WO2008050477A1 - Copolymère et composition utilisables dans le domaine de la lithographie pour l'industrie des semi-conducteurs et procédé de fabrication du copolymère - Google Patents

Copolymère et composition utilisables dans le domaine de la lithographie pour l'industrie des semi-conducteurs et procédé de fabrication du copolymère Download PDF

Info

Publication number
WO2008050477A1
WO2008050477A1 PCT/JP2007/001144 JP2007001144W WO2008050477A1 WO 2008050477 A1 WO2008050477 A1 WO 2008050477A1 JP 2007001144 W JP2007001144 W JP 2007001144W WO 2008050477 A1 WO2008050477 A1 WO 2008050477A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
copolymer
group
repeating unit
carbon atoms
formula
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/001144
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tomo Oikawa
Takayoshi Okada
Masaaki Kudo
Takanori Yamagishi
Original Assignee
Maruzen Petrochemical Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maruzen Petrochemical Co., Ltd. filed Critical Maruzen Petrochemical Co., Ltd.
Priority to US12/311,993 priority Critical patent/US8859180B2/en
Priority to KR1020097008252A priority patent/KR101439571B1/ko
Publication of WO2008050477A1 publication Critical patent/WO2008050477A1/ja

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G03F7/0397Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having an alicyclic moiety in a side chain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C08F220/1811C10or C11-(Meth)acrylate, e.g. isodecyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate or 2-naphthyl (meth)acrylate
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2041Exposure; Apparatus therefor in the presence of a fluid, e.g. immersion; using fluid cooling means
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70341Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C08F220/28Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
    • C08F220/283Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing one or more carboxylic moiety in the chain, e.g. acetoacetoxyethyl(meth)acrylate

