JP7216897B2 - 化合物、樹脂、組成物、パターン形成方法及び精製方法 - Google Patents
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Description
[1]
下記式(A)で表される化合物。
RYは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
RZは、炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60のn0価の基であって、該アリール基は、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、水酸基及び水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基からなる群から選択される置換基で少なくとも置換されており、
RTは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、前記アルキル基、前記アリール基、前記アルケニル基、及び前記アルコキシ基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、ここで、RTの少なくとも1つは水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、
mは、各々独立して、0~9の整数であり、ここで、mの少なくとも1つは1~9の整数であり、
n0は、1~4の整数であり、ここで、n0が2以上の整数の場合、n0個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
kは、各々独立して、0~2の整数である。)
[2]
RY及びRZの少なくとも一方が水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基を含む、前記[1]に記載の化合物。
[3]
前記式(A)で表される化合物が、下記式(1)で表される化合物である、前記[1]又は[2]に記載の化合物。
R0は、前記RYと同義であり、
R1は、前記RZと同義であり、
R2~R5は、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、前記アルキル基、前記アリール基、前記アルケニル基、及び前記アルコキシ基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
R2~R5の少なくとも1つは水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、
m2及びm3は、各々独立して、0~8の整数であり、
m4及びm5は、各々独立して、0~9の整数であり、
但し、m2、m3、m4及びm5は同時に0になることはなく、
nは前記n0と同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
p2~p5は、各々独立して、0~2の整数である。)
[4]
R0及びR1の少なくとも一方が水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基を含む、前記[3]に記載の化合物。
[5]
前記式(1)で表される化合物が、下記式(1-1)で表される化合物である、前記[3]又は[4]に記載の化合物。
R0、R1、R4、R5、n、p2~p5、m4及びm5は、前記と同義であり、
R6及びR7は、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、又はチオール基であり、
R10及びR11は、各々独立して、酸解離性基又は水素原子であり、ここで、R10及びR11の少なくとも1つは水素原子であり、
m6及びm7は、各々独立して、0~7の整数である。)
[6]
前記式(1-1)で表される化合物が、下記式(1-2)で表される化合物である、前記[5]に記載の化合物。
R0、R1、R6、R7、R10、R11、n、p2~p5、m6及びm7は、前記と同義であり、
R8及びR9は、前記R6及びR7と同義であり、
R12及びR13は、前記R10及びR11と同義であり、
m8及びm9は、各々独立して、0~8の整数である。)
[7]
前記式(1-2)で表される化合物が、下記式で表される化合物からなる群から選ばれる化合物である、前記[6]に記載の化合物。
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物に由来する構成単位を有する、樹脂。
[9]
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物及び前記[8]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、組成物。
[10]
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物及び前記[8]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、光学部品形成用組成物。
[11]
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物及び前記[8]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、リソグラフィー用膜形成組成物。
[12]
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物及び前記[8]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、レジスト組成物。
[13]
溶媒をさらに含有する、前記[12]に記載のレジスト組成物。
[14]
酸発生剤をさらに含有する、前記[12]又は[13]に記載のレジスト組成物。
[15]
酸拡散制御剤をさらに含有する、前記[12]~[14]のいずれか1項に記載のレジスト組成物。
[16]
前記[12]~[15]のいずれか1項に記載のレジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、を含む、レジストパターン形成方法。
[17]
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物及び前記[8]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上である成分(A)と、
ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と、
溶媒と、
を含有する感放射線性組成物であって、
前記溶媒の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して20~99質量%であり、
前記溶媒以外の成分の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して1~80質量%である、感放射線性組成物。
[18]
前記成分(A)と、前記ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と、前記感放射線性組成物に任意に含まれ得るその他の任意成分(D)と、の含有量比((A)/(B)/(D))が、前記感放射線性組成物の固形分100質量%に対して、1~99質量%/99~1質量%/0~98質量%である、前記[17]に記載の感放射線性組成物。
[19]
スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる、前記[17]又は[18]に記載の感放射線性組成物。
[20]
前記[17]~[19]のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にアモルファス膜を形成する工程を含む、アモルファス膜の製造方法。
[21]
前記[17]~[19]のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、露光した前記レジスト膜を現像して、レジストパターンを形成する工程と、
を含む、レジストパターン形成方法。
