition ratio of 41:59, a weight average molecular weight of 13,900, and a dispersity of 1.51, represented by the following formula was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Structural formula as agent
[0177]
Embedded image
The triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added at 1 wt% to the polymer to prepare a resist solution. This solution was applied on a wafer coated with a hard-baked novolak resin by a spin coating method, and baked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds to form a resist film having a thickness of 0.7 μm.
[0178]
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the film was immersed in a mixture of a 2.38% aqueous solution of TMAH and isopropyl alcohol at a volume ratio of 1: 1 for 60 seconds for development. As a result, the irradiation dose was 88 mJ / cm.2In this way, an L & S pattern having a width of 0.35 μm was resolved.
[Comparative Example 15]
Structural formula
[0179]
Embedded image
When a pattern was formed using the adamantyl methacrylate-t-butyl methacrylate copolymer represented by the following procedure in the same manner as in Example 23, no pattern was obtained.
[Example 24]
Structural formula
[0180]
Embedded image
A copolymer of adamantyl methacrylate and 3-oxocyclohexyl methacrylate having a composition ratio of 41:59, a weight average molecular weight of 13,900, and a dispersity of 1.51, represented by the following formula was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Structural formula as agent
[0181]
Embedded image
The triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added at 1 wt% to the polymer to prepare a resist solution. This solution was applied onto a wafer coated with a hard-baked novolak resin by spin coating, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.7 μm-thick resist film.
[0182]
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with an ArF excimer stepper (NA = 0.55), PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the film was immersed in a mixture of a 2.38% aqueous solution of TMAH and isopropyl alcohol at a volume ratio of 1: 1 for 60 seconds for development. As a result, the irradiation dose was 25 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.2 μm was resolved.
[Example 25]
Structural formula
[0183]
Embedded image
A copolymer of adamantyl methacrylate and 3-oxocyclohexyl methacrylate having a composition ratio of 41:59, a weight average molecular weight of 13,900, and a dispersity of 1.51, represented by the following formula was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Structural formula as agent
[0184]
Embedded image
The triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by (2) was added to the polymer at 2 wt% to obtain a resist solution. This solution was applied onto a wafer coated with a hard-baked novolak resin by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds to form a resist film having a thickness of 0.4 μm.
[0185]
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with an ArF excimer stepper (NA = 0.55), PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the film was immersed in a mixture of a 2.38% aqueous solution of TMAH and isopropyl alcohol at a volume ratio of 1: 1 for 60 seconds for development. As a result, the irradiation dose was 12 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.2 μm was resolved.
[Example 26]
2-Norbornyl methacrylate monomer, t-butyl methacrylate monomer, and methacrylic acid were charged in a ratio of 2: 1: 1. After the addition, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 9 hours. After the completion of the polymerization, the precipitate was purified with n-hexane. As a result, the structural formula
[0186]
Embedded image
A terpolymer having a composition ratio of 56:31:13, a weight average molecular weight of 5833, and a dispersity of 2.34 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0187]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied to a wafer coated with a novolak resin hard baked by spin coating to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0188]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 63 mJ / cm.2Met. In addition, the resolution showed an L & S pattern having a width of 0.35 μm.
[Example 27]
Di-t-butyl itaconate monomer and cyclohexyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 3: 1, and 20 mol% of MAIB was added. Thereafter, bulk polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 10.5 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0189]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 52:48, a weight average molecular weight of 6923, and a dispersity of 2.12 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0190]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on an HMDS-treated Si wafer by a spin coating method to a thickness of 0.7 μm, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0191]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 9.52 mJ / cm.2Met. Further, the resolution showed an L & S pattern having a width of 0.5 μm.
[Example 28]
Structural formula
[0192]
Embedded image
The tricyclo [5.2.1.0 methacrylate having a composition ratio of 50:50, a weight average molecular weight of 13,900, and a dispersity of 1.41 is shown.2,6] A copolymer of decanyl and 3-oxocyclohexyl methacrylate was made into a 15 wt% cyclohexanone solution, and this solution was added with a structural formula
[0193]
Embedded image
The triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula was added to the polymer in an amount of 10 wt% to obtain a resist solution. This solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.7 μm-thick resist film.
[0194]
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Subsequently, the film was immersed in a mixed solution obtained by mixing a 2.38% aqueous solution of TMAH and isopropyl alcohol at a volume ratio of 3: 1 and developed. As a result, the irradiation dose was 23 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.45 μm was resolved.
[Example 29]
Structural formula
[0195]
Embedded image
A terpolymer of vinylphenol, adamantyloxycarbonylmethylated styrene and tertbutyl methacrylate having a composition ratio of 50:20:30 represented by the following formula:
[0196]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula was added to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0197]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 26 mJ / cm.2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. Even when PEB was performed after being left for 30 minutes after exposure, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved at the same irradiation dose.
[Example 30]
Structural formula
[0198]
Embedded image
A ternary copolymer of vinylphenol, norbornyloxycarbonylmethylated styrene and tertbutyl methacrylate having a composition ratio of 50:30:30 represented by the following formula:
[0199]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula was added to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0200]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 22 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. Even when PEB was performed after being left for 30 minutes after exposure, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved at the same irradiation dose.
[Example 31]
Structural formula
[0201]
Embedded image
A copolymer of vinylphenol having a composition ratio of 60:40 and tert-butyl methacrylate (manufactured by Maruzen Petroleum) represented by the formula:
[0202]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula:
[0203]
Embedded image
The t-butyl 1-adamantanecarboxylate represented by the following formula was added in the same wt% as the polymer to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0204]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 8.5 mJ / cm.2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. Even when PEB was performed after being left for 30 minutes after exposure, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved at the same irradiation dose.
[0205]
The threshold energy Eth of the irradiation dose when PEB is performed immediately after exposure is 5.5 mJ / cm.2When PEB was performed after 30 minutes from the exposure, there was almost no change.
[Example 32]
Structural formula
[0206]
Embedded image
A copolymer of vinylphenol having a composition ratio of 60:40 and tert-butyl methacrylate (manufactured by Maruzen Petroleum) represented by the formula:
[0207]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula:
[0208]
Embedded image
The di-t-butyl fumarate represented by the following formula was added to the polymer at 30 wt% to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0209]
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 12 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. Even when PEB was performed after being left for 30 minutes after exposure, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved at the same irradiation dose.
