JP5538744B2 - フォトレジスト組成物 - Google Patents
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Description
式(II)で表されるユニットを導くモノマーの具体例としては、以下のモノマーを挙げることができる。
2−ヒドロキシ−5−ノルボルネン、
5−ノルボルネン−2−カルボン酸、
5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル、
5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−ヒドロキシ−1−エチル、
5−ノルボルネン−2−メタノール、
5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物。
樹脂のLogP値 = Σ (各モノマーのLogP値 × モノマー組成比)
(式中のΣは、樹脂を構成するモノマー全てについて総和をとることを示す。)
LogPは物質の疎水性の程度を表す指標のひとつである。モノマーのLogPの値は、例えば、Chembridge Soft社製のChem Draw Ultra version 9.0.1で計算することで算出することができる。また樹脂におけるモノマー組成比は、樹脂を、例えばNMRで分析することで算出できる。
式(V)で表される化合物のアニオン部分の具体例としては、以下のアニオンが挙げられる。
A+−O3S−R13 (VIII)
式(VIII)中、R13は炭素数1〜6の直鎖状又は分枝状のペルフルオロアルキル基を表し、A+は有機対イオンを表す。
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、
ヘプタフルオロプロパンスルホネート、
パーフルオロブタンスルホネートなど。
該アルキル基の具体例としては、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基などが挙げられ、該アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基などが挙げられる。
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
樹脂合成で使用したモノマーを下記に示す。
〔樹脂B1の合成〕
温度計、還流管を装着した4つ口フラスコに1,4−ジオキサン16.30部を仕込み、窒素ガスで30分間バブリングを行った。窒素シール下で86℃まで昇温した後、上記の図で示されるモノマーA 0.16部、B 24.00部、C 3.48部、D 3.70部(A:B:C:D=1:70:14:15[仕込みモル比])、アゾビスイソブチロニトリル0.45部、1,4−ジオキサン65.19部を混合した溶液を、86℃を保ったまま1時間かけて滴下した。滴下終了後86℃で5時間保温した。冷却後、その反応液をn−ヘプタン815部中へ攪拌しながら注ぎ、析出した樹脂を濾取した。濾物をn−ヘプタン407部中に投入し攪拌後濾過を行った。得られた濾過物を同様の液に投入、攪拌、濾過の操作を、更に2回行った。その後減圧乾燥を行い32.5部の樹脂B1を得た。収率:99%、Mw:33300、Mw/Mn:3.51。樹脂中の各ユニットのモル比、A:B:C:D=1.1:71.2:15.4:12.3。
以下の各成分を混合して溶解し、さらに孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターで濾過して、樹脂液を調製した。
樹脂B1 20部
溶剤Y1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 20部
シリコンウェハー上に、上記樹脂液を乾燥後の膜厚が0.30μmとなるようにスピンコートした。樹脂液塗布後は、ダイレクトホットプレート上にて、100℃で60秒間プリベークした。こうして樹脂膜を形成したそれぞれのウェハーにて、レジスト現像アナライザー〔リソテックジャパン株式会社製の“RESIST Development Analyzer”、Model-790〕を用いて、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液への溶解速度を測定した。その結果を表1に示した。溶解速度は、ウェハー上に形成した樹脂膜が2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中で1秒間当たりに減少する膜厚の変化量で表示した。
[後退角及び接触角]
次に、樹脂B1 0.1部のほか、以下に示す各成分を記載された比率で混合して溶解し、さらに孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターで濾過して、レジスト液を調製し、後退角及び接触角の測定を行った。
<樹脂(A)>
樹脂A1 10部
〔樹脂A1の合成〕
温度計、還流管を装着した4つ口フラスコにメチルイソブチルケトン70.91部を仕込み、窒素ガスで30分間バブリングを行った。窒素シール下で86℃まで昇温した後、上記の図で示されるモノマーE 30.00部、F 14.27部、G 10.28部(E:F:G=50:25:25[仕込みモル比])、アゾビスイソブチロニトリル0.79部、メチルイソブチルケトン70.91部を混合した溶液を、86℃を保ったまま1時間かけて滴下した。滴下終了後86℃で5時間保温した。冷却後、その反応液をn−ヘプタン815部中へ攪拌しながら注ぎ、析出した樹脂を濾取した。濾物をn−ヘプタン407部中に投入し攪拌後濾過を行った。得られた濾過物を同様の液に投入、攪拌、濾過の操作を、更に2回行った。その後減圧乾燥を行い25.4部の樹脂A1を得た。収率:55%、Mw:9400、Mw/Mn:1.52。
酸発生剤C1 0.40部
クエンチャーQ1:2,6−ジイソプロピルアニリン 0.01部
<溶剤>
溶剤Y2:
