JP4218675B2 - 半導体デバイス製造用感放射線性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
従来のリソグラフィープロセスにおいては、一般に放射線としてi線等の近紫外線が用いられているが、近紫外線ではサブクオーターミクロンレベルの微細加工が極めて困難であると言われている。
そこで、サブクオーターミクロンレベルの微細加工を可能とするために、より波長の短い放射線の利用が検討されている。このような短波長の放射線としては、例えば水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、電子線等を挙げることができるが、これらのうち、特にKrFエキシマレーザーあるいはArFエキシマレーザーが注目されている。
このような化学増幅型感放射線性組成物としては、例えば特許文献1には、カルボン酸のt−ブチルエステル基またはフェノールのt−ブチルカーボナート基を有する重合体と酸発生剤とを含有する組成物が提案されている。この組成物は、放射線の照射により発生した酸の作用により、重合体中に存在するt−ブチルエステル基あるいはt−ブチルカーボナート基が開裂して、該重合体がカルボキシル基あるいはフェノール性水酸基からなる酸性基を有するようになり、その結果、レジスト被膜の照射領域がアルカリ現像液に易溶性となる現象を利用したものである。
さらに、化学増幅型感放射線性組成物からレジストパターンを形成する際には、一般に該組成物を適当な溶剤に溶解して使用されるが、得られるレジストパターンの精度、解像度等は、レジストパターンを形成する際に使用される溶剤の種類や組み合わせによっても大きく左右される。さらにまた、組成物を溶液として基板上に塗布(特に回転塗布)したときに、塗布されたレジスト被膜の表面が必ずしも十分均一にならず、膜厚均一性が不十分となるという問題があった。
(A)下記一般式(1)または一般式(2)で表される脂環式骨格を主鎖のみに有する樹脂(AI)から選ばれるアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性の酸開裂性基含有樹脂からなり、該酸開裂性基が開裂したときにアルカリ可溶性となる樹脂、
(B)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤、並びに
(C)直鎖状ケトンと2−ヒドロキシプロピオン酸アルキルとの混合物からなる溶剤
を含有することを特徴とする半導体デバイス製造用感放射線性樹脂組成物、
からなる。
樹脂(A)
本発明における(A)成分は、前記一般式(1)または一般式(2)で表される脂環式骨格を主鎖のみに有する樹脂(AI)から選ばれるアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性の酸開裂性基含有樹脂からなり、該酸開裂性基が開裂したときにアルカリ可溶性となる樹脂(以下、「樹脂(A)」という。)である。
ここでいう「アルカリ不溶性ないしアルカリ難溶性」とは、本発明の感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト被膜の現像に使用されるアルカリ水溶液からなる現像液に対して不溶ないし難溶である性質を意味する。なお、樹脂(A)のアルカリ溶解性は、例えばカルボキシル基等の酸性官能基の含有率により調節することができる。
樹脂(A)における脂環式骨格は、例えば、ハロゲン原子、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、炭素数1〜10の1価のハロゲン化炭化水素基等の置換基を適宜の位置に有することもできる。
樹脂(A)においては、酸開裂性基自体が脂環式骨格を有することもできる。
まず、樹脂(AI)において、脂環式骨格としては、特に前記一般式(1)で表される骨格が好ましい。
基-(CH2)x COOR1 としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、n−デシルオキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、4−t−ブチルシクロヘキシルオキシカルボニル基、シクロヘプチルオキシカルボニル基、シクロオクチルオキシカルボニル基等の(シクロ)アルコキシカルボニル基;フェノキシカルボニル基、4−t−ブチルフェノキシカルボニル基、1−ナフチルオキシカルボニル基等のアリーロキシカルボニル基;ベンジルオキシカルボニル基、4−t−ブチルベンジルオキシカルボニル基等のアラルキルオキシカルボニル基;n−ブトキシカルボニルメトキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニルメトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニルメトキシカルボニル基等のブトキシカルボニルメトキシカルボニル基;メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基、n−プロポキシカルボニルメチル基、イソプロポキシカルボニルメチル基、n−ブトキシカルボニルメチル基、2−メチルプロポキシカルボニルメチル基、1−メチルプロポキシカルボニルメチル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、シクロヘキシルオキシカルボニルメチル基、4−t−ブチルシクロヘキシルオキシカルボニルメチル基等の(シクロ)アルコキシカルボニルメチル基;
また、基-(CH2)x CNとしては、例えば、シアノ基、シアノメチル基、2−シアノエチル基、2−シアノプロピル基、3−シアノプロピル基、4−シアノブチル基等を挙げることができる。
(ハ)前記(イ)または(ロ)の方法により得られた各樹脂を、常法により部分的に加水分解および/または加溶媒分解する方法、
(ニ)前記(ハ)の方法により得られた樹脂中のカルボキシル基あるいはヒドロキシル基を、常法により少なくとも部分的にエステル化して、基 -COOR1 あるいは -OCOR2 (以下、これらの基をまとめて「酸開裂性エステル基」という。)を新たに導入する方法、
(ホ)下記一般式(4)で表される少なくとも1種のノルボルネン誘導体(以下、「ノルボルネン誘導体(β)」という。)を開環(共)重合あるいはラジカル共重合して得られた(共)重合体中のカルボキシル基あるいはヒドロキシル基を、常法により少なくとも部分的にエステル化して、酸開裂性エステル基を導入する工程を経る方法。
(ヘ)樹脂中のカルボキシル基あるいはヒドロキシル基をさらにエステル化して、他の酸開裂性基を導入する方法
等により変性することもできる。
まず、前記(イ)の方法において、一般式(3)におけるR5、R6、R7およびR8のハロゲン原子、炭素数1〜10の1価の炭化水素基および炭素数1〜10の1価のハロゲン化炭化水素基としては、例えば、前記一般式(1)および一般式(2)について例示した基と同様のものを挙げることができる。
5−メトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−エトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−n−プロポキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−イソプロポキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−n−ブトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−(2−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−(1−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−t−ブトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−フェノキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、5−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、5−アセチルオキシビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−シアノビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−エトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−n−プロポキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、5−メチル−5−イソプロポキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、5−メチル−5−n−ブトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−(2−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−(1−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−t−ブトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−フェノキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−アセチルオキシビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−シアノビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(イソプロポキシカルボニル)ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(n−ブトキシカルボニル)ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(t−ブトキシカルボニル)ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(フェノキシカルボニル)ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(テトラヒドロフラニルオキシカルボニル)ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5,6−ジカルボキシアンハイドライドビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン
