JPH09274320A - 化学増幅ポジ型レジスト材料 - Google Patents
化学増幅ポジ型レジスト材料Info
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Abstract
て式(1)で示される重量平均分子量が3,000〜3
00,000である高分子化合物、(C)酸発生剤、
(D)分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化合
物を含有してなる化学増幅ポジ型レジスト材料。 【効果】 化学増幅ポジ型レジスト材料として高エネル
ギー線、特にKrFエキシマレーザー及びX線に感応
し、感度、解像性、プラズマエッチング耐性に優れ、し
かもレジストパターンの耐熱性にも優れている。
Description
線、X線などの高エネルギー線に対して高い感度を有
し、アルカリ水溶液で現像することによりパターン形成
できる、微細加工技術に適した化学増幅ポジ型レジスト
材料に関する。
の高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化
が求められているなか、現在汎用技術として用いられて
いる光露光では、光源の波長に由来する本質的な解像度
の限界に近づきつつある。g線(436nm)もしくは
i線(365nm)を光源とする光露光では、おおよそ
0.5μmのパターンルールが限界とされており、これ
を用いて製作したLSIの集積度は、16MビットDR
AM相当までとなる。しかし、LSIの量産はすでにこ
の段階まできており、更なる微細化技術の開発が急務と
なっている。
技術として遠紫外線リソグラフィーが有望視されてい
る。遠紫外線リソグラフィーは、0.3〜0.4μmの
加工も可能であり、光吸収の低いレジスト材料を用いた
場合、基板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形
成が可能になる。近年、遠紫外線の光源として高輝度な
KrFエキシマレーザーを利用する技術が注目されてお
り、量産技術として用いられるには、高解像度、高感度
なレジスト材料が要望されている。
とした化学増幅ポジ型レジスト材料(特公平2−276
60号、特開昭63−27829号公報、米国特許第
4,491,628号、同第5,310,619号公報
等参照)は、感度、解像性、ドライエッチング耐性が比
較的高く、優れた特徴を有した遠紫外線リソグラフィー
に特に有望なレジスト材料として期待されている。この
ような化学増幅ポジ型レジスト材料としては、アルカリ
可溶性のベース樹脂、酸発生剤からなる2成分系、及び
アルカリ可溶性のベース樹脂、酸発生剤、酸不安定基を
有する溶解阻止剤からなる3成分系が知られているが、
解像性及びドライエッチング時での耐熱性を更に向上さ
せることが望まれている。
用いられている酸不安定基であるtert−ブトキシカ
ルボニル基又はtert−ブチル基とは異なった酸不安
定基として、アセタール型の酸不安定基を用いる化学増
幅ポジ型レジスト材料(特開平6−83055号、特開
平7−128859号公報)も提案されているが、これ
らも同様に解像性及びドライエッチング時での耐熱性を
更に向上させることが望まれている。
基、フェノール性水酸基)を有する線状高分子物質、酸
発生剤、分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化
合物からなる化学増幅ポジ型レジスト材料(特開平6−
230574号公報)が提案されている。この化学増幅
ポジ型レジスト材料は、アルカリ溶解コントロールのた
めに分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化合物
を含有させているが、ベース樹脂のアルカリ溶解性が高
いため、分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化
合物を多量に含有させなければならず、現像時にスカム
の発生が伴ってしまう。分子内にビニルエーテル基を2
つ以上有する化合物の添加を少量とした場合は、溶解コ
ントラストが不足となるため解像性が低下してしまう。
従って、解像性を更に向上させること、及びスカムの発
生の抑制が望まれている。
換されたフェノール性水酸基を含有する重合体と酸発生
剤からなる化学増幅ポジ型レジスト材料(特開平5−2
65213号公報)が提案されているが、2−ビニルオ
キシアルキレン基自身は酸不安定基ではないため、重合
体のアルカリ溶解性が低く、溶解コントラストが低いた
めに解像性が不足してしまい、解像性を更に向上させる
ことが望まれている。
微細加工技術に適した高解像性を有し、かつエッチング
時の耐熱性に優れた化学増幅ポジ型レジスト材料を提供
する。
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、(A)有機溶剤、(B)ベース樹脂として下記一般
式(1)で示される重量平均分子量が3,000〜30
0,000の高分子化合物、(C)酸発生剤、(D)分
子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化合物、更に
必要により(E)溶解制御剤を含有してなる化学増幅ポ
ジ型レジスト材料が、微細加工技術に適した高解像性を
有し、かつエッチング時の耐熱性に優れた化学増幅ポジ
型レジスト材料として好適で、特に遠紫外線リソグラフ
ィーにおいて大いに威力を発揮し得ることを見出した。
記一般式(1)で示される重量平均分子量が3,000
〜300,000の高分子化合物、即ち、酸不安定基で
部分置換されたポリヒドロキシスチレン誘導体と、
(D)成分の分子内にビニルエーテル基を2つ以上有す
る化合物とを主成分とする化学増幅ポジ型レジスト材料
は、上記一般式(1)で示されるベース樹脂の酸不安定
基の効果と熱架橋により酸不安定基に化学変化するビニ
ルエーテル基の効果により、大きな溶解コントラストを
有すると共に、未露光部の架橋構造が保持されることか
らエッチング時の耐熱性に優れている。
料は、スピンコート後にプリベーク(60〜150℃)
することにより、分子内にビニルエーテル基を2つ以上
有する化合物が酸不安定基で部分置換されたベース樹脂
と熱架橋を起こし、ベース樹脂のアルカリ溶解性を更に
低下させる。次いで、高エネルギー線照射による分解に
よって生成する酸及びPEB(Post Exposu
re Bake/60〜150℃)の作用で、効率よく
ベース樹脂、溶解制御剤或いは酸発生剤の酸不安定基と
分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化合物の熱
架橋によって酸不安定基に化学変化したビニルエーテル
基が分解し、アルカリ溶解性が高い種々のフェノール誘
導体が生成するために、大きな溶解コントラストを得る
ことができる。このように、本発明の化学増幅ポジ型レ
ジスト材料は、優れた性能を発揮することができ、高解
像度、広範囲の焦点深度、エッチング時の耐熱性を有す
るレジスト像を得ることができるものである。
と、本発明の化学増幅ポジ型レジスト材料は、3成分系
(アルカリ可溶性樹脂/酸発生剤/分子内にビニルエー
テル基を2つ以上有する化合物)もしくは4成分系(ア
ルカリ可溶性樹脂/酸発生剤/分子内にビニルエーテル
基を2つ以上有する化合物/溶解制御剤)として用いる
