JP7310275B2 - レジストパターン形成方法 - Google Patents
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Description
即ち、上記従来のレジストパターン形成方法には、電離放射線等の照射量を抑えて効率よくレジストパターンを形成することが求められていた。
下記一般式(II):
R10-COO-R11・・・(V)
(一般式(V)中、R10は、フッ素原子の数が6以上12以下の有機基であり、R11は、非置換の炭化水素基である。)で表されるフルオロエステルを含む現像液を用いて現像する工程を含むことを特徴とする。このように、上述した所定の重合体と溶剤とを含むポジ型レジスト組成物を用いたレジストパターンの形成に際し、上述した一般式(V)で表されるフルオロエステル(以下、フルオロエステル(V)と略記する場合がある。)を現像液として使用すれば、電離放射線等の照射量を抑えて効率良くレジストパターンを形成することができる。
なお、本発明において、一般式(II)中のpが2以上の場合には、複数あるR6は互いに同一でも異なっていてもよく、また、一般式(II)中のqが2以上の場合には、複数あるR7は互いに同一でも異なっていてもよい。
なお、本発明において、「重量平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィーを使用し、標準ポリスチレン換算値として測定することができる。
なお、本発明において、「分子量分布」は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)を算出して求めることができる。そして、本発明において、「数平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィーを使用し、標準ポリスチレン換算値として測定することができる。
ここで、本発明のレジストパターン形成方法は、所定の単量体を用いて形成した所定の重合体を含むポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程(レジスト膜形成工程)、レジスト膜を露光する工程(露光工程)、および露光されたレジスト膜を現像する工程(現像工程)を少なくとも含む。
なお、本発明のレジストパターン形成方法は、上述したレジスト膜形成工程、露光工程、および現像工程以外の工程を含んでいてもよい。例えば、本発明のレジストパターン形成方法は、任意に、現像工程の後に現像液を除去する工程(リンス工程)を更に含み得る。
レジスト膜形成工程では、レジストパターンを利用して加工される基板などの被加工物の上に、ポジ型レジスト組成物を塗布し、塗布したポジ型レジスト組成物を乾燥させてレジスト膜を形成する。ここで、基板としては、特に限定されることなく、プリント基板の製造等に用いられる、絶縁層と、絶縁層上に設けられた銅箔とを有する基板などを用いることができる。また、ポジ型レジスト組成物の塗布方法および乾燥方法としては、特に限定されることなく、レジスト膜の形成に一般的に用いられている方法を用いることができる。そして、本発明のパターン形成方法では、以下のポジ型レジスト組成物を使用する。
ポジ型レジスト組成物は、以下に詳述するフッ素原子を含有する所定の重合体と、溶剤とを含み、任意に、ポジ型レジスト組成物に配合され得る既知の添加剤を更に含有する。
本発明のレジストパターン形成方法で用いられる重合体は、電子線などの電離放射線や紫外線(EUVを含む)などの短波長の光の照射により主鎖が切断されて低分子量化する、主鎖切断型のポジ型レジストとして良好に使用することができる重合体である。そして、重合体は、下記の一般式(I):
下記の一般式(II):
なお、R2の炭素原子の数は、2以上10以下であることが好ましく、3以上4以下であることがより好ましく、3であることが更に好ましい。R2の炭素原子の数が2以上であれば、レジスト膜の露光部の、フルオロエステル(V)を含む現像液への溶解性を十分に確保することができる。一方、R2の炭素原子の数が10以下であれば、重合体のガラス転移点が過度に低下することもなく、レジストパターンの明瞭性を十分に確保することができる。
ここで、フッ素原子の数が3以上11以下のフルオロアルキル基としては、例えば、2,2,2-トリフルオロエチル基(フッ素原子の数が3、炭素原子の数が2)、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基(フッ素原子の数が5、炭素原子の数が3)、3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル基(フッ素原子の数が5、炭素原子の数が4)、2-(パーフルオロブチル)エチル基(フッ素原子の数が9、炭素原子の数が6)、1H,1H,3H-テトラフルオロプロピル基(フッ素原子の数が4、炭素原子の数が3)、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル基(フッ素原子の数が8、炭素原子の数が5)、1H-1-(トリフルオロメチル)トリフルオロエチル基(フッ素原子の数が6、炭素原子の数が3)、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブチル基(フッ素原子の数が6、炭素原子の数が4)、2,2,3,3,4,4,4-へプタフルオロブチル基(フッ素原子の数が7、炭素原子の数が4)、1,2,2,2-テトラフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エチル基(フッ素原子の数が7、炭素原子の数が3)が挙げられる。