等を挙げることができる。
8−メトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−エトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−(2−メチルプロポキシ)カルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−(1−メチルプロポキシ)カルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−t−ブトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−シクロヘキシルオキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−フェノキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]−3−ドデセン、
8−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]−3−ドデセン、
8−アセチルオキシテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−シアノテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−(2−メチルプロポキシ)カルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−(1−メチルプロポキシ)カルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−t−ブトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−シクロヘキシルオキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−フェノキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]−3−ドデセン、
8−メチル−8−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]−3−ドデセン、
8−メチル−8−アセチルオキシテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−シアノテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(エトキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(n−プロポキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(イソプロポキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(n−ブトキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(t−ブトキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .
17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(フェノキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジ(テトラヒドロフラニルオキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]−3−ドデセン、
8,9−ジ(テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)テトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]−3−ドデセン、
8,9−ジカルボキシアンハイドライドテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン
等を挙げることができる。
本発明において、前記ノルボルネン誘導体(α)を2種以上混合して使用する場合は、一般式(3)のnが0である化合物とnが1である化合物とを併用することが好ましい。
ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
ビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン−5−カルボキシリックアシド、
5−メチルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン−5−カルボキシリックアシド、
5−メチルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
5−エチルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン、
テトラシクロ [4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチルテトラシクロ [4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−エチルテトラシクロ [4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
テトラシクロ [4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン−8−カルボキシリックアシド、
8−メチルテトラシクロ [4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン−8−カルボキシリックアシド、
8−フルオロテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、8−フルオロメチルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−ジフルオロメチルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、8−トリフルオロメチルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−ペンタフルオロエチルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジフルオロテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−トリフルオロメチルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8,9−トリフルオロテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8,9−トリス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8,9,9−テトラフルオロテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8−ジフルオロ−9,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジフルオロ−8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8,9−トリフルオロ−9−トリフルオロメチルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8,9−トリフルオロ−9−トリフルオロメトキシテトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,8,9−トリフルオロ−9−ペンタフルオロプロポキシテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−フルオロ−8−ペンタフルオロエチル−9,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジフルオロ−8−ヘプタフルオロイソプロピル−9−トリフルオロメチルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−クロロ−8,9,9−トリフルオロテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8,9−ジクロロ−8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−(2,2,2−トリフルオロカルボキシエチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
8−メチル−8−(2,2,2−トリフルオロカルボキシエチル)テトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン、
12,5 ] ウンデカ−3−エン、トリシクロ[ 6.2.1.01,8 ] ウンデカ−9−エン、トリシクロ[ 6.2.1.01,8 ] ウンデカ−4−エン、テトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10.01,6 ] ドデカ−3−エン、8−メチルテトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10.01,6 ] ドデカ−3−エン、8−エチリデンテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,12 ]ドデカ−3−エン、8−エチリデンテトラシクロ[ 4.4.0.
12,5 .17,10.01,6 ] ドデカ−3−エン、ペンタシクロ[ 6.5.1.13,6 .
