JP4424500B2 - ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法 - Google Patents
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Description
0.1≦A/(A+B)≦0.8
0.01≦B/(A+B)≦0.9
のモル割合で有する高分子化合物を含有するポジ型レジスト材料を提供する。
(式中、R1は水素原子、メチル基又はCH2CO2 CH 3 を示す。R2は水素原子、メチル基又はCO2 CH 3 を示す。R3はメチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基及びナフチル基から選ばれる基、R 4 及びR 5 は水素原子又はメチル基、R 10 、R 11 、R 12 はそれぞれ水素原子又はメチル基、R 13 は水素原子を示す。R 6 、R 7 、R 8 、R 9 はそれぞれ水素原子であるか、又はR 6 とR 8 は、R 6 とR 8 が結合してこれらが結合する炭素炭素間に二重結合を形成し、もしくは、R 6 とR 8 が結合してこれらが結合する炭素原子と共にノルボルネン環、ノルボルナン環、シクロブチル環又はシクロペンチル環を形成する基である。また、本式により、鏡像体も表す。)
(式中、R15は水素原子又はメチル基を示す。R16、R17は水素原子又は酸不安定基である。)
この場合、
(A)有機溶剤、
(B)ベース樹脂として上記高分子化合物、
(C)酸発生剤
を含有してなる化学増幅ポジ型レジスト材料、あるいは、
(A)有機溶剤、
(B)ベース樹脂として上記高分子化合物、
(C)酸発生剤、
(D)溶解阻止剤
を含有してなる化学増幅ポジ型レジスト材料として構成することが好ましく、更に、(E)塩基性化合物を配合することが好ましい。
更に、本発明は、上記レジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法を提供する。この場合、露光する高エネルギー線が波長180〜200nmの範囲であることが好ましい。
0≦C/(A+B+C+D)≦0.6、特に0≦C/(A+B+C+D)≦0.5
0≦D/(A+B+C+D)≦0.8、特に0≦D/(A+B+C+D)≦0.7
である。なお、繰り返し単位A、Bの割合は、分母がA+B+C+Dであっても、A+Bの場合と同様である。
(A)有機溶剤、
(B)ベース樹脂として本発明に係る高分子化合物、
(C)酸発生剤、及び必要により
(D)溶解阻止剤
を含有し、好ましくは
(E)塩基性化合物
を含有するものである。
i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)又は(P1b)のオニウム塩、
ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、
iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、
iv.下記一般式(P4)のビススルホン誘導体、
v.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
vi.β−ケトスルホン酸誘導体、
vii.ジスルホン誘導体、
viii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、
ix.スルホン酸エステル誘導体
等が挙げられる。
(式中、R101a、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基、オキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基、アリールオキソアルキル基から選ばれる基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。)
(式中、R102a、R102bはそれぞれ炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R104a、R104bはそれぞれ炭素数3〜7の2−オキソアルキル基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。)
(式中、R107、R108、R109は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R108、R109は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、R108、R109はそれぞれ炭素数1〜6の直鎖状、分岐状のアルキレン基を示す。)
(式中、R101a、R101bは前記と同様である。)
(式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレン基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。R111は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基;炭素数3〜5のヘテロ芳香族基;又は塩素原子、フッ素原子で置換されていてもよい。)
(但し式中、R201、R202はそれぞれ水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R203は水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−(R207)hCOOHを示す。R204は−(CH2)i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R205が炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R206は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基又はそれぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R207は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R208は水素原子又は水酸基を示す。jは0〜5の整数である。u、hは0又は1である。s、t、s’、t’、s’’、t’’はそれぞれs+t=8、s’+t’=5、s’’+t’’=4を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基を有するような数である。αは式(D8)、(D9)の化合物の分子量を100〜1,000とする数である。
塩基性化合物としては、酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適している。塩基性化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上することができる。
N(X)n(Y)3-n (B)−1
(式中、nは1、2又は3である。側鎖Xは同一でも異なっていてもよく、下記一般式(X)−1〜(X)−3で表すことができる。側鎖Yは同一又は異種の、水素原子、又は直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキル基を示し、エーテル基もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、X同士が結合して環を形成してもよい。)
R303は単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R306は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を1個あるいは複数個含んでいてもよい。
トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6、トリス(2−フォルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−アセトキシエチル)アミン、トリス(2−プロピオニルオキシエチル)アミン、トリス(2−ブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−イソブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−バレリルオキシエチル)アミン、トリス(2−ピバロイルオキシエチル)アミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(アセトキシアセトキシ)エチルアミン、トリス(2−メトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス(2−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス[2−(2−オキソプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2−(メトキシカルボニルメチル)オキシエチル]アミン、トリス[2−(tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス[2−(シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス(2−メトキシカルボニルエチル)アミン、トリス(2−エトキシカルボニルエチル)アミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−アセトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(4−ヒドロキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(4−ホルミルオキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(2−ホルミルオキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−メトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−メトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチル]アミン、N−メチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−エチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−メチルビス(2−ピバロイルオキシエチル)アミン、N−エチルビス[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、N−エチルビス[2−(tert−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、トリス(メトキシカルボニルメチル)アミン、トリス(エトキシカルボニルメチル)アミン、N−ブチルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、N−ヘキシルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、β−(ジエチルアミノ)−δ−バレロラクトンを例示できるが、これらに制限されない。
(式中、X、R307、nは前述の通り、R308、R309は同一又は異種の炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。)
下記一般式(A1)〜(A10)で示される化合物のフェノール性水酸基の水素原子の一部又は全部を−R401−COOH(R401は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基)により置換してなり、かつ分子中のフェノール性水酸基(C)と≡C−COOHで示される基(D)とのモル比率がC/(C+D)=0.1〜1.0である化合物。
(式中、R408は水素原子又はメチル基を示す。R402、R403はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R404は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−(R409)h−COOR’基(R’は水素原子又は−R409−COOH)を示す。R405は−(CH2)i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す、R406は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R407は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R409は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−R411−COOH基を示す。R410は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基又は−R411−COOH基を示す。R411は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。hは1〜4の整数である。jは0〜3、s1〜4、t1〜4はそれぞれs1+t1=8、s2+t2=5、s3+t3=4、s4+t4=6を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基を有するような数である。uは1〜4の整数である。κは式(A6)の化合物を重量平均分子量1,000〜5,000とする数である。λは式(A7)の化合物を重量平均分子量1,000〜10,000とする数である。)
下記一般式(A11)〜(A15)で示される化合物。
(式中、R402、R403、R411は上記と同様の意味を示す。R412は水素原子又は水酸基を示す。s5、t5は、s5≧0、t5≧0で、s5+t5=5を満足する数である。h’は0又は1である。)
(式中、R’’は水素原子又は−CH2COOH基を示し、各化合物においてR’’の10〜100モル%は−CH2COOH基である。κ、λは上記と同様の意味を示す。)
100mLのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル11.1g、メタクリル酸3,5−ビス[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]シクロヘキシル15.5g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体22.1gを得た。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル:メタクリル酸3,5−ビス[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]シクロヘキシル=0.28:0.52:0.20
重量平均分子量(Mw)=9,400
分子量分布(Mw/Mn)=1.83
この高分子化合物を実施例ポリマー1とする。
100mLのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、8(9)−メタクリル酸−4−オキサトリシクロ[5.2.2.02,8]ウンデカン−3−オン9.5g、メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル15.5g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体21.3gを得た。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:8(9)−メタクリル酸−4−オキサトリシクロ[5.2.2.02,8]ウンデカン−3−オン:メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル=0.30:0.40:0.30