[22]
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物及び前記[8]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、リソグラフィー用下層膜形成材料。
[23]
前記[22]に記載のリソグラフィー用下層膜形成材料と、溶媒と、を含有する、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[24]
酸発生剤をさらに含有する、前記[23]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[25]
架橋剤をさらに含有する、前記[23]又は[24]に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
[26]
前記[23]~[25]のいずれか1項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程を含む、リソグラフィー用下層膜の製造方法。
[27]
前記[23]~[25]のいずれか1項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
を有する、レジストパターン形成方法。
[28]
前記[23]~[25]のいずれか1項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程と、
前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングして、中間層膜パターンを形成する工程と、
前記中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングして、下層膜パターンを形成する工程と、
前記下層膜パターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングして、前記基板にパターンを形成する工程と、
を有する、回路パターン形成方法。
[29]
前記[1]~[7]のいずれか1項に記載の化合物及び前記[8]に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を、溶媒に溶解させて溶液(S)を得る工程と、
得られた溶液(S)と酸性の水溶液とを接触させて、前記化合物及び/又は前記樹脂中の不純物を抽出する第一抽出工程と、
を含み、
前記溶液(S)を得る工程で用いる溶媒が、水と混和しない溶媒を含む、精製方法。
[30]
前記酸性の水溶液が、鉱酸水溶液又は有機酸水溶液であり、
前記鉱酸水溶液が、塩酸、硫酸、硝酸及びリン酸からなる群より選ばれる1種以上を水に溶解させた鉱酸水溶液であり、
前記有機酸水溶液が、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、p-トルエンスルホン酸及びトリフルオロ酢酸からなる群より選ばれる1種以上を水に溶解させた有機酸水溶液である、前記[29]に記載の精製方法。
[31]
前記水と混和しない溶媒が、トルエン、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び酢酸エチルからなる群より選ばれる1種以上の溶媒である、前記[29]又は[30]に記載の精製方法。
[32]
前記第一抽出工程後、前記化合物及び/又は前記樹脂を含む溶液相を、さらに水に接触させて、前記化合物及び/又は前記樹脂中の不純物を抽出する第二抽出工程含む、前記[29]~[31]のいずれか1項に記載の精製方法。
RYは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基であり、
RZは、炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60のm価の基であって、該アリール基は、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、水酸基及び水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基からなる群から選択される置換基で少なくとも置換されており、
RTは、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、前記アルキル基、前記アリール基、前記アルケニル基、及び前記アルコキシ基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、ここで、RTの少なくとも1つは水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、
mは、各々独立して0~9の整数であり、ここで、mの少なくとも1つは1~9の整数であり、
n0は、1~4の整数であり、ここで、n0が2以上の整数の場合、n0個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
kは、各々独立して0~2の整数である。)
上記n0価の基とは、置換基を有する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60のアルキル基、置換基を有する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60のアルキレン基、置換基を有する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60のアルカントリイル基、置換基する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60のアルカンテトライル基、置換基を有する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60の1価の芳香族基、置換基を有する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60の2価の芳香族基、置換基を有する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60の3価の芳香族基、又は置換基を有する炭素数6~30のアリール基を含む炭素数6~60の4価の芳香族基のことを表す。
ここで、上記アリール基は、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、水酸基、又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基を少なくとも有する。また、上記n0価の基は、二重結合、ヘテロ原子を有していてもよく、炭素数6~30の芳香族基を更に有していてもよい。なお、上記環状アルキル基については、有橋脂環式アルキル基も含まれる。
置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基としては、上記と同様のものが挙げられる。
置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基としては、上記と同様のものが挙げられる。
置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基としては、上記と同様のものが挙げられる。
置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基としては、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、イコセニル基、トリアコンテニル基等が挙げられる。
R0は、前記RYと同義であり、
R1は、前記RZと同義であり、
R2~R5は、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、前記アルキル基、前記アリール基、前記アルケニル基、及び前記アルコキシ基は、エーテル結合、ケトン結合又はエステル結合を含んでいてもよく、
R2~R5の少なくとも1つは水酸基又は水酸基の水素原子が酸解離性基で置換された基であり、
m2及びm3は、各々独立して、0~8の整数であり、
m4及びm5は、各々独立して、0~9の整数であり、