ことができる。好ましくは3成分系の化学増幅ポジ型レ
ジスト材料として用いることが好適である。このレジス
ト材料は、(A)有機溶剤150〜700部(重量部、
以下同じ)、特に250〜500部、(B)ベース樹脂
70〜90部、特に75〜85部、(C)酸発生剤0.
5〜15部、特に1〜8部、(D)分子内にビニルエー
テル基を2つ以上有する化合物0.5〜24部、特に1
〜10部、(E)溶解制御剤0〜40部、特に6〜30
部、(F)塩基性化合物0〜2部、特に0.01〜1部
を混合したものが好適である。
シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、
4−ヘプタノンなどのケトン類、3−メトキシブタノー
ル、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキ
シ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノー
ルなどのアルコール類、プロピレングリコールモノメチ
ルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、
プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレング
リコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジ
メチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、エチレングリコール−tert−ブチルエーテルメ
チルエーテル(1−tert−ブトキシ−2−メトキシ
エタン)、エチレングリコール−tert−ブチルエー
テルエチルエーテル(1−tert−ブトキシ−2−エ
トキシエタン)などのエーテル類、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
ルモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビ
ン酸エチル、酢酸ブチル、メチル−3−メトキシプロピ
オネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、酢酸
tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、β
−メトキシイソ酪酸メチルなどのエステル類が挙げられ
る。これらの中では、レジスト成分の溶解性が優れてい
る1−エトキシ−2−プロパノール、もしくはレジスト
成分の溶解性、安全性が優れているプロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート(α型、β型)が好ま
しく使用される。なお、上記有機溶剤は、1種を単独で
又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
は、レジスト膜厚を0.4〜4μmにするため、150
〜700部が好ましく、より好ましくは250〜500
部とするもので、150部に満たないとレジスト膜厚が
厚すぎて成膜性が悪くなる場合があり、700部を超え
るとレジスト膜厚が薄すぎる場合がある。
般式(1)、好ましくは下記一般式(3)で示される重
量平均分子量が3,000〜300,000の高分子化
合物が使用される。
ル基である。R2は下記一般式(2)で示される基、R3
はR2とは異なる酸不安定基であり、R2と異なる限り、
式(2)で示される基であってもよい。
ぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状もしく
は分岐状のアルキル基、R6は炭素数1〜10の直鎖
状、分岐状もしくは環状のアルキル基であるか、又はR
4とR5、R4とR6又はR5とR6とは環を形成してもよ
い。環を形成する場合、R4、R5、R6はそれぞれ独立
して炭素数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン
基を示す。
キシエチル基、1−n−プロポキシエチル基、1−is
o−プロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、
1−iso−ブトキシエチル基、1−sec−ブトキシ
エチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1−te
rt−アミロキシエチル基、1−エトキシ−n−プロピ
ル基、1−シクロヘキシロキシエチル基等の直鎖状もし
くは分岐状アセタール基、テトラヒドロフラニル基、テ
トラヒドロピラニル基等の環状アセタール基などが挙げ
られ、好ましくは1−エトキシエチル基、1−n−ブト
キシエチル基、1−エトキシ−n−プロピル基が挙げら
れる。
でき、R3もR2と異なるようにこれらの基から選ぶこと
ができるほか、tert−ブチル基、tert−ブトキ
シカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル
基等のtert−ブチル誘導基、3−オキシシクロヘキ
シル基等のβ−ケトアルキル基等であってもよいが、好
ましくはtert−ブトキシカルボニル基である。
x、yが同時に0となることはなく、zは正数である。
これらの組成比は0≦x/(x+y+z)≦0.5、好
ましくは0.1≦x/(x+y+z)≦0.4、0≦y
/(x+y+z)≦0.5、好ましくは0≦y/(x+
y+z)≦0.2、0.4≦z/(x+y+z)≦0.
9、好ましくは0.6≦z/(x+y+z)≦0.8で
ある。xの全体(x+y+z、以下同様)に対する割合
が0.5を、yの全体に対する割合が0.5を、zの全
体に対する割合が0.9を超えるか、或いはzの全体に
対する割合が0.4に満たないと、アルカリ溶解速度の
コントラストが小さくなり、解像度が悪くなる場合があ
る。x、y、zはその値を上記範囲内で適宜選定するこ
とによりパターンの寸法制御、パターンの形状コントロ
ールを任意に行うことができる。
平均分子量が3,000〜300,000、好ましくは
5,000〜30,000である必要がある。重量平均
分子量が3,000に満たないとレジスト材料が耐熱性
に劣るものとなり、300,000を超えるとアルカリ
溶解性が低下し、解像性が悪くなる。
子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や高分子
量のポリマーが存在し、低分子量のポリマーが多く存在
すると耐熱性が低下する場合があり、高分子量のポリマ
ーが多く存在するとアルカリに対して溶解し難いものを
含み、パターン形成後の裾引きの原因となる場合があ
る。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこの
ような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いこと
から、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト
材料を得るには、ベース樹脂の分子量分布は1.0〜
1.5、特に1.0〜1.3の狭分散であることが好ま
しい。なお、ベース樹脂の添加量は70〜90部、特に
75〜85部が好適である。
リフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキ
シフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスル
ホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン
酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨード
ニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルス
ルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−te
rt−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、ト
リフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブト
キシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメ
タンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニ
ル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニ
ルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−ter
t−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−
トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェ
ニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸
トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウ
ム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホ
ニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル
(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トル
エンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシク
ロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホ
ン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスル
ホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメ
タンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウ
ム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニル
スルホニウム等のオニウム塩、2−シクロヘキシルカル
ボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2
−iso−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエ
ンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体、
ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シク
ロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert
−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘
導体、ジフェニルジスルホン、ジシクロヘキシルジスル
ホン等のジスルホン誘導体、p−トルエンスルホン酸
2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸
2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネ
ート誘導体、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオ
キシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメ
タンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス
(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホ
ン酸エステル誘導体、フタルイミド−イル−トリフレー
ト、フタルイミド−イル−トシレート、5−ノルボルネ
ン−2,3−ジカルボキシイミド−イル−トリフレー
ト、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド−
イル−トシレート、5−ノルボルネン−2,3−ジカル
ボキシイミド−イル−n−ブチルスルホネート等のイミ
ド−イル−スルホネート誘導体等が挙げられるが、トリ
フルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、
トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキ
シフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメ
タンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニ
ル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニ
ルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−ter
t−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−
トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフ
ェニル)スルホニウムが好ましく用いられる。なお、上
記酸発生剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせ
て用いることができる。
15部、より好ましくは1〜8部である。0.5部より
少ないと感度が悪い場合があり、15部より多いとアル
カリ溶解速度が低下することによってレジスト材料の解
像性が低下する場合があり、またモノマー成分が過剰と
なるために耐熱性が低下する場合がある。
2つ以上有する化合物としては、下記一般式(I)又は
(II)で示すビニルエーテル化合物が挙げられる。
基又はヘテロ環基を示し、Bは−CO−O−,−NHC
OO−又は−NHCONH−を示し、R14は炭素数1〜
10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示し、nは0
又は1〜10の整数、mは2〜6の整数を示す。一般式
(I)で示される化合物は例えば、Stephen.
