JP5422293B2 - ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents
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Description
電子線やEUV光を用いたリソグラフィーは、次世代若しくは次々世代のパターン形成技術として位置付けられ、高感度、高解像性のレジスト組成物が望まれている。特にウェハー処理時間の短縮化のために高感度化は非常に重要な課題であるが、電子線やEUV用のポジ型レジスト組成物においては、高感度化を追求しようとすると、解像力の低下のみならず、ラインエッジラフネス(LWR)の悪化が起こり、これらの特性を同時に満足するレジスト組成物の開発が強く望まれている。高感度と、高解像性、良好なLWRはトレードオフの関係にあり、これを如何にして同時に満足させるかが非常に重要である。
これらのKrFエキシマレーザー光、電子線、あるいはEUV光を用いたリソグラフィープロセスに適したレジストとしては高感度化の観点から主に酸触媒反応を利用した化学増幅型レジストが用いられており、ポジ型レジストにおいては主成分として、アルカリ現像液には不溶又は難溶性で、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶となる性質を有するフェノール性ポリマー及び酸発生剤からなる化学増幅型レジスト組成物が有効に使用されている。
また、特許文献3にはラクトン基を有するEUV用ポリマーが、特許文献4には、ArFのリフロー用途としてのラクトン基含有ポリマーが、特許文献5にはシアノ基を有するラクトン基が、特許文献6にはラクトン含有化合物についての開示がある。
しかしながら、これらの改良の試みにおいても、いずれも露光量依存性(EL)と、フォーカス余裕度(DOF)性能、形状、マスクエラーエンハンスメントファクター(MEEF)性能、低現像欠陥を同時に満足できていないのが現状である。
<1>
(A)酸の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解性が増大する樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
を含有し、前記(A)酸の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解性が増大する樹脂が、下記一般式(IIa)で表される繰り返し単位、及び下記一般式(IIIb)で表される繰り返し単位を有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
一般式(IIa)において、
Vはラクトン構造を有する基を表す。
B 2 は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R 2 は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
<2>
前記樹脂(A)が、下記一般式(A2)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする<1>に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(A2)において、
A 2 は、酸の作用により脱離する基又は酸の作用により分解する基を有する基を表す。
B 2 は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
<3>
前記一般式(A2)で表される繰り返し単位が、下記一般式(A2’)で表される繰り返し単位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。
一般式(A2’)において、
Rh、Rk及びRjは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。RkとRjとは、互いに結合して環を形成してもよい。
B 2 は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
<4>
前記樹脂(A)が有する前記一般式(IIa)で表される基を含む繰り返し単位が、下記一般式(IIb)で表される繰り返し単位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。
一般式(IIb)において、
B 2 は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R 2 は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R 3 は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR 3 が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Yは、電子求引性基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。
<5>
前記樹脂(A)が有する前記一般式(IIa)で表される基を含む繰り返し単位が、下記一般式(IIc)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(IIc)において、
B 2 は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R 3 は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR 3 が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
pは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。
<6>
前記化合物(B)として、トリアリールスルホニウム塩、ジアゾジスルホン誘導体及び有機スルホン酸のオキシムエステルから選ばれる少なくとも1種類の化合物を含有することを特徴とする<1>〜<5>のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
<7>
前記化合物(B)として、トリアリールスルホニウム塩から選ばれる少なくとも1種類の化合物、並びにジアゾジスルホン誘導体及び有機スルホン酸のオキシムエステルから選ばれる少なくとも1種類の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>
<1>〜<7>のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物を用いて形成されたレジスト膜。
<9>
<1>〜<7>のいずれか1項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、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
<10>
前記露光が電子線又はEUV光によって行われる、<9>に記載のパターン形成方法。
本発明は、前記<1>〜<10>に係る発明であるが、以下、それ以外の事項(例えば、下記(1)〜(17))についても記載している。
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
を含有し、前記(A)酸の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解性が増大する樹脂が、下記一般式(II)で表される基を含む繰り返し単位、及び下記一般式(IIIa)で表される繰り返し単位を有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Vはラクトン構造を有する基を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
一般式(IIIa)において、
S1は、任意の置換基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
B1は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
mは、置換基数であって、0〜4の整数を表す。
(2) 前記樹脂(A)が、下記一般式(A2)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
A2は、酸の作用により脱離する基又は酸の作用により分解する基を有する基を表す。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