Definitions

  • Copolymer for semiconductor lysozyme composition and method for producing the copolymer
  • the present invention relates to a copolymer for lithography used in the production of a semiconductor, a composition for semiconductor lithography containing the copolymer, and a method for producing the copolymer.
  • a copolymer for semiconductor lithography used for forming a fine pattern such as a resist film using various radiations such as deep ultraviolet rays, X-rays, and electron beams, a composition for semiconductor lithography containing the copolymer, and the copolymer It is related with the manufacturing method.
  • a chemically amplified positive lithography copolymer is preferably used.
  • This copolymer has a polar group that is soluble in an alkali developer (hereinafter sometimes referred to as an “alkali-soluble group”), is unstable to an acid, and has a solubility in an alkaline developer.
  • a repeating unit having a structure hereinafter, also referred to as “acid-dissociable structure” protected by a substituent to be suppressed (hereinafter sometimes referred to as “acid-dissociable dissolution-inhibiting group”), and a semiconductor substrate, etc.
  • acid-dissociable structure protected by a substituent to be suppressed
  • semiconductor substrate etc.
  • a repeating unit derived from hydroxystyrene and a phenolic hydroxyl group derived from hydroxystyrene are converted to an acid such as an acetal structure or a quaternary hydrocarbon group.
  • Repeating units protected with dissociable, dissolution-inhibiting groups, or repeating units protected with acid-dissociable, dissolution-inhibiting groups such as acetal structures and quaternary hydrocarbon groups such as (hy-alkyl) acrylic acid Copolymers (see Patent Documents 1 to 4) and the like are known.
  • Patent Documents 5 to 5 In order to improve dry etching resistance and the difference in dissolution rate with respect to an alkali developer before and after exposure, a copolymer having a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon group as an acid dissociable, dissolution inhibiting group (Patent Documents 5 to 5) It is also known.
  • a lithography system in which an air layer exists between the objective lens and the thin film. (Hereafter, sometimes referred to as “Dry Lithography”.)
  • the numerical aperture of the lens can be increased even if the wavelength of the light source is the same, and the depth of focus can be increased even if the numerical aperture is the same. Therefore, a finer pattern can be formed even with a light source having the same wavelength.
  • the acid value of the monomer as a polymerization raw material and the copolymer obtained by polymerizing the monomer is 20 Omg-KOH. It is known that when it is set to / g (about 3.6 mmol / g) or less, there is no change over time during storage, and a predetermined pattern can be formed with high accuracy (see Patent Document 14). In this patent document, only an example in which the amount is reduced to 1 Omg—KOH / g (about 0.2 mm 0 l / g) is disclosed, and the acid value of the copolymer is further reduced by an order of magnitude or more.
  • development contrast which is an index representing the sharpness of the resolution pattern
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 59-045439
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 05-1 1 3667
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 10-026828
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 62-1 1 5440
  • Patent Document 5 JP-A-09-073173
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 10-1 61 31 3
  • Patent Document 7 Japanese Patent Laid-Open No. 09-090637
  • Patent Document 8 Japanese Patent Laid-Open No. 10-207069
  • Patent Document 9 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000_026446
  • Patent Document 10 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-242627
  • Patent Document 11 JP-A-2005-227332
  • Patent Document 12 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-23401-5
  • Patent Document 13 Japanese Patent Laid-Open No. 2005_31 6259
  • Patent Document 14 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001_166481
  • an object of the present invention is to use a chemically amplified positive type semiconductor lithography for high-contrast semiconductor lithography that has a high current image contrast and excellent resolution performance of fine patterns.
  • An object of the present invention is to provide a compound, a composition for semiconductor lithography containing the copolymer, and a method for producing the copolymer.
  • the present inventors have found that at least a repeating unit (A) having a structure in which an alcoholic soluble group is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group (A), a lactone structure.
  • the copolymer containing the repeating unit (B) having a repeating unit and the repeating unit (C) having an alcoholic hydroxyl group is analyzed by a method for accurately quantifying the acid value of the copolymer, and the acid of the copolymer is analyzed.
  • the inventors have found that the above problems can be solved by controlling the price at a lower level than before, and have completed the present invention.
  • a copolymer for semiconductor lithography characterized by having a value of 0.01 mmo I / g or less.
  • R 3 and R 4 each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 15 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms
  • R 15 is bonded to R 13 or R 14 to form a ring. Also good.
  • is a binding site as an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
  • ⁇ and? ⁇ 7 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, R 18 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and R 6 is bonded to 7 or 8. To form a ring.
  • R 10 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms that may be substituted by a fluorine atom, and may contain an oxygen atom or a sulfur atom 6 to 1 carbon atoms.
  • 2 is an alicyclic hydrocarbon group, n is an integer of 0 or 1, R 12 is a formula
  • R 20 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms that may be substituted by a fluorine atom, and R 21 contains a single bond, or an oxygen atom or a sulfur atom.
  • R 21 contains a single bond, or an oxygen atom or a sulfur atom.
  • an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 12 carbon atoms is acceptable, L 3 is represented by the formula (L 3)
  • one of 22 to 29 represents a single bond having a binding site as R 21 , and the remaining R 22 to R 29 are a hydrogen atom, having 1 to 4 carbon atoms.
  • any one of R 22 to R 29 has a binding site as R 21 , and is bonded to any one or two of the other 2 2 to 29 and has a carbon number of 5 to 15
  • M represents an integer of 0 or 1.
  • L 3 is bonded to R 21 with a single bond of 1 or 2.
  • copolymer for semiconductor lithography according to any one of [1] to [3], wherein the copolymer is a structure represented by:
  • R 3 3 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms that may be substituted by a fluorine atom
  • R 3 4 to R 3 6 are each independently a hydrogen atom. Or a hydroxyl group, and at least one of R 3 4 to R 3 6 is a hydroxyl group.
  • a composition for semiconductor lithography comprising at least the copolymer according to any one of [1] to [5], a radiation-sensitive acid generator, and an organic solvent. object.
  • a method for producing a copolymer containing a repeating unit (C), comprising a monomer giving a repeating unit (A), a monomer giving a repeating unit (B), and a monomer giving a repeating unit (C) Production of a copolymer for semiconductor lithography, comprising a step of bringing at least one kind selected from a polymer into contact with water in a state dissolved in an organic solvent, followed by liquid separation, followed by copolymerization Method.
  • a method for producing a copolymer comprising a repeating unit (C) having an alcoholic hydroxyl group, the monomer giving a repeating unit (A), the monomer giving a repeating unit (B), and the repeating A step of contacting at least one selected from monomers giving a unit (C) with an ion exchange resin in a state dissolved in an organic solvent, and then subjecting it to a copolymerization, which is used for semiconductor lithography
  • a method for producing a polymer comprising a repeating unit (C) having an alcoholic hydroxyl group, the monomer giving a repeating unit (A), the monomer giving a repeating unit (B), and the repeating A step of contacting at least one selected from monomers giving a unit (C) with an ion exchange resin in
  • a chemically amplified positive type copolymer for semiconductor lithography which has a high development contrast and is excellent in resolution of fine patterns, and a composition for semiconductor lithography containing the copolymer, and A method for producing the copolymer can be provided, and a highly integrated semiconductor device can be produced.
  • the copolymer for semiconductor lithography of the present invention contains at least a repeating unit (A), a repeating unit (B), and a repeating unit (C).
  • the repeating unit (A) is a repeating unit having a structure in which an alkali-soluble group is protected with an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and functions to change the solubility of the copolymer in the alkaline developer.
  • the alkali-soluble group is preferably a polar group having a pKa of 12 or less at 25 ° C in water, and particularly preferably a polar group having a pKa of 10 or less at 25 ° C in water. Examples thereof include phenolic hydroxyl groups, fluoroalcoholic hydroxyl groups, strong propyloxyl groups, sulfo groups and the like. From the viewpoint of light transmittance at 193 nm and storage stability, it is particularly preferable. Lupoxyl group.
  • the acid dissociable, dissolution inhibiting group substitutes for hydrogen of such an alkali-soluble group, and binds to an oxygen atom to suppress solubility in an alkali developer.
  • the acid dissociable, dissolution inhibiting group is a structure selected from the formula (L 1) or the formula (L 2) Preferably
  • o represents a binding site as an acid dissociable, dissolution inhibiting group.
  • R 13 and 4 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n_butyl group, i — A butyl group etc. can be mentioned.
  • R 15 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n_butyl group, i_butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, Bruno Ruporuniru group, tricyclo [5.2.2 1.0 2 '6] decanyl group, Adamanchiru group, tetracyclo [4.4.0. 1-25. 1 710] can be exemplified dodeca two Le group.
  • 15 is ring bound to 13 or 14, specifically a cyclopentane ring, cyclohexane ring to cyclo, Noruporunan ring, tricyclo [5.2.2 1.0 2.6] decane ring, Adamantan ring, tetracyclo [4.4 .0. 1 2 ' 5. 1 7 ⁇ ' °]
  • a dodecane ring or the like may be formed.
  • R 15 or R 15 is bonded to R 13 or R 14 to form a ring, specifically a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, a norpolnan ring, tricyclo [5. 2. 1.0 2 ' 6 ]
  • decane ring, adamantane ring, tetracyclo [4.4.0. 1 2 ' 5. 1 7 ⁇ 10 ] dodecane ring, etc. are included, there is a large difference in solubility in alkaline developer before and after lithography. It is preferable to draw a fine pattern.
  • R 16 and R 7 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, specifically, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, or an i-propyl group. , N_butyl group, i_butyl group and the like.
  • R 18 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, n_propyl group, i_propyl group, n_butyl group, i_butyl group, t_butyl.
  • R 16 may be bonded to or R 18 to form a ring, and specific examples of the ring to which R 16 is bonded include cyclopentane ring, cyclohexane ring, norpolnan ring, tricyclo [5. 2. 1. 0 2 ' 6 ] Decane ring, adamantane ring, tetracyclo [4. 4. 0. 1 2 ⁇ 5. 5. 7 ⁇ ' °] dodecane ring, etc., or a ring in which R 16 is bonded to R 18 Specific examples of these include a hydrofuran ring and a hydropyran ring.
  • the repeating unit (A) preferably has a structure represented by the formula (A).
  • R 10 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms that may be substituted by a fluorine atom, specifically, a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group.
  • a fluorine atom specifically, a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group.
  • [0032] represents an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms which may contain an oxygen atom or a sulfur atom, specifically, a norpolnan ring, tetracyclo [4.4. 0, 1 2 ' 5 ⁇ 1 10 ] may include an alicyclic hydrocarbon group having a dodecane ring, a 7 _ ⁇ X a _norpornan ring, a 7 _ thia _ norpornan ring, preferably a norpornan ring, a tetracyclo [ 4. 4. 0. 1 2 ⁇ 5. 1 7 ⁇ '°] Dodecane ring. ⁇ is an integer of 0 or 1.
  • repeating unit ( ⁇ ) Specific examples of the repeating unit ( ⁇ ) are shown below, but the present invention is not limited to these specific examples. These monomers that give repeating units can be used alone or in combination of two or more.
  • the repeating unit (B) is a repeating unit having a lactone structure, and functions to improve adhesion to a semiconductor substrate and to control solubility in a lithographic solvent or an alkaline developer. To do.
  • the repeating unit (B) preferably has a structure represented by the formula (B).
  • R 20 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted by a fluorine atom.
  • R 21 represents a single bond, or an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 12 carbon atoms which may contain an oxygen atom or a sulfur atom, specifically a single bond, a cyclohexane ring, or a norpolnan ring.
  • tetracyclo [4.4.0. 1 25. 1 7 , °] dodecane ring, 7 _ o X a _ Noruporunan ring can be exemplified an alicyclic hydrocarbon group having 7_ thia Noruporunan ring or the like, good Mashiku Is a single bond, norpolnan ring, 7_oXa_norpolnan ring.
  • L 3 represents a lactone structure represented by the formula (L 3), and is bonded to R 21 with a single bond of 1 or 2.
  • one of 22 to 29 represents a single bond having a binding site as R 2 , and the remaining R 22 to R 29 are a hydrogen atom, carbon number 1 Represents a hydrocarbon group or alkoxy group of ⁇ 4,
  • any one of R 22 to R 29 has a binding site as R 21 , and is bonded to any one or two of the other 2 2 to 29 and has a carbon number of 5 to 15
  • M represents an integer of 0 or 1.
  • repeating unit (B) Specific examples of the repeating unit (B) are shown below, but the present invention is not limited to these specific examples. These monomers that give repeating units can be used alone or in combination of two or more.
  • the repeating unit (C) is a repeating unit having an alcoholic hydroxyl group, and functions to increase adhesion to a semiconductor substrate or to control solubility in a lithography one solvent or an alkali developer.
  • the structure of the repeating unit (C) is particularly preferably a structure represented by the formula (C) because of excellent light transmittance and etching resistance.
  • R 33 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted by a fluorine atom.
  • R 34 to R 36 each independently represents a hydrogen atom or a hydroxyl group, and at least one of R 34 to R 36 is a hydroxyl group.
  • repeating unit (C) Specific examples of the repeating unit (C) are shown below, but the present invention is not limited to these specific examples.
  • the monomer which gives these repeating units can be used alone or in combination of two or more.
  • the copolymer for semiconductor lithography of the present invention has a repeating group having an acid stable dissolution inhibiting group for the purpose of controlling the solubility in an alkali developer or a lithography one solvent, if necessary, in addition to the above repeating unit.
  • Unit (D) etc. can be included.
  • Examples of the repeating unit (D) include a structure represented by the formula (D). [Chemical 40]
  • R 40 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted by a fluorine atom, specifically, a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group.
  • R 41 represents an alicyclic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms in which the ester-bonded carbon is a primary to tertiary carbon, or a 1_adamantyl group, specifically, a methyl group, an ethyl group, or the like.
  • repeating unit (D) Specific examples of the repeating unit (D) are shown below, but the present invention is not limited to these specific examples. These monomers that give repeating units can be used alone or in combination of two or more.
  • each repeating unit can be selected within a range that does not impair the basic performance in semiconductor lithography.
  • the repeating unit (A) is usually selected in the range of 10 to 80 mol 0 / o, preferably 15 to 70 mol 0 / o, more preferably 20 to 60 mol%.
  • the repeating unit (B) is usually selected in the range of 10 to 80 mol%, preferably 15 to 70 mol 0 / o, more preferably 20 to 60 mol 0 / o.
  • Repeating unit (C) is usually 1-50 mol%, preferably 5-4 0 mole 0/0, and more preferably to select a range of 1 0 to 30 mol%.
  • Repeat Unit (D) is usually 0 to 30 mol 0/0, preferably 0 to 20 mole 0/0, rather more preferably to select a range of 0 to 1 0 mol%.
  • the copolymer for semiconductor lithography of the present invention already contains a known terminal structure.
  • the radical structure generated from the radical polymerization initiator is the polymerization initiation terminal.
  • a radical structure generated from the chain transfer agent is included as a polymerization initiation terminal.
  • a radical structure generated from the solvent or monomer is included as a polymerization initiation terminal.
  • the termination reaction is termination of recombination, it is possible to include a polymerization initiation terminal at both ends, and when disproportionation termination, it may include a polymerization initiation terminal on one side and a terminal structure derived from a monomer on the other. it can.
  • a polymerization initiation terminal can be included at one end and a terminal structure derived from the polymerization terminator can be included at the other end.
  • a plurality of these initiation reactions and termination reactions may occur in one polymerization reaction, and in that case, a mixture of copolymers having a plurality of terminal structures is formed.
  • the polymerization initiator, chain transfer agent, and solvent that can be used in the present invention will be described later.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer is too high, the solubility in a resist solvent or an alkaline developer will be low. On the other hand, if it is too low, the resist film performance will be poor. It is preferably within the range of 000 to 40,000, more preferably within the range of 1,500 to 30,000, and particularly preferably within the range of 2,000 to 20,000.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably in the range of 1.0 to 5.0, more preferably in the range of 1.0 to 3.0, and 1.2 to 2. It is particularly preferable that it is within the range of 5.
  • the copolymer for semiconductor lithography of the present invention has an acid value determined by a predetermined method.
  • the acid value of the copolymer of the present invention is determined by dissolving the copolymer to be measured in a solvent, and performing neutralization titration with a solution containing an alkali metal hydroxide using bromothymol blue as an indicator. This method is particularly preferred when the acid value of a copolymer having a lactone structure is quantified for the following reason.
  • the lactone structure has a pH of 8 or more and is hydrolyzed.
  • a weak acid such as a carboxyl group with a strong base such as an alkaline hydroxide
  • the change in pH with respect to quantification is gradual when pH is less than 7, and 1 "1 becomes maximum between 7 and 10.
  • an indicator that changes color when pH is 7 or more and less than 8 is used.
  • Examples of methods other than the above include methods using potentiometric titration, 13 C_NMR, and 1 H_NMR.
  • the method using potentiometric titration it is difficult to determine the end point, and the lactone is hydrolyzed by an excessive amount of the dropped base.
  • the 13 C_NMR method has a low S / N ratio, making it difficult to quantify minute peaks.
  • the main chain strength of (meth) acrylic acid ester copolymers Luponyl is a difficult to quantify because, for example, there are many cases where the peak is not separated from the force of the lacton structure.
  • the acidic hydrogen peak is broad, so it is difficult to integrate the minute peak areas, and the quantification is practically difficult.
  • Preferred examples of the alkali metal hydroxide used for titration include sodium hydroxide and potassium hydroxide used for ordinary neutralization titration.
  • This alkali metal hydroxide is dissolved in water or a mixture of an organic solvent and water, and preferably has a concentration in the range of 0.0001 to 1 mo I / L, particularly preferably 0.001 to 0.1 mo I / L. The concentration is in the L range. It is preferable to obtain an accurate concentration of the prepared titrant by a method such as titration using a standard solution before use.
  • the solvent that dissolves the copolymer during titration is a solvent that dissolves the copolymer and the indicator, and a solvent that does not precipitate the copolymer even when the titrant is dropped is selected.
  • the copolymer is water-soluble, choose water, water-soluble organic solvent, and mixtures thereof. Particularly preferred is water.
  • organic solvent examples include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, methyl amyl ketone, and cyclohexanone; alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; ethylene glycol monomethyl ether Ether alcohols such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy _ 3 _methyl _ 1-butanol, etc .; Ether esters that are ester compounds with acetic acid, etc .; methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, methyl 3-methylpropionate, 3_ethyl ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, r_ptylolactol T Esters; ethers such as tetrahydrofuran
  • the method for producing a copolymer for semiconductor lithography of the present invention will be described below.
  • the copolymer of the present invention can be obtained through at least the step of removing acid from the monomer (Q) and the step of radical polymerization of the monomer in a heated organic solvent (P). If necessary, remove unnecessary substances such as low molecular weight components such as monomers, polymerization initiators and other unreacted substances such as oligomers from the copolymer (R), remove low-boiling impurities, and remove solvents.
  • Step (Q) is a step of removing acidic substances such as acid raw material, acid catalyst, and by-product acid used in the synthesis process from the monomer. If the acidic substance remains, in the step (P), a part of the acid dissociable, dissolution-inhibiting group of the monomer that gives the repeating unit (A) is eliminated, or if the acidic substance is a polymerizable substance, the acidic substance is shared. As a result of polymerization, acidic functional groups such as force loxyl groups are formed in the copolymer.
  • the acid substance contained in the monomer is removed, and the acid value of the monomer is preferably 0.01 mg / g or less, It is particularly preferable to reduce it to 0.005 mg / g or less.