C.Lapin,Polymers Paint Co
lour Journal.179(4237)、32
1(1988)に記載されている方法、即ち多価アルコ
ールもしくは多価フェノールとアセチレンとの反応、又
は多価アルコールもしくは多価フェノールとハロゲン化
アルキルビニルエーテルとの反応により合成することが
できる。具体例としてエチレングリコールジビニルエー
テル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,
3−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレン
グリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコール
ジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニル
エーテル、トリメチロールエタントリビニルエーテル、
ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘ
キサンジオールジビニルエーテル、テトラエチレングリ
コールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニ
ルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテ
ル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ソル
ビトールテトラビニルエーテル、ソルビトールペンタビ
ニルエーテル、エチレングリコールジエチレンビニルエ
ーテル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエー
テル、エチレングリコールジプロピレンビニルエーテ
ル、トリエチレングリコールジエチレンビニルエーテ
ル、トリメチロールプロパントリエチレンビニルエーテ
ル、トリメチロールプロパンジエチレンビニルエーテ
ル、ペンタエリスリトールジエチレンビニルエーテル、
ペンタエリスリトールトリエチレンビニルエーテル、ペ
ンタエリスリトールテトラエチレンビニルエーテル並び
に以下の一般式(I−1)〜(I−31)で示される化
合物を挙げることができるが、これらに限定されるもの
ではない。
O−の場合)で示される化合物は多価カルボン酸とハロ
ゲン化アルキルビニルエーテルとの反応により製造する
ことができる。具体例としてはテレフタル酸ジエチレン
ビニルエーテル、フタル酸ジエチレンビニルエーテル、
イソフタル酸ジエチレンビニルエーテル、フタル酸ジプ
ロピレンビニルエーテル、テレフタル酸ジプロピレンビ
ニルエーテル、イソフタル酸ジプロピレンビニルエーテ
ル、マレイン酸ジエチレンビニルエーテル、フマル酸ジ
エチレンビニルエーテル、イタコン酸ジエチレンビニル
エーテル等を挙げることができるが、これらに限定され
るものではない。更に本発明において好適に用いられる
ビニルエーテル基含有化合物としては、下記一般式(I
II)、(VI)又は(V)等で示される活性水素を有
するビニルエーテル化合物とイソシアナート基を有する
化合物との反応により合成されるビニルエーテル基含有
化合物を挙げることができる。
は分岐状のアルキレン基を示す。イソシアナート基を有
する化合物としては、例えば架橋剤ハンドブック(大成
社刊、1981年発行)に記載の化合物を用いることが
できる。具体的には、トリフェニルメタントリイソシア
ナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、トリレン
ジイソシアナート、2,4−トリレンジイソシアナート
の二量体、ナフタレン−1,5−ジイソシアナート、o
−トリレンジイソシアナート、ポリメチレンポリフェニ
ルイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート等
のポリイソシアナート型、トリレンジイソシアナートと
トリメチロールプロパンの付加体、ヘキサメチレンジイ
ソシアナートと水との付加体、キシレンジイソシアナー
トとトリメチロールプロパンとの付加体等のポリイソシ
アナートアダクト型等を挙げることができる。上記イソ
シアナート基含有化合物と活性水素含有ビニルエーテル
化合物とを反応させることにより末端にビニルエーテル
基を持つ種々の化合物ができる。このような化合物とし
て以下の一般式(VI−1)〜(VI−11)で示され
るものを挙げることができるが、これらに限定されるも
のではない。
上含有する化合物の添加量は、好ましくは0.5〜24
部、より好ましくは1〜10部である。0.5部より少
ないと架橋結合が十分に形成されず、耐熱性を向上させ
る効果が十分に得られない場合があり、24部より多い
と架橋結合が多くなりすぎ、酸触媒による脱離反応が十
分に進行せずレジスト材料の解像性が低下する場合があ
る。
が100〜1,000で、かつ分子内にフェノール性水
酸基を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の
水素原子を酸不安定基により全体として好ましくは平均
10〜100%、より好ましくは30〜100%の割合
で置換した化合物が好適である。なお、前記置換率が1
0%に満たないと十分な溶解制御効果が得られない場合
がある。上記フェノール性水酸基を有する化合物として
具体的には、下記一般式(4)〜(14)で示されるも
のが挙げられる。
R8はそれれぞれ水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又
は分岐状のアルキル基又はアルケニル基であり、R9は
水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキ
ル基又はアルケニル基、或いは−(R13)r−COOH
であり、R10、R11はそれれぞれ炭素数1〜10のアル
キレン基、アリーレン基、カルボニル基、スルホニル
基、酸素原子又は硫黄原子、R12は水素原子又は炭素数
1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル
基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチ
ル基であり、R13は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状
のアルキレン基である。また、sは0〜3の整数であ
り、rは0又は1である。p、q、p’、q’、p”、
q”はそれぞれp+q=8、p’+q’=5、p”+
q”=4を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも
1つの水酸基を有するような数である。)
原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−
プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec
−ブチル基、tert−ブチル基、エチニル基、シクロ
ヘキシル基等、R9としては、例えば水素原子、メチル
基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、
n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、
tert−ブチル基、エチニル基、シクロヘキシル基
等、或いは−COOH、−CH2COOH、−CH2CH
2COOH等、R10、R11としては、例えばメチレン
基、エチレン基、フェニレン基、カルボニル基、スルホ
ニル基、酸素原子、硫黄原子等、R12としては、例えば
水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、is
o−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、s
ec−ブチル基、tert−ブチル基、エチニル基、シ
クロヘキシル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル
基、ナフチル基等が挙げられる。ここで、上記フェノー
ル性水酸基を有する化合物の酸不安定基としては、
R2、R3で示されるものと同様のものが挙げられる。
0部、より好ましくは10〜25部である。40部より
