JPWO2012169580A1 - ブロック共重合体とレジスト下層膜形成組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】新規なブロック共重合体、その製造方法、及び当該ブロック共重合体を用いたリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物を提供することを目的とする。【解決手段】下記式(1)で表される構造を有するブロック共重合体。【化1】(式中、P及びQはそれぞれ独立に2つの炭素原子間の二価の有機基を表し、s、t及びuはそれぞれ独立に10以上の整数を表し、2つのR1はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、2つのR2はそれぞれ独立に水素原子、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、アントラセニル基、炭素原子数1乃至13のアルキル基、又はラクトン環を含む基を表し、前記フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基及びアルキル基は少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基、炭素原子数1乃至13のアルコキシ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよく、2つのXはそれぞれ独立にエステル結合、アミド結合又は単結合を表す。)【選択図】なし
Description
本発明は、新規なブロック共重合体、その製造方法、及び該ブロック共重合体を用いたリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に関する。
従来から半導体装置の製造において、レジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。前記微細加工は、シリコンウエハー等の半導体基板上にフォトレジスト組成物の薄膜を形成し、その上にデバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射し、現像し、得られたフォトレジストパターンを保護膜として基板をエッチング処理することにより、基板表面に、前記パターンに対応する微細凹凸を形成する加工法である。近年、半導体デバイスの高集積度化が進み、使用される活性光線もi線(波長365nm)、KrFエキシマレーザー(波長248nm)からArFエキシマレーザー(波長193nm)へと短波長化されている。これに伴い、活性光線の半導体基板からの乱反射や定在波の影響が大きな問題となった。そこでこの問題を解決すべく、レジストと半導体基板の間に反射防止膜(Bottom Anti−Reflective Coating:BARC)を設ける方法が広く検討されている。当該反射防止膜はレジスト下層膜とも称する。かかる反射防止膜(レジスト下層膜)を形成するための組成物の成分として、吸光基を有するポリマーについて数多くの検討が行われている。例えば、特許文献1には、アクリル系ポリマーを含む反射防止膜形成組成物が開示されており、特許文献2には2官能ジグリシジルエステル化合物と2,4−ジヒドロキシ安息香酸との重合反応によって得られる線状ポリマーを含むレジスト下層膜形成組成物が開示されている。
一方、さらなる微細加工技術である、EUV(極端紫外線の略称、波長13.5nm)露光を採用したリソグラフィーでは基板からの反射はないものの、パターン微細化に伴いレジストパターン側壁のラフネスが問題となるため、矩形性の高いレジストパターン形状を形成するためのレジスト下層膜に関して多くの検討が行われている。EUV、電子線等の高エネルギー線露光用レジスト下層膜を形成する材料として、アウトガス発生が低減されたレジスト下層膜形成組成物が開示されている(特許文献3)。
上述のレジスト下層膜に要求される特性としては、例えば、レジスト溶剤に不溶であること、塗布時又はその後に行われるベーク時にレジスト下層膜から上層のレジストへの低分子物質の拡散が生じないこと、裾引き等のない形状のレジストパターンが形成できること、レジストとの密着性に優れること、レジストに比べて大きなドライエッチング速度を有することが挙げられる。
本発明は、レジスト膜との密着性が高く、レジストの薄膜化に対応してレジスト下層膜が薄膜でも良好な(矩形形状の)レジストパターンを形成できるレジスト下層膜形成組成物に用いられるブロック共重合体を得ることを目的とする。本発明のブロック共重合体を含むレジスト下層膜形成組成物は、形成されるレジスト下層膜がその上に塗布されるレジストの溶剤に不溶であること、及び形成されるレジスト下層膜とレジスト膜との間にインターミキシングがないことが条件である。
本発明の第1の態様は、
下記式(1)で表される構造を有するブロック共重合体である。
[式中、P及びQはそれぞれ独立に二価の有機基を表し、s、t及びuはそれぞれ独立に10以上の整数を表し、2つのR1はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、2つのR2はそれぞれ独立に水素原子、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、アントラセニル基、炭素原子数1乃至13のアルキル基、又はラクトン環を含む基を表し、前記フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基及びアルキル基は少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基、炭素原子数1乃至13のアルコキシ基、又はハロゲン原子(例えばF、Cl、Br、I)で置換されていてもよく、2つのXはそれぞれ独立にエステル結合、アミド結合又は単結合を表す。]
下記式(1)で表される構造を有するブロック共重合体である。
本発明の第2の態様は、
4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、下記式(12)又は式(13)、及び式(14):
{式中、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を表し、P1及びQはそれぞれ独立に二価の有機基を表し、Z2は下記式(8)、式(9)又は式(10):
(式中、R6は炭素原子数1乃至6のアルキル基又は炭素原子数2乃至6のアルケニル基を表し、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1乃至6のアルキル基、炭素原子数2乃至6のアルケニル基又はフェニル基を表す。)
で表される二価の基であって、前記Z2が前記式(8)又は式(10)で表される二価の基である場合、該式(8)及び式(10)の一部を構成するカルボニル基は前記式(13)の窒素原子と結合する。}