また、フッ素原子の数が3以上11以下のフルオロアルコキシアルキル基としては、例えば、ペンタフルオロエトキシメチル基(フッ素原子の数が5、炭素原子の数が3)、ペンタフルオロエトキシエチル基(フッ素原子の数が5、炭素原子の数が4)が挙げられる。
加えて、フッ素原子の数が3以上11以下のフルオロアルコキシアルケニル基としては、例えば、ペンタフルオロエトキシビニル基(フッ素原子の数が5、炭素原子の数が4)が挙げられる。
また、単量体単位(B)は、下記の一般式(IV):
また、一般式(II)および一般式(IV)中のR5~R9を構成し得る非置換のアルキル基としては、特に限定されることなく、炭素原子数が1以上5以下である非置換のアルキル基が挙げられる。中でも、R5~R9を構成し得る非置換のアルキル基としては、メチル基またはエチル基が好ましい。
また、レジスト膜の露光部の、フルオロエステル(V)を含む現像液への溶解性を確保して十分に効率良くレジストパターンを形成する観点から、一般式(II)及び一般式(IV)中に複数存在するR6及びR7のいずれかにフッ素原子を1つ含有させてもよい。
また、レジスト膜の露光部の、フルオロエステル(V)を含む現像液への溶解性を確保して十分に効率良くレジストパターンを形成する観点から、単量体単位(B)は、フッ素原子を1つ含有してもよい。例えば、一般式(II)および一般式(IV)中のR5~R9、並びに、pおよびqは、p=5、q=0であり、R5がメチル基であり、5つあるR6のいずれか1つがフッ素原子であり且つその他の4つが水素原子であり、R8およびR9が水素原子であってもよい。
重合体の重量平均分子量(Mw)は、30,000超であることが好ましく、60,000超であることがより好ましく、100,000超であることが更に好ましく、110,000超であることがより一層好ましく、125,000超であることが特に好ましく、500,000未満であることが好ましく、300,000未満であることがより好ましく、200,000未満であることが更に好ましい。重合体の重量平均分子量(Mw)が30,000超であれば、レジストパターンの明瞭性を向上させることができる。一方、重合体の重量平均分子量(Mw)が500,000未満であれば、重合体の生産性およびレジストパターンの明瞭性を確保しつつ、更に効率良くレジストパターンを形成することができる。加えて、重合体の重量平均分子量(Mw)が200,000未満であれば、重合体の生産性の確保およびレジストパターンの明瞭性の向上という上記の効果を際立って良好に得ることができる。
また、重合体の数平均分子量(Mn)は、20,000超であることが好ましく、36,000超であることがより好ましく、60,000超であることが更に好ましく、300,000未満であることが好ましく、200,000未満であることがより好ましく、130,000未満であることが更に好ましい。重合体の数平均分子量(Mn)が20,000超であれば、レジストパターンの明瞭性を向上させることができる。一方、重合体の数平均分子量(Mn)が300,000未満であれば、重合体の生産性およびレジストパターンの明瞭性を確保しつつ、更に効率良くレジストパターンを形成することができる。加えて、重合体の数平均分子量(Mn)が130,000未満であれば、重合体の生産性の確保およびレジストパターンの明瞭性の向上という上記の効果を際立って良好に得ることができる。
そして、重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、2.3未満であることが好ましく、2.0未満であることがより好ましく、1.3超であることが好ましく、1.35超であることがより好ましく、1.39超であることが更に好ましい。重合体の分子量分布(Mw/Mn)が2.3未満であれば、レジストパターンの明瞭性を向上させることができる。一方、重合体の分子量分布(Mw/Mn)が1.3超であれば、重合体の調製が容易となる。
重合体は、分子量が10,000未満の成分の割合が、2%以下であることが好ましく、1.5%以下であることがより好ましい。分子量が10,000未満の成分の割合が2%以下であれば、レジストパターンの倒れを抑制することができる。そして、分子量が10,000未満の成分の割合の下限は、特に限定されないが、例えば、0.01%以上とすることができ、0.02%以上とすることができる。
なお、本発明において、「分子量が10,000未満の成分の割合」は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって得られるクロマトグラムを使用し、クロマトグラム中のピークの総面積(A)に対するクロマトグラム中の分子量が10,000未満の成分のピークの面積の合計(B)の割合(=(B/A)×100%)を算出することにより求めることができる。
