JP5401046B2 - レジスト表面疎水化用樹脂の製造方法、その製造方法及び該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物の調整方法、レジスト膜の形成方法、及び、パターン形成方法 - Google Patents

レジスト表面疎水化用樹脂の製造方法、その製造方法及び該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物の調整方法、レジスト膜の形成方法、及び、パターン形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程に使用されるポジ型レジスト組成物、該ポジ型レジスト組成物に用いられる樹脂、該樹脂の合成に用いられる化合物及び該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法に関するものである。特に波長が300nm以下の遠紫外線光を光源とする液浸式投影露光装置で露光するために好適なポジ型レジスト組成物、該ポジ型レジスト組成物に用いられる樹脂、該樹脂の合成に用いられる化合物及び該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法に関するものである。
半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nm波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。近年、さらに微細なパターン形成を達成するための方法として、光学顕微鏡において解像力を高める技術を応用した液浸リソグラフィーが知られている。液浸リソグラフィーでは、投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)を満たして露光する。
最近の液浸露光技術進捗が非特許文献1(SPIE Proc 4688,11(2002))、非特許文献2
(J.Vac.Sci.Tecnol.B 17(1999))、特許文献1(特開平10−303114号公報)等で報告されている。ArFエキシマレーザーを光源とする場合は、取り扱い安全性と193nmにおける透過率と屈折率の観点で純水(193nmにおける屈折率1.44)が液浸液として最も有望であると考えられている。
特許文献2(国際公開WO2004/068242号パンフレット)では、ArF露光用のレジストを露光前後に水に浸すことによりレジスト性能が変化する例が記載されており、液浸露光における問題と指摘している。また、特許文献3(特開2006−58842号公報)では、フォトレジスト層から液浸液中へ酸などのレジスト中の成分が溶出するとレンズ表面を汚染するため問題であると指摘している。
この課題を解決する手法として、特許文献4(特開2006−48029号公報)、特許文献5(特開2006−309245号公報)では、塗布後にレジスト層の上部に移動する物質をレジスト中に添加しておくことで、露光工程の間の液浸液とレジスト層の接触中に、レジスト成分の浸液中への移動(溶出)を抑制できることを提案している。
また、さらに鋭意検討した結果、疎水樹脂を添加しておくと、レジスト成分の溶出を抑制するだけでなく、表層を疎水化することができるため、液浸媒体が水の場合、レジスト膜と接触した際の水に対するレジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸液追随性を向上させることができることを見出した。
しかしながら、高分子量体を含む樹脂を添加したレジストを塗布した場合において、表面に層を形成するときに相分離がおこり、塗布性が悪くなることがあった。この高分子量体はアルカリに不溶であるために現像欠陥も改良する必要があった。
特開平10−303114号公報 国際公開第04/068242号パンフレット 特開2006−58842号公報 特開2006−48029号公報 特開2006−309245号公報 国際光工学会紀要(Proc. SPIE), 2002年, 第4688巻, 第11頁 J.Vac.Sci.Tecnol.B 17(1999)
本発明の目的は、液浸露光によるパターニングにおいて、良好にレジスト膜表面を疎水化し、液浸液追随性を良好とするとともに、塗布欠陥、現像欠陥の抑制に効果を示す樹脂、及び、その製造方法、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物を提供することである。
本発明は、以下の通りである
〔1〕
表面に偏在化してレジスト膜の表面を疎水化する、レジスト組成物に添加する樹脂であって、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積が、全体のピーク面積に対して0.1%以下であることを特徴とする樹脂の製造方法であって、重合性モノマーを含有する溶液と、重合開始剤を含有する溶液とを、各々独立した貯槽から、重合温度に加熱された重合系中に連続的または断続的に供給してラジカル重合させることを特徴とするレジスト組成物に添加する樹脂の製造方法
〔2〕
前記樹脂が、フッ素原子を有する繰り返し単位を、前記樹脂中の全繰り返し単位に対して10〜100質量%有する、又は、珪素原子を有する繰り返し単位を、前記樹脂中の全繰り返し単位に対して10〜100質量%有することを特徴とする〔1〕に記載の樹脂の製造方法
〔3〕
前記樹脂が、
(x)アルカリ可溶性基、
(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基、及び、
(z)酸の作用により分解する基の群から選ばれる基を少なくとも1つ有することを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂の製造方法
〔4〕
前記樹脂が、下記一般式(C−I)〜(C-III)から選ばれる繰り返し単位を有する樹脂である〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法
Figure 0005401046

