JP5358113B2 - ポジ型レジスト組成物およびパターン形成方法 - Google Patents
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Description
このため、脂環炭化水素構造を有する樹脂を含有するArFエキシマレーザー用レジストが開発されてきている(例えば特許文献1:特開2005−97533号公報、特許文献2:国際公開第05/016982号パンフレット)。
しかしながら、充分な透過率を維持しつつ、デフォーカスラチチュード、パターン形状といった諸性能を満たすことは困難だった。
特に近年、45nm以下の線幅を目指したパターンの縮小化に伴い、パターン倒れを抑制するために薄膜化が進んでいる。デバイス製造にはレジストパターンをマスクとしたエッチング過程が不可欠なため、薄膜化に伴うエッチング不足をハードマスク法などで補うプロセス改良が進んでいるものの、ハードマスクにパターン転写するためのドライエッチング耐性がより一層求められている。
下記一般式(1)で表される繰り返し単位及び一般式(2)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A1)、
下記一般式(3)で表される繰り返し単位及び一般式(4)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A2)、及び、
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(B)、
を含み、前記一般式(4)で表される繰り返し単位が、酸の作用により分解する基を含まないことを特徴とする、ポジ型レジスト組成物であって、更に、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する疎水性樹脂を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
一般式(1)に於いて、
Xa1は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
一般式(2)に於いて、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Abは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Vは下記LC1−3、LC1−4、LC1−7、LC1−8、LC1−9、LC1−10のいずれかの部分構造を表す。
式中、
Rb2は、任意の置換基を表す。
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。
*は式(2)におけるAbとの結合手を示し、ラクトン環が多環であっても任意の位置でAbと結合しうることを表す。
一般式(3)に於いて、
Xa2は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
T2は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx4〜Rx6は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx4〜Rx6の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
一般式(4)に於いて、
Rb1は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Acは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Wは炭素数6〜20のアルキル基、炭素数6〜20の無置換シクロアルキル基、または、アリール基を示す。
〔2〕
前記疎水性樹脂の添加量が、ポジ型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〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔3〕
前記疎水性樹脂が、(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〕又は〔2〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔4〕
樹脂(A2)が更にラクトン構造を有する繰り返し単位を有することを特徴とする、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項のポジ型レジスト組成物。
〔5〕
前記一般式(1)で表される繰り返し単位が、下記一般式(I)で表される繰り返し単位であることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(I)において、
R1は水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
R2はアルキル基を表す。
R3は、複数ある場合は各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基または水酸基を表す。
Zは炭素数3〜8のシクロアルキル基を表す。
nは0または正の整数を表す。
〔6〕
前記一般式(I)で表される繰り返し単位が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位であることを特徴とする〔5〕に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(II)において、R1は水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を表す。
〔7〕
更に、溶剤として環を含有しても良いモノケトン化合物を含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〕
前記環を含有しても良いモノケトン化合物が、シクロヘキサノンであることを特徴とする〔7〕に記載のポジ型レジスト組成物。
〔9〕
前記樹脂(A1)と前記樹脂(A2)の比率が、(A1):(A2)の重量比で90:10〜30:70であ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。
〔10〕
前記樹脂(A1)と前記樹脂(A2)の比率が、(A1):(A2)の重量比で70:30〜50:50であ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。
〔11〕
前記樹脂(A1)及び前記樹脂(A2)が、芳香族基を有さないことを特徴とする〔1〕〜〔10〕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(A1)及び前記樹脂(A2)が、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成された樹脂であることを特徴とする〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔13〕
前記一般式(4)において、Wが炭素数6〜20のアルキル基又は炭素数6〜20の無置換シクロアルキル基であることを特徴とする〔1〕〜〔12〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
〔14〕
〔1〕〜〔13〕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。
〔15〕
〔14〕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。
〔16〕
前記露光が液浸露光であることを特徴とする〔15〕に記載のパターン形成方法。
本発明は上記の〔1〕〜〔16〕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。
1.