02,7 .09,13 ]ペンタデカ−4−エン、ペンタシクロ[ 7.4.0.12,5 .19,12.08,13 ]ペンタデカ−3−エン
等を挙げることができる。
このようなメタセシス触媒は、特に限定されないが、好ましくはW、MoまたはReの化合物の群から選ばれる少なくとも1種(以下、「特定遷移金属化合物」という。)と、デミングの周期律表IA、IIA、 IIIA、IVAあるいはIVB族金属の化合物からなり、金属−炭素結合または金属−水素結合を有する化合物の群から選ばれる少なくとも1種(以下、「特定有機金属化合物等」という。)との組み合せからなる。
また、特定遷移金属化合物は、適当な錯化剤、例えば、トリフェニルホスフィン(P(C6H5)3)、ピリジン(NC5H5)等により配位された化合物であることもできる。
MoCl5・P(C6H5)3、ReOBr3・P(C6H5)3、WCl6・NC5H5 、W(CO)5・P(C6H5)3、
W(CO)3・(CH3CN)3等を挙げることができる。
これらの化合物のうち、特にWCl6、MoCl5 、WCl2(OC2H5)4、MoCl3(OC2H5)2 等が好ましい。
前記特定遷移金属化合物は、単独でまたは2種以上を組み合せて使用することができる。
また、メタセシス触媒を構成する特定遷移金属化合物成分は、重合系内で反応して特定遷移金属化合物を生成する2種以上の化合物の混合物として使用することもできる。
CH3MgI、C2H5MgBr、CH3MgBr 、n-C3H7MgCl、t-C4H9MgCl、CH2=CHCH2MgCl 、(C2H5)2Zn 、(C2H5)2Cd 、CaZn(C2H5)4 、(CH3)3B 、(C2H5)3B、(n-C4H9)3B、(CH3)3Al、(CH3)2AlCl、CH3AlCl2、(CH3)3Al2Cl3、(C2H5)3Al 、(C2H5)3Al2Cl3 、 (C2H5)2Al・O(C2H5)2、
(C2H5)2AlCl 、C2H5AlCl2 、(C2H5)2AlH、(C2H5)2AlOC2H5、(C2H5)2AlCN 、LiAl(C2H5)2 、(n-C3H7)3Al 、(i-C4H9)3Al 、(i-C4H9)2AlH、(n-C6H13)3Al、(n-C8H17)3Al、
(C6H5)3Al 、(CH3)4Ga、(CH3)4Sn、(n-C4H9)4Sn 、(C2H5)3SnH、LiH 、NaH 、B2H6、
NaBH4 、AlH3、LiAlH4、TiH4等を挙げることができる。
これらの化合物のうち、(CH3)3Al、(CH3)2AlCl、CH3AlCl2、(CH3)3Al2Cl3、(C2H5)3Al 、(C2H5)2AlCl 、C2H5AlCl2 、(C2H5)3Al2Cl3 、(C2H5)2AlH、(C2H5)2AlOC2H5、
(C2H5)2AlCN 、(n-C3H7)3Al 、(i-C4H9)3Al 、(i-C4H9)2AlH、(n-C6H13)3Al、
(n-C8H17)3Al、(C6H5)3Al 等が好ましい。
前記特定有機金属化合物等は、単独でまたは2種以上を組み合せて使用することができる。
特定遷移金属化合物と特定有機金属化合物等との量的関係は、金属原子比として、通常、1:1〜1:100、好ましくは1:2〜1:50の範囲である。
活性化剤a: B、BF3 、BCl3、B(O-n-C4H9)3、 BF3・O(CH3)2 、 BF3・O(C2H5)2 、
BF3・O(n-C4H9)2、 BF3・2C6H5OH 、 BF3・2CH3COOH、 BF3・CO(NH2)2、
BF3・N(C2H4OH)3、 BF3・ピペリジン、 BF3・NH2C2H5 、B2O3、H3BO3 等の ほう素化合物;Si(OC2H5)4、 Si(Cl)4等のけい素化合物、
活性化剤b:アルコール類、ヒドロパーオキシド類、ジアルキルパーオキシド類、ジアシ ルパーオキシド類、
活性化剤c:水、
活性化剤d:酸素、
活性化剤e:アルデヒド類、ケトン類等のカルボニル化合物や、それらのオリゴマーまた はポリマー、
活性化剤f:エチレンオキシド、エピクロルヒドリン、オキセタン等の環状エーテル類、活性化剤g:N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド類;アニ リン、モルホリン、ピペリジン等のアミン類;アゾベンゼン等のアゾ化合物 、
活性化剤h:N-ニトロソジメチルアミン、N-ニトロソジフェニルアミン等のN-ニトロソ化 合物、
活性化剤i:トリクロロメラミン、N-クロロスクシンイミド、フェニルスルフェニルクロ リド等の窒素−塩素結合または硫黄−塩素結合を有する化合物。
これらの活性化剤と特定遷移金属化合物との量的関係は、使用される活性化剤の種類によって極めて多様に変化するため、一概には規定できないが、多くの場合、モル比として、通常、0.005:1〜10:1、好ましくは0.05:1〜3.0:1の範囲である。
前記分子量調節剤としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン等のα−オレフイン類;1,3−ブタジエン、1,4−ペンタジエン等のα,ω−ジオレフィン類;スチレン、α−メチルスチレン等のビニル芳香族化合物;アセチレン類;塩化アリル、酢酸アリル、トリメチルアリロキシシラン等の極性アリル化合物等を挙げることができる。
これらの分子量調節剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
分子量調節剤の使用量は、全モノマー1モルに対して、通常、0.005〜1モル、好ましくは0.02〜1.0モル、さらに好ましくは0.03〜0.7モルである。
これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
(ロ)の方法に使用される溶媒としては、例えば、前記(イ)の方法について例示した溶媒のほか、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。これらの溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、前記(ハ)の方法における加水分解率は、通常、10〜100モル%、好ましくは20〜95モル%である。