(3) 前記一般式(A2)で表される繰り返し単位が、下記一般式(A2’)で表される繰り返し単位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。
Rh、Rk及びRjは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。RkとRjとは、互いに結合して環を形成してもよい。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
(4) 前記樹脂(A)が有する前記一般式(IIIa)で表される繰り返し単位が、下記式(IIIb)で表される繰り返し単位であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
Vはラクトン構造を有する基を表す。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
(6) 前記樹脂(A)が有する前記一般式(II)で表される基を含む繰り返し単位が、下記一般式(IIb)で表される繰り返し単位であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R3は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR3が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Yは、電子求引性基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。
(7) 前記樹脂(A)が有する前記一般式(II)で表される基を含む繰り返し単位が、下記一般式(IIc)で表される繰り返し単位であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R3は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR3が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
pは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。
(8) 前記化合物(B)として、トリアリールスルホニウム塩、ジアゾジスルホン誘導体及び有機スルホン酸のオキシムエステルから選ばれる少なくとも1種類の化合物を含有することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(9) 前記化合物(B)として、トリアリールスルホニウム塩から選ばれる少なくとも1種類の化合物、並びにジアゾジスルホン誘導体及び有機スルホン酸のオキシムエステルから選ばれる少なくとも1種類の化合物を含有することを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
(10) (1)〜(9)のいずれか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、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
Sa、Sb、Scは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。SaとSbとは、互いに結合して環を形成してもよい。
Sd、Se、Sf、Sgは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。SdとSeとは、互いに結合して環を形成してもよい。
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、酸の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解性が増大する樹脂(以下、「樹脂(A)」ともいう)を含有する。
樹脂(A)は、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解性が大きな基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
酸の作用により脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38)、−C(R01)(R02)(OR39)、−C(R01)(R02)−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38)、−CH(R36)(Ar)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。
Arは、アリール基を表す。
R36〜R39、R01及びR02のアルキル基は、炭素数1〜8の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、へキシル基、オクチル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01及びR02のシクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、炭素数3〜8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、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、アンドロスタニル基等を挙げることができる。なお、シクロアルキル基中の炭素原子の一部が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
R36〜R39、R01及びR02のアラルキル基は、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。
R36〜R39、R01及びR02のアルケニル基は、炭素数2〜8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、シクロへキセニル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01、R02及びArは、置換基を有していてもよい。R36〜R39、R01、R02及びArが有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基等を挙げることができる。
酸分解性基を有する繰り返し単位としては後述の一般式(A2)で表される繰り返し単位が好ましい。
Vはラクトン構造を有する基を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
Vとしてのラクトン構造を有する基におけるラクトン構造は、Zとしての結合に直接結合する。
R2で表されるアルキレン基としては、鎖状アルキレン基又は環状アルキレン基が好ましく、好ましい鎖状アルキレン基としては炭素数が1〜10の鎖状のアルキレンが好ましく、より好ましくは炭素数1〜5であり、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。好ましい環状アルキレンとしては、炭素数1〜20の環状アルキレンであり、例えば、シクロヘキシレン、シクロペンチレン、ノルボルニレン、アダマンチレン等が挙げられる。R2で表される基として好ましくは鎖状アルキレンである。
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。
Vはラクトン構造を有する基を表す。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
B2としてより好ましい基としては、水素原子、アルキル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基である。更に好ましくは、水素原子、アルキル基、特に好ましくは、水素原子、メチル基である。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R3は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR3が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Yは、電子求引性基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。
R3としてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、多環でもよく、環内に酸素原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などを挙げることができる。