下記一般式(1)で表される繰り返し単位及び一般式(2)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A1)、
下記一般式(3)で表される繰り返し単位及び一般式(4)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A2)、及び、
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(B)、
を含むことを特徴とする、ポジ型レジスト組成物。
一般式(1)に於いて、
Xa1は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
一般式(2)に於いて、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Abは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Vは下記LC1−3、LC1−4、LC1−7、LC1−8、LC1−9、LC1−10のいずれかの部分構造を表す。
式中、
Rb2は、任意の置換基を表す。
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。
*は式(2)におけるAbとの結合手を示し、ラクトン環が多環であっても任意の位置でAbと結合しうることを表す。
一般式(3)に於いて、
Xa2は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
T2は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx4〜Rx6は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx4〜Rx6の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
一般式(4)に於いて、
Rb1は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す
。
Acは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Wは炭素数6〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、または、アリール基を示す。
樹脂(A2)が更にラクトン構造を有する繰り返し単位を有することを特徴とする、上記1のポジ型レジスト組成物。
更に、(F)疎水性樹脂を含有する上記1または2のポジ型レジスト組成物。
上記1〜3のいずれかのレジスト組成物を用いて、ポジ型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。
なお、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。
本発明のポジ型レジスト組成物は、
後述する一般式(1)で表される繰り返し単位及び一般式(2)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A1)と、
後述する一般式(3)で表される繰り返し単位及び後述する一般式(4)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A2)と、
を含有する。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、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、カルボキシル基、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。
Xa1は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH2)3−基がより好ましい。
Rx1〜Rx3のシクロアルキル基は、単環若しくは多環のシクロアルキル基で、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、単環若しくは多環のシクロアルキル基で、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1がメチル基またはエチル基(より好ましくはエチル基)であり、Rx2とRx3とが結合して上述の単環のシクロアルキル基(より好ましくはシクロペンチル基)を形成している様態。
Rx1とRx2とが各々メチル基またはエチル基(より好ましくは共にメチル基)であり、Rx3が上述の多環のシクロアルキル基(より好ましくはアダマンチル基)を形成している様態。
Rx1とRx2とが各々メチル基またはエチル基(より好ましくは共にメチル基)であり、Rx3が単環のシクロアルキル基(より好ましくはシクロヘキシル基)である様態。
R1は水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
R2はアルキル基を表す。
R3は、複数ある場合は各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基または水酸基を表す。
Zは炭素数3〜8のシクロアルキル基を表す。
nは0または正の整数を表す。
R2のアルキル基は、炭素数1〜3のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などがあげられる。
Zは好ましくは炭素数3〜6のシクロアルキル基であり、さらに好ましくは5員環、即ちシクロペンタン構造である。
R3のアルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などがあげられる。R3の置換基は、環のいずれの位置にも有することができる。
R3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
nは0または正の整数を表す。即ち、Zで表されるシクロアルキル基は、置換基R3を置換しうる範囲の数で有していてもよい。nは好ましくは0または1である。
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Abは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Vは下記LC1−3、LC1−4、LC1−7、LC1−8、LC1−9、LC1−10のいずれかの部分構造を表す。
Rb2は、任意の置換基を表す。
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。
*は式(2)におけるAbとの結合手を示し、ラクトン環が多環であっても任意の位置でAbと結合しうることを表す。
置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(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1〜8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。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。
n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。
Abは好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。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。
Xa2は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
T2は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx4〜Rx6は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx4〜Rx6の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
一般式(4)に於いて、
Rb1は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Acは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Wは炭素数6〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、または、アリール基を示す。
また、一般式(4)で表される構造は、酸の作用により分解する基を含まないことが好ましい。またアルカリ可溶性基を含まないことが好ましい。
一般式(4)で表される繰り返し単位において、Rb1、Acが示すものは、それぞれ、式(2)におけるRb0、Abと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
Wの炭素数6〜20のアルキル基は、直鎖であっても分岐していてもよい。
Wの炭素数6〜20のシクロアルキル基は、単環若しくは多環のシクロアルキル基で、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基、スピロデカニル基などのスピロアルキル基、ビシクロ[4.4.0]デカニル基などのビシクロアルキル基などが好ましい。
Wのアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
Wにおける各置換基は、更に置換基を有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基等が挙げられる。
ラクトン基としては、ラクトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。
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価の連結基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。
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)の内のいずれかで示される構造を有する基を表す。
本発明においては、樹脂(A2)がラクトン構造を有する繰り返し単位を含む場合、樹脂(A1)における一般式(2)で表される繰り返し単位と同じ構造であることがより好ましい。即ち、本発明の樹脂(A1)と(A2)は、同じ構造の繰り返し単位を有し、その繰り返し単位が一般式(2)で表される構造であることが好ましい。
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(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。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。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。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