多いとアルカリ溶解速度が低下することによってレジス
ト材料の解像性が低下する場合があり、またモノマー成
分が過剰となるために耐熱性が低下する場合がある。
としては、重量平均分子量が1,000を超え3,00
0以下で、かつ分子内にフェノール性水酸基を2つ以上
有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不
安定基により全体として平均0を超え60%以下、特に
0を超え40%以下の割合で部分置換した化合物が好適
である。上記置換率が0%の場合、十分な溶解制御効果
が得られない場合があり、60%を超えるとベース樹脂
と相溶性が低下し相分離を起こす場合がある。
合物として、具体的には上記一般式(11)、(12)
で示されるものが挙げられる。ここで、上記フェノール
性水酸基を有する化合物の酸不安定基としては、R2、
R3で示されるものと同様のものが挙げられる。
〜40部、より好ましくは6〜30部である。40部よ
り多いとベース樹脂との相溶性が低下することによって
レジスト膜の均一性が低下する場合がある。
添加剤として塩基性化合物を配合することができる。
化合物は、酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡
散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適
しており、このような塩基性化合物の配合により、レジ
スト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上
し、露光後の感度変化を抑制したり、基板や環境依存性
を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向
上することができる。
級、第2級、第3級の脂肪族アミン類、混成アミン類、
芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有す
る含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、
ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニ
ル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合
物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
て、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プ
ロピルアミン、iso−プロピルアミン、n−ブチルア
ミン、iso−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、
tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−
アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミ
ン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチル
アミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミ
ン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミ
ン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第2級の
脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミ
ン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−iso−プロピルア
ミン、ジ−n−ブチルアミン、ジ−iso−ブチルアミ
ン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジ
シクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘ
キシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、
ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、
ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、
N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル
テトラエチレンペンタミン等が例示され、第3級の脂肪
族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−iso−プロピ
ルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−iso−ブ
チルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチ
ルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルア
ミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミ
ン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシ
ルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、
N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、
N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペン
タミン等が例示される。
チルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベン
ジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミ
ン等が例示される。芳香族、複素環アミン類の具体例と
しては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチル
アニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリ
ン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、
3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニ
リン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニ
トロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリ
ン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニ
リン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルト
ルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチ
ルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレン
ジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロ
ール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メ
チルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジ
メチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾー
ル誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール
等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチア
ゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾー
ル、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニ
ルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導
体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1
−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジ
ン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチル
ピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン
誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリ
ジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリ
ジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチル
ピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、
フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジ
ン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジ
ン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピ
リジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリド
ン、4−ピロリジニピリジン、1−メチル−4−フェニ
ルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、ア
ミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジ
ン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾ
リン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、
ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導
体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導
体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリ
ン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘
導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサ
リン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリ
ジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘
導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10
−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシ
ン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシ
ル誘導体、ウリジン誘導体などが例示される。
としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン
酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、ア
ルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、
ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシ
ン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジ
ン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシア
ラニン)などが例示され、スルホニル基を有する含窒素
化合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンス
ルホン酸ピリジニウムなどが例示され、ヒドロキシ基を
有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含
窒素化合物、アルコール性含窒素化合物として、2−ヒ
ドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリ
ンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、ト
リエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、
N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノ
ールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミ
ノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−ア
ミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)
モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、
1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−
(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペ
リジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロ
リジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジ
ノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3
−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、3−クイヌ
クリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピ
ロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−
(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒ
ドロキシエチル)イソニコチンアミドなどが例示され
る。アミド誘導体としては、ホルムアミド、N−メチル
ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセト
アミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルア
セトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示
される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシ
ンイミド、マレイミド等が例示される。特にトリエチル
アミン、N,N−ジメチルアニリン、N−メチルピロリ
ドン、ピリジン、キノリン、ニコチン酸、トリエタノー
ルアミン、ピペリジンエタノール、N,N−ジメチルア
セトアミド、サクシンイミド等が好ましい。
に0.01〜1部を混合したものが好適である。配合量
が2部を超えると感度が低下しすぎる場合がある。
に任意成分として塗布性を向上させるために慣用されて
いる界面活性剤、基板よりの乱反射の影響を少なくする
ために慣用されている吸光性材料などの添加剤を添加す
ることができる。なお、任意成分の添加量は、本発明の
