WO2019181582A1 - 重合体、ポジ型レジスト組成物、及びレジストパターン形成方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polymer, a positive resist composition, and a resist pattern forming method, and in particular, a polymer that can be suitably used as a main-chain-breaking positive resist, and a positive resist composition containing the polymer. And a resist pattern forming method using the positive resist composition.
- ionizing radiation such as electron beam and extreme ultraviolet (EUV) and short wavelength light such as ultraviolet light (hereinafter referred to as “ionizing radiation etc.
- EUV extreme ultraviolet
- the polymer whose main chain is cut by irradiation to reduce the molecular weight is used as a main chain-cutting positive resist.
- Patent Document 1 a positive resist made of an ⁇ -methylstyrene / ⁇ -methyl chloroacrylate copolymer containing ⁇ -methylstyrene units and ⁇ -methyl chloroacrylate units in a predetermined ratio is used. Therefore, it has been reported that a resist pattern having excellent dry etching resistance can be formed.
- the positive resist made of the ⁇ -methylstyrene / ⁇ -methyl chloroacrylate copolymer described in Patent Document 1 has been required to further improve the dry etching resistance of the resist pattern.
- the present invention provides a polymer capable of forming a resist pattern excellent in dry etching resistance when used as a main chain-cutting positive resist, and a positive resist composition containing the polymer.
- Another object of the present invention is to provide a resist pattern forming method capable of forming a resist pattern having excellent dry etching resistance.
- the present inventor has intensively studied to achieve the above object.
- the inventor can form a resist pattern having excellent dry etching resistance by using a polymer having a specific range of weight average molecular weight formed using a predetermined monomer as a main chain cutting type positive resist. As a result, the present invention was completed.
- the polymer of this invention is the following formula (I): [In formula (I), B is a bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group which may have a substituent, and n is 0 or 1. ]
- the resist pattern obtained exhibits excellent dry etching resistance.
- the weight average molecular weight of a polymer can be measured by the method as described in an Example. Further, “may have a substituent” means “unsubstituted or has a substituent”.
- B is an adamantyl group which may have a substituent.
- the polymer in which B is an adamantyl group which may have a substituent has high sensitivity to ionizing radiation. And if the said polymer is used, a resist pattern can be formed efficiently.
- the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the positive resist composition of the present invention is characterized by containing any of the above-mentioned polymers and a solvent. If a positive resist composition containing the above-described polymer is used, a resist pattern having excellent dry etching resistance can be formed.
- the resist pattern forming method of the present invention is a main-chain-cut positive resist film using the positive resist composition described above.
- the resist pattern forming method of the present invention further includes a rinsing step of bringing the developing film into contact with a rinsing solution after the developing step, and the rinsing solution preferably contains a hydrocarbon solvent. .
- a rinsing liquid containing a hydrocarbon solvent By using a rinsing liquid containing a hydrocarbon solvent, it is possible to obtain an effect of improving the resolution in the resist pattern forming method, an effect of expanding the irradiation margin, and the like.
- the polymer which can form the resist pattern which is excellent in dry etching resistance can be provided.
- the positive resist composition and resist pattern formation method which can form the resist pattern excellent in dry etching resistance can be provided.
- the polymer of the present invention is good as a main-chain-breaking positive resist in which the main chain is cut and the molecular weight is reduced by irradiation with short-wavelength light such as electron beams and EUV, or ionizing radiation such as EUV.
- the positive resist composition of the present invention contains the polymer of the present invention as a positive resist, and is used, for example, when forming a resist pattern in a manufacturing process of a semiconductor, a photomask, a mold, or the like. Can do.
- the polymer of the present invention has the following formula (I): [In formula (I), B is a bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group which may have a substituent, and n is 0 or 1. ]
- the polymer of the present invention may contain any monomer unit other than the monomer unit (A) and the monomer unit (B), but all monomer units constituting the polymer.
- the proportion of the monomer unit (A) and the monomer unit (B) is preferably 90 mol% or more in total, and is 100 mol% (that is, the polymer is the monomer unit (A)). And a monomer unit (B) only).
- the polymer of this invention contains the predetermined monomer unit (A) and monomer unit (B), ionizing radiation etc. (for example, an electron beam, KrF laser, ArF laser, EUV laser, etc.) ) Is irradiated, the main chain is cleaved to lower the molecular weight.
- the polymer of the present invention contains a crosslinked cyclic saturated hydrocarbon ring group in the monomer unit (A).
- the polymer having such a bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group is presumed to be due to the bulky and rigid structure of the bridged cyclic saturated hydrocarbon ring, but the ions used for dry etching, It is difficult to be decomposed by high-speed neutral particles or radicals. Therefore, if the polymer of the present invention is used as a main chain cutting type positive resist, a resist pattern having excellent dry etching resistance can be formed satisfactorily.
- the monomer unit (A) has the following formula (III): [In formula (III), B and n are the same as in formula (I). ] Is a structural unit derived from the monomer (a) represented by
- the ratio of the monomer unit (A) in all the monomer units which comprise a polymer is not specifically limited, For example, it can be 30 mol% or more and 70 mol% or less.
- the “bridged saturated hydrocarbon ring group” that can constitute B in the formulas (I) and (III) is a saturated hydrocarbon ring having the largest number of carbon atoms present in the group (maximum saturated hydrocarbon ring).
- Hydrogen group is a group consisting of a ring structure having one or more bridging groups linking two or more atoms not adjacent to each other. Examples of the maximum saturated hydrocarbon ring include cyclohexane and cyclooctane.
- the bridging group for linking two or more non-adjacent atoms of the maximum saturated hydrocarbon ring is not particularly limited as long as it is a divalent group, but is preferably an alkylene group, more preferably a methylene group. preferable.
- bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group examples include an adamantyl group and a norbornyl group. From the viewpoint of improving the sensitivity of the polymer to ionizing radiation, an adamantyl group is preferable.
- the bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group that can constitute B in the formulas (I) and (III) may have a substituent.
- the substituent that the bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group may have is not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups such as a methyl group and an ethyl group, and hydroxyl groups. When the bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group has a plurality of substituents, these substituents may be the same or different.
- the two substituents are bonded together to form a heterocyclic ring such as a lactone ring (eg, ⁇ -butyrolactone ring) or a lactam ring. It may be formed.
- a heterocyclic ring such as a lactone ring (eg, ⁇ -butyrolactone ring) or a lactam ring. It may be formed.
- n in the formula (I) and the formula (III) is 0 from the viewpoint of increasing the glass transition temperature and improving the heat resistance of the resist pattern while improving the sensitivity of the polymer to ionizing radiation and the like. Is preferred.
- the monomer (a) represented by the above formula (III) that can form the monomer unit (A) represented by the above formula (I) is not particularly limited, Examples thereof include ⁇ -chloroacrylic acid esters having a bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group such as the following (a-1) to (a-14). Among them, adamantyl is exemplified as the bridged cyclic saturated hydrocarbon ring group. (A-1) to (a-3) and (a-9) to (a-14) having a group are preferred.
- the monomer unit (B) has the following formula (IV): [In formula (IV), R 1 and p are the same as in formula (II). ] Is a structural unit derived from the monomer (b).
- the ratio of the monomer unit (B) in all the monomer units which comprise a polymer is not specifically limited, For example, it can be 30 mol% or more and 70 mol% or less.
- the alkyl group that can constitute R 1 in the formulas (II) and (IV) is not particularly limited, and examples thereof include an unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, the alkyl group may constitute R 1, a methyl group or an ethyl group is preferred.
- the monomer unit (B) is preferably a structural unit derived from ⁇ -methylstyrene ( ⁇ -methylstyrene unit).
- the weight average molecular weight of the polymer needs to be 30,000 or more, preferably 50,000 or more, more preferably 60,000 or more, and preferably 200,000 or less, 150 It is more preferable that it is 1,000 or less, and it is still more preferable that it is 120,000 or less. If the weight average molecular weight of the polymer is 30,000 or more, a resist pattern having excellent dry etching resistance can be formed satisfactorily. Moreover, if the weight average molecular weight of a polymer is below the said upper limit, it can suppress that a sensitivity becomes remarkably low when forming a resist pattern.
- the molecular weight distribution of the polymer (value obtained by dividing the weight average molecular weight of the polymer by the number average molecular weight of the polymer) is preferably 2.50 or less, and more preferably 1.05 or more. If the molecular weight distribution of the polymer is not more than the above upper limit value, the clarity of the pattern obtained through the resist pattern forming method can be enhanced. Moreover, if the molecular weight distribution of a polymer is more than the said lower limit, the manufacture ease of a polymer can be improved. In addition, the weight average molecular weight and number average molecular weight of a polymer can be measured by the method as described in an Example.
- the polymer which has the monomer unit (A) and monomer unit (B) mentioned above polymerizes the monomer composition containing a monomer (a) and a monomer (b), for example. Then, it can be prepared by purifying the polymer obtained arbitrarily.
- a monomer composition used for preparation of the polymer of the present invention a monomer component containing the monomer (a) and the monomer (b), an arbitrary solvent, a polymerization initiator, Mixtures with optional additives can be used.
- the polymerization of the monomer composition can be performed using a known method. Among them, it is preferable to use cyclopentanone or the like as the solvent, and radical polymerization initiators such as azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (2-methylpropionic acid) dimethyl as the polymerization initiator. It is preferable to use it.
- the polymer obtained by polymerizing the monomer composition is not particularly limited, and after adding a good solvent such as tetrahydrofuran to the solution containing the polymer, the solution containing the good solvent is added to methanol or the like. It can collect
- a good solvent such as tetrahydrofuran
- ⁇ Purification of polymer> As a purification method used when refine
- the purification of the polymer may be repeated a plurality of times.
- the purification of the polymer by the reprecipitation method is performed, for example, by dissolving the obtained polymer in a good solvent such as tetrahydrofuran, and then mixing the obtained solution with a good solvent such as tetrahydrofuran and a poor solvent such as methanol. It is preferable to carry out by dropping into a solvent and precipitating a part of the polymer.
- the polymer of the present invention may be a polymer precipitated in a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent, or may not be precipitated in the mixed solvent.
- a polymer that is, a polymer dissolved in a mixed solvent
- the polymer which did not precipitate in the mixed solvent can be recovered from the mixed solvent by using a known method such as concentration to dryness.
- the positive resist composition of the present invention contains the above-described polymer and a solvent, and optionally further contains known additives that can be blended into the resist solution. Since the positive resist composition of the present invention contains the above-mentioned polymer as a positive resist, if the positive resist composition of the present invention is used for forming a resist pattern, it is excellent in dry etching resistance. A resist pattern can be formed.
- the solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving the above-described polymer.
- a known solvent such as a solvent described in Japanese Patent No. 5938536 can be used.
- the resist pattern forming method of the present invention includes a step of forming a main chain cutting type positive resist film using the positive resist composition of the present invention (resist film forming step), and a positive resist film. And a step of developing the exposed positive resist film with a developer to obtain a developed film (developing step). Furthermore, in the resist pattern forming method of the present invention, a developer containing a chain dialkyl ether is used as a developer in the development step.
- a positive resist film formed using the positive resist composition of the present invention containing the predetermined polymer is developed using a chain dialkyl ether, a resist pattern having excellent dry etching resistance can be formed. it can.
- a developer containing a chain dialkyl ether is used as a developer of a positive resist film formed using the positive resist composition of the present invention containing the predetermined polymer.