分散度(分子量分布)は、通常1〜3であり、好ましくは1〜2.6、更に好ましくは1〜2、特に好ましくは1.4〜1.7の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、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。
樹脂(A1)と樹脂(A2)の比率は、(A1):(A2)の重量比で90/10〜30/70が好ましく、より好ましくは80/20〜50/50、更に好ましくは70/30〜50/50である。
また、本発明において、樹脂(A1)および(A2)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
本発明のポジ型感光性組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有する。
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。
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1
〜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。
Z-は、非求核性アニオンを表す。
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記の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。
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。
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。
基、ペンチル基)、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。
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール
基を表す。
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。
また、酸発生剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な酸発生剤は、発生した酸のpKaがpKa=−1以下のフッ化置換アルカンスルホン酸、フッ化置換ベンゼンスルホン酸、フッ化置換イミド酸であることが特に好ましく、感度が向上する。
酸発生剤のポジ型レジスト組成物中の含量は、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、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を含有しても良いモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、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。
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、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。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
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。
アミン化合物は、1級、2級、3級のアミン化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアミン化合物が好ましい。アミン化合物は、3級アミン化合物であることがより好ましい。アミン化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、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(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。アミン化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、フォスフェート等が挙げられるが、中でもハロゲン原子、スルホネートが好ましい。ハロゲン原子としてはクロライド、ブロマイド、アイオダイドが特に好ましく、スルホネートとしては、炭素数1〜20の有機スルホネートが特に好ましい。有機スルホネートとしては、炭素数1〜20のアルキルスルホネート、アリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては例えばフッ素、塩素、臭素、アルコキシ基、アシル基、アリール基等が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的にはメタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。アリールスルホネートのアリール基としてはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられる。ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基として、具体的にはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル等が挙げられる。他の置換基としては炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
スルホン酸エステル基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に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−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、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、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、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。
酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物(以下、「溶解阻止化合物」ともいう)としては、220nm以下の透過性を低下させないため、ProceedingofSPIE, 2724,355 (1996)に記載されている酸分解
性基を含むコール酸誘導体の様な、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。酸分解性基、脂環式構造としては、樹脂(A1)および(A2)のところで説明したものと同様のものが挙げられる。
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、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30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。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。
当該レジスト膜に、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。
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。
さらに、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
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。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト膜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。
後退接触角とは、液滴-基板界面での接触線が後退する際に測定される接触角であり、動的な状態での液滴の移動しやすさをシミュレートする際に有用であることが一般に知られている。簡易的には、針先端から吐出した液滴を基板上に着滴させた後、その液滴を再び針へと吸い込んだときの、液滴の界面が後退するときの接触角として定義でき、一般に拡張収縮法と呼ばれる接触角の測定方法を用いて測定することができる。
液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウェハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウェハ上を動く必要があるので、動的な状態に於けるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、液滴が残存することなく、露光ヘッドの高速なスキャンに追随する性能がレジストには求められる。
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。
具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表す。
X2は、−F又は−CF3を表す。
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、フェニル基、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の整数を表す。
(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。
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)、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、ポリマー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、樹脂の主鎖に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)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、ポリマー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。
R4は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基を有する基を表す。
L6は、単結合又は2価の連結基を表す。
シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
L6の2価の連結基は、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜5)、オキシ基が好ましい。
疎水性樹脂(HR)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、疎水性樹脂(HR)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は、疎水性樹脂(HR)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。