効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。
ロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化ア
ルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイ
ドなどが挙げられ、吸光性材料としては、ジアリールス
ルホキシド、ジアリールスルホン、9,10−ジメチル
アントラセン、9−フルオレノン等が挙げられる。
用してパターンを形成するには、公知のリソグラフィー
技術を採用して行うことができ、例えばシリコンウェハ
ー上へスピンコーティングし、0.5〜2.0μmに塗
布して80〜120℃でプリベークした後、遠紫外線、
電子線、X線等の高エネルギー線を照射して露光後、7
0〜120℃で30〜200秒間PEB(Post E
xposure Bake)し、次いでアルカリ水溶液
で現像することにより行うことができる。なお、本発明
材料は、特に高エネルギー線の中でも254〜193n
mの遠紫外線及びX線による微細パターニングに最適で
ある。
型レジスト材料として高エネルギー線、特にKrFエキ
シマレーザー及びX線に感応し、感度、解像性、プラズ
マエッチング耐性に優れ、しかもレジストパターンの耐
熱性にも優れている。
的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。なお、各例において部はいずれも重量部であ
る。
1〜4)で示される部分的に水酸基の水素原子を酸不安
定基で置換したポリヒドロキシスチレン80部、下記式
(PAG.1〜3)で示されるオニウム塩から選ばれる
酸発生剤5部、下記式(CL.1)で示される分子内に
ビニルエーテル基を2つ以上有する化合物2部、下記式
(DRR.1,2)で示される溶解制御剤、表1に示す
塩基性化合物、更に界面活性剤フロラード「FC−43
0」0.1部を表1に示す溶剤に溶解し、表1に示す組
成でレジスト液を調合した。
製フィルターで濾過することによりレジスト液を調製し
た。これをシリコンウェハー上へスピンコーティング
し、0.7μmに塗布した。次いで、このシリコンウェ
ハーを120℃のホットプレートで90秒間ベークし
た。
ン社、NSR 2005EX NA=0.5)を用いて
露光し、110℃で90秒間ベークを施し、2.38%
のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で現
像を行うと、ポジ型のパターンを得ることができた。
価した。感度(Eth)を求めた。次に0.26μmの
ラインアンドスペースのトップとボトムを1:1で解像
する露光量を最適露光量(感度:Eop)として、この
露光量における分離しているラインアンドスペースの最
小線幅を評価レジストの解像度とした。また、解像した
レジストパターンの形状は、走査型電子顕微鏡を用いて
観察し、耐熱性試験として、このレジストパターンを1
30℃で5分間ホットプレート上にて加熱し、加熱前後
でのパターン形状の変化を観察した。耐熱性評価基準 ○:加熱前後のパターン形状の変化なし ×:加熱後、熱垂れのためパターン劣化 レジスト材料を表1、実施例、比較例の評価結果を表
2,3に示す。
(15重量%)の混合溶液 PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート
る。R2は下記一般式(2) で示される基、R3はR2とは異なる酸不安定基であ
る。R4、R5はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数
1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、R6は炭
素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル
基であるか、又はR4とR5、R4とR6又はR5とR
6とは環を形成してもよい。環を形成する場合、R4、
R5、R6はそれぞれ独立して炭素数1〜6の直鎖状も
しくは分岐状のアルキレン基を示す。x、yはそれぞれ
0又は正数であるが、x、yが同時に0となることはな
く、zは正数であり、x、y、zは0≦x/(x+y+
z)≦0.5、0≦y/(x+y+z)≦0.5、0.
4≦z/(x+y+z)≦0.9の関係を満たす。) (C)酸発生剤 (D)分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化合
物を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジ
スト材料。
味を示す。)
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、(A)有機溶剤、(B)ベース樹脂として下記一般
式(1)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子
量が3,000〜300,000の高分子化合物、
(C)酸発生剤、(D)分子内にビニルエーテル基を2
つ以上有する化合物、更に必要により(E)溶解制御剤
を含有してなる化学増幅ポジ型レジスト材料が、微細加
工技術に適した高解像性を有し、かつエッチング時の耐
熱性に優れた化学増幅ポジ型レジスト材料として好適
で、特に遠紫外線リソグラフィーにおいて大いに威力を
発揮し得ることを見出した。
般式(1)、好ましくは下記一般式(3)で示される繰
り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜30
0,000の高分子化合物が使用される。
Claims (8)
- 【請求項1】 (A)有機溶剤 (B)ベース樹脂として下記一般式(1)で示される重
量平均分子量が3,000〜300,000である高分
子化合物 【化1】 【化2】 (C)酸発生剤 (D)分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化合
物を含有してなることを特徴とする化学増幅ポジ型レジ
スト材料。 - 【請求項2】 (A)有機溶剤 (B)ベース樹脂として請求項1記載の高分子化合物 (C)酸発生剤 (D)分子内にビニルエーテル基を2つ以上有する化合
物 (E)溶解制御剤を含有してなることを特徴とする化学
増幅ポジ型レジスト材料。 - 【請求項3】 (E)成分の溶解制御剤が分子量が10
0〜1,000で、かつ分子内にフェノール性水酸基を
2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原
子を酸不安定基により全体として平均10〜100%の
割合で置換した化合物である請求項2記載の化学増幅ポ
ジ型レジスト材料。 - 【請求項4】 (E)成分の溶解制御剤が重量平均分子
量が1,000を超え3,000以下で、かつ分子内に
フェノール性水酸基を2つ以上有する化合物の該フェノ
ール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として
平均0を超え60%以下の割合で部分置換した化合物で
ある請求項2記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。 - 【請求項5】 (B)成分のベース樹脂が、下記一般式
(3)で示される重量平均分子量が3,000〜30
0,000の高分子化合物である請求項1乃至4のいず
れか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。 【化3】 (但し、式中R1、R2、x、y、zは上記と同様の意味
を示す。) - 【請求項6】 (B)成分のベース樹脂の分子量分布が
1.0〜1.5の狭分散ポリマーである請求項1乃至5
のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。 - 【請求項7】 (F)成分として塩基性化合物を配合し
た請求項1乃至6のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型
レジスト材料。 - 【請求項8】 (C)成分の酸発生剤がオニウム塩であ
る請求項1乃至7のいずれか1項記載の化学増幅ポジ型
レジスト材料。
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