- film thickness change suppressing effect (Hereinafter also referred to as “film thickness change suppressing effect”); 2) sensitivity and resolution in the resist pattern forming method can be increased; and 3) ionization in the exposure step of the resist pattern forming method. And the application range of the radiation dose such as radiation can be made relatively wide (hereinafter also referred to as “irradiation margin expansion effect”). Further, after the developing step, a rinsing step may be optionally performed in which the developing film is brought into contact with a rinsing liquid for rinsing. Hereinafter, each step will be described.
- a positive resist composition is applied onto a workpiece such as a substrate processed using a resist pattern, and the applied positive resist composition is dried to form a resist film.
- the substrate is not particularly limited, and a silicon substrate used for a semiconductor device such as LSI (Large Scale Integration) or a mask blank in which a light shielding layer is formed on the substrate may be used. it can.
- the method for applying and drying the positive resist composition is not particularly limited, and a method generally used for forming a resist film can be used.
- a resist film can be formed by applying a resist solution on a substrate by spin coating and performing soft baking on a hot plate.
- the temperature of the soft baking is not particularly limited, but can be 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Further, the soft baking time can be, for example, 30 seconds to 60 minutes. And in the resist pattern formation method of this invention, said positive resist composition is used.
- the positive resist film formed in the resist film forming process is irradiated with ionizing radiation or light to draw a desired pattern.
- a known drawing apparatus such as an electron beam drawing apparatus or a laser drawing apparatus can be used.
- the resist film exposed in the exposure process is brought into contact with the developer to develop the resist film, thereby forming a resist pattern on the workpiece.
- the method of bringing the resist film into contact with the developer is not particularly limited, and a known technique such as immersion of the resist film in the developer or application of the developer to the resist film can be used.
- the temperature of the developing solution is not particularly limited, but can be, for example, ⁇ 20 ° C. or more and 25 ° C. or less.
- the development time can be, for example, 30 seconds or longer and 10 minutes or shorter.
- the developer used in the resist pattern forming method of the present invention needs to contain a chain dialkyl ether.
- the chain dialkyl ether is an acyclic aliphatic ether having a structure in which two linear or branched alkyl groups are connected by an ether bond. Two linear or branched alkyl groups may be the same or different, but are preferably the same. More specifically, examples of the chain dialkyl ether include di-n-propyl ether, di-n-butyl ether (hereinafter also referred to as “dibutyl ether”), di-n-pentyl ether (hereinafter referred to as “diamil ether”).
- ether having a linear alkyl group such as di-n-hexyl ether (hereinafter also referred to as “dihexyl ether”); and diisohexyl ether, methyl isopentyl ether, ethyl isopentyl ether, propyl isopentyl ether , Diisopentyl ether (hereinafter also referred to as “diisoamyl ether”), methyl isobutyl ether, ethyl isobutyl ether, propyl isobutyl ether, diisobutyl ether, diisopropyl ether, ethyl isopropyl ether, methyl isopropyl ether Ethers having a branched-chain alkyl group and the like.
- the carbon number of two linear or branched alkyl groups connected by an ether bond from the viewpoint of improving the film thickness change suppressing effect and the irradiation margin expanding effect and improving the sensitivity and the resolution.
- the carbon number of two linear or branched alkyl groups connected by an ether bond from the viewpoint of improving the film thickness change suppressing effect and the irradiation margin expanding effect and improving the sensitivity and the resolution.
- diamyl ether, diisoamyl ether, and dihexyl ether are preferable, and diisoamyl ether is particularly preferable.
- the developer may optionally further contain additives known as surfactants and antioxidants.
- concentration of the arbitrary component in a developing solution may be 2 mass% or less, for example.
- the resist film developed in the developing step is brought into contact with a predetermined rinsing liquid to rinse the developed resist film, thereby forming a resist pattern on the workpiece.
- a rinse liquid containing a hydrocarbon solvent can be suitably used as the rinse liquid.
- suitable hydrocarbon solvents contained in the rinse liquid include linear or branched aliphatic hydrocarbons having 12 or less carbon atoms.
- the hydrocarbon solvent contained in the rinse liquid include linear alkanes such as n-heptane, n-nonane, and n-decane, and branched-chain alkanes such as isopentane, isohexane, and isooctane. Of these, linear alkanes are preferred. One of these may be used alone, or a plurality of these may be used in combination.
- the rinsing liquid may optionally further contain a known additive as a surfactant or the like in addition to the hydrocarbon solvent as described above.
- a surfactant or the like in addition to the hydrocarbon solvent as described above.
- the concentration of the optional component in the rinse liquid can be, for example, 2% by mass or less.
- the temperature of the rinsing liquid in the rinsing step is not particularly limited, but may be, for example, ⁇ 20 ° C. or more and 25 ° C. or less.
- the rinse time can be, for example, not less than 5 seconds and not more than 3 minutes.
- a weight average molecular weight (Mw) and a number average molecular weight are TSKgel G4000HXL, TSKgel G2000HXL, TSKgel G1000HXL (all manufactured by Tosoh Corporation) as a column in a gel permeation chromatograph (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8220).
- Mw / Mn molecular weight distribution
- ⁇ Dry etching resistance of resist film The polymers prepared in Examples and Comparative Examples were dissolved in anisole and filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.25 ⁇ m to obtain a positive resist composition (polymer concentration: 2.5 mass%). .
- the obtained positive resist composition was applied onto a silicon wafer having a diameter of 4 inches using a spin coater, and then heated on a hot plate at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes to form a resist film having a thickness of 150 nm. The thickness T0 (nm) of this resist film was measured.
- a silicon wafer with a resist film was introduced into a sputtering apparatus, and reverse sputtering was performed with oxygen plasma for 1 minute.
- the high resistance of the resist film to dry etching means that the resist pattern formed using the resist film has high resistance to dry etching.
- C Film reduction rate is 30 nm / min or more
- ⁇ Change in resist film thickness The polymers prepared in Examples and Comparative Examples were dissolved in anisole and filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.25 ⁇ m to obtain a positive resist composition (polymer concentration: 2.5 mass%). .
- a spin coater manufactured by Mikasa, MS-A150
- a positive resist composition was applied on a 4-inch silicon wafer to a thickness of 100 nm.
- the applied positive resist composition was heated on a hot plate at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes to form a resist film on the silicon wafer.
- the silicon wafer on which the resist film was formed was immersed in a developer at 23 ° C.
- ⁇ Sensitivity> The polymers prepared in Examples and Comparative Examples were dissolved in anisole and filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.25 ⁇ m to obtain a positive resist composition (polymer concentration: 1.5% by mass). .
- a spin coater manufactured by Mikasa, MS-A150
- the positive resist composition was applied on a 4-inch silicon wafer to a thickness of 40 nm.
- the applied positive resist composition was heated on a hot plate at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes to form a resist film on the silicon wafer.
- the film thickness of the drawing pattern portion was measured with a light interference type film thickness measuring device (Lambda Ace VM-1210 manufactured by SCREEN Semiconductor Solutions Co., Ltd.), and the relationship of the film thickness to the dose (contrast curve) was obtained.
- the contrast curve the portion where the normalized film thickness was 0.8 to 0.2 was approximated by a quadratic function, and the dose at the intersection of the approximate expression and the X axis was taken as the sensitivity of the resist, and evaluation was performed according to the following criteria.
- B 150 ⁇ C / cm 2 or more and less than 200 ⁇ C / cm 2
- C 200 ⁇ C / cm 2 or more
- ⁇ Resolution> The polymers prepared in Examples and Comparative Examples were dissolved in anisole and filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.25 ⁇ m to obtain a positive resist composition (polymer concentration: 1.5% by mass). .
- a spin coater manufactured by Mikasa, MS-A150
- the positive resist composition was applied on a 4-inch silicon wafer to a thickness of 40 nm.
- the applied positive resist composition was heated on a hot plate at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes to form a positive resist film on the silicon wafer.
- line-and-space 1 1 patterns having a line width of 18 nm, 20 nm, 22 nm, 24 nm, and 26 nm were drawn with electron beams, respectively.
- a wafer was obtained.
- the irradiation amount within the dose range of 100 ⁇ C / cm 2 ⁇ 400 ⁇ C / cm 2 is set a plurality of irradiation areas having different by 10 [mu] C / cm 2.
- Each wafer drawn with an electron beam was immersed at 23 ° C.
- the pattern was determined to be separable. Of the line widths that could be separated and resolved, the smallest line width was defined as “the minimum line and space width at which the pattern was separated and resolved”. A: 18 nm to 20 nm B: 22 nm to 26 nm C: No line width pattern is resolved
- ⁇ Irradiation margin> The polymers prepared in Examples and Comparative Examples were dissolved in anisole and filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.25 ⁇ m to obtain a positive resist composition (polymer concentration: 1.5% by mass). . Using a spin coater (manufactured by Mikasa, MS-A150), the positive resist composition was applied on a 4-inch silicon wafer to a thickness of 40 nm. The applied positive resist composition was heated on a hot plate at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes to form a positive resist film on the silicon wafer.
- Electron beam drawing was performed while changing the pressure to 400 ⁇ C / cm 2 .
- a plurality of irradiation regions having different electron beam irradiation amounts were set. The wafer on which the electron beam was drawn was immersed in a developing solution for 1 minute and a rinsing solution for 10 seconds at 23 ° C. to form a line and space pattern.
- the precipitated polymer is recovered by filtration, dissolved in 200 g of tetrahydrofuran, the obtained solution is dropped into 2.0 L of methanol, and the generated precipitate is recovered by filtration and dried at 50 ° C. for 24 hours.
- a polymer 1 containing the following two monomer units was obtained.
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer was 62000, and molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.79.
- the monomer ratio calculated by 1 H-NMR measurement was 46 mol% for ⁇ -methylstyrene units and 54 mol% for ⁇ -chloroacrylic acid-1-adamantyl units.
- the developer used for evaluating the resist film thickness change, the resist film dry etching resistance, and the sensitivity, resolution, and irradiation margin in the resist pattern forming method was diamyl ether as a chain dialkyl ether.
- the rinsing liquid is n-heptane as a hydrocarbon solvent.
- Example 2 The developer used for various evaluations was diisoamyl ether as a chain dialkyl ether (containing 2% by mass or less of di-tert-butylhydroxytoluene as an antioxidant), and the rinse solution was n-as a hydrocarbon solvent. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1 except that nonane was used. The results are shown in Table 1.
- Example 3 ⁇ Synthesis of Polymer 2> A polymer 2 was obtained in the same manner as the synthesis of the polymer 1 except that the azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was changed from 0.055 g to 0.0018 g in the synthesis of the polymer 1.
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer 2 was 112000, and molecular weight distribution (Mw / Mn) was 2.30.
- the monomer ratio calculated by 1 H-NMR measurement was 46 mol% for ⁇ -methylstyrene units and 54 mol% for ⁇ -chloroacrylic acid-1-adamantyl units.
- Example 4 Preparation of polymer 3> A solution obtained by dissolving 5 g of the polymer 1 in 50 g of tetrahydrofuran (THF) was added dropwise to a mixed solvent of 337 g of THF and 500 g of methanol (MeOH). Thereafter, the solution was filtered through a Kiriyama funnel to collect insoluble matters, and then vacuum-dried at 50 ° C. for 24 hours.
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer was 69000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.42.
- the monomer ratio calculated by 1 H-NMR measurement was 46 mol% for ⁇ -methylstyrene units and 54 mol% for ⁇ -chloroacrylic acid-1-adamantyl units.