[0210]
The threshold energy Eth of the irradiation dose when PEB is performed immediately after exposure is 8 mJ / cm.2When PEB was carried out after leaving for 30 minutes after exposure, there was almost no change.
[Example 33]
Structural formula
[0211]
Embedded image
A copolymer of vinyl phenol and tert-butyl methacrylate having a composition ratio of 50:50 (manufactured by Maruzen Petroleum) represented by the following formula:
[0212]
Embedded image
5% by weight of diphenyliodonium triflate represented by the formula:
[0213]
Embedded image
The di-t-butyl fumarate represented by the following formula was added to the polymer at 30 wt% to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0214]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 18 mJ / cm.2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. Even when PEB was performed after being left for 30 minutes after exposure, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved at the same irradiation dose.
[0215]
The threshold energy Eth of the irradiation dose when PEB is performed immediately after exposure is 8 mJ / cm.2When PEB was performed after 30 minutes from the exposure, there was almost no change.
[Example 34]
Structural formula
[0216]
Embedded image
A copolymer of vinyl phenol and tert-butoxycarbonyloxystyrene having a composition ratio of 70:30 (manufactured by Maruzen Petroleum) represented by the following formula:
[0217]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula:
[0218]
Embedded image
20 wt% of 1-adamantane carboxylate was added to the polymer to give an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0219]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 35 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. Even when PEB was performed after being left for 30 minutes after exposure, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved at the same irradiation dose.
[Comparative Example 16]
Structural formula
[0220]
Embedded image
A copolymer of vinyl phenol and tert-butyl methacrylate having a composition ratio of 50:50 (manufactured by Maruzen Petroleum) represented by the following formula:
[0221]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula was added to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0222]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 13 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. However, when the substrate was left for 5 minutes after the exposure and then subjected to PEB at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds, the surface became insoluble and the L & S pattern having a width of 0.275 μm could not be resolved at the same irradiation dose.
[Comparative Example 17]
Structural formula
[0223]
Embedded image
A copolymer of vinylphenol having a composition ratio of 60:40 and tert-butyl methacrylate (manufactured by Maruzen Petroleum) represented by the formula:
[0224]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula was added to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0225]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 8 mJ / cm2The L & S pattern having a width of 0.3 μm was resolved. However, when the substrate was left for 10 minutes after the exposure and then subjected to PEB at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds, the surface became insoluble, and an L & S pattern having a width of 0.3 μm could not be resolved at the same irradiation dose.
[0226]
The threshold energy Eth of the irradiation dose when PEB is performed immediately after exposure is 5.5 mJ / cm.2However, when PEB was performed after being left for 30 minutes after exposure, Eth was 10 mJ / cm.2Met.
[Comparative Example 18]
Structural formula
[0227]
Embedded image
A copolymer of vinyl phenol and tert-butoxycarbonyloxystyrene having a composition ratio of 70:30 (manufactured by Maruzen Petroleum) represented by the following formula:
[0228]
Embedded image
5 wt% of triphenylsulfonium triflate represented by the formula was added to obtain an 18 wt% ethyl lactate solution. This solution was applied on a Si wafer by spin coating, and baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 90 seconds to form a 0.7 μm thick resist film.
[0229]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 1 minute.
At this time, the irradiation dose was 30 mJ / cm2In this way, an L & S pattern having a width of 0.275 μm was resolved. However, when the substrate was left for 10 minutes after the exposure and then subjected to PEB at a temperature of 90 ° C. for 60 seconds, the surface became insoluble and the L & S pattern having a width of 0.275 μm could not be resolved at the same irradiation dose.
[Example 35]
After t-butyl methacrylate monomer and itaconic anhydride monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 2 mol / l 1,4-dioxane solution, 5 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 10 hours. After the completion of the polymerization, the precipitate was purified with n-hexane. As a result, the structural formula
[0230]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 63:37, a weight average molecular weight of 6,500, and a dispersity of 2.23 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0231]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0232]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed for 60 seconds using a solution (volume ratio, NMD-3: water = 1: 5) of NMD-3, which is an alkaline aqueous solution, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 17 mJ / cm.2Met. Resolution is 30mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.275 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[0233]
As a developer, instead of a solution having a volume ratio of NMD-3 and water of 1: 5, a solution having a volume ratio of NMD-3 and water of 1:10 or a volume ratio of NMD-3 and water of 1:20 is used. Similar results were obtained when using the solution of
[Comparative Example 19]
After making t-butyl methacrylate monomer a 2 mol / l 1,4-dioxane solution, 5 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 10 hours. After the polymerization, precipitation and purification were carried out with a solution of methanol and water (methanol: water = 3: 1). As a result, the structural formula
[0234]
Embedded image
And a polymer having a weight average molecular weight of 10097 and a dispersity of 1.88 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0235]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0236]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 17 mJ / cm.2Met. The resolution is 56 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.35 μm. However, the L & S pattern below it was peeled off and disappeared.
[0237]
When a solution having a volume ratio of NMD-3 to water of 1: 5 is used instead of NMD-3 as the developer, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 16.1 mJ / cm.2Met. The resolution is 56 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.3 μm. However, the L & S pattern below it was peeled off and disappeared.
[Example 36]
After adamantyl methacrylate monomer, t-butyl acrylate monomer, and itaconic anhydride monomer were charged in a ratio of 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. . Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0238]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 58:14:28, a weight average molecular weight of 13,000 and a dispersity of 1.81 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0239]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0240]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 17 mJ / cm.2Met. Resolution is 50mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.25 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[0241]
When PEB is set at 100 ° C. for 60 seconds and a solution having a volume ratio of NMD-3 to isopropyl alcohol of 5: 1 is used instead of NMD-3 as a developing solution, the threshold energy Eth of the irradiation dose becomes 25.5mJ / cm2Met. Resolution is 44mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.275 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Comparative Example 20]
After adamantyl methacrylate monomer and t-butyl acrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0242]
Embedded image
A polymer having a composition ratio of 58:42, a weight average molecular weight of 5100, and a dispersity of 1.43 was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 126 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0243]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0244]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 50 mJ / cm.2Met. The resolution is 130 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.45 μm. However, the remainder between the patterns was conspicuous, and the patterns were peeled and fell.