R3のアルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。アルキル基、シクロアルキル基上の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子やメルカプト基、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基、ベンジルオキシ基等のアルコキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、及びシアノ基、ニトロ基、スルホニル基、シリル基、エステル基、アシル基、ビニル基、アリール基等が挙げられる。また複数個ある場合に、2つのR3が結合して環(好ましくはシクロアルキレン基)を形成していてもよい。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R3は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR3が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
pは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。
樹脂(A)は、前記一般式(II)で表される基を含む繰り返し単位と、更に下記一般式(IIIa)で表される繰り返し単位を有する。
S1は、任意の置換基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
B1は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
mは、置換基数であって、0〜4の整数を表す。
A2は、酸の作用により脱離する基又は酸の作用により分解する基を有する基を表す。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
炭化水素基としては、アルキル基若しくはシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基を有する基を有する基が好ましく、より好ましくは、アルキル基若しくはシクロアルキル基を有する基であり、更により好ましくは、アルキル基を有する基である。A2に於ける、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、前記酸の作用により脱離する基に於ける、それらと同様のものを挙げることができる。
A2の酸の作用により分解する基を有する基としては、酸分解性基を有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基等を挙げることができる。
B2は、好ましくは、水素原子、アルキル基であり、アルキル基の場合更に好ましくはメチル基である。
Rh、Rk及びRj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、又はアラルキル基を表す。RkとRjとは、互いに結合して環を形成してもよい。
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
RkとRjとが、互いに結合して形成する環は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、炭素数3〜8のシクロアルカン構造が好ましく、例えば、シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロへキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6〜20のシクロアルカン構造が好ましく、例えば、アダマンタン構造、ノルボルナン構造、ジシクロペンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等を挙げることができる。なお、シクロアルカン構造中の炭素原子の一部が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
Rh、Rk及びRjは、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましい。
Rhがアルキル基であり、RkとRjとが、互いに結合して環を形成することが好ましい。
Rhが水素原子であり、Rkがアリール基であり、Rjがアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であることが好ましい。
nは、1〜3の整数を示す。mは、0〜3の整数を示す。但し、m+n≦5である。
A1は、酸の作用により脱離する基又は酸の作用により分解する基を有する基を表す。
S1は、任意の置換基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
B1は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
なお、一般式(A1)におけるS1及びB1は、前記一般式(IIIa)におけるS1及びB1はと同一でも異なっていてよい。
B1のアルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基等を挙げることができる。
B1のアシル基及びB1のアシロキシ基に於けるアシル基は、炭素数1〜8個のアシル基が好ましく、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基等を挙げることができる。
B1のシクロアルキル基は、炭素数3〜15の単環又は多環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、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基、アダマンチル基等を挙げることができる。
B1のアリール基は、炭素数6〜18のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。
B1のアラルキル基は、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。
B1は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
L1及びL2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基から選ばれる原子又は基を表す。
Z2は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基を表す。
Z2とL1は、互いに結合して5又は6員環を形成してもよい。
Z2とL1が互いに結合して形成する5又は6員環としては、テトラヒドロピラン環、テトラヒドロフラン環等が挙げられる。
L1、L2及びZ2に於ける、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、B1におけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基と同様のものがあげられる。
A1の酸の作用により分解する基を有する基としては、酸分解性基を有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基等を挙げることができる。
S1に於けるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基は、B1に於けるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基と同様のものがあげられる。
S1に於けるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
Rf及びRgに於ける、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基としては、B1に於ける、それらと同様のものを挙げることができる。
Rf及びRgのアシロキシ基に於けるアシル基は、B1に於けるアシル基と同様のものを挙げることができる。
Rf及びRgのアルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基に含まれるアルキル基としては、B1に於けるアルキル基と同様のものがあげられる。
S1は、複数ある場合は、各々独立して任意の置換基を表す。
R01は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
Bは、ハロゲン原子、シアノ基、アシル基、アルキル基、アルコキシ基、アシルオキシ基又はアルコキシカルボニル基を表す。