- Example 6 Various evaluations were performed using the polymer having the same composition as the polymer 4 prepared in Example 5. In various evaluations, dihexyl ether as a chain dialkyl ether was used as a developing solution, and n-heptane as a hydrocarbon solvent was used as a rinsing solution. The results are shown in Table 1.
- Example 7 Various evaluations were performed using the polymer having the same composition as the polymer 4 prepared in Example 5.
- dibutyl ether as a chain dialkyl ether (containing 2% by mass or less of di-tert-butylhydroxytoluene as an antioxidant) is used as a developing solution, and a hydrocarbon solvent is used as a rinsing solution.
- n-decane was used. The results are shown in Table 1.
- the precipitated polymer is recovered by filtration, dissolved in 20 g of tetrahydrofuran, the obtained solution is dropped into 1.0 L of methanol, and the generated precipitate is recovered by filtration and dried at 50 ° C. for 24 hours.
- a polymer 5 containing the following two monomer units was obtained.
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer 5 was 58000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.78.
- the monomer ratio calculated by 1 H-NMR measurement was 46 mol% for ⁇ -methylstyrene units and 54 mol% for methyl-1-adamantyl units of ⁇ -chloroacrylate.
- Example 9 Various evaluations were performed using the polymer having the same composition as the polymer 1 prepared in Example 1. The results are shown in Table 1.
- the developer used for various evaluations was cyclopentyl methyl ether (containing 0.5% by mass or less of di-tert-butylhydroxytoluene as an antioxidant), and the rinse solution was n-decane.
- the evaluation result of the resistance to dry etching of the resist film was good.
- cyclopentyl methyl ether which is a cyclic alkyl ether
- the resist film is dissolved in the developer. It was too much. Therefore, the evaluation of the film thickness change of the resist film is D evaluation, and in other evaluation items accompanied with the exposure process, the film is dissolved in the developing solution and disappears, and the evaluation cannot be performed. .
- the solution which added THF was dripped in 300 g of methanol, and the polymer was deposited. Thereafter, the solution containing the precipitated polymer was filtered with a Kiriyama funnel to obtain a white solidified product (polymer).
- the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer 7 was 57000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.88.
- the monomer ratio calculated by 1 H-NMR measurement was 46 mol% for ⁇ -methylstyrene units and 54 mol% for ⁇ -methyl chloroacrylate units.
- ACA1Ad is an ⁇ -chloroacrylic acid-1-adamantyl unit
- AMS means ⁇ -methylstyrene unit
- ACA2Ad is an ⁇ -chloroacrylic acid-2-adamantyl unit
- ACAM1Ad is a methyl-1-adamantyl unit of ⁇ -chloroacrylate
- ACAM is a methyl ⁇ -chloroacrylate unit
- the polymers 1 to 5 of Examples 1 to 9 having the monomer unit (A) and the monomer unit (B) and having a weight average molecular weight of 30,000 or more have a weight average molecular weight.
- the polymer of Comparative Example 1 which is less than 30,000 and the polymer of Comparative Example 2 which does not have the monomer unit (A) it was possible to form a resist pattern having excellent dry etching resistance. I understand that.
- the polymers 1 to 5 according to the present invention were developed with a developer containing a chain dialkyl ether, a satisfactory change in film thickness was observed. It can be seen that a suppression effect, high sensitivity and resolution, and a wide irradiation margin could be achieved.
- the polymer which can form the resist pattern which is excellent in dry etching resistance can be provided.
- the positive resist composition and resist pattern formation method which can form the resist pattern excellent in dry etching resistance can be provided.
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Abstract
下記式(I)で表される単量体単位(A)及び下記式(II)で表される単量体単位(B)を有するとともに、重量平均分子量が30,000以上である重合体。なお、式(I)中、Bは、置換基を有していてもよい架橋環式飽和炭化水素環基であり、nは0又は1である。また、式(II)中、R1は、アルキル基であり、pは、0以上5以下の整数であり、R1が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。
Description
本発明は、重合体、ポジ型レジスト組成物、及びレジストパターン形成方法に関し、特には、主鎖切断型のポジ型レジストとして好適に使用し得る重合体、当該重合体を含むポジ型レジスト組成物、及び当該ポジ型レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法に関するものである。
従来、半導体製造等の分野において、電子線及び極端紫外線(Extreme Ultraviolet:EUV)などの電離放射線や紫外線などの短波長の光(以下、電離放射線と短波長の光とを合わせて「電離放射線等」と称することがある。)の照射により主鎖が切断されて低分子量化する重合体が、主鎖切断型のポジ型レジストとして使用されている。
そして、例えば特許文献1では、α-メチルスチレン単位とα-クロロアクリル酸メチル単位とを所定の比率で含有するα-メチルスチレン・α-クロロアクリル酸メチル共重合体よりなるポジ型レジストを用いることで、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能であるとの報告がされている。
しかしながら、特許文献1に記載のα-メチルスチレン・α-クロロアクリル酸メチル共重合体よりなるポジ型レジストには、レジストパターンの耐ドライエッチング性を一層高めることが求められていた。
そこで、本発明は、主鎖切断型のポジ型レジストとして使用した際に、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能な重合体、及び、該重合体を含むポジ型レジスト組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能なレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、所定の単量体を用いて形成した重量平均分子量が特定範囲の重合体を主鎖切断型のポジ型レジストとして用いれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能であることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の重合体は、下記式(I):
〔式(I)中、Bは、置換基を有していてもよい架橋環式飽和炭化水素環基であり、nは0又は1である。〕
で表される単量体単位(A)と、下記式(II):
〔式(II)中、R1は、アルキル基であり、pは、0以上5以下の整数であり、R1が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。〕
で表される単量体単位(B)とを有し、且つ、重量平均分子量が30,000以上であることを特徴とする。
上記単量体単位(A)及び単量体単位(B)を有するとともに、重量平均分子量が30,000以上である重合体を用いれば、得られるレジストパターンに優れた耐ドライエッチング性を発揮させることができる。
なお、重合体の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、「置換基を有していてもよい」とは、「無置換の、又は、置換基を有する」を意味する。
で表される単量体単位(A)と、下記式(II):
で表される単量体単位(B)とを有し、且つ、重量平均分子量が30,000以上であることを特徴とする。
上記単量体単位(A)及び単量体単位(B)を有するとともに、重量平均分子量が30,000以上である重合体を用いれば、得られるレジストパターンに優れた耐ドライエッチング性を発揮させることができる。
なお、重合体の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、「置換基を有していてもよい」とは、「無置換の、又は、置換基を有する」を意味する。
さらに、本発明の重合体は、前記Bが、置換基を有していてもよいアダマンチル基であることが好ましい。Bが置換基を有していてもよいアダマンチル基である重合体は、電離放射線等に対する感度が高い。そして、当該重合体を用いれば、効率良くレジストパターンを形成することができる。
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のポジ型レジスト組成物は、上述した重合体の何れかと、溶剤とを含むことを特徴とする。上述した重合体を含むポジ型レジスト組成物を用いれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成することができる。
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のレジストパターン形成方法は、上述したポジ型レジスト組成物を用いて主鎖切断型のポジ型レジスト膜を形成する工程と、前記ポジ型レジスト膜を露光する工程と、露光された前記ポジ型レジスト膜を現像液と接触させて現像し、現像膜を得る工程と、を含み、前記現像液が、鎖状ジアルキルエーテルを含む、ことを特徴とする。上述したポジ型レジスト組成物を用いて形成したポジ型レジスト膜を、鎖状ジアルキルエーテルを含む現像液を用いて現像することで、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを良好に形成することができる。
ここで、本発明のレジストパターン形成方法は、前記現像工程の後に、前記現像膜をリンス液と接触させてリンスする、リンス工程を更に含み、前記リンス液が炭化水素系溶剤を含むことが好ましい。炭化水素系溶剤を含むリンス液を用いることで、レジストパターン形成方法における解像性向上効果、及び照射マージン拡大効果等を得ることができる。
本発明によれば、主鎖切断型のポジ型レジストとして使用した際に、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能な重合体を提供することができる。