で表される化合物、並びに少なくとも1種のラジカル重合性モノマーを、触媒の存在下、同一反応系で重合反応させる、本発明の第1の態様のブロック共重合体の製造方法である。
4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、下記式(12)又は式(13)、及び式(14):
で表される二価の基であって、前記Z2が前記式(8)又は式(10)で表される二価の基である場合、該式(8)及び式(10)の一部を構成するカルボニル基は前記式(13)の窒素原子と結合する。}
で表される化合物、並びに少なくとも1種のラジカル重合性モノマーを、触媒の存在下、同一反応系で重合反応させる、本発明の第1の態様のブロック共重合体の製造方法である。
本発明の第3の態様は、
本発明の第1の態様のブロック共重合体、架橋剤及び溶剤を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物である。
本発明の第1の態様のブロック共重合体、架橋剤及び溶剤を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物である。
本発明のブロック共重合体は、レジスト下層膜形成組成物に用いることで、レジスト下層膜の上層に設けられるレジスト膜との密着性に優れ、パターン剥れやパターン消失のない良好なレジストパターンを形成することができる。さらに、本発明のブロック共重合体を含むレジスト下層膜形成組成物は、2種のポリマーをブレンドしたレジスト下層膜形成組成物を用いるよりも、基板上への塗布性が良く、得られる膜の均一性が高いことが期待される。2種のポリマーをブレンドした組成物から膜を作製する場合は、表面エネルギーの低いポリマーが膜表面へ偏析することから、段差(凹凸)のある基板上に該組成物を塗布した際には、段差(凹凸)の上部(凸部)と下部(凹部)で膜物性に差が生じる。即ち、段差(凹凸)の上部(凸部)では下部(凹部)よりも膜厚が薄くなるため、表面偏析するポリマー成分の量が少なくなることが考えられる。これに対して、表面エネルギーの互いに異なるポリマーでも、該ポリマー同士で化学結合したブロック共重合体を用いることにより、膜厚に依存せずに一定の膜組成を得ることが可能となる。
[ポリマー]
本発明のブロック共重合体は、下記式(15)で表される連結基を介して、2種のポリマー(又はオリゴマー)構造が連結した前記式(1)で表される構造を有する。ここで、2種のポリマー構造としては、ラジカル重合性モノマーが重合したポリマー(例えば、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー)とポリエステルが挙げられる。前記式(1)において、s、t及びuはポリマー構造の繰返し数を表し、上限は特に限定されないが、例えば10,000である。本発明のブロック共重合体の末端は、水素原子であると推定される。
本発明のブロック共重合体は、下記式(15)で表される連結基を介して、2種のポリマー(又はオリゴマー)構造が連結した前記式(1)で表される構造を有する。ここで、2種のポリマー構造としては、ラジカル重合性モノマーが重合したポリマー(例えば、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー)とポリエステルが挙げられる。前記式(1)において、s、t及びuはポリマー構造の繰返し数を表し、上限は特に限定されないが、例えば10,000である。本発明のブロック共重合体の末端は、水素原子であると推定される。
前記式(1)において、二価の有機基を表すQは、例えば下記式(2):
{式中、Z1は下記式(3)、式(4)又は式(5):
(式中、R3は炭素原子数1乃至6のアルキル基又は炭素原子数2乃至6のアルケニル基を表し、R4及びR5はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1乃至6のアルキル基、炭素原子数2乃至6のアルケニル基又はフェニル基を表す。)
で表される二価の基であって、前記Z1が前記式(3)又は式(5)で表される二価の基である場合、該式(3)及び式(5)の一部を構成するカルボニル基は前記式(2)の窒素原子と結合する。}
で表される。
で表される二価の基であって、前記Z1が前記式(3)又は式(5)で表される二価の基である場合、該式(3)及び式(5)の一部を構成するカルボニル基は前記式(2)の窒素原子と結合する。}
で表される。
前記式(1)において、二価の有機基を表すQは、上記式(2)に代えて下記式(6):
(式中、j及びkはそれぞれ独立に0又は1を表し、Q1は炭素原子数1乃至10のアルキレン基、炭素原子数3乃至10の脂環式炭化水素環を主鎖に有する二価の基、フェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基を表す。)
で表されてもよい。
で表されてもよい。
前記式(1)において、Qと同様に二価の有機基を表すPは、例えば下記式(7):
{式中、Z2は下記式(8)、式(9)又は式(10):
(式中、R6は炭素原子数1乃至6のアルキル基又は炭素原子数2乃至6のアルケニル基を表し、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1乃至6のアルキル基、炭素原子数2乃至6のアルケニル基又はフェニル基を表す。)
で表される二価の基であって、前記Z2が前記式(8)又は式(10)で表される二価の基である場合、該式(8)及び式(10)の一部を構成するカルボニル基は前記式(7)の窒素原子と結合する。}
で表される。
で表される二価の基であって、前記Z2が前記式(8)又は式(10)で表される二価の基である場合、該式(8)及び式(10)の一部を構成するカルボニル基は前記式(7)の窒素原子と結合する。}
で表される。
前記式(1)において、二価の有機基を表すPは、上記式(7)に代えて下記式(11):
(式中、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を表し、P1は二価の有機基を表す。)
で表されてもよい。
前記P1は、例えば、炭素原子数1乃至10のアルキレン基、炭素原子数2乃至6のアルケニレン基、スルフィド構造もしくはジスルフィド構造を有する炭素原子数2乃至10のアルキレン基、炭素原子数3乃至10の脂環式炭化水素環を主鎖に有する二価の基、フェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基を表し、前記フェニレン基、ナフチレン基及びアントリレン基は少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されていてもよい。
で表されてもよい。