pは0〜5の整数を表す。
R01におけるアルキル基又はシクロアルキル基としては、炭素数20個以下が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などである。これらの基は置換基を有していても良く、例えばアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ピロリドン残基等のヘテロ環残基などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。CF3基、アルコキシカルボニルメチル基、アルキルカルボニルオキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基等が更に好ましい。
R01におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
R01におけるアルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R01におけるアルキル基と同様のものが好ましい。
Bとしてのアルキル基は、例えば炭素数1〜8個のアルキル基であって、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、オクチル基を好ましく挙げることができる。
Bとしてのアルコキシ基は、例えば炭素数1〜8の上記アルコキシ基であり、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等を挙げることができる。
Bとしてのアシルオキシ基又はアルコキシカルボニル基は、上記アシル基、アルコキシ基に対応する基を挙げることができる。
pは0〜5の整数を表し、0〜2が好ましく、1〜2がより好ましく、1が更に好ましい。
Ra〜Rcは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基又はアルキル基を表す。
X1は、水素原子又は有機基を表す。
非酸分解性基としては、好ましくはアシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミドオキシ基、アルキルアミド基であり、より好ましくはアシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基である。
非酸分解性基において、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基の様な炭素数1〜4個のものが好ましく、シクロアルキル基としてはシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基の様な炭素数3〜10個のものが好ましく、アルケニル基としてはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基の様な炭素数2〜4個のものが好ましく、アルケニル基としてはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基の様な炭素数2〜4個のものが好ましく、アリール基としてはフェニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル基、ナフチル基、アントラセニル基の様な炭素数6〜14個のものが好ましい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基等の炭素数1〜4個のアルコキシ基が好ましい。
R11a〜R13aは、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基又はアリール基を表す。R14a及びR15aは、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表す。R16aは、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基又はアリール基を表す。なお、R11a、R12a、R13aのうちの2つ、又はR14a、R15a、R16aのうちの2つが結合して環を形成してもよい。
なお、X1には、酸分解性基を有する基を変性により導入することもできる。このようにして、酸分解性基を導入したX1は、例えば、以下のようになる。
−〔C(R17a)(R18a)〕p−CO−OC(R11a)(R12a)(R13a)R17a及びR18aは、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表す。pは1〜4の整数である。
R12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖若しくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、若しくはR15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
R17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖若しくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖若しくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
R22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖若しくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
また、上記アルキル基の更なる置換基としては、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アシル基、アシルオキシ基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。
以下に、脂環式炭化水素基のうち、脂環式部分の構造例を示す。
また、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基は、更に置換基を有していてもよく、このような置換基としては、例えば、炭素数1〜4のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)、ヒドロキシ基、オキソ基、アルキルカルボニル基(好ましくは炭素数2〜5)、アルキルカルボニルオキシ基基(好ましくは炭素数2〜5)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜5)、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、フッ素原子等)等を挙げることができる。
一般式(V)で表される繰り返し単位の含有率は、樹脂を構成する全繰り返し単位中、好ましくは0〜30モル%、より好ましくは0〜20モル%、特に好ましくは0〜10モル%である。
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。
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。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。好ましい水酸基又はシアノ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、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。
アルカリ可溶性基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接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、更にはアルカリ可溶性基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、のいずれも好ましく、連結基は単環又は多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
等の微調整が可能となる。
KrF、電子線、X線、EUV露光用である場合に、好ましくはヒドロキシスチレン繰り返し単位/酸分解基で保護されたヒドロキシスチレン繰り返し単位を有する共重合体、ヒドロキシスチレン繰り返し単位/酸分解基で保護された(メタ)アクリル酸エステル繰り返し単位を有する共重合体が好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物が、電子線、X線、EUV露光用であるとき、樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、1,000〜200,000の範囲であることが好ましく、更に好ましくは1,000〜100,000の範囲であり、更に好ましくは1,000〜50,000の範囲であり、特に好ましくは3,000〜10,000の範囲である。
ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)のポリスチレン換算値をもって定義される。
樹脂(A)の分散度(Mw/Mn)は、1.0〜3.0であることが好ましく、更に好ましくは1.0〜2.5、更に好ましくは、1.0〜2.0である。アゾ系重合開始剤を用いてラジカル重合を行うことで分散度1.3〜2.0の樹脂(A)を合成することができる。また、分散度1.0〜1.5の樹脂(A)は、リビングラジカル重合によって合成可能である。
樹脂(A)のアルカリに対する溶解速度、感度の点から200,000以下が好ましい。
樹脂(A)の添加量は、総量として、ポジ型レジスト組成物の全固形分に対し、通常10〜99質量%であり、好ましくは20〜98質量%であり、特に好ましくは50〜97質量%である。
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(「酸発生剤」、「化合物(B)」ともいう)を含有する。
そのような酸発生剤としては、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。
X-は、非求核性アニオンを表す。
Rc1は、有機基を表す。
Rd1は水素原子、アルキル基を表し、結合しているアルキル基、アリール基と環構造を形成してもよい。
Rc1の有機基として、より好ましくは1位がフッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子又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。Rc1において炭素原子を5個以上有する時、少なくとも1つの炭素原子は全ての水素原子がフッ素原子で置換されているのではなく、水素原子の一部が残されていることが好ましく、水素原子の数がフッ素原子より多いことがより好ましい。炭素数5以上のパーフロロアルキル基を有さないことにより生態への毒性が軽減する。
Rc1の特に好ましい様態としては、下記一般式で表される基である。
Rc6は、炭素数4以下、より好ましくは2〜4、更に好ましくは2〜3のパーフロロアルキレン基、又は1〜4個のフッ素原子及び/又は1〜3個のフロロアルキル基で置換されたフェニレン基を表す。
Axは、単結合又は連結基(好ましくは、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−又は−SO2N(Rd1)−)を表す。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表し、Rc7と結合して環構造を形成してもよい。
Rc7は、水素原子、フッソ原子、置換していてもよい、直鎖若しくは分岐状アルキル基、単環若しくは多環のシクロアルキル基又はアリール基を表す。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基としてフッソ原子を有さないことが好ましい。
Rc3、Rc4及びRc5は、各々独立に、有機基を表す。
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。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、感度が向上し、好ましい。
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。
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、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、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。
化合物(ZI−2)は、一般式(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場合の化合物である。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。
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。
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より好ましい。
R201〜R203としての2−オキソアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、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-と同様のものである。
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、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より好ましい。
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、置換基を有しててもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよい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、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(I)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、置換若しくは未置換のアリール基を表す。
R208は、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基を表す。
R209及びR210は、置換若しくは未置換のアルキル基、、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基又は電子求引性基を表す。R209として好ましくは、置換若しくは未置換のアリール基である。R210として好ましくは、電子求引性基であり、より好ましくはシアノ基、フロロアルキル基である。
Aは、置換若しくは未置換のアルキレン基、置換若しくは未置換のアルケニレン基又は置換若しくは未置換のアリーレン基を表す。
酸発生剤の組成物中の含量は、KrFエキシマレーザー光によるパターニングに使用する場合、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。
活性光線又は放射線の照射により、カルボン酸を発生する化合物(カルボン酸発生剤ともいう)を使用してもよい。
カルボン酸発生剤としては下記一般式(C)で表される化合物が好ましい。
アルキル基、シクロアルキル基又はアルケニル基が有してもよい置換基の例としては、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、フッ素原子等)、アリール基(フェニル基、ナフチル基等)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)等を挙げることができる。
アリール基が有してもよい置換基の例としては、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、フッ素原子等)、ニトロ基、シアノ基、アルキル基(メチル基、エチル基、t-ブチル基、t-アミル基、オクチル基等)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)等を挙げることができる。
アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基が有してもよい置換基の例としては、上記R21がアルキル基である場合の置換基の例として挙げたものと同じものが挙げられる。アリール基の置換基の例としては、上記R21がアリール基である場合の置換基の例として挙げたものと同じものが挙げられる。
なお、式(C)のカチオン部の2つ以上が、単結合又は連結基(例えば、−S−、−O−など)により結合し、式(C)のカチオン部を複数有するカチオン構造を形成してもよい。
カルボン酸発生剤は、特開2002−27806号に記載の合成方法など公知の方法により合成することができる。
スルホン酸発生剤及びカルボン酸発生剤を併用する場合は、カルボン酸発生剤/スルホン酸発生剤(質量比)は、通常99.9/0.1〜50/50、好ましくは99/1〜60/40、特に好ましくは98/2〜70/30である。