[Example 37]
Dimethyl adamantyl methacrylate, t-butyl acrylate monomer, and itaconic anhydride monomer were charged at 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, and then 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. . Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0245]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 58:14:28, a weight average molecular weight of 13,000 and a dispersity of 1.81 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0246]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0247]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 17 mJ / cm.2Met. Resolution is 50mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.25 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 38]
After adamantyl methacrylate monomer, t-butyl α-chloroacrylate monomer, and itaconic anhydride monomer were charged in a ratio of 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was used as a polymerization initiator. Was added. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0248]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 58:14:28, a weight average molecular weight of 13,000 and a dispersity of 1.81 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0249]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0250]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 17 mJ / cm.2Met. Resolution is 50mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.25 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Comparative Example 21]
After adding adamantyl methacrylate monomer and t-butyl α-chloroacrylate monomer at a ratio of 1: 1 to prepare a 5 mol / l toluene solution, 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0251]
Embedded image
A polymer having a composition ratio of 58:42, a weight average molecular weight of 5100, and a dispersity of 1.43 was obtained. The glass transition temperature of this polymer was 126 ° C. according to thermal analysis.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0252]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0253]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds.
In this case, the pattern was severely peeled off, and the minimum resolution pattern was an L & S pattern having a width of 0.5 μm.
[Example 39]
After adamantyl methacrylate monomer, dimethylbenzyl methacrylate monomer, and itaconic anhydride monomer were charged in a ratio of 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. . Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0254]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 56:11:33, a weight average molecular weight of 16,000, and a dispersity of 1.91 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0255]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0256]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 8 mJ / cm.2Met. Resolution is 23mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.275 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 40]
After adamantyl methacrylate monomer, 3-oxocyclohexyl methacrylate monomer, and itaconic anhydride monomer were charged in a ratio of 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was used as a polymerization initiator. Was added. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0257]
Embedded image
And a terpolymer having a composition ratio of 65:15:20, a weight average molecular weight of 13,200, and a dispersity of 1.92 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0258]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0259]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 19.2 mJ / cm.2Met. Resolution is 54mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.25 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Comparative Example 22]
After adamantyl methacrylate monomer and 3-oxohexyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to obtain a 5 mol / l toluene solution, 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0260]
Embedded image
A polymer having a composition ratio of 65:35, a weight average molecular weight of 14,400, and a degree of dispersion of 1.53 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0261]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0262]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 60.2 mJ / cm.2Met. The resolution is 208 mJ / cm.2Indicates an L & S pattern having a width of 0.4 μm. However, peeling of the pattern was severe.
[Example 41]
After adding adamantyl methacrylate monomer, tetrahydropyranyl methacrylate monomer, and itaconic anhydride monomer in a ratio of 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. did. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0263]
Embedded image
A terpolymer having a composition ratio of 57:14:29, a weight average molecular weight of 36,200, and a degree of dispersion of 2.14 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0264]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0265]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 42.2 mJ / cm.2Met. Resolution is 114 mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.30 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Comparative Example 23]
After adamantyl methacrylate monomer and tetrahydropyranyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1 to obtain a 5 mol / l toluene solution, 20 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0266]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 58:42, a weight average molecular weight of 23,000, and a dispersity of 1.90 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0267]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0268]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. However, a pattern could not be formed.
[Example 42]
After adamantyl methacrylate monomer, t-butoxystyrene monomer, and itaconic anhydride monomer were charged at 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. . Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0269]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 21:36:43, a weight average molecular weight of 8,200, and a dispersity of 1.95 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0270]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0271]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 43]
After adamantyl methacrylate monomer, t-BOC styrene monomer, and itaconic anhydride monomer were charged at 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. . Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0272]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 21:36:43, a weight average molecular weight of 8,200, and a dispersity of 1.95 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0273]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0274]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 44]
Itaconic anhydride monomer and di-t-butyl itaconate monomer were charged at a ratio of 2: 3, and 20 mol% of dimethyl 2,2-azoisobisbutyrate was added as a polymerization initiator. Thereafter, bulk polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 3 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0275]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 23:77, a weight average molecular weight of 6357, and a degree of dispersion of 2.34 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0276]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0277]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 12.6 mJ / cm.2Met. Resolution is 38mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.3 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 45]
Itaconic anhydride monomer and di-t-butyl fumarate monomer were charged at a ratio of 2: 3, and 20 mol% of dimethyl 2,2-azoisobisbutyrate was added as a polymerization initiator. Thereafter, bulk polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 3 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0278]
Embedded image
And a copolymer having a composition ratio of 23:77, a weight average molecular weight of 6357, and a degree of dispersion of 2.34 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0279]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and prebaked on a hot plate at a temperature of 60 ° C. for 100 seconds.
[0280]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 12.6 mJ / cm.2Met. Resolution is 38mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.3 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 46]
Methacrylonitrile monomer, t-butyl methacrylate monomer, and itaconic anhydride monomer were charged at 4: 2: 4, 5 mol / l of a 1,4-dioxane solution and 1 mol% of a polymerization initiator AIBN were added, and the temperature was 80 ° C. For about 8 hours. After the completion of the polymerization, the precipitate was purified with n-hexane. As a result, the structural formula
[0281]
Embedded image
A terpolymer having a composition ratio of 41:21:38, a weight average molecular weight of 26,400, and a dispersity of 1.87 was obtained.
Next, this polymer was made into a 13 wt% cyclohexanone solution, and this solution was used as an acid generator in the structural formula
[0282]
Embedded image
The triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula was added to the polymer in an amount of 15% by weight to obtain a resist solution. This solution was applied on a silicon wafer by spin coating, and then prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds to form a thin film having a thickness of 0.7 μm.
[0283]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds. As a result, the irradiation dose was 41 mJ / cm2The L & S pattern having a width of 0.3 μm was resolved.