重量平均分子量(Mw)=9,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.81
この高分子化合物を実施例ポリマー2とする。
100mLのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、スピロ[メタクリル酸−5(6)−ノルボルナン2,3’−テトラヒドロフラン−2−オン]9.3g、メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル15.5g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体22.3gを得た。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:スピロ[メタクリル酸−5(6)−ノルボルナン2,3’−テトラヒドロフラン−2−オン]:メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル=0.27:0.41:0.32
重量平均分子量(Mw)=8,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.76
この高分子化合物を実施例ポリマー3とする。
100mLのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル9.2g、メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル8.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル12.5g、メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル14.2g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体23.6gを得た。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル:メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル=0.33:0.17:0.30:0.20
重量平均分子量(Mw)=8,400
分子量分布(Mw/Mn)=1.75
この高分子化合物を実施例ポリマー4とする。
100mLのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル8.2g、メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル45.5g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体42.2gを得た。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル=0.30:0.70
重量平均分子量(Mw)=12,000
分子量分布(Mw/Mn)=1.72
この高分子化合物を実施例ポリマー5とする。
100mLのフラスコにメタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル9.2g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル12.5g、メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル25.8g、溶媒としてテトラヒドロフランを20g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体39.6gを得た。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル:メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル:メタクリル酸−ビス3,5−(2−ヒドロキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル)シクロヘキシル=0.30:0.45:0.25
重量平均分子量(Mw)=8,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.73
この高分子化合物を実施例ポリマー6とする。
100mLのフラスコにメタクリル酸−2−エチル−2−アダマンタン24.4g、メタクリル酸γブチロラクトン17.1g、溶媒としてテトラヒドロフランを40g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈澱させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体36.1gを得た。
共重合組成比(モル比)
メタクリル酸−2−エチル−2−アダマンタン:メタクリル酸γブチロラクトン=0.48:0.52
重量平均分子量(Mw)=12,500
分子量分布(Mw/Mn)=1.88
この高分子化合物を比較例ポリマー1とする。
化学増幅ポジ型レジスト材料
上記合成例、比較合成例のポリマー、及び下記に示すブレンドポリマー1〜3、酸発生剤(PAG1〜4)、溶解阻止剤(DRI1)、塩基性化合物(トリエタノールアミン、トリブチルアミン、TMMEA、AAA、AACN、2NapMp)、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA))を表1及び表2に示す量で使用し、レジスト材料を調製して、以下の評価を行った。
(1)露光パターニング評価
表1に示される組成で溶解させた溶液を0.2μmサイズのフィルターで濾過してレジスト溶液を調製した。シリコンウエハーにAR−19(シプレイ社製)を82nmの膜厚で成膜した基板上にレジスト液をスピンコーティングし、ホットプレートを用いて130℃で60秒間ベークし、レジストの厚みを250nmにした。
これをArFエキシマレーザーステッパー(ニコン社、NSR−S305B,NA−0.68、σ0.85、2/3輪帯照明)を用いて露光し、露光後直ちに110℃で60秒間ベークし、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で60秒間現像を行って、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。結果を表1に示す。
評価方法:
0.12μmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量をレジストの感度として、この露光量において分離しているラインアンドスペースの最小線幅を評価レジストの解像度とした。測長SEM(日立製作所製S−9220)を用いて0.12μmのラインアンドスペースのラインエッジラフネスを測定した。
表1の実施例3と比較例1で示される0.2μmサイズのフィルターで濾過したレジスト溶液を、下地が金で表面にクロムの電極が蒸着されたサイズ1インチの石英基板にスピンコーティングし、ホットプレートを用いて130℃で60秒間ベークし、レジストの厚みを250nmにした。ArF露光装置ArFES3000(リソテックジャパン製)で露光し、110℃で60秒間PEBを行った。レジスト現像アナライザー用水晶振動子マイクロバランス装置RDA−Qz3(リソテックジャパン製)に基板を装着し、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で60秒間現像を行い、振動モードATカットで現像中の膨潤と溶解を測定した。露光量を変えた露光を行い、QCMの測定を行った。結果を図1及び図2に示す。現像時間に対して膜厚が増加した場合は膨潤、膜厚が減少した場合は溶解していることを示す。
