JP7390348B2 - 半導体フォトレジスト用組成物およびその製造方法、ならびにこれを用いたパターン形成方法 - Google Patents
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Description
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
Ra、Rb、およびRcは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
R4~R9は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
Rdは、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせであり;
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
Ra、Rb、およびRcは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
Ra、Rb、およびRcは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
R4~R9は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
Rdは、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
下記化学式2-1で表される有機スズ化合物(10g、26.4mmol)を30mlの無水トルエンに溶かした後、4.8gの酢酸を0℃で徐々に滴下し、6時間攪拌した。
下記化学式2-2で表される化合物(10g、31.0mmol)を30mlの無水トルエンに溶かした後、8.3gのイソブチル酸を0℃で徐々に滴下し、6時間攪拌した。
上記化学式2-2で表される有機スズ化合物(10g、31.0mmol)を30mlの無水トルエンに溶かした後、7.0gのプロピオン酸を0℃で徐々に滴下し、6時間攪拌した。
下記化学式2-3で表される有機スズ化合物(10g、25.5mmol)を30mlの無水トルエンに溶かした後、6.0gのプロピオン酸を0℃で徐々に滴下し、6時間攪拌した。
上記化学式2-3で表される有機スズ化合物(10g、25.5mmol)を30mlの無水トルエンに溶かした後、6.9gのイソブチル酸を0℃で徐々に滴下し、6時間攪拌した。
下記化学式A-1で表される有機スズ化合物(10.0g、25.6mmol)に25mlの酢酸を常温で徐々に滴下した後、110℃で24時間加熱還流した。
下記化学式B-1で表される有機スズ化合物(10.0g、24.6mmol)に25mlのプロピオン酸を常温で徐々に滴下した後、110℃で24時間加熱還流した。
合成例1~5、ならびに比較合成例1および比較合成例2で得られた有機スズ化合物1~5、ならびに有機スズ化合物AおよびBをPGMEA(Propylene glycol methyl ether acetate)に3.0質量%の濃度で溶解し、0.1μm PTFEシリンジフィルター(syringe filter)でろ過して実施例1~5、ならびに比較例1および比較例2のフォトレジスト組成物を製造した。自然酸化物表面を有する直径4インチの円形シリコンウェハーを薄膜蒸着用基材として使用した。レジスト薄膜の蒸着前に、UVオゾンクリーニングシステムで10分間処理し、フォトレジスト組成物を基材上に2000rpmで30秒間スピンコートし、120℃で120秒間焼成した。偏光計測法(ellipsometry)によりコーティングおよび焼成後のレジスト膜の膜厚を測定した結果、20nmであった。
円形シリコンウェハー上に、上記コーティング方法によって製造された実施例1~5、ならびに比較例1および比較例2によるレジスト膜を、40nm Half-pitchのナノ線パターンが形成されるように、100kVの加速電圧の極端紫外線により露光した。露光した薄膜を160℃で60秒間ベーキングした後、2-heptanoneが入ったペトリ皿に30秒間浸漬して取り出した。その後、同じ溶剤で10秒間洗浄した。最終的に、150℃で180秒間ベーキングした後、FE-SEM(field emission scanning electron microscopy)によりパターンイメージを得た。FE-SEMイメージから確認された形成された線のCD(Critical Dimension)サイズおよびラインエッジ粗さ(LER)を測定した後、下記基準により感度およびラインエッジ粗さを評価して表1に示す。
(1)感度
1000uC/cm2のエネルギーで測定されたCDサイズを下記基準により評価してその結果を表1に示す:
◎:40nm以上
○:35nm以上40nm未満
△:35nm未満
×:パターンが確認されない。
○:5nm以下
△:5nm超7nm以下
×:7nm超。
一方、上述した実施例1~5ならびに比較例1および比較例2による半導体フォトレジスト組成物について、以下のような基準で保存安定性を評価して、下記表1に示した:
[保存安定性]
常温(20±5℃)条件で、実施例1~5ならびに比較例1および比較例2による半導体フォトレジスト組成物を特定期間放置した際、沈殿が発生する程度を肉眼で観察して、下記の保管可能な基準により2段階で評価した:
※評価基準
○:6ヶ月以上保管可能
△:3ヶ月以上6ヶ月未満保管可能
×:3ヶ月未満保管可能。
102 薄膜、
104 レジスト下層膜、
106 フォトレジスト膜、
106a 露光領域、
106b 未露光領域、
108 フォトレジストパターン、
112 有機膜パターン、
114 薄膜パターン。
Claims (16)
- 下記化学式1で表される有機スズ化合物、および溶媒を含む、半導体フォトレジスト用組成物:
前記化学式1中、
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