  • the method for removing the acidic substance is not particularly limited as long as the acid value of the monomer can be 0.01 mg / g or less, but preferably (Q 1) is separated into water and two phases.
  • Q 1 A method in which the monomer is dissolved in an organic solvent, mixed with water and the acidic component is extracted into the aqueous phase, and the aqueous phase is separated and removed, or (Q2)
  • the monomer dissolved in the organic solvent is ion exchanged Examples thereof include a method of contacting the resin and removing the acidic component by adsorption or ion exchange on the ion exchange resin.
  • a solvent that dissolves the monomer and separates it from water is selected from the above-mentioned solvents, but it may be used alone or in combination of two or more. If the concentration of the monomer is too high, the extraction efficiency of the acidic component is lowered, and if it is too low, the production efficiency is lowered. Therefore, it is usually 5 to 80% by mass, preferably 10 to 70% by mass, particularly preferably. 1 Select the range of 5-50% by mass. If the amount of water used as the extraction solvent is too small, extraction of acidic components will be insufficient, and if it is too large, production efficiency will decrease, which is not preferable. Usually, 0.1 to 10 mass of the monomer solution is used.
  • the organic solvent used in (Q2) is a solvent that dissolves the monomer from the solvents described above. Select the medium.
  • the ion exchange resin resins having anion adsorption ability and anion exchange ability, which are usually called anion exchange resins, can be used alone or in combination. Further, the anion exchange resin may be used in combination with a resin having a cation exchange ability, which is usually called a cation exchange resin.
  • the base component may be eluted from the anion exchange resin, it is particularly preferable to use it in combination with a cation exchange resin.
  • anion exchange resin examples include polystyrene having a substituent having an anion adsorption ability or anion exchange ability, a (meth) acrylate ester-divinylbenzene copolymer, a styrene-divinylbenzene copolymer, and an alkylene. And resins such as polystyrene cross-linked with a group, (meth) acrylic acid ester monodivinylbenzene copolymer, and styrene-divinylbenzene copolymer.
  • substituent having an anion adsorption ability examples include a substituent having a tertiary amino group, specifically, an N, N-dimethylaminomethyl group, an N-methylaminomethyl group, An aminomethyl group, an N, N-jetylaminomethyl group and the like can be mentioned, and an N, N-dimethylaminomethyl group is particularly preferred.
  • An example of a substituent having an anion adsorption ability is a substituent having a quaternary ammonium cation, and the counter cation is preferably a hydroxide anion. Specifically, (E 1) (E4) Particularly preferred is (E 1) or (E2).
  • the cation exchange resin a resin having a functional group having a cation exchange ability such as carboxylic acid or sulfonic acid in place of the functional group having an anion adsorption ability or anion exchange ability in the anion exchange resin described above. Particularly preferred is a resin substituted with a sulfonic acid group.
  • the ion exchange resin may be added to the monomer solution and stirred, or the ion exchange layer filled with the ion exchange resin. A monomer solution may be passed through.
  • the amount of ion exchange resin used is too small, it will not be possible to remove acidic substances, and if too large, production efficiency will decrease, such being undesirable.
  • the range in which the ion exchange capacity is usually 1.2 to 100 equivalent times, preferably 1.5 to 50 equivalent times, particularly preferably 1.5 to 20 equivalent times with respect to the acidic substance is selected.
  • H o u r l y S p a c e V e l o c i t y is the abbreviation for fluid space velocity. Here, it is expressed as the flow rate of the monomer solution divided by the volume of the ion exchange layer. ) Is too fast to reduce the removal efficiency of acidic substances, and too slow to reduce production efficiency.
  • LH SV is usually 0.1 to 100 / hr, preferably 0.5 to 50. / hr, particularly preferably in the range of 1-20 / hr
  • the layer height of the ion exchange layer is too low, the removal efficiency of acidic substances is reduced by a short path, and when it is too high, it is difficult to pass through liquid due to differential pressure, and usually 5 to 500 cm, preferably A range of 10-300 cm, particularly preferably 20-200 cm is selected. If the temperature is too high, it is not preferable because the ion exchange resin, monomer, and solvent change, and if it is too low, it is not preferable because ion exchange or adsorption becomes insufficient, and usually 0 to 60 ° C, preferably 5 A range from ⁇ 50 ° C., particularly preferably from 10 to 40 ° C. is selected.
  • step (P) After removing the acidic component in this way, it may be used as it is in the step (P). Preferably, after separation from the solvent by a method such as heating under reduced pressure to distill off the organic solvent. Use for step (P).
  • Step (P) is a step of radical polymerization of a monomer in an organic solvent in the presence of a radical polymerization initiator, and can be performed by a known method.
  • the (P 1) monomer is dissolved in a solvent together with a polymerization initiator and heated to polymerize as it is.
  • P 3 A mixed dropping method in which a monomer is dissolved in a solvent as needed together with a polymerization initiator and polymerized by dropping into a heated solvent, (P 3) monomer and polymerization opening
  • the monomer is dissolved in a solvent and heated, and a separate solvent Examples include an initiator dropping method in which a polymerization initiator dissolved in is dropped and polymerized.
  • (P 1) the overall temperature raising method and (P 4) the initiator dropping method are in the polymerization system
  • the high concentration of unreacted monomer there is an opportunity to come into contact with a low concentration of radicals, so a high molecular weight polymer (high polymer) with a molecular weight of 100,000 or more is one of the causes of pattern defects. There is a tendency.
  • the (P 3) independent dripping method does not coexist with the polymerization initiator in the dripping liquid storage tank, and maintains a low unreacted monomer concentration even when dripping into the polymerization system.
  • the independent dropping method is particularly preferred as the polymerization method of the present invention.
  • the composition of the monomer to be dropped with the dropping time, the composition ratio of the monomer, the polymerization initiator and the chain transfer agent, etc. were changed. Also good.
  • radical polymerization initiators those known as radical polymerization initiators can be used.
  • radical polymerization initiators such as azo compounds and peroxides.
  • Specific examples of the azo compound include 2, 2'-azobisisobutyronitrile, 2, 2'-azobis (2-methylbutyronitrile), dimethyl-1,2,2'-azobisisobutyrate, 1 , 1'-azobis (cyclohexane 1 1-strandyl), 4, 4'-azobis (4-cyananovaleric acid), and the like.
  • peroxides include decanol peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, bis (3,5,5_trimethylhexanoyl) peroxide, succinic acid peroxide, tert-butyl butyl oxy-2-ethyl hexanoate, tert-butyl oxypivalate, 1,1,3,3-tetramethylbutyl oxy-2-ethyl hexanoe -Can be mentioned. These can be used alone or in combination.
  • the amount of the polymerization initiator used depends on the production conditions such as the target Mw, the raw material monomer, the polymerization initiator, the chain transfer agent and the type and composition of the solvent, the polymerization temperature and the dropping rate. You can choose.
  • a known chain transfer agent can be used as necessary.
  • thiol compounds are preferred, and a wide range of known thiol compounds can be selected. Specific examples include t-dodecyl mercabtan, mercaptoethanol, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, and the like.
  • thiol compounds having a structure in which 2-hydroxy-1,1,1,1,3,3,3_hexafluoro-2-propylidene groups are bonded to saturated carbonization are effective in suppressing the roughness and defects of lithographic pattern. This is particularly preferable.
  • the amount of the chain transfer agent used depends on the production conditions such as the target Mw, the raw material monomer, the polymerization initiator, the type and composition ratio of the chain transfer agent and the solvent, the polymerization temperature and the dropping rate. Can be selected.
  • the chain transfer agent can be heated by dissolving in a solvent together with the monomer and the polymerization initiator in the (P 1) -global temperature raising method, and (P 2) the mixed dropping method, (P 3) Independent dropping method, (P4) Initiator dropping method, it may be mixed with a monomer and dropped, or may be dropped with a polymerization initiator and dissolved in a solvent to be heated in advance. May be used.
  • the polymerization solvent is not particularly limited as long as it is a compound that dissolves a monomer, a polymerization initiator, a chain transfer agent, and a copolymer obtained by polymerization.
  • Specific examples of the solvent include the organic solvents exemplified as the solvent that can be used for the determination of the acid value, and they can be used alone or in admixture of two or more.
  • the polymerization temperature in step (P) can be appropriately selected according to the boiling point of the solvent, monomer, chain transfer agent, etc., half-life temperature of the polymerization initiator, and the like. Since polymerization is difficult to proceed at low temperatures, there is a problem in productivity. At higher temperatures than necessary, there is a problem in terms of stability of monomers and copolymers. Therefore, it is preferably selected in the range of 40 to 120 ° C, particularly preferably 60 to 100 ° C. [0097]
  • the dropping time in the (P 2) mixed dropping method and the (P 3) independent dropping method is such that the molecular weight distribution tends to be wide when the time is short, and a large amount of solution is dropped at once.
  • step (R) low molecular weight components such as monomers and polymerization initiators and other unreacted substances such as oligomers contained in the copolymer obtained through the step (P) are extracted and removed in a solvent.
  • a solvent for example, (R 1): adding a poor solvent to precipitate the copolymer, and then separating the solvent phase; (R 1 a): (R 1) followed by adding the poor solvent; A method of separating the solvent phase after washing the copolymer.
  • R 1 b) Add good solvent following (R 1), re-dissolve copolymer, and add poor solvent to add copolymer.
  • the poor solvent is not particularly limited as long as it is a solvent in which the copolymer is difficult to dissolve, but examples thereof include alcohols such as water, methanol and isopropanol, and saturated hydrocarbons such as hexane and heptane. Can be used. Also, good solvent is copolymerization The solvent is not particularly limited as long as the body is easily soluble, and can be used as one or a mixture of two or more. The same solvent as the polymerization solvent is preferred for management of the manufacturing process. Examples of the good solvent include the same solvents as those exemplified as the polymerization solvent in the step (P).
  • Step (S) is a step of removing low-boiling impurities contained in the copolymer solution or replacing the solvent with a solvent suitable for the next step or one lithography composition.
  • a step of concentrating the polymer solution while heating under reduced pressure, further adding a solvent as necessary (S 1), and concentrating the polymer solution as necessary while heating under reduced pressure Then, while supplying a preferable solvent as the next step or lithography one composition, the initial solvent and the supplied solvent are distilled off, and further concentrated as necessary, and then the solvent is added to the next step or lithography one composition. It can be carried out by the step (S 2) of substituting with a preferable solvent as a product.
  • This step (S) is performed when, for example, the lithographic composition is different from the solvent obtained through the steps (P) and (R) or there are undesirable impurities in the lithographic composition. Preferably, it is performed prior to the step (U) of aligning the lithographic composition.
  • step (S) is not performed, it can be once solidified by drying under reduced pressure and then dissolved in another solvent. However, in this operation, impurities and solvent are likely to remain in the solid, Unfavorable because it gives more heat history to the polymer
  • the temperature of step (S) is not particularly limited as long as the copolymer does not deteriorate, but it is usually preferably 100 ° C or lower, more preferably 80 ° C or lower, and even more preferably 70. ° C or lower, particularly preferably 60 ° C or lower.
  • the temperature of step (S) is not particularly limited as long as the copolymer does not deteriorate, but it is usually preferably 100 ° C or lower, more preferably 80 ° C or lower, and even more preferably 70. ° C or lower, particularly preferably 60 ° C or lower.
  • the amount of the solvent to be supplied later is too small, the low boiling point compound cannot be removed sufficiently, and if it is too large, the replacement takes time, and the copolymer has a thermal history more than necessary. It is not preferable.
  • 1.05-fold to 10-fold preferably ⁇ 1.1-fold to 5-fold, particularly preferably 1.2-fold to 3-fold the amount of solvent required for the finished solution You can choose from a range.
  • Step (T) is a step of reducing a metal content that is not preferable for semiconductor lithography.
  • Metal may be mixed from raw materials, secondary materials, equipment, and other environments, and this amount may exceed the allowable value for semiconductor formation.
  • the metal content may be reduced.
  • the step (T) can be combined with the step (R).
  • Other methods include a step of contacting with a cation exchange resin (T 1), a step of contacting with a cation exchange resin and a mixed resin of an anion exchange resin or an acid adsorption resin (T 2), A step (T 3) or the like of passing through a filter containing a substance having a positive zeta potential such as a rhohydrin cation resin can be selected.
  • filters used in process (T 3) include ZENOPLUS 4 OQS H, ZETERPLUS 02 OGN, and Elector Pore EFII manufactured by Cuno. Yes (these are trademarks, and so on).
  • Step (U) is a step of reducing a microgel such as a high polymer, which is undesirable because it causes pattern defects, by passing a copolymer dissolved in an organic solvent through a filter.
  • the filtration accuracy of the filter is 0.2 m or less, preferably 0.1 m or less, particularly preferably 0.05 m or less.
  • the material of the filter include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polar group-containing resins such as polyamide, polyester, and polyacrylonitrile, and fluorine-containing resins such as fluorinated polyethylene. Particularly preferred is polyamide. .
  • polyamide filter examples include Ultipleat P—Nylon 66, Ulchipore N 66 manufactured by Nippon Pole, Photoshield manufactured by Cuno, and Electric Mouth Pore IIEF.
  • Polyethylene filters include Nihon Entegris MicroGuard Plus HC 10 and Optimizer. _D etc. can be mentioned. These filters may be used alone or in combination of two or more.
  • the copolymer obtained as described above is obtained by dissolving a dry solid in one or two or more lithographic solvents, or a copolymer solution dissolved in a lithography one solvent, if necessary.
  • a radiation-sensitive acid generator (X) ⁇ hereinafter referred to as component (X) ⁇
  • nitrogen-containing organic compounds to prevent acid diffusion to parts not exposed to radiation, etc.
  • the lithography one solvent is not particularly limited as long as it can dissolve each component constituting the lithography one composition to form a uniform solution, and can be arbitrarily selected from those conventionally known as solvents for chemically amplified resists. Can be used as one or a mixture of two or more. Usually, the solubility, viscosity, boiling point, and absorption of radiation used for lithography are selected from the polymerization solvents in step (ii) and the solvents exemplified as good solvents in step (R). Etc. can be selected.
  • Particularly preferred resist solvents are methyl amyl ketone, cyclohexanone, ethyl lactate (EL), _ptylolactone, and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA).
  • a mixed solvent of PGM EA and other polar solvents Is particularly preferred.
  • EL is particularly preferable as the polar solvent to be mixed.
  • the amount of the lithographic solvent contained in the lithographic composition is not particularly limited, but is usually a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set so as to have an appropriate viscosity according to the coating film thickness. Is set. Generally, it is used so that the solid content concentration of the lithography composition is 2 to 20% by mass, preferably 5 to 15% by mass.
  • Component (X) has been used as a radiation-sensitive acid generator for chemically amplified resists. Can be selected as appropriate from those proposed. Examples include onium salts such as sodium and sulfonium salts, oxime sulfonates, diazomethanes such as bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, and nitrobenzil sulfonates. , Iminosulfonates, disulfones, and the like. Among them, onium salts having a fluorinated alkylsulfonic acid anion as anion are particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more. Component (X) is generally used in an amount of 0.5 to 30 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the copolymer.
  • onium salts such as sodium and sulfonium salts, oxime sulfonates, diazomethanes such as bisal
  • the component (Y) can be appropriately selected from those conventionally proposed as acid diffusion inhibitors for chemically amplified resists. Examples thereof include nitrogen-containing organic compounds, and primary to tertiary alkylamines or hydroxyalkylamines are preferred. In particular, tertiary alkylamines and tertiary hydroxyalkylamines are preferred, with triethanolamine and triisopropanolamine being particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the component (Y) is usually used in a range of 0.01 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymer.
  • the ⁇ component ( ⁇ ) ⁇ includes an organic carbonic acid and phosphorus for the purpose of improving the shape of the lithographic pattern and the stability of retention, etc.
  • a compound commonly used as an additive can be added as necessary.
  • organic carboxylic acids include malonic acid, citrate, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid, and the like, and these can be used alone or in admixture of two or more.
  • the organic carboxylic acid is used in the range of 0.01 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer.
  • the sample was placed in a glass tube with an inner diameter of 1 Omm and measured under the conditions of a temperature of 40 ° C and the number of scans of 10,000.
  • Copolymer 100 parts by mass
  • composition for lithography was spin-coated on a 4-inch silicon wafer and pre-baked (PAB) at 100 ° C. for 90 seconds on a hot plate to form a thin film having a thickness of 350 nm.
  • PAB pre-baked
  • ArF excimer exposure apparatus VUVES-4500 manufactured by RISOTEC Japan
  • 18 shots of 1 OmmX 10 mm mouth were exposed with different exposure amounts.
  • P EB post-baking
  • a composition for lithography was spin-coated on a 4-inch silicon wafer and pre-baked (PAB) to form a thin film having a thickness of 350 nm.
  • This wafer was immersed in a bag filled with ultrapure water for 30 seconds, then taken out, blown with dry air, and the water droplets were shaken off.
  • Ar F excimer laser exposure apparatus VUV ES-4500 manufactured by RISOTEC Japan
  • 18 shots of 1 OmmX 1 Omm port were exposed by changing the exposure amount.
  • the exposed wafer was dipped in a vat filled with ultrapure water for 30 seconds, taken out, sprayed with dry air, and the water droplets were shaken off.
  • PEB post-baking
  • RDA-800 resist development analyzer 1
  • the logarithm of the exposure dose (mJ / cm 2 ) and the residual film thickness ratio (hereinafter referred to as the residual film ratio) (%) at the time of development for 60 seconds with respect to the initial film thickness are calculated.
  • a lotted curve (hereinafter referred to as the exposure amount vs. remaining film rate curve) is created, and E th (required exposure amount to achieve the remaining film rate of 0%, which represents sensitivity) and value (exposure amount vs. remaining film rate) It is the slope of the tangent line of the rate curve and represents the development contrast.
  • E th exposure dose (m J / cm 2) at which the remaining film rate curve intersects the remaining film rate 0%
  • E 50 exposure amount in residual film ratio of 50% of the exposure amount one residual film curve (m J / cm 2), the exposure amount - tangent at E 50 of residual film rate curve, residual film ratio 1 100% E 00 and E, respectively, represent the exposure doses that intersect with the 0% line and the 0% residual film line.
  • the following formula was used.
  • the titration was performed 5 times, and the average and 3 ⁇ were obtained.
  • the commercially available monomer Ma (ENF lot 1 (hereinafter referred to as Commercially available monomer M ai . ) ⁇ was used in the same manner as in Synthesis Example 1_1 except that the purified monomer Ma was obtained.
  • the acid value of the purified monomer was below the lower limit of quantification (0.002 mmo I / g).
  • a purified monomer Ma 2 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2_1 except that the commercially available monomer Ma 2 (ENF lot 2) was used instead of the commercially available monomer Ma.
  • the acid value of the purified monomer was below the lower limit of quantification (0.002 mmol / g).
  • a purified monomer O a 2 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 3_1 except that the commercially available monomer O a 2 (Idemitsu Kosan Lot 2) was used instead of the commercially available monomer O a.
  • the acid value of the purified monomer was below the lower limit of quantification (0.002 mmol / g).
  • the monomer solution and the initiator solution kept at 25 to 30 ° C are separately used for 4 hours at a constant speed using a constant volume pump.
  • the polymerization was carried out by dropping into a polymerization tank maintained at 79 to 81 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was further aged for 2 hours while maintaining the temperature at 80 to 81 ° C, and then cooled to room temperature.
  • a copolymer and a lithographic composition were obtained in the same manner as in Example 1 except that purified monomer O a 3 was used instead of purified monomer O a.
  • Table 1 summarizes the repeating unit composition ratios of G, Ma, and Oa of the copolymer, Mw, Mw / Mn, acid value, and Eth and values of the lithographic composition.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