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を豊富に含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(HR)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。
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。
成分1を19.78g、成分2を5.05g、成分3を10.92g、成分4を6.72g仕込み、シクロヘキサノン157.54gに溶解し、固形分濃度15質量%の溶液を調製した。この溶液に重合開始剤(和光純薬製V−601)を2.993g加え、これを窒素雰囲気下、6時間かけて、80℃に加熱したシクロヘキサノン溶液84.83gに滴下した。滴下終了後、反応液を2時間攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ヘキサン/酢酸エチル=7/3(質量比)の混合溶媒2017gに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である樹脂(P−7)を回収した。
なお、モノマー単位を、樹脂の構造における繰り返し単位の左側より順に、成分1、成分2、成分3、成分4と定義し、組成比を表に示す。
下記表に示す成分と、全固形分に対して100ppmの界面活性剤(PF6320:OMNOVA社性フッ素系界面活性剤)を溶剤に溶解させてレジスト液を調製し、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組成物を調製した。調製したポジ型レジスト組成物を下記の方法で評価し、結果を表に示した。
尚、表3に於いて、ポジ型レジスト組成物が疎水性樹脂(HR)を含有している場合、その添加形態を「添加」と標記した。
疎水性添加樹脂は下記の構造で共重合比50/50、Mw7000の物を用い、製膜後の水に対する後退接触角が70度になる様、各組成物の全固形分に対して0.1〜1.0%の間で添加し、レジストを調整した。
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、100℃で、60秒間ベークを行い、90nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75)を用い、85nm1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して露光した。その後110℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
得られたレジストパターンを、HITACHI U−621でAr/C4F6/O2ガスを用いて30秒間ドライエッチングし、ドライエッチング(DE)速度の測定した。
また、HITACHI S4800にて断面SEMでの表面荒れを観察し、DE耐性の指標とした。
尚、表面荒れの良好なものの例を図1、不均一なものの例を図2に示した。
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、98nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、100℃で、60秒間ベークを行い、90nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製 XT1700i、NA1.20)を用い、50nm1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して露光した。液浸媒体としては超純水を使用した。その後110℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で10秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
得られたパターンをHITACHI S9380とHITACHI S4800で形状とデフォーカスラチチュード(DOF;焦点深度)を確認した。
また、断面SEM観察によりトップとボトムの寸法差が5nm以下のものを○、5nm〜10nmのものを△、10nm以上のものを×とした。
PAG2: 下記z66
Q−2: N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
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
Claims (16)
- 下記一般式(1)で表される繰り返し単位及び一般式(2)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A1)、
下記一般式(3)で表される繰り返し単位及び一般式(4)で表される繰り返し単位を有する酸の反応によりアルカリ可溶性が増大する樹脂(A2)、及び、
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(B)、
を含み、前記一般式(4)で表される繰り返し単位が、酸の作用により分解する基を含まないことを特徴とする、ポジ型レジスト組成物であって、更に、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する疎水性樹脂を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
一般式(1)に於いて、
Xa1は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
一般式(2)に於いて、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Abは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Vは下記LC1−3、LC1−4、LC1−7、LC1−8、LC1−9、LC1−10のいずれかの部分構造を表す。
式中、
Rb2は、任意の置換基を表す。
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。
*は式(2)におけるAbとの結合手を示し、ラクトン環が多環であっても任意の位置でAbと結合しうることを表す。
一般式(3)に於いて、
Xa2は、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
T2は、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx4〜Rx6は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx4〜Rx6の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
一般式(4)に於いて、
Rb1は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Acは、単結合、アルキレン基、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価の連結基を表す。
Wは炭素数6〜20のアルキル基、炭素数6〜20の無置換シクロアルキル基、または、アリール基を示す。 - 前記疎水性樹脂の添加量が、ポジ型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に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記疎水性樹脂が、(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又は2に記載のポジ型レジスト組成物。
- 樹脂(A2)が更にラクトン構造を有する繰り返し単位を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項のポジ型レジスト組成物。
- 前記一般式(1)で表される繰り返し単位が、下記一般式(I)で表される繰り返し単位であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(I)において、
R1は水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基を表す。
R2はアルキル基を表す。
R3は、複数ある場合は各々独立して、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基または水酸基を表す。
Zは炭素数3〜8のシクロアルキル基を表す。
nは0または正の整数を表す。 - 前記一般式(I)で表される繰り返し単位が、下記一般式(II)で表される繰り返し単位であることを特徴とする請求項5に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(II)において、R1は水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を表す。 - 更に、溶剤として環を含有しても良いモノケトン化合物を含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。
- 前記環を含有しても良いモノケトン化合物が、シクロヘキサノンであることを特徴とする請求項7に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記樹脂(A1)と前記樹脂(A2)の比率が、(A1):(A2)の重量比で90:10〜30:70であることを特徴とする請求項1〜8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(A1)と前記樹脂(A2)の比率が、(A1):(A2)の重量比で70:30〜50:50であることを特徴とする請求項1〜9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(A1)及び前記樹脂(A2)が、芳香族基を有さないことを特徴とする請求項1〜10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(A1)及び前記樹脂(A2)が、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成された樹脂である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。
- 前記一般式(4)において、Wが炭素数6〜20のアルキル基又は炭素数6〜20の無置換シクロアルキル基であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 請求項1〜13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14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。
- 前記露光が液浸露光であることを特徴とする請求項15に記載のパターン形成方法。
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