Ra、Rb、およびRcは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせである。 - 前記R1~R3は、それぞれ独立して、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、イソブチル基、sec-ブチル基、およびt-ブチル基からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の半導体フォトレジスト用組成物。
- 前記Ra、Rb、およびRcは、それぞれ独立して、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、イソブチル基、sec-ブチル基、およびt-ブチル基からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1または2に記載の半導体フォトレジスト用組成物。
- 前記半導体フォトレジスト用組成物は、界面活性剤、レベリング剤、またはこれらの組み合わせの添加剤をさらに含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体フォトレジスト用組成物。
- 前記半導体フォトレジスト用組成物は、架橋剤をさらに含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体フォトレジスト用組成物。
- 下記化学式2で表される有機スズ化合物および下記化学式3で表される有機化合物を有機溶媒下で反応させて下記化学式1で表される有機スズ化合物を製造することと、
下記化学式1で表される前記有機スズ化合物を溶媒と混合することと、
を含む、半導体フォトレジスト用組成物の製造方法:
前記化学式2および化学式3中、
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
R4~R9は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
Rdは、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせであり;
前記化学式1中、
R1~R3は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基であり、
Ra、Rb、およびRcは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1~20のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~20のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、またはこれらの組み合わせである。 - 前記化学式2で表される有機スズ化合物を有機溶媒に溶解させた後、前記化学式3で表される有機化合物を-78~60℃で滴下し、2~24時間反応させて前記化学式1で表される有機スズ化合物を製造することを含む、請求項6に記載の半導体フォトレジスト用組成物の製造方法。
- 前記化学式1中のR1~R3は、それぞれ独立して、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、イソブチル基、sec-ブチル基、およびt-ブチル基からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項6または7に記載の半導体フォトレジスト用組成物の製造方法。
- 前記R4~R9は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数1~10のアルキル基、置換または非置換の炭素数2~8のアルケニル基、および置換または非置換の炭素数2~8のアルキニル基からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項6~8のいずれか1項に記載の半導体フォトレジスト用組成物の製造方法。
- 前記Rdは、水素原子、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、イソブチル基、sec-ブチル基、およびt-ブチル基からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項6~9のいずれか1項に記載の半導体フォトレジスト用組成物の製造方法。
- 界面活性剤、レベリング剤、またはこれらの組み合わせの添加剤をさらに混合することを含む、請求項6~10のいずれか1項に記載の半導体フォトレジスト用組成物の製造方法。
- 架橋剤をさらに混合することを含む、請求項6~11のいずれか1項に記載の半導体フォトレジスト用組成物の製造方法。
- 基板の上にエッチング対象膜を形成する工程と、
前記エッチング対象膜の上に請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体フォトレジスト用組成物、または請求項6~12のいずれか1項に記載の製造方法で製造された半導体フォトレジスト用組成物を塗布してフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜をパターニングしてフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
を含む、パターン形成方法。 - 前記フォトレジストパターンを形成する工程は、5~150nmの波長範囲の光を使用する、請求項13に記載のパターン形成方法。
- 前記基板と前記フォトレジスト膜との間にレジスト下層膜を形成する工程をさらに含む、請求項13または14に記載のパターン形成方法。
- 前記フォトレジストパターンは、5~100nmの幅を有する、請求項13~15のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
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