JP5186255B2 - レジスト表面疎水化用樹脂、その製造方法及び該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物 - Google Patents
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Description
(J.Vac.Sci.Tecnol.B 17(1999))、特許文献1(特開平10−303114号公報)等で報告されている。ArFエキシマレーザーを光源とする場合は、取り扱い安全性と193nmにおける透過率と屈折率の観点で純水(193nmにおける屈折率1.44)が液浸液として最も有望であると考えられている。
特許文献2(国際公開WO2004−068242号パンフレット)では、ArF露光用のレジストを露光前後に水に浸すことによりレジスト性能が変化する例が記載されており、液浸露光における問題と指摘している。また、特許文献3(特開2006−58842号公報)では、フォトレジスト層から液浸液層中へ酸などのレジスト中の成分が溶出するとレンズ表面を汚染するため問題であると指摘している。
また、さらに鋭意検討した結果、疎水樹脂(HR)を添加しておくと、レジスト成分の溶出を抑制するだけでなく、表層を疎水化することができるため、液浸媒体が水の場合、レジスト膜と接触した際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸液追随性を向上させることができることを見出した。
を提供することである。
〔1〕
(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)表面に偏在化してレジスト膜の表面を疎水化する、レジストに添加する樹脂であって、該樹脂中の残存モノマーが固形分換算にて樹脂全体に対して1質量%以下である樹脂、および、
(D)溶剤
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物であって、前記樹脂(C)が、フッ素原子を有する樹脂(HR−F)、珪素原子を有する樹脂(HR−SI)、及び下記一般式(C−I)〜(C-III)から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位を有する樹脂から選ばれる樹脂であり、前記樹脂(C)の含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
式(C−I)〜(C-III)中、
R1は、各々独立に、水素原子またはメチル基を表す。
R2は、各々独立に、1つ以上の−CH3部分構造を有する炭化水素基を表す。
P1は、単結合、またはアルキレン、エーテル基、またはそれらを2つ以上有する連結基を表す。
P2は、−O−、−NR−、−NHSO2−から選ばれる連結基を表す。Rは水素原子またはアルキル基を表す。
nは1〜4の整数を表す。
〔2〕
前記樹脂(C)中の残存モノマーの含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.5質量%以下であることを特徴とする〔1〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔3〕
前記樹脂(C)中の残存モノマーの含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1質量%以下であることを特徴とする〔2〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔4〕
前記樹脂(C)の含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜10質量%であることを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔5〕
前記樹脂(C)の含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜5質量%であることを特徴とする〔4〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔6〕
前記樹脂(A)が、フッ素原子および珪素原子を含有しないことを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれか1項にポジ型レジスト組成物。
〔7〕
前記樹脂(C)が、(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基を有することを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔8〕
前記樹脂(C)が、(z)酸の作用により分解する基を有することを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔9〕
前記樹脂(C)が、下記一般式(pI)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有することを特徴とする〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(pI)中、
R11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
〔10〕
前記樹脂(C)が、下記一般式(ARA−1)〜(ARA−5)で表される酸分解性基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
式中、Rxy1は水素原子またはメチル基、Rxa1、Rxb1はメチル基またはエチル基を表す。
〔11〕
前記樹脂(C)が、酸分解性基およびアルカリ可溶性基を有さないことを特徴とする〔1〕〜〔7〕及び〔9〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔12〕
前記樹脂(C)が、滴下重合法により製造されたことを特徴とする〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔13〕
前記樹脂(C)が、モノマーを含有する溶液にさらに連鎖移動剤を添加する工程を有する製造方法によって製造されたことを特徴とする〔12〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔14〕
前記樹脂(C)が、原料投入完了後のモノマー、重合開始剤などの溶質の総量の濃度が30〜50質量%である製造方法により製造されたことを特徴とする〔12〕又は〔13〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔15〕
前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を含有する溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させる工程を有する製造方法により製造された、〔12〕〜〔14〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔16〕
前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を含有する溶液を、正のゼータ電位を有するフィルターに通液させる工程を有する製造方法により製造された、〔12〕〜〔15〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔17〕
前記樹脂(C)が、フィルター処理を行う樹脂含有溶液の調製のための溶媒が、レジストで使用する溶媒である製造方法により製造されたことを特徴とする〔15〕又は〔16〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔18〕
前記樹脂(C)が、樹脂の合成に用いるモノマーの純度が99%以上である製造方法により製造されたことを特徴とする〔12〕〜〔17〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔19〕
前記樹脂(C)が、モノマー、ラジカル重合開始剤及び溶剤を含有する溶液(a)及び
反応容器内の溶剤(b)の少なくとも一方から、重合開始前に、ラジカル捕捉性物質を除去する工程を有する製造方法により製造されたことを特徴とする〔12〕〜〔18〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔20〕
前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を、水溶液と接触させる工程を有する製造方法により製造されたことを特徴とする〔12〕〜〔19〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔21〕
前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を沈殿精製した後、(i)貧溶媒を用いたリパルプ処理、及び(ii)貧溶媒を用いたリンス処理の少なくともいずれかの処理を施す製造方法により製造されたことを特徴とする〔12〕〜〔20〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔22〕
〔1〕〜〔21〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物により形成されたレジスト膜。
〔23〕
〔22〕に記載のレジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
〔24〕
露光が液浸露光であることを特徴とする〔23〕に記載のパターン形成方法。
本発明は上記の〔1〕〜〔24〕に関するものであるが、その他の事項についても記載した。
<2> 重合により得られた樹脂を含有する溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させる工程を有する、上記<1>に記載の樹脂を製造する方法。
<3> 重合により得られた樹脂を含有する溶液を、正のゼータ電位を有するフィルターに通液させる工程を含む、上記<1>に記載の樹脂を製造する方法。
<4> 樹脂の合成に用いるモノマーの純度が99%以上であることを特徴とする上記<2>または<3>に記載の樹脂の製造方法。
<5> モノマー、ラジカル重合開始剤及び溶剤を含有する溶液(a)及び 反応容器内
の溶剤(b)の少なくとも一方から、重合開始前に、ラジカル捕捉性物質を除去する工程を有することを特徴とする上記<2>〜<4>のいずれかに記載の樹脂の製造方法。
<6> ラジカル捕捉性物質が酸素であることを特徴とする上記<5>に記載の液浸レジストに添加する樹脂の製造方法。