但し、m2、m3、m4及びm5は同時に0になることはなく、
nは前記n0と同義であり、ここで、nが2以上の整数の場合、n個の[ ]内の構造式は同一であっても異なっていてもよく、
p2~p5は、各々独立して、0~2の整数である。)
R0、R1、R4、R5、n、p2~p5、m4及びm5は、前記と同義であり、
R6及びR7は、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、又はチオール基であり、
R10及びR11は、各々独立して、酸解離性基又は水素原子であり、ここで、R10及びR11の少なくとも1つは水素原子であり、
m6及びm7は、各々独立して、0~7の整数である。)
R0、R1、R6、R7、R10、R11、n、p2~p5、m6及びm7は、前記と同義であり、
R8及びR9は、前記R6及びR7と同義であり、
R12及びR13は、前記R10及びR11と同義であり、
m8及びm9は、各々独立して、0~8の整数である。)
R0が水素原子であり、
R1が、炭素数1~6の直鎖状アルキル基、炭素数3~6の分岐状アルキル基、炭素数3~6の環状アルキル基及び水酸基からなる群から選択される置換基で少なくとも置換されており、且つ炭素数6~10のアリール基及びフッ素原子からなる群から選択される置換基で更に置換されていてもよいフェニル基であり(ここで、前記炭素数3~6の環状アルキル基及び前記炭素数6~10のアリール基は、炭素数1~6の直鎖状アルキル基、炭素数3~6の分岐状アルキル基、炭素数3~6の環状アルキル基、及び炭素数6~10のアリール基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい)、
R10~R13が水素原子であり、
nが1であり、
p2~p5が0であり、
m6~m9が0であることが好ましい。
R0が水素原子であり、
R1が、炭素数1~6の直鎖状アルキル基、炭素数3~6の分岐状アルキル基、炭素数3~6の環状アルキル基及び水酸基からなる群から選択される置換基で置換されているフェニル基であり、
R10~R13が水素原子であり、
nが1であり、
p2~p5が0であり、
m6~m9が0であることが好ましい。
本実施形態の式(A)で表される化合物は、公知の手法を応用して適宜合成することができ、その合成手法は特に限定されない。例えば、常圧下、ビフェノール類と、所望とする化合物の構造に対応するアルデヒド類又はケトン類とを酸触媒下にて重縮合反応させることによって、上記一般式(A)で表される化合物を得ることができる。また、必要に応じて、加圧下で行うこともできる。さらには、フェノール性水酸基を、公知の保護基を導入して反応させ、その後、脱保護して目的物を得ることもできる。カルボニル化合物を、アセタール化またはケタール化したものを原料として用いることもできる。
本実施形態の樹脂は、上記式(A)で表される化合物(以下、「本実施形態の化合物」ともいう。)に由来する構成単位を有する樹脂である。上記式(A)で表される化合物は、リソグラフィー用膜形成組成物等として、そのまま使用することができる。また、上記式(A)で表される化合物に由来する構成単位を有する樹脂もリソグラフィー用膜形成組成物等として使用することができる。なお、式(A)で表される化合物に由来する構造単位を有する樹脂には、式(1)で表される化合物に由来する構成単位を有する樹脂、式(1-1)で表される化合物に由来する構成単位を有する樹脂、及び式(1-2)で表される化合物に由来する構成単位を有する樹脂が含まれ、以下、「式(A)で表される化合物」は、「式(1)で表される化合物」、「式(1-1)で表される化合物」、及び「式(1-2)で表される化合物」と読み替えることできるものとする。
本実施形態の樹脂は、例えば、上記式(A)で表される化合物と架橋反応性のある化合物とを反応させることによって得られる。
本実施形態の組成物は、前記式(A)で表される化合物及び該化合物に由来する構成単位を有する樹脂からなる群より選ばれる1種以上の物質を含有する。また、本実施形態の組成物は、本実施形態の化合物と本実施形態の樹脂の両方を含有してもよい。以下、「上記式(A)で表される化合物及び該化合物に由来する構成単位を有する樹脂からなる群より選ばれる1種以上」を、「本実施形態の化合物及び/又は樹脂」又は「成分(A)」ともいう。
本実施形態の光学部品形成用組成物は、上記式(A)で表される化合物及び該化合物に由来する構成単位を有する樹脂からなる群より選ばれる1種以上の物質を含有する。また、本実施形態の光学部品形成用組成物は、本実施形態の化合物と本実施形態の樹脂の両方を含有してもよい。ここで、「光学部品」とは、フィルム状又はシート状の部品の他、プラスチックレンズ(プリズムレンズ、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズ、フレネルレンズ、視野角制御レンズ、コントラスト向上レンズ等)、位相差フィルム、電磁波シールド用フィルム、プリズム、光ファイバー、フレキシブルプリント配線用ソルダーレジスト、メッキレジスト、多層プリント配線板用層間絶縁膜、感光性光導波路等をいう。本実施形態の化合物及び樹脂はこれら光学部品形成用途に有用である。
本実施形態のリソグラフィー用膜形成組成物は、上記式(A)で表される化合物及び該化合物に由来する構成単位を有する樹脂からなる群より選ばれる1種以上の物質を含有する。また、本実施形態のリソグラフィー用膜形成組成物は、本実施形態の化合物と本実施形態の樹脂の両方を含有してもよい。
本実施形態のレジスト組成物は、上記式(A)で表される化合物及び該化合物に由来する構成単位を有する樹脂からなる群より選ばれる1種以上の物質を含有する。また、本実施形態のレジスト組成物は、本実施形態の化合物と本実施形態の樹脂の両方を含有してもよい。
本実施形態のレジスト組成物は、本実施形態の化合物及び/又は樹脂以外に、必要に応じて、架橋剤、酸発生剤、酸拡散制御剤等の他の成分を含んでいてもよい。以下、これらの任意成分について説明する。
本実施形態のレジスト組成物は、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、電子線、極端紫外線(EUV)、X線及びイオンビームから選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的に酸を発生する酸発生剤(C)を一種以上含むことが好ましい。酸発生剤(C)は、特に限定されないが、例えば、国際公開WO2013/024778号に記載のものを用いることができる。酸発生剤(C)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本実施形態のレジスト組成物は、酸架橋剤(G)を一種以上含むことが好ましい。酸架橋剤(G)とは、酸発生剤(C)から発生した酸の存在下で、成分(A)を分子内又は分子間架橋し得る化合物である。このような酸架橋剤(G)としては、例えば成分(A)を架橋し得る1種以上の基(以下、「架橋性基」という。)を有する化合物を挙げることができる。
本実施形態においては、放射線照射により酸発生剤から生じた酸のレジスト膜中における拡散を制御して、未露光領域での好ましくない化学反応を阻止する作用等を有する酸拡散制御剤(E)をレジスト組成物に配合してもよい。この様な酸拡散制御剤(E)を使用することにより、レジスト組成物の貯蔵安定性が向上する。また解像度が向上するとともに、放射線照射前の引き置き時間、放射線照射後の引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に極めて優れたものとなる。このような酸拡散制御剤(E)としては、特に限定されないが、窒素原子含有塩基性化合物、塩基性スルホニウム化合物、塩基性ヨードニウム化合物等の放射線分解性塩基性化合物が挙げられる。
本実施形態のレジスト組成物には、その他の成分(F)として、必要に応じて、溶解促進剤、溶解制御剤、増感剤、界面活性剤及び有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体等の各種添加剤を1種又は2種以上添加することができる。