また、本発明によれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能なポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法を提供することができる。
また、本発明によれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能なポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の重合体は、電子線及びEUVなどの電離放射線や紫外線などの短波長の光の照射により主鎖が切断されて低分子量化する、主鎖切断型のポジ型レジストとして良好に使用することができる。また、本発明のポジ型レジスト組成物は、ポジ型レジストとして本発明の重合体を含むものであり、例えば、半導体、フォトマスク、及びモールドなどの製造プロセスにおいてレジストパターンを形成する際に用いることができる。
ここで、本発明の重合体は、電子線及びEUVなどの電離放射線や紫外線などの短波長の光の照射により主鎖が切断されて低分子量化する、主鎖切断型のポジ型レジストとして良好に使用することができる。また、本発明のポジ型レジスト組成物は、ポジ型レジストとして本発明の重合体を含むものであり、例えば、半導体、フォトマスク、及びモールドなどの製造プロセスにおいてレジストパターンを形成する際に用いることができる。
(重合体)
本発明の重合体は、下記式(I):
〔式(I)中、Bは、置換基を有していてもよい架橋環式飽和炭化水素環基であり、nは0又は1である。〕
で表される単量体単位(A)と、
下記式(II):
〔式(II)中、R1は、アルキル基であり、pは、0以上5以下の整数であり、R1が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。〕
で表される単量体単位(B)と、を有することを特徴とする。
なお、本発明の重合体は、単量体単位(A)及び単量体単位(B)以外の任意の単量体単位を含んでいてもよいが、重合体を構成する全単量体単位中で単量体単位(A)及び単量体単位(B)が占める割合は、合計で90mol%以上であることが好ましく、100mol%である(即ち、重合体は単量体単位(A)及び単量体単位(B)のみを含む)ことがより好ましい。
本発明の重合体は、下記式(I):
で表される単量体単位(A)と、
下記式(II):
で表される単量体単位(B)と、を有することを特徴とする。
なお、本発明の重合体は、単量体単位(A)及び単量体単位(B)以外の任意の単量体単位を含んでいてもよいが、重合体を構成する全単量体単位中で単量体単位(A)及び単量体単位(B)が占める割合は、合計で90mol%以上であることが好ましく、100mol%である(即ち、重合体は単量体単位(A)及び単量体単位(B)のみを含む)ことがより好ましい。
そして、本発明の重合体は、所定の単量体単位(A)及び単量体単位(B)を含んでいるので、電離放射線等(例えば、電子線、KrFレーザー、ArFレーザー、EUVレーザーなど)が照射されると、主鎖が切断されて低分子量化する。また、本発明の重合体は、単量体単位(A)中に架橋環式飽和炭化水素環基が含まれている。このような架橋環式飽和炭化水素環基を有する重合体は、架橋環式飽和炭化水素環の嵩高く且つ剛直な構造の寄与によるものと推察されるが、ドライエッチングに使用される、イオン、高速中性粒子、ラジカル等により分解され難い。したがって、本発明の重合体を主鎖切断型のポジ型レジストとして使用すれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを良好に形成することができる。
そして、重合体を構成する全単量体単位中の単量体単位(A)の割合は、特に限定されることなく、例えば30mol%以上70mol%以下とすることができる。
ここで、式(I)及び(III)中のBを構成し得る「架橋環式飽和炭化水素環基」とは、当該基中に存在する最も炭素数が多い飽和炭化水素環(最大飽和炭化水素環)の、互いに隣接しない2以上の原子を連結する架橋基を1つ以上有する環構造からなる基をいう。
最大飽和炭化水素環としては、シクロヘキサン、シクロオクタンが挙げられる。
そして、最大飽和炭化水素環の互いに隣接しない2以上の原子を連結する架橋基としては、2価の基であれば特に限定されないが、アルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。
具体的な架橋環式飽和炭化水素環基としては、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基が挙げられ、重合体の電離放射線等に対する感度を向上させる観点からは、アダマンチル基が好ましい。
最大飽和炭化水素環としては、シクロヘキサン、シクロオクタンが挙げられる。
そして、最大飽和炭化水素環の互いに隣接しない2以上の原子を連結する架橋基としては、2価の基であれば特に限定されないが、アルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。
具体的な架橋環式飽和炭化水素環基としては、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基が挙げられ、重合体の電離放射線等に対する感度を向上させる観点からは、アダマンチル基が好ましい。
また、式(I)及び(III)中のBを構成し得る架橋環式飽和炭化水素環基は、置換基を有していてもよい。架橋環式飽和炭化水素環基が有し得る置換基としては、特に限定されることなく、メチル基、エチル基などのアルキル基や、水酸基などが挙げられる。架橋環式飽和炭化水素環基が、置換基を複数有する場合、それらの置換基は、同一であっても、異なっていてもよい。また、架橋環式飽和炭化水素環基が、置換基を複数有する場合、2つの置換基が一緒になって結合して、ラクトン環(例えば、γ-ブチロラクトン環)、ラクタム環等の複素環を形成していてもよい。
さらに、式(I)及び式(III)中のnは、重合体の電離放射線等に対する感度を向上させつつ、ガラス転移温度を高めてレジストパターンの耐熱性を向上させる観点から、0であることが好ましい。
そして、上述した式(I)で表される単量体単位(A)を形成し得る、上述した式(III)で表される単量体(a)としては、特に限定されることなく、例えば、以下の(a-1)~(a-14)等の、架橋環式飽和炭化水素環基を有するα-クロロアクリル酸エステルが挙げられ、中でも、架橋環式飽和炭化水素環基としてアダマンチル基を有する、(a-1)~(a-3)、(a-9)~(a-14)が好ましい。
そして、重合体を構成する全単量体単位中の単量体単位(B)の割合は、特に限定されることなく、例えば30mol%以上70mol%以下とすることができる。
ここで、式(II)及び式(IV)中のR1を構成し得るアルキル基としては、特に限定されることなく、例えば非置換の炭素数1~5のアルキル基が挙げられる。中でも、R1を構成し得るアルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。
また、重合体の調製の容易性及び電離放射線等に対する感度を向上させる観点からは、式(II)及び式(IV)中のpは、0であることが好ましい。即ち、単量体単位(B)は、α-メチルスチレンに由来する構造単位(α-メチルスチレン単位)であることが好ましい。
―重合体の重量平均分子量―
重合体の重量平均分子量は、30,000以上である必要があり、50,000以上であることが好ましく、60,000以上であることがより好ましく、200,000以下であることが好ましく、150,000以下であることがより好ましく、120,000以下であることが更に好ましい。重合体の重量平均分子量が30,000以上であれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを良好に形成することができる。また、重合体の重量平均分子量が上記上限値以下であれば、レジストパターンを形成する際に感度が著しく低くなることを抑制することができる。
重合体の重量平均分子量は、30,000以上である必要があり、50,000以上であることが好ましく、60,000以上であることがより好ましく、200,000以下であることが好ましく、150,000以下であることがより好ましく、120,000以下であることが更に好ましい。重合体の重量平均分子量が30,000以上であれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを良好に形成することができる。また、重合体の重量平均分子量が上記上限値以下であれば、レジストパターンを形成する際に感度が著しく低くなることを抑制することができる。
―重合体の分子量分布―
また、重合体の分子量分布(重合体の重量平均分子量を重合体の数平均分子量で除した値)は、2.50以下であることが好ましく、1.05以上であることが好ましい。重合体の分子量分布が上記上限値以下であれば、レジストパターン形成方法を経て得られるパターンの明瞭性を高めることができる。また、重合体の分子量分布が上記下限値以上であれば、重合体の製造容易性を高めることができる。
なお、重合体の重量平均分子量及び数平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
また、重合体の分子量分布(重合体の重量平均分子量を重合体の数平均分子量で除した値)は、2.50以下であることが好ましく、1.05以上であることが好ましい。重合体の分子量分布が上記上限値以下であれば、レジストパターン形成方法を経て得られるパターンの明瞭性を高めることができる。また、重合体の分子量分布が上記下限値以上であれば、重合体の製造容易性を高めることができる。
なお、重合体の重量平均分子量及び数平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
(重合体の調製方法)
そして、上述した単量体単位(A)及び単量体単位(B)を有する重合体は、例えば、単量体(a)と単量体(b)とを含む単量体組成物を重合させた後、任意に得られた重合物を精製することにより調製することができる。
そして、上述した単量体単位(A)及び単量体単位(B)を有する重合体は、例えば、単量体(a)と単量体(b)とを含む単量体組成物を重合させた後、任意に得られた重合物を精製することにより調製することができる。
<単量体組成物の重合>
ここで、本発明の重合体の調製に用いる単量体組成物としては、単量体(a)及び単量体(b)を含む単量体成分と、任意の溶媒と、重合開始剤と、任意に添加される添加剤との混合物を用いることができる。そして、単量体組成物の重合は、既知の方法を用いて行うことができる。中でも、溶媒としては、シクロペンタノンなどを用いることが好ましく、重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル及び2,2’‐アゾビス(2‐メチルプロピオン酸)ジメチルなどのラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。
ここで、本発明の重合体の調製に用いる単量体組成物としては、単量体(a)及び単量体(b)を含む単量体成分と、任意の溶媒と、重合開始剤と、任意に添加される添加剤との混合物を用いることができる。そして、単量体組成物の重合は、既知の方法を用いて行うことができる。中でも、溶媒としては、シクロペンタノンなどを用いることが好ましく、重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル及び2,2’‐アゾビス(2‐メチルプロピオン酸)ジメチルなどのラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。
また、単量体組成物を重合して得られた重合物は、特に限定されることなく、重合物を含む溶液にテトラヒドロフラン等の良溶媒を添加した後、良溶媒を添加した溶液をメタノール等の貧溶媒中に滴下して重合物を凝固させることにより回収することができる。
<重合物の精製>
なお、得られた重合物を精製する場合に用いる精製方法としては、特に限定されることなく、再沈殿法やカラムクロマトグラフィー法などの既知の精製方法が挙げられる。中でも、精製方法としては、再沈殿法を用いることが好ましい。
なお、重合物の精製は、複数回繰り返して実施してもよい。
なお、得られた重合物を精製する場合に用いる精製方法としては、特に限定されることなく、再沈殿法やカラムクロマトグラフィー法などの既知の精製方法が挙げられる。中でも、精製方法としては、再沈殿法を用いることが好ましい。
なお、重合物の精製は、複数回繰り返して実施してもよい。
そして、再沈殿法による重合物の精製は、例えば、得られた重合物をテトラヒドロフラン等の良溶媒に溶解した後、得られた溶液を、テトラヒドロフラン等の良溶媒とメタノール等の貧溶媒との混合溶媒に滴下し、重合物の一部を析出させることにより行うことが好ましい。
なお、再沈殿法により重合物を精製する場合、本発明の重合体としては、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒中で析出した重合物を用いてもよいし、混合溶媒中で析出しなかった重合物(即ち、混合溶媒中に溶解している重合物)を用いてもよい。ここで、混合溶媒中で析出しなかった重合物は、濃縮乾固などの既知の手法を用いて混合溶媒中から回収することができる。
(ポジ型レジスト組成物)
本発明のポジ型レジスト組成物は、上述した重合体と、溶剤とを含み、任意に、レジスト溶液に配合され得る既知の添加剤をさらに含有する。そして、本発明のポジ型レジスト組成物は、上述した重合体をポジ型レジストとして含有しているので、本発明のポジ型レジスト組成物をレジストパターンの形成に用いれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成することができる。
本発明のポジ型レジスト組成物は、上述した重合体と、溶剤とを含み、任意に、レジスト溶液に配合され得る既知の添加剤をさらに含有する。そして、本発明のポジ型レジスト組成物は、上述した重合体をポジ型レジストとして含有しているので、本発明のポジ型レジスト組成物をレジストパターンの形成に用いれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成することができる。
<溶剤>
なお、溶剤としては、上述した重合体を溶解可能な溶剤であれば特に限定されることはなく、例えば特許第5938536号公報に記載の溶剤などの既知の溶剤を用いることができる。中でも、適度な粘度のポジ型レジスト組成物を得てポジ型レジスト組成物の塗工性を向上させる観点からは、溶剤としてはアニソール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、 シクロペンタノン、シクロヘキサノン、又は3-メトキシプロピオン酸メチルを用いることが好ましい。
なお、溶剤としては、上述した重合体を溶解可能な溶剤であれば特に限定されることはなく、例えば特許第5938536号公報に記載の溶剤などの既知の溶剤を用いることができる。中でも、適度な粘度のポジ型レジスト組成物を得てポジ型レジスト組成物の塗工性を向上させる観点からは、溶剤としてはアニソール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、 シクロペンタノン、シクロヘキサノン、又は3-メトキシプロピオン酸メチルを用いることが好ましい。