<7> 重合により得られた樹脂を、水溶液と接触させる工程を有することを特徴とする上記<1>〜<6>のいずれかに記載の樹脂の製造方法。
<8> 重合により生成した樹脂を、有機溶媒と水とを用いた抽出操作にて、樹脂を有機溶媒層に、不純物としての水溶性成分を水層に分配する抽出工程を含むことを特徴とする上記<7>に記載の樹脂の製造方法。
<9> 水溶液が酸性であることを特徴とする上記<7>または<8>に記載の樹脂の製造方法。
<10> 重合により得られた樹脂を沈殿精製した後、(i)貧溶媒を用いたリパルプ処理、及び(ii)貧溶媒を用いたリンス処理の少なくともいずれかの処理を施すことを特徴とする上記<2>〜<9>のいずれかに記載の樹脂の製造方法。
<11> 沈殿精製した樹脂に、さらに、(iii)水を用いたリンス処理を施す上記<1
0>に記載の液浸レジストに添加する樹脂の製造方法。
<12>(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)上記<1>に記載の樹脂、および、
(D)溶剤
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
<13> 上記<12>に記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
液浸露光によるパターニングにおいて、レジスト膜の表面を疎水化すべくレジストに添加する疎水化樹脂(HR)として、
残存モノマーが固形分換算にて樹脂全体に対して1質量%以下である樹脂が好ましく、
このような樹脂は、重合により得られた樹脂を含有する溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターや正のゼータ電位を有するフィルターに通液させることにより得られることを見出した。
樹脂中の残存モノマーの量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定することができ、残存モノマー中には、モノマーに含まれる不純物も含まれる。
る。
本発明の製造方法では、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を、例えば1〜10時間かけて、滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。
上記残存モノマーが固形分換算にて1質量%以下である上記樹脂(HR)を得る上で、重合により形成された樹脂を含有する溶液(樹脂含有溶液)を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルター及び正のゼータ電位を有するフィルターの少なくともいずれかに通液させることが効果的である。
カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液すると、液浸露光によるパターニングにおいて悪影響を及ぼす樹脂中の低分子成分や水溶性成分等の不純物を除去することができる。
L/分程度)で適宜設定できる。フィルターに通液させるときの温度は、通常0〜80℃
、好ましくは10〜50℃程度である。通液温度は、フィルターの劣化、溶媒の分解の防止の点からは低いほうが好ましく、溶液粘度による通液の容易性の点からは高いほうが好
ましい。
本発明における正のゼータ電位を有するフィルターとしては、例えばpH7.0の蒸留水(23℃)において10mV以上の正のゼータ電位を示すメンブランを用い成形されたフィルターが挙げられる。
正のゼータ電位を有するフィルターとしては、例えばポジダイン(日本ポール株式会社製)、ウルチプリーツ・ポジダインII(日本ポール株式会社製)、ゼータポア(キュノ株式会社製)、ゼータプラス(キュノ株式会社製)等の市販品を使用することができる。正のゼータ電位を示すメンブランは表面を変性したポリアミド製のものが一般的である。
フィルターの孔径は、正のゼータ電位を有するフィルター単独で濾過する場合、0.2μm以下、好ましくは0.1μm以下、さらに好ましくは0.05μm以下の製品を使用する。
カチオン交換フィルタで濾過する工程、正のゼータ電位を有するフィルターで濾過する工程の両方を有していてもよい。
具体的には、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテート、乳酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、安息香酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル、プロピレンカーボネートなどのカーボネート、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン、t−ブチルメチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アニソール、ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフランなどのエーテル、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、またはこれらの混合溶媒などが挙げられる。これらの中でも、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。
上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
前記溶媒は、重合溶媒であってもよく、重合溶媒を置換した溶媒であってもよい。
樹脂含有溶液中の樹脂の濃度は、1〜80質量%が好ましく、5〜50質量%がより好ましい。
また、上記フィルター処理は、重合後の樹脂を含有する溶液に対して行えばよく、重合後の反応溶液、重合溶媒を置換した樹脂含有溶液、さらには、樹脂以外の成分を添加して
調製したレジストに対して行ってもよい。
樹脂(HR)として好ましい樹脂を得るためのモノマー種については後述するが、
重合に際し、原料であるモノマー中の低分子成分や水溶性成分などの不純物が多いと液浸レジスト性能に悪影響を及ぼすため、モノマー純度は99%以上であることが好ましい。
また、金属含有量の少ないもの、例えば、金属含有量100質量ppb以下のモノマーを用いるのが好ましい。
重合開始剤としては、一般にラジカル発生剤として用いられるものであれば特に制限されないが、過酸化物系開始剤、アゾ系開始剤が一般に使用される。
ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。
アゾ系開始剤の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、アゾビスイソ酪酸ジメチル、アゾビス(4−シアノ吉草酸)等が挙げられる。
高分子量体の生成をより抑制する点で、モノマーを含有する溶液にさらに連鎖移動剤を添加することが好ましい。
連鎖移動剤としては、ラジカルが連鎖移動する化合物であれば制限されないが、チオール化合物、ジスルフィド化合物などが挙げられる。
連鎖移動剤としては、アルキル基、水酸基、フルオロアルキル基、エステル基、酸基、フェニル基から選ばれる1種以上を有するチオール化合物であることが好ましい。
具体的には、ドデカンチオール、メルカプトエタノール、メルカブトプロパノール等のアルキルチオール化合物、メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプトプロパンジオール等の水酸基を有するチオール化合物、パーフルオロオクチルチオール、パーフルオロデカンチオール等のフルオロアルキル基を有するチオール化合物、チオグリコール酸メチル、チオグリコール酸エチル、チオグリコール酸n−ブチル、メルカプトプロピオン酸メチル、メルカプトプロピオン酸エチル等のエステル基を有するチオール化合物、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸等の酸基を有するチオール化合物、トルエンチオール、フルオロベンゼンチオール、メルカプトフェノール、メルカプト安息香酸等のフェニル基を有するチオール化合物が挙げられる。
連鎖移動剤の種類、重合温度や、重合溶媒、重合方法、精製条件等の製造条件により異なるので一概に規定することはできないが、所望の分子量を達成するための最適な量を使用する。
重量平均分子量が2,000〜20,000の範囲になるよう調整することが好ましく、更に、2,000〜10,000の範囲になるよう調整することがより好ましい。
反応溶媒としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテート、乳酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、安息香酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル、プロピレンカーボネートなどのカーボネート、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン、t−ブチルメチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アニソール、ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフランなどのエーテル、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤のような本発明の組成物を溶解する溶媒、またはこれらの混合溶媒 などが挙げられる。これらの中でも、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。
重合溶媒としては、後述する再沈後の未乾燥の樹脂を溶解する溶媒、及びレジスト用溶媒と同じであることが好ましい。
モノマー、ラジカル重合開始剤、溶媒を含有する混合溶液(A)、及び、反応容器内の溶媒(B)の少なくとも一方について、重合開始前に、ラジカル捕捉性物質を除去することが好ましい。
液中の酸素を除去する工程、(ii)混合溶液(A)を入れた容器内及び/又は溶剤(B)を入れた反応容器内を減圧にして酸素を除去したのち不活性ガスを導入する操作を1回以上(例えば、1〜5回程度)、好ましくは2回以上(例えば、2〜5回程度)行う工程、(iii)混合溶液(A)を入れた容器内及び/又は溶剤(B)を入れた反応容器内を不活
性ガス雰囲気下に0.5時間以上(例えば、0.5時間〜1日程度)、好ましくは0.75時間以上(例えば、0.75時間〜1日程度)、さらに好ましくは1時間以上(例えば、1時間〜1日程度)保持することにより液中の酸素を減少させる工程、及び(iv)不活性ガス雰囲気下で混合溶液(A)及び/又は溶剤(B)を沸騰させることにより液中の酸素を除去する工程などが挙げられる。これらの工程は2以上組み合わせてもよい。なお、前記(iii)の工程では、液中酸素の除去効率を高めるため、不活性ガスを流通させたり、液を攪拌するのが好ましい。上記不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴンなどが挙げられる。
