JP3781121B2 - レジスト材料 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細加工技術に適した新規な化学増幅レジスト材料に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められている中、次世代の微細加工技術として遠紫外線リソグラフィーが有望視されている。遠紫外線リソグラフィーは、0.3μm以下の加工も可能であり、光吸収の低いレジスト材料を用いた場合、基板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形成が可能となる。また、近年、遠紫外線の光源として高輝度なKrFエキシマレーザーを利用する技術が注目されており、これを量産技術として用いるためには、光吸収が低く、高感度なレジスト材料が要望されている。
【0003】
このような観点から、近年開発された酸を触媒とした化学増幅ポジ型レジスト材料(特公平2−27660号、特開昭63−27829号公報等に記載)は、感度、解像度、ドライエッチング耐性が高く、優れた特徴を有するもので、遠紫外線リソグラフィーに特に有望なレジスト材料である。
【0004】
しかしながら、化学増幅型レジスト材料の欠点として、露光からPEB(Post Exposure Bake)までの放置時間が長くなると、パターン形成した際にラインパターンがT−トップ形状になる、即ちパターン上部が太くなるという問題[PED(Post Exposure Delay)と呼ぶ]、又は塩基性の基板、特に窒化珪素、窒化チタン基板上での基板付近のパターンが太くなる(いわゆる裾引き現象)という問題がある。T−トップ現象は、レジスト膜表面の溶解性が低下するためと考えられ、基板面での裾引きは、基板付近で溶解性が低下するためと考えられる。また、露光からPEBまでの間に酸不安定基の脱離の暗反応が進行して、ラインの残し寸法が小さくなるという問題も生じている。これらのことは、化学増幅型レジスト材料の実用に供する場合の大きな欠点となっている。この欠点のため、従来のレジスト材料は、リソグラフィー工程での寸法制御を難しくし、ドライエッチングを用いた基板加工に際しても寸法制御を損ねるという問題がある[参考:W.Hinsberg,et.al.,J.Photopolym.Sci.Technol.,6(4),535−546(1993),T.Kumada,et.al.,J.Photopolym.Sci.Technol.,6(4),571−574(1993)]。
【0005】
レジスト材料において、PEDあるいは基板面の裾引きの問題の原因は、空気中あるいは基板表面の塩基性化合物が大きく関与していると考えられている。露光により発生したレジスト膜表面の酸は空気中の塩基性化合物と反応、失活し、PEBまでの放置時間が長くなればそれだけ失活する酸の量が増加するため、酸不安定基の分解が起こり難くなる。そのため、表面に難溶化層が形成され、パターンがT−トップ形状となるものである。
【0006】
ここで、塩基性化合物を添加することにより、空気中の塩基性化合物の影響を抑えることができ、更に発生した酸の未露光部への拡散を抑えることによって、PEDや矩形性、解像度向上に効果があることはよく知られている。
【0007】
例えば、特開平5−289322号公報ではイミダゾール系アミン、特開平6−266111号公報では、イミダゾール、アラニン、アデニン、アデノシン、特開平7−120929号公報ではpKa6以下のアミン、特開平7−134419号公報ではピリジン化合物、特開平7−128859号公報ではポリビニルピリジンの添加が記載されている。
【0008】
本発明者が種々検討した結果、pKaが高い塩基が酸の補足効果が高く、PEDの向上や塩基性基板上での裾引きの解消、解像力の向上に効果が高いことがわかった。
【0009】
一般的にpKaの低い芳香族アミンなどでは殆んど上記効果を見出すことができなかった。
【0010】
更にpKaが高ければ高いほどよいわけではなく、特開昭63−149640号、特開平5−232706号、同7−92678号公報に挙げられる各種アルキルアミン、米国特許第5,609,989号に挙げられている超強塩基といわれる下記に示すプロトンスポンジ、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン(DBN)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)、環状アルキルアミンあるいはテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど4級アミンの添加においても十分な効果を得ることができなかった。
【0011】
【化5】
【0012】
また、ネガ型レジストの場合においては、ポジ型とは異なる問題があり、例えばPEDにおいてパータン上部が膜減りで丸くなり、或いは塩基性の基板上で基板付近が細くなるアンダーカットプロファイルになり、パターンが倒れ易くなるといった現象が生じる。この場合、パターンの丸くなった部分或いはアンダーカットになった部分は架橋反応の低下による溶解の進行と考えられる。
【0013】
本発明は上記事情を改善するためになされたもので、レジストの膜減り防止効果に優れ、フォーカスマージン拡大効果の大きいレジスト材料を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、下記一般式(1)あるいは(2)で示されるポリエーテル基を持つアミンが最もレジストの膜減り防止に対する効果が高く、特に孤立パターンのフォーカスマージン拡大効果が高いことを見出し、本発明をなすに至った。
【0015】
【化6】
(式中、R1、R2、R3、R7、R8はそれぞれ独立して直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキレン基、R4、R5、R6、R9、R10は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又はアミノ基を示し、R4とR5、R5とR6、R4とR6、R4とR5とR6、R9とR10はそれぞれ結合して環を形成してもよい。k、m、nはそれぞれ0〜20の整数を示す。但し、k、m、n=0のとき、R4、R5、R6、R9、R10は水素原子を含まない。)