(レジストパターン形成方法)
本発明のレジストパターン形成方法では、上述した本発明のポジ型レジスト組成物を用いる。具体的には、本発明のレジストパターン形成方法は、本発明のポジ型レジスト組成物を用いて主鎖切断型のポジ型レジスト膜を形成する工程(レジスト膜形成工程)と、ポジ型レジスト膜を露光する工程(露光工程)と、露光されたポジ型レジスト膜を現像液と接触させて現像し、現像膜を得る工程(現像工程)と、を含む。さらに、本発明のレジストパターン形成方法では、現像工程にて、現像液として、鎖状ジアルキルエーテルを含む現像液を用いる。上記所定の重合体を含む本発明のポジ型レジスト組成物を用いて形成したポジ型レジスト膜を、鎖状ジアルキルエーテルを用いて現像すれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明のレジストパターン形成方法にて、上記所定の重合体を含む本発明のポジ型レジスト組成物を用いて形成したポジ型レジスト膜の現像液として鎖状ジアルキルエーテルを含む現像液を用いることで、以下のような利点が生じる。それらは、1)ポジ型レジスト膜における電離放射線等を照射していない部分(未照射部分)が現像液に対して溶解することを抑制して、未照射部分の膜厚が不所望に変化することを抑制することができること(以下、「膜厚変化抑制効果」とも称する);2)レジストパターン形成方法における感度及び解像性を高めることができること;3)レジストパターン形成方法の露光工程における電離放射線等の照射量の適応範囲を比較的広くすることができること(以下、「照射マージン拡大効果」とも称する)、等である。
そして、現像工程の後に、任意で、現像膜をリンス液と接触させてリンスする、リンス工程を行っても良い。
以下、各工程について説明する。
本発明のレジストパターン形成方法では、上述した本発明のポジ型レジスト組成物を用いる。具体的には、本発明のレジストパターン形成方法は、本発明のポジ型レジスト組成物を用いて主鎖切断型のポジ型レジスト膜を形成する工程(レジスト膜形成工程)と、ポジ型レジスト膜を露光する工程(露光工程)と、露光されたポジ型レジスト膜を現像液と接触させて現像し、現像膜を得る工程(現像工程)と、を含む。さらに、本発明のレジストパターン形成方法では、現像工程にて、現像液として、鎖状ジアルキルエーテルを含む現像液を用いる。上記所定の重合体を含む本発明のポジ型レジスト組成物を用いて形成したポジ型レジスト膜を、鎖状ジアルキルエーテルを用いて現像すれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成することができる。本発明のレジストパターン形成方法にて、上記所定の重合体を含む本発明のポジ型レジスト組成物を用いて形成したポジ型レジスト膜の現像液として鎖状ジアルキルエーテルを含む現像液を用いることで、以下のような利点が生じる。それらは、1)ポジ型レジスト膜における電離放射線等を照射していない部分(未照射部分)が現像液に対して溶解することを抑制して、未照射部分の膜厚が不所望に変化することを抑制することができること(以下、「膜厚変化抑制効果」とも称する);2)レジストパターン形成方法における感度及び解像性を高めることができること;3)レジストパターン形成方法の露光工程における電離放射線等の照射量の適応範囲を比較的広くすることができること(以下、「照射マージン拡大効果」とも称する)、等である。
そして、現像工程の後に、任意で、現像膜をリンス液と接触させてリンスする、リンス工程を行っても良い。
以下、各工程について説明する。
<レジスト膜形成工程>
レジスト膜形成工程では、レジストパターンを利用して加工される基板などの被加工物の上に、ポジ型レジスト組成物を塗布し、塗布したポジ型レジスト組成物を乾燥させてレジスト膜を形成する。ここで、基板としては、特に限定されることなく、LSI(Large Scale Integration)などの半導体デバイスに用いられるシリコン基板等、及び、基板上に遮光層が形成されてなるマスクブランクスなどを用いることができる。
また、ポジ型レジスト組成物の塗布方法及び乾燥方法としては、特に限定されることなく、レジスト膜の形成に一般的に用いられている方法を用いることができる。例えば、スピンコート法で基板上にレジスト溶液を塗布し、ホットプレート上でソフトベークを行うことでレジスト膜を形成することができる。ソフトベークの温度は特に限定されないが、100℃以上、200℃以下とすることができる。また、ソフトベーク時間は、例えば30秒以上60分以下とすることができる。そして、本発明のレジストパターン形成方法では、上記のポジ型レジスト組成物を使用する。
レジスト膜形成工程では、レジストパターンを利用して加工される基板などの被加工物の上に、ポジ型レジスト組成物を塗布し、塗布したポジ型レジスト組成物を乾燥させてレジスト膜を形成する。ここで、基板としては、特に限定されることなく、LSI(Large Scale Integration)などの半導体デバイスに用いられるシリコン基板等、及び、基板上に遮光層が形成されてなるマスクブランクスなどを用いることができる。
また、ポジ型レジスト組成物の塗布方法及び乾燥方法としては、特に限定されることなく、レジスト膜の形成に一般的に用いられている方法を用いることができる。例えば、スピンコート法で基板上にレジスト溶液を塗布し、ホットプレート上でソフトベークを行うことでレジスト膜を形成することができる。ソフトベークの温度は特に限定されないが、100℃以上、200℃以下とすることができる。また、ソフトベーク時間は、例えば30秒以上60分以下とすることができる。そして、本発明のレジストパターン形成方法では、上記のポジ型レジスト組成物を使用する。
<露光工程>
露光工程では、レジスト膜形成工程で形成したポジ型レジスト膜に対し、電離放射線や光を照射して、所望のパターンを描画する。
なお、電離放射線や光の照射には、電子線描画装置やレーザー描画装置などの既知の描画装置を用いることができる。
露光工程では、レジスト膜形成工程で形成したポジ型レジスト膜に対し、電離放射線や光を照射して、所望のパターンを描画する。
なお、電離放射線や光の照射には、電子線描画装置やレーザー描画装置などの既知の描画装置を用いることができる。
<現像工程>
現像工程では、露光工程で露光されたレジスト膜と、現像液とを接触させてレジスト膜を現像し、被加工物上にレジストパターンを形成する。
ここで、レジスト膜と現像液とを接触させる方法は、特に限定されることなく、現像液中へのレジスト膜の浸漬やレジスト膜への現像液の塗布等の既知の手法を用いることができる。また、現像液の温度は特に限定されないが、例えば-20℃以上25℃以下とすることができる。さらにまた、現像時間は、例えば、30秒以上10分以下とすることができる。
現像工程では、露光工程で露光されたレジスト膜と、現像液とを接触させてレジスト膜を現像し、被加工物上にレジストパターンを形成する。
ここで、レジスト膜と現像液とを接触させる方法は、特に限定されることなく、現像液中へのレジスト膜の浸漬やレジスト膜への現像液の塗布等の既知の手法を用いることができる。また、現像液の温度は特に限定されないが、例えば-20℃以上25℃以下とすることができる。さらにまた、現像時間は、例えば、30秒以上10分以下とすることができる。
[現像液]
本発明のレジストパターン形成方法で使用する現像液は、鎖状ジアルキルエーテルを含む必要がある。鎖状ジアルキルエーテルとは、2つの直鎖又は分岐鎖状のアルキル基が、エーテル結合により連結されてなる構造を有する、非環式脂肪族エーテルである。また、2つの直鎖又は分岐鎖状のアルキル基は、同一であっても、相異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。より具体的には、鎖状ジアルキルエーテルとしては、ジ-n-プロピルエーテル、ジ-n-ブチルエーテル(以下、「ジブチルエーテル」とも称する)、ジ-n-ペンチルエーテル(以下、「ジアミルエーテル」とも称する)、ジ-n-ヘキシルエーテル(以下、「ジヘキシルエーテル」とも称する)等の直鎖アルキル基を有するエーテル;及びジイソヘキシルエーテル、メチルイソペンチルエーテル、エチルイソペンチルエーテル、プロピルイソペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル(以下、「ジイソアミルエーテル」とも称する)、メチルイソブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、プロピルイソブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル等の分岐鎖アルキル基を有するエーテルが挙げられる。これらは、一種を単独で用いても良いし、複数種を併用することもできる。中でも、上述した、膜厚変化抑制効果及び照射マージン拡大効果を高めると共に、感度及び解像性を向上させる観点から、エーテル結合にて連結された2つの直鎖又は分岐状のアルキル基の炭素数が、それぞれ3~7であることが好ましく、5または6であることがより好ましい。中でも、ジアミルエーテル、ジイソアミルエーテル、及び、ジヘキシルエーテルが好ましく、ジイソアミルエーテルが特に好ましい。なお、現像液は、上記のような鎖状ジアルキルエーテル以外に、任意で、界面活性剤及び酸化防止剤として公知の添加剤を更に含有していても良い。現像液が任意成分を含む場合には、現像液中における任意成分の濃度は、例えば、2質量%以下であり得る。
本発明のレジストパターン形成方法で使用する現像液は、鎖状ジアルキルエーテルを含む必要がある。鎖状ジアルキルエーテルとは、2つの直鎖又は分岐鎖状のアルキル基が、エーテル結合により連結されてなる構造を有する、非環式脂肪族エーテルである。また、2つの直鎖又は分岐鎖状のアルキル基は、同一であっても、相異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。より具体的には、鎖状ジアルキルエーテルとしては、ジ-n-プロピルエーテル、ジ-n-ブチルエーテル(以下、「ジブチルエーテル」とも称する)、ジ-n-ペンチルエーテル(以下、「ジアミルエーテル」とも称する)、ジ-n-ヘキシルエーテル(以下、「ジヘキシルエーテル」とも称する)等の直鎖アルキル基を有するエーテル;及びジイソヘキシルエーテル、メチルイソペンチルエーテル、エチルイソペンチルエーテル、プロピルイソペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル(以下、「ジイソアミルエーテル」とも称する)、メチルイソブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、プロピルイソブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル等の分岐鎖アルキル基を有するエーテルが挙げられる。これらは、一種を単独で用いても良いし、複数種を併用することもできる。中でも、上述した、膜厚変化抑制効果及び照射マージン拡大効果を高めると共に、感度及び解像性を向上させる観点から、エーテル結合にて連結された2つの直鎖又は分岐状のアルキル基の炭素数が、それぞれ3~7であることが好ましく、5または6であることがより好ましい。中でも、ジアミルエーテル、ジイソアミルエーテル、及び、ジヘキシルエーテルが好ましく、ジイソアミルエーテルが特に好ましい。なお、現像液は、上記のような鎖状ジアルキルエーテル以外に、任意で、界面活性剤及び酸化防止剤として公知の添加剤を更に含有していても良い。現像液が任意成分を含む場合には、現像液中における任意成分の濃度は、例えば、2質量%以下であり得る。
<リンス工程>
任意で行いうるリンス工程では、現像工程で現像されたレジスト膜と、所定のリンス液とを接触させて、現像されたレジスト膜をリンスし、被加工物上にレジストパターンを形成する。リンス液としては、炭化水素系溶剤を含むリンス液を好適に用いることができる。
任意で行いうるリンス工程では、現像工程で現像されたレジスト膜と、所定のリンス液とを接触させて、現像されたレジスト膜をリンスし、被加工物上にレジストパターンを形成する。リンス液としては、炭化水素系溶剤を含むリンス液を好適に用いることができる。
[リンス液]
リンス液に含まれる好適な炭化水素系溶剤としては、例えば、炭素数12以下の直鎖又は分岐状の脂肪族炭化水素を挙げることができる。具体的には、リンス液に含まれる炭化水素系溶剤としては、n-ヘプタン、n-ノナン、及びn-デカン等の直鎖アルカン、並びに、イソペンタン、イソヘキサン、及びイソオクタン等の分岐鎖アルカンを挙げることができ、中でも、直鎖アルカンが好ましい。これらは、一種を単独で用いても良いし、複数種を併用することもできる。リンス液として炭化水素系溶剤を用いることで、リンス工程にてパターン倒れが生じることを効果的に抑制することができるので、結果的に、レジストパターン形成方法における解像性の向上効果及び照射マージン拡大効果を得ることができる。なお、リンス液は、任意で、上記のような炭化水素系溶剤以外に、界面活性剤等として公知の添加剤を更に含有していても良い。リンス液が任意成分を含む場合には、リンス液中における任意成分の濃度は、例えば、2質量%以下であり得る。
リンス液に含まれる好適な炭化水素系溶剤としては、例えば、炭素数12以下の直鎖又は分岐状の脂肪族炭化水素を挙げることができる。具体的には、リンス液に含まれる炭化水素系溶剤としては、n-ヘプタン、n-ノナン、及びn-デカン等の直鎖アルカン、並びに、イソペンタン、イソヘキサン、及びイソオクタン等の分岐鎖アルカンを挙げることができ、中でも、直鎖アルカンが好ましい。これらは、一種を単独で用いても良いし、複数種を併用することもできる。リンス液として炭化水素系溶剤を用いることで、リンス工程にてパターン倒れが生じることを効果的に抑制することができるので、結果的に、レジストパターン形成方法における解像性の向上効果及び照射マージン拡大効果を得ることができる。なお、リンス液は、任意で、上記のような炭化水素系溶剤以外に、界面活性剤等として公知の添加剤を更に含有していても良い。リンス液が任意成分を含む場合には、リンス液中における任意成分の濃度は、例えば、2質量%以下であり得る。
なお、リンス工程におけるリンス液の温度は特に限定されないが、例えば-20℃以上25℃以下とすることができる。さらにまた、リンス時間は、例えば、5秒以上3分以下とすることができる。
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
そして、実施例及び比較例において、重合体の重量平均分子量及び分子量分布、レジストパターンの耐ドライエッチング性、レジスト膜の膜厚変化、並びに、レジストパターン形成方法における感度、解像性、及び照射マージンは、下記の方法で測定及び評価した。
そして、実施例及び比較例において、重合体の重量平均分子量及び分子量分布、レジストパターンの耐ドライエッチング性、レジスト膜の膜厚変化、並びに、レジストパターン形成方法における感度、解像性、及び照射マージンは、下記の方法で測定及び評価した。
<分子量及び分子量分布>