前記P1は、例えば、炭素原子数1乃至10のアルキレン基、炭素原子数2乃至6のアルケニレン基、スルフィド構造もしくはジスルフィド構造を有する炭素原子数2乃至10のアルキレン基、炭素原子数3乃至10の脂環式炭化水素環を主鎖に有する二価の基、フェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基を表し、前記フェニレン基、ナフチレン基及びアントリレン基は少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されていてもよい。
さらに前記式(1)において、Xで表されるエステル結合、アミド結合はそれぞれ、−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−で表され、これらの一部を構成するカルボニル基は前記式(1)で表される構造の主鎖と結合する。Xが単結合を表す場合、式(1)のR2は前記式(1)で表される構造の主鎖と直接結合する。
本発明のブロック共重合体は、前述のように、4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、前記式(12)又は式(13)、及び式(14)で表される化合物、並びに少なくとも1種のラジカル重合性モノマーを、触媒の存在下、同一反応系で重合反応させて得られる。上記4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)は、エポキシ基と反応するカルボキシル基を有するラジカル開始剤として本発明に好適に用いられ、重合反応に使用する前記式(12)又は式(13)、及び式(14)で表される化合物の総量に対して、例えば0.5モル%乃至10モル%の範囲から適量を用いることができる。
前記式(12)において二価の有機基を表すP1は、例えば、炭素原子数1乃至10のアルキレン基、炭素原子数2乃至6のアルケニレン基、スルフィド構造もしくはジスルフィド構造を有する炭素原子数2乃至10のアルキレン基、炭素原子数3乃至10の脂環式炭化水素環を主鎖に有する二価の基、フェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基を表し、前記フェニレン基、ナフチレン基及びアントリレン基は少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されていてもよい。
前記式(14)において二価の有機基を表すQは、例えば下記式(2):
{式中、Z1は下記式(3)、式(4)又は式(5):
(式中、R3は炭素原子数1乃至6のアルキル基又は炭素原子数2乃至6のアルケニル基を表し、R4及びR5はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1乃至6のアルキル基、炭素原子数2乃至6のアルケニル基又はフェニル基を表す。)
で表される。
で表される。
前記式(14)において二価の有機基を表すQは、上記式(2)に代えて下記式(6):
(式中、j及びkはそれぞれ独立に0又は1を表し、Q1は炭素原子数1乃至10のアルキレン基、炭素原子数3乃至10の脂環式炭化水素環を主鎖に有する二価の基、フェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基を表す。)
で表されてもよい。
で表されてもよい。
前記式(12)及び式(13)で表される化合物の具体例を下記式(12−1)乃至式(12−21)及び式(13−1)乃至式(13−4)に示す。前記式(12)及び式(13)で表される化合物は、重合反応に使用する前記式(14)で表される化合物に対して、例えば40モル%乃至49.5モル%の範囲から適量を用いることができる。
前記ラジカル重合性モノマーとしては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、シクロへキシルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、γ−ブチロラクトンメタクリレート、ベンジルメタクリレート、p−t−ブトキシスチレン、p−アセトキシスチレン、p−エトキシエチルスチレン、スチレン、アントラセンメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、p−ヒドロキシフェニルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、ヒドロキシアダマンチルメタクリレート、ノルボルネンラクトンメタクリレート、エチルアダマンチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、γ−ブチロラクトンアクリレート、ベンジルアクリレート、アントラセンメチルアクリレート、フェニルアクリレート、p−ヒドロキシフェニルアクリレート、ナフチルアクリレート、酢酸ビニル、安息香酸ビニルのようなアクリル化合物、メタクリル化合物又はビニル基を有する化合物を挙げることができる。これらラジカル重合性モノマーの例から、1種又は2種以上を選択し、重合反応に使用する前記式(12)又は式(13)、及び式(14)で表される化合物の総量に対して、例えば3質量%乃至200質量%の範囲から適量を用いることができる。
重合反応させる際に用いる触媒とは、前記式(14)で表される化合物のエポキシ基を活性化させるものであり、例えば、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイドなどの第4級ホスホニウム塩、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリドなどの第4級アンモニウム塩が挙げられる。前記触媒は、使用する前記式(14)で表される化合物に対して、例えば1.0モル%乃至10モル%の範囲から適量を用いることができる。重合反応させる温度及び時間は、例えば60℃乃至140℃、1時間乃至48時間の範囲から、最適な条件を選択することができる。
本発明のブロック共重合体を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に対する当該ブロック共重合体の含有割合は、例えば0.01質量%乃至30.0質量%の範囲から選択することができる。また、後述する溶剤を除いた成分を固形分と定義すると、その固形分は前記ブロック共重合体、架橋剤、及びその他必要に応じて添加される後述する添加剤を含む。
[架橋剤]
本発明のブロック共重合体を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に含まれる架橋剤としては、特に制限はないが、少なくとも二つの架橋形成置換基を有する架橋性化合物が好ましく用いられる。当該架橋剤としては、例えば、メチロール基、メトキシメチル基といった架橋形成置換基を有するメラミン系化合物、置換尿素系化合物、エポキシ基を含有するポリマー系化合物が挙げられる。好ましくは、メチロール基又はアルコキシメチル基で置換された窒素原子を2乃至4つ有する含窒素化合物である。前記架橋剤の含有割合は、前記ブロック共重合体の含有量に対し、例えば5質量%乃至40質量%の範囲から選択することができる。