重合系における重合濃度は、各溶液の溶質と溶媒の組み合わせにより異なるが、通常、原料投入完了後のモノマー、重合開始剤などの溶質の総量の濃度として、5〜60質量%が好ましく、30〜50質量%がより好ましい。
<重合温度>
重合温度は、モノマー組成やラジカル開始剤の種類等に応じて適宜選択できるが、一般には、通常30℃〜150℃であり、好ましくは60〜100℃である。
重合反応により得られた樹脂を含む重合反応液を、貧溶媒単独、若しくは貧溶媒と良溶媒の混合溶媒に滴下して析出させ、更に必要に応じて洗浄することにより、未反応モノマー、オリゴマー、重合開始剤及びその反応残査物等の不要物を除去し、精製することができる。
重合反応により得られた樹脂を含む重合反応液を、貧溶媒単独、若しくは貧溶媒と良溶媒の混合溶媒に滴下して析出させ、樹脂を沈殿物として得る(沈殿工程)。なお、この操作を繰返し行ってもよく、なわち、沈殿物を良溶媒に再溶解して、上記と同様に再沈させ、樹脂を沈殿物として得てもよい(再沈工程)。
その後、必要に応じて洗浄、精製することにより、未反応モノマー、オリゴマー、重合開始剤及びその反応残査物等の不要物を除去することができる。
重合で得られた樹脂を水溶液と接触させる工程を含むことも好ましい。
接触させるに当たっては、両者がよく接触するように混合すればよく、一段階又は 多段階の交流若しくは逆流処理で行われる。好ましい接触手段としては抽出が挙げられ、抽出は例えば、上記有機溶剤溶液と上記水溶液とを1回混合するか、若しくはその都度新しい水溶液を用いて複数回、例えば3〜4回繰り返し混合すること(交流抽出又は多段階交流抽出)により、又は前記交流抽出後の水溶液を再使用して1回ないし数回混合すること(逆流抽出又は多段階逆流抽出)により行われる。抽出に際し、温度や時間等の条件は、樹脂に悪影響がない限り特に制限されないが、好ましくは20〜70℃で、1回の混合につき10分以上行われる。
抽出工程に供する被処理物としては、重合により生成した樹脂または該樹脂を含む溶液であればよく、重合終了時の重合溶液、この重合溶液に希釈、濃縮、ろ過、洗浄等の適当な処理を施した後の溶液等の溶液等のいずれであってもよい。有機溶媒としては、樹脂を溶解可能でかつ水と分液可能な溶媒であればよい。また有機溶媒および水の使用量は、有機溶媒層と水層とに分液可能な範囲で適宜設定できる。好ましい様態では、重合工程で得られた重合溶液に、比重が0.95以下の有機溶媒(特に溶解度パラメータが20MPa1/2以下の有機溶媒)と水とを加えて抽出(水洗)する。
ここで用いる水は、10MΩ以上の電気抵抗値を有するイオン交換水が好ましい。
このような酸性の化合物を含む水溶液との接触処理を行った後、当該水溶液から分離された樹脂と有機溶剤との混合物は、さらにイオン交換水との接触処理に供されるのが好ま
しい。ここで用いるイオン交換水は、10MΩ以上の電気抵抗値を有するものが好ましい。酸性の化合物を溶解させるのにイオン交換水を用いる場合も同様である。接触処理は、1回だけでも構わないが、有機溶剤との混合物とイオン交換水を混合した後分液し、有機層に再度イオン交換水を加えて混合した後分液し、場合によってはこれらの操作をさらに繰り返すというように、複数回繰り返して行うのも有効である。また、接触処理における両者の使用割合や、温度、時間等の条件は、先の酸性の化合物を含む水溶液との接触処理の場合とほぼ同様でよい。イオン交換水との接触処理が終了した後、ポリ(メタ)アクリレート類と有機溶剤との混合物に混入する水分は、真空蒸留や共沸蒸留により容易に除去することができる。
重合して得られた樹脂を沈殿精製した後、(i)該樹脂の貧溶媒を用いたリパルプ処理、及び(ii)該樹脂の貧溶媒を用いたリンス処理を行うことが好ましい。リパルプ処理、リンス処理については、特開2003−231721号公報を参照することができる。
沈殿精製した樹脂に、さらに、(iii)水を用いたリンス処理を施すことが好ましい。
リンス処理(ii)における溶媒(リンス溶媒)の使用量は、樹脂に対して、例えば1〜100質量倍、好ましくは2〜20質量倍程度である。リパルプ処理(i)、リンス処理(ii)は、それぞれ1回又は2回以上行うことができる。
処理済みの液(リパルプ液、リンス液)は、デカンテーション(上澄み液の抜き取り操作を含む)等により除去される。リパルプ処理(i)とリンス処理(ii)の両処理を行う場合、その順序は問わないが、リパルプ処理(i)の後にリンス処理(ii)を行うことが多い。
なお、重合溶媒や沈殿溶媒中に金属成分が含まれていることが多く、この金属成分が樹脂表面に付着していると、レジスト性能が大幅に悪化することがある。このような樹脂表面に付着した金属成分は、沈殿精製した樹脂に、水を用いたリンス処理(iii)を施すこ
とにより、効率よく除去することができる。
水を用いたリンス処理(iii)を行う時期は、特に限定されず、前記リパルプ処理(i
)の前後、リンス処理(ii)の前後の何れであってもよい。
量倍、好ましくは2〜20質量倍程度である。リンス処理(iii)は1回又は2回以上行
うことができる。
乾燥は減圧下で行うのが好ましい。
表面に偏在化してレジスト表面を疎水化する樹脂(HR)は、レジストに添加することにより、レジスト膜表面の後退接触角が、大きくなり、向上する樹脂であればよいが、上述のように分子量が3万以上の高分子量成分の含有量が0.1%以下とすることが、液浸露光によるパターンニングにおいて極めて有効であることを見出した。
レジスト膜の後退接触角が60°〜80°になるよう適宜調整して樹脂(HR)添加量を設定することが好ましい。
ここで、後退接触角は常温常圧下におけるものである。後退接触角は、膜を傾けて液滴(液浸液、代表的には純水)が落下し始めるときの後退の接触角である。
一般に後退接触角は転落角とほぼ相関し、後退接触角が高く、転落角が小さい膜ほど水はじきがよいことを示す。後退接触角は、例えば、動的接触角計(協和界面科学社製)を用い拡張収縮法により測定することができる。
レジスト保護膜は、レジスト膜と液浸液との間に、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために設ける液浸液難溶性膜である。レジスト保護膜として使用する場合には、樹脂(HR)を、レジスト膜を溶かさない溶剤(非水溶性有機溶剤)に溶かして、レジスト膜の上に塗布して使用する。
樹脂(HR)は前述のように界面に遍在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。
フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。これらの基は、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を有することが好ましい。
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の
少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
R57〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R57〜R61、R62〜R64およびR65〜R68の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF3)2OH、−C(C2F5)2OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF3)2OHが好ましい。
X2は、−F、又は、−CF3を表す。
樹脂(HR)は、珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。
R12〜R26は、各々独立に、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)を表す。
L3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
nは、1〜5の整数である。
に示す。
I)から選ばれる繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
R1は、各々独立に、水素原子またはメチル基を表す。
R2は、各々独立に、1つ以上の−CH3部分構造(すなわちメチル基)を有する炭化水素基を表す。
P1は、単結合、またはアルキレン、エーテル基、またはそれらを2つ以上有する連結基を表す。
P2は、−O−、−NR−(Rは水素原子またはアルキル基)、−NHSO2−から選ばれる連結基を表す。
nは1〜4の整数を表す。
これらの繰り返し単位は1つでも、複数の繰り返し単位を組み合わせてもよい。
メチル基)を有する炭化水素基としては、1つ以上の−CH3部分構造を有するアルキル基、アルキルオキシ基、アルキル置換シクロアルキル基、アルケニル基、アルキル置換アルケニル基、アルキル置換シクロアルケニル基、アルキル置換アリール基、アルキル置換アラルキル基が挙げられ、アルキル基、アルキル置換シクロアルキル基が好ましい。R2
の1つ以上の−CH3部分構造を有する炭化水素基は、−CH3部分構造を2つ以上有することがより好ましい。
R2に於ける、−CH3の部分構造を1つ有するアルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖のアルキル基が好ましい。好ましいアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等が挙げられる。
−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキル基にエーテル基が結合した基を挙げ
ることができる。
数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、ノルボルニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
R2に於ける、アルケニル基としては、炭素数2〜20の直鎖または分岐のアルケニル
基が好ましく、分岐のアルケニル基がより好ましい。
R2に於ける、アリール基は、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、例えば、フェ
ニル基、ナフチル基を挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
R2に於ける、アラルキル基は、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、例えば、
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
ジメチルブチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基などが挙げられる。より好ましくは、炭素数5〜20であることがより好ましく、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、2,6−ジメチルヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基である。
全繰り返し単位に対し、50〜100mol%が好ましく、より好ましくは80〜1
00mol%、更に好ましくは90〜100mol%である。
子は2級又は3級であることが好ましい。
一般式(C−III)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。具体例中、Rxは、水素原子またはメチル基を
表し、RxaからRxcは、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表す。
(HR−C)成分の樹脂は、炭素原子と水素原子と酸素原子と窒素原子と硫黄原子以外の元素を有さないことが好ましい。
(x)アルカリ可溶性基、
(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基、
(z)酸の作用により分解する基
ただし、好ましくは、これら(x)〜(z)の群から選ばれる基を有さないことが好ましい。
好ましいアルカリ可溶性基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基:−C(CF3)2(OH))、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基が挙げられる。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好まし
くは5〜20mol%である。
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルによる繰り返し単位のように、連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいはアルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましい。
アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、1〜40mol%が好ましく、より好ましくは3〜30mol%、更に好ましくは5〜15mol%である。
樹脂(HR)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、樹脂(C)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(C)中10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。
樹脂(HR)は、膜表面を疎水化すべく各種組成物に添加可能であるが、液浸露光によるパターニングにおいて使用するポジ型レジストに添加することが好ましく、特に、(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、および、(D)溶剤を含有するポジ型レジスト組成物に添加することが好ましい。
以下、樹脂(HR)を添加するポジ型レジスト組成物の各主成分について説明する。
る溶解度が増大する樹脂
本発明のポジ型レジスト組成物に用いられる樹脂は、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂であり、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂(「酸分解性樹脂」、「酸分解性樹脂(A)」又は「樹脂(A)」とも呼ぶ)である。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボン酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸で分解し得る基(酸分解性基)として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
R11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
R12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
R17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
R11'及びR12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Z'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子
団を表す。
R13'〜R16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A'−R17'、アルキル基ある
いはシクロアルキル基を表す。Rl3'〜R16'のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
ここで、R5は、アルキル基、シクロアルキル基又はラクトン構造を有する基を表す。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−又は−NHSO2NH−を表す。
A'は、単結合又は2価の連結基を表す。
R17'は、−COOH、−COOR5、−CN、水酸基、アルコキシ基、−CO−NH−R6、−CO−NH−SO2−R6又はラクトン構造を有する基を表す。
R6は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
nは、0又は1を表す。
Aは、単結合、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。好ましくは単結合である。
Rp1は、上記式(pI)〜(pV)のいずれかの基を表す。
化水素の繰り返し単位を樹脂に形成する原子団であり、中でも有橋式の脂環式炭化水素の繰り返し単位を形成する有橋式脂環式構造を形成するための原子団が好ましい。
い置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキ
ル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRb2は、同一でも異なっていてもよ
く、また、複数存在するRb2同士が結合して環を形成してもよい。
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。
Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連
結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環または多環のシクロアルキレン基であり、好ましくは、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示される基を表す。
極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子又は水酸基、シアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基、シアノ基を表す。好ましくはR2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子である。
一般式(VIIa)において、更に好ましくはR2c〜R4cのうち2つが水酸基で残りが水素原子である。
式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基、ヒドロキメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)におけるR2c〜R4cと同義である。
Z2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基又
は−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す
。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
R50〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R50〜R55の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Rxは、水素原子または有機基(好ましくは酸分解性保護基、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基)を表す。
R50〜R55は、すべてフッ素原子であることが好ましい。
Rxは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rxのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Faは、単結合、直鎖または分岐のアルキレン基(好ましくは単結合)を表す。
Fbは、単環または多環の環状炭化水素基を表す。
Fcは、単結合、直鎖または分岐のアルキレン基(好ましくは単結合、メチレン基)を表す。
F1は、一般式(F1)で表される基を表す。
P1は、1〜3を表す。
Fbにおける環状炭化水素基としてはシクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基が好ましい。
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移温度)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
(1) 上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位を含有するもの(側鎖型)。
好ましくは(pI)〜(pV)の構造を有する(メタ)アクリレート繰り返し単位を含有するもの。
(2) 一般式(II-AB)で表される繰り返し単位を含有するもの(主鎖型)。
但し、(2)においては例えば、更に以下のものが挙げられる。
(3) 一般式(II-AB)で表される繰り返し単位、無水マレイン酸誘導体及び(
メタ)アクリレート構造を有するもの(ハイブリッド型)。
酸分解性樹脂中、極性基を有する有機基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中1〜40モル%が好ましく、より好ましくは5〜30モル%、更に好ましくは5〜20モル%である。