得られた重合体について、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量を、ゲル浸透クロマトグラフ(東ソー社製、HLC-8220)にカラムとしてTSKgel G4000HXL、TSKgel G2000HXL、TSKgel G1000HXL(何れも東ソー社製)を連結したものを使用し、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、標準ポリスチレン換算値として求めた。そして、求めた重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の値から、分子量分布(Mw/Mn)の値を算出した。
得られた重合体について、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量を、ゲル浸透クロマトグラフ(東ソー社製、HLC-8220)にカラムとしてTSKgel G4000HXL、TSKgel G2000HXL、TSKgel G1000HXL(何れも東ソー社製)を連結したものを使用し、展開溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、標準ポリスチレン換算値として求めた。そして、求めた重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の値から、分子量分布(Mw/Mn)の値を算出した。
<レジスト膜の耐ドライエッチング性>
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:2.5質量%)を得た。得られたポジ型レジスト組成物を直径4インチシリコンウェハ上にスピンコーターで塗布した後、温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、厚さ150nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜の厚みT0(nm)を測定した。次いで、レジスト膜付きのシリコンウェハをスパッタ装置に導入し、酸素プラズマで逆スパッタリングを1分間行った。逆スパッタリング後のレジスト膜の厚みT1(nm)を測定した。そして、減膜レート=T0-T1(1分間当たりの減膜量、単位:nm/分)を算出し、以下の基準に従って耐ドライエッチング性を評価した。減膜レートの値が小さいほど、耐ドライエッチング性が高いことを示す。そして、レジスト膜の耐ドライエッチング性が高いということは、かかるレジスト膜を用いて形成されたレジストパターンの耐ドライエッチング性が高いということ意味する。
A:減膜レートが27nm/分未満
B:減膜レートが27nm/分以上30nm/分未満
C:減膜レートが30nm/分以上
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:2.5質量%)を得た。得られたポジ型レジスト組成物を直径4インチシリコンウェハ上にスピンコーターで塗布した後、温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、厚さ150nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜の厚みT0(nm)を測定した。次いで、レジスト膜付きのシリコンウェハをスパッタ装置に導入し、酸素プラズマで逆スパッタリングを1分間行った。逆スパッタリング後のレジスト膜の厚みT1(nm)を測定した。そして、減膜レート=T0-T1(1分間当たりの減膜量、単位:nm/分)を算出し、以下の基準に従って耐ドライエッチング性を評価した。減膜レートの値が小さいほど、耐ドライエッチング性が高いことを示す。そして、レジスト膜の耐ドライエッチング性が高いということは、かかるレジスト膜を用いて形成されたレジストパターンの耐ドライエッチング性が高いということ意味する。
A:減膜レートが27nm/分未満
B:減膜レートが27nm/分以上30nm/分未満
C:減膜レートが30nm/分以上
<レジスト膜の膜厚変化>
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:2.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み100nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。
レジスト膜を形成したシリコンウェハを23℃で現像液に3分間浸漬した後、イソプロパノールで10秒間リンスし、窒素ガスをブローすることで乾燥を行った。
現像液に浸漬前後の膜厚を光干渉式膜厚測定装置(SCREENセミコンダクターソリューション社製 ラムダエース VM-1210)で測定し、以下の式に従って膜厚変化率を算出した。
膜厚変化率(%)=現像液浸漬後の膜厚(nm)/現像液浸漬前の膜厚(nm)×100
そして、算出した膜厚変化率の値を、以下の基準に従って評価した。
A:1%未満
B:1%以上5%未満
C:5%以上10%未満
D:10%以上
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:2.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み100nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。
レジスト膜を形成したシリコンウェハを23℃で現像液に3分間浸漬した後、イソプロパノールで10秒間リンスし、窒素ガスをブローすることで乾燥を行った。
現像液に浸漬前後の膜厚を光干渉式膜厚測定装置(SCREENセミコンダクターソリューション社製 ラムダエース VM-1210)で測定し、以下の式に従って膜厚変化率を算出した。
膜厚変化率(%)=現像液浸漬後の膜厚(nm)/現像液浸漬前の膜厚(nm)×100
そして、算出した膜厚変化率の値を、以下の基準に従って評価した。
A:1%未満
B:1%以上5%未満
C:5%以上10%未満
D:10%以上
<感度>
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:1.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み40nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-5700)を用いて、加速電圧50KVで照射量を6μC/cm2ずつ300μC/cmまで増加させながら、500μm×500μmの正方形のパターンを合計50個描画した。
電子線描画したレジスト膜付きウエハを23℃において、現像液で1分間、リンス液で10秒間処理した。描画パターン部の膜厚を光干渉式膜厚測定装置(SCREENセミコンダクターソリューション社製 ラムダエース VM-1210)で測定し、照射量に対する膜厚の関係(コントラストカーブ)を得た。コントラストカーブにおいて、規格化膜厚0.8~0.2となる部分を2次関数で近似し、近似式とX軸の交点となる照射量をレジストの感度とし、以下の基準で評価した。
A:150μC/cm2未満
B:150μC/cm2以上200μC/cm2未満
C:200μC/cm2以上
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:1.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み40nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にレジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-5700)を用いて、加速電圧50KVで照射量を6μC/cm2ずつ300μC/cmまで増加させながら、500μm×500μmの正方形のパターンを合計50個描画した。
電子線描画したレジスト膜付きウエハを23℃において、現像液で1分間、リンス液で10秒間処理した。描画パターン部の膜厚を光干渉式膜厚測定装置(SCREENセミコンダクターソリューション社製 ラムダエース VM-1210)で測定し、照射量に対する膜厚の関係(コントラストカーブ)を得た。コントラストカーブにおいて、規格化膜厚0.8~0.2となる部分を2次関数で近似し、近似式とX軸の交点となる照射量をレジストの感度とし、以下の基準で評価した。
A:150μC/cm2未満
B:150μC/cm2以上200μC/cm2未満
C:200μC/cm2以上
<解像性>
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:1.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み40nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にポジ型レジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-5700)を用いて、線幅18nm、20nm、22nm、24nm、26nmのラインアンドスペース1:1のパターンをそれぞれ電子線描画し、電子線描画したウエハを得た。電子線描画にあたり、各パターンについて、100μC/cm2~400μC/cm2の照射量範囲内で照射量が10μC/cm2ずつ異なる複数の照射領域を設定した。
電子線描画した各ウエハを23℃において、現像液に1分間、リンス液に10秒間浸漬することで、ラインアンドスペースパターンを形成した。走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)にて倍率5万倍で観察を行い、パターンが分離解像した最小のラインアンドスペース幅に応じて、レジストパターン形成方法における解像性を以下の基準で評価した。なお、本評価にあたり、上述の通り、ある線幅のラインアンドスペースパターンについて、電子線照射量の異なる複数の照射領域を設定している。ある線幅のラインアンドスペースパターンを電子線描画したウエハを、現像及びリンスした場合に、少なくとも一つの照射領域にて分離解像したパターンが得られていた場合に、かかる線幅のラインアンドスペースパターンは分離解像可能であったと判定した。そして、分離解像可能であった線幅のうち、最も線幅の小さい線幅を、「パターンが分離解像した最小のラインアンドスペース幅」とした。
A:18nm~20nm
B:22nm~26nm
C:何れの線幅のパターンも解像せず
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:1.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み40nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にポジ型レジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-5700)を用いて、線幅18nm、20nm、22nm、24nm、26nmのラインアンドスペース1:1のパターンをそれぞれ電子線描画し、電子線描画したウエハを得た。電子線描画にあたり、各パターンについて、100μC/cm2~400μC/cm2の照射量範囲内で照射量が10μC/cm2ずつ異なる複数の照射領域を設定した。
電子線描画した各ウエハを23℃において、現像液に1分間、リンス液に10秒間浸漬することで、ラインアンドスペースパターンを形成した。走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)にて倍率5万倍で観察を行い、パターンが分離解像した最小のラインアンドスペース幅に応じて、レジストパターン形成方法における解像性を以下の基準で評価した。なお、本評価にあたり、上述の通り、ある線幅のラインアンドスペースパターンについて、電子線照射量の異なる複数の照射領域を設定している。ある線幅のラインアンドスペースパターンを電子線描画したウエハを、現像及びリンスした場合に、少なくとも一つの照射領域にて分離解像したパターンが得られていた場合に、かかる線幅のラインアンドスペースパターンは分離解像可能であったと判定した。そして、分離解像可能であった線幅のうち、最も線幅の小さい線幅を、「パターンが分離解像した最小のラインアンドスペース幅」とした。
A:18nm~20nm
B:22nm~26nm
C:何れの線幅のパターンも解像せず
<照射マージン>
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:1.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み40nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にポジ型レジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-5700)を用いて、線幅26nmのラインアンドスペース1:1のパターンを、電子線の照射量を10μC/cm2刻みで100μC/cm2~400μC/cm2まで変化させて電子線描画を行った。なお、上記<解像性>の評価の際と同様に、電子線照射量の異なる複数の照射領域を設定した。
電子線描画したウエハを、23℃において、現像液に1分間、リンス液に10秒間浸漬することで、ラインアンドスペースパターンを形成した。倍率5万倍でSEM観察を行い、ラインとスペースが分離し、パターン倒れやくっつきがない照射領域の数をカウントして以下の基準で評価した。
A:8個以上
B:4~7個
C:3個以下
実施例、比較例で調製した重合体をアニソールに溶解させて、ポアサイズ0.25μmのポリエチレンフィルターでろ過することで、ポジ型レジスト組成物(重合体の濃度:1.5質量%)を得た。スピンコーター(ミカサ社製、MS-A150)を使用し、ポジ型レジスト組成物を4インチのシリコンウェハ上に厚み40nmとなるように塗布した。そして、塗布したポジ型レジスト組成物を温度180℃のホットプレートで3分間加熱して、シリコンウェハ上にポジ型レジスト膜を形成した。そして、電子線描画装置(エリオニクス社製、ELS-5700)を用いて、線幅26nmのラインアンドスペース1:1のパターンを、電子線の照射量を10μC/cm2刻みで100μC/cm2~400μC/cm2まで変化させて電子線描画を行った。なお、上記<解像性>の評価の際と同様に、電子線照射量の異なる複数の照射領域を設定した。
電子線描画したウエハを、23℃において、現像液に1分間、リンス液に10秒間浸漬することで、ラインアンドスペースパターンを形成した。倍率5万倍でSEM観察を行い、ラインとスペースが分離し、パターン倒れやくっつきがない照射領域の数をカウントして以下の基準で評価した。
A:8個以上
B:4~7個
C:3個以下
(実施例1)
<単量体(a-1)の合成>