[Comparative Example 24]
A methacrylonitrile monomer and a t-butyl methacrylate monomer were charged at a ratio of 1: 1, a 5 mol / l 1,4-dioxane solution and 1 mol% of a polymerization initiator AIBN were added, and the mixture was polymerized at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation and purification were performed using a mixed solution of methanol and water (methanol: water = 2: 1). As a result, the structural formula
[0284]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 41:59, a weight average molecular weight of 16,400, and a dispersity of 1.77 was obtained.
Next, this polymer was made into a 13 wt% cyclohexanone solution, and this solution was used as an acid generator, and the structural formula
[0285]
Embedded image
The triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the following formula was added to the polymer in an amount of 15% by weight to obtain a resist solution. This solution was applied on a silicon wafer by spin coating, and then prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds to form a thin film having a thickness of 0.7 μm.
[0286]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed with a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds. As a result, the irradiation dose was 70 mJ / cm2As a result, an L & S pattern having a width of 0.3 μm could be resolved, but the sensitivity was lower than when no methacrylonitrile was used (Comparative Example 19).
[Example 47]
After charging α-methyl cyanoacrylate monomer, t-butyl acrylate monomer, and itaconic anhydride monomer in a ratio of 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. did. Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0287]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 58:14:28, a weight average molecular weight of 13,000 and a dispersity of 1.81 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0288]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0289]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 17 mJ / cm.2Met. Resolution is 50mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.25 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 48]
After adamantyl methacrylate monomer, t-amyl methacrylate monomer, and itaconic anhydride monomer were charged at 4: 2: 4 to obtain a 1 mol / l 1,4-dioxane solution, 10 mol% of AIBN was added as a polymerization initiator. . Thereafter, polymerization was carried out at a temperature of 80 ° C. for about 8 hours. After completion of the polymerization, precipitation purification was performed with methanol. As a result, the structural formula
[0290]
Embedded image
A copolymer having a composition ratio of 58:14:28, a weight average molecular weight of 13,000 and a dispersity of 1.81 was obtained.
Next, the polymer synthesized in this way is used as an acid generator with a structural formula
[0291]
Embedded image
15 wt% of triphenylsulfonium hexafluoroantimony represented by the formula (1) was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0292]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds. Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 17 mJ / cm.2Met. Resolution is 50mJ / cm2Indicates an L & S pattern having a width of 0.25 μm. Also, no peeling or falling of the pattern was observed.
[Example 49]
Structural formula
[0293]
Embedded image
A copolymer of 3-oxocyclohexyl methacrylate and adamantyl methacrylate having a composition ratio of 50:50 and having a composition ratio of 50:50 was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Antimony was added at 2 wt% to the polymer to form a resist solution.
[0294]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
A solution prepared by dissolving a polyolefin resin in t-butylcyclohexane at a concentration of 5 wt% was spin-coated on the wafer, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.2 μm-thick protective film.
[0295]
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Thereafter, cyclohexane was spin-coated on the wafer, and the protective film was peeled off.
Subsequently, development was performed by immersion in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds.
As a result, the irradiation dose was 210 mJ / cm2Resolved an L & S pattern having a width of 0.45 μm.
[Comparative Example 25]
Structural formula
[0296]
Embedded image
A copolymer of 3-oxocyclohexyl methacrylate and adamantyl methacrylate having a composition ratio of 50:50 and having a composition ratio of 50:50 was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Antimony was added at 2 wt% to the polymer to form a resist solution.
[0297]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
When a solution obtained by dissolving a polyolefin resin in heptane at a concentration of 5 wt% was spin-coated on the wafer, the solution did not spread uniformly on the wafer surface, and the protective film could not be applied.
[Comparative Example 26]
Structural formula
[0298]
Embedded image
A adamantyl methacrylate represented by the following formula was used as a 15 wt% cyclohexanone solution.
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
[0299]
When a solution in which a polyolefin resin was dissolved at a concentration of 5 wt% in t-butylcyclohexane was spin-coated on this wafer, the thin film of adamantyl methacrylate was dissolved.
[Comparative Example 27]
Structural formula
[0300]
Embedded image
A copolymer of 3-oxocyclohexyl methacrylate and adamantyl methacrylate having a composition ratio of 50:50 and having a composition ratio of 50:50 was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Antimony was added at 2 wt% to the polymer to form a resist solution.
[0301]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
After exposing the wafer with a KrF excimer stepper without applying a protective film on the wafer, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds.
[0302]
Subsequently, development was performed with a 2.38% aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide).
As a result, an insolubilized layer was formed on the resist surface, and the irradiation dose was 300 mJ / cm.2However, the pattern could not be resolved.
[Example 50]
Structural formula
[0303]
Embedded image
A copolymer of 3-oxocyclohexyl methacrylate and adamantyl acrylate having a composition ratio of 45:55, represented by the following formula, was used as a 15 wt% cyclohexanone solution, and triphenylsulfonium hexafluoro was used as an acid generator in this solution. Antimony was added to the polymer at 2 wt% to form a resist solution.
[0304]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
On this wafer, the structural formula
[0305]
Embedded image
A solution obtained by dissolving a polyolefin resin at a concentration of 5 wt% in 1,5-cyclooctagen represented by (1) was spin-coated and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.2 μm thick protective film. .
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Thereafter, cyclohexane was spin-coated on the wafer, and the protective film was peeled off.
[0306]
Subsequently, development was performed by immersing in a solution obtained by mixing a 2.38% TMAH aqueous solution and isopropyl alcohol at a weight ratio of 8: 1 for 60 seconds.
As a result, the irradiation dose was 70 mJ / cm2Resolved an L & S pattern having a width of 0.275 μm.
[Comparative Example 28]
Structural formula
[0307]
Embedded image
A copolymer of 3-oxocyclohexyl methacrylate and adamantyl acrylate having a composition ratio of 45:55, represented by the following formula, was used as a 15 wt% cyclohexanone solution, and triphenylsulfonium hexafluoro was used as an acid generator in this solution. Antimony was added to the polymer at 2 wt% to form a resist solution.
[0308]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
After exposing the wafer with a KrF excimer stepper without applying a protective film, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds.
[0309]
Subsequently, development was performed by immersing in a solution obtained by mixing a 2.38% TMAH aqueous solution and isopropyl alcohol at a weight ratio of 8: 1 for 60 seconds.
