JP5231357B2 - レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法 - Google Patents
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Description
EB用レジストは、実用的にはマスク描画用途に用いられてきた。近年、マスク製作技術が問題視されるようになってきた。露光に用いられる光がg線の時代から縮小投影露光装置が用いられており、その縮小倍率は1/5であったが、チップサイズの拡大と、投影レンズの大口径化と共に1/4倍率が用いられるようになってきたため、マスクの寸法ズレがウェハー上のパターンの寸法変化に与える影響が問題になっている。パターンの微細化と共に、マスクの寸法ズレの値よりもウェハー上の寸法ズレの方が大きくなってきていることが指摘されている。マスク寸法変化を分母、ウェハー上の寸法変化を分子として計算されたMask Error Enhancement Factor(MEEF)が求められている。45nm級のパターンでは、MEEFが4を超えることも珍しくない。縮小倍率が1/4でMEEFが4であれば、マスク制作に於いて実質等倍マスクと同等の精度が必要であることが言える。
マスク製作用露光装置は線幅の精度を上げるため、レーザービームによる露光装置から電子ビーム(EB)による露光装置が用いられてきた。更にEBの電子銃における加速電圧を上げることによってよりいっそうの微細化が可能になることから、10keVから30keV、最近は50keVが主流であり、100keVの検討も進められている。
非化学増幅型レジストと化学増幅型レジストのハイブリッドによって感度と解像性能のバランス取りを行った例が提案されている。
このように、前記高分子化合物を含むレジスト材料は、繰り返し単位b1、b2としてポリマー型の酸発生剤を有し、これが露光時に酸を発生させることにより繰り返し単位aの酸不安定基を脱離させて、レジスト露光部を現像液に溶解させるように変換することにより、極めて高精度なパターンが得られる化学増幅ポジ型レジスト材料とすることができる。
このように、本発明のレジスト材料は、波長3〜15nmの真空紫外線を光源とする、微細なパターンを形成するのに特に好適に用いることができる。
このように、本発明のレジスト材料は、加速電圧50keV以下の加速電圧電子ビームを光源とする、微細なパターンを形成するのに特に好適に用いることができ、特に加速電圧10keV以下の低加速電圧電子ビームを光源として用いれば、露光の際に露光領域の周囲に損傷を与える恐れをほとんどなくすことができる。
上述のように、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が進むなか、高解像度でありながら高感度であり、なおかつ露光後のパターン形状が良好でラインエッジラフネスが小さいレジスト材料が求められていた。
また、以上のような本発明のレジスト材料、特には化学増幅ポジ型レジスト材料の用途としては、例えば、半導体回路形成におけるリソグラフィーだけでなく、マスク回路パターンの形成、あるいはマイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド回路形成等にも応用することができる。
また、R39は互いに同一又は異種の炭素数2〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基である。
酸発生剤の具体例としては、例えば特開2008−111103号公報の段落[0122]〜[0142]に記載されている。これらは単独であるいは2種以上混合して用いることができる。
これらのものは、コート後のレジスト表面に配向することによってパターン後のレジストの矩形性を高める。ポリマー型クエンチャーは、液浸露光用の保護膜を適用したときのパターンの膜減りやパターントップのラウンディングを防止する効果もある。
特に、波長3〜15nmの真空紫外線や加速電圧50keV以下の加速電圧電子ビーム、特には加速電圧10keV以下の低加速電圧電子ビームを光源として用いれば、より微細なパターンを形成することができる。
2Lのフラスコに4−t−ブトキシスチレン5.3g、4−アセトキシスチレン7.3g、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]ノナン−9−イル3.4g、PAGモノマー3の4.5g、1−ビニルイミダゾール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
4−t−ブトキシスチレン:4−ヒドロキシスチレン: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー3:1−ビニルイミダゾール=0.30:0.43:0.15:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.96
この高分子化合物をポリマー1とする。
2Lのフラスコに4−t−アミロキシスチレン5.7g、4−アセトキシスチレン7.6g、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]ノナン−9−イル2.2g、PAGモノマー2の4.6g、メタクリル酸−2−ピペリジノエチル0.8g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
4−t−アミロキシスチレン:4−ヒドロキシスチレン: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー2:メタクリル酸−2−ピペリジノエチル=0.30:0.48:0.10:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.71
この高分子化合物をポリマー2とする。
2Lのフラスコに4−t−アミロキシスチレン5.7g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル8.1g、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]ノナン−9−イル3.3g、PAGモノマー3の4.5g、メタクリル酸−2−ピペリジノエチル0.8g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
4−t−アミロキシスチレン:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー3:メタクリル酸−2−ピペリジノエチル=0.30:0.43:0.15:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,400
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物をポリマー3とする。
2Lのフラスコに4−t−アミロキシスチレン5.7、メタクリル酸5−ヒドロキシインダン−2−イル9.4g、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]ノナン−9−イル3.3g、PAGモノマー3の4.5g、N,N−ジメチル−4−ビニルアニリン0.6g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
4−t−アミロキシスチレン:メタクリル酸5−ヒドロキシインダン−2−イル: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー3:N,N−ジメチル−4−ビニルアニリン=0.30:0.43:0.15:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,500
分子量分布(Mw/Mn)=1.73
この高分子化合物をポリマー4とする。