3つ口フラスコに窒素気流下、アクリル酸-1-アダマンチル30.0g、脱水クロロホルム300ml、脱水ジメチルホルムアミド0.9mlを加えて攪拌を行い、5℃に冷却した。内温を20℃以下に保ちながら、塩素ガス15.7gを導入し、12時間反応を行った。反応液を減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘプタン/クロロホルム=10/1(体積比))で精製し、減圧濃縮した。濃縮物にヘキサン200mlを加えて0℃に冷却した。次いで、トリエチルアミン50gをゆっくり滴下し、室温まで昇温して5時間反応を行った。析出した塩を桐山ロートでろ過し、塩をヘキサン50mlで2回洗浄した。ろ液及び洗浄液に対し、1M塩酸で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、飽和食塩水で2回、分液操作を行った。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた後にろ過を行い、ろ液を減圧濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=40/1(体積比))で精製し、濃縮することで、下記式の構造を有する単量体(a-1)を得た。
<単量体(a-1)の合成>
3つ口フラスコに窒素気流下、アクリル酸-1-アダマンチル30.0g、脱水クロロホルム300ml、脱水ジメチルホルムアミド0.9mlを加えて攪拌を行い、5℃に冷却した。内温を20℃以下に保ちながら、塩素ガス15.7gを導入し、12時間反応を行った。反応液を減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘプタン/クロロホルム=10/1(体積比))で精製し、減圧濃縮した。濃縮物にヘキサン200mlを加えて0℃に冷却した。次いで、トリエチルアミン50gをゆっくり滴下し、室温まで昇温して5時間反応を行った。析出した塩を桐山ロートでろ過し、塩をヘキサン50mlで2回洗浄した。ろ液及び洗浄液に対し、1M塩酸で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、飽和食塩水で2回、分液操作を行った。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた後にろ過を行い、ろ液を減圧濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=40/1(体積比))で精製し、濃縮することで、下記式の構造を有する単量体(a-1)を得た。
<重合体1の合成>
撹拌子を入れたガラス製のアンプルに、単量体(a-1)40.00gと、単量体(b)としてのα-メチルスチレン46.03gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル 0.055gと、溶媒としてのシクロペンタノン21.50gとを加えて密封し、窒素ガスで加圧、脱圧を10回繰り返して系内の酸素を除去した。
そして、系内を78℃に加温し、6時間反応を行った。次に、系内にテトラヒドロフラン100gを加え、得られた溶液をメタノール2.0L中に滴下して重合物を析出させた。その後、析出した重合物をろ過で回収した後、テトラヒドロフラン200gに溶解させ、得られた溶液をメタノール2.0L中に滴下し、生成した沈殿物をろ過により回収して50℃で24時間乾燥させることにより、以下の二種の単量体単位を含む重合体1を得た。
得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は62000、分子量分布(Mw/Mn)は1.79であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
撹拌子を入れたガラス製のアンプルに、単量体(a-1)40.00gと、単量体(b)としてのα-メチルスチレン46.03gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル 0.055gと、溶媒としてのシクロペンタノン21.50gとを加えて密封し、窒素ガスで加圧、脱圧を10回繰り返して系内の酸素を除去した。
そして、系内を78℃に加温し、6時間反応を行った。次に、系内にテトラヒドロフラン100gを加え、得られた溶液をメタノール2.0L中に滴下して重合物を析出させた。その後、析出した重合物をろ過で回収した後、テトラヒドロフラン200gに溶解させ、得られた溶液をメタノール2.0L中に滴下し、生成した沈殿物をろ過により回収して50℃で24時間乾燥させることにより、以下の二種の単量体単位を含む重合体1を得た。
得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は62000、分子量分布(Mw/Mn)は1.79であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
また、上記に従って、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、レジスト膜の膜厚変化、レジスト膜の耐ドライエッチング性、並びに、レジストパターン形成方法における感度、解像性、及び照射マージンの評価にあたり用いた現像液は鎖状ジアルキルエーテルとしてのジアミルエーテルであり、リンス液は炭化水素系溶剤としてのn-ヘプタンである。
(実施例2)
各種評価にあたり用いる現像液を鎖状ジアルキルエーテルとしてのジイソアミルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを2質量%以下含有する)とし、リンス液を炭化水素系溶剤としてのn-ノナンとした以外は、実施例1と同様にして、各種評価を行った。結果を表1に示す。
各種評価にあたり用いる現像液を鎖状ジアルキルエーテルとしてのジイソアミルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを2質量%以下含有する)とし、リンス液を炭化水素系溶剤としてのn-ノナンとした以外は、実施例1と同様にして、各種評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
<重合体2の合成>
重合体1の合成で、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルを 0.055gから0.0018gとした以外は、重合体1の合成と同様にして重合体2を得た。
得られた重合体2の重量平均分子量(Mw)は112000、分子量分布(Mw/Mn)は2.30であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
<重合体2の合成>
重合体1の合成で、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルを 0.055gから0.0018gとした以外は、重合体1の合成と同様にして重合体2を得た。
得られた重合体2の重量平均分子量(Mw)は112000、分子量分布(Mw/Mn)は2.30であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
そして、重合体2を用いて、上記に従って、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液は鎖状ジアルキルエーテルとしてのジヘキシルエーテルであり、リンス液は炭化水素系溶剤としてのn-デカンであった。
(実施例4)
<重合体3の調製>
5gの重合体1を50gのテトラヒドロフラン(THF)に溶解させて得られた溶液をTHF337gとメタノール(MeOH)500gとの混合溶媒に滴下した。その後、溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、不溶物を回収した後、50℃で24時間真空乾燥した。
得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は69000、分子量分布(Mw/Mn)は1.42であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
<重合体3の調製>
5gの重合体1を50gのテトラヒドロフラン(THF)に溶解させて得られた溶液をTHF337gとメタノール(MeOH)500gとの混合溶媒に滴下した。その後、溶液をキリヤマ漏斗によりろ過し、不溶物を回収した後、50℃で24時間真空乾燥した。
得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は69000、分子量分布(Mw/Mn)は1.42であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
そして、重合体3を用いて、上記に従って、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液は鎖状ジアルキルエーテルとしてのジヘキシルエーテルであり、リンス液は炭化水素系溶剤としてのn-デカンであった。
(実施例5)
<単量体(a-2)の合成>
ディーンスターク装置を取り付けた3つ口フラスコに窒素気流下、2,3-ジクロロプロピオン酸56.3g、2-アダマンタノール50.0g、ジメシチルアンモニウムペンタフルオロベンゼンスルホナート1.9g、トルエン200mlを加えた後、120℃まで昇温し、生成する水を留去しながら、24時間反応を行った。
反応液を室温まで冷却後、ヘキサン300mlを加えて0℃に冷却した。次いで、トリエチルアミン50gをゆっくり滴下し、室温まで昇温して5時間反応を行った。析出した塩を桐山ロートでろ過し、塩をヘキサン50mlで2回洗浄した。ろ液及び洗浄液に対し、1M塩酸で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、飽和食塩水で2回、分液操作を行った。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた後にろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。濃縮物にヘキサンを加えて60℃に加温して溶解させたのちに0℃に冷却することで、結晶を析出させた。結晶を桐山ロートでろ過し、室温で24時間減圧乾燥することで、下記式の構造を有する単量体(a-2)を得た。
<単量体(a-2)の合成>
ディーンスターク装置を取り付けた3つ口フラスコに窒素気流下、2,3-ジクロロプロピオン酸56.3g、2-アダマンタノール50.0g、ジメシチルアンモニウムペンタフルオロベンゼンスルホナート1.9g、トルエン200mlを加えた後、120℃まで昇温し、生成する水を留去しながら、24時間反応を行った。
反応液を室温まで冷却後、ヘキサン300mlを加えて0℃に冷却した。次いで、トリエチルアミン50gをゆっくり滴下し、室温まで昇温して5時間反応を行った。析出した塩を桐山ロートでろ過し、塩をヘキサン50mlで2回洗浄した。ろ液及び洗浄液に対し、1M塩酸で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、飽和食塩水で2回、分液操作を行った。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた後にろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。濃縮物にヘキサンを加えて60℃に加温して溶解させたのちに0℃に冷却することで、結晶を析出させた。結晶を桐山ロートでろ過し、室温で24時間減圧乾燥することで、下記式の構造を有する単量体(a-2)を得た。
<重合体4の合成>
撹拌子を入れたガラス製のアンプルに、単量体(a-2)10.00gと、単量体(b)としてのα-メチルスチレン10.51gと、重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル0.019gと、溶媒としてのシクロペンタノン5.38gとを加えて密封し、窒素ガスで加圧、脱圧を10回繰り返して系内の酸素を除去した。
そして、系内を78℃に加温し、6時間反応を行った。次に、系内にテトラヒドロフラン20gを加え、得られた溶液をメタノール1.5L中に滴下して重合物を析出させた。その後、析出した重合物をろ過で回収した後、テトラヒドロフラン20gに溶解させ、得られた溶液をメタノール1.5L中に滴下し、生成した沈殿物をろ過により回収して50℃で24時間乾燥させることにより、以下の二種類の単量体単位を含む重合体4を得た。
得られた重合体4の重量平均分子量(Mw)は72000、分子量分布(Mw/Mn)は1.87であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-2-アダマンチル単位が54mol%であった。
撹拌子を入れたガラス製のアンプルに、単量体(a-2)10.00gと、単量体(b)としてのα-メチルスチレン10.51gと、重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル0.019gと、溶媒としてのシクロペンタノン5.38gとを加えて密封し、窒素ガスで加圧、脱圧を10回繰り返して系内の酸素を除去した。
そして、系内を78℃に加温し、6時間反応を行った。次に、系内にテトラヒドロフラン20gを加え、得られた溶液をメタノール1.5L中に滴下して重合物を析出させた。その後、析出した重合物をろ過で回収した後、テトラヒドロフラン20gに溶解させ、得られた溶液をメタノール1.5L中に滴下し、生成した沈殿物をろ過により回収して50℃で24時間乾燥させることにより、以下の二種類の単量体単位を含む重合体4を得た。
得られた重合体4の重量平均分子量(Mw)は72000、分子量分布(Mw/Mn)は1.87であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-2-アダマンチル単位が54mol%であった。
そして、重合体4を用いて、上記に従って、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液は鎖状ジアルキルエーテルとしてのジアミルエーテルであり、リンス液は炭化水素系溶剤としてのn-デカンであった。
(実施例6)
実施例5にて調製した重合体4と同じ組成の重合体を用いて、各種評価を行った。各種評価にあたり、現像液としては鎖状ジアルキルエーテルとしてのジヘキシルエーテルを用い、リンス液としては炭化水素系溶剤としてのn-ヘプタンを用いた。結果を表1に示す。
実施例5にて調製した重合体4と同じ組成の重合体を用いて、各種評価を行った。各種評価にあたり、現像液としては鎖状ジアルキルエーテルとしてのジヘキシルエーテルを用い、リンス液としては炭化水素系溶剤としてのn-ヘプタンを用いた。結果を表1に示す。
(実施例7)
実施例5にて調製した重合体4と同じ組成の重合体を用いて、各種評価を行った。各種評価にあたり、現像液としては鎖状ジアルキルエーテルとしてのジブチルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを2質量%以下含有する)を用い、リンス液としては炭化水素系溶剤としてのn-デカンを用いた。結果を表1に示す。
実施例5にて調製した重合体4と同じ組成の重合体を用いて、各種評価を行った。各種評価にあたり、現像液としては鎖状ジアルキルエーテルとしてのジブチルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを2質量%以下含有する)を用い、リンス液としては炭化水素系溶剤としてのn-デカンを用いた。結果を表1に示す。
(実施例8)
<単量体(a-3)の合成>