いは一般式(F1)で表される構造を有する繰り返し単位、または、脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を5〜20モル%含む4元共重合体である。
基を表す。)
精製は、前述の樹脂(HR)と同様の方法を用いることができ、水洗や適切な溶媒を組
み合わせることにより残留モノマーやオリゴマー成分を除去する液液抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留モノマー等を除去する再沈殿法や、濾別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜3.0、特に好ましくは1.2〜2.0の範囲のものが使用される。分散度の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
また、本発明において、酸分解性樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
本発明のポジ型レジスト組成物は活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(「光酸発生剤」又は「(B)成分」ともいう)を含有する。
そのような光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
り酸を発生する化合物も使用することができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオ
ン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4 -、PF6 -、SbF6 -などが挙げられ、より好ましくは炭素原子を含有する有機アニオンである。
Rc1は、有機基を表す。
Rc1における有機基として炭素数1〜30のものが挙げられ、好ましくは置換してい
てもよいアルキル基、アリール基、またはこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−
、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げること
ができる。Rd1は水素原子、アルキル基を表す。
Rc3、Rc4、Rc5は、各々独立に、有機基を表す。Rc3、Rc4、Rc5の有機基として好ましくはRc1における好ましい有機基と同じものを挙げることができ、最も好ま
しくは炭素数1〜4のパーフロロアルキル基である。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。Rc3とRc4が結合して形成される基としてはアルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2〜4のパーフロロアルキレン基である。
Rc1、Rc3〜Rc5の有機基として特に好ましくは1位がフッ素原子またはフロロア
アルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子またはフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。また、Rc3とRc4が結合して環を形成することにより光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203
の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
R201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1
)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201
〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基、シクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
R201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては、炭素数1〜12の直鎖又は分岐状アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
R201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
R201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
ル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基
は、直鎖若しくは分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることが好ましい。
R201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
R201〜R203としての直鎖、分岐、環状の2−オキソアルキル基は、好ましくは、上記のアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
R201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
R201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。
R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜8個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。
R1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖又は分岐状アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
Rx、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。
R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
R204〜R207としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。
R204〜R207としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
R204〜R207は、置換基を有していてもよい。R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R208は、アルキル基又はアリール基を表す。
R208及びR209は、各々独立に、アルキル基、アリール基または電子吸引性基を表す。R209は、好ましくはアリール基である。
R210は、好ましくは電子吸引性基であり、より好ましくはシアノ基、フロロアルキル
基である。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
光酸発生剤の含量は、ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
前記各成分を溶解させてポジ型レジスト組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、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を好ましく挙げられる。
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、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メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。
ノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピルが好ましく挙げられる。
好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。
本発明に於いては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、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、プロピレングリコール、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、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、(E)塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
R200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ま
しくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
R203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に(F)界面活性剤を含有することが好ましく、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新
秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、
メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204D、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218、222D((株)ネオス
製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
キシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C3F7基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体などを挙げることができる。
本発明におけるポジ型レジスト組成物は、(G)カルボン酸オニウム塩を含有しても良い。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、(G)カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。更に、本発明の(H)カルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいても良い。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