明 細 書
半導体リソダラフィ一用共重合体、 組成物並びに該共重合体の製造 方法
技術分野
[0001 ] 本発明は、 半導体の製造に使用されるリソグラフィー用共重合体、 該共重 合体を含む半導体リソグラフィ一用組成物並びに該共重合体の製造方法に関 するものであり、 更に詳しくは、 遠紫外線、 X線、 電子線等の各種放射線を 用いるレジスト膜等の微細パターンの形成に用いられる半導体リソグラフィ 一用共重合体、 該共重合体を含む半導体リソグラフィー用組成物並びに該共 重合体の製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、 半導体素子や液晶表示素子の製造においては、 リソグラフィ一技術 の進歩により急速に微細化が進んでいる。 微細化の手法としては、 一般に露 光光源の短波長化が進められていて、 具体的には、 従来は i線に代表される 紫外線が用いられていたが、 現在では、 フッ化クリプトン (K r F ) エキシ マレ一ザ一 (波長 2 4 8 n m) が量産の中心となり、 更にフッ化アルゴン ( A r F ) エキシマレ _ザ_ (波長 1 9 3 n m) が量産工程で導入され始めて いる。 又、 フッ素ダイマ一 (F 2 ) エキシマレ一ザ一 (1 5 7 n m) や極紫外 線 (E U V ) 、 電子線 (E B ) 等を光源 (放射線源) として用いるリソグラ フィ一技術についても研究が行われている。
[0003] これらのリソグラフィ一技術においては、 化学増幅ポジ型リソグラフィ一 用共重合体が好適に用いられている。 この共重合体は、 アルカリ現像液に可 溶な極性基 (以下、 「アルカリ可溶性基」 ということがある。 ) を、 酸に対 して不安定であると共にアル力リ現像液に対する溶解性を抑制する置換基 ( 以下、 「酸解離性溶解抑制基」 ということがある。 ) で保護した構造 (以下 、 「酸解離性構造」 ということがある。 ) を有する繰り返し単位と、 半導体 基板等に対する密着性を高めたり、 リソグラフィ一溶剤やアル力リ現像液へ の溶解性を調整したりするための極性基を有する繰り返し単位を含んで構成 される。
[0004] 例えば、 露光源として r Fエキシマレ一ザ一を用いるリソグラフィ一に おいては、 ヒドロキシスチレン由来の繰り返し単位と、 ヒドロキシスチレン 由来のフエノール性水酸基をァセタール構造や 4級炭化水素基等の酸解離性 溶解抑制基で保護した繰り返し単位、 若しくは、 (ひ—アルキル) アクリル 酸由来の力ルポキシル基をァセタール構造や 4級炭化水素基等の酸解離性溶 解抑制基で保護した繰り返し単位等を有する共重合体 (特許文献 1〜 4等参 照) 等が知られている。 又、 ドライエッチング耐性や、 露光前後のアルカリ 現像液に対する溶解速度の差を向上させるため、 脂環式炭化水素基を酸解離 性溶解抑制基とした繰り返し単位を有する共重合体 (特許文献 5〜 6等参照 ) も知られている。
[0005] 露光源として、 より短波長の A r Fエキシマレ一ザ一等を用いるリソグラ フィ一においては、 1 9 3 n mの波長に対する吸光係数が高いヒドロキシス チレン由来の繰り返し単位を有さない共重合体が検討され、 半導体基板等に 対する密着性を高めたり、 リソグラフィ一溶剤やアル力リ現像液への溶解性 を調整したりするための極性基として、 ラク トン構造を繰り返し単位に有す る共重合体 (特許文献 7〜 1 0等参照) が知られている。
[0006] —方、 近年になって、 液浸リソグラフィ一という手法が提案されている。
これは、 対物レンズとリソグラフィ一薄膜との間に、 空気より屈折率が高い 水などの液体を浸して露光する技術であり、 従来の、 対物レンズと薄膜の間 に空気層が存在するリソグラフィ一 (以下、 「ドライリソグラフィ一」 とい うことがある。 ) と比較して、 光源の波長が同一でもレンズの開口数を大き くすることができ、 又、 開口数が同じでも焦点深度を深くできるため、 同一 波長の光源でもより微細なパターンを形成することが可能になる。 このため 、 次世代のリソグラフィ一として、 A r Fエキシマレ一ザ一光源を中心とし た液浸リソグラフィ一が、 実用化に向けて盛んに研究されており、 A r F液 浸リソグラフィ一に用いる共重合体としては、 従来の A r Fドライリソグラ フィ一で知られているものと同じ共重合体が提案されている (特許文献 1 1 〜1 3等参照) 。
[0007] このような化学増幅ポジ型リソグラフィ一用の共重合体において、 重合原 料である単量体及び該単量体を重合して得られる共重合体の酸価を 20 Om g-KOH/g (約 3. 6mmo l /g) 以下とすることにより、 保存中の 経時変化が無く、 又、 所定のパターンを精度良く形成できることが知られて いる (特許文献 1 4参照) 。 し力、し、 該特許文献では 1 Omg— KOH/g (約 0. 2mm0 l /g) まで低減した例しか開示されておらず、 又、 共重 合体の酸価を更に一桁以上低いレベルにまで低減することにより、 露光量に 対する現像速度のコントラスト (以下、 現像コントラストということがある 。 解像パターンのシャープさを表す指標である。 ) に優れた半導体リソグラ フィー用組成物が得られることは全く知られていなかった。
[0008] 特許文献 1 :特開昭 59— 045439号公報
特許文献 2:特開平 05— 1 1 3667号公報
特許文献 3:特開平 1 0— 026828号公報
特許文献 4:特開昭 62— 1 1 5440号公報
特許文献 5:特開平 09— 0731 73号公報
特許文献 6:特開平 1 0— 1 61 31 3号公報
特許文献 7:特開平 09— 090637号公報
特許文献 8:特開平 1 0— 207069号公報
特許文献 9:特開 2000 _ 026446号公報
特許文献 10:特開 2001 -242627号公報
特許文献 11 :特開 2005-227332号公報
特許文献 12:特開 2005 _ 23401 5号公報
特許文献 13:特開 2005 _ 31 6259号公報
特許文献 14:特開 2001 _ 1 66481号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0009] 本発明は上述した背景技術に鑑みてなされたものであり、 その目的は、 現 像コントラストが高く、 微細パターンの解像性能に優れた、 化学増幅ポジ型 の半導体リソグラフィ一用共重合体、 該共重合体を含む半導体リソグラフィ 一用組成物並びに該共重合体の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明者らは上記課題を解決するため、 鋭意検討した結果、 少なくとも、 酸解離性溶解抑制基でアル力リ可溶性基を保護した構造を有する繰り返し単 位 (A ) 、 ラク トン構造を有する繰り返し単位 (B ) 、 及び、 アルコール性 水酸基を有する繰り返し単位 (C ) を含む共重合体について、 該共重合体の 酸価を正確に定量する方法で分析し、 該共重合体の酸価を従来よりも低レべ ルに制御することにより、 前記の課題が解決できることを見出し、 本発明を 完成するに至った。
[001 1 ] 即ち、 前記従来技術の課題は、 以下の構成によって解決することができる
[0012] 〔 1〕 少なくとも、 酸解離性溶解抑制基でアル力リ可溶性基を保護した構造 を有する繰り返し単位 (A ) 、 ラク トン構造を有する繰り返し単位 (B ) 、 及び、 アルコール性水酸基を有する繰り返し単位 (C ) を含む共重合体であ つて、 該共重合体を溶媒に溶解した後、 プロモチモールブルーを指示薬とし て、 水酸化アルカリ金属含有溶液で中和滴定する方法で求めた酸価が 0 . 0 1 m m o I / g以下であることを特徴とする半導体リソグラフィ一用共重合 体。
[0013] 〔2〕 繰り返し単位 (A ) の酸解離性溶解抑制基が、 式 (L 1 )
[化 7]
Figure imgf000005_0001
oは酸解離性溶解抑制基としての結合部位を、 R 3及び R 4はそれぞれ独立して炭素数 1〜4の炭化水素基を、 R15は炭素数 1〜1 2の 炭化水素基を表し、 R15は R13又は R14と結合して環を形成しても良い。 } 若しくは式 (L 2)
[化 8]
Figure imgf000006_0001
ί式 (L 2) 中、 οは酸解離性溶解抑制基としての結合部位を、 ?^^及び?^ 7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数 1〜4の炭化水素基を、 R18は炭素 数 1〜 1 2の炭化水素基を表し、 R 67又は 8と結合して環を形成し ても良い。 }
で表される構造から選ばれる 〔1〕 に記載の半導体リソグラフィー用共重合 体。
[0014] 〔3〕 繰り返し単位 (A) 力 式 (A)
[化 9]
Figure imgf000006_0002
ί式 (Α) 中、 R10は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜4の炭化水素基を、 は酸素原子若しくは硫黄原子を含んでも良 い炭素数 6〜 1 2の脂環式炭化水素基を、 nは 0又は 1の整数を、 R12は式
(L 1 ) 若しくは (L 2) で表される酸解離性溶解抑制基を表す。 } で表される構造である 〔2〕 に記載の半導体リソグラフィー用共重合体。
[0015] 〔4〕 繰り返し単位 (B) 力 式 (B) [化 10]
Figure imgf000007_0001
[式 (B) 中、 R20は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を、 R21は単結合、 又は、 酸素原子若しくは硫黄原 子を含んでも良い炭素数 5〜1 2の脂環式炭化水素基を、 L3は式 (L 3) [化 11]
Figure imgf000007_0002
ί式 (L 3) 中、 2229のぃずれか1っは、 R21としての結合部位を 有する単結合を表し、 残りの R22〜R29は、 水素原子、 炭素数 1〜4の炭化 水素基又はアルコキシ基を表すか、
或いは、 R22〜R29のいずれか 1つは、 R21としての結合部位を有し、 他の 2229のぃずれか1つ又は 2つと結合して炭素数 5〜 1 5の脂環を形成 する、 酸素原子又は硫黄原子を含んでも良い炭素数 3〜1 2の炭化水素基を 表し、 残りの R22〜R29は、 いずれか 1つ又は 2つが前記炭素数 5〜 1 5の 脂環を形成するための単結合を表し、 その残りは、 水素原子、 炭素数 1〜4 の炭化水素基又はアルコキシ基を表し、
又、 mは 0又は 1の整数を表す。 }
で表されるラク トン構造を表し、 L3は R21と 1又は 2の単結合で結合してい る。 ]
で表される構造である 〔1〕 乃至 〔3〕 のいずれかに記載の半導体リソグラ フィー用共重合体。
〔5〕 繰り返し単位 (C) 力 式 (C) [化 12]
Figure imgf000008_0001
ί式 (C ) 中、 R 3 3は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を、 R 3 4〜R 3 6はそれぞれ独立して水素原子若しく は水酸基を表し、 R 3 4〜R 3 6の内、 少なくとも一つ以上が水酸基である。 } で表される構造である 〔1〕 乃至 〔4〕 のいずれかに記載の半導体リソグラ フィー用共重合体。
[0017] 〔6〕 少なくとも、 〔1〕 乃至 〔5〕 のいずれかに記載の共重合体と、 感放 射線性酸発生剤及び有機溶剤を含んでなることを特徴とする半導体リソグラ フィー用組成物。
[0018] 〔7〕 ドライリソグラフィ一に使用される 〔6〕 に記載の半導体リソグラフ ィー用組成物。
[0019] 〔8〕 液浸リソグラフィ一に使用される 〔6〕 に記載の半導体リソグラフィ 一用組成物。
[0020] 〔 9〕 少なくとも、 酸解離性溶解抑制基でアル力リ可溶性基を保護した構造 を有する繰り返し単位 (A ) 、 ラク トン構造を有する繰り返し単位 (B ) 、 及び、 アルコール性水酸基を有する繰り返し単位 (C ) を含む共重合体の製 造方法であって、 繰り返し単位 (A ) を与える単量体、 繰り返し単位 (B ) を与える単量体、 及び、 繰り返し単位 (C ) を与える単量体から選ばれる少 なくとも一種類以上を、 有機溶媒に溶解した状態で水と接触させ、 分液する 工程を経た後、 共重合に供することを特徴とする半導体リソグラフィー用共 重合体の製造方法。
[0021 ] 〔 1 0〕 少なくとも、 酸解離性溶解抑制基でアル力リ可溶性基を保護した構 造を有する繰り返し単位 (A ) 、 ラク トン構造を有する繰り返し単位 (B ) 、 及び、 アルコール性水酸基を有する繰り返し単位 (C) を含む共重合体の 製造方法であって、 繰り返し単位 (A) を与える単量体、 繰り返し単位 (B ) を与える単量体、 及び、 繰り返し単位 (C) を与える単量体から選ばれる 少なくとも一種類以上を、 有機溶媒に溶解した状態でイオン交換樹脂と接触 させる工程を経た後、 共重合に供することを特徴とする半導体リソグラフィ 一用共重合体の製造方法。
発明の効果
[0022] 本発明によって、 現像コントラス卜が高く、 微細パターンの解像性能に優 れた化学増幅ポジ型の半導体リソグラフィ一用共重合体及び該共重合体を含 む半導体リソグラフィ一用組成物並びに該共重合体の製造方法を提供するこ とができ、 より高集積な半導体素子の製造が可能になる。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、 本発明を更に詳しく説明する。
[0024] 1. 共重合休の檨造
本発明の半導体リソグラフィー用共重合体は、 少なくとも、 繰り返し単位 (A) 、 繰り返し単位 (B) 、 及び、 繰り返し単位 (C) とを含む。
[0025] ( 1 ) し 反し fe (A)
繰り返し単位 (A) は、 酸解離性溶解抑制基でアルカリ可溶性基を保護し た構造を有する繰り返し単位であり、 アル力リ現像液に対する共重合体の溶 解性を変化させる働きをする。 アルカリ可溶性基としては、 水中 25°Cでの p K aが 1 2以下の極性基が好ましく、 特に好ましくは水中 25°Cでの p K aが 1 0以下の極性基である。 このような例として、 フエノ一ル性水酸基、 フルォロアルコール性水酸基、 力ルポキシル基、 スルホ基等を挙げることが でき、 1 93 n mの光線透過率や保存安定性等から、 特に好ましくは力ルポ キシル基である。 酸解離性溶解抑制基が、 このようなアルカリ可溶性基の水 素と置換して、 酸素原子に結合し、 アルカリ現像液に対する溶解性を抑制す る。
[0026] 酸解離性溶解抑制基は、 式 (L 1 ) 若しくは式 (L 2) から選ばれる構造 であることが好ましし
[化 13]
Figure imgf000010_0001
[0027] 式 (L 1 ) 中、 oは酸解離性溶解抑制基としての結合部位を表す。 R13及 び 4はそれぞれ独立して炭素数 1〜4の炭化水素基を表し、 具体的には、 メチル基、 ェチル基、 n—プロピル基、 i —プロピル基、 n_ブチル基、 i —プチル基等を挙げることができる。 R15は炭素数 1〜1 2の炭化水素基を 表し、 具体的には、 メチル基、 ェチル基、 n—プロピル基、 i —プロピル基 、 n_ブチル基、 i _ブチル基、 シクロペンチル基、 シクロへキシル基、 ノ ルポルニル基、 トリシクロ [5. 2. 1.02'6] デカニル基、 ァダマンチル基、 テトラシクロ [4.4.0. 125. 1710] ドデカ二ル基等を挙げることができる 。 尚、 1513又は 14と結合して環、 具体的にはシクロペンタン環、 シ クロへキサン環、 ノルポルナン環、 トリシクロ [5. 2. 1.02.6] デカン環、 ァダマンタン環、 テトラシクロ [4.4.0. 12'5. 17·'°] ドデカン環等を形成 しても良い。
[0028] 特に、 R15に、 若しくは、 R15が R13又は R14と結合して、 環、 具体的に はシクロペンタン環、 シクロへキサン環、 ノルポルナン環、 トリシクロ [5. 2. 1.02'6] デカン環、 ァダマンタン環、 テトラシクロ [4.4.0. 12'5. 17·10 ] ドデカン環等が含まれると、 リソグラフィ一前後でのアルカリ現像液に対 する溶解性の差が大きく、 微細パターンを描くのに好ましい。
[0029] [化 14]
Figure imgf000010_0002
(L2) 式 (L 2) 中、 oは酸解離性溶解抑制基としての結合部位を表す。 R16及 び R 7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数 1〜 4の炭化水素基を表し、 具体的には、 水素原子、 メチル基、 ェチル基、 n—プロピル基、 i —プロピ ル基、 n _ブチル基、 i _ブチル基等を挙げることができる。 R18は炭素数 1〜 1 2の炭化水素基を表し、 具体的にはメチル基、 ェチル基、 n _プロピ ル基、 i _プロピル基、 n _ブチル基、 i _ブチル基、 t _ブチル基、 2_ ェチルへキシル基、 シクロペンチル基、 シクロへキシル基、 ノルポルニル基 、 トリシクロ [5. 2. 1. 02.6] デカニル基、 ァダマンチル基、 テトラシクロ [4. 4. 0. 12.5. 17·'°] ドデカ二ル基等を挙げることができる。 尚、 R16は 、 又は R18と結合して環を形成しても良く、 R16が と結合した環の 具体例として、 シクロペンタン環、 シクロへキサン環、 ノルポルナン環、 ト リシクロ [5. 2. 1. 02'6] デカン環、 ァダマンタン環、 テトラシクロ [4. 4 . 0. 12·5. 17·'°] ドデカン環等を、 又、 R16が R18と結合した環の具体例とし て、 ヒドロフラン環、 ヒドロピラン環等をそれぞれ挙げることができる。