また、前記(ニ)の方法による酸開裂性エステル基の導入率は、通常、10〜70モル%、好ましくは20〜60モル%である。
ノルボルネン誘導体(β)の具体例としては、前記ノルボルネン誘導体(α)について例示した化合物中のエステル基をカルボキシル基またはヒドロキシル基に転換した化合物を挙げることができる。
本発明においては、ノルボルネン誘導体(β)を2種以上混合して使用する場合も、一般式(4)のnが0である化合物とnが1である化合物とを併用することが好ましい。
(ホ)の方法に使用される(共)重合体は、前記(イ)または(ロ)の方法により得られた各樹脂(AI)を加水分解して得ることができ、あるいは別途合成してもよい。
(ホ)の方法による酸開裂性エステル基の導入率は、通常、10〜70モル%、好ましくは20〜60モル%である。
(ヘ−1)各樹脂中のカルボキシル基と2,3−ジヒドロ−4H−ピランとの付加反応によるエステル化反応、
(ヘ−2)各樹脂中のヒドロキシル基と2,3−ジヒドロ−4H−ピランとの付加反応によるエーテル化反応、
(ヘ−3)各樹脂中のヒドロキシル基とジアルキルジカーボネートとの反応によるエステル化反応等を挙げることができる。
(ヘ)の方法による他の酸開裂性基の導入率は、通常、10〜70モル%、好ましくは20〜60モル%である。
前記水素付加させた樹脂(AI)における水素付加率は、好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは100%である。
このような水素付加触媒のうち、不均一系触媒としては、例えば、Pd、Pt、Ni、Rh、Ru等の貴金属を、カーボン、シリカ、アルミナ、チタニア等の担体に担持させた固体触媒等を挙げることができる。これらの不均一系触媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、均一系触媒としては、例えば、ナフテン酸ニッケル/トリエチルアルミニウム系、ニッケルアセチルアセトナート/トリエチルアルミニウム系、オクテン酸コバルト/n−ブチルリチウム系、チタノセンジクロリド/ジエチルアルミニウムモノクロリド系や、酢酸ロジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等のロジウム系等を挙げることができる。これらの均一系触媒は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
前記水素付加触媒のうち、不均一系触媒が、反応活性が高く、反応後の触媒除去も容易であり、得られる樹脂(AI)の色調が優れる点で好ましい。
水素付加反応は、通常、常圧〜300気圧、好ましくは3〜200気圧の水素ガス雰囲気下において、通常、0〜200℃、好ましくは20〜180℃で実施することができる。
樹脂(AI−1) は、下記一般式(5)で表される繰返し単位からなる樹脂である。
樹脂(AI−1) において、一般式(5)で表される繰返し単位は1種以上存在することができる。
樹脂(AI−2)において、一般式(5)で表される繰返し単位および一般式(6)で表される繰返し単位は、それぞれ1種以上存在することができる。
樹脂(AI−3) において、一般式(7)で表される繰返し単位および一般式(8)で表される繰返し単位は、それぞれ1種以上存在することができる。
本発明において、樹脂(A)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
次に、本発明における(B)成分は、放射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を発生する感放射線性酸発生剤(以下、「酸発生剤(B)」という。)からなる。
酸発生剤(B)は、露光により発生した酸の作用によって、樹脂(A)および/または後述する酸開裂性添加剤中に存在する酸開裂性基を開裂させ、その結果レジスト被膜の露光部がアルカリ現像液に易溶性となり、ポジ型のレジストパターンを形成する作用を有するものである。
このような酸発生剤(B)としては、オニウム塩、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物等を挙げることができる。
オニウム塩
オニウム塩としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩(テトラヒドロチオフェニウム塩を含む。)、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等を挙げることができる。
好ましいオニウム塩の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムナフタレンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、
トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、(ヒドロキシフェニル)ベンゼンメチルスルホニウムトルエンスルホネート、シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、(4−ヒドロキシフェニル)ベンジルメチルスルホニウムトルエンスルホネート、
等を挙げることができる。
ハロゲン含有化合物としては、例えば、ハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基含有複素環式化合物等を挙げることができる。
好ましいハロゲン含有化合物の具体例としては、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、メトキシフェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ナフチル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等の(トリクロロメチル)−s−トリアジン誘導体や、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン等を挙げることができる。
ジアゾケトン化合物