【0016】
従って、本発明は下記化学増幅ポジ型レジスト材料を提供する。
[I]:(A)下記一般式(1)及び(2)で示される塩基性化合物の1種又は2種以上、
【化7】
(式中、R1、R2、R3、R7、R8はそれぞれ独立して直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキレン基、R4、R5、R6、R9、R10は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又はアミノ基を示し、R4とR5、R5とR6、R4とR6、R4とR5とR6、R9とR10はそれぞれ結合して環を形成してもよい。k、m、nはそれぞれ0〜20の整数を示す。但し、k、m、n=0のとき、R4、R5、R6、R9、R10は水素原子を含まない。)
(B)有機溶剤、
(C)フェノール性水酸基の水素原子の10モル%以上が下記一般式(3)で示される酸不安定基によって置換され、かつ残りのフェノール性水酸基の水素原子の0モル%を超える割合で下記一般式(5a)又は(5b)で示されるC−O−C基を有する架橋基により分子内及び/又は分子間で架橋されている重量平均分子量5,000〜100,000のベース樹脂、
【化8】
(式中R11、R12はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜18の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基を示し、R13は炭素数1〜18のヘテロ原子を有していてもよい1価の炭化水素基を示し、R11とR12、R11とR13、R12とR13は環を形成してもよく、環を形成する場合にはR11、R12、R13はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)
【化9】
(式中、R21、R22は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R21とR22とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR21、R22は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R23は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、bは0又は1〜10の整数である。Aは、a価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−NHCONH−を示す。aは2〜8、a’は1〜7の整数である。)
(D)酸発生剤
を含有することを特徴とするレジスト材料。
【0017】
[II]:更に、
(E)下記一般式(6)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜300,000の高分子化合物
を含有することを特徴とする上記[I]記載のレジスト材料。
【化10】
(式中、R31は水素原子又はメチル基を示し、R32は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R33は−CR11R12OR13とは異なる酸不安定基であり、c及びeは0又は正数、dは正数で、c+d+e=1であり、0.5≦d/(c+d+e)≦1.0である。)
【0018】
[III]:更に、
(F)酸不安定基を有する溶解阻止剤
を含有することを特徴とする上記[I]又は[II]記載のレジスト材料。
【0019】
以下、本発明につき更に詳しく説明すると、本発明のレジスト材料は、下記一般式(1)及び(2)で示される塩基性化合物(A)から選ばれる1種又は2種以上を配合したものである。
【0020】
【化11】
(式中、R1、R2、R3、R7、R8はそれぞれ独立して直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキレン基、R4、R5、R6、R9、R10は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基又はアミノ基を示し、R4とR5、R5とR6、R4とR6、R4とR5とR6、R9とR10はそれぞれ結合して環を形成してもよい。k、m、nはそれぞれ0〜20の整数を示す。但し、k、m、n=0のとき、R4、R5、R6、R9、R10は水素原子を含まない。)
【0021】
ここで、R1、R2、R3、R7、R8のアルキレン基としては、炭素数1〜20、好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8のものであり、具体的には、メチレン、エチレン、n−プロピレン、イソプロピレン、n−ブチレン、イソブチレン、n−ペンチレン、イソペンチレン、ヘキシレン、ノニレン、デシレン、シクロペンチレン、シクロへキシレン等が挙げられる。
【0022】
また、R4、R5、R6、R9、R10のアルキル基としては、炭素数1〜20、好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6のものであり、これらは直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。具体的には、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、ノニル、デシル、ドデシル、トリデシル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。
【0023】
更に、R4とR5、R5とR6、R4とR6、R4とR5とR6、R9とR10が環を形成する場合、R4、R5、R6、R9、R10はそれぞれ炭素数は1〜20、より好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6のアルキレン基であり、またこれらの環は炭素数1〜6、特に1〜4のアルキル基が分岐していてもよい。