R1〜R13は、各々独立に水素原子又は置換基を表す。
Zは単結合又は2価の連結基である。
X-は対アニオンを表す。
R1〜R13としてのアルコール性水酸基を含む置換基は、アルコール性水酸基を2つ以上有しても良い。R1〜R13としてのアルコール性水酸基を含む置換基の有するアルコール性水酸基の数としては1個から6個であり、好ましくは1個から3個が好ましく、更に好ましくは1個であることが好ましい。
一般式(I)で表される化合物の有するアルコール性水酸基の数は、R1〜R13すべてあわせて1個から10個であり、好ましくは1個から6個であり、更に好ましくは1個から3個である。
更に、R1〜R13がアルコール性水酸基を含有しない場合、R1〜R13は特に好ましくは水素原子又はアルキル基(シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を含む)、ハロゲン原子、アルコキシ基である。
非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
非求核性スルホン酸アニオンとしては、例えば、アルキルスルホン酸アニオン、アリールスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。非求核性カルボン酸アニオンとしては、例えば、アルキルカルボン酸アニオン、アリールカルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。
アリールスルホン酸アニオンにおけるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
上記アルキルスルホン酸アニオン及びアリールスルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基として更にアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5の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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。
対アニオンとして具体的には、メタンスルホン酸アニオン、トリフロロメタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロエタンスルホン酸アニオン、ヘプタフロロプロパンスルホン酸アニオン、パーフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロヘキサンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビストリフロロメチルベンゼンスルホ酸アニオン、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸アニオン、パーフロロエトキシエタンスルホン酸アニオン、2,3,5,6−テトラフロロ−4−ドデシルオキシベンゼンスルホン酸アニオン、p-トルエンスルホン酸アニオン、2,4,6-トリメチルベンゼンスルホン酸アニオンなどが挙げられる。
水酸基の保護基Pとしてはエーテルやエステル等が挙げられ、例えば、メチルエーテル、アリールエーテル、ベンジルエーテル、酢酸エステル、安息香酸エステル、炭酸エステル等が挙げられる。
対アニオンX-はイオン交換樹脂に通し、目的のアニオンの共役酸を添加することにより、所望のアニオンに変換することが出来る。
本発明において、酸発生剤の含有量は、EUV、X線、又は電子線によるパターニングに使用する場合、ポジ型レジスト組成物の全固形分に対して、好ましくは10〜50質量%であり、より好ましくは20〜40質量%である。
これに対して、EUV或いは電子線露光においては、入射1光子あるいは1電子あたりのエネルギーが従来のArFやKrF露光などと比べて非常に高く、そのエネルギーの吸収率はポジ型レジスト組成物の化学構造にほとんど依存しないため、透過率からの光酸発生剤濃度の制約はないと考えられる。
一方、光酸発生剤濃度が高まると光酸発生剤同士の凝集が起こり、酸発生効率の低下や安定性の劣化が生じることが分かってきた。本発明では従来のArFやKrF用のポジ型レジスト組成物では透過率や光酸発生剤の凝集が問題となり実質上使用できなかった高濃度の光酸発生剤でも固形分濃度を最適化することにより有効に使用できることを見出した。これは、まったく予想外の効果であったが、レジスト液の状態で光酸発生剤の濃度を適切に保つこと(この点は、後述する「全固形分濃度」に関係する)により、レジスト膜にした後も安定な分散状態が保たれるようになったものと考えられる。
本発明のポジ型レジスト組成物は、(C)有機塩基性化合物を含有することができる。(C)有機塩基性化合物を組み合わせることで、より本件の効果を高めることができる。
本発明で用いる有機塩基性化合物は、フェノールよりも塩基性の強い有機塩基性化合物が好ましい。
R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、ここでR250とR251は互いに結合して環を形成してもよい。これらは置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基又は炭素数3〜20のアミノシクロアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基又は炭素数3〜20のヒドロキシシクロアルキル基が好ましい。また、これらはアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでも良い。
R253、R254、R255及びR256は、各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数3〜6のシクロアルキル基を示す。
スルホン酸エステル基を有するアミン化合物、スルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物に於ける、スルホン酸エステル基としては、アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキル基スルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルのいずれであっても良く、アルキルスルホン酸エステルの場合にアルキル基は炭素数1〜20、シクロアルキルスルホン酸エステルの場合にシクロアルキル基は炭素数3〜20、アリールスルホン酸エステルの場合にアリール基は炭素数6〜12が好ましい。アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルは置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基が好ましい。
ジアザビシクロ構造を有する化合物としては、1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エンなどがあげられる。
オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシドなどがあげられる。
オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としては、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−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あげられる。
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、トリ(n−ドデシル)アミン、ジシクロメチルアミン、ジシクロエ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。
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。
Sa、Sb、Scは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。SaとSbとは、互いに結合して環を形成してもよい。
Sd、Se、Sf、Sgは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
有機塩基性化合物の分子量は、100〜1000であることが好ましく、より好ましくは100〜800、更に好ましくは150〜800である。
KrFエキシマレーザーによるパターニングに使用する場合、有機塩基性化合物の含有量は、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