2Lのフラスコに4−t−アミロキシスチレン5.7g、メタクリル酸−6−ヒドロキシナフタレン−2−イル9.8g、メタクリル酸テトラヒドロ−2−オキソフラン−3−イル2.6g、PAGモノマー3の4.5g、4−ビニルアミン0.2g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
4−t−アミロキシスチレン:メタクリル酸−6−ヒドロキシナフタレン−2−イル:メタクリル酸テトラヒドロ−2−オキソフラン−3−イル:PAGモノマー3:4−ビニルアミン=0.30:0.43:0.15:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.76
この高分子化合物をポリマー5とする。
2Lのフラスコにモノマー1の9.8g、4−アセトキシスチレン9.4g、PAGモノマー3の4.5g、インドール0.5g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー1:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:インドール=0.30:0.58:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=5,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.69
この高分子化合物をポリマー6とする。
2Lのフラスコにモノマー2の8.8g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の2.9g、6−ヒドロキシインドール0.5g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:6−ヒドロキシインドール=0.28:0.60:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=6,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.63
この高分子化合物をポリマー7とする。
2Lのフラスコにモノマー3の8.3g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の4.5g、2−ビニルカルバゾール0.8g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー3:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:2−ビニルカルバゾール=0.28:0.60:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.91
この高分子化合物をポリマー8とする。
2Lのフラスコにモノマー4の8.7g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の4.5g、9−ビニルカルバゾール0.8g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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー4:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:9−ビニルカルバゾール=0.28:0.60:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物をポリマー9とする。
2Lのフラスコにモノマー5の9.6g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の4.5g、6−シアノインドール0.6g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー5:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:6−シアノインドール=0.28:0.60:0.08:0.04
重量平均分子量(Mw)=6,700
分子量分布(Mw/Mn)=1.77
この高分子化合物をポリマー10とする。
2Lのフラスコにモノマー6の6.6g、クマリン1.5g、4−アセトキシスチレン10.0g、PAGモノマー2の3.0g、1−ビニル−1,2,4−トリアゾール0.3g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー6:クマリン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー2:1−ビニル−1,2,4−トリアゾール=0.20:0.10:0.62:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=7,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.79
この高分子化合物をポリマー11とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の3.4g、クマリン 6H 1.0g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2: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:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:クマリン 6H=0.30:0.60:0.06:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,500
分子量分布(Mw/Mn)=1.82
この高分子化合物をポリマー12とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の3.4g、クマリン 466の1.0g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:クマリン 466=0.30:0.60:0.06:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.77
この高分子化合物をポリマー13とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の3.4g、インドール0.5g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:インドール=0.30:0.60:0.06:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.72
この高分子化合物をポリマー14とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の3.4g、メタクリル酸−2−ジメチルアミノエチル0.6g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:メタクリル酸−2−ジメチルアミノエチル=0.30:0.60:0.06:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.66
この高分子化合物をポリマー15とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、4−アセトキシスチレン9.7g、PAGモノマー3の3.4g、インドール−1−t−ブトキシカルボニル0.9g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:インドール−1−t−ブトキシカルボニル=0.30:0.60:0.06:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.70