【0024】
k、m、nはそれぞれ0〜20の整数であり、より好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8の整数である。
【0025】
上記(1)、(2)の化合物として具体的には下記のものを挙げることができる。
【0026】
【化12】
【0027】
【化13】
【0028】
上記塩基性化合物を製造する方法としては、例えばトリエタノールアミンを塩基の存在下にクロロメチルエーテル類と反応させる方法が挙げられる。
【0029】
【化14】
(R’’は、R4、R5又はR6を示す。)
【0030】
ここで、反応溶剤としては、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等を用いることができ、反応温度−78℃〜100℃、特には−20℃〜80℃にて反応を行うことができる。なお、反応時間は通常0.5〜24時間である。
【0031】
また、上記反応において、塩基としては、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン等のトリエタノールアミンよりもpKaの高い有機塩基、水素化ナトリウム、カリウムt−ブトキシド等の無機塩基が好適に用いられる。クロロメチルエーテル類は、上記した通りであるが、例えばクロロメチルメチルエーテル(MOMCl)、クロロメチル(2−メトキシエトキシ)メチルエーテル(MEMCl)等が挙げられ、これらクロロメチルエーテル類としては、対応するアルコールをホルムアルデヒド、塩化水素で縮合する方法、対応するアルコールをメチルチオメチル化した後、Cl/CCl4でC−S結合を加塩素分解する方法、対応するメチルエーテルを塩化スルフリル(SO2Cl2)でクロル化する方法など、公知の方法で得ることができる。
【0032】
なお、式(2)の塩基性化合物も上記方法に準じて合成することができる。
【0033】
本発明のレジスト材料は、上記塩基性化合物(1)、(2)の1種又は2種以上を含有するものである。この場合、レジスト材料としてはポジ型であってもネガ型であってもよいが、特に化学増幅型であることが好ましい。
【0034】
このようなレジスト材料としては、
(A)上記式(1)及び(2)の塩基性化合物の1種又は2種以上、
(B)有機溶剤、
(C)ベース樹脂、
(D)酸発生剤
を含み、更に必要に応じ
(E)上記(C)成分とは異なる高分子化合物であって、(C)成分と共に、ベース樹脂を構成する高分子化合物、
(F)酸不安定基を有する溶解阻止剤
を含む化学増幅ポジ型レジスト材料、或いは、
(A)上記式(1)及び(2)の塩基性化合物の1種又は2種以上、
(B)有機溶剤、
(G)アルカリ可溶性樹脂(ベース樹脂)、
(D)酸発生剤、
(H)酸の作用によって架橋する化合物
を含む化学増幅ネガ型レジスト材料を挙げることができる。
【0035】
ここで、(A)成分としてレジスト材料に配合する式(1)、(2)の塩基性化合物の配合量は、全ベース樹脂100重量部に対して0.001〜10重量部であることが好ましく、より好ましくは0.01〜1重量部であり、0.001重量部より少ない場合は、膜減り防止効果及びフォーカスマージン拡大効果が得られず、10重量部より多い場合は感度が低下する場合がある。
【0036】
また、レジスト材料に用いられる(B)成分の有機溶剤としては、酸発生剤、ベース樹脂、溶解阻止剤等が溶解可能な有機溶媒であれば何れでもよい。このような有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、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エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコール−モノ−tert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。本発明では、これらの有機溶剤の中でもレジスト成分中の酸発生剤の溶解性が最も優れているジエチレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2−プロパノールの他、安全溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びその混合溶剤が好ましく使用される。
【0037】
有機溶剤の使用量は、ベース樹脂(上記(C)成分と(E)成分との合計量、以下同様)100部(重量部、以下同様)に対して100〜5,000部、特に300〜2,000部が好適である。
【0038】
本発明において、上記(C)成分のベース樹脂としては、酸不安定で保護された酸性官能基を有するアルカリ不溶性又は難溶性の樹脂であって、該酸不安定基が脱離したときにアルカリ可溶性となる樹脂を好適に用いることができる。このような樹脂としては、ポリヒドロキシスチレン又はその誘導体のフェノール性水酸基の一部が酸不安定基によって保護されたものが好ましい。この場合、このベース樹脂の重量平均分子量は、5,000〜100,000とすることが好ましく、5,000に満たないと成膜性、解像性に劣る場合があり、100,000を超えると解像性に劣る場合がある。
【0039】
上記ベース樹脂の酸不安定基は、下記一般式(3)で示される基、下記一般式(4)で示される基、炭素数4〜20の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、及び炭素数4〜20のオキソアルキル基から選ばれる1種又は2種以上であることが好ましく、ベース樹脂のフェノール性水酸基の水素原子の0モル%以上、より好ましくは12モル%以上、更に好ましくは15モル%以上が式(3)等の酸不安定基によって置換されていることが好ましい。なお、ベース樹脂のフェノール性水酸基の水素原子の式(3)等の酸不安定基による置換割合の上限は80モル%、特に70モル%であることが好ましい。
【0040】
【化15】