ジアゾケトン化合物としては、例えば、1,3−ジケト−2−ジアゾ化合物、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化合物等を挙げることができる。
好ましいジアゾケトンの具体例としては、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニルクロリド、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロリド、2,3,4,4’−テトラヒドロベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルまたは1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルまたは1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等を挙げることができる。
スルホン化合物としては、例えば、β−ケトスルホン、β−スルホニルスルホンや、これらの化合物のα−ジアゾ化合物等を挙げることができる。
好ましいスルホン化合物の具体例としては、4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン等を挙げることができる。
スルホン酸化合物
スルホン酸化合物としては、例えば、アルキルスルホン酸エステル、アルキルスルホン酸イミド、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート等を挙げることができる。
好ましいスルホン酸化合物の具体例としては、ベンゾイントシレート、ピロガロールのトリストリフルオロメタンスルホネート、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、トリフルオロメタンスルホニルビシクロ[ 2.2.1 ]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、N−ヒドロキシスクシイミドトリフルオロメタンスルホネート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメタンスルホネート等を挙げることができる。
本発明において、酸発生剤(B)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
次に、本発明における(C)成分は、直鎖状ケトンと2−ヒドロキシプロピオン酸アルキルとの混合物からなる溶剤(以下、「溶剤(C)」という。)である。
溶剤(C)の一方の構成成分である直鎖状ケトンとしては、例えば、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタノン、2−ヘキサノン、4−メチル−2−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、2−ヘプタノン、2−オクタノン等の合計炭素数3〜8の化合物等を挙げることができる。
これらの直鎖状ケトンのうち、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、2−オクタノン等が好ましい。
前記直鎖状ケトンは、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
これらの2−ヒドロキシプロピオン酸アルキルのうち、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル等が好ましい。
前記2−ヒドロキシプロピオン酸アルキルは、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
前記他の溶剤としては、例えば、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、トルエン、キシレン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、しゅう酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等を挙げることができる。
これらの他の溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用される。
本発明においては、酸の作用により開裂して、アルカリ現像液に対する親和性が向上する基を有する化合物(以下、「酸開裂性添加剤」という。)を配合することにより、化学増幅型レジストとしてのコントラストをさらに向上させることができる。
このような酸開裂性添加剤としては、例えば、t−ブチル基で保護された水酸基および/またはカルボキシル基、テトラヒドロピラニル基で保護された水酸基および/またはカルボキシル基、3−オキソシクロヘキシル基で保護されたカルボキシル基等の酸開裂性基を少なくとも1種有する高分子化合物あるいは低分子化合物を挙げることができる。
このような高分子化合物の具体例としては、
(メタ)アクリル酸t−ブチルの単独重合体、(メタ)アクリル酸t−ブチル/(メタ)アクリル酸メチル共重合体、(メタ)アクリル酸t−ブチル/(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸t−ブチル/(メタ)アクリル酸メチル/(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸t−ブチル/(メタ)アクリル酸メチル/(メタ)アクリル酸/(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル共重合体、(メタ)アクリル酸t−ブチル/(メタ)アクリル酸メチル/(メタ)アクリル酸/(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシル共重合体、