As a result, the irradiation dose was 100 mJ / cm2Even if it was raised, only the L & S pattern having a width of 0.35 μm could be resolved.
[Example 51]
Structural formula
[0310]
Embedded image
The copolymer of 3-oxocyclohexyl methacrylate and dimethyl adamantyl methacrylate having a composition ratio of 45:55 and having a composition ratio of 45:55 was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. In this solution, triphenylsulfonium hexane was used as an acid generator. 5% by weight of fluoroantimony was added to the polymer to prepare a resist solution.
[0311]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
On this wafer, the structural formula
[0312]
Embedded image
A solution obtained by dissolving a polydiene resin at a concentration of 5 wt% in limonene indicated by was spin-coated, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a protective film having a thickness of 0.2 μm.
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Thereafter, cyclohexane was spin-coated on the wafer, and the protective film was peeled off.
[0313]
Subsequently, development was performed by immersing in a solution obtained by mixing a 2.38% TMAH aqueous solution and isopropyl alcohol at a weight ratio of 3: 1 for 60 seconds.
As a result, the irradiation dose was 18 mJ / cm2Resolved an L & S pattern having a width of 0.25 μm.
[Comparative Example 29]
Structural formula
[0314]
Embedded image
The copolymer of 3-oxocyclohexyl methacrylate and dimethyl adamantyl methacrylate having a composition ratio of 45:55 and having a composition ratio of 45:55 was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. In this solution, triphenylsulfonium hexane was used as an acid generator. 5% by weight of fluoroantimony was added to the polymer to prepare a resist solution.
[0315]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
After exposing the wafer with a KrF excimer stepper without applying a protective film, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds.
[0316]
Subsequently, development was performed by immersing in a solution obtained by mixing a 2.38% aqueous solution of TMAH and isopropyl alcohol at a weight ratio of 3: 1 for 60 seconds.
As a result, the irradiation dose was 18 mJ / cm2Could resolve the L & S pattern having a width of 0.25 μm, but a line pattern much thinner than the desired pattern was formed.
[Example 52]
Structural formula
[0317]
Embedded image
The ternary copolymer of t-butyl methacrylate, adamantyl acrylate, and methacrylic acid having a composition ratio of 40:40:20 represented by the formula: is a 15 wt% cyclohexanone solution, and the acid generator Then, 2% by weight of triphenylsulfonium hexafluoroantimony was added to the polymer to form a resist solution.
[0318]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
A solution obtained by dissolving a polyolefin resin at a concentration of 5 wt% in p-cymene was spin-coated on this wafer, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.2 μm thick protective film.
[0319]
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Thereafter, cyclohexane was spin-coated on the wafer, and the protective film was peeled off.
Subsequently, development was performed by immersion in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds.
As a result, the irradiation dose was 35 mJ / cm2Resolved an L & S pattern having a width of 0.3 μm.
[Comparative Example 30]
Structural formula
[0320]
Embedded image
A copolymer of t-butyl methacrylate and adamantyl acrylate having a composition ratio of 50:50 represented by the following formula is used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Was added to the polymer at 2 wt% to form a resist solution.
[0321]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
When a solution in which a polyolefin resin was dissolved in p-cymene at a concentration of 5 wt% was spin-coated on this wafer, the resist thin film was dissolved.
[Comparative Example 31]
Structural formula
[0322]
Embedded image
The ternary copolymer of t-butyl methacrylate, adamantyl acrylate, and methacrylic acid having a composition ratio of 40:40:20 represented by the formula: is a 15 wt% cyclohexanone solution, and the acid generator Then, 2% by weight of triphenylsulfonium hexafluoroantimony was added to the polymer to form a resist solution.
[0323]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
When a solution in which a polyolefin resin was dissolved in xylene at a concentration of 5 wt% was spin-coated on this wafer, the resist thin film was dissolved.
[Example 53]
Structural formula
[0324]
Embedded image
The terpolymer of t-butyl methacrylate, norbornyl methacrylate, and hydroxyethyl methacrylate having a composition ratio of 30:40:30, represented by the following formula, was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. 5% by weight of triphenylsulfonium hexafluoroantimony was added to the polymer as a generator to form a resist solution.
[0325]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
On this wafer, the structural formula
[0326]
Embedded image
Was spin-coated with a solution of a polydiene resin at a concentration of 5 wt% in 1-decene, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a 0.2 μm thick protective film.
After the resist film on the wafer thus obtained was exposed with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds. Thereafter, cyclohexane was spin-coated on the wafer, and the protective film was peeled off.
[0327]
Subsequently, development was performed by immersion in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds.
As a result, the irradiation dose was 40 mJ / cm2Resolved an L & S pattern having a width of 0.3 μm.
[Comparative Example 32]
Structural formula
[0328]
Embedded image
A copolymer of t-butyl methacrylate and norbornyl methacrylate having a composition ratio of 45:55 and having a composition ratio of 45:55 was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. Was added to the polymer at 2 wt% to form a resist solution.
[0329]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
On this wafer, the structural formula
[0330]
Embedded image
When a solution obtained by dissolving a polydiene resin at a concentration of 5 wt% in 1-decene represented by (1) was spin-coated, the resist thin film was dissolved.
[Comparative Example 33]
Structural formula
[0331]
Embedded image
The terpolymer of t-butyl methacrylate, norbornyl methacrylate, and hydroxyethyl methacrylate having a composition ratio of 30:40:30, represented by the following formula, was used as a 15 wt% cyclohexanone solution. 5% by weight of triphenylsulfonium hexafluoroantimony was added to the polymer as a generator to form a resist solution.
[0332]
Next, the solution was applied on a HMDS-treated Si wafer by spin coating, and prebaked at 100 ° C. for 100 seconds on a hot plate to form a 0.7 μm thick resist thin film.
After exposing the wafer with a KrF excimer stepper without applying a protective film, PEB was performed at a temperature of 150 ° C. for 60 seconds.
[0333]
Subsequently, development was performed by immersion in a 2.38% TMAH aqueous solution for 60 seconds.
As a result, an insolubilized layer was formed on the resist surface, and the pattern could not be resolved.