本発明のポジ型レジスト組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜500nmで使用されることが好ましく、膜厚30〜250nmで使用されることがより好ましく、膜厚30〜200nmで使用されることが更により好ましい。ポジ型レジスト組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
ポジ型レジスト組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%、より好ましくは1〜8.0質量%、さらに好ましくは1.0〜6.0質量%である。
ィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポアサイズを有するポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
当該感光性膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
X線等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)が
好ましい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
現像処理またはリンス処理は、パドルを形成して行ってもよいし、パドルレスプロセスにて行ってもよい。
液浸露光においては、露光前後に、リンス工程を入れてもよい。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いてもよい。
トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液に対する難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
い。剥離剤としては、レジストへの浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジストの現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジストとの非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。
トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。
メタクリル酸t−ブチル28g(純度98%)、メタクリル酸2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル53gをシクロヘキサノン130mLに溶解してモノマー溶液を調製した。この溶液に、和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601 4gを加え、これを窒素雰囲気下、4時間かけて100℃に加熱したシクロヘキサノン10mLに滴下し
た。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた未乾燥の樹脂をとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−1)を得た。この樹脂をプロピレングリコールメチルエーテルモノアセテート(以下、「PGMEA」と記す。)に溶解し、孔径0.1μmの正のゼータ電位を有する、ポジダイン(日本ポール株式
会社製)フィルターの142mm径ディスク品によりろ過した。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8800、分散度は2.1であった。
ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート9g(純度98%)、メタクリル酸 トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン‐8‐イル (別名:メタクリル酸 トリシクロデカニル)36g(純度>99%)をPGMEA200mLに溶解してモノマー溶液を調製し、重合開始剤V−601 2gを加えた。この容器を30mmHgに減圧した後、乾燥窒素で常圧に戻す操作を3回繰り返した後、フラスコを氷水で10〜20℃に維持した。別の重合槽にPGMEA20mLを入れ、内部を乾燥窒素置換した。これを窒素雰囲気下、攪拌しながら2時間かけて80℃に加熱したに滴下した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、ろ過した。得られた未乾燥の樹脂をとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−45)を得た。
得られた樹脂をメタノール2Lで洗浄してろ過した後、PGMEAに再溶解し孔径0.
1μmの正のゼータ電位を有する、ポジダイン(日本ポール株式会社製)フィルターの142mm径ディスク品によりろ過した。次いで、減圧下で加熱してPGMEAを投入して溶媒置換し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−45)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は12000、分散度は2.6であった。
アリルトリメチルシラン11g(純度>99%)、2‐(トリフルオロメチル)アクリル酸 t−ブチル20g(純度98%)をテトラヒドロフラン(以下、「THF」と記す。)60mLに溶解した。この混合物を窒素雰囲気下、65℃にて攪拌しているところに、和光純薬工業(株)製重合開始剤V−65を0.1g加え、そのまま5時間攪拌した。得られた重合液を室温まで冷却し、THF10mLにて希釈し、500mLの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、ろ過した。得られた未乾燥の樹脂をとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−30)を得た。
得られた樹脂をメタノール500mLで洗浄してろ過した後、THFに溶解し、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。次いで、減圧下で加熱してTHFを追い出しながらPGMEAを投入して溶媒置換し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−30)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は40/60(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は6500、分散度は1.6であった。
ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート24g(純度>99%)をシクロヘキサノン200mLに溶解してモノマー溶液を調製した。この溶液に、重合開始剤V−6014gを加え、これを窒素雰囲気下、4時間かけて100℃に加熱したシクロヘキサノン10mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1.5Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、ろ過した。得られた未乾燥の樹脂をとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−22)を得た。この樹脂をPGMEAに溶解し、孔径0.1μmの正のゼータ電位を有する、ポジダイン(日本ポール株式会社製)フィルターの142mm径ディスク品によりろ過した。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は3000、分散度は1.6であった。
アリルトリメチルシラン11g(純度>99%)、2‐(トリフルオロメチル)アクリル酸 2,4−ジメチルペンチル24g(純度>99%)をPGMEA160mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤アゾイソブチロニトリル2gを加え、これを窒素雰囲気下、2時間かけて80℃に加熱したPGMEA10mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、ろ過した。得られた未乾燥の樹脂をメタノール1Lで洗浄してろ過した後、PGMEAに再溶解しカチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。次いで、減圧下で加熱してPGMEAを投入して溶媒置換し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−37)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は40/60(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は5500、分散度は1.5であった。
メタクリル酸 3,5‐ビス[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)‐1‐ヒドロキシエチル]シクロヘキシル50g(純度>99%)、メタクリル酸 4−t−ブチルシクロヘキシル22g(純度>99%)をPGMEA300mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤アゾイソブチロニトリル3gを加え、これを窒素雰囲気下、2時間かけて100℃に加熱したPGMEA10mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lのヘキサンに滴下して樹脂を沈殿させ、ろ過した。得られた未乾燥の樹脂をヘキサン1Lで洗浄してろ過した後、PGMEAに再溶解しカチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。次いで、減圧下で加熱してPGMEAを投入して溶媒置換し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−64)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は50/50(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は7900、分散度は1.9であった。
窒素雰囲気下に保ったモノマー溶液調製槽にシクロヘキサノン240mL、(3−メタクロイルオキシ)プロピルエチル−POSS(別名:1−(3−メタクロイルオキシ)プロピル−3,5,7,9,11,13,15−ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.