(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニルの単独重合体、(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル/(メタ)アクリル酸メチル共重合体、(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル/(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル/(メタ)アクリル酸メチル/(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル/(メタ)アクリル酸メチル/(メタ)アクリル酸/(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシル共重合体、
(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシルの単独重合体、(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシル/(メタ)アクリル酸メチル共重合体、(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシル/(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシル/(メタ)アクリル酸メチル/(メタ)アクリル酸共重合体等を挙げることができる。
これらの高分子化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
アダマンタンカルボン酸t−ブチル、アダマンタンカルボン酸テトラヒドロピラニル、アダマンタンカルボン酸3−オキソシクロヘキシル、アダマンタン酢酸t−ブチル、アダマンタン酢酸テトラヒドロピラニル、アダマンタン酢酸3−オキソシクロヘキシル、
1−ナフチル酢酸t−ブチル、1−ナフチル酢酸テトラヒドロピラニル、1−ナフチル酢酸3−オキソシクロヘキシル、2−ナフチル酢酸t−ブチル、2−ナフチル酢酸テトラヒドロピラニル、2−ナフチル酢酸3−オキソシクロヘキシル、1−ナフトイックアシドt−ブチル、1−ナフトイックアシドテトラヒドロピラニル、1−ナフトイックアシド3−オキソシクロヘキシル、2−ナフトイックアシドt−ブチル、2−ナフトイックアシドテトラヒドロピラニル、2−ナフトイックアシド3−オキソシクロヘキシル、
コリック酸t−ブチル、コリック酸テトラヒドロピラニル、コリック酸3−オキソシクロヘキシル、
1−t−ブトキシカルボニルオキシナフタレン、2−t−ブトキシカルボニルオキシナフタレン、1−カルボ−t−ブトキシメトキシナフタレン、2−カルボ−t−ブトキシメトキシナフタレン
等を挙げることができる。
これらの低分子化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、本発明においては、酸開裂性添加剤として、高分子化合物と低分子化合物とを併用してもよい。
このようなルイス塩基添加剤としては、例えば、含窒素塩基性化合物やその塩類、カルボン酸類、アルコール類等を挙げることができるが、含窒素塩基性化合物が好ましい。
これらの含窒素塩基性化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
このような添加剤としては、例えば、塗布性、現像性等を改良する作用を示す界面活性剤を挙げることができる。
前記界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤のほか、以下商品名で、KP341(信越化学工業製)、ポリフローNo.75,同No.95(共栄社油脂化学工業製)、エフトップEF301,同EF303,同EF352(トーケムプロダクツ製)、メガファックスF171,同F173(大日本インキ化学工業製)、フロラードFC430,同FC431(住友スリーエム製)、アサヒガードAG710,サーフロンSー382,同SCー101,同SCー102,同SCー103,同SCー104,同SCー105,同SCー106(旭硝子製)等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
界面活性剤の配合量は、樹脂(A)、酸発生剤(B)および酸開裂性添加剤の合計100重量部に対して、通常、2重量部以下である。
また、前記以外の添加剤としては、ハレーション防止剤、接着助剤、保存安定化剤、消泡剤等を挙げることができる。
前記化学増幅型ポジ型レジストにおいては、露光により酸発生剤(B)から発生した酸の作用によって、樹脂(A)および/または酸開裂性添加剤中の酸開裂性基が、例えば、(ヌ)アルコキシカルボニル基が開裂してカルボキシル基に変換される反応、
(ル) アルキルカルボニルオキシ基が開裂して水酸基に変換される反応、
(ヲ)シアノ基が開裂してカルボキシル基に変換される反応、
(ワ)酸無水物基が開裂してカルボキシル基に変換される反応
等を生起し、その結果レジストの露光部のアルカリ現像液に対する溶解性が高くなり、該露光部がアルカリ現像液によって溶解、除去され、ポジ型のレジストパターンが得られる。
本発明の半導体デバイス製造用感放射線性樹脂組成物からレジストパターンを形成する際には、該組成物を、通常、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過しておく。
その後、感放射線性樹脂組成物を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の塗布手段によって、例えば、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に塗布することにより、レジスト被膜を形成し、場合により予めプレベークを行ったのち、所定のレジストパターンを形成するように該レジスト被膜に露光する。その際に使用される放射線としては、KrFエキシマレーザー(波長248nm)あるいはArFエキシマレーザー(波長193nm)等の遠紫外線、シンクロトロン放射線等のX線、電子線等の荷電粒子線の如き各種放射線を使用することができるが、好ましくはKrFエキシマレーザーまたはArFエキシマレーザー、特に好ましくはArFエキシマレーザーが使用される。
本発明においては、露光後に加熱処理(以下、「露光後ベーク」という。)を行うことが好ましい。この露光後ベークにより、前記(ヌ)〜(ワ)等の反応が円滑に進行する。露光後ベークの加熱条件は、組成物の配合組成によって変わるが、通常、30〜200℃、好ましくは50〜170℃である。