低分子量溶解促進剤は、式(A)で表される化合物の現像液に対する溶解性が低すぎる場合に、その溶解性を高めて、現像時の上記化合物の溶解速度を適度に増大させる作用を有する成分であり、必要に応じて、使用することができる。上記溶解促進剤としては、例えば、低分子量のフェノール性化合物を挙げることができ、例えば、ビスフェノール類、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン等を挙げることができる。これらの溶解促進剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
溶解制御剤は、式(A)で表される化合物の現像液に対する溶解性が高すぎる場合に、その溶解性を制御して現像時の溶解速度を適度に減少させる作用を有する成分である。このような溶解制御剤としては、レジスト被膜の焼成、放射線照射、現像等の工程において化学変化しないものが好ましい。
溶解制御剤の配合量は、使用する上記化合物の種類に応じて適宜調節されるが、固形成分全重量の0~49質量%が好ましく、0~5質量%がより好ましく、0~1質量%がさらに好ましく、0質量%が特に好ましい。
増感剤は、照射された放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを酸発生剤(C)に伝達し、それにより酸の生成量を増加する作用を有し、レジストの見掛けの感度を向上させる成分である。このような増感剤としては、例えば、ベンゾフェノン類、ビアセチル類、ピレン類、フェノチアジン類、フルオレン類等を挙げることができるが、特に限定はされない。これらの増感剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
界面活性剤は本実施形態のレジスト組成物の塗布性やストリエーション、レジストの現像性等を改良する作用を有する成分である。このような界面活性剤はアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤あるいは両性界面活性剤のいずれでもよい。好ましい界面活性剤はノニオン系界面活性剤である。ノニオン系界面活性剤は、レジスト組成物の製造に用いる溶媒との親和性がよく、より効果がある。ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類等が挙げられるが、特に限定されない。市販品としては、以下商品名で、エフトップ(ジェムコ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業社製)、フロラード(住友スリーエム社製)、アサヒガード、サーフロン(以上、旭硝子社製)、ペポール(東邦化学工業社製)、KP(信越化学工業社製)、ポリフロー(共栄社油脂化学工業社製)等を挙げることができる。
感度劣化防止又はレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体を含有させることができる。なお、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体は、酸拡散制御剤と併用することもできるし、単独で用いてもよい。有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸等が好適である。リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ-n-ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸又はそれらのエステル等の誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸ジ-n-ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸又はそれらのエステル等の誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸及びそれらのエステル等の誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
さらに、本実施形態のレジスト組成物には、必要に応じて、上記溶解促進剤、溶解制御剤、増感剤、界面活性剤、及び有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体以外の添加剤を1種又は2種以上配合することができる。そのような添加剤としては、例えば、染料、顔料、及び接着助剤等が挙げられる。例えば、染料又は顔料を配合すると、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和できるので好ましい。また、接着助剤を配合すると、基板との接着性を改善することができるので好ましい。さらに、他の添加剤としては、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤、形状改良剤等、具体的には4-ヒドロキシ-4’-メチルカルコン等を挙げることができる。
本実施形態のレジスト組成物において、本実施形態の化合物及び/又は樹脂の含有量は、特に限定されないが、固形成分の全質量(式(A)で表される化合物、式(A)で表される化合物を構成成分として含む樹脂、酸発生剤(C)、酸架橋剤(G)、酸拡散制御剤(E)、及びその他の成分(F)(「任意成分(F)」とも記す)等の任意に使用される成分を含む固形成分の総和。以下同様。)の好ましくは50~99.4質量%、より好ましくは55~90質量%、さらに好ましくは60~80質量%、特に好ましくは60~70質量%である。上記含有量の場合、解像度が一層向上し、ラインエッジラフネス(LER)が一層小さくなる。なお、本実施形態の化合物及び樹脂との両方を含有する場合、上記含有量は、本実施形態の化合物及び樹脂の合計量である。
本実施形態のレジスト組成物は、スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる。また、本実施形態のレジスト組成物は、一般的な半導体製造プロセスに適用することができる。用いる現像液の種類によって、ポジ型レジストパターン及びネガ型レジストパターンのいずれかを作り分けることができる。
本実施形態の感放射線性組成物は、本実施形態の化合物及び/又は本実施形態の樹脂(A)と、ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と、溶媒と、を含有する感放射線性組成物であって、前記溶媒の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して、20~99質量%であり、前記溶媒以外の成分の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して、1~80質量%であることが好ましい。
本実施形態の感放射線性組成物に含有させるジアゾナフトキノン光活性化合物(B)は、ポリマー性及び非ポリマー性ジアゾナフトキノン光活性化合物を含む、ジアゾナフトキノン物質であり、一般にポジ型レジスト組成物において、感光性成分(感光剤)として用いられているものであれば特に制限なく、1種又は2種以上任意に選択して用いることができる。
本実施形態の感放射線性組成物に用いることができる溶媒としては、特に限定されないが、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、アニソール、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、及び乳酸エチルが挙げられる。このなかでもプロピレングリコールモノメ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、シクロヘキサノンが好ましい、溶媒は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本実施形態の感放射線性組成物は、スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる。また、一般的な半導体製造プロセスに適用することができる。用いる現像液の種類によって、ポジ型レジストパターン及びネガ型レジストパターンのいずれかを作り分けることができる。