EUV、X線、又は電子線によるパターニングに使用する場合、有機塩基性化合物の含有量は、ポジ型レジスト組成物の全固形分に対して、1.0〜8.0質量%であることが好ましく、より好ましくは1.5〜5.0質量%、更に好ましくは2.0〜4.0質量%である。
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記の成分を溶剤に溶解して、調製する。
ポジ型レジスト組成物中の全固形分濃度は、塗布膜厚の設定値により異なるが、好ましくは2.0〜25.0質量%、更に好ましくは4.0〜10.0質量%である。
溶剤は、1種単独でも2種以上を混合した混合溶剤であってもよい。
全溶剤量のうち、プロピレングリコールモノメチルエーテルを50質量%以上含有することが特に好ましく、50〜80質量%含有することが最も好ましい。プロピレングリコールモノメチルエーテルと併用する溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチルが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが最も好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に、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及びシリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
以下、「(F)成分」或いは「溶解阻止化合物」ともいう。
(F)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としては、220nm以下の透過性を低下させないため、Proceedingof SPIE,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。
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じて更に染料、可塑剤、上記(E)成分以外の界面活性剤、光増感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
本発明のポジ型レジスト組成物は酸化防止剤を含有することが好ましい。
酸化防止剤とは、有機材料が酸素の存在下で酸化されることを防ぐためのものである。
本発明のポジ型レジスト組成物は、基板など支持体上に塗布され、レジスト膜を形成する。このレジスト膜の膜厚は、0.02〜0.1μmが好ましい。
基板上に塗布する方法としては、スピン塗布が好ましく、その回転数は1000〜3000rpmが好ましい。
当該レジスト膜に、電子線、X線又はEUVを照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像する。これにより良好なパターンを得ることができる。
更に、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。
下記表3で示した各成分を溶解させ、得られた溶液を0.1μm孔径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、ポジ型レジスト組成物を得た。
全固形分濃度は、KrFエキシマレーザーによるパターニングに使用する場合は7.0質量%、電子線によるパターニングに使用する場合は7.0質量%、EUVによるパターニングに使用する場合は5.0質量%とした。
C3−1;トリ(n−ブチル)アミン
C3−2;トリ(n−オクチル)アミン
C3−3;トリ(n−ドデシル)アミン
C3−4;ジシクロヘキシルメチルアミン
C3−5;ジシクロヘキシルエチルアミン
C3−6;トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン
C4−1;テトラ-(n-ブチル)アンモニウムヒドロキシド
C4−2;テトラ-(n-オクチル)アンモニウムヒドロキシド
<界面活性剤>
W−1;メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)
W−2;PF6320(OMNOVA社製)
<溶剤>
D−1;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)
D−2;プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
D−3;乳酸エチル
D−4;メチルアミルケトン
8インチシリコンウェハー上に、東京エレクトロン製スピンコーターACT8を用いて、日産化学社製反射防止膜DUV−42を200℃、60秒ベークし、平均膜厚60nmの膜を得た。その後、この膜上に、上記のポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃、60秒ベークして平均膜厚300nmの膜を得た。
得られたレジスト膜に、KrFエキシマレーザースキャナー(ASML製PAS5500/850C、波長248nm、NA=0.80、Annular 0.80/0.30)を用いて、パターン露光した。この際に用いたレチクルは6%ハーフトーンマスクを用いた。
得られたパターンを走査型電子顕微鏡(日立社製S−9260)によりHole径を観察し、150nmのホール(マスクのサイズは180nm、Pitch=250nm)を解像する時の照射エネルギーを感度(Eopt)とした。
露光量に対するホールサイズを上記と同様の方法で測定し、ターゲットサイズであるホールサイズ150nmの±10%つまり、135nm及び、165nmとなる露光量を求め、以下の式で定義される露光量依存性(EL)を算出した。値が大きいほど露光量依存性が良いことを示す。
〔EL(%)〕=〔(165nmとなる露光量)−(135nmとなる露光量)〕/(Eopt)
(2−1)で求められた感度において、フォーカスをずらして露光し、フォーカスに対するホールサイズを上記と同様の方法で測定し、ターゲットサイズであるホールサイズ150nmの±10%つまり、135nmから165nmに得られたサイズが入る範囲をフォーカス余裕度(DOF)(μm)とした。値が大きいほどフォーカス余裕度(DOF)が広いことを示す。
A:パターン側壁が非常にきれいで側壁の垂直性が85度以上90度以下の場合
B:パターン側壁が非常にきれいで側壁の垂直性が80度以上85度未満の場合若しくはパターン側壁はやや荒く側壁の垂直性が85度以上90度以下の場合
C:パターン側壁はやや荒く側壁の垂直性が80度以上85度未満の場合
D:パターン側壁はやや荒く側壁の垂直性が80度未満の場合、若しくはパターン側壁が非常に荒く側壁の垂直性が80度以上85度未満の場合
E:パターン側壁が非常に荒く側壁の垂直性が80度未満の場合
マスクサイズ180nm、Pitch=250nmのマスクパターンで180nmのレジストパターンが得られる露光量で、Pitch=250nmに固定したまま、マスクサイズを175nmから185nmのサイズに変更したときの、レジストパターンのサイズ変化の傾きをMEEFとした。つまり、マスクサイズ175nm,178nm,180nm,182nm,185nmの際のレジストパターンのサイズを測定し、横軸にマスクサイズ、縦軸にレジストパターンのサイズをプロットした際の直線近似の傾き。
(2)レジストパターンの形成と同じ条件で、マスクサイズ170nm、ピッチ280nmのマスクパターンでホールサイズ140nmのレジストパターンが得られる露光量で、140nmのパターンをウエハ面内78箇所露光した。この得られたパターン付きウエハをケーエルエー・テンコール(株)製KLA−2360により現像欠陥数を測定した。この際の検査面積は計205cm2、ピクセルサイズ0.25μm、スレッシュホールド=30、検査光は可視光を用いた。得られた数値を検査面積で割った値を欠陥数(個/cm2)として評価した。
実施例1〜20及び比較例1、2の評価結果を下記表4に示した。
下記表5に示した各成分を溶解させ、得られた溶液を0.1μm孔径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、ポジ型レジスト組成物を得た。
このポジ型レジスト組成物を、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコンウエハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し120℃、60秒ベークして平均膜厚300nmの膜を得た。