本発明のブロック共重合体を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に含まれる架橋剤としては、特に制限はないが、少なくとも二つの架橋形成置換基を有する架橋性化合物が好ましく用いられる。当該架橋剤としては、例えば、メチロール基、メトキシメチル基といった架橋形成置換基を有するメラミン系化合物、置換尿素系化合物、エポキシ基を含有するポリマー系化合物が挙げられる。好ましくは、メチロール基又はアルコキシメチル基で置換された窒素原子を2乃至4つ有する含窒素化合物である。前記架橋剤の含有割合は、前記ブロック共重合体の含有量に対し、例えば5質量%乃至40質量%の範囲から選択することができる。
[架橋触媒]
架橋反応を促進させるために、本発明のブロック共重合体を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物は、さらに架橋触媒を含むことができる。そのような架橋触媒としては、例えば、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウム−p−トルエンスルホネート、サリチル酸、カンファースルホン酸、5−スルホサリチル酸、4−クロロベンゼンスルホン酸、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、クエン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等のスルホン酸化合物及びカルボン酸化合物が使用できる。これら架橋触媒は、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。上記架橋触媒が使用される場合、当該架橋触媒の含有量は、前記架橋剤の含有量に対し、例えば1質量%乃至20質量%の範囲から選択することができる。
架橋反応を促進させるために、本発明のブロック共重合体を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物は、さらに架橋触媒を含むことができる。そのような架橋触媒としては、例えば、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウム−p−トルエンスルホネート、サリチル酸、カンファースルホン酸、5−スルホサリチル酸、4−クロロベンゼンスルホン酸、4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、クエン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等のスルホン酸化合物及びカルボン酸化合物が使用できる。これら架橋触媒は、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。上記架橋触媒が使用される場合、当該架橋触媒の含有量は、前記架橋剤の含有量に対し、例えば1質量%乃至20質量%の範囲から選択することができる。
本発明のブロック共重合体を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物に含まれる溶剤としては、前記ブロック共重合体を溶解することができれば特に制限されない。そのような溶剤として、例えば、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、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジ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、プロピ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プロピルエーテル、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プロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチルが挙げられる。これらの有機溶剤は単独で、又は2種以上の組合せで使用される。上記溶剤の中で、プロピ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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、及びシクロヘキサノンが好ましい。
本発明のブロック共重合体を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物には、必要に応じて界面活性剤などの各種添加剤を、本発明の効果を損なわない限りにおいてさらに含ませてもよい。
上記界面活性剤を含む場合、その具体例としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフトップ〔登録商標〕EF301、同EF303、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)(旧(株)ジェムコ)製)、メガファック〔登録商標〕F171、同F173、同R30(DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガード〔登録商標〕AG710、サーフロン〔登録商標〕S−382、同SC101、同SC102、同SC103、同SC104、同SC105、同SC106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)を挙げることができる。これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また2種以上の組合せで添加することもできる。
上記界面活性剤が使用される場合、当該界面活性剤の含有量は、前記ブロック共重合体の含有量に対し、例えば0.01質量%乃至5質量%の範囲から選択することができる。
以下、本発明について合成例及び実施例を挙げて詳述するが、本発明は下記記載に何ら限定されるものではない。
下記合成例1乃至合成例8に示す重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、本明細書ではGPCと略称する。)による測定結果に基づく。測定には東ソー(株)製GPC装置を用い、測定条件は下記のとおりである。
GPCカラム:Shodex〔登録商標〕・Asahipak〔登録商標〕(昭和電工(株))
カラム温度:40℃
溶媒:N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)
流量:0.6mL/分
標準試料:ポリスチレン(東ソー(株))
ディテクター:RI
GPCカラム:Shodex〔登録商標〕・Asahipak〔登録商標〕(昭和電工(株))
カラム温度:40℃