本実施形態の感放射線性組成物において、成分(A)の含有量は、固形成分全重量(成分(A)、ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)及びその他の成分(D)等の任意に使用される固形成分の総和、以下同様。)に対して、好ましくは1~99質量%であり、より好ましくは5~95質量%、さらに好ましくは10~90質量%、特に好ましくは25~75質量%である。本実施形態の感放射線性組成物において、成分(A)の含有量が上記範囲内であると、高感度でラフネスの小さなパターンを得ることができる。
本実施形態の感放射線性組成物には、必要に応じて、成分(A)及びジアゾナフトキノン光活性化合物(B)以外の成分として、上述の酸発生剤、酸架橋剤、酸拡散制御剤、溶解促進剤、溶解制御剤、増感剤、界面活性剤、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体等の各種添加剤を1種又は2種以上添加することができる。なお、本明細書において、その他の成分(D)を任意成分(D)ということがある。
本実施形態のアモルファス膜の製造方法は、上記感放射線性組成物を用いて、基板上にアモルファス膜を形成する工程を含む。
本実施形態の感放射線性組成物を用いたレジストパターン形成方法は、上記感放射線性組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、を含む。なお、詳細には以下の、レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法と同様の操作とすることができる。
本実施形態のレジスト組成物を用いたレジストパターンの形成方法は、上述した本実施形態のレジスト組成物を用いて基板上にレジスト膜を形成する工程と、形成されたレジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程とを備える。本実施形態におけるレジストパターンは多層プロセスにおける上層レジストとして形成することもできる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成材料は、本実施形態の化合物及び/又は本実施形態の樹脂を含有する。本実施形態の化合物及び/又は本実施形態の樹脂は、塗布性及び品質安定性の点から、リソグラフィー用下層膜形成材料中、1~100質量%であることが好ましく、10~100質量%であることがより好ましく、50~100質量%であることがさらに好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、上記リソグラフィー用下層膜形成材料と溶媒とを含有する。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物において用いられる溶媒としては、上述した成分(A)が少なくとも溶解するものであれば、公知のものを適宜用いることができる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、インターミキシングを抑制する等の観点から、必要に応じて架橋剤を含有していてもよい。本実施形態で使用可能な架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、国際公開WO2013/024779号に記載のものを用いることができる。なお、本実施形態において、架橋剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本実施形態の下層膜形成材料には、必要に応じて架橋、硬化反応を促進させるための架橋促進剤を用いることができる。
本実施形態の下層膜形成材料には、必要に応じてラジカル重合開始剤を配合することができる。ラジカル重合開始剤としては、光によりラジカル重合を開始させる光重合開始剤であってもよいし、熱によりラジカル重合を開始させる熱重合開始剤であってもよい。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ケトン系光重合開始剤、有機過酸化物系重合開始剤及びアゾ系重合開始剤からなる群より選ばれる少なくとも1種とすることができる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱による架橋反応をさらに促進させる等の観点から、必要に応じて酸発生剤を含有していてもよい。酸発生剤としては、熱分解によって酸を発生するもの、光照射によって酸を発生するもの等が知られているが、いずれのものも使用することができる。
さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、保存安定性を向上させる等の観点から、塩基性化合物を含有していてもよい。
また、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、熱硬化性の付与や吸光度をコントロールする目的で、他の樹脂及び/又は化合物を含有していてもよい。このような他の樹脂及び/又は化合物としては、ナフトール樹脂、キシレン樹脂ナフトール変性樹脂、ナフタレン樹脂のフェノール変性樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ジシクロペンタジエン樹脂、(メタ)アクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレート、テトラメタクリレート、ビニルナフタレン、ポリアセナフチレン等のナフタレン環;フェナントレンキノン、フルオレン等のビフェニル環;チオフェン、インデン等のヘテロ原子を有する複素環を含む樹脂や芳香族環を含まない樹脂;ロジン系樹脂、シクロデキストリン、アダマンタン(ポリ)オール、トリシクロデカン(ポリ)オール及びそれらの誘導体等の脂環構造を含む樹脂又は化合物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。さらに、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物は、公知の添加剤を含有していてもよい。上記公知の添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、紫外線吸収剤、界面活性剤、着色剤、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜の形成方法は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程を含む。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いたレジストパターン形成方法は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程(A-1)と、前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(A-2)と、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程(A-3)と、を有する。
本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いた回路パターン形成方法は、本実施形態のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程(B-1)と、前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程(B-2)と、前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程(B-3)と、前記工程(B-3)の後、前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程(B-4)と、前記工程(B-4)の後、前記レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングして、中間層膜パターンを形成する工程(B-5)と、得られた中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングして、下層膜パターンを形成する工程(B-6)と、得られた下層膜パターンをエッチングマスクとして基板をエッチングすることで基板にパターンを形成する工程(B-7)と、を有する。