また、重合体は、分子量が100,000以上の成分の割合が、10%以上であることが好ましく、13%以上であることがより好ましく、16%以上であることが更に好ましく、18%以上であることが特に好ましい。分子量が100,000以上の成分の割合が10%以上であれば、レジストパターンの倒れを抑制することができる。そして、分子量が100,000以上の成分の割合の上限は、特に限定されないが、重合体の生産性を向上させる観点から、例えば95%以下とすることができ、85%以下とすることができる。
なお、本発明において、「分子量が100,000以上の成分の割合」は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって得られるクロマトグラムを使用し、クロマトグラム中のピークの総面積(A)に対するクロマトグラム中の分子量が100,000以上の成分のピークの面積の合計(C)の割合(=(C/A)×100%)を算出することにより求めることができる。
そして、重合体は、分子量が120,000以上の成分の割合が、8%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、12%以上であることが更に好ましく、14%以上であることが特に好ましい。分子量が120,000以上の成分の割合が8%以上であれば、レジストパターンの倒れを抑制することができる。そして、分子量が120,000以上の成分の割合の上限は、特に限定されないが、重合体の生産性を向上させる観点から、例えば、90%以下とすることができ、80%以下とすることができる。
なお、本発明において、「分子量が120,000以上の成分の割合」は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって得られるクロマトグラムを使用し、クロマトグラム中のピークの総面積(A)に対するクロマトグラム中の分子量が120,000以上の成分のピークの面積の合計(D)の割合(=(D/A)×100%)を算出することにより求めることができる。
ここで、重合体は、分子量が140,000以上の成分の割合が、5%以上であることが好ましく、6%以上であることがより好ましく、7%以上であることが更に好ましく、7.5%以上であることが特に好ましい。分子量140,000以上の成分の割合が5%以上であれば、レジストパターンの倒れを抑制することができる。そして、分子量が140,000以上の成分の割合の上限は、特に限定されないが、重合体の生産性を向上させる観点から、例えば、80%以下とすることができ、70%以下とすることができる。
なお、本発明において、「分子量が140,000以上の成分の割合」は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって得られるクロマトグラムを使用し、クロマトグラム中のピークの総面積(A)に対するクロマトグラム中の分子量が140,000以上の成分のピークの面積の合計(E)の割合(=(E/A)×100%)を算出することにより求めることができる。
そして、本発明の重合体は、分子量が200,000以上の成分の割合が、2%以上であることが好ましく、2.5%以上であることがより好ましく、2.7%以上であることが更に好ましく、3%以上であること特に好ましい。分子量200,000以上の成分の割合が2%以上であれば、レジストパターンの倒れを抑制することができる。そして、分子量が200,000以上の成分の割合の上限は、特に限定されないが、重合体の生産性を向上させる観点から、例えば、70%以下とすることができ、50%以下とすることができる。
なお、本発明において、「分子量が200,000以上の成分の割合」は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって得られるクロマトグラムを使用し、クロマトグラム中のピークの総面積(A)に対するクロマトグラム中の分子量が200,000以上の成分のピークの面積の合計(F)の割合(=(F/A)×100%)を算出することにより求めることができる。
そして、上述した単量体単位(A)および単量体単位(B)を有する重合体は、例えば、単量体(a)と単量体(b)とを含む単量体組成物を重合させた後、任意に得られた重合物を精製することにより調製することができる。
なお、重合体の組成、分子量分布、重量平均分子量および数平均分子量、ならびに重合体中の各分子量の成分の割合は、重合条件および精製条件を変更することにより調整することができる。具体的には、例えば、重合体の組成は、重合に使用する単量体組成物中の各単量体の含有割合を変更することにより調整することができる。また、高分子量成分(例えば、分子量が100,000以上の成分)の割合、ならびに、重量平均分子量および数平均分子量は、重合温度を低くすれば、大きくすることができる。更に、高分子量成分(例えば、分子量が100,000以上の成分)の割合、ならびに、重量平均分子量および数平均分子量は、重合時間を長くすれば、大きくすることができる。そして、重合体の調製においては、得られる重合体中の高分子量成分(例えば、分子量が100,000以上の成分)の割合、ならびに、当該重合体の重量平均分子量および数平均分子量を大きくする観点から、重合温度を低くするとともに、重合時間を長くすることが好ましい。