溶媒:N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)
流量:0.6mL/分
標準試料:ポリスチレン(東ソー(株))
ディテクター:RI
<合成例1:(MADG−2,4DHBA/MMA)>
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(以下MADGと略称、四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸(以下、2,4DHBAと略称)5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、メチルメタクリレート(以下、MMAと略称)3.06g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は10,300であった。
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(以下MADGと略称、四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸(以下、2,4DHBAと略称)5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、メチルメタクリレート(以下、MMAと略称)3.06g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は10,300であった。
<合成例2:(MADG−2,4DHBA/TFEMA)>
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(以下、TFEMAと略称)3.06g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は7,500であった。
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(以下、TFEMAと略称)3.06g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は7,500であった。
<合成例3:(MADG−2,4DHBA/HPMA−GBLMA)>
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(以下、HPMAと略称)1.53g、γ−ブチロラクトンメタクリレート(以下、GBLMAと略称)1.53g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は9,100であった。
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(以下、HPMAと略称)1.53g、γ−ブチロラクトンメタクリレート(以下、GBLMAと略称)1.53g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は9,100であった。
<合成例4:(MADG−2,4DHBA/BMA−HPMA−GBLMA)>
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、ベンジルメタクリレート(以下、BMAと略称)1.02g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート1.02g、γ−ブチロラクトンメタクリレート1.02g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は10,300であった。
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、ベンジルメタクリレート(以下、BMAと略称)1.02g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート1.02g、γ−ブチロラクトンメタクリレート1.02g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は10,300であった。
<合成例5:(MADG−2,4DHBA/BMA−HPMA−GBLMA)>
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、ベンジルメタクリレート2.04g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート2.04g、γ−ブチロラクトンメタクリレート2.04g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は10,300であった。
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)10.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸5.29g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.67g、ベンジルメタクリレート2.04g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート2.04g、γ−ブチロラクトンメタクリレート2.04g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.51gをプロピレングリコールモノメチルエーテル65.85gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は10,300であった。
<合成例6:(MMDG−FA/PTBS−HPMA−GBLMA)>
モノメチルジグリシジルイソシアヌル酸(以下MMDGと略称、(四国化成工業(株)製)8.00g、フマル酸(以下、FAと略称)3.49g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.59g、p−t−ブトキシスチレン(以下、PTBSと略称)0.69g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート0.92g、γ−ブチロラクトンメタクリレート0.69g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.44gをプロピレングリコールモノメチルエーテル50.10gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は14,300であった。