[0030] 繰り返し単位 (A) は、 式 (A) で表される構造であることが好ましい。
[化 15]
Figure imgf000011_0001
[0031] 式 (A) 中、 R10は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を表し、 具体的には、 水素原子、 メチル基、 ェチル 基、 n—プロピル基、 i —プロピル基、 n _ブチル基、 i _ブチル基、 トリ フルォロメチル基等を挙げることができ、 好ましくは、 水素原子、 メチル基 、 トリフルォロメチル基である。
[0032] は、 酸素原子若しくは硫黄原子を含んでも良い炭素数 6〜 1 2の脂環 式炭化水素基を表し、 具体的には、 ノルポルナン環、 テトラシクロ [4. 4. 0. 12'5· 1 10] ドデカン環、 7 _ ο X a _ノルポルナン環、 7 _ t h i a _ ノルポルナン環等を有する脂環式炭化水素基を挙げることができ、 好ましく はノルポルナン環、 テトラシクロ [4. 4. 0. 12·5. 17·'°] ドデカン環である 。 尚、 ηは 0又は 1の整数である。
[0033] 以下に、 繰り返し単位 (Α) の具体的な例を示すが、 本発明はこれらの具 体例に限定されるものではない。 尚、 これらの繰り返し単位を与える単量体 は、 単独若しくは 2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[0034] [化 16]
Figure imgf000012_0001
(A 101) (A 102) (A 103) (A 1 04)
Figure imgf000012_0002
(A 105) (A 106) (A 107) (A 1 08)
[0035]
Figure imgf000013_0001
()) ()) (slvs9SIVSTV:8SIV
i
〕 0
Figure imgf000014_0001
) () (寸 ΐ寸寸 5
〔〕6§
/ Oさ S080SAV
Figure imgf000015_0001
〔靈
Figure imgf000016_0001
i
Figure imgf000017_0001
i
[化 27]
Figure imgf000018_0001
(A 225) (A 226:
Figure imgf000018_0002
(A 231) (A 232)
[0046] [化 28]
Figure imgf000018_0003
(A 235) (A 236)
[0047] (2) 繰り返し単位 (B)
繰り返し単位 (B) は、 ラク トン構造を有する繰り返し単位であり、 半導 体基板への密着性を高めたり、 リソグラフィ一溶媒やアル力リ現像液への溶 解性を制御したりする働きをする。 繰り返し単位 (B) は、 式 (B) で表さ れる構造であることが好ましい。
[化 29]
Figure imgf000018_0004
式 (B) 中、 R20は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を表し、 具体的には、 水素原子、 メチル基、 ェチル 基、 n—プロピル基、 i —プロピル基、 n _ブチル基、 i _ブチル基、 トリ フルォロメチル基等を挙げることができ、 好ましくは、 水素原子、 メチル基
、 トリフルォロメチル基である。 R21は単結合、 又は、 酸素原子若しくは硫 黄原子を含んでも良い炭素数 5〜1 2の脂環式炭化水素基を表し、 具体的に は単結合、 若しくは、 シクロへキサン環、 ノルポルナン環、 テトラシクロ [ 4.4.0. 125. 17 ,°] ドデカン環、 7 _ o X a _ノルポルナン環、 7_ t h i a—ノルポルナン環等を有する脂環式炭化水素基を挙げることができ、 好 ましくは単結合、 ノルポルナン環、 7 _o X a _ノルポルナン環である。 式 (B) 中、 L3は式 (L 3) で表されるラク トン構造を表し、 R21と 1又 は 2の単結合で結合している。
[化 30]
Figure imgf000019_0001
[0050] 式 (L 3) 中、 2229のぃずれか1っは、 R 2 としての結合部位を有 する単結合を表し、 残りの R22〜R29は、 水素原子、 炭素数 1〜4の炭化水 素基又はアルコキシ基を表すか、
或いは、 R22〜R29のいずれか 1つは、 R21としての結合部位を有し、 他の 2229のぃずれか1つ又は 2つと結合して炭素数 5〜 1 5の脂環を形成 する、 酸素原子又は硫黄原子を含んでも良い炭素数 3〜1 2の炭化水素基を 表し、 残りの R22〜R29は、 いずれか 1つ又は 2つが前記炭素数 5〜 1 5の 脂環を形成するための単結合を表し、 その残りは、 水素原子、 炭素数 1〜4 の炭化水素基又はアルコキシ基を表し、
又、 mは 0又は 1の整数を表す。
[0051] 以下に、 繰り返し単位 (B) の具体的な例を示すが、 本発明はこれらの具 体例に限定されるものではない。 尚、 これらの繰り返し単位を与える単量体 は、 単独若しくは 2種類以上を組み合わせて用いることができる。
/ Oさ80SAV
〔S〔〕L§0
Figure imgf000020_0001
τ i a: s〕oo
Figure imgf000021_0001
9900 β
() (9寸) ωs寸 τ a
5〕00
Figure imgf000022_0001
() () ()οφΗ ()τ6 I卜 wim9I
〔〕誦 [化 37]
Figure imgf000023_0001
(B 1 86) (B 187) (B 1 88) (B 189) (B 1 90) (3) し 反し 立 (C)
繰り返し単位 (C) は、 アルコール性水酸基を有する繰り返し単位であり 、 半導体基板への密着性を高めたり、 リソグラフィ一溶媒やアルカリ現像液 への溶解性を制御したりする働きをする。 繰り返し単位 (C) の構造として は、 光線透過率やエッチング耐性に優れることから、 式 (C) で表される構 造であることが特に好ましい。
[化 38]
Figure imgf000023_0002
式 (C) 中、 R33は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を表し、 具体的には、 水素原子、 メチル基、 ェチル 基、 n—プロピル基、 i —プロピル基、 n _ブチル基、 i _ブチル基、 トリ フルォロメチル基等を挙げることができ、 好ましくは、 水素原子、 メチル基
、 トリフルォロメチル基である。 R 34〜R 36はそれぞれ独立して水素原子若 しくは水酸基を表し、 R34〜R36の内、 少なくとも一つ以上が水酸基である
[0061] 以下、 繰り返し単位 (C) の具体的な例を示すが、 本発明はこれらの具体 例に限定されるものではない。 尚、 これらの繰り返し単位を与える単量体は 、 単独若しくは 2種類以上を組み合わせることができる。
[0062] [化 39]
Figure imgf000024_0001
(C 1 1 1) (C 1 12) (C 1 13)
Figure imgf000024_0002
(C 1 15) (C 1 16) (C 1 1 7)
[0063] (4) その他の繰り返し単位
本発明の半導体リソグラフィ一用共重合体は、 上記の繰り返し単位以外に 、 必要に応じて、 アルカリ現像液ゃリソグラフィ一溶媒への溶解性を制御す る目的で、 酸安定溶解抑制基を有する繰り返し単位 (D) 等も含むことがで さる。
[0064] 繰り返し単位 (D) の例としては、 式 (D) で表される構造を挙げること ができる。 [化 40]
Figure imgf000025_0001
[0065] 式 (D) 中、 R40は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を表し、 具体的には、 水素原子、 メチル基、 ェチル 基、 n—プロピル基、 i —プロピル基、 n_ブチル基、 i _ブチル基、 トリ フルォロメチル基等を挙げることができ、 好ましくは、 水素原子、 メチル基 、 トリフルォロメチル基である。 R41はエステル結合している炭素が 1〜3 級炭素である炭素数 1〜1 2の脂環式炭化水素基、 若しくは、 1 _ァダマン チル基を表し、 具体的には、 メチル基、 ェチル基、 n—プロピル基、 i —プ 口ピル基、 n_ブチル基、 i _ブチル基、 シクロペンチル基、 シクロへキシ ル基、 2_ノルポルニル基、 2_イソポルニル基、 8—トリシクロ [5. 2. 1.02'6] デカニル基、 1—ァダマンチル基、 2—ァダマンチル基、 4—テト ラシクロ [4.4.0. 12'5. 17·'°] ドデカ二ル基等を挙げることができる。
[0066] 以下に、 繰り返し単位 (D) の具体的な例を示すが、 本発明はこれらの具 体例に限定されるものではない。 尚、 これらの繰り返し単位を与える単量体 は、 単独若しくは 2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[0067]
[化 41]
Figure imgf000026_0001
(D i l l) (D 1 1 2) (D 1 13) (D 1 14) (D 1 15)
[0068] (5) 繰り返し単位組成
各繰り返し単位の組成は、 半導体リソグラフィ一における基本性能を損な わない範囲で選択することができる。 例えば、 繰り返し単位 (A) は、 通常 1 0〜 80モル0 /o、 好ましくは 1 5〜 70モル0 /o、 より好ましくは 20〜 6 0モル%の範囲を選択する。 繰り返し単位 (B) は、 通常 1 0〜80モル% 、 好ましくは 1 5〜70モル0 /o、 より好ましくは 20〜 60モル0 /oの範囲を 選択する。 繰り返し単位 (C) は、 通常 1〜50モル%、 好ましくは 5〜 4 0モル0 /0、 より好ましくは 1 0〜30モル%の範囲を選択する。 繰り返し単 位 (D) は、 通常 0〜30モル0 /0、 好ましくは 0〜20モル0 /0、 より好まし くは 0〜1 0モル%の範囲を選択する。
[0069] (6) ま 告
本発明の半導体リソグラフィー用共重合体は、 既に公知の末端構造を含む 。 通常、 ラジカル重合開始剤から発生するラジカル構造を重合開始末端とし て含み、 連鎖移動剤を用いる場合は、 連鎖移動剤から発生するラジカル構造 を重合開始末端として含む。 溶媒や単量体等に連鎖移動する場合は、 溶媒や 単量体から発生するラジカル構造を重合開始末端として含む。 停止反応が再 結合停止の場合は、 両末端に重合開始末端を含むことができ、 不均化停止の 場合は片方に重合開始末端を、 もう片方に単量体由来の末端構造を含むこと ができる。 重合停止剤を用いる場合は、 一方の末端に重合開始末端を、 もう 片方の末端に重合停止剤由来の末端構造を含むことができる。 これらの開始 反応及び停止反応は、 一つの重合反応の中で複数発生する場合があり、 その 場合、 複数の末端構造を有する共重合体の混合物となる。 本発明で用いるこ とができる重合開始剤、 連鎖移動剤、 溶媒については後述する。
[0070] (7)
共重合体の重量平均分子量 (Mw) は、 高すぎるとレジスト溶剤やアル力 リ現像液への溶解性が低くなり、 一方、 低すぎるとレジストの塗膜性能が悪 くなることから、 1 , 000〜 40, 000の範囲内であることが好ましく、 1 , 500〜30, 000の範囲内であることがより好ましく、 2, 000〜 20, 000の範囲内であることが特に好ましい。 又、 分子量分布 (Mw/ M n) は 1. 0〜5. 0の範囲内であることが好ましく、 1. 0〜3. 0の 範囲内であることがより好ましく、 1. 2〜2. 5の範囲内であることが特 に好ましい。
[0071] 本発明の半導体リソグラフィー用共重合体は、 所定の方法で求めた酸価が
0. 0 1 mmo I /g以下であることを特徴とする。
[0072] 2. B§価の定暈カ法
本発明の共重合体の酸価は、 測定対象の共重合体を溶媒に溶解し、 ブロモ チモールブルーを指示薬として、 水酸化アル力リ金属含有溶液で中和滴定す ることにより求める。 この方法は、 次の理由により、 特にラク トン構造を有 する共重合体の酸価を定量する場合に好ましい。
[0073] 即ち、 ラク トン構造は p Hが 8以上で加水分解しゃすい。 又、 カルポキシ ル基のような弱酸を水酸化アル力リ金属のような強塩基で中和する場合、 滴 定量に対する p Hの変化は、 p Hが 7未満では緩やかであり、 1"1が7〜1 0の間で極大となる。 このため、 p Hが 7以上 8未満で変色する指示薬を用 いる必要があり、 最適な指示薬はプロモチモールブルーである。 該指示薬は p H = 7. 6で中間色の緑から塩基性色の青に変化する。
[0074] 上記以外の方法として、 例えば電位差滴定や13 C_NMR、 1 H_NMRに よる方法を挙げることができる。 しかし、 電位差滴定による方法では、 終点 の見極めが難しく、 過剰量滴下した塩基によってラク トンが加水分解してし まうため、 実質的に定量が困難である。 又、 13C_NMRによる方法では、 S/N比が低いために微小ピークの定量が困難であること、 又、 カルポキシ ル基を定量する場合、 (メタ) アクリル酸エステル系共重合体の主鎖力ルポ ニルゃラク トン構造の力ルポニルとピークが分離しない場合が多いこと等、 実質的に定量が困難である。 更に、 1 H— NMRによる方法では、 酸性水素の ピークはブロードになるため、 微小ピーク面積の積算が難しく、 実質的に定 量は困難である。
[0075] 以下、 プロモチモールブルーを指示薬とし、 水酸化アルカリ金属含有溶液 で中和滴定する方法について説明する。
[0076] 滴定に用いる水酸化アルカリ金属として、 好ましくは、 通常の中和滴定に 用いる水酸化ナトリウム、 水酸化カリウムを挙げることができる。 この水酸 化アルカリ金属を、 水若しくは有機溶媒と水の混合液に溶解し、 好ましくは 0. 0001〜 1 mo I /Lの範囲の濃度、 特に好ましくは 0. 001〜0 . 1 mo I /Lの範囲の濃度とする。 調製した滴定液は、 使用前に、 標準溶 液を使って滴定するなどの方法で、 正確な濃度を求めることが好ましい。 又 、 滴定液に使用する水は、 あらかじめフィルタ一ろ過や、 イオン交換処理、 蒸留、 脱気等の方法で、 二酸化炭素等の不純物を低減したものを使用するの が好ましい。
[0077] 滴定時に共重合体を溶解する溶媒は、 共重合体と指示薬を溶解する溶媒で あって、 滴定液を滴下しても共重合体が析出しない溶媒を選択する。 共重合 体が水溶性の場合は水、 水溶性の有機溶媒及びこれらの混合物を選ぶことが でき、 特に好ましくは水である。 共重合体が非水溶性の場合は、 共重合体を 溶解し、 且つ、 水を好ましくは 1 %以上、 特に好ましくは 1 0 <½以上溶解す る有機溶媒が好ましく、 単独若しくは 2種以上を混合して用いることができ る。
[0078] 有機溶媒の具体例としては、 アセトン、 メチルェチルケトン、 メチルイソ アミルケトン、 メチルアミルケトン、 シクロへキサノン等のケトン類; メタ ノール、 エタノール、 イソプロパノール等のアルコール類; エチレングリコ —ルモノメチルエーテル、 エチレングリコ一ルモノエチルェ一テル、 ェチレ ングリコールモノプチルェ一テル、 プロピレングリコールモノメチルェ一テ ル、 3—メ トキシ _ 3 _メチル _ 1—ブタノ一ル等のエーテルアルコール類 ;前記エーテルアルコール類と酢酸等とのエステル化合物であるエーテルエ ステル類;酢酸メチル、 酢酸ェチル、 酢酸プチル、 プロピオン酸メチル、 3 —メ トキシプロピオン酸メチル、 3 _エトキシプロピオン酸ェチル、 乳酸メ チル、 乳酸ェチル、 r _プチロラク トン等のエステル類; テトラヒドロフラ ン、 1 , 4 _ジォキサン、 エチレングリコ一ルジメチルェ一テル、 ジェチレ ングリコ一ルジメチルェ一テル等のエーテル類; トルエン、 キシレン等の芳 香族炭化水素類; N , N—ジメチルホルムアミ ド、 N _メチルピロリ ドン等 のアミ ド類; ジメチルスルホキシド、 ァセトニトリル等が挙げられる。
[0079] 3 . # の 告カミ去
以下、 本発明の半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法について説明 する。 本発明の共重合体は、 少なくとも、 単量体から酸を除去する工程 (Q ) 、 単量体を加熱した有機溶媒中でラジカル重合させる工程 (P ) を経て得 ることができ、 又、 必要に応じ、 共重合体から単量体、 重合開始剤等の未反 応物ゃオリゴマー等の低分子量成分等の不要物を除去する工程 (R ) や、 低 沸点不純物を除去したり、 溶媒を次工程若しくはリソグラフィ一に適した溶 媒と置換したりする工程 (S ) 、 半導体の形成に好ましくない金属不純物を 低減する工程 (T ) 、 マイクロゲル等のパターン欠陥の原因となる物質を低 減する工程 (U ) を組み合わせることもできる。 [0080] ( 1 ) 工程 (Q)
工程 (Q) は、 単量体から、 その合成過程で使用した酸原料や酸触媒、 副 生した酸等の酸性物質を除去する工程である。 酸性物質が残留すると、 工程 (P) において、 繰り返し単位 (A) を与える単量体の酸解離性溶解抑制基 の一部が脱離したり、 酸性物質が重合性物質の場合は酸性物質が共重合した りして、 共重合体中に力ルポキシル基等の酸性官能基が生成してしまう。 共 重合体の酸価を 0. 01 mmo I /gとするためには、 単量体に含まれる酸 性物質を除去し、 単量体の酸価を好ましくは 0. 01 mg/g以下、 特に好 ましくは 0. 005mg/g以下に低減することが好ましい。