この高分子化合物をポリマー16とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、メタクリル酸4-ヒドロキシフェニル3.6g、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]ノナン−9−イル8.0g、PAGモノマー4の6.7g、メタクリル酸−2−モルフォリノエチル0.7g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:メタクリル酸4-ヒドロキシフェニル: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー4:メタクリル酸−2−モルフォリノエチル=0.30:0.20:0.36:0.10:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.82
この高分子化合物をポリマー17とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル3.6g、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]ノナン−9−イル8.0g、PAGモノマー5の5.2g、メタクリル酸−2−モルフォリノエチル0.7g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー5:メタクリル酸−2−モルフォリノエチル=0.30:0.20:0.36:0.10:0.04
重量平均分子量(Mw)=7,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.87
この高分子化合物をポリマー18とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル3.6g、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]ノナン−9−イル8.7g、PAGモノマー6の7.4g、メタクリル酸−2−モルフォリノエチル0.7g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:メタクリル酸4−ヒドロキシフェニル: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー6:メタクリル酸−2−モルフォリノエチル=0.30:0.20:0.36:0.10:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,300
分子量分布(Mw/Mn)=1.91
この高分子化合物をポリマー19とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、メタクリル酸5−ヒドロキシインダン−2−イル5.5g、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]ノナン−9−イル6.7g、PAGモノマー3の5.7g、t−ブトキシカルボニルビニルアミン0.2g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:メタクリル酸5−ヒドロキシインダン−2−イル: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー3:t−ブトキシカルボニルビニルアミン=0.30:0.25:0.30:0.10:0.05
重量平均分子量(Mw)=7600
分子量分布(Mw/Mn)=1.72
この高分子化合物をポリマー20とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、アセナフチレン1.1g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー2の3.0g、5−ヒドロキシインドール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:アセナフチレン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー2:5−ヒドロキシインドール=0.30:0.07:0.55:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=6,100
分子量分布(Mw/Mn)=1.63
この高分子化合物をポリマー21とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、インデン1.0g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー2の3.0g、5−ニトロインドール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:インデン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー2:5−ニトロインドール=0.30:0.08:0.54:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=6,400
分子量分布(Mw/Mn)=1.64
この高分子化合物をポリマー22とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、ベンゾフラン1.1g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー3の2.8g、5−アミノメチルインドール0.3g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:ベンゾフラン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:4−ヒドロキシインドール=0.30:0.08:0.55:0.05:0.02
重量平均分子量(Mw)=6,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この高分子化合物をポリマー23とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、ベンゾチオフェン1.1g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー3の2.8g、4−ヒドロキシインドール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:ベンゾフラン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:4−ヒドロキシインドール=0.30:0.08:0.54:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=6,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この高分子化合物をポリマー24とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、ベンゾチオフェン1.1g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー7の1.8g、4−ヒドロキシインドール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:ベンゾチオフェン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー7:4−ヒドロキシインドール=0.30:0.08:0.54:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=6,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この高分子化合物をポリマー25とする。