モノメチルジグリシジルイソシアヌル酸(以下MMDGと略称、(四国化成工業(株)製)8.00g、フマル酸(以下、FAと略称)3.49g、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.59g、p−t−ブトキシスチレン(以下、PTBSと略称)0.69g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート0.92g、γ−ブチロラクトンメタクリレート0.69g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.44gをプロピレングリコールモノメチルエーテル50.10gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は14,300であった。
<合成例7:(MMDG−FA/PTBS−HPMA−GBLMA)>
モノメチルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)8.00g、フマル酸3.49g、及びエチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.59g、p−t−ブトキシスチレン1.38g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート1.84g、γ−ブチロラクトンメタクリレート1.38g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.44gをプロピレングリコールモノメチルエーテル50.10gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は29,600であった。
モノメチルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)8.00g、フマル酸3.49g、及びエチルトリフェニルホスホニウムブロマイド0.59g、p−t−ブトキシスチレン1.38g、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート1.84g、γ−ブチロラクトンメタクリレート1.38g及び4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)0.44gをプロピレングリコールモノメチルエーテル50.10gに溶解させた後、100℃で12時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は29,600であった。
<合成例8:(MADG−2,4DHBA)>
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)15.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸8.46g、及びエチルトリフェニルホスホニウムブロマイド1.02gをプロピレングリコールモノメチルエーテル57.12gに溶解させた後、130℃で24時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は9,200であった。
モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸(四国化成工業(株)製)15.00g、2,4−ジヒドロキシ安息香酸8.46g、及びエチルトリフェニルホスホニウムブロマイド1.02gをプロピレングリコールモノメチルエーテル57.12gに溶解させた後、130℃で24時間反応させ高分子化合物の溶液を得た。得られた溶液中の高分子化合物のGPC分析を行ったところ、標準ポリスチレン換算にて重量平均分子量は9,200であった。
<実施例1>
上記合成例1で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.05gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル35.4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.6gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
上記合成例1で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.05gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル35.4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.6gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
<実施例2>
上記合成例2で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.05gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル35.4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.6gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
上記合成例2で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.05gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル35.4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.6gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
<実施例3>
上記合成例3で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.05gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル35.4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.6gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
上記合成例3で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.05gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル35.4g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.6gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
<実施例4>
上記合成例4で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