[0081] 酸性物質を除去する方法は、 単量体の酸価を 0. 01 mg/g以下にでき る方法であれば特に制限されないが、 好ましくは、 (Q 1 ) 水と二相に分離 する有機溶媒に単量体を溶解し、 水と混合して酸性分を水相に抽出し、 水相 を分液除去する方法、 或いは、 (Q2) 有機溶媒に溶解した単量体をイオン 交換樹脂に接触させ、 酸性分をイオン交換樹脂に吸着又はイオン交換して除 去する方法等を挙げることができる。
[0082] (Q 1 ) で用いる有機溶媒は、 前記した溶媒の中から、 単量体を溶解し、 水と分離する溶媒を選択するが、 単独又は 2種以上を混合しても良い。 単量 体の濃度は、 高すぎると酸性分の抽出効率が低下し、 低すぎると生産効率が 低下するため、 通常 5〜80質量%、 好ましくは 1 0〜70質量%、 特に好 ましくは 1 5〜50質量%の範囲を選択する。 抽出溶媒である水の量は、 少 なすぎると酸性分の抽出が不十分になり、 多すぎると生産効率が低下するた め好ましくなく、 通常、 単量体溶液の 0. 1〜1 0質量倍、 好ましくは 0. 2〜5質量倍、 特に好ましくは 0. 3〜 3質量の範囲を選択する。 抽出する 際の温度は、 高すぎると分液性が低下したり、 単量体や溶媒が変質したりし て好ましくなく、 又、 低すぎると水が凝固したりして好ましくない。 通常 0 〜60°C、 好ましくは 5〜50°C、 特に好ましくは 1 0〜40°Cの範囲を選 択する。
[0083] (Q2) で用いる有機溶媒は、 前記した溶媒の中から単量体を溶解する溶 媒を選択する。 イオン交換樹脂は、 通常ァニオン交換樹脂と呼ばれる、 ァニ オン吸着能ゃァニオン交換能を有する樹脂を、 単独若しくは組み合わせて使 用することができる。 又、 ァニオン交換樹脂を、 通常カチオン交換樹脂と呼 ばれるカチオン交換能を有する樹脂と組み合わせて用いても良い。 尚、 ァニ オン交換樹脂からは塩基成分が溶出することがあるため、 カチオン交換樹脂 と組み合わせて使用することが特に好ましい。
[0084] ァニオン交換樹脂の例としては、 ァニオン吸着能若しくはァニオン交換能 を有する置換基を有するポリスチレン、 (メタ) アクリル酸エステル一ジビ ニルベンゼン共重合体、 スチレン一ジビニルベンゼン共重合体や、 アルキレ ン基で架橋したポリスチレン、 (メタ) アクリル酸エステル一ジビニルベン ゼン共重合体、 スチレン—ジビニルベンゼン共重合体等の樹脂が挙げられる 。 又、 ァニオン吸着能を有する置換基の例としては、 1 3級のアミノ基を 有する置換基が挙げられ、 具体的には N, N—ジメチルァミノメチル基、 N —メチルァミノメチル基、 アミノメチル基、 N, N—ジェチルァミノメチル 基等を挙げることができ、 特に好ましくは N, N—ジメチルァミノメチル基 である。 ァニオン吸着能を有する置換基の例として、 4級アンモニゥムィォ ンを有する置換基が挙げられ、 対カチオンは水酸ァニオンであることが好ま しく、 具体的には以下に示す (E 1 ) (E4) を挙げることができ、 特に 好ましくは (E 1 ) 若しくは (E2) である。
[化 42]
Figure imgf000031_0001
(E l) (E 2) (E 3) (E4)
[0085] カチオン交換樹脂としては、 前記したァニオン交換樹脂における、 ァニォ ン吸着能若しくはァニオン交換能を有する官能基の替わりに、 カルボン酸、 スルホン酸などのカチオン交換能を有する官能基を有する樹脂を挙げること ができ、 特に好ましくはスルホン酸基が置換した樹脂である。 [0086] 単量体が溶解した溶液をイオン交換樹脂と接触させるには、 イオン交換樹 脂を単量体溶液に投入して撹拌しても良いし、 イオン交換樹脂を充填したィ オン交換層に単量体溶液を通液しても良い。 イオン交換樹脂の使用量は、 少 なすぎると酸性物質を除去しきれず、 多すぎると生産効率が低下するため好 ましくない。 イオン交換容量が酸性物質に対して、 通常、 1. 2〜 1 00等 量倍、 好ましくは 1. 5〜 50当量倍、 特に好ましくは 1. 5〜 20当量倍 になる範囲を選択する。
[0087] 単量体溶液をイオン交換層に通液する場合は、 L H SV (L i q u i d
H o u r l y S p a c e V e l o c i t yの略で、 流体の空間速度を表 す。 ここでは、 単量体溶液の通液速度をイオン交換層の体積で割った値で表 す。 ) が速すぎると酸性物質の除去効率が低下し、 遅すぎると生産効率が低 下するため好ましくなく、 L H SVが通常、 0. 1〜 1 00/h r、 好まし くは 0. 5〜50/h r、 特に好ましくは 1〜20/h rの範囲を選択する
[0088] イオン交換層の層高は、 低すぎるとショートパスによって酸性物質の除去 効率が低下し、 高すぎると差圧によって通液しにくくなるため好ましくなく 、 通常、 5〜500 cm、 好ましくは 1 0〜300 cm、 特に好ましくは 2 0〜200 cmの範囲を選択する。 温度は、 高すぎるとイオン交換樹脂や単 量体、 溶媒が変質するため好ましくなく、 低すぎるとイオン交換若しくは吸 着が不十分となるため好ましくなく、 通常、 0〜60°C、 好ましくは 5〜5 0°C、 特に好ましくは 1 0〜40°Cの範囲を選択する。
[0089] このようにして酸性分を除去した後、 そのまま工程 (P) に用いても良い 力 好ましくは、 減圧下で加熱して、 有機溶媒を留去させる等の方法で溶媒 と分離した後工程 (P) に供する。
[0090] (2) 工程 (P)
工程 (P) は、 単量体を、 ラジカル重合開始剤の存在下、 有機溶媒中でラ ジカル重合させる工程であり、 公知の方法にて実施できる。 例えば、 (P 1 ) 単量体を重合開始剤と共に溶媒に溶解し、 そのまま加熱して重合させる一 括昇温法、 (P 2) 単量体を重合開始剤と共に必要に応じて溶媒に溶解し、 加熱した溶媒中に滴下して重合させる混合滴下法、 (P 3) 単量体と重合開 始剤を別々に、 必要に応じて溶媒に溶解し、 加熱した溶媒中に別々に滴下し て重合させるいわゆる独立滴下法、 (P 4) 単量体を溶媒に溶解して加熱し 、 別途溶媒に溶解した重合開始剤を滴下して重合させる開始剤滴下法等が挙 げられる。
[0091] ここで、 (P 1 ) —括昇温法と (P 4) 開始剤滴下法は重合系内において 、 (P 2) 混合滴下法は重合系内に滴下する前の滴下液貯槽内において、 未 反応単量体の濃度が高い状態で低濃度のラジカルと接触する機会があるため 、 パターン欠陥発生原因のひとつである分子量 1 0万以上の高分子量体 (ハ ィポリマー) が生成しやすい傾向にある。 これに比べて、 (P 3) 独立滴下 法は、 滴下液貯槽で重合開始剤と共存しないこと、 重合系内に滴下した際も 未反応単量体濃度が低い状態を保つことから、 ハイポリマーが生成しないの で、 本発明の重合方法としては (P 3) 独立滴下法が特に好ましい。 尚、 ( P 2) 混合滴下法及び (P 3) 独立滴下法において、 滴下時間と共に滴下す る単量体の組成、 単量体、 重合開始剤及び連鎖移動剤の組成比等を変化させ ても良い。
[0092] 重合開始剤としては、 ラジカル重合開始剤として公知のものを用いること ができる。 好ましくは、 ァゾ化合物、 過酸化物等のラジカル重合開始剤であ る。 ァゾ化合物の具体例としては、 2 , 2 '—ァゾビスイソプチロニトリル、 2, 2'—ァゾビス (2—メチルブチロニトリル) 、 ジメチル一2, 2' —ァゾ ビスイソブチレ一ト、 1 , 1 '—ァゾビス (シクロへキサン一 1_力ルポ二トリ ル) 、 4, 4'—ァゾビス (4—シァノ吉草酸) 等を挙げることができる。 過 酸化物の具体例としては、 デカノィルパーオキサイ ド、 ラウロイルパーォキ サイ ド、 ベンゾィルパ一ォキサイ ド、 ビス (3, 5, 5_トリメチルへキサノ ィル) パーォキサイ ド、 コハク酸パーォキサイ ド、 t e r t—ブチルバ一才 キシ _ 2 _ェチルへキサノエ一ト、 t e r t—ブチルバ一ォキシピバレ一ト 、 1 , 1 , 3, 3—テトラメチルブチルバ一ォキシ _ 2 _ェチルへキサノエ -ト等を挙げることができる。 これらは単独で若しくは混合して用いること ができる。 重合開始剤の使用量は、 目的とする M w、 原料である単量体、 重 合開始剤、 連鎖移動剤及び溶媒の種類や組成比、 重合温度や滴下速度等の製 造条件に応じて選択することができる。
[0093] 連鎖移動剤は、 連鎖移動剤として公知のものを、 必要に応じて用いること ができる。 中でもチオール化合物が好ましく、 公知のチオール化合物の中か ら幅広く選択することがでる。 具体的には、 t—ドデシルメルカブタン、 メ ルカプトエタノール、 メルカプト酢酸、 メルカプトプロピオン酸等を挙げる ことができる。 又、 2—ヒドロキシ一 1 , 1 , 1 , 3 , 3 , 3 _へキサフル オロー 2—プロピリデン基が飽和炭化に結合した構造を有するチオール化合 物は、 リソグラフイーバターンのラフネスや欠陥を抑える効果があるため特 に好ましい。
[0094] 連鎖移動剤の使用量は、 目的とする M w、 原料である単量体、 重合開始剤 、 連鎖移動剤及び溶媒の種類や組成比、 重合温度や滴下速度等の製造条件に 応じて選択することができる。 又、 連鎖移動剤は、 (P 1 ) —括昇温法にお いては、 単量体、 重合開始剤と共に溶媒に溶解して加熱することができ、 ( P 2 ) 混合滴下法、 (P 3 ) 独立滴下法、 (P 4 ) 開始剤滴下法においては 、 単量体と混合して滴下しても良く、 重合開始剤と混合して滴下しても良く 、 予め加熱する溶媒中に溶解して使用しても良い。
[0095] 重合溶媒は、 単量体、 重合開始剤、 連鎖移動剤、 更には重合して得られた 共重合体を溶解させる化合物であれば特に制限されない。 溶媒の具体例とし ては、 前記酸価の定量に用いることができる溶媒として例示した有機溶媒を 挙げることができ、 単独又は 2種以上を混合して用いることができる。
[0096] 工程 (P ) の重合温度は、 溶媒、 単量体、 連鎖移動剤等の沸点、 重合開始 剤の半減期温度等に応じて適宜選択することができる。 低温では重合が進み にくいため生産性に問題があり、 又、 必要以上に高温にすると、 単量体及び 共重合体の安定性の点で問題がある。 従って、 好ましくは 4 0〜1 2 0 °C、 特に好ましくは 6 0〜1 0 0 °Cの範囲で選択する。 [0097] (P 2) 混合滴下法及び (P 3) 独立滴下法における滴下時間は、 短時間 であると分子量分布が広くなりやすいことや、 一度に大量の溶液が滴下され るため重合液の温度低下が起こることから好ましくない。 逆に、 長時間であ ると共重合体に必要以上の熱履歴がかかることと、 生産性が低下することか ら好ましくない。 従って、 通常 0. 5〜24時間、 好ましくは 1〜1 2時間 、 特に好ましくは 2〜8時間の範囲から選択する。
[0098] (P 2) 混合滴下法及び (P 3) 独立滴下法における滴下終了後、 及び、
(P 1 ) 一括昇温法及び (P4) 開始剤滴下法における重合温度への昇温後 は、 一定時間温度を維持するか、 若しくは更に昇温する等して熟成を行い、 残存する未反応単量体を反応させることが好ましい。 熟成時間は長すぎると 時間当たりの生産効率が低下すること、 共重合体に必要以上の熱履歴がかか ることから好ましくない。 従って、 通常 1 2時間以内、 好ましくは 6時間以 内、 特に好ましくは 1〜4時間の範囲から選択する。
[0099] (3) ェ稈 (R)
工程 (R) は、 工程 (P) を経て得られた共重合体に含まれる、 単量体や 重合開始剤等の未反応物ゃォリゴマー等の低分子量成分を、 溶媒に抽出して 除去する工程である。 その方法として、 例えば、 (R 1 ) :貧溶媒を加えて 共重合体を沈殿させた後、 溶媒相を分離する方法、 (R 1 a) : (R 1 ) に 続いて貧溶媒を加え、 共重合体を洗浄した後、 溶媒相を分離する方法、 (R 1 b) : (R 1 ) に続いて良溶媒を加え、 共重合体を再溶解させ、 更に貧溶 媒を加えて共重合体を再沈殿させた後、 溶媒相を分離する方法、 (R2) : 貧溶媒を加えて貧溶媒相と良溶媒相の二相を形成し、 貧溶媒相を分離する方 法、 (R2 a) : (R 2) に続いて貧溶媒を加え、 良溶媒相を洗浄した後、 貧溶媒相を分離する方法等が挙げられる。 尚、 (R 1 a) 、 (R 1 b) 、 ( R2 a) は繰り返しても良いし、 それぞれ組み合わせても良い。
[0100] 貧溶媒は、 共重合体が溶解しにくい溶媒であれば特に制限されなし、が、 例 えば、 水やメタノール、 イソプロパノール等のアルコール類、 へキサン、 へ ブタン等の飽和炭化水素類等を用いることができる。 又、 良溶媒は、 共重合 体が溶解しやすい溶媒であれば特に制限されず、 1種又は 2種以上の混合溶 媒として用いることができる。 製造工程の管理上、 重合溶媒と同じものが好 ましい。 良溶媒の例としては、 工程 (P) の重合溶媒として例示された溶媒 と同じものを挙げることができる。
[0101] (4) 工程 (S)
工程 (S) は、 共重合体溶液に含まれる低沸点不純物を除去したり、 溶媒 を次工程若しくはリソグラフィ一組成物に適した溶媒に置換したりする工程 である。 重合体溶液を減圧下で加熱しながら濃縮し、 必要に応じて溶媒を追 加して更に濃縮する工程 (S 1 ) 、 重合体溶液を、 減圧下で加熱しながら、 必要に応じて濃縮した後、 溶媒を次工程若しくはリソグラフィ一組成物とし て好ましい溶媒を供給しながら、 初期の溶媒と供給した溶媒を留去させ、 必 要に応じて更に濃縮して、 溶媒を次工程若しくはリソグラフィ一組成物とし て好ましい溶媒に置換する工程 (S 2) 等によって行うことができる。
[0102] この工程 (S) は、 例えばリソグラフィ一組成物が工程 (P) や工程 (R ) を経て得られた溶媒と異なったり、 リソグラフィ一組成物に好ましくない 不純物が存在したりする場合に実施するもので、 リソグラフィ一組成物を調 合する工程 (U) に先立ち、 実施することが好ましい。
[0103] 工程 (S) を経ず、 減圧乾燥によって一旦固体にした後、 別の溶媒に溶解 することもできるが、 この操作では、 固体中に不純物や溶媒が残留しやすい こと、 又、 共重合体に対して必要以上の熱履歴を与えるため、 好ましくない
[0104] 工程 (S) の温度は、 共重合体が変質しない温度であれば特に制限されな いが、 通常 1 00°C以下が好ましく、 80°C以下がより好ましく、 更に好ま しくは 70°C以下、 特に好ましくは 60°C以下である。 溶媒を置換する際に 、 後から供給する溶媒の量は、 少なすぎると低沸点化合物が十分に除去でき ず、 多すぎると置換に時間がかかり、 共重合体に必要以上に熱履歴を与える ため好ましくない。 通常、 仕上がり溶液の溶媒として必要な量の 1. 05倍 〜1 0倍、 好まし<は1. 1倍〜 5倍、 特に好ましくは 1. 2倍〜 3倍の範 囲から選択できる。
[0105] (5) 工程 (T)
工程 (T) は、 半導体リソグラフィ一として好ましくない金属分を低減す る工程である。 金属は、 原料や副資材、 機器、 その他環境から混入すること があり、 この量が半導体形成における許容値を超えることがあるので、 必要 に応じて実施する。 この工程 (T) は、 工程 (R) において、 極性溶媒を貧 溶媒とする場合、 金属分を低減できる場合があり、 この場合は、 工程 (R) と兼ねることができる。 それ以外の方法として、 カチオン交換樹脂と接触さ せる工程 (T 1 ) 、 カチオン交換樹脂と、 ァニオン交換樹脂若しくは酸吸着 樹脂の混合樹脂と接触させる工程 ( T 2 ) 、 ポリアミ ドボリアミンェピクロ ロヒドリンカチオン樹脂などの正のゼータ電位を有する物質を含むフィルタ 一に通液させる工程 (T 3) 等を選択することができる。 これらの工程は組 み合わせて実施することができ、 工程 (T 3) で用いるフィルタ一としては 、 キュノ社製ゼ一タプラス 4 OQS H、 ゼ一タプラス 02 OGN、 エレク ト 口ポア E F I I等を例示できる (これらは商標で、 以下同様である。 ) 。
[0106] (6) ェ稈 (U)
工程 (U) は、 パターン欠陥の原因となるため好ましくないハイポリマー 等のマイクロゲルを、 有機溶媒に溶解した共重合体をフィルタ一に通液させ て低減する工程である。 フィルタ一の濾過精度は、 0. 2 m以下、 好まし くは 0. 1 m以下、 特に好ましくは 0. 05 m以下である。 フィルタ一 の材質は、 ポリエチレン、 ポリプロピレン等のポリオレフイン、 ポリアミ ド 、 ポリエステル、 ポリアクリロニトリルなどの極性基含有樹脂、 フッ化ポリ ェチレンなどのフッソ含有樹脂を挙げることができ、 特に好ましくはポリァ ミ ドである。
[0107] ポリアミ ド系フィルタ一の例としては、 日本ポール製のウルチプリーツ P —ナイロン 66、 ウルチポア N 66、 キュノ製のフォトシ一ルド、 エレク ト 口ポア I I E Fなどを挙げることができる。 ポリエチレン系フィルタ一とし ては、 日本インテグリス製のマイクロガ一ドプラス H C 1 0、 ォプチマイザ _ D等を挙げることができる。 これらのフィルタ一はそれぞれ単独で用いて も 2種類以上を組み合わせて用いても良い。
[0108] (7) 工程 (V)
上記により得られた共重合体は、 乾燥固体を 1種又は 2種以上のリソグラ フィー溶媒に溶解するか、 又は、 リソグラフィ一溶媒に溶解した共重合体溶 液を必要に応じて同種又は異種のリソグラフィ一溶媒で希釈すると共に、 感 放射線性酸発生剤 (X) ί以下、 成分 (X) という } 、 放射線に暴露されな い部分への酸の拡散を防止するための含窒素有機化合物等の酸拡散抑制剤 ( Υ) ί以下、 成分 (Υ) という } 、 必要に応じてその他添加剤 (Ζ) {以下 、 成分 (Ζ) という } を添加することにより、 化学増幅型レジスト組成物に 仕上げることができる。