ここで、重合体の調製に用いる単量体組成物としては、単量体(a)および単量体(b)を含む単量体成分と、任意で使用可能な溶媒と、重合開始剤と、任意に添加される添加剤との混合物を用いることができる。そして、単量体組成物の重合は、既知の方法を用いて行うことができる。中でも、溶媒を使用する場合には、溶媒としてシクロペンタノンなどを用いることが好ましい。また、重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリルなどのラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。なお、高分子量成分(例えば、分子量が100,000以上の成分)の割合、ならびに、重合体の重量平均分子量および数平均分子量は、重合開始剤の配合量を少なくすれば、大きくすることができ、反対に、重合開始剤の配合量を多くすれば、小さくすることができる。そして、重合体の調製においては、得られる重合体中の高分子量成分(例えば、分子量が100,000以上の成分)の割合、ならびに、当該重合体の重量平均分子量および数平均分子量を大きくする観点から、重合開始剤の配合量を少なくすることが好ましい。
得られた重合物を精製して上述した性状を有する重合体を得る際に用いる精製方法としては、特に限定されることなく、再沈殿法やカラムクロマトグラフィー法などの既知の精製方法を用いることができる。中でも、精製方法としては、再沈殿法を用いることが好ましい。
なお、重合物の精製は、複数回繰り返して実施してもよい。
なお、溶剤としては、上述した重合体を溶解可能な溶剤であれば特に限定されることなく、例えば、特許第5938536号公報に記載されたような既知の溶剤を用いることができる。中でも、適度な粘度のポジ型レジスト組成物を得てポジ型レジスト組成物の塗工性を向上させる観点からは、溶剤としては、有機酸のエステルである、n-ペンチルエステル、n-ヘキシルエステル、酢酸2-メトキシ-1-メチルエチル、酢酸イソアミル、またはそれらの混合物が好ましく、酢酸2-メトキシ-1-メチルエチル、酢酸イソアミル、またはそれらの混合物がより好ましく、酢酸イソアミルが更に好ましい。
露光工程では、レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜に対し、電離放射線等を照射して、所望のパターンを描画する。なお、電離放射線等の照射には、電子線描画装置やレーザー描画装置などの既知の描画装置を用いることができる。
現像工程では、露光工程で所望のパターンが描画されたレジスト膜に現像処理を施す。ここで、レジスト膜の現像は、例えば、レジスト膜を現像液に接触させることで行うことができる。レジスト膜と現像液とを接触させる方法は、特に限定されることなく、現像液中へのレジスト膜の浸漬やレジスト膜への現像液の塗布等の既知の手法を用いることができる。
そして、現像工程においては、下記一般式(V):
R10-COO-R11・・・(V)
(一般式(V)中、R10は、フッ素原子の数が6以上12以下の有機基であり、R11は、非置換の炭化水素基である。)で表されるフルオロエステルを含む現像液を用いることが必要である。
また、上述したフルオロエステル(V)の中でも、得られるレジストパターンの明瞭性を向上させる観点からは、ヘプタフルオロ酪酸メチル、ノナフルオロペンタン酸メチル、ウンデカフルオロヘキサン酸メチルが好ましく、ノナフルオロペンタン酸メチルがより好ましい。
加えて、上述したフルオロエステル(V)の中でも、得られるレジストパターンの倒れを抑制する観点からは、ノナフルオロペンタン酸メチル、ノナフルオロペンタン酸エチル、ウンデカフルオロヘキサン酸メチルが好ましく、ノナフルオロペンタン酸メチル、ウンデカフルオロヘキサン酸メチルがより好ましい。
そして、上述したフルオロエステル(V)の中でも、レジストパターンの良好な形成効率、優れた明瞭性、およびパターン倒れの抑制をバランス良く達成する観点からは、ノナフルオロペンタン酸メチルが好ましい。
そして、現像液全体に占めるフルオロエステル(V)の比率は、現像液全体を100体積%として、50体積%以上であることが好ましく、75体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが更に好ましく、95体積%以上であることが特に好ましく、100体積%である(即ち、現像液としてフルオロエステル(V)のみを使用する)ことが最も好ましい。
現像条件は、所望の品質のレジストパターンを得るように適宜設定することができる。上述した現像液の温度は、特に限定されないが、例えば21℃以上25℃以下とすることができる。また現像時間は、特に限定されないが、例えば、10秒以上とすることができ、30秒以上とすることができ、30分以下とすることができ、20分以下とすることができ、10分以下とすることができ、5分以下とすることができる。
本発明のレジストパターン形成方法においては、任意に、現像工程の後に現像液を除去する工程を実施してもよい。現像液の除去は、例えば、リンス液を用いて行うことができる。