表2の実施例13,14と比較例2,3で示される0.2μmサイズのフィルターで濾過したレジスト溶液を、8インチウエハーに塗布し、120℃で60秒間ベークして300nm膜厚のレジスト膜を作製した。20mLの純水をレジスト膜上に5分間ディスペンスし、純水を回収し、室温で窒素を流しながら10倍濃縮した溶液をCapilary Electrolute Mass Spectroscopy(CE−MS、Instrument:Agilent CE System社製(G1600A))でスルホニウム塩のカチオン部分と、アミン物質の定量を行い、測定値を濃縮前の濃度に換算した。
上記実施例ポリマー6及び比較例ポリマー1、下記に示す酸発生剤(PAG3)及び塩基性化合物(2NapMp)、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA))を表3に示す組成で溶解させた溶液を0.2μmサイズのフィルターで濾過してレジスト溶液を調製した。シリコンウエハーにARC−29A(日産化学社製)を90nmの膜厚で成膜した基板上にレジスト液をスピンコーティングし、ホットプレートを用いて130℃で60秒間ベークし、レジストの厚みを100nmにした。
これをキヤノン製ArF2光束干渉露光装置で水を用いた液浸露光を行い、露光後直ちに125℃で60秒間ベーク(PEB)し、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で60秒間現像を行って、ポジ型のパターンを得た。
プリズムの角度を調整して60nmと45nmのラインアンドスペースパターンを露光した。
実施例15のレジストは垂直なパターンで、45nmLSまで解像したのに対して、比較例4のレジストは60nmLSでは頭張り形状で、45nmLSは解像しなかった。
Claims (9)
- 下記一般式(1a)で示されるエキソ体のエステル基を有する単位Aと、下記一般式(1b)で示されるヘキサフルオロイソプロパノール基を2個有するエステル基を有する単位Bとを構成単位として
0.1≦A/(A+B)≦0.8
0.01≦B/(A+B)≦0.9
のモル割合で有する高分子化合物を含有するポジ型レジスト材料。
(式中、R1は水素原子、メチル基又はCH2CO2 CH 3 を示す。R2は水素原子、メチル基又はCO2 CH 3 を示す。R3はメチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基及びナフチル基から選ばれる基、R 4 及びR 5 は水素原子又はメチル基、R 10 、R 11 、R 12 はそれぞれ水素原子又はメチル基、R 13 は水素原子を示す。R 6 、R 7 、R 8 、R 9 はそれぞれ水素原子であるか、又はR 6 とR 8 は、R 6 とR 8 が結合してこれらが結合する炭素炭素間に二重結合を形成し、もしくは、R 6 とR 8 が結合してこれらが結合する炭素原子と共にノルボルネン環、ノルボルナン環、シクロブチル環又はシクロペンチル環を形成する基である。また、本式により、鏡像体も表す。)
(式中、R15は水素原子又はメチル基を示す。R16、R17は水素原子又は酸不安定基である。) - 式(1a)で示される単位Aが、下記式
で示されるいずれかのモノマーに由来する単位であり、式(1b)で示される単位Bが、下記式
(式中、R16、R17は請求項1に記載の通りである。)
で示されるいずれかのモノマーに由来する単位である請求項1に記載のポジ型レジスト材料。 - 酸不安定基が、下記式(AL10)、(AL11)で示される基、下記式(AL12)で示される炭素数4〜40の3級アルキル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基から選ばれる基、
(式(AL10)、(AL11)において、R001、R004は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、酸素、フッ素から選ばれるヘテロ原子を含んでもよい。aは0〜10の整数である。R002、R003は水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、酸素、フッ素から選ばれるヘテロ原子を含んでもよい。R002とR003、R002とR004、R003とR004はそれぞれ結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜10の環を形成してもよい。R005、R006、R007は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基である。あるいはR005とR006、R005とR007、R006とR007はそれぞれ結合してこれらが結合する炭素原子と共に炭素数3〜16の環を形成してもよい。)
又は下記一般式(AL11a)、(AL11b)、(AL12)−19、(AL12)−20から選ばれる基であって、この基を有する単位を分子間もしくは分子内架橋する基、
(式中、R011、R012は水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R011とR012は結合して環を形成してもよく、環を形成する場合にはR011、R012は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R013は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、b、dは0又は1〜10の整数、cは1〜7の整数である。Aは、(c+1)価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基は酸素を介在してもよく、又はその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−NHCONH−を示す。)
(式中、R014は同一又は異種の炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基又はアラルキル基を示し、酸素、窒素、硫黄から選ばれるヘテロ原子を有していてもよい。R018は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアリーレン基を示し、酸素原子を含んでいてもよい。cは1〜3の整数である。)
である請求項1又は2に記載のポジ型レジスト材料。 - 高分子化合物が、更に下記式
から選ばれるいずれかのモノマーに由来する密着性基を有する繰り返し単位を有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のポジ型レジスト材料。 - (A)有機溶剤、
(B)ベース樹脂として請求項1乃至4のいずれか1項に記載の高分子化合物、
(C)酸発生剤
を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。 - (A)有機溶剤、
(B)ベース樹脂として請求項1乃至4のいずれか1項に記載の高分子化合物、
(C)酸発生剤、
(D)溶解阻止剤
を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジスト材料。 - 更に、(E)塩基性化合物を配合することを特徴とする請求項5又は6に記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
- 請求項5乃至7のいずれか1項に記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後、フォトマスクを介して高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
- 露光する高エネルギー線が波長180〜200nmの範囲であることを特徴とする請求項8に記載のパターン形成方法。
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