[0109] リソグラフィ一溶媒は、 リソグラフィ一組成物を構成する各成分を溶解し 、 均一な溶液とすることができるものであればよく、 従来化学増幅型レジス 卜の溶剤として公知のものの中から任意のものを 1種又は 2種以上の混合溶 媒として用いることができる。 通常、 工程 (Ρ) の重合溶媒、 工程 (R) の 良溶媒として例示された溶媒の中から、 共重合体以外の組成物の溶解性、 粘 度、 沸点、 リソグラフィ一に用いられる放射線の吸収等を考慮して選択する ことができる。 特に好ましいレジスト溶媒は、 メチルアミルケトン、 シクロ へキサノン、 乳酸ェチル (E L) 、 _プチロラク トン、 プロピレングリコ —ルモノメチルエーテルアセテート (PGMEA) であり、 中でも、 PGM E Aと他の極性溶剤との混合溶剤は特に好ましい。 更に混合する極性溶媒と しては E Lが特に好ましい。
[0110] リソグラフィ一組成物中に含まれるリソグラフィ一溶媒の量は特に制限さ れないが、 通常、 基板等に塗布可能な濃度であり、 塗布膜厚に応じて適当な 粘度となるように適宜設定される。 一般的にはリソグラフィ一組成物の固形 分濃度が 2〜 20質量%、 好ましくは 5〜1 5質量%の範囲内となるように 用いられる。
[0111] 成分 (X) は、 これまで化学増幅型レジスト用の感放射線性酸発生剤とし て提案されているものから適宜選択して用いることができる。 このような例 として、 ョ一ドニゥム塩やスルホ二ゥム塩等のォニゥム塩、 ォキシムスルホ ネート類、 ビスアルキル又はビスァリールスルホニルジァゾメタン類等のジ ァゾメタン類、 二トロべンジルスルホネ一ト類、 ィミノスルホネ一ト類、 ジ スルホン類等を挙げることができ、 中でも、 フッ素化アルキルスルホン酸ィ オンをァニオンとするォニゥム塩が特に好ましい。 これらは単独で用いても 良いし、 2種以上を組み合わせて用いても良い。 成分 (X ) は、 共重合体 1 0 0質量部に対して通常 0 . 5〜 3 0質量部、 好ましくは 1〜 1 0質量部の 範囲で用いられる。
[01 12] 成分 (Y ) は、 これまで化学増幅型レジスト用の酸拡散抑制剤として提案 されているものから適宜選択することができる。 このような例として、 含窒 素有機化合物を挙げることができ、 第一級〜第三級のアルキルァミン若しく はヒドロキシアルキルァミンが好ましい。 特に第三級アルキルァミン、 第三 級ヒドロキシアルキルァミンが好ましく、 中でもトリエタノールァミン、 ト リイソプロパノ一ルァミンが特に好ましい。 これらは単独で用いても良いし 、 2種以上を組み合わせて用いても良い。 成分 (Y ) は、 共重合体 1 0 0重 量部に対して通常 0 . 0 1〜5 . 0質量部の範囲で用いられる。
[01 13] その他の添加剤 ί成分 (Ζ ) } としては、 酸発生剤の感度劣化防止ゃリソ グラフィ一パターンの形状、 引き置き安定性等の向上を目的とした有機カル ボン酸類やリンのォキソ酸類、 レジスト膜の性能を改良するための付加的樹 脂、 塗布性を向上させるための界面活性剤、 溶解抑止剤、 可塑剤、 安定剤、 着色剤、 ハレーション防止剤、 染料等、 リソグラフィ一用添加剤として慣用 されている化合物を必要に応じて適宜添加することができる。 有機カルボン 酸の例としては、 マロン酸、 クェン酸、 リンゴ酸、 コハク酸、 安息香酸、 サ リチル酸等を挙げることができ、 これらは単独若しくは 2種以上を混合して 用いることができる。 有機カルボン酸は、 共重合体 1 0 0質量部に対して 0 . 0 1〜5 . 0質量部の範囲で用いられる。
実施例 [0114] 次に、 実施例を挙げて本発明を更に説明するが、 本発明はこれら実施例に 限定されるものではない。 尚、 下記の例においては使用される略号は以下の 意味を有する。
単 体
単量体 G r_プチロラク トン _ 2—ィルメタクリレート
単量体 Ma 2 _メチル _ 2ァダマンチルァクリレート
単量体 Oa 3—ヒドロキシ _ 1—ァダマンチルァクリレート レ 反し ィ立
G : 単量体 Gから誘導される繰り返し単位
Ma :単量体 Maから誘導される繰り返し単位
Oa :単量体 O aから誘導される繰り返し単位
[化 43]
Figure imgf000040_0001
G Ma O a
[0115] !^台吝 II
MA I B : ジメチル一2, 2' —ァゾビスイソブチレ一ト
ME K : メチルェチルケトン
TH F : テトラヒドロフラン
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 E L :乳酸ェチル
[0116] (1 ) 共重合体の Mw Mw/Mnの測定 (GPC)
G P Cにより測定した。 分析条件は以下の通りである。 装 置: 東ソ一製 GPC8220
検出器: 示差屈折率 (R I ) 検出器
カラム: 昭和電工製 KF— 804 L (X 3本)
試 料: 共重合体約 0. 02 gを、 テトラヒドロフラン約 1 m I に溶 解した。 G PCへの注入量は 60 I とした。
[0117] (2) 共重合体の繰り返し単位組成及び末端組成の測定 (13C— NMR) 装 置: B r u k e r製 A V 400
試 料: 共重合体の粉体約 1 gと C r (a c a c) 2 0. 1 gを、 M E KO. 5 g、 重アセトン 1. 5 gに溶解した。
測 定: 試料を内径 1 Ommガラス製チューブに入れ、 温度 40°C、 スキャン回数 1 0000回の条件で測定した。
[0118] (3) E t h、 : Γ値の測定
(3- 1 ) リソグラフィ一用組成物の調製
以下の組成となるように調製した。
共重合体 : 1 00質量部
成分 (X) : 4_メチルフエニルジフエニルスルホニゥムノナフルォロ ブタンスルホネート 3. 5質量部
成分 (Y) : トリエタノールァミン 0. 2質量部
成分 ) :サ一フロン S— 381 (セイミケミカル製) 0. 1質量部 溶媒: PGMEA 450質量部、 及び E L 300質量部
[0119] (3-2) ドライリソグラフィ一
リソグラフィ一用組成物を、 4インチシリコンウェハ一上に回転塗布し、 ホットプレート上で 1 00°C、 90秒間プリべ一ク (PAB) して、 厚さ 3 50 nmの薄膜を形成した。 A r Fエキシマレ一ザ一露光装置 (リソテック ジャパン製 VUVES— 4500) を用い、 露光量を変えて 1 OmmX 1 0 mm口の 1 8ショットを露光した。 次いで 1 20°C、 90秒間ポストべ一ク (P EB) した後、 レジスト現像アナライザ一 (リソテックジャパン製 RD A—800) を用い、 23°Cにて 2. 38質量0 /oテトラメチルアンモニゥム ヒドロキシド水溶液で 1 80秒間現像し、 各露光量における現像中のレジス ト膜厚の経時変化を測定した。
[0120] (3-3) 模擬液浸リソグラフィ一
ドライリソグラフィ一と同様にして、 リソグラフィ一用組成物を、 4イン チシリコンウェハ一上に回転塗布し、 プリべ一ク (PAB) して、 厚さ 35 0 n mの薄膜を形成した。 このウェハーを、 超純水を張ったバッ卜に 30秒 間漬けた後、 取り出して乾燥空気を吹き付け、 水滴を振り切った。 次いで、 A r Fエキシマレ一ザ一露光装置 (リソテックジャパン製 VUV ES— 45 00) を用い、 露光量を変えて 1 OmmX 1 Omm口の 1 8ショットを露光 した。 露光後のウェハーを、 超純水を張ったバットに 30秒間漬け、 取り出 して乾燥空気を吹き付け、 水滴を振り切った。 以下、 ドライリソグラフィ一 と同様にして、 ポストべ一ク (P E B) を行い、 レジスト現像アナライザ一 (リソテックジャパン製 RDA—800) を用いて現像し、 各露光量におけ る現像中のレジスト膜厚の経時変化を測定した。
[0121] (3-4) 解析
得られたデータを基に、 露光量 (mJ/cm2) の対数と、 初期膜厚に対す る 60秒間現像した時点での残存膜厚率 (以下、 残膜率という) (%) をプ ロットした曲線 (以下、 露光量一残膜率曲線という) を作成し、 E t h (残 膜率 0%とするための必要露光量であり、 感度を表す。 ) と 値 (露光量一 残膜率曲線の接線の傾きであり、 現像コントラストを表す。 ) を以下の通り 求めた。
E t h :露光量一残膜率曲線が残膜率 0%と交わる露光量 (m J/cm2
)
Ύ 値:露光量一残膜率曲線の残膜率 50%における露光量を E50 (m J/cm2) 、 露光量—残膜率曲線の E50における接線が、 残膜率 1 00%の 線及び残膜率 0%の線と交わる露光量をそれぞれ E 00及び E。として、 以下 の計算式で求めた。
7= 1 / { I o g (E。/E100) } [0122] (4) 酸価の測定
単量体 25質量%を含む酢酸ェチル溶液 4 g、 若しくは、 共重合体 25 質量%を含む PGMEA溶液 4 gを秤量し、 20 gのテトラヒドロフランを 加えて溶解させた。 指示薬として、 プロモチモールブル一を 1質量%含むメ タノ一ル溶液を 0. 05 g加え、 更に水 0. 5 gを加え黄色溶液とした。 こ の溶液を撹拌しながら、 あらかじめ調製した 0. 025mo I /L濃度の N a OH水溶液で滴定し、 緑からわずかに青みが出た色調をもつて終点とした 。 酸価の計算は次の通り行った。
ί酸価 (mmo l /g) } = (CN aOH X VNaOH) / (Ws zmp X Cp o , y) ここで各記号の意味は以下の通りとする。
CNaOH: N a OH水溶液中の N a OH濃度 (mo I L) VNaOH: N a OH水溶液の滴定量 (m L)
Ws zmp :測定試料の秤量 (g)
Cp o l y :試料に含まれる共重合体の濃度 (質量%)
尚、 滴定は 5回実施し、 平均と 3 σを求めた。
[0123] 合成例 1 一 1
市販の単量体 G ί大阪有機化学製ロット 1 (以下、 市販単量体 G という。 ) } 1. 2 k gを酢酸ェチル 3. 6 k gに溶解して得た溶液を、 撹拌しなが ら 20〜25°Cに保った水 4. 8 k gに投入し、 更に 1 5分間撹拌した後、 30分間静置した。 水相を除去した後、 N2ガスを吹き込みながら、 減圧下で 加熱して軽質分を留去し、 精製単量体 G を得た。 精製単量体の酸価は定量下 限 (0. 002mmo l /g) 以下であった。
[0124] 合成例 1 一 2
市販単量体 G の替わりに、 市販単量体 G2 (大阪有機化学製ロット 2) を 用いた以外は合成例 1 _ 1 と同様にして、 精製単量体 G2を得た。 精製単量体 の酸価は定量下限 (0. 002mmo l /g) 以下であった。
[0125] 合成例 2— 1
市販単量体 G ,の替わりに、 市販の単量体 M a {E N F製ロット 1 (以下、 市販単量体 Ma iという。 ) } を用いた以外は合成例 1 _ 1 と同様にして、 精 製単量体 Ma を得た。 精製単量体の酸価は定量下限 (0. 002mmo I / g) 以下であった。
[0126] 合成例 2— 2
市販単量体 Ma の替わりに、 市販単量体 Ma 2 (E N F製ロット 2) を用 いた以外は合成例 2 _ 1 と同様にして、 精製単量体 Ma 2を得た。 精製単量体 の酸価は定量下限 (0. 002mmo l /g) 以下であった。
[0127] 合成例 3— 1
市販の単量体 O a ί出光興産製ロット 1 (以下、 市販単量体 O a という。 ) } 1. O k gを酢酸ェチル 3. 0 k gに溶解して得た溶液を、 撹拌しなが ら 20〜25°Cに保った水 4. O k gに投入し、 更に 1 5分間撹拌した後、 30分間静置した。 水相を除去した後、 減圧下で加熱して軽質分を留去し、 溶液を濃縮した。 次いでへキサン 5. 0 k gを加えて固形分を析出させた後 、 固形分をろ別して回収し、 減圧下で乾燥させて、 精製単量体 O a を得た。 精製単量体の酸価は定量下限 (0. 002mmO l /g) 以下であった。
[0128] 合成例 3— 2
市販単量体 O a の替わりに、 市販単量体 O a 2 (出光興産製ロット 2) を 用いた以外は合成例 3_ 1 と同様にして、 精製単量体 O a 2を得た。 精製単量 体の酸価は定量下限 (0. 002mmo l /g) 以下であった。
[0129] 合成例 3— 3
市販単量体 O a i 1. O k gを酢酸ェチル 3. 0 k gに溶解した。 この O a 溶液を、 オルガノ製イオン交換樹脂アンバーリスト EG— 290 ί本文中 ( Ε 1 ) の置換基含有ァニオン交換樹脂と、 スルホン酸基含有カチオン交換樹 脂の 1 : 1混合品 } 47 O gを充填し、 メタノール 2. 4 k gを通液し、 次 いで酢酸ェチル 2. 4 k gを通液して洗浄した、 直径 5 cm、 層高 3 O cm のイオン交換層に、 20〜25°Cに保ちながら、 L H SV=5/h rで通液 した。 通液後の溶液を減圧下で加熱し、 軽質分を留去して溶液を濃縮した。 次いでへキサン 5. O k gを加えて、 固形分を析出させた後、 固形分をろ別 して回収し、 減圧下で乾燥して、 精製単量体 O a 3を得た。 精製単量体の酸価 は定量下限 (0. 002mmo l /g) 以下であった。
[0130] 実施例 1
容器に ME K 3. 1 k g、 合成例 1で得られた精製単量体 0 0. 7 k g、 合成例 2で得られた精製単量体 M 3 11. O k g, 合成例 3で得られた精製単 量体 Oa i O. 5 k gを溶解させ、 均一な 「単量体溶液」 を調製した。 別の容 器に、 MEKO. 2 k g、 MA I B0. 07 k gを溶解させ、 均一な 「開始 剤溶液」 を調製した。 又、 攪拌機と冷却器を備え付けた重合槽に MEK 1. 8 k gを仕込んで窒素雰囲気とした。 重合槽内の ME Kを 79 °Cに加熱した 後、 25〜30°Cに保った単量体溶液と開始剤溶液を、 それぞれ別々に、 定 量ポンプを用い、 一定速度で 4時間かけて 79〜81 °Cに保った重合槽内に 滴下して重合させた。 滴下終了後、 更に 80〜81 °Cに保ったまま 2時間熟 成させた後、 室温まで冷却した。
[0131] 攪拌機を備え付けた精製槽にへキサン 22 k gを投入し、 撹拌しながら 1 5°Cまで冷却し、 その状態を維持した。 ここに、 重合液を滴下して共重合体 を析出させ、 更に 30分間撹拌した後、 ウエットケーキをろ過した。 このゥ エツトケーキを容器に戻して、 へキサン 1 2 k g、 MEK3 k gを投入し、 30分間撹拌して洗浄し、 ろ過した。 このウエットケーキの洗浄をもう一度 繰り返した。 得られたウエットケーキから数 g抜き取り、 60°C以下で 1時 間減圧乾燥して乾燥粉体とし、 13C_NMRとGPCを用ぃて、 共重合体の G、 Ma、 O aの各繰り返し単位組成比、 Mw、 Mw/Mnを求めた。 結果 を表 1に記した。
[0132] 残りのウエットケーキは、 MEKに溶解させ、 撹拌しながら減圧下で加熱 して、 MEK等の軽質分を一部留去させた後、 PGMEAを投入しながら、 更に軽質分と PGMEAの一部を留去させ、 共重合体を 25質量%含む PG M E A溶液を得た。 得られた P GM E A溶液中の共重合体の酸価を測定した 。 次いで、 前記した方法でリソグラフィ一用組成物を調製し、 E t h、 : r値 を測定した。 結果を表 1にまとめた。 [0133] 実施例 2
精製単量体 G 精製単量体 Ma 、 精製単量体 O a の替わりに、 それぞれ 精製単量体 G2、 精製単量体 Ma 2、 精製単量体 O a 2を用いた以外は、 実施例 1 と同様にして共重合体及びリソグラフィー用組成物を得た。 共重合体の G 、 Ma、 O aの各繰り返し単位組成比、 Mw、 Mw/M n、 酸価と、 リソグ ラフィ一用組成物の E t h、 値を表 1にまとめた。
[0134] 実施例 3
精製単量体 O a の替わりに、 精製単量体 O a 3を用いた以外は、 実施例 1 と同様にして共重合体及びリソグラフィ一用組成物を得た。 共重合体の G、 Ma、 O aの各繰り返し単位組成比、 Mw、 Mw/M n、 酸価と、 リソグラ フィ一用組成物の E t h、 値を表 1にまとめた。
[0135] 比較例 1
精製単量体 G l、 精製単量体 精製単量体 O a の替わりに、 それぞれ市 販の単量体 市販の単量体 M1 市販の単量体 O a を用いた以外は、 実施 例 1 と同様にして共重合体及びリソグラフィー用組成物を得た。 共重合体の G、 Ma、 O aの各繰り返し単位組成比、 Mw、 Mw/M n、 酸価と、 リソ グラフィ一用組成物の E t h、 値を表 1にまとめた。
[0136] 比較例 2
精製単量体 G l、 精製単量体 精製単量体 O a の替わりに、 それぞれ市 販の単量体 G2、 市販の単量体 M2、 市販の単量体 O a 2を用いた以外は、 実施 例 1 と同様にして共重合体及びリソグラフィー用組成物を得た。 共重合体の G、 Ma、 O aの各繰り返し単位組成比、 Mw、 Mw/M n、 酸価と、 リソ グラフィ一用組成物の E t h、 値を表 1にまとめた。
[0137] ほ 1 ]
Figure imgf000047_0001
* E t hの単位: m j / c m2 本発明の共重合体及び該共重合体を含むリソグラフィ一組成物を用い、 A r F露光によるドライ及び液浸条件でのリソグラフィ一特性を評価したとこ ろ、 いずれのリソグラフィ一条件でも、 プロモチモールブル一を指示薬とし 、 N a O H水溶液で滴定して求めた酸価が 0 . 0 1 m m o I / g以下である 共重合体を用いることにより、 解像コントラストを表すパラメ一タである 値が高い結果が得られた。 この結果から、 本発明の共重合体及び該共重合体 を含むリソグラフィ一用組成物は、 微細パターンの解像性能に優れることが 分かる。