ここで、リンス液としては、フルオロエステル(V)を含む現像液よりもレジスト膜の未露光部を溶解させ難く、且つフルオロエステル(V)を含む現像液と混ざり易いリンス液を選択することが好ましい。このような現像液としては、例えば、CF2CF2CF2CF2OCH3、C4F9OC2H5、C2F5CF(OCH3)C3F7等のハイドロフルオロエーテルや、C8F18等のパーフルオロカーボンを用いることができる。
そして、実施例および比較例において、重合体の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布、重合体中の各分子量の成分の割合は、以下の方法で評価した。
<重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布>
実施例、比較例で得られた各種重合体についてゲル浸透クロマトグラフィーを用いて重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
具体的には、ゲル浸透クロマトグラフィー(東ソー社製、HLC-8220)を使用し、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、重合体の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を標準ポリスチレン換算値として求めた。そして、分子量分布(Mw/Mn)を算出した。
<重合体中の各分子量の成分の割合>
ゲル浸透クロマトグラフィー(東ソー製、HLC-8220)を使用し、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、重合体のGPCチャートを得た。そして、得られたGPCチャートから、ピークの総面積(A)、分子量が10,000未満の成分のピークの面積の合計(B)、分子量が100,000以上の成分のピークの面積の合計(C)、分子量が120,000以上の成分のピークの面積の合計(D)、分子量が140,000以上の成分のピークの面積の合計(E)、および分子量が200,000以上の成分のピークの面積の合計(F)を求めた。そして、下記式を用いて各分子量の成分の割合を算出した。
分子量が10,000未満の成分の割合(%)=(B/A)×100
分子量が100,000以上の成分の割合(%)=(C/A)×100
分子量が120,000以上の成分の割合(%)=(D/A)×100
分子量が140,000以上の成分の割合(%)=(E/A)×100
分子量が200,000以上の成分の割合(%)=(F/A)×100
<重合体Aの調製>
単量体(a)としてのα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(ACAPFP)3.0gおよび単量体(b)としてのα-メチルスチレン(AMS)3.4764gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.0055gと、溶媒としてのシクロペンタノン1.6205gを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉および窒素置換して、窒素雰囲気下、78℃の恒温槽内で6時間撹拌した。その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にテトラヒドロフラン(THF)10gを加えた。そして、THFを加えた溶液を、メタノール300g中に滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の凝固物(重合体A)を得た。得られた重合体Aは、α-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位とα-メチルスチレン単位とを50mol%ずつ含んでいた。そして、得られた重合体Aについて、重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布、重合体中の各分子量の成分の割合を測定した。結果を表1に示す。
<ポジ型レジスト組成物の調製>
得られた重合体を溶剤としての酢酸イソアミルに溶解させ、重合体の濃度が11%であるポジ型レジスト組成物、および重合体の濃度が2%であるポジ型レジスト組成物をそれぞれ調製した。そして、重合体の濃度が11%であるポジ型レジスト組成物を用いて、レジストパターンの明瞭性(γ値)および形成効率(Eth)を、以下に従って評価した。また、重合体の濃度が2%であるポジ型レジスト組成物を用いて、レジストパターンの倒れ抑制(耐パターン倒れ性)を、以下に従って評価した。結果は何れも表2に示す。
<明瞭性(γ値)>
スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、上記ポジ型レジスト組成物(濃度:11%)を直径4インチのシリコンウェハ上に厚さ500nmになるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-S50)を用いて、電子線の照射量が互いに異なるパターン(寸法500μm×500μm)をレジスト膜上に複数描画し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)を用いて、温度23℃で1分間の現像処理を行った。なお、電子線の照射量は、4μC/cm2から200μC/cm2の範囲内で4μC/cm2ずつ異ならせた。次に、描画した部分のレジスト膜の厚みを光学式膜厚計(SCREENセミコンダクターソリューションズ社製、ラムダエース)で測定し、電子線の総照射量の常用対数と、現像後のレジスト膜の残膜率(=現像後のレジスト膜の膜厚/シリコンウェハ上に形成したレジスト膜の膜厚)との関係を示す感度曲線を作成した。そして、得られた感度曲線(横軸:電子線の総照射量の常用対数、縦軸:レジスト膜の残膜率(0≦残膜率≦1.00))について、下記の式を用いてγ値を求めた。なお、下記の式中、E0は、残膜率0.20~0.80の範囲において感度曲線を二次関数にフィッティングし、得られた二次関数(残膜率と総照射量の常用対数との関数)に対して残膜率0を代入した際に得られる総照射量の対数である。また、E1は、得られた二次関数上の残膜率0の点と残膜率0.50の点とを結ぶ直線(感度曲線の傾きの近似線)を作成し、得られた直線(残膜率と総照射量の常用対数との関数)に対して残膜率1.00を代入した際に得られる総照射量の対数である。そして、下記式は、残膜率0と1.00との間での上記直線の傾きを表している。
<形成効率(Eth)>
「明瞭性(γ値)」の評価方法と同様にして、上記ポジ型レジスト組成物(濃度:11%)を用いて、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。得られたレジスト膜の初期厚みT0を光学式膜厚計(SCREENセミコンダクターソリューションズ社製、ラムダエース)で測定した。また、γ値の算出の際に得られた直線(感度曲線の傾きの近似線)の残膜率が0となる際の、電子線の総照射量Eth(μC/cm2)を求めた。なお、Ethの値が小さいほど、レジストパターンの形成効率が高いことを意味する。
<耐パターン倒れ性>
スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、上記ポジ型レジスト組成物(濃度:2%)を4インチのシリコンウェハ上に厚み50nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にポジ型レジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-S50)を用いて、線幅25nmのラインアンドスペース1:1のパターンを、最適露光量(Eop)で電子線描画し、電子線描画済ウエハを得た。なお、最適露光量は、それぞれEthの約2倍の値を目安として、適宜設定した。
電子線描画済ウエハを、23℃において、レジスト用現像液としてのヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に1分間浸漬することで、現像処理を行った。その後、リンス液として、ハイドロフルオロエーテル溶剤であるC4F9OCH3(3M社製、「Novec7100」)を用いて、温度23℃で10秒間リンス処理して、ラインアンドスペースパターンを形成した。走査型電子顕微鏡(日本電子社製、JSM-7800F PRIME)にて倍率10万倍で観察を行い、Eopから±40%の照射量の範囲でパターン形成部分の耐パターン倒れ性を、以下の基準で評価した。
A:パターン倒れが発生していない
B:パターン倒れが発生している
各種評価におけるレジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
実施例2:ヘプタフルオロ酪酸エチル(CF3(CF2)2-COO-CH2CH3)
実施例3:ノナフルオロペンタン酸メチル(CF3(CF2)3-COO-CH3)
重合体Aに替えて、以下のようにして調製した重合体Bを用いた以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。そして、得られたポジ型レジスト組成物を用い、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
<重合体Bの調製>
単量体(a)としてのα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(ACAPFP)3.0gおよび単量体(b)としてのα-メチルスチレン(AMS)3.2832gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.00052gと、溶媒としてのシクロペンタノン1.5709gを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉および窒素置換して、窒素雰囲気下、78℃の恒温槽内で2時間撹拌した。その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にTHF10gを加えた。そして、THFを加えた溶液を、メタノール300g中に滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の凝固物(重合体B)を得た。得られた重合体Bは、α-メチルスチレン単位とα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位とを50mol%ずつ含んでいた。そして、得られた重合体Bについて、重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布、重合体中の各分子量の成分の割合を測定した。結果を表1に示す。
レジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例4と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
実施例5:ヘプタフルオロ酪酸エチル(CF3(CF2)2-COO-CH2CH3)
実施例6:ノナフルオロペンタン酸メチル(CF3(CF2)3-COO-CH3)
重合体Aに替えて、以下のようにして調製した重合体Cを用いた以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。そして、得られたポジ型レジスト組成物を用い、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
<重合体Cの調製>
単量体(a)としてのα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(ACAPFP)3.0gおよび単量体(b)としてのα-メチルスチレン(AMS)3.4680gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.0021gと、溶媒としてのシクロペンタノン6.4659gを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉および窒素置換して、窒素雰囲気下、53℃の恒温槽内で50時間撹拌した。その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にTHF10gを加えた。そして、THFを加えた溶液を、メタノール300g中に滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の凝固物(重合体C)を得た。得られた重合体Cは、α-メチルスチレン単位とα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位とを50mol%ずつ含んでいた。そして、得られた重合体Cについて、重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布、重合体中の各分子量の成分の割合を測定した。結果を表1に示す。
レジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例7と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
実施例8:ヘプタフルオロ酪酸エチル(CF3(CF2)2-COO-CH2CH3)
実施例9:ノナフルオロペンタン酸メチル(CF3(CF2)3-COO-CH3)
重合体Aに替えて、以下のようにして調製した重合体Dを用いた以外は、実施例1と同様にしてポジ型レジスト組成物を調製した。そして、得られたポジ型レジスト組成物を用い、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
<重合体Dの調製>
単量体(a)としてのα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(ACAPFP)3.0gおよび単量体(b)としてのα-メチルスチレン(AMS)3.4680gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.0014gと、溶媒としてのシクロペンタノン6.4666gを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉および窒素置換して、窒素雰囲気下、40℃の恒温槽内で50時間撹拌した。その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にTHF10gを加えた。そして、THFを加えた溶液を、メタノール300g中に滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、白色の凝固物(重合体D)を得た。得られた重合体Dは、α-メチルスチレン単位とα-クロロアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル単位とを50mol%ずつ含んでいた。そして、得られた重合体Dについて、重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布、重合体中の各分子量の成分の割合を測定した。結果を表1に示す。
レジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例10と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
実施例11:ヘプタフルオロ酪酸エチル(CF3(CF2)2-COO-CH2CH3)