本発明においては、感放射線性樹脂組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば特許文献3等に開示されているように、使用される基板上に有機系あるいは無機系の反射防止膜を形成しておくこともでき、また環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、例えば特許文献4等に開示されているように、レジスト被膜上に保護膜を設けることもでき、あるいはこれらの技術を併用することもできる。
前記現像に使用される現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ性水溶液が好ましい。該アルカリ性水溶液の濃度は、通常、10重量%以下である。この場合、アルカリ性水溶液の濃度が10重量%を超えると、未露光部も現像液に溶解し、好ましくない。
前記有機溶剤の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチル−2−シクロペンタノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン等のケトン類;メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジメチロール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、フェノール、アセトニルアセトン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。
これらの有機溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
有機溶剤の使用量は、アルカリ性水溶液に対して、100容量%以下が好ましい。この場合、有機溶剤の使用量が100容量%を超えると、現像性が低下し、露光部の現像残りが著しくなり、好ましくない。
また、アルカリ性水溶液からなる現像液には、界面活性剤等を適量添加することもできる。
なお、アルカリ性水溶液からなる現像液で現像したのちは、一般に、水で洗浄して乾燥する。
実施例および比較例における各測定・評価は、下記の要領で行った。
Mw:
東ソー(株)製GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0ml/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
放射線透過率:
組成物を石英ガラス上にスピンコートした乾燥膜厚1.0μmのレジスト被膜について、波長248nmあるいは波長193nmにおける吸光度から、放射線透過率を算出して、遠紫外線領域における透明性の尺度とした。
エッチング速度:
レジスト被膜に対して、ドライエッチング装置(日電アネルバ社製、DEM451)を用い、エッチングガスをCF4 とし、ガス流量30sccm、圧力5Pa、出力100Wの条件でドライエッチングを行い、エッチング速度を測定した。エッチング速度の小さいほど、ドライエッチング耐性に優れることを意味する。基板接着性:
現像後、洗浄した0.25μmライン・アンド・スペースパターン(1L1S)のポジ型レジストパターンについて、走査型電子顕微鏡でパターンの接着具合を観察し、パターンの剥がれや浮き等の不具合が認められない場合を“良好”とし、これらの不具合が認められる場合を“不良”とした。
組成物をシリコーンウエハー上にスピンコートしたのち、表2に示す温度に保持したホットプレート上で90秒間プレベークを行って、膜厚0.6μmのレジスト被膜を形成した。このレジスト被膜に、(株)ニコン製KrFエキシマレーザー露光装置(レンズ開口数0.50、露光波長248nm)または(株)ニコン製ArFエキシマレーザー露光装置(レンズ開口数0.55、露光波長193nm)により、マスクパターンを介して露光した。次いで、表2に示す温度に保持したホットプレート上で90秒間露光後ベークを行ったのち、0.238重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、25℃で1分間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型レジストパターンを形成した。その際、0.25μmライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度とした。
解像度:
最適露光量で露光したときに解像される最小のポジ型レジストパターンの寸法を解像度とした。
感度の評価と同様にして形成したポジ型レジストパターンについて、現像後のスカムや現像残りの程度を、走査型電子顕微鏡にて観察した。
膜厚均一性:
東京エレクトロン(株)製現像塗布装置MARK−8を用い、組成物を直径6インチのウエハーに回転塗布して、平均膜厚0.50μmのレジスト被膜を形成した。このレジスト被膜について、大日本スクリーン(株)製ラムダエース、モデルVL−M6000−LSを用いて、図1に示すように、ウエハー中心よりオリフラ方向に、水平方向および垂直方向に1cm間隔で順次ずらした点と中心点との計25の測定点で膜厚を測定し、(最大膜厚−平均膜厚)≦50Åおよび(平均膜厚−最小膜厚)≦50Åをともに満足する場合を、膜厚均一性が良好とし、(最大膜厚−平均膜厚)≦50Åおよび(平均膜厚−最小膜厚)≦50Åの少なくとも何れか一方を満足しない場合を、膜厚均一性が不良とした。
攪拌機、還流冷却器および三方コックを備えたセパラブルフラスコ内を窒素置換し、窒素気流下で、モノマーとして5−メチル−5−メトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1 ]ヘプト−2−エン60部と8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン40部、分子量調節剤として1−ヘキセン100部、溶媒として1,2−ジクロロエタン400部を仕込み、メタセシス触媒としてトリエチルアルミニウムのクロロベンゼン溶液(濃度1.5モル/リットル)0.6部と六塩化タングステンのクロロベンゼン溶液(濃度10.025モル/リットル)4部を加えて、80℃で3時間開環重合させた。重合終了後、反応溶液に大量のメタノールを加えてポリマーを析出させ、析出したポリマーをろ別し、真空乾燥して、下記各式で表される繰返し単位からなるランダム共重合体(収率92%)を得た。この共重合体を、樹脂(A1) とする。