Claims

請求の範囲
[1 ] 少なくとも、 酸解離性溶解抑制基でアル力リ可溶性基を保護した構造を有 する繰り返し単位 (A) 、 ラク トン構造を有する繰り返し単位 (B) 、 及び 、 アルコール性水酸基を有する繰り返し単位 (C) を含む共重合体であって 、 該共重合体を溶媒に溶解した後、 プロモチモールブルーを指示薬として、 水酸化アル力リ金属含有溶液で中和滴定する方法で求めた酸価が 0. 0 1 m mo I /g以下であることを特徴とする半導体リソグラフィ一用共重合体。
[2] 繰り返し単位 (A) の酸解離性溶解抑制基が、 式 (L 1 )
Figure imgf000048_0001
ί式 (L 1 ) 中、 οは酸解離性溶解抑制基としての結合部位を、 ?^ 及び?^ 4はそれぞれ独立して炭素数 1〜4の炭化水素基を、 R15は炭素数 1〜1 2の 炭化水素基を表し、 R15は R13又は R14と結合して環を形成しても良い。 } 若しくは式 (L 2)
[化 2]
Figure imgf000048_0002
ί式 (L 2) 中、 οは酸解離性溶解抑制基としての結合部位を、 ?^^及び?^ 7はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数 1〜4の炭化水素基を、 R18は炭素 数 1〜 1 2の炭化水素基を表し、 R 6は 7又は 8と結合して環を形成し ても良い。 }
で表される構造から選ばれる [ 1 ]に記載の半導体リソグラフィ一用共重合体 繰り返し単位 (A) 力 式 (A)
[化 3]
Figure imgf000049_0001
ί式 (Α) 中、 R10は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜4の炭化水素基を、 は酸素原子若しくは硫黄原子を含んでも良 い炭素数 6〜 1 2の脂環式炭化水素基を、 nは 0又は 1の整数を、 R12は式
(L 1 ) 若しくは (L 2) で表される酸解離性溶解抑制基を表す。 } で表される構造である [ 2 ]に記載の半導体リソグラフィ一用共重合体。
[4] 繰り返し単位 (B) 力 式 (B)
[化 4]
Figure imgf000049_0002
[式 (B) 中、 R20は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を、 R21は単結合、 又は、 酸素原子若しくは硫黄原 子を含んでも良い炭素数 5〜1 2の脂環式炭化水素基を、 L3は式 (L 3)
[化 5]
Figure imgf000049_0003
ί式 (L 3) 中、 2229のぃずれか1っは、 R21としての結合部位を 有する単結合を表し、 残りの R22〜R29は、 水素原子、 炭素数 1〜4の炭化 水素基又はアルコキシ基を表すか、 或いは、 R22〜R29のいずれか 1つは、 R21としての結合部位を有し、 他の 2229のぃずれか1つ又は 2つと結合して炭素数 5〜 1 5の脂環を形成 する、 酸素原子又は硫黄原子を含んでも良い炭素数 3〜1 2の炭化水素基を 表し、 残りの R22〜R29は、 いずれか 1つ又は 2つが前記炭素数 5〜 1 5の 脂環を形成するための単結合を表し、 その残りは、 水素原子、 炭素数 1〜4 の炭化水素基又はアルコキシ基を表し、
又、 mは 0又は 1の整数を表す。 }
で表されるラク トン構造を表し、 L3は R21と 1又は 2の単結合で結合してい る。 ]
で表される構造である 〔1〕 乃至 〔3〕 のいずれかに記載の半導体リソグラ フィー用共重合体。
繰り返し単位 (C) 力 式 (C)
[化 6]
Figure imgf000050_0001
ί式 (C) 中、 R33は水素原子、 若しくは、 フッ素原子が置換しても良い炭 素数 1〜 4の炭化水素基を、 R 34〜R 36はそれぞれ独立して水素原子若しく は水酸基を表し、 R34〜R36の内、 少なくとも一つ以上が水酸基である。 } で表される構造である [ 1 ]乃至 [ 4 ]のいずれかに記載の半導体リソグラフィ 一用共重合体。
[6] 少なくとも、 [1 ]乃至 [5]のいずれかに記載の共重合体と、 感放射線性酸 発生剤及び有機溶剤を含んでなることを特徴とする半導体リソグラフィー用 組成物。
[7] ドライリソグラフィ一に使用される [ 6 ]に記載の半導体リソグラフィ一用組 成物。
[8] 液浸リソグラフィ一に使用される [ 6 ]に記載の半導体リソグラフィ一用組成 物。
[9] 少なくとも、 酸解離性溶解抑制基でアル力リ可溶性基を保護した構造を有 する繰り返し単位 (A ) 、 ラク トン構造を有する繰り返し単位 (B ) 、 及び 、 アルコール性水酸基を有する繰り返し単位 (C ) を含む共重合体の製造方 法であって、 繰り返し単位 (A ) を与える単量体、 繰り返し単位 (B ) を与 える単量体、 及び、 繰り返し単位 (C ) を与える単量体から選ばれる少なく とも一種類以上を、 有機溶媒に溶解した状態で水と接触させ、 分液する工程 を経た後、 共重合に供することを特徴とする半導体リソグラフィ一用共重合 体の製造方法。
[10] 少なくとも、 酸解離性溶解抑制基でアル力リ可溶性基を保護した構造を有 する繰り返し単位 (A ) 、 ラク トン構造を有する繰り返し単位 (B ) 、 及び 、 アルコール性水酸基を有する繰り返し単位 (C ) を含む共重合体の製造方 法であって、 繰り返し単位 (A ) を与える単量体、 繰り返し単位 (B ) を与 える単量体、 及び、 繰り返し単位 (C ) を与える単量体から選ばれる少なく とも一種類以上を、 有機溶媒に溶解した状態でイオン交換樹脂と接触させる 工程を経た後、 共重合に供することを特徴とする半導体リソグラフィー用共 重合体の製造方法。
PCT/JP2007/001144 2006-10-23 2007-10-19 Copolymère et composition utilisables dans le domaine de la lithographie pour l'industrie des semi-conducteurs et procédé de fabrication du copolymère WO2008050477A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/311,993 US8859180B2 (en) 2006-10-23 2007-10-19 Copolymer and composition for semiconductor lithography and process for producing the copolymer
KR1020097008252A KR101439571B1 (ko) 2006-10-23 2007-10-19 반도체 리소그래피용 공중합체와 조성물, 및 상기 공중합체의 제조 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006287353A JP2008106084A (ja) 2006-10-23 2006-10-23 半導体リソグラフィー用共重合体、組成物並びに該共重合体の製造方法
JP2006-287353 2006-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008050477A1 true WO2008050477A1 (fr) 2008-05-02

Family

ID=39324290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/001144 WO2008050477A1 (fr) 2006-10-23 2007-10-19 Copolymère et composition utilisables dans le domaine de la lithographie pour l'industrie des semi-conducteurs et procédé de fabrication du copolymère

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8859180B2 (ja)
JP (1) JP2008106084A (ja)
KR (1) KR101439571B1 (ja)
TW (1) TWI453536B (ja)
WO (1) WO2008050477A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5905207B2 (ja) 2011-04-21 2016-04-20 丸善石油化学株式会社 金属不純物量の少ない半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法及び該共重合体を製造するための重合開始剤の精製方法
US10307752B2 (en) * 2012-06-26 2019-06-04 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing polymer, and polymer
FR3002537B1 (fr) * 2013-02-26 2015-04-24 Ipsen Pharma Nouveau procede de purification de polyesters
KR20140127159A (ko) * 2013-04-24 2014-11-03 후지필름 가부시키가이샤 여과 필터, 여과 방법, 셀룰로오스 아실레이트 필름 및 그 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002097219A (ja) * 2000-09-21 2002-04-02 Sumitomo Chem Co Ltd 金属含量の低減されたポリ(メタ)アクリレート類の製造方法
JP2003195506A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Sumitomo Chem Co Ltd 化学増幅型レジスト組成物
JP2005309376A (ja) * 2004-03-25 2005-11-04 Fuji Photo Film Co Ltd 液浸露光用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2005316259A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Fuji Photo Film Co Ltd 液浸露光用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4491628A (en) * 1982-08-23 1985-01-01 International Business Machines Corporation Positive- and negative-working resist compositions with acid generating photoinitiator and polymer with acid labile groups pendant from polymer backbone
US4603101A (en) 1985-09-27 1986-07-29 General Electric Company Photoresist compositions containing t-substituted organomethyl vinylaryl ether materials
DE3817012A1 (de) 1988-05-19 1989-11-30 Basf Ag Positiv und negativ arbeitende strahlungsempfindliche gemische sowie verfahren zur herstellung von reliefmustern
JP2964733B2 (ja) 1991-10-23 1999-10-18 三菱電機株式会社 パターン形成材料
JP3380128B2 (ja) 1996-11-29 2003-02-24 富士通株式会社 レジスト材料及びレジストパターンの形成方法
JP3297272B2 (ja) 1995-07-14 2002-07-02 富士通株式会社 レジスト組成物及びレジストパターンの形成方法
JP3751065B2 (ja) 1995-06-28 2006-03-01 富士通株式会社 レジスト材料及びレジストパターンの形成方法
JP3712218B2 (ja) 1997-01-24 2005-11-02 東京応化工業株式会社 化学増幅型ホトレジスト組成物
JP3042618B2 (ja) 1998-07-03 2000-05-15 日本電気株式会社 ラクトン構造を有する(メタ)アクリレート誘導体、重合体、フォトレジスト組成物、及びパターン形成方法
JP4046452B2 (ja) 1999-12-06 2008-02-13 ダイセル化学工業株式会社 フォトレジスト用重合性不飽和化合物、及びフォトレジスト用樹脂組成物
JP4135848B2 (ja) 2000-02-28 2008-08-20 東京応化工業株式会社 ポジ型レジスト組成物
JP4080723B2 (ja) 2001-10-30 2008-04-23 三菱レイヨン株式会社 レジスト用モノマーの製造方法
JP4439270B2 (ja) * 2003-06-18 2010-03-24 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2005227332A (ja) 2004-02-10 2005-08-25 Fuji Photo Film Co Ltd 液浸露光用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2005234015A (ja) 2004-02-17 2005-09-02 Fuji Photo Film Co Ltd 液浸露光用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
KR101191687B1 (ko) * 2004-04-30 2012-10-16 마루젠 세끼유가가꾸 가부시키가이샤 반도체 리소그래피용 공중합체와 그 제조 방법, 및 조성물
JP4669745B2 (ja) 2004-06-28 2011-04-13 富士フイルム株式会社 感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2006104378A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Mitsubishi Rayon Co Ltd レジスト用単量体およびレジスト用重合体
JP4568668B2 (ja) * 2005-09-22 2010-10-27 富士フイルム株式会社 液浸露光用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002097219A (ja) * 2000-09-21 2002-04-02 Sumitomo Chem Co Ltd 金属含量の低減されたポリ(メタ)アクリレート類の製造方法
JP2003195506A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Sumitomo Chem Co Ltd 化学増幅型レジスト組成物
JP2005309376A (ja) * 2004-03-25 2005-11-04 Fuji Photo Film Co Ltd 液浸露光用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2005316259A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Fuji Photo Film Co Ltd 液浸露光用ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101439571B1 (ko) 2014-09-11
US20100062371A1 (en) 2010-03-11
US8859180B2 (en) 2014-10-14
JP2008106084A (ja) 2008-05-08
TWI453536B (zh) 2014-09-21
KR20090082363A (ko) 2009-07-30
TW200839435A (en) 2008-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101422307B1 (ko) 액침 리소그래피용 공중합체 및 조성물
JP5030474B2 (ja) 半導体リソグラフィー用樹脂組成物
KR101432395B1 (ko) 중합체의 제조 방법, 리소그라피용 중합체, 레지스트 조성물, 및 기판의 제조 방법
KR20100098276A (ko) 포토레지스트용 공중합체의 제조방법
KR20090095580A (ko) 반도체 리소그래피용 공중합체와 그 제조 방법
EP2540750A1 (en) Polymer composition and photoresist comprising same
US8377625B2 (en) Method for producing a copolymer solution with a uniform concentration for semiconductor lithography
JP5905207B2 (ja) 金属不純物量の少ない半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法及び該共重合体を製造するための重合開始剤の精製方法
WO2008050477A1 (fr) Copolymère et composition utilisables dans le domaine de la lithographie pour l&#39;industrie des semi-conducteurs et procédé de fabrication du copolymère
WO2019171957A1 (ja) 新規の二官能(メタ)アクリレート化合物および重合物
TWI534533B (zh) 微影用共聚合物及其製造方法、抗蝕劑組成物、以及基板的製造方法
JP5308660B2 (ja) 半導体リソグラフィー用重合体の製造方法
JP5384421B2 (ja) 半導体リソグラフィー用共重合体の製造方法
KR20130054151A (ko) 저분자량 레지스트용 공중합체의 제조방법
JP5716943B2 (ja) 重合体、レジスト組成物、及びパターンが形成された基板の製造方法
JP5646149B2 (ja) フォトレジスト用共重合体ならびにその製造方法および保存方法
JP6657846B2 (ja) 半導体リソグラフィー用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、およびパターンが形成された基板を製造する方法
KR20150018417A (ko) 리소그래피용 중합체의 제조 방법, 레지스트 조성물의 제조 방법, 및 패턴이 형성된 기판의 제조 방법
JP2023135842A (ja) 共重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法
JP6268804B2 (ja) リソグラフィー用重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、およびパターンが形成された基板の製造方法
JP2023123014A (ja) 重合体の製造方法、レジスト組成物の製造方法、及びパターンが形成された基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07827923

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12311993

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020097008252

Country of ref document: KR

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07827923

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1