このレジスト膜に対し、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50keV)を用いて電子線照射を行った。照射後に120℃、60秒ベークし、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間現像した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。得られたパターンを下記の方法で評価した。
電子線の照射によるパターニングにおいて、150nmライン(ライン:スペース=1:1)により150nmラインが得られた時の照射エネルギーを感度とした。線幅は走査型電子顕微鏡(日立社製S−9260)により観察して求めた。
(3−1)で得られた感度を示す露光量において、ライン:スペース=1:1パターンが何nmまで解像するかを上記と同様に走査型電子顕微鏡により観察した。
(3−1)で得られた感度において、150nmライン(ライン:スペース=1:1)が150nmに仕上がっているラインパターンについて走査型顕微鏡(日立社製S9260)で観察し、ラインパターンの長手方向のエッジ2μmの範囲について、エッジがあるべき基準線からの距離を50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
(3−1)で得られた感度を示す露光量において、150nmライン(ライン:スペース=1:1)により150nmラインを得た。該レジストパターンの側壁を走査型電子顕微鏡(日立社製S−4800)により観察した。評価はKrFでの前記評価と同様である。
ポジ型レジスト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、300nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、露光せずに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、ケーエルエー・テンコール(株)製KLA−2360により現像欠陥数を測定した。この際の検査面積は計254cm2、ピクセルサイズ0.25μm、スレッシュホールド=30、検査光は可視光を用いた。得られた数値を検査面積で割った値を欠陥数(個/cm2)として評価した。
実施例21〜35及び比較例3、4の評価結果を下記表6に示した。
下記表7で示した各成分を溶解させ、得られた溶液を0.1μm孔径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、ポジ型レジスト組成物を得た。
このポジ型レジスト組成物をヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコンウエハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、120℃、60秒ベークして平均膜厚150nmの膜を得た。
得られたレジスト膜にEUV光(波長13nm:リソトラックジャパン社製、EUVES)を用いて、露光量を0〜20.0mJの範囲で0.5mJづつ変えながら露光を行い、更に120℃、60秒ベークした。その後2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて、各露光量での溶解速度を測定し、感度曲線を得た。
この感度曲線において、レジストの溶解速度が飽和するときの露光量を感度とし、また、解像力の指標として、感度曲線の接線の傾きが極大となる部の勾配から溶解コントラスト(γ値)を算出した。γ値が大きいほど溶解コントラストに優れ、解像力が高い。
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、150nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、露光せずに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、ケーエルエー・テンコール(株)製KLA−2360により現像欠陥数を測定した。この際の検査面積は計254cm2、ピクセルサイズ0.25μm、スレッシュホールド=30、検査光は可視光を用いた。得られた数値を検査面積で割った値を欠陥数(個/cm2)として評価した。
実施例36〜50及び比較例5、6の評価結果を下記表8に示した。
Claims (10)
- (A)酸の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解性が増大する樹脂、
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、
を含有し、前記(A)酸の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解性が増大する樹脂が、下記一般式(IIa)で表される繰り返し単位、及び下記一般式(IIIb)で表される繰り返し単位を有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
一般式(IIa)において、
Vはラクトン構造を有する基を表す。
B 2 は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。 - 前記樹脂(A)が有する前記一般式(IIa)で表される基を含む繰り返し単位が、下記一般式(IIb)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1〜3のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
一般式(IIb)において、
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R2は、アルキレン基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R3は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR3が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Yは、電子求引性基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよい。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。 - 前記樹脂(A)が有する前記一般式(IIa)で表される基を含む繰り返し単位が、下記一般式(IIc)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(IIc)において、
B2は、水素原子、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アシロキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基又はアラルキル基を表す。
R3は、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、複数個ある場合は同じでも異なっていてもよく、複数個ある場合には2つのR3が結合し、環を形成していても良い。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
kは、置換基数であって、0〜8の整数を表す。
pは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、1〜5の整数を表す。
mは、置換基数であって、1〜7の整数を表す。 - 前記化合物(B)として、トリアリールスルホニウム塩、ジアゾジスルホン誘導体及び有機スルホン酸のオキシムエステルから選ばれる少なくとも1種類の化合物を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物。
- 前記化合物(B)として、トリアリールスルホニウム塩から選ばれる少なくとも1種類の化合物、並びにジアゾジスルホン誘導体及び有機スルホン酸のオキシムエステルから選ばれる少なくとも1種類の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。
- 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を用いて形成されたレジスト膜。
- 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、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
- 前記露光が電子線又はEUV光によって行われる、請求項9に記載のパターン形成方法。
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