[Example 54]
Structural formula
[0334]
Embedded image
In a terpolymer of adamantyl methacrylate having a composition ratio of 58:14:28, t-butyl acrylate, and itaconic anhydride, triphenylsulfonium hexafluoroantimony as an acid generator was 15 wt%. This was added to form a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0335]
Structural formula on this wafer
[0336]
Embedded image
A solution obtained by dissolving a polyolefin resin at a concentration of 5 wt% in t-butylcyclohexane represented by the following formula was spin-coated and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a protective film having a thickness of 0.2 μm.
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Thereafter, cyclohexane was spin-coated on the wafer, and the protective film was peeled off.
[0337]
Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 13 mJ / cm.2Met. In addition, 41mJ / cm2In this manner, a resolution capable of forming an L & S pattern having a width of 0.25 μm was obtained.
[Comparative Example 34]
Structural formula
[0338]
Embedded image
To a copolymer of adamantyl methacrylate having a composition ratio of 58:42 and t-butyl acrylate, 15% by weight of triphenylsulfonium hexafluoroantimony as an acid generator was added to obtain a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0339]
Structural formula on this wafer
[0340]
Embedded image
Was spin-coated with a solution of a polyolefin resin dissolved in t-butylcyclohexane at a concentration of 5 wt%, and the resist thin film became cloudy.
[Comparative Example 35]
Structural formula
[0341]
Embedded image
In a terpolymer of adamantyl methacrylate having a composition ratio of 58:14:28, t-butyl acrylate, and itaconic anhydride, triphenylsulfonium hexafluoroantimony as an acid generator was 15 wt%. This was added to form a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0342]
When a solution in which a polyolefin resin was dissolved in xylene at a concentration of 5 wt% was spin-coated on this wafer, the resist thin film was dissolved.
Note that the resist thin film was similarly dissolved when toluene or ethylbenzene was used instead of xylene as a coating solvent.
[Example 55]
Structural formula
[0343]
Embedded image
In a terpolymer of adamantyl methacrylate having a composition ratio of 58:14:28, t-butyl acrylate, and itaconic anhydride, triphenylsulfonium hexafluoroantimony as an acid generator was 15 wt%. This was added to form a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0344]
Structural formula on this wafer
[0345]
Embedded image
Was spin-coated with a solution in which a polyolefin resin was dissolved at a concentration of 5 wt% in limonene, and baked on a hot plate at 100 ° C. for 100 seconds to form a protective film having a thickness of 0.2 μm.
After exposing the resist film on the wafer thus obtained with a KrF excimer stepper, PEB was performed at a temperature of 100 ° C. for 60 seconds. Thereafter, cyclohexane was spin-coated on the wafer, and the protective film was peeled off.
[0346]
Subsequently, development was performed using NMD-3, which is an aqueous alkaline solution, for 60 seconds, and rinsed with pure water for 30 seconds. At this time, the threshold energy Eth of the irradiation dose is 13 mJ / cm.2Met. In addition, 41mJ / cm2In this manner, a resolution capable of forming an L & S pattern having a width of 0.25 μm was obtained.
In addition, instead of limonene as a coating solvent, the structural formula
[0347]
Embedded image
1,5-cyclooctadiene or a structural formula
[0348]
Embedded image
The same resolving power was obtained by using 1-decene represented by the formula (1) as a protective film.
[Comparative Example 36]
Structural formula
[0349]
Embedded image
In a terpolymer of adamantyl methacrylate having a composition ratio of 58:14:28, t-butyl acrylate, and itaconic anhydride, triphenylsulfonium hexafluoroantimony as an acid generator was 15 wt%. This was added to form a cyclohexanone solution. This solution was applied on a silicon wafer to a thickness of 0.7 μm by spin coating, and was prebaked on a hot plate at a temperature of 100 ° C. for 100 seconds.
[0350]
When a solution obtained by dissolving a polyolefin resin in methylcyclohexane at a concentration of 5 wt% was spin-coated on the wafer, the solution was not uniformly spread on the wafer surface, and a protective film could not be applied.
[0351]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the radiation-sensitive material has the general formula
[0352]
Embedded image
And a substance that generates an acid upon irradiation, the α-position of R 1 or R 2 is a small and weakly hydrophobic proton. As the hydrophobicity decreases and its hardness decreases, familiarity with the developer increases, and it easily penetrates, and diffusion of the protonic acid as a catalyst becomes easy, and a large amount of alkali-soluble carboxylic acid is generated. I do. Accordingly, development is facilitated, sensitivity is improved, and stable patterning characteristics can be obtained.
[0356]
The radiation-sensitive material is a general formula
[0357]
Embedded image
Hydroxyethyl methacrylate represented by, Unit structure containing alicyclic groupAnd a polymer having a unit structure that generates an alkali-soluble group by an acid, and a substance that generates an acid by irradiation, so that hydroxyethyl methacrylate is introduced into the polymer as a hydrophilic group. This increases the solubility, facilitates compatibility with the developer, facilitates penetration, and increases solubility.
[0358]
The radiation-sensitive material is a general formula
[0359]
Embedded image
Since the copolymer contains a tertiary copolymer and a substance that generates an acid upon irradiation, the copolymer contains a strongly hydrophobic adamantyl group, so that hydroxyethyl methacrylate is introduced as a hydrophilic group into the polymer. The effect of this is great, and high sensitivity and stable patterning characteristics can be realized.
[0369]
In addition, the radiation sensitive material has a general formula
Embedded image
A polymer comprising a unit structure represented by the formula and a unit structure capable of forming an alkali-soluble group by an acid and a substance generating an acid upon irradiationThe polymer has an alicyclic groupThereby, since a highly polar nitrile group is introduced, the adhesion is improved, and stable patterning characteristics can be obtained.
[0376]
Also, the general formula
[0377]
Embedded image
Itaconic anhydride represented by, Unit structure containing alicyclic groupA resist having excellent adhesion is formed by using a radiation-sensitive material comprising a copolymer having, as a unit structure, a polymer containing a unit structure that generates an alkali-soluble group by an acid, and a substance that generates an acid upon irradiation. be able to. That is, due to the strong polarity of itaconic anhydride, the adhesion to the substrate is significantly improved.