2Lのフラスコにモノマー2の9.5g、ベンゾチオフェン1.1g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー8の1.9g、4−ヒドロキシインドール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー2:ベンゾフラン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー8:4−ヒドロキシインドール=0.30:0.08:0.54:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=6,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.61
この高分子化合物をポリマー26とする。
2Lのフラスコにモノマー7の9.2g、ベンゾチオフェン1.1g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー3の2.8g、4−ヒドロキシインドール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー7:ベンゾフラン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:4−ヒドロキシインドール=0.30:0.08:0.54:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=6,600
分子量分布(Mw/Mn)=1.85
この高分子化合物をポリマー27とする。
2Lのフラスコにモノマー8の9.7g、ベンゾチオフェン1.1g、4−アセトキシスチレン8.9g、PAGモノマー3の2.8g、4−ヒドロキシインドール0.4g、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、窒素ブローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を1.2g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1L溶液中に沈殿させ、得られた白色固体をメタノール100mL、テトラヒドロフラン200mLに再度溶解し、トリエチルアミン10g、水10gを加え、70℃で5時間アセチル基の脱保護反応を行い、酢酸を用いて中和した。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、以下の分析結果となった。
共重合組成比(モル比)
モノマー8:ベンゾフラン:4−ヒドロキシスチレン:PAGモノマー3:4−ヒドロキシインドール=0.30:0.08:0.54:0.05:0.03
重量平均分子量(Mw)=6,800
分子量分布(Mw/Mn)=1.74
この高分子化合物をポリマー28とする。
4−t−ブトキシスチレン:4−ヒドロキシスチレン: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]ノナン−9−イル:PAGモノマー3=0.30:0.47:0.15:0.08
重量平均分子量(Mw)=8,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.90
この高分子化合物を比較ポリマー1とする。
4−t−ブトキシスチレン:4−ヒドロキシスチレン: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]ノナン−9−イル:1−ビニルイミダゾール=0.30:0.51:0.15:0.04
重量平均分子量(Mw)=8,900
分子量分布(Mw/Mn)=1.93
この高分子化合物を比較ポリマー2とする。
4−t−ブトキシスチレン:4−ヒドロキシスチレン: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]ノナン−9−イル=0.30:0.50:0.20
重量平均分子量(Mw)=9,200
分子量分布(Mw/Mn)=1.99
この高分子化合物を比較ポリマー3とする。
上記で合成した高分子化合物を用いて、界面活性剤として3M社製界面活性剤のFC−4430を100ppmを溶解させた溶媒に表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ポジ型レジスト材料を調製した。
表1中の各組成は次の通りである。
ポリマー1〜28:合成例1〜28
比較ポリマー1〜3:比較合成例1〜3
有機溶剤:PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
CyH(シクロヘキサノン)
PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
酸発生剤:PAG1(下記構造式参照)
塩基性化合物:Amine1、Amine2(下記構造式参照)
表1中に示されるレジスト材料を直径6インチのSi基板上に、クリーントラックMark5(東京エレクトロン社製)を用いてスピンコートし、ホットプレート上で110℃で60秒間プリベークして80nmのレジスト膜を作製した。これに、日立製作所HL−800Dを用いてHV電圧50keVで真空チャンバー内描画を行った。
描画後直ちにクリーントラックMark5(東京エレクトロン社製)を用いてホットプレート上で60秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、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。
120nmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量における、最小の寸法を解像力とし、120nmLSのエッジラフネスをSEMで測定した。
レジスト組成とEB露光における感度、解像度、及びエッジラフネスの結果を表1に示す。
一方、比較例のレジスト材料は、十分な解像力と感度を有しているものの、エッジラフネスは、本発明のレジスト材料に比べてかなり大きい結果となった。
Claims (7)
- 少なくとも、下記一般式(1)で示される、酸不安定基で置換されたフェノール性水酸基を有する繰り返し単位a、スルホニウム塩を有する繰り返し単位b1及びb2のいずれか1つ以上、アミノ基を有する繰り返し単位cを有する高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。
- 前記レジスト材料が、化学増幅ポジ型レジスト材料であることを特徴とする請求項1に記載のレジスト材料。
- 前記レジスト材料が、有機溶剤、溶解阻止剤、酸発生剤、塩基性化合物、及び界面活性剤のいずれか1つ以上を含有するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレジスト材料。
- 少なくとも、請求項1乃至請求項3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、高エネルギー線で露光する工程と、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。
- 前記高エネルギー線で露光する工程において、波長3〜15nmの真空紫外線を光源として用いることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成方法。
- 前記高エネルギー線で露光する工程において、加速電圧50keV以下の加速電圧電子ビームを光源として用いることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成方法。
- 前記加速電圧電子ビームを、加速電圧10keV以下の低加速電圧電子ビームとすることを特徴とする請求項6に記載のパターン形成方法。
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