ディーンスターク装置を取り付けた3つ口フラスコに窒素気流下、2,3-ジクロロプロピオン酸25.3g、1-アダマンタンメタノール24.5g、ジメシチルアンモニウムペンタフルオロベンゼンスルホナート0.7g、トルエン100mlを加えた後、昇温し、80℃で12時間、130℃で4時間、生成する水を留去しながら、16時間反応を行った。
反応液を室温まで冷却後、ヘキサン150mlを加えて0℃に冷却した。次いで、トリエチルアミン22.5gをゆっくり滴下し、室温まで昇温して5時間反応を行った。析出した塩を桐山ロートでろ過し、塩をヘキサン25mlで2回洗浄した。ろ液及び洗浄液に対し、1M塩酸で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、飽和食塩水で2回、分液操作を行った。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた後にろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。濃縮物に少量のヘキサンを加えて桐山ロートでろ過し、室温で24時間減圧乾燥することで、下記式の構造を有する単量体(a-3)を得た。
<単量体(a-3)の合成>
ディーンスターク装置を取り付けた3つ口フラスコに窒素気流下、2,3-ジクロロプロピオン酸25.3g、1-アダマンタンメタノール24.5g、ジメシチルアンモニウムペンタフルオロベンゼンスルホナート0.7g、トルエン100mlを加えた後、昇温し、80℃で12時間、130℃で4時間、生成する水を留去しながら、16時間反応を行った。
反応液を室温まで冷却後、ヘキサン150mlを加えて0℃に冷却した。次いで、トリエチルアミン22.5gをゆっくり滴下し、室温まで昇温して5時間反応を行った。析出した塩を桐山ロートでろ過し、塩をヘキサン25mlで2回洗浄した。ろ液及び洗浄液に対し、1M塩酸で2回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、飽和食塩水で2回、分液操作を行った。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えた後にろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。濃縮物に少量のヘキサンを加えて桐山ロートでろ過し、室温で24時間減圧乾燥することで、下記式の構造を有する単量体(a-3)を得た。
<重合体5の合成>
撹拌子を入れたガラス製のアンプルに、単量体(a-3)10.00gと、単量体(b)としてのα-メチルスチレン10.86gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.015gと、溶媒としてのシクロペンタノン2.60gを加えて密封し、窒素ガスで加圧、脱圧を10回繰り返して系内の酸素を除去した。
そして、系内を78℃に加温し、6時間反応を行った。次に、系内にテトラヒドロフラン20gを加え、得られた溶液をメタノール1.0L中に滴下して重合物を析出させた。その後、析出した重合物をろ過で回収した後、テトラヒドロフラン20gに溶解させ、得られた溶液をメタノール1.0L中に滴下し、生成した沈殿物をろ過により回収して50℃で24時間乾燥させることにより、以下の二種の単量体単位を含む重合体5を得た。
得られた重合体5の重量平均分子量(Mw)は58000、分子量分布(Mw/Mn)は1.78であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸メチル-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
撹拌子を入れたガラス製のアンプルに、単量体(a-3)10.00gと、単量体(b)としてのα-メチルスチレン10.86gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.015gと、溶媒としてのシクロペンタノン2.60gを加えて密封し、窒素ガスで加圧、脱圧を10回繰り返して系内の酸素を除去した。
そして、系内を78℃に加温し、6時間反応を行った。次に、系内にテトラヒドロフラン20gを加え、得られた溶液をメタノール1.0L中に滴下して重合物を析出させた。その後、析出した重合物をろ過で回収した後、テトラヒドロフラン20gに溶解させ、得られた溶液をメタノール1.0L中に滴下し、生成した沈殿物をろ過により回収して50℃で24時間乾燥させることにより、以下の二種の単量体単位を含む重合体5を得た。
得られた重合体5の重量平均分子量(Mw)は58000、分子量分布(Mw/Mn)は1.78であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸メチル-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
そして、重合体5を用いて、上記に従って、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液は鎖状ジアルキルエーテルとしてのジイソアミルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを2質量%以下含有する)であり、リンス液は炭化水素系溶剤としてのn-デカンであった。
(実施例9)
実施例1にて調製した重合体1と同じ組成の重合体を用いて、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液はシクロペンチルメチルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを0.5質量%以下含有する)であり、リンス液はn-デカンであった。
実施例1と同様にレジスト膜の耐ドライエッチング性の評価結果は良好であったが、現像液として環状アルキルエーテルであるシクロペンチルメチルエーテルを用いているため、現像液に対してレジスト膜が溶解しすぎてしまった。従って、レジスト膜の膜厚変化の評価がD評価であり、露光工程を伴ったその他の評価項目では、膜が現像液に対して溶解して消失してしまい、評価をすることができなかった。
実施例1にて調製した重合体1と同じ組成の重合体を用いて、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液はシクロペンチルメチルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを0.5質量%以下含有する)であり、リンス液はn-デカンであった。
実施例1と同様にレジスト膜の耐ドライエッチング性の評価結果は良好であったが、現像液として環状アルキルエーテルであるシクロペンチルメチルエーテルを用いているため、現像液に対してレジスト膜が溶解しすぎてしまった。従って、レジスト膜の膜厚変化の評価がD評価であり、露光工程を伴ったその他の評価項目では、膜が現像液に対して溶解して消失してしまい、評価をすることができなかった。
(比較例1)
<重合体6の合成>
重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルを 0.055gから0.912gとした以外は、重合体1の合成と同様にして重合体6を得た。
得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は15000、分子量分布(Mw/Mn)は1.67であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
<重合体6の合成>
重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリルを 0.055gから0.912gとした以外は、重合体1の合成と同様にして重合体6を得た。
得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は15000、分子量分布(Mw/Mn)は1.67であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位が54mol%であった。
そして、重合体6を用いて、上記に従って、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液は、ジイソアミルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを2質量%以下含有する)であり、リンス液は、n-ヘプタンであった。
なお、低分子量である重合体6は、高感度であるものの、耐ドライエッチング性及びレジスト膜の膜厚変化耐性に劣っていた。また、重合体6を用いたレジストパターン形成方法は解像性及び照射マージンの評価結果が実施例よりも劣っていた。
なお、低分子量である重合体6は、高感度であるものの、耐ドライエッチング性及びレジスト膜の膜厚変化耐性に劣っていた。また、重合体6を用いたレジストパターン形成方法は解像性及び照射マージンの評価結果が実施例よりも劣っていた。
(比較例2)
<重合体7の合成>
単量体としてのα-クロロアクリル酸メチル3.0g及びα-メチルスチレン6.88gと、溶媒としてのシクロペンタノン12.1gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.012gとを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉及び窒素置換して、窒素雰囲気下、78℃の恒温槽内で48時間撹拌した。その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にTHF30gを加えた。そして、THFを加えた溶液をメタノール300g中に滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液を桐山ロートによりろ過し、白色の凝固物(重合体)を得た。
得られた重合体7の重量平均分子量(Mw)は57000、分子量分布(Mw/Mn)は1.88であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸メチル単位が54mol%であった。
<重合体7の合成>
単量体としてのα-クロロアクリル酸メチル3.0g及びα-メチルスチレン6.88gと、溶媒としてのシクロペンタノン12.1gと、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル0.012gとを含む単量体組成物をガラス容器に入れ、ガラス容器を密閉及び窒素置換して、窒素雰囲気下、78℃の恒温槽内で48時間撹拌した。その後、室温に戻し、ガラス容器内を大気解放した後、得られた溶液にTHF30gを加えた。そして、THFを加えた溶液をメタノール300g中に滴下し、重合物を析出させた。その後、析出した重合物を含む溶液を桐山ロートによりろ過し、白色の凝固物(重合体)を得た。
得られた重合体7の重量平均分子量(Mw)は57000、分子量分布(Mw/Mn)は1.88であった。また1H-NMR測定により算出したモノマー比は、α-メチルスチレン単位が46mol%、α-クロロアクリル酸メチル単位が54mol%であった。
そして、重合体7を用いて、上記に従って、各種評価を行った。結果を表1に示す。なお、各種評価にあたり用いた現像液は、ジイソアミルエーテル(酸化防止剤としてのジ-tert-ブチルヒドロキシトルエンを2質量%以下含有する)であり、リンス液は、イソプロピルアルコールであった。
なお、現像液としてのジイソアミルエーテルと上記重合体7との組み合わせを含むレジストパターン形成方法では、感度が過剰に低く解像性及び照射量マージンの評価の際には、解像することができなかった。
なお、現像液としてのジイソアミルエーテルと上記重合体7との組み合わせを含むレジストパターン形成方法では、感度が過剰に低く解像性及び照射量マージンの評価の際には、解像することができなかった。
表1中、
「ACA1Ad」は、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位を、
「AMS」は、α-メチルスチレン単位を、
「ACA2Ad」は、α-クロロアクリル酸-2-アダマンチル単位を、
「ACAM1Ad」は、α-クロロアクリル酸メチル-1-アダマンチル単位を、
「ACAM」は、α-クロロアクリル酸メチル単位を、
それぞれ示す。
「ACA1Ad」は、α-クロロアクリル酸-1-アダマンチル単位を、
「AMS」は、α-メチルスチレン単位を、
「ACA2Ad」は、α-クロロアクリル酸-2-アダマンチル単位を、
「ACAM1Ad」は、α-クロロアクリル酸メチル-1-アダマンチル単位を、
「ACAM」は、α-クロロアクリル酸メチル単位を、
それぞれ示す。
表1より、単量体単位(A)及び単量体単位(B)を有するとともに、重量平均分子量が30,000以上である実施例1~9の重合体1~5は、重量平均分子量が30,000未満である比較例1の重合体、及び単量体単位(A)を有さない比較例2の重合体と比較して、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能であったことが分かる。
また、実施例1~8と、実施例9との比較より明らかなように、本発明に従う重合体1~5を、鎖状ジアルキルエーテルを含む現像液で現像した場合に、良好な膜厚変化抑制効果、高い感度及び解像性、並びに広範な照射マージンが達成可能であったことが分かる。
また、実施例1~8と、実施例9との比較より明らかなように、本発明に従う重合体1~5を、鎖状ジアルキルエーテルを含む現像液で現像した場合に、良好な膜厚変化抑制効果、高い感度及び解像性、並びに広範な照射マージンが達成可能であったことが分かる。
本発明によれば、主鎖切断型のポジ型レジストとして使用した際に、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能な重合体を提供することができる。
また、本発明によれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能なポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法を提供することができる。
また、本発明によれば、耐ドライエッチング性に優れるレジストパターンを形成可能なポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法を提供することができる。
Claims (5)
- 前記Bが、置換基を有していてもよいアダマンチル基である、請求項1に記載の重合体。
- 請求項1又は2に記載の重合体と、溶剤とを含む、ポジ型レジスト組成物。
- 請求項3に記載のポジ型レジスト組成物を用いて主鎖切断型のポジ型レジスト膜を形成する工程と、
前記ポジ型レジスト膜を露光する工程と、
露光された前記ポジ型レジスト膜を現像液と接触させて現像し、現像膜を得る工程と、
を含み、
前記現像液が、鎖状ジアルキルエーテルを含む、
レジストパターン形成方法。 - 前記現像工程の後に、前記現像膜をリンス液と接触させてリンスする、リンス工程を更に含み、
前記リンス液が炭化水素系溶剤を含む、請求項4に記載のレジストパターン形成方法。
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