なお、前記組成物を用いてレジスト永久膜を作製することもできる、前記組成物を塗布してなるレジスト永久膜は、必要に応じてレジストパターンを形成した後、最終製品にも残存する永久膜として好適である。永久膜の具体例としては、半導体デバイス関係では、ソルダーレジスト、パッケージ材、アンダーフィル材、回路素子等のパッケージ接着層や集積回路素子と回路基板の接着層、薄型ディスプレー関連では、薄膜トランジスタ保護膜、液晶カラーフィルター保護膜、ブラックマトリクス、スペーサー等が挙げられる。特に、前記組成物からなる永久膜は、耐熱性や耐湿性に優れている上に昇華成分による汚染性が少ないという非常に優れた利点も有する。特に表示材料において、重要な汚染による画質劣化の少ない高感度、高耐熱、吸湿信頼性を兼ね備えた材料となる。
本実施形態の化合物及び/又は樹脂の精製方法は、本実施形態の化合物及び/又は本実施形態の樹脂を、溶媒に溶解させて溶液(S)を得る工程と、得られた溶液(S)と酸性の水溶液とを接触させて、前記化合物及び/又は前記樹脂中の不純物を抽出する第一抽出工程とを含み、前記溶液(S)を得る工程で用いる溶媒が、水と混和しない有機溶媒を含む。
<分子量>
化合物の分子量は、Water社製Acquity UPLC/MALDI-Synapt HDMSを用いて、LC-MS分析により測定した。
<熱分解温度の測定>
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製EXSTAR6000DSC装置を使用し、試料約5mgをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス(30ml/min)気流中、昇温速度10℃/minで500℃まで昇温した。その際、ベースラインに減少部分が現れる温度を熱分解温度とした。
エスアイアイ・ナノテクノロジー社製EXSTAR6000DSC装置を使用し、試料約5mgをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス(30ml/min)気流中、昇温速度10℃/minで500℃まで昇温した。その際、ベースラインに減少部分が現れる温度を熱分解温度(Tg)とし、以下の基準で耐熱性を評価した。
評価A:熱分解温度が、≧150℃
評価C:熱分解温度が、<150℃
50mlのスクリュー瓶に化合物を仕込み、23℃にてマグネチックスターラーで1時間撹拌後に、化合物のプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に対する溶解量を以下の基準で評価した。
評価A:10wt%以上
評価C:10wt%未満
攪拌機、冷却管及びビュレットを備えた内容積100mlの容器を準備した。この容器に、4,4’-ビフェノール(シグマ-アルドリッチ社製試薬)1.52g(8.1mmol)と、4-メチルベンズアルデヒド(三菱瓦斯化学社製)0.56g(4.7mmol)と、1,4-ジオキサン30mlとを仕込み、p-トルエンスルホン酸0.4g(2.3mmol)を加えて、反応液を調製した。この反応液を90℃で3.5時間撹拌して反応を行った。次に、反応液を40℃に冷却し、ヘキサン10mlを滴下し10℃まで冷却して反応生成物を析出させ、濾過した後、ヘキサンで洗浄した後、カラムクロマトによる分離精製を行うことにより、下記式で示される目的化合物(BisP-1)0.5gを得た。
なお、400MHz-1H-NMRにより以下のピークが見出され、下記式の化学構造を有することを確認した。
1H-NMR:(d-DMSO、内部標準TMS)
δ(ppm)9.67(4H,O-H)、6.8~7.6(18H,Ph-H)、5.48(1H,C-H)、2.2(3H,Ph-CH3)
得られた化合物について、前記方法により分子量を測定した結果、474であった。
原料である4,4’-ビフェノール及び4-メチルベンズアルデヒドを表1のように変更した以外は合成実施例1と同様に行ない、目的物BisP-2~BisP-18を得た。
それぞれ、1H-NMR及び分子量で同定した。
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積1Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、合成例1で得られた化合物(BisP-1)を37.7g(70mmol、三菱ガス化学(株)製)、40質量%ホルマリン水溶液21.0g(ホルムアルデヒドとして280mmol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(関東化学(株)製)0.97mLを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてオルソキシレン(和光純薬工業(株)製試薬特級)180.0gを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、オルソキシレンを減圧下で留去することにより、褐色固体の樹脂(R1-BisP-1)32.3gを得た。
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積1Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、合成例1で得られた化合物(BisP-1)を37.7g(70mmol、三菱ガス化学(株)製)、4-ビフェニルアルデヒド50.9g(280mmol、三菱ガス化学(株)製)、アニソール(関東化学(株)製)100mL及びシュウ酸二水和物(関東化学(株)製)10mLを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてオルソキシレン(和光純薬工業(株)製試薬特級)180.0gを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、有機相の溶媒及び未反応の4-ビフェニルアルデヒドを減圧下で留去することにより、褐色固体の樹脂(R2-BisP-1)38.5gを得た。
ジムロート冷却管、温度計及び攪拌翼を備えた、底抜きが可能な内容積10Lの四つ口フラスコを準備した。この四つ口フラスコに、窒素気流中、1,5-ジメチルナフタレン1.09kg(7mol、三菱ガス化学(株)製)、40質量%ホルマリン水溶液2.1kg(ホルムアルデヒドとして28mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(関東化学(株)製)0.97mLを仕込み、常圧下、100℃で還流させながら7時間反応させた。その後、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製試薬特級)1.8kgを反応液に加え、静置後、下相の水相を除去した。さらに、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及び未反応の1,5-ジメチルナフタレンを減圧下で留去することにより、淡褐色固体のジメチルナフタレンホルムアルデヒド樹脂1.25kgを得た。
BisP-1~BisP-18、R1-BisP-1、R2-BisP-2を用いて、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に対する溶解性を評価した結果を表3に示す。
(耐熱性及びレジスト性能)
BisP-1~BisP-18及びCR-1を用いて、耐熱性試験及びレジスト性能評価を行った結果を表4に示す。
上記で合成した各化合物を用いて、表4に示す配合でレジスト組成物を調製した。なお、表4中のレジスト組成物の各成分のうち、酸発生剤(C)、酸拡散制御剤(E)及び溶媒については、以下のものを用いた。
酸発生剤(C)
P-1:トリフェニルベンゼンスルホニウム トリフルオロメタンスルホネート(みどり化学(株))
酸拡散制御剤(E)
Q-1:トリオクチルアミン(東京化成工業(株))
溶媒
S-1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(東京化成工業(株))