[0378]
The introduction of such an alkali-soluble group has a remarkable effect of improving the pattern removability, particularly in an alicyclic-based resist, and can improve the patterning characteristics.
The specific structure of the copolymer containing itaconic anhydride has a general formula
[0379]
Embedded image
Etc.
In addition, a resist is formed using the above radiation-sensitive material, and a fine pattern can be formed stably by applying the resist on a substrate to be processed, pre-baking, exposing, post-baking, and developing. it can.
[0383]
Further, by using a mixed solution of an organic alkali aqueous solution and isopropyl alcohol as a developer, the solubility is remarkably increased, and the difference in solubility between the surface layer portion and the inside is reduced, so that stable patterning can be performed.
Thus, in lithography using an excimer laser as an exposure source, not only excellent transparency and etching resistance, but also a high-sensitivity, low-peeling radiation-sensitive material and a pattern forming method using the radiation-sensitive material are provided. And can greatly contribute to the stable formation of high-precision patterns.
[0384]
In addition, a material having an alicyclic acrylate structure or a methacrylate structure, and an acrylate structure having a highly polar unit in the ester portion or a methacrylate structure having a highly polar unit in the ester portion Since the polymer containing the material increases the polarity of the base polymer, the very strong hydrophobicity due to the alicyclic group can be reduced. As a result, a difference in polarity occurs between the protective film and the hydrocarbon-based protective film, so that the protective film can be applied without dissolving the resist film. Accordingly, a pattern having a desired size can be formed.
[0385]
In addition, in the resist containing itaconic anhydride, a hydrocarbon-based polymer which has not been able to be used as a protective film is conventionally formed on the resist because of the strong polarity of itaconic anhydride. It is possible to apply.
By forming such a protective film on the resist, PED (Post Exposure Delay) which is a problem peculiar to the chemically amplified resist can be prevented.
[0386]
Further, by using a hydrocarbon-based solvent having a large molecular weight as a coating solvent for the protective film, the protective film can be more reliably applied.

Claims (20)

一般式
で示される共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる
ことを特徴とする放射線感光材料。
General formula
A radiation-sensitive material comprising a copolymer represented by the formula (I) and a substance which generates an acid upon irradiation with radiation.
請求項1記載の放射線感光材料において、
前記共重合体における脂環族を有する単位構造が、40〜70mol%である ことを特徴とする放射線感光材料。
The radiation-sensitive material according to claim 1,
A radiation-sensitive material, wherein the unit structure having an alicyclic group in the copolymer is 40 to 70 mol%.
一般式
で示されるメタクリル酸ヒドロキシエチル、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造からなる重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる
ことを特徴とする放射線感光材料。
General formula
1. A radiation-sensitive material comprising: a polymer having a hydroxyethyl methacrylate represented by the following formula, a unit structure containing an alicyclic group and a unit structure generating an alkali-soluble group by an acid, and a substance generating an acid by irradiation.
一般式
で示される三元共重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなる
ことを特徴とする放射線感光材料。
General formula
A radiation-sensitive material comprising: a terpolymer represented by the formula: and a substance which generates an acid upon irradiation.
請求項3又は4に記載の放射線感光材料において、
前記共重合体における前記メタクリル酸ヒドロキシエチルが、5mol%以上である
ことを特徴とする放射線感光材料。
The radiation-sensitive material according to claim 3 or 4,
A radiation-sensitive material, wherein the content of the hydroxyethyl methacrylate in the copolymer is 5 mol% or more.
一般式
で示される単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体と放射線照射により酸を生じる物質とからなり、
前記重合体が、脂環族を有する
ことを特徴とする放射線感光材料。
General formula
Consists of a polymer having a unit structure represented by and a unit structure that produces an alkali-soluble group by an acid and a substance that produces an acid by irradiation,
A radiation-sensitive material, wherein the polymer has an alicyclic group.
請求項6記載の放射線感光材料において、
前記共重合体が、t−ブチル基を有する
ことを特徴とする放射線感光材料。
The radiation-sensitive material according to claim 6,
A radiation-sensitive material, wherein the copolymer has a t-butyl group.
請求項6記載の放射線感光材料において、
前記一般式
で示される構造が、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルである
ことを特徴とする放射線感光材料。
The radiation-sensitive material according to claim 6,
The general formula
A radiation-sensitive material, wherein the structure represented by is acrylonitrile or methacrylonitrile.
請求項8記載の放射線感光材料において、
前記共重合体における前記アクリロニトリル又は前記メタクリロニトリルが、10〜70mol%である
ことを特徴とする放射線感光材料。
The radiation-sensitive material according to claim 8,
A radiation-sensitive material, wherein the acrylonitrile or the methacrylonitrile in the copolymer is 10 to 70 mol%.
一般式
で示される無水イタコン酸、脂環族を含む単位構造及び酸によりアルカリ可溶性基を生じる単位構造を含む重合体を単位構造に含む共重合体と、
放射線照射により酸を生じる物質とからなる
ことを特徴とする放射線感光材料。
General formula
Itaconic anhydride represented by, a copolymer containing in the unit structure a polymer containing a unit structure containing an alicyclic group and a unit structure that produces an alkali-soluble group by an acid,
A radiation-sensitive material comprising: a substance which generates an acid upon irradiation.
請求項10記載の放射線感光材料において、
前記共重合体は、一般式
で示される
ことを特徴とする放射線感光材料。
The radiation-sensitive material according to claim 10,
The copolymer has a general formula
A radiation-sensitive material, characterized by being represented by:
請求項10又は11記載の放射線感光材料において、
前記共重合体は、前記無水イタコン酸からなる単位構造を5〜50mol%の割合で含む
ことを特徴とする放射線感光材料。
The radiation-sensitive material according to claim 10 or 11,
The radiation-sensitive material according to claim 1, wherein the copolymer contains a unit structure composed of the itaconic anhydride at a ratio of 5 to 50 mol%.