(式中、R11、R12は水素原子又は炭素数1〜18の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R13は炭素数1〜18のヘテロ原子を有していてもよい1価の炭化水素基を示し、R11とR12、R11とR13、R12とR13とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR11、R12、R13はそれぞれ炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R14は炭素数4〜12の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、及び炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上記一般式(3)で示される基を示す。また、zは0〜6の整数である。)
【0041】
ここで、R11、R12の炭素数1〜18のアルキル基の例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、ノニル、デシル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。
【0042】
R13としては、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、フェニル基、p−メチルフェニル基、p−エチルフェニル基、p−メトキシフェニル基等のアルコキシ置換フェニル基等の非置換又は置換アリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等や、これらの基に酸素原子を有する、或いは炭素原子に結合する水素原子が水酸基に置換されたり、2個の水素原子が酸素原子で置換されてカルボニル基を形成する下記式で示されるようなアルキル基等の基を挙げることができる。
【0043】
【化16】
【0044】
また、R14の炭素数4〜20の三級アルキル基としては、tert−ブチル基、1−メチルシクロヘキシル基、2−(2−メチル)アダマンチル基、tert−アミル基等を挙げることができる。
【0045】
R14の各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が挙げられる。
【0046】
R14の炭素数4〜20のオキソアルキル基としては、3−オキソアルキル基、又は下記式で示される基等が挙げられる。
【0047】
【化17】
【0048】
また、R11とR12、R11とR13、R12とR13が環を形成する場合、R11、R12、R13はそれぞれ炭素数1〜18、より好ましくは1〜12、更に好ましくは1〜8のアルキレン基であることが好ましく、更に環には炭素数1〜8、特に1〜4のアルキル基が分岐していてもよい。
【0049】
具体的に式(3)の酸不安定基としては、1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、1−n−プロポキシエチル基、1−イソプロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−sec−ブトキシエチル基、1−tert−ブトキシエチル基、1−tert−アミロキシエチル基、1−エトキシ−n−プロピル基、1−シクロヘキシロキシエチル基、1−メトキシプロピル基、1−エトキシプロピル基、1−メトキシ−1−メチル−エチル基、1−エトキシ−1−メチル−エチル基等の直鎖状もしくは分岐状アセタール基、2−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基等の環状アセタール基などが挙げられ、好ましくは1−エトキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、1−エトキシプロピル基が挙げられる。
【0050】
一方、上記式(4)の酸不安定基として、例えばtert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカルボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が挙げられる。また、酸不安定基としての炭素数4〜20の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基としては、R14で説明したのと同様の基が挙げられる。
【0051】
上記ベース樹脂としては、特に下記式(6A)で示されるものが好ましい。
【0052】
【化18】
【0053】
式中、Rは上記式(3)及び/又は(4)で示される酸不安定基、R31は水素原子又はメチル基を示し、R32は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R33は上記式(3)又は(4)とは異なる酸不安定基であり、例えばtert−ブトキシ基のようなアルコキシ基、トリメチルシリル基のようなアルキルシロキシ基、tert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基等のtert−ブチル誘導体である。
【0054】
fは正数、gは0又は正数、hは正数であり、f+g+h=1である。なお、f、g、h全体に対するfの値(式(3)又は(4)で示される酸不安定基の割合)は上述した通りであり、g、hは、好適には0≦g/(f+g+h)≦0.5、更に好ましくは0≦g/(f+g+h)≦0.4、0.4≦h/(f+g+h)≦0.9、更に好ましくは0.6≦h/(f+g+h)≦0.8である。gの全体に対する割合が0.5を超え、hの全体に対する割合が0.9を超えるか、或いはhの全体に対する割合が0.4に満たないと、アルカリ溶解速度のコントラストが小さくなり、解像度が悪くなる場合がある。f、g、hはその値を上記範囲内で適宜選定することによりパターンの寸法制御、パターンの形状コントロールを任意に行うことができる。
【0055】