上記合成例4で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
<実施例5>
上記合成例5で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
上記合成例5で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
<実施例6>
上記合成例6で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
上記合成例6で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
<実施例7>
上記合成例7で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
上記合成例7で得られたポリマー2gを含有する溶液10gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)0.5g及びピリジニウム−p−トルエンスルホネート0.03gを混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル34.5g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート18.2gに溶解させ溶液とした。その後、孔径0.10μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過し、更に、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いてろ過して、レジスト下層膜形成組成物を調製した。
<比較例1>
下記式(16)で表される共重合体をポリマーとして含み、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)及びピリジニウム−p−トルエンスルホネートを含むレジスト下層膜形成組成物を用意した。
下記式(16)で表される共重合体をポリマーとして含み、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)及びピリジニウム−p−トルエンスルホネートを含むレジスト下層膜形成組成物を用意した。
<比較例2>
ポリメチルメタクリレート(重量平均分子量30,000)、0.4g、上記合成例8で得られたポリマー1.6g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)及びピリジニウム−p−トルエンスルホネートを含むレジスト下層膜形成組成物を用意した。
ポリメチルメタクリレート(重量平均分子量30,000)、0.4g、上記合成例8で得られたポリマー1.6g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)及びピリジニウム−p−トルエンスルホネートを含むレジスト下層膜形成組成物を用意した。
<比較例3>
ポリ−2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(重量平均分子量30,000)0.4g、合成例8で得られたポリマー1.6g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)及びピリジニウム−p−トルエンスルホネートを含むレジスト下層膜形成組成物を用意した。
ポリ−2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(重量平均分子量30,000)0.4g、合成例8で得られたポリマー1.6g、テトラメトキシメチルグリコールウリル(日本サイテックインダストリーズ(株)製、商品名:POWDERLINK〔登録商標〕1174)及びピリジニウム−p−トルエンスルホネートを含むレジスト下層膜形成組成物を用意した。
〔レジスト溶剤への溶出試験〕
本発明の実施例1乃至実施例7で調製したレジスト下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布(スピンコート)し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜を形成した。このレジスト下層膜を、レジスト溶液の溶剤であ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に浸漬し、その溶剤浸漬による膜厚変化がほとんどないことを確認した。一方、比較例2及び比較例3では、溶剤浸漬による膜厚変化が確認された。
本発明の実施例1乃至実施例7で調製したレジスト下層膜形成組成物を、スピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布(スピンコート)し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜を形成した。このレジスト下層膜を、レジスト溶液の溶剤であ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に浸漬し、その溶剤浸漬による膜厚変化がほとんどないことを確認した。一方、比較例2及び比較例3では、溶剤浸漬による膜厚変化が確認された。
表1に、本発明のブロック共重合体を用いた実施例1及び実施例2のレジスト下層膜形成組成物から形成したレジスト下層膜と、2種のポリマーをブレンドした比較例2及び比較例3のレジスト下層膜形成組成物から形成したレジスト下層膜との比較を記す。溶剤耐性の可否は、溶剤処理前後での膜厚差が1.0nm以下の場合、レジスト下層膜として十分な溶剤耐性があるため良好とし、1.1nm以上の場合はリソグラフィー性能が悪化する要因となるため溶剤耐性は不良とした。
比較例2及び比較例3で使用したメタクリレートポリマーは、架橋剤と反応することができる官能基(ヒドロキシ基など)を持たない。実施例1及び実施例2で使用したブロック共重合体は、メタクリレートポリマーがヒドロキシ基を有するポリエステルと化学結合をしているため、そのブロック共重合体中のポリエステル部位が架橋することで溶剤耐性が得られる。一方、2種のポリマーをブレンドした比較例2及び比較例3のレジスト下層膜形成組成物から形成したレジスト下層膜の場合は、メタクリレートポリマーは架橋反応をすることができないため、溶剤浸漬により溶解し、膜厚変化が生じたと考えられる。即ち、本発明のブロック共重合体では、溶剤耐性を持たないメタクリレートポリマー部位を有していても、架橋部位を有するポリエステル部位をさらに有することで、レジスト下層膜に溶剤耐性を持たせることが可能となる。
〔レジストとのインターミキシング試験〕
本発明の実施例1乃至実施例7で調製したレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜(膜厚0.10μm)を形成した。