実施例12:ノナフルオロペンタン酸メチル(CF3(CF2)3-COO-CH3)
実施例1と同様にして重合体Aおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
比較例1:トリデカフルオロヘプタン酸メチル(CF3(CF2)5-COO-CH3)
比較例2:バートレルXF(登録商標)(CF3CFHCFHCF2CF3、三井・ケマーズフロロプロダクツ社製)
実施例1と同様にして重合体Aおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えてペンタフルオロプロピオン酸エチル(CF3CF2-COO-CH2CH3)を使用した以外は、実施例1と同様にしてレジストパターンの形成を試みた。しかしながら、現像液により未露光部が溶解してしまい、良好なレジストパターンを形成することができなかった。
実施例4と同様にして重合体Bおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例4と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
比較例4:トリデカフルオロヘプタン酸メチル(CF3(CF2)5-COO-CH3)
比較例5:バートレルXF(CF3CFHCFHCF2CF3、三井・ケマーズフロロプロダクツ社製)
実施例4と同様にして重合体Bおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えてペンタフルオロプロピオン酸エチル(CF3CF2-COO-CH2CH3)を使用した以外は、実施例4と同様にしてレジストパターンの形成を試みた。しかしながら、現像液により未露光部が溶解してしまい、良好なレジストパターンを形成することができなかった。
実施例7と同様にして重合体Cおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例7と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
比較例7:トリデカフルオロヘプタン酸メチル(CF3(CF2)5-COO-CH3)
比較例8:バートレルXF(CF3CFHCFHCF2CF3、三井・ケマーズフロロプロダクツ社製)
実施例7と同様にして重合体Cおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えてペンタフルオロプロピオン酸エチル(CF3CF2-COO-CH2CH3)を使用した以外は、実施例7と同様にしてレジストパターンの形成を試みた。しかしながら、現像液により未露光部が(比較例3および6ほどではないが)溶解してしまい、良好なレジストパターンを形成することができなかった。
実施例10と同様にして重合体Dおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジストパターンの形成に際し、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えて以下のものを使用した以外は、実施例10と同様にして各種評価を行った。結果を表3に示す。
比較例10:トリデカフルオロヘプタン酸メチル(CF3(CF2)5-COO-CH3)
比較例11:バートレルXF(CF3CFHCFHCF2CF3、三井・ケマーズフロロプロダクツ社製)
実施例10と同様にして重合体Dおよびポジ型レジスト組成物を調製した。そして、レジスト用現像液として、ヘプタフルオロ酪酸メチル(CF3(CF2)2-COO-CH3)に替えてペンタフルオロプロピオン酸エチル(CF3CF2-COO-CH2CH3)を使用した以外は、実施例10と同様にしてレジストパターンの形成を試みた。しかしながら、現像液により未露光部が(比較例3および6ほどではないが)溶解してしまい、良好なレジストパターンを形成することができなかった。
一方、表3より、所定の現像液以外の現像液を用いて現像工程を実施した比較例1~12では、実施例1~12に比して、効率良くレジストパターンを形成できていないことが分かる。
Claims (4)
- 下記一般式(I):
下記一般式(II):
前記レジスト膜を露光する工程と、
露光された前記レジスト膜を、下記一般式(V):
R10-COO-R11・・・(V)
(一般式(V)中、R10は、フッ素原子の数が6以上12以下のフルオロアルキル基であり、R11は、炭素原子の数が1以上4以下である非置換のアルキル基である。)で表されるフルオロエステルを含む現像液を用いて現像する工程を含む、レジストパターン形成方法。 - 前記重合体の重量平均分子量(Mw)が30,000超500,000未満である、請求項1に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記重合体の分子量分布(Mw/Mn)が2.3未満である、請求項1または2に記載のレジストパターン形成方法。
- 前記R11がメチル基またはエチル基である、請求項1~3の何れかに記載のレジストパターン形成方法。
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