更に、ベース樹脂(C)としては、上述した式(3)の酸不安定基によって部分的に保護され、かつ残りフェノール性水酸基の水素原子の0モル%を超え、好ましくは0.2〜30モル%、より好ましくは1〜30モル%、更に好ましくは3〜20モル%が下記一般式(5a)、(5b)で示されるC−O−C基を有する架橋基によって分子間又は分子内で架橋されたものを使用することができる。
【0056】
【化19】
(式中、R21、R22は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R21とR22とは環を形成してもよく、環を形成する場合にはR21、R22は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R23は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、bは0又は1〜10の整数である。Aは、a価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−NHCONH−を示す。aは2〜8、a’は1〜7の整数である。)
【0057】
この場合、炭素数1〜8のアルキル基としては、上記アルキル基と同様のものが挙げられる。また、R21とR22とが環を形成する場合、環の炭素数は3〜20、特に4〜8であり、またその環の一部に炭素数1〜8、特に1〜4のアルキル基が分岐していてもよい。
【0058】
Aのa価の有機基は、具体的には、炭化水素基として好ましくは炭素数1〜50、特に1〜40のO、NH、N(CH3)、S、SO2等のヘテロ原子が介在してもよい非置換又は水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子置換のアルキレン基、好ましくは炭素数6〜50、特に6〜40のアリーレン基、これらアルキレン基とアリーレン基とが結合した基、上記各基の炭素原子に結合した水素原子が脱離したa”価(a”は3〜8の整数)の基が挙げられ、更にa価のヘテロ環基、このヘテロ環基と上記炭化水素基とが結合した基などが挙げられる。
【0059】
具体的に例示すると、Aとして下記のものが挙げられる。
【0060】
【化20】
【0061】
【化21】
【0062】
【化22】
【0063】
【化23】
【0064】
上記ベース樹脂としては、下記式(6B)、(6C)で示されるものが好ましい。
【0065】
【化24】
【0066】
【化25】
【0067】
式中、R、R31、R32、R33は上記と同様の意味を示し、R’は式(5a)又は(5b)の架橋基である。iは正数、jは0又は正数、p、qは正数であり、i+j+p+q=1である。なお、i、j、p、qの全体に対するi、qの割合(式(3)又は(4)で示される酸不安定基の割合、式(5a)又は(5b)の架橋基の割合)は上述した通りであり、j、pは、好適には0≦j/(i+j+p+q)≦0.5、更に好ましくは0≦j/(i+j+p+q)≦0.4、0.4≦p/(i+j+p+q)≦0.9、更に好ましくは0.6≦p/(i+j+p+q)≦0.8である。jの全体に対する割合が0.5を超え、pの全体に対する割合が0.9を超えるか、或いはpの全体に対する割合が0.4に満たないと、アルカリ溶解速度のコントラストが小さくなり、解像度が悪くなる場合がある。i、j、p、qはその値を上記範囲内で適宜選定することによりパターンの寸法制御、パターンの形状コントロールを任意に行うことができる。
【0068】
(D)成分の酸発生剤としては、下記一般式(7)のオニウム塩、式(8)のジアゾメタン誘導体、式(9)のグリオキシム誘導体、β−ケトスルホン誘導体、ジスルホン誘導体、ニトロベンジルスルホネート誘導体、スルホン酸エステル誘導体、イミド−イルスルホネート誘導体等が挙げられる。
【0069】
(R40)rM+K- (7)
(但し、R40は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基又は炭素数7〜12のアラルキル基を表し、M+はヨードニウム、スルホニウムを表し、K-は非求核性対向イオンを表し、rは2又は3である。)
【0070】
R40のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、2−オキソシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。K-の非求核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙げられる。
【0071】
【化26】
(但し、R41、R42は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12のアリール基又はハロゲン化アリール基又は炭素数7〜12のアラルキル基を表す。)
【0072】
R41、R42のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロベンゼン基、クロロベンゼン基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼン基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0073】
【化27】
(但し、R43、R44、R45は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12のアリール基又はハロゲン化アリール基又は炭素数7〜12のアラルキル基を表す。また、R44、R45は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、R44、R45はそれぞれ炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。)
【0074】
R43、R44、R45のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、R41、R42で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、R44、R45のアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。
【0075】