本発明の実施例1乃至実施例7で調製したレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜(膜厚0.10μm)を形成した。
このレジスト下層膜の上層に、市販のレジスト溶液(ダウ・ケミカル社製、商品名:UV113)を、スピナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、120℃で1分間加熱することによりレジスト膜を形成した。露光装置を用いて露光した後、露光後加熱(PEB:Post Exposure Bake)を115℃で1.5分間行った。そのレジスト膜を現像及びリンス処理した後、残ったレジスト下層膜の膜厚を測定し、実施例1乃至実施例7で調製されたレジスト下層膜形成組成物から得られたレジスト下層膜とレジスト膜とのインターミキシングが起こらないことを確認した。
〔ドライエッチング速度の測定〕
本発明の実施例1乃至実施例7で調製したレジスト下層膜形成組成物、及び比較例1で示したレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜を形成した。そして、日本サイエンティフィック社製、RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてCF4を使用した条件下でドライエッチング速度を測定した。
本発明の実施例1乃至実施例7で調製したレジスト下層膜形成組成物、及び比較例1で示したレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜を形成した。そして、日本サイエンティフィック社製、RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてCF4を使用した条件下でドライエッチング速度を測定した。
レジスト溶液(住友化学(株)製、商品名:PAR710)を、スピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布し、前述と同様の方法によりレジスト膜を形成した。そして日本サイエンティフィック社製、RIEシステムES401を用い、ドライエッチングガスとしてCF4を使用した条件下でドライエッチング速度を測定した。
実施例1乃至実施例7及び比較例1の各レジスト下層膜形成組成物から得られた8種類のレジスト下層膜と、上記住友化学(株)製レジスト溶液から得られたレジスト膜のドライエッチング速度との比較を行った。レジスト膜のドライエッチング速度に対するレジスト下層膜のドライエッチング速度の比(ドライエッチング速度の選択比)を表2に示す。
〔光学パラメーター試験〕
本発明の実施例1乃至実施例7で調製されたレジスト下層膜形成組成物、及び比較例1で示したレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜を形成した。得られた8種類のレジスト下層膜を分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製、VUV−VASE VU−302)を用い、波長193nmでの屈折率(n値)及び減衰係数(k値)を測定した。測定結果を表2に示す。
本発明の実施例1乃至実施例7で調製されたレジスト下層膜形成組成物、及び比較例1で示したレジスト下層膜形成組成物を、それぞれスピナーを用いてシリコンウエハー上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で1分間加熱し、レジスト下層膜を形成した。得られた8種類のレジスト下層膜を分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製、VUV−VASE VU−302)を用い、波長193nmでの屈折率(n値)及び減衰係数(k値)を測定した。測定結果を表2に示す。
本発明の実施例1乃至実施例7で調製したレジスト下層膜形成組成物を用いて得られたレジスト下層膜は、レジスト膜に対して大きなドライエッチング速度の選択比を有し、しかも比較例1よりもドライエッチング速度の選択比が大きい。そのため、レジスト下層膜のドライエッチングによる除去に要する時間を短縮することができる。そして、レジスト下層膜のドライエッチングによる除去に伴い、そのレジスト下層膜上のレジスト膜の膜厚が減少する好ましくない現象を抑制することができる。
Claims (14)
- 下記式(1)で表される構造を有するブロック共重合体。
- 末端が水素原子である請求項1に記載のブロック共重合体。
- 前記式(11)において、P1は炭素原子数1乃至10のアルキレン基、炭素原子数2乃至6のアルケニレン基、スルフィド構造もしくはジスルフィド構造を有する炭素原子数2乃至10のアルキレン基、炭素原子数3乃至10の脂環式炭化水素環を主鎖に有する二価の基、フェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基を表し、前記フェニレン基、ナフチレン基及びアントリレン基は少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されていてもよい、請求項6に記載のブロック共重合体。
- 4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、下記式(13)及び式(14):
で表される二価の基であって、前記Z2が前記式(8)又は式(10)で表される二価の基である場合、該式(8)及び式(10)の一部を構成するカルボニル基は前記式(13)の窒素原子と結合する。}
で表される化合物、並びに少なくとも1種のラジカル重合性モノマーを、触媒の存在下、同一反応系で重合反応させる、請求項5に記載のブロック共重合体の製造方法。 - 前記式(12)において、P1は炭素原子数1乃至10のアルキレン基、炭素原子数2乃至6のアルケニレン基、スルフィド構造もしくはジスルフィド構造を有する炭素原子数2乃至10のアルキレン基、炭素原子数3乃至10の脂環式炭化水素環を主鎖に有する二価の基、フェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基を表し、前記フェニレン基、ナフチレン基及びアントリレン基は少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されていてもよい、請求項9に記載のブロック共重合体の製造方法。
- 前記ラジカル重合性モノマーは、アクリル化合物、メタクリル化合物又はビニル基を有する化合物である、請求項8又は請求項9に記載のブロック共重合体の製造方法。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のブロック共重合体、架橋剤及び溶剤を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物。
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