請求項1乃至12のいずれかに記載の放射線感光材料を用いてレジストを形成し、
前記レジストを被処理基板上に塗布し、
前記被処理基板のプリベークを行った後、前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光し、
前記被処理基板のポストベークを行った後、前記被処理基板上の前記レジストを現像して、所定のレジストパターンを形成する
ことを特徴とするパターン形成方法。
A resist is formed using the radiation-sensitive material according to any one of claims 1 to 12,
Applying the resist on a substrate to be processed,
After performing the pre-bake of the substrate to be processed, the resist on the substrate to be processed is selectively exposed to radiation,
A pattern forming method, wherein after performing post-baking of the substrate to be processed, developing the resist on the substrate to be processed to form a predetermined resist pattern.
脂環構造を含む放射線感光材料を用いてレジストを形成し、前記レジストを被処理基板上に塗布し、前記被処理基板のプリベークを行い、前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光し、前記被処理基板のポストベークを行い、前記被処理基板上の前記レジストを現像して、所定のレジストパターンを形成するパターン形成方法において、
現像液に有機アルカリ水溶液とイソプロピルアルコールの混合液を用いる
ことを特徴とするパターン形成方法。
A resist is formed using a radiation-sensitive material containing an alicyclic structure, the resist is applied on a substrate to be processed, a pre-bake of the substrate to be processed is performed, and radiation is selectively applied to the resist on the substrate to be processed. Exposure, performing post-baking of the substrate to be processed, developing the resist on the substrate to be processed, in a pattern forming method of forming a predetermined resist pattern,
A pattern forming method, wherein a mixed solution of an organic alkali aqueous solution and isopropyl alcohol is used as a developer.
請求項14記載のパターン形成方法において、
前記現像液が、前記イソプロピルアルコールを5vol%〜95vol%含む ことを特徴とするパターン形成方法。
The pattern forming method according to claim 14,
A pattern forming method, wherein the developer contains 5 vol% to 95 vol% of the isopropyl alcohol.
エステル部に脂環族を有するアクリル酸エステルユニット又はエステル部に脂環族を有するメタクリル酸エステルユニットと、エステル部に有極性構造をもつアクリル酸エステルユニット又はエステル部に有極性構造をもつメタクリル酸エステルユニットとを含むポリマを用いてレジストを形成し、前記レジストを被処理基板上に塗布した後、前記被処理基板のプリベークを行い、前記レジスト上に遠紫外光に対して透明な炭化水素系ポリマからなる保護膜を塗布した後、加熱処理を行い、前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光した後、前記被処理基板のポストベークを行い、前記保護膜を剥離した後、前記被処理基板上の前記レジストを現像して所定のレジストパターンを形成するパターン形成方法において、
前記保護膜における前記炭化水素系ポリマの塗布溶媒が、非芳香族系炭化水素又は一般式
で示される芳香族系炭化水素である
ことを特徴とするパターン形成方法。
Acrylic ester unit having an alicyclic group in the ester part or methacrylic ester unit having an alicyclic group in the ester part, and acrylate unit having a polar structure in the ester part or methacrylic acid having a polar structure in the ester part After forming a resist using a polymer containing an ester unit and applying the resist on a substrate to be processed, a pre-baking of the substrate to be processed is performed, and a hydrocarbon-based hydrocarbon transparent to far ultraviolet light is formed on the resist. After applying a protective film made of a polymer, performing a heat treatment, selectively exposing the resist on the processed substrate to radiation, performing post-baking of the processed substrate, and removing the protective film. In a pattern forming method for forming a predetermined resist pattern by developing the resist on the substrate to be processed,
The coating solvent for the hydrocarbon polymer in the protective film is a non-aromatic hydrocarbon or a general formula.
A pattern forming method, characterized by being an aromatic hydrocarbon represented by the formula:
請求項10乃至12のいずれかに記載の放射線感光材料を用いてレジストを形成し、
前記レジストを被処理基板上に塗布した後、前記被処理基板のプリベークを行い、
前記レジスト上に遠紫外光に対して透明な炭化水素系ポリマからなる保護膜を塗布した後、加熱処理を行い、
前記被処理基板上の前記レジストに放射線を選択的に露光した後、前記被処理基板のポストベークを行い、
前記保護膜を剥離した後、前記被処理基板上の前記レジストを現像して所定のレジストパターンを形成する
ことを特徴とするパターン形成方法。
A resist is formed using the radiation-sensitive material according to any one of claims 10 to 12,
After applying the resist on the substrate to be processed, pre-baking the substrate to be processed,
After applying a protective film made of a hydrocarbon-based polymer that is transparent to far ultraviolet light on the resist, a heat treatment is performed,
After selectively exposing the resist on the processed substrate to radiation, post-baking the processed substrate is performed.
A pattern forming method, comprising: after removing the protective film, developing the resist on the substrate to be processed to form a predetermined resist pattern.
請求項16又は17記載のパターン形成方法において、
前記保護膜における前記炭化水素系ポリマの塗布溶媒が、リモネン、1,5−シクロオクタジエン、1−デセン、t−ブチルシクロヘキサン、p−シメン、又はドデシルベンゼンである
ことを特徴とするパターン形成方法。
The pattern forming method according to claim 16 or 17,
The pattern forming method, wherein the coating solvent of the hydrocarbon polymer in the protective film is limonene, 1,5-cyclooctadiene, 1-decene, t-butylcyclohexane, p-cymene, or dodecylbenzene. .
請求項16乃至18のいずれかに記載のパターン形成方法において、
前記炭化水素系ポリマは、オレフィン系ポリマ又はジエン系ポリマである
ことを特徴とするパターン形成方法。
In the pattern forming method according to any one of claims 16 to 18,
The pattern forming method according to claim 1, wherein the hydrocarbon polymer is an olefin polymer or a diene polymer.
請求項16記載のパターン形成方法において、
前記有極性構造をもつ物質は、ケトン、アルコール、エーテル、エステル、カルボン酸、酸無水物構造、又はこれらの構造の一部の原子が、硫黄、窒素、若しくはハロゲンで置換された構造を有する
ことを特徴とするパターン形成方法。
The pattern forming method according to claim 16,
The substance having a polar structure has a structure in which a ketone, an alcohol, an ether, an ester, a carboxylic acid, an acid anhydride structure, or a structure in which some atoms of these structures are substituted with sulfur, nitrogen, or halogen. A pattern forming method characterized by the above-mentioned.
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