均一なレジスト組成物を清浄なシリコンウェハー上に回転塗布した後、110℃のオーブン中で露光前ベーク(PB)して、厚さ60nmのレジスト膜を形成した。得られたレジスト膜に対して、電子線描画装置(ELS-7500、(株)エリオニクス社製)を用いて、50nm間隔の1:1のラインアンドスペース設定の電子線を照射した。当該照射後に、レジスト膜を、それぞれ所定の温度で、90秒間加熱し、TMAH2.38質量%アルカリ現像液に60秒間浸漬して現像を行った。その後、レジスト膜を、超純水で30秒間洗浄、乾燥して、ポジ型のレジストパターンを形成した。形成されたレジストパターンについて、ラインアンドスペースを走査型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジー製S-4800)により観察し、レジスト組成物の電子線照射による反応性を評価した。
(感放射線性組成物の調製)
表5記載の成分を調合し、均一溶液としたのち、得られた均一溶液を、孔径0.1μmのテフロン(登録商標)製メンブランフィルターで濾過して、感放射線性組成物を調製した。調製した各々の感放射線性組成物について以下の評価を行った。
PHS-1:ポリヒドロキシスチレン Mw=8000(シグマ-アルドリッチ社)
光活性化合物(B)として、つぎのものを用いた。
B-1:化学構造式(G)のナフトキノンジアジド系感光剤(4NT-300、東洋合成工業(株))
溶媒として、つぎのものを用いた。
S-1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(東京化成工業(株))
上記で得られた感放射線性組成物を清浄なシリコンウェハー上に回転塗布した後、110℃のオーブン中で露光前ベーク(PB)して、厚さ200nmのレジスト膜を形成した。該レジスト膜に対して、紫外線露光装置(ミカサ製マスクアライナMA-10)を用いて紫外線を露光した。紫外線ランプは超高圧水銀ランプ(相対強度比はg線:h線:i線:j線=100:80:90:60)を使用した。照射後に、レジスト膜を、110℃で90秒間加熱し、TMAH2.38質量%アルカリ現像液に60秒間浸漬して現像を行った。その後、レジスト膜を、超純水で30秒間洗浄し、乾燥して、5μmのポジ型のレジストパターンを形成した。
(リソグラフィー用下層膜形成用組成物の調製)
表6に示す組成となるように、リソグラフィー用下層膜形成用組成物を調製した。次に、これらのリソグラフィー用下層膜形成用組成物をシリコン基板上に回転塗布し、その後、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークして、膜厚200nmの下層膜を各々作製した。酸発生剤、架橋剤及び有機溶媒については以下のものを用いた。
酸発生剤:みどり化学社製 ジターシャリーブチルジフェニルヨードニウムノナフルオロメタンスルホナート(DTDPI)
架橋剤:三和ケミカル社製 ニカラックMX270(ニカラック)
有機溶媒: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)
エッチング装置:サムコインターナショナル社製 RIE-10NR
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:5:5(sccm)
エッチング耐性の評価は、以下の手順で行った。まず、ノボラック(群栄化学社製 PSM4357)を用いること以外は、上記条件で、ノボラックの下層膜を作製した。そして、このノボラックの下層膜を対象として、上記のエッチング試験を行い、そのときのエッチングレートを測定した。
[評価基準]
A:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、-10%未満
B:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、-10%~+5%
C:ノボラックの下層膜に比べてエッチングレートが、+5%超
次に、実施例57-1~実施例76-2で用いたリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚80nmの60nmラインアンドスペースのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間ベークすることにより90nm下層膜を形成した。
埋め込み性の評価は、以下の手順で行った。上記条件で得られた膜の断面を切り出し、電子線顕微鏡にて観察し埋め込み性を評価した。
S:60nmラインアンドスペースのSiO2基板の凹凸部分に欠陥が無く下層膜が埋め込まれており、凹部と凸部の下層膜の高低差が20nm未満である。
A:60nmラインアンドスペースのSiO2基板の凹凸部分に欠陥が無く下層膜が埋め込まれている。
C:60nmラインアンドスペースのSiO2基板の凹凸部分に欠陥があり下層膜が埋め込まれていない。
次に、実施例57-1で用いたリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークすることにより、膜厚85nmの下層膜を形成した。この下層膜上に、ArF用レジスト溶液を塗布し、130℃で60秒間ベークすることにより、膜厚140nmのフォトレジスト層を形成した。
(式(16)中、40、40、20とあるのは、各構成単位の比率を示すものであり、ブロック共重合体を示すものではない。)
下層膜の形成を行わないこと以外は、実施例97と同様にしてフォトレジスト層をSiO2基板上に直接形成し、ポジ型のレジストパターンを得た。
実施例97及び比較例5のそれぞれについて、得られた45nmL/S(1:1)及び80nmL/S(1:1)のレジストパターンの形状を(株)日立製作所製電子顕微鏡(S-4800)を用いて観察した。現像後のレジストパターンの形状については、パターン倒れがなく、矩形性が良好なものを良好とし、そうでないものを不良として評価した。また、当該観察の結果、パターン倒れが無く、矩形性が良好な最小の線幅を解像性として評価の指標とした。さらに、良好なパターン形状を描画可能な最小の電子線エネルギー量を感度として、評価の指標とした。その結果を表8に示す。
実施例57-1で用いたリソグラフィー用下層膜形成用組成物を膜厚300nmのSiO2基板上に塗布して、240℃で60秒間、さらに400℃で120秒間ベークすることにより、膜厚90nmの下層膜を形成した。この下層膜上に、珪素含有中間層材料を塗布し、200℃で60秒間ベークすることにより、膜厚35nmの中間層膜を形成した。さらに、この中間層膜上に、前記ArF用レジスト溶液を塗布し、130℃で60秒間ベークすることにより、膜厚150nmのフォトレジスト層を形成した。なお、珪素含有中間層材料としては、特開2007-226170号公報<合成例1>に記載の珪素原子含有ポリマーを用いた。
レジストパターンのレジスト中間層膜へのエッチング条件
出力:50W
圧力:20Pa
時間:1min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:8:2(sccm)
レジスト中間膜パターンのレジスト下層膜へのエッチング条件
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:CF4ガス流量:O2ガス流量=50:5:5(sccm)
レジスト下層膜パターンのSiO 2 膜へのエッチング条件
出力:50W
圧力:20Pa
時間:2min
エッチングガス
Arガス流量:C5F12ガス流量:C2F6ガス流量:O2ガス流量
=50:4:3:1(sccm)
上記のようにして得られた実施例98のパターン断面(エッチング後のSiO2膜の形状)を、(株)日立製作所製電子顕微鏡(S-4800)を用いて観察したところ、本発明の下層膜を用いた実施例は、多層レジスト加工におけるエッチング後のSiO2膜の形状は矩形であり、欠陥も認められず良好であることが確認された。
Claims (27)
- 下記式(1-2)で表される化合物。
R0は、水素原子であり、
R1は、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、及び置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基からなる群から選択される置換基で少なくとも置換されているフェニル基であり、
R6及びR7は、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、又はチオール基であり、