具体的には、例えばトリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体、ジフェニルジスルホン、ジシクロヘキシルジスルホン等のジスルホン誘導体、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体、フタルイミド−イル−トリフレート、フタルイミド−イル−トシレート、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド−イル−トリフレート、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド−イル−トシレート、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド−イル−n−ブチルスルホネート等のイミド−イル−スルホネート誘導体等が挙げられるが、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体が好ましく用いられる。なお、上記酸発生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。オニウム塩は矩形性向上効果に優れ、ジアゾメタン誘導体及びグリオキシム誘導体は定在波低減効果に優れるが、両者を組み合わせることにより、プロファイルの微調整を行うことが可能である。
【0076】
酸発生剤の配合量は、全ベース樹脂100部に対して0.2〜20部、特に0.5〜10部とするこことが好ましく、0.2部に満たないと露光時の酸発生量が少なく、感度及び解像力が劣る場合があり、20部を超えるとレジストの透過率が低下し、解像力が劣る場合がある。
【0077】
なお、上記高分子化合物とは別のベース樹脂(E)として、特に下記一般式(6)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜300,000の高分子化合物を配合することができる。これにより、パターンの寸法制御、パターンの形状コントロールを任意に行うことができ、有利である。
【0078】
【化28】
【0079】
式中、R31、R32、R33は上記と同様の意味を示し、c及びeは0又は正数、dは正数であり、c+d+e=1である。これらの組成比は0≦c/(c+d+e)≦0.6、好ましくは0.1≦c/(c+d+e)≦0.5、0.5≦d/(c+d+e)≦1.0、好ましくは0.6≦d/(c+d+e)≦0.9である。
【0080】
このような高分子化合物は、重量平均分子量が3,000〜300,000、好ましくは5,000〜30,000である必要がある。重量平均分子量が3,000に満たないとレジスト材料が耐熱性に劣るものとなり、300,000を超えるとアルカリ溶解性が低下し、解像性が悪くなる。
【0081】
更に、このベース樹脂おいて、分子量分布(Mw/Mn)が広い場合は低分子量や高分子量のポリマーが存在し、低分子量のポリマーが多く存在すると耐熱性が低下する場合があり、高分子量のポリマーが多く存在するとアルカリに対して溶解し難いものを含み、パターン形成後の裾引きや残渣(スカム)或いはパターン間が系を引くようにつながるブリッヂの原因となる場合がある。それ故、パターンルールが微細化するに従ってこのような分子量、分子量分布の影響が大きくなり易いことから、微細なパターン寸法に好適に用いられるレジスト材料を得るには、ベース樹脂の分子量分布は1.0〜2.5、特に1.0〜1.5の狭分散であることが好ましい。
【0082】
なお、このベース樹脂(E)の配合量と(C)成分のベース樹脂との配合割合は、0:100〜90:10の重量比が好ましく、特に0:100〜50:50が好適である。上記ベース樹脂(E)の配合量が上記重量比より多いと、(C)成分のベース樹脂による所望の効果が得られない場合がある。
【0083】
更に、溶解阻止剤(F)としては、公知のものを使用することができるが、分子内に一つ以上酸によって分解する基(酸不安定基)を有する低分子量の化合物やポリマーが好ましい。低分子量の化合物としては、具体的にビスフェノールA誘導体が挙げられるが、特にビスフェノールAの水酸基をtert−ブトキシ基やtert−ブトキシカルボニルオキシ基、エトキシエチル基で置換した化合物が好ましい。溶解阻止剤の添加量は、全ベース樹脂100部に対し0〜50部、好ましくは10〜30部である。
【0084】
また、本発明においては、上記(A)〜(F)成分を含むレジスト材料とは異なるレジスト材料として、
(A)上記した式(1)及び/又は式(2)の塩基性化合物、
(B)上記した有機溶剤、
(D)上記した酸発生剤
に加え、下記アルカリ可溶性樹脂(G)及び酸の作用によって架橋する化合物(H)を含むレジスト材料を提供する。
【0085】
ここで、アルカリ可溶性樹脂(G)としては、下記一般式(10)、(11)、(12)で示される繰り返し単位を有する1種又は2種以上の高分子化合物の水酸基の水素原子及び/又はカルボキシル基の水素原子が酸不安定基により全体として平均0モル%を超え80モル%以上の割合で部分置換されている重量平均分子量3,000〜300,000の高分子化合物が好ましい。
【0086】
【化29】
(上式中、R50は水素原子又はメチル基を示す。R51は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R52は水素原子又はシアノ基を示す。R53は水素原子、シアノ基、又はCOOY(Yは水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す)を示し、R52とR53は、互いに結合して−CO−O−CO−又は−CO−NR0−CO−(R0は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を示す)となっていてもよい。xは0又は正の整数、yは正の整数であり、x+y≦5を満足する数である。s、t、uはモル比率を表わし、s+t+u=1を満足する。s、t、uは0又は正数であるが、sとtが同時に0となることはない。)
【0087】
【化30】