1.3.9.1.7.13]オクタシロキサン15g(純度97%)、メタクリル酸 2−エチルヘキシル36g(純度>99%)を仕込んで溶解し、モノマー溶液を調液した。この溶液に、重合開始剤AIBN3gを加え、これを窒素雰囲気下、4時間かけて10
0℃に加熱したシクロヘキサノン20mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を3Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、生じた沈殿物を含水メタノールでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して未乾燥の樹脂を得た。
得られた未乾燥の樹脂をPGMEAに溶解させたところに、同質量の水を添加した。この混合物を35℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層と同量の水を加え、再び35℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)をとりだし、孔径0.1
μmの正のゼータ電位を有する、ポジダイン(日本ポール株式会社製)フィルターの142mm径ディスク品によりろ過した。これを濃縮することにより、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−34)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は10/90(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8000、分散度は1.8であった。
メタクリル酸 4−t−ブチルシクロヘキシル22g(純度>99%)、アクリル酸 ヘキサフルオロイソプロピル22g(純度>99%)をシクロヘキサノン200mLに溶解してモノマー溶液を調製した。この溶液に、重合開始剤V−601 4gを加え、これを窒素雰囲気下、100℃にて5時間攪拌した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、生じた沈殿物を含水メタノールでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して未乾燥の樹脂を得た。得られた未乾燥の樹脂をPGMEAに溶解させたところに、同質量の5%蓚酸水を添加した。この混合物を35℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層と同量のイオン交換水を加え、再び35℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)をとりだし、孔径0.1μmの正のゼータ電位を有する、ポジダイン(日本ポール株式会社製)フィルターの142mm径ディスク品によりろ過した。これを濃縮することにより、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−25)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は50/50(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は15000、分散度は2.1であった。
メタクリル酸 3,5‐ビス[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)‐1‐ヒドロキシエチル]シクロヘキシル50g(純度>99%)をPGMEA250mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤AIBN1gを加え、これを窒素雰囲気下、80℃にて5時間攪拌した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、生じた沈殿物をヘキサンでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して未乾燥の樹脂を得た。得られた未乾燥の樹脂をPGMEAに溶解させ、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。次いで、減圧下で濃縮し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−63)を得た。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は6800、分散度は1.6であった。
メタクリル酸 ヘキサフルオロイソプロピル19g(純度>99%)、メタクリル酸(2‐オキソテトラヒドロフラン)‐3‐イル (別名:γ−ブチロラクトンメタクリレート)10g(純度>99%)、メタクリル酸 4−t−ブチルシクロヘキシル13g(純
度>99%)をPGMEA/シクロヘキサノン(6/4)混合溶液200mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤V−601 6gを加え、これを窒素雰囲気下、2時間かけて100℃に加熱したPGMEA/シクロヘキサノン(6/4)混合溶液10mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lのヘキサンに滴下して樹脂を沈殿させ、生じた沈殿物をヘキサンでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して未乾燥の樹脂を得た。得られた未乾燥の樹脂をPGMEAに溶解させ、上層(有機層)をとりだし、孔径0.1μmの正のゼータ電位を有する、ポジダイン(日本ポール株式会社製)フィルターの142mm径ディスク品によりろ過した。これを濃縮することにより、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−65)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は40/30/30(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は5600、分散度は2.1であった。
メタクリル酸 ヘキサフルオロイソプロピル42g(純度>99%)、メタクリル酸2g(純度>99%)をPGMEA/プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGME」と記す。)(6/4)混合溶液100mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤AIBN2gを加えた。この容器を30mmHgに減圧した後、乾燥窒素で常圧に戻す操作を3回繰り返した後、フラスコを氷水で10〜20℃に維持した。別の重合槽にPGMEA/PGME(6/4)混合溶液10mLを入れ、内部を乾燥窒素置換した。これを窒素雰囲気下、攪拌しながら2時間かけて10℃に加熱したに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を500mLの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、生じた沈殿物を含水メタノールでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して未乾燥の樹脂を得た。得られた未乾燥の樹脂をPGMEAに溶解させ、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)
に、室温で100g/minの流速で通液した。次いで、減圧下で濃縮し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−73)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は90/10(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は6500、分散度は2.2であった。
メタクリル酸 3−(トリメチルシリル)プロピル16g(純度>99%)、メタクリル酸 4−t−ブチルシクロヘキシル27g(純度>99%)をシクロヘキサノン200mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤AIBN1gを加え、これを窒素雰囲気下、2時間かけて100℃に加熱したシクロヘキサノン20mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1mLの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、生じた沈殿物を含水メタノールでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して未乾燥の樹脂を得た。得られた未乾燥の樹脂をPGMEAに溶解させ、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。次いで、減圧下で濃縮し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−12)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は40/60(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8000、分散度は2.2であった。
メタクリル酸 3−(トリメチルシリル)プロピル16g(純度>99%)、メタクリル酸 1−メチル−1−(4−メチルシクロヘキシル)エチル27g(純度>99%)をシクロヘキサノン200mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤AIBN1gを加え、これを窒素雰囲気下、2時間かけて100℃に加熱したシクロヘキサノン20mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させた。
得られた未乾燥の樹脂をPGMEAに溶解させたところに、同質量の水を添加した。この混合物を35℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層と同量の水を加え、再び35℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)をとりだし、孔径0.1
μmの正のゼータ電位を有する、ポジダイン(日本ポール株式会社製)フィルターの142mm径ディスク品によりろ過した。これを濃縮することにより、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−13)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は40/60(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は13000、分散度は2.2であった。
メタクリル酸 ヘキサフルオロイソプロピル24g(純度>99%)、メタクリル酸 1−メチル−1−(4−メチルシクロヘキシル)エチル22g(純度>99%)をシクロヘキサノン200mLに溶解した。この溶液に、重合開始剤AIBN3gを加えた。この容器を30mmHgに減圧した後、乾燥窒素で常圧に戻す操作を3回繰り返した後、フラスコを氷水で10〜20℃に維持した。別の重合槽にPGMEA/PGME(6/4)混合溶液10mLを入れ、内部を乾燥窒素置換した。これを窒素雰囲気下、2時間かけて100℃に加熱したシクロヘキサノン20mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させた。
得られた未乾燥の樹脂をシクロヘキサノンに溶解させたところに、同質量の水を添加した。この混合物を35℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層と同量の水を加え、再び35℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)をとりだし、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。次いで、減圧下で濃縮し、樹脂20%を含むPGMEA溶液(HR−68)を得た。
1H-NMRから求めた樹脂組成比は49/51(モル比)であった。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は6200、分散度は2.1であった。