樹脂(A1) 100部に対して、水素添加触媒として活性炭に担持させたロジウム(ロジウム含有率5%)10部を添加したのち、テトラヒドロフラン2000部に溶解し、水素ガス圧を150kg/cm2 として、150℃で、5時間水素添加反応を行った。反応後、反応容器中の水素ガスを放出し、さらに反応溶液から水素添加触媒をろ別したのち、メタノールを加えて、水素添加樹脂を凝固させた。次いで、この樹脂をテトラヒドロフランに再溶解したのち、メタノールを加えて、樹脂を再凝固させ、ろ別し、真空乾燥して、精製樹脂を得た。
この樹脂は、赤外吸収スペクトルおよびNMRスペクトルにより測定した水素添加率が100%であり、下記各式で表される繰返し単位からなるものであった。この樹脂を、樹脂(A2) とする。
樹脂(A2) 100部を、プロピレングリコール300部に溶解し、さらに水10部、85%水酸化カリウム10部を加えたのち、オートクレーブ中170℃で、8時間加水分解反応を行った。次いで、反応溶液を冷却し、しゅう酸二水和物の10%水溶液200部を加えて中和したのち、大量の水に注いで、樹脂を凝固させた。次いで、樹脂をろ別し、水洗し、真空乾燥して、精製樹脂を得た。
この樹脂は、赤外吸収スペクトルにより測定した加水分解率が100%であり、下記各式で表される繰返し単位からなるものであった。この樹脂を、樹脂(A3) とする。
樹脂(A3) 100部を、テトラヒドロフラン300部に溶解し、さらに水50部、α−ブロモ酢酸t−ブチル63部、反応触媒として炭酸カリウム49部を加えて、還流下で8時間置換反応を行った。次いで、しゅう酸二水和物の10%水溶液で中和したのち、酢酸エチル500部と水500部を加えて水層を分離する操作を3回繰り返して、塩および酸成分を除去した。その後、得られた樹脂溶液をn−ヘキサンに注いで、樹脂を凝固させ、凝固した樹脂をろ別し、真空乾燥して、精製樹脂を得た。
この樹脂は、NMRスペクトルにより測定した置換率が55%であり、下記各式で表される繰返し単位からなり、Mwが26,000の樹脂であった。この樹脂を、樹脂(A4) とする。
合成例1で用いたセパラブルフラスコに、窒素気流下で、モノマーとして5−t−ブトキシカルボニルビシクロ[ 2.2.1] ヘプト−2−エン50部と8−t−ブトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .
17,10 ]ドデカ−3−エン50部、分子量調節剤として1−ヘキセン200部、溶媒として1,2−ジクロロエタン400重量部、メタセシス触媒としてジエチルアルミニウムクロライドのn−ヘキサン溶液(濃度10%)1.7部と六塩化タングステンのクロロベンゼン溶液(濃度2%)1.8部とパラアルデヒドの1,2−ジクロロエタン溶液(濃度10%)0.1部を加えて、60℃で7時間開環共重合させた。重合終了後、反応溶液に大量のメタノールを加えてポリマーを析出させ、析出したポリマーをろ別し、真空乾燥して、下記各式で表される繰返し単位からなるランダム共重合体(収率65%)を得た。この共重合体を、樹脂(A5)とする。
樹脂(A5)に対して、合成例2と同様にして水素添加反応を行った。
この樹脂は、赤外吸収スペクトルおよびNMRスペクトルにより測定した水素添加率が100%であり、下記各式で表される繰返し単位からなり、Mwが29,000の樹脂であった。この樹脂を、樹脂(A6)とする。
樹脂(A6) 100部、プロピレングリコール200部、85%水酸化カリウム20部をオートクレーブに仕込んだのち、合成例3と同様にして、加水分解反応および後処理を行った。
この樹脂は、赤外吸収スペクトルおよびNMRスペクトルにより測定した加水分解率が58%であり、下記各式で表される繰返し単位からなり、Mwが30,000の樹脂であった。この樹脂を、樹脂(A7) とする。
各合成例で得た樹脂(A4)または樹脂(A7)を用い、下記する酸発生剤(B)、溶剤およびルイス塩基添加剤と混合して、均一溶液としたのち、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過して、表1に示す組成物溶液を調製した。
得られた各組成物溶液について、ベーク温度および放射線の種類を表2に示すとおりとし、0.238%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で1分間現像して、レジストパターンを形成し、各種評価を行った。
評価結果を、表3に示す。
B1:シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフレート溶剤
C1:2−ヘプタノン
C2:2−ヒドロキシプロピオン酸エチル
C3:シクロヘキサノン
ルイス塩基添加剤
D1:トリn−ブチルアミン
Claims (3)
- (A)下記一般式(1)または一般式(2)で表される脂環式骨格を主鎖のみに有する樹脂(AI)から選ばれるアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性の酸開裂性基含有樹脂からなり、該酸開裂性基が開裂したときにアルカリ可溶性となる樹脂、
(B)放射線の照射により酸を発生する感放射線性酸発生剤、並びに
(C)直鎖状ケトンと2−ヒドロキシプロピオン酸アルキルとの混合物からなる溶剤
を含有することを特徴とする半導体デバイス製造用感放射線性樹脂組成物。
- (C)成分において、直鎖状ケトンと2−ヒドロキシプロピオン酸アルキルとの配合比率が30/70〜95/5である、請求項1に記載の半導体デバイス製造用感放射線性樹脂組成物。
- (C)成分における2−ヒドロキシプロピオン酸アルキルが2−ヒドロキシプロピオン酸メチルおよび2−ヒドロキシプロピオン酸エチルの群から選ばれる、請求項1または請求項2に記載の半導体デバイス製造用感放射線性樹脂組成物。
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