(上式中、R50、R51、x、yは上記と同様の意味を示す。s、t、uはモル比率を表わし、s+t+u=1を満足する。s、tは正数であり、uは0又は正数である。)
【0088】
【化31】
(上式中、R51は上記と同様の意味を示す。x2は0又は正の整数、y2は正の整数であり、x2+y2≦4を満足する数である。)
【0089】
一方、酸の作用によって架橋する化合物(H)としては、例えば−C(R60R61)−OR62基を有する芳香族化合物[(但し、R60及びR61は同一或いは異なっていてもよく、水素原子或いは炭素数1〜4のアルキル基を表わし、R62は水素原子或いは炭素数1〜5のアルキル基、アラルキル基、−NR63R64基(但し、R63及びR64は同一或いは異なっていてもよく、炭素数1〜4のアルキル基、ヘテロ原子を含有或いは非含有の原子数3〜8のシクロ環を表わす)、−COR65基(但し、R65は炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜14のアリール基を表わす))、−CO−R66を有する芳香族化合物(但し、R66は水素原子或いは炭素数1〜4のアルキル基を表わす)、−CR67=CR68R69基を有する芳香族化合物(但し、R67、R68及びR69は同一或いは異なっていてもよく、水素原子或いは炭素数1〜4のアルキル基を表わす)などを挙げることができる。
【0090】
これらの架橋反応可能な置換基としては、例えばグリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、グリシジルアミノ基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、ベンジルオキシメチル基、ジメチルアミノメチル基、ジエトキシメチルアミノ基、モルホリノメチル基、アセトキシメチル基、ベンゾイロキシメチル基、ホルミル基、アセチル基、ビニル基、イソプロペニル基などが挙げられる。
【0091】
上記置換基を有する芳香族化合物としては、例えばビスフェノールA系エポキシ化合物、ビスフェノールF系エポキシ化合物、ビスフェノールS系エポキシ化合物、ノボラック系エポキシ化合物、レゾール樹脂系エポキシ化合物、ポリヒドロキシスチレン系エポキシ化合物、メチロール基含有メラミン樹脂、メチロール基含有ベンゾグアナミン樹脂、メチロール基含有ユリア樹脂、メチロール基含有フェノール樹脂、メチロール基含有メラミン化合物、メチロール基含有フェノール化合物、アルキルエーテル基含有メラミン樹脂、アルキルエーテル基含有ベンゾグアナミン樹脂、アルキルエーテル基含有ユリア樹脂、アルキルエーテル基含有フェノール樹脂、アルキルエーテル基含有メラミン化合物、アルキルエーテル基含有フェノール化合物、カルボキシメチル基含有メラミン樹脂、カルボキシメチル基含有ベンゾグアナミン樹脂、カルボキシメチル基含有ユリア樹脂、カルボキシメチル基含有フェノール樹脂、カルボキシメチル基含有メラミン化合物、カルボキシメチル基含有フェノール化合物などが挙げられる。
【0092】
このうち、メチロール基含有フェノール樹脂、メチロール基含有フェノール化合物、メトキシメチル基含有メラミン化合物、メトキシメチル基含有フェノール化合物及びアセトキシメチル基含有フェノール化合物が好ましい。
【0093】
酸の作用によって架橋する化合物としては、更に、アルカリ可溶性樹脂(G)を上記に示す架橋反応可能な置換基で修飾して、酸の作用によって架橋する化合物としての性質を付与したものを有利に使用できる。その場合の導入率は、アルカリ可溶性樹脂(G)の酸性官能基の総量に対し、通常、5〜60重量%、好ましくは10〜50重量%、更に好ましくは15〜40重量%になるように調整される。5重量%未満では、十分な架橋反応を起こすことが困難で残膜率の低下、パターンの蛇行、膨潤などを招きやすく好ましくない。また、60重量%を超えるとアルカリ可溶性樹脂(G)のアルカリ可溶性の低下を招き現像性が悪化する傾向にある。
【0094】
酸の作用によって架橋する化合物の配合量は、アルカリ可溶性樹脂(G)100部に対して、好ましくは5〜95部、特に好ましくは15〜85部、更に好ましくは20〜75部である。5部未満では、十分な架橋反応を起こすことが困難で残膜率の低下、パターンの蛇行、膨潤などを招きやすい。また、95部を超えるとスカムが多く現像性が悪化する傾向にある。
【0095】
本発明のレジスト材料において、成膜性を向上させるために、界面活性剤を添加することは任意である。具体的には、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルEO付加物等が挙げられ、吸光性材料としては、ジアリールスルホオキシド、ジアリールスルホン、9,10−ジメチルアントラセン、9−フルオレノン等が挙げられる。
【0096】
本発明のレジスト材料を使用してパターン形成を行うためには、公知のポジ型又はネガ型リソグラフィー技術を採用して行うことができ、例えばシリコンウェハー上へスピンコーティング法によりレジスト材料を塗布し、80〜150℃で30〜200秒間ベーク(プリベーク)した後、0.5〜2.0μm厚みのレジスト膜を形成する。
【0097】
その後、遠紫外線、電子線、X線等の高エネルギー線を照射して、70〜140℃で30〜200秒間ベーク(ポストエクスポジュアーベーク:PEB)し、次いでアルカリ水溶液で現像することにより行うことができる。なお、本発明材料は、特に高エネルギー線の中でも波長254〜193nmの遠紫外線光及び電子線及びX線による微細パターン形成に最適である。
【0098】
【実施例】
以下、合成例、及び実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、各例中の部はいずれも重量部である。
【0099】
[合成例1]トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミンの合成