R8及びR9は、各々独立して、置換基を有していてもよい炭素数1~30の直鎖状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の分岐状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~30の環状アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数2~30のアルケニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、カルボキシル基、又はチオール基であり、
R10及びR11は、各々独立して、酸解離性基又は水素原子であり、ここで、R10及びR11の少なくとも1つは水素原子であり、
R12及びR13は、各々独立して、酸解離性基又は水素原子であり、ここで、R12及びR13の少なくとも1つは水素原子であり、
nは1であり、
p2~p5は、0であり、
m6及びm7は、各々独立して、0~3の整数であり、
m8及びm9は、各々独立して、0~4の整数である。) - 請求項1又は2に記載の化合物に由来する構成単位を有する、樹脂。
- 請求項1又は2に記載の化合物及び請求項3に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、組成物。
- 請求項1又は2に記載の化合物及び請求項3に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、光学部品形成用組成物。
- 請求項1又は2に記載の化合物及び請求項3に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、リソグラフィー用膜形成組成物。
- 請求項1又は2に記載の化合物及び請求項3に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、レジスト組成物。
- 溶媒をさらに含有する、請求項7に記載のレジスト組成物。
- 酸発生剤をさらに含有する、請求項7又は8に記載のレジスト組成物。
- 酸拡散制御剤をさらに含有する、請求項7~9のいずれか1項に記載のレジスト組成物。
- 請求項7~10のいずれか1項に記載のレジスト組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光した前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
を含む、レジストパターン形成方法。 - 請求項1又は2に記載の化合物及び請求項3に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上である成分(A)と、
ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と、
溶媒と、
を含有する感放射線性組成物であって、
前記溶媒の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して20~99質量%であり、
前記溶媒以外の成分の含有量が、前記感放射線性組成物の総量100質量%に対して1~80質量%である、感放射線性組成物。 - 前記成分(A)と、前記ジアゾナフトキノン光活性化合物(B)と、前記感放射線性組成物に任意に含まれ得るその他の任意成分(D)と、の含有量比((A)/(B)/(D))が、前記感放射線性組成物の固形分100質量%に対して、1~99質量%/99~1質量%/0~98質量%である、請求項12に記載の感放射線性組成物。
- スピンコートによりアモルファス膜を形成することができる、請求項12又は13に記載の感放射線性組成物。
- 請求項12~14のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にアモルファス膜を形成する工程を含む、アモルファス膜の製造方法。
- 請求項12~14のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を用いて、基板上にレジスト膜を形成する工程と、
形成された前記レジスト膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光した前記レジスト膜を現像して、レジストパターンを形成する工程と、
を含む、レジストパターン形成方法。 - 請求項1又は2に記載の化合物及び請求項3に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を含有する、リソグラフィー用下層膜形成材料。
- 請求項17に記載のリソグラフィー用下層膜形成材料と、溶媒と、を含有する、リソグラフィー用下層膜形成用組成物。
- 酸発生剤をさらに含有する、請求項18に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
- 架橋剤をさらに含有する、請求項18又は19に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物。
- 請求項18~20のいずれか1項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程を含む、リソグラフィー用下層膜の製造方法。
- 請求項18~20のいずれか1項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に、下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
を有する、レジストパターン形成方法。 - 請求項18~20のいずれか1項に記載のリソグラフィー用下層膜形成用組成物を用いて、基板上に下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上に、珪素原子を含有するレジスト中間層膜材料を用いて中間層膜を形成する工程と、
前記中間層膜上に、少なくとも1層のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の所定の領域に放射線を照射し、現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記中間層膜をエッチングして、中間層膜パターンを形成する工程と、
前記中間層膜パターンをエッチングマスクとして前記下層膜をエッチングして、下層膜パターンを形成する工程と、
前記下層膜パターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングして、前記基板にパターンを形成する工程と、
を有する、回路パターン形成方法。 - 請求項1又は2に記載の化合物及び請求項3に記載の樹脂からなる群より選ばれる1種類以上を、溶媒に溶解させて溶液(S)を得る工程と、
得られた溶液(S)と酸性の水溶液とを接触させて、前記化合物及び/又は前記樹脂中の不純物を抽出する第一抽出工程と、
を含み、
前記溶液(S)を得る工程で用いる溶媒が、水と混和しない溶媒を含む、精製方法。 - 前記酸性の水溶液が、鉱酸水溶液又は有機酸水溶液であり、
前記鉱酸水溶液が、塩酸、硫酸、硝酸及びリン酸からなる群より選ばれる1種以上を水に溶解させた鉱酸水溶液であり、
前記有機酸水溶液が、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、p-トルエンスルホン酸及びトリフルオロ酢酸からなる群より選ばれる1種以上を水に溶解させた有機酸水溶液である、請求項24に記載の精製方法。 - 前記水と混和しない溶媒が、トルエン、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び酢酸エチルからなる群より選ばれる1種以上の溶媒である、請求項24又は請求項25に記載の精製方法。
- 前記第一抽出工程後、前記化合物及び/又は前記樹脂を含む溶液相を、さらに水に接触させて、前記化合物及び/又は前記樹脂中の不純物を抽出する第二抽出工程含む、請求項24~26のいずれか1項に記載の精製方法。
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