メタクリル酸t−ブチル28g(純度98%)をシクロヘキサノン130mLに溶解してモノマー溶液を調製した。この溶液に、和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601 4gを加え、これを窒素雰囲気下、4時間かけて100℃に加熱したシクロヘキサノン10mLに滴下した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1Lの含水メタノールに滴下して樹脂を沈殿させ、ろ過した。得られた未乾燥の樹脂をとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−100)を得た。この樹脂をプロピレングリコールメチルエーテルモノアセテート(以下、「PGMEA」と記す。)に溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターによりろ過した。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8800、分散度は2.1であった。
<レジスト調製>
表3に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度7質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製した。樹脂(HR)の質量%は、レジスト組成物中の全固形分に対するものである。調製したポジ型レジスト組成物 を下記の方法で評価し、結果を表3に示した。
〔レジストの評価方法〕
<残存モノマーの定量方法>
残存モノマーの定量は、東ソー製Shim−PACK CLC−ODSカラムを用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶媒メタノール/0.1%リン酸/トリエチルアミン緩衝水溶液の分析条件で、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定した。
感光性樹脂組成物をスピンコーターによりヘキサメチルジシラザン処理を施した8インチのシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱、乾燥を行い、100nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(NA0.85)を用い、パターン露光した。液浸液としては超純水を使用した。その後、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱した。更に2.38質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥した。このようにして得られたサンプルウェハーを、KLA2360機(KLAテンコール(株)製)により現像欠陥数を測定した。
シリコンウエハー上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃で60秒間ベ
ークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。次に、図1に示すように、得られたポジ型レジスト組成物を塗布したウェハー1と石英ガラス基板3との間に純水2を満たした。
この状態にて石英ガラス基板3をレジスト塗布基板1の面に対して平行に移動(スキャン)させ、それに追随する純水2の様子を目視で観測した。石英ガラス基板3のスキャン速度を徐々に上げていき、純水2が石英ガラス基板3のスキャン速度に追随できず後退側で水滴が残り始める限界のスキャン速度を求めることで水追随性の評価を行った。この限界スキャン可能速度が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能であり、当該レジスト膜上での水追随性が良好であることを示す。
調製したレジスト組成物を8インチシリコンウエハーに塗布し、120℃、60秒ベークを行い200nmのレジスト膜を形成した。該レジスト膜を波長193nmの露光機で全面20mJ/cm2露光した後、超純水製造装置(日本ミリポア製、Milli-Q Jr.)を
用いて脱イオン処理した純水5mlを上記レジスト膜上に滴下した。水をレジスト膜上に50秒間乗せた後、その水を採取して、酸の溶出濃度をLC−MSで定量した。
LC装置 ; Waters社製2695
MS装置 ; Bruker Daltonics社製esquire 3000plus
を測定し、ノナフルオロブタンスルホン酸(a)の溶出量を算出した。同様にして質量292(化合物bのアニオンに相当)のイオン種の検出強度を測定し、下記に示す酸(b)の溶出量を算出した。
N−2:N,N−ジヘキシルアニリン
N−3:2,6−ジイソプロピルアニリン
N−4:トリ−n−オクチルアミン
N−5:N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
N−6:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N−7:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
N−8:2−フェニルベンゾイミダゾール
(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)
(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)
(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
W−5:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
SL−3:乳酸エチル
SL−4:プロピレングリコールモノメチルエーテル
SL−5:γ−ブチロラクトン
SL−6:プロピレンカーボネート
2 純水
3 石英ガラス基板
Claims (24)
- (A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)表面に偏在化してレジスト膜の表面を疎水化する、レジストに添加する樹脂であって、該樹脂中の残存モノマーが固形分換算にて樹脂全体に対して1質量%以下である樹脂、および、
(D)溶剤
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物であって、前記樹脂(C)が、フッ素原子を有する樹脂(HR−F)、珪素原子を有する樹脂(HR−SI)、及び下記一般式(C−I)〜(C-III)から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位を有する樹脂から選ばれる樹脂であり、前記樹脂(C)の含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%であることを特徴とするポジ型レジスト組成物。
式(C−I)〜(C-III)中、
R1は、各々独立に、水素原子またはメチル基を表す。
R2は、各々独立に、1つ以上の−CH3部分構造を有する炭化水素基を表す。
P1は、単結合、またはアルキレン、エーテル基、またはそれらを2つ以上有する連結基を表す。
P2は、−O−、−NR−、−NHSO2−から選ばれる連結基を表す。Rは水素原子またはアルキル基を表す。
nは1〜4の整数を表す。 - 前記樹脂(C)中の残存モノマーの含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.5質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)中の残存モノマーの含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1質量%以下であることを特徴とする請求項2に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)の含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜10質量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)の含有量が、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜5質量%であることを特徴とする請求項4に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(A)が、フッ素原子および珪素原子を含有しないことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項にポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、(z)酸の作用により分解する基を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、酸分解性基およびアルカリ可溶性基を有さないことを特徴とする請求項1〜7及び9のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、滴下重合法により製造されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、モノマーを含有する溶液にさらに連鎖移動剤を添加する工程を有する製造方法によって製造されたことを特徴とする請求項12に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、原料投入完了後のモノマー、重合開始剤などの溶質の総量の濃度が30〜50質量%である製造方法により製造されたことを特徴とする請求項12又は13に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を含有する溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させる工程を有する製造方法により製造された、請求項12〜14のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を含有する溶液を、正のゼータ電位を有するフィルターに通液させる工程を有する製造方法により製造された、請求項12〜15のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、フィルター処理を行う樹脂含有溶液の調製のための溶媒が、レジストで使用する溶媒である製造方法により製造されたことを特徴とする請求項15又は16に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、樹脂の合成に用いるモノマーの純度が99%以上である製造方法により製造されたことを特徴とする請求項12〜17のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、モノマー、ラジカル重合開始剤及び溶剤を含有する溶液(a)及び
反応容器内の溶剤(b)の少なくとも一方から、重合開始前に、ラジカル捕捉性物質を除去する工程を有する製造方法により製造されたことを特徴とする請求項12〜18のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。 - 前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を、水溶液と接触させる工程を有する製造方法により製造されたことを特徴とする請求項12〜19のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(C)が、重合により得られた樹脂を沈殿精製した後、(i)貧溶媒を用いたリパルプ処理、及び(ii)貧溶媒を用いたリンス処理の少なくともいずれかの処理を施す製造方法により製造されたことを特徴とする請求項12〜20のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 請求項1〜21のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物により形成されたレジスト膜。
- 請求項22に記載のレジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
- 露光が液浸露光であることを特徴とする請求項23に記載のパターン形成方法。
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