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 100.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20.0部
2−ヘプタノン 35.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部
シリコンウェハーの上に、上記のレジスト液を乾燥後の膜厚が0.12μmとなるようにスピンコートした。レジスト液塗布後は、ダイレクトホットプレート上にて、100℃で60秒間プリベークした。こうしてレジスト膜を形成したそれぞれのウェハーにて、後退角及び接触角の測定を行った。以下に、接触角及び後退角の測定試験の手順を示す。
(実施例2)
樹脂B1を樹脂B2に変更すること以外は、実施例1と同様にして、溶解速度、後退角及び接触角を測定した。
〔樹脂B2の合成〕
温度計、還流管を装着した4つ口フラスコに1,4−ジオキサン16.32部を仕込み、窒素ガスで30分間バブリングを行った。窒素シール下で86℃まで昇温した後、上記の図で示されるモノマーA 0.33部、B 21.30部、C 7.20部、D 2.56部(A:B:C:D=2:60:28:10[仕込みモル比])、アゾビスイソブチロニトリル0.47部、1,4−ジオキサン65.29部を混合した溶液を、86℃を保ったまま1時間かけて滴下した。滴下終了後86℃で5時間保温した。冷却後、その反応液をn−ヘプタン816部中へ攪拌しながら注ぎ、析出した樹脂を濾取した。濾物をn−ヘプタン408部中に投入し攪拌後濾過を行った。得られた濾過物を同様の液に投入、攪拌、濾過の操作を、更に2回行った。その後減圧乾燥を行い28.2部の樹脂B2を得た。収率:90%、Mw:24700、Mw/Mn:2.73。樹脂中の各ユニットのモル比、A:B:C:D=1.9:62.2:11.1:24.7。
樹脂B1を樹脂B3に変更すること以外は、実施例1と同様にして、溶解速度、後退角及び接触角を測定した。
〔樹脂B3の合成〕
温度計、還流管を装着した4つ口フラスコに1,4−ジオキサン16.30部を仕込み、窒素ガスで30分間バブリングを行った。窒素シール下で86℃まで昇温した後、上記の図で示されるモノマーA 1.58部、B 18.70部、C 11.11部(A:B:C=9:50:40[仕込みモル比])、アゾビスイソブチロニトリル0.49部、1,4−ジオキサン65.27部を混合した溶液を、86℃を保ったまま1時間かけて滴下した。滴下終了後86℃で5時間保温した。冷却後、その反応液をn−ヘプタン816部中へ攪拌しながら注ぎ、析出した樹脂を濾取した。濾物をn−ヘプタン408部中に投入し攪拌後濾過を行った。得られた濾過物を同様の液に投入、攪拌、濾過の操作を、更に2回行った。その後減圧乾燥を行い22.7部の樹脂B3を得た。収率:72%、Mw:16200、Mw/Mn:2.06。樹脂中の各ユニットのモル比、A:B:C=9.1:55.6:35.3。
樹脂B1を樹脂B4に変更すること以外は、実施例1と同様にして、溶解速度、後退角及び接触角を測定した。
〔樹脂B4の合成〕
温度計、還流管を装着した4つ口フラスコに1,4−ジオキサン16.29部を仕込み、窒素ガスで30分間バブリングを行った。窒素シール下で86℃まで昇温した後、上記の図で示されるモノマーA 2.47部、B 12.15部、C 16.72部(A:B:C=13:30:57[仕込みモル比])、アゾビスイソブチロニトリル0.53部、1,4−ジオキサン65.18部を混合した溶液を、86℃を保ったまま1時間かけて滴下した。滴下終了後86℃で5時間保温した。冷却後、その反応液をn−ヘプタン815部中へ攪拌しながら注ぎ、析出した樹脂を濾取した。濾物をn−ヘプタン407部中に投入し攪拌後濾過を行った。得られた濾過物を同様の液に投入、攪拌、濾過の操作を、更に2回行った。その後減圧乾燥を行い17.1部の樹脂B4を得た。収率:55%、Mw:13000、Mw/Mn:1.88。樹脂中の各ユニットのモル比、A:B:C=13.9:35.8:50.3。
樹脂B1を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、後退角及び接触角を測定した。
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
例No. 樹脂(B) 樹脂(A) ※ 樹脂(B)の溶解 後退角 接触角
(部) (部) 速度(nm/sec)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例1 B1/0.1 10 1 193.2 59 76
実施例2 B2/0.1 10 2 152.0 60 77
実施例3 B3/0.1 10 9 55.9 61 78
───────────────────────────────────────
比較例1 B4/0.1 10 13 10.8 63 81
参考例1 − 10 − − 54 72
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
※樹脂(B)を構成するユニットのうち(ア)’酸に不安定な基を側鎖に有するユニットの占める割合(モル%)
Claims (1)
- (ア)酸に不安定な基を側鎖に有するユニット、を含有し、(エ)’フッ素を含む構造を側鎖に有するユニット、を含有しない樹脂(A)、
(ア)’酸に不安定な基を側鎖に有するユニット、および(イ)’水酸基を側鎖に有するユニット、からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有することに加え、(エ)フッ素を含む構造を側鎖に有するユニット、を含有し、(ウ)’ラクトン構造を側鎖に有するユニット、を含有しない樹脂(B)、並びに
酸発生剤、を含有するフォトレジスト組成物であって、
前記樹脂(B)を構成するユニットのうち(ア)’酸に不安定な基を側鎖に有するユニットの占める割合が、0.5モル%以上10モル%未満であることを特徴とするフォトレジスト組成物。
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