カリウムt−ブトキシド(270.6g)のテトラヒドロフラン(1800ml)懸濁液に、トリエタノールアミン(100.0g)のテトラヒドロフラン(200ml)溶液を、氷冷下撹拌しながら10分間かけて滴下した。40分間撹拌を続けた後、クロロメチルメチルエーテル(194.5g)を氷冷下撹拌しながら30分間かけて滴下した。30分間撹拌を続けた後、カリウムt−ブトキシド(75.2g)を氷冷下撹拌しながら加え、更に20分間撹拌を続けた後、クロロメチルメチルエーテル(54.0g)を氷冷下撹拌しながら10分間かけて滴下した。40分間撹拌を続けた後、メタノール(500ml)を加え、更に30分間撹拌を続けた後、十分量のセライトで濾過し、残渣はエーテルで洗った。濾液を減圧下濃縮し、得られた油状物質を減圧下蒸留した。得られた油状物質を1H−NMRで分析したところ、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン(Amine 1)であることが確認された。収量139.9g、収率74.2%であった。
沸点:124〜130℃/1〜3mmHg
1H−NMR(270MHz、CDCl3):d2.7985、6H、t、6.075Hz;d3.322、9H、s;d3.5865、6H、t、6.075Hz;d4.585、6H、s
【0100】
[合成例2]トリス[2−(2−メトキシエトキシ)メトキシエチル]アミンの合成
カリウムt−ブトキシド(135.3g)のテトラヒドロフラン(900ml)懸濁液に、トリエタノールアミン(50.0g)のテトラヒドロフラン(100ml)溶液を、氷冷下撹拌しながら10分間かけて滴下した。40分間撹拌を続けた後、クロロメチル(2−メトキシエトキシ)メチルエーテル(150.4g)を氷冷下撹拌しながら30分間かけて滴下した。30分間撹拌を続けた後、カリウムt−ブトキシド(37.6g)を氷冷下撹拌しながら加え、更に20分間撹拌を続けた後、クロロメチル−2−メトキシ−エトキシエーテル(41.8g)を氷冷下撹拌しながら10分間かけて滴下した。40分間撹拌を続けた後、メタノール(250ml)を加え、更に30分間撹拌を続けた後、十分量のセライトで濾過し、残渣はエーテルで洗った。濾液を減圧下濃縮し、得られた油状物質を塩化メチレン(2000ml)に溶解し、分液操作にて水(200ml)で3回洗った。有機相を滅圧下濃縮し、得られた油状物質を1H−NMRで分析したところ、トリス[2−(2−メトキシエトキシ)メトキシエチル]アミン(Amine 2)であることが確認された。収量103.9g、収率70.0%であった。
【0101】
1H−NMR(270MHz、CDCl3):d2.7715、6H、t、6.075Hz;d3.345、9H、s;d3.509、6H、t、4.95Hz;d3.5905、6H、t、6.075Hz;d3.641、6H、t、4.95Hz;d4.663、6H、s
なお、上記Amine 1、2は新規化合物である。
【0102】
[実施例、比較例]
Amine 1〜14で示されるアミンと、Polym.1〜5で示されベース樹脂と、PAG.1〜4で示される酸発生剤と、Crosslinker 1で示される化合物と、DRI.1、2で示される溶解阻止剤を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)に溶解し、レジスト組成物を調合し、更に各組成物を0.2μmのテフロン製フィルターで濾過することにより、レジスト液を調製した。
【0103】
シリコンウェハーにブリュワーサイエンス社製DUV−18Lをスピンコーティングし、200℃で120秒間ベークして550Åに調整した反射防止膜を作製し、その上にレジスト液をスピンコーティングし、ホットプレートを用いて100℃で90秒間ベークし、レジスト膜の厚みを0.7μmの厚さにした。
【0104】
これをエキシマレーザーステッパー(ニコン社製、NSR−2005EX8A,NA−0.5)を用いて露光量とフォーカス位置を変えて露光し、露光後110℃で90秒間ベークし、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で60秒間現像を行うことにより、ポジ型のパターンを得た。
【0105】
得られたレジストパターンを次のように評価した。結果を表1〜4に示す。
評価方法:
0.18μmライン0.90μmスペースの孤立ラインパターンを0.16〜0.20μmの範囲線幅を測長SEM日立製作所製S−7280で求め、かつ断面プロファイルをSEM日立製作所製S−4100で観察し、レジストの膜減りが10%以下になっている条件を満たすフォーカスマージンを求めた。
【0106】
本発明の塩基性化合物を添加することによってレジストの膜減りが抑えられ、フォーカスマージンを拡大することができた。
【0107】
【化32】
【0108】
【化33】
【0109】
【化34】
【0110】
【化35】
【0111】
【化36】
【0112】
【化37】
【0113】
【化38】
【0114】
【表1】
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
EL:乳酸エチル
MMP:3−メトキシプロピオン酸メチル
【0115】
【表2】
【0116】
【表3】
【0117】
【表4】
【0118】
【発明の効果】
本発明のレジスト材料によれば、レジストの膜減り防止効果が高く、孤立パターンのフォーカスマージン拡大効果が高いものである。
Claims (3)
- (A)下記一般式(1)及び(2)で示される塩基性化合物の1種又は2種以上、
(B)有機溶剤、
(C)フェノール性水酸基の水素原子の10モル%以上が下記一般式(3)で示される酸不安定基によって置換され、かつ残りのフェノール性水酸基の水素原子の0モル%を超える割合で下記一般式(5a)又は(5b)で示されるC−O−C基を有する架橋基により分子内及び/又は分子間で架橋されている重量平均分子量5,000〜100,000のベース樹脂、
(D)酸発生剤
を含有することを特徴とするレジスト材料。 - 更に、
(F)酸不安定基を有する溶解阻止剤
を含有することを特徴とする請求項1又は2記載のレジスト材料。
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-
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