式(C−I)〜(C-III)中、
は、各々独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、各々独立に、1つ以上の−CH部分構造を有する炭化水素基を表す。
は、単結合、またはアルキレン、エーテル基、またはそれらを2つ以上有する連結基を表す。
は、−O−、−NR−、−NHSO−から選ばれる連結基を表す。
Rは水素原子またはアルキル基を表す。
nは1〜4の整数を表す。
〔5〕
前記樹脂が炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基、フッ素化アルコール基、アルキルシリル構造、環状シロキサン構造、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基から選択される基あるいは構造を有することを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法

重合性モノマーを含有する溶液に、モノマーに対して20モルppm以上の重合禁止剤または400モルppm以上の酸素を共存させることを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法。

重合性モノマーを含有する溶液が連鎖移動剤を含有することを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法。

生成した樹脂を沈殿精製に付し、固液分離して得られた樹脂を有機溶媒に再溶解し、得られた樹脂溶液から該有機溶媒よりも沸点が低い溶媒を留去することを特徴とする〔〕〜〔〕のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法。

前記有機溶媒が、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル又はピルビン酸アルキルであることを特徴とする〔〕に記載の樹脂の製造方法。
10
〔1〕〜〔〕のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法により樹脂を製造し、該樹脂を用いて、レジスト組成物を調整するレジスト組成物の調整方法であって、前記樹脂の含有量が、前記レジスト組成物の全固形分に対して0.1〜20質量%であることを特徴とするレジスト組成物の調整方法
11
前記レジスト組成物が、更に、
(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
(D)溶剤
を含有することを特徴とする〔10〕に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
12
前記樹脂(A)が、下記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位及び下記一般式(II-AB)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を含有する樹脂であることを特徴とする〔1〕に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
Figure 0005401046

一般式(pI)〜(pV)中、
11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。
22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
Figure 0005401046

一般式(II−AB)中、
11'及びR12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Z'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
13
前記樹脂(A)が、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有することを特徴とする〔1〕又は〔1〕に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
14
樹脂(A)が、フッ素原子および珪素原子を含有しないことを特徴とする〔1〕〜〔1〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
15
溶剤(D)が、乳酸アルキルエステル、炭素数4〜10の環状ラクトン、及び炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤であることを特徴とする〔1〕〜〔1〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
16
〔1〕〜〔1〕のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法を含むレジスト膜の形成方法
17
〔1〕に記載のレジスト膜の形成方法によりレジスト膜を形成し該レジスト膜を現像することを特徴とするパターン形成方法。
18
前記露光が液浸露光であることを特徴とする〔17〕に記載のパターン形成方法。
本発明は上記の〔1〕〜〔1〕に関するものであるが、その他の事項についても記載した。
<1> 表面に偏在化してレジスト膜の表面を疎水化する、レジスト組成物に添加する樹脂であって、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積が、全体のピーク面積に対して0.1%以下であることを特徴とする樹脂。
<2> 炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基、フッ素化アルコール基、アルキルシリル構造、環状シロキサン構造、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基から選択される基あるいは構造を有することを特徴とする上記<1>に記載の樹脂、特に、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)を有する上記<1>に記載の樹脂。
<3> 上記<1>または<2>に記載の樹脂の製造方法であって、重合性モノマーを含有する溶液と、重合開始剤を含有する溶液とを、各々独立した貯槽から、重合温度に加熱された重合系中に連続的または断続的に供給してラジカル重合させることを特徴とするレジスト組成物に添加する樹脂の製造方法。
<4> 重合性モノマーを含有する溶液に、モノマーに対して20モルppm以上の重合禁止剤または400モルppm以上の酸素を共存させることを特徴とする上記<3>に記載の樹脂の製造方法。
<5> 重合性モノマーを含有する溶液が連鎖移動剤を含有することを特徴とする上記<3>または<4>に記載の樹脂の製造方法。
<6> 生成した樹脂を沈殿精製に付し、固液分離して得られた樹脂を有機溶媒に再溶解し、得られた樹脂溶液を濃縮することにより、該樹脂溶液中に含まれている低沸点溶媒を留去することを特徴とする上記<3>〜<5>のいずれかに記載の樹脂の製造方法。
<7>(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
(C)上記<1>または<2>に記載の樹脂、および、
(D)溶剤
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
<8> 樹脂(C)が、上記<3>〜<6>のいずれかに記載の製造方法により製造された樹脂であることを特徴とする上記<7>に記載のポジ型レジスト組成物。
<9> 上記<7>または<8>に記載のポジ型レジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
本発明により、高分子量成分を除去した樹脂の合成が可能であり、液浸露光によるパターニングにおいて、良好にレジスト膜表面を疎水化する樹脂として好適な樹脂が得られ、
レジスト膜表面を疎水化し、液浸液追随性を良好とするとともに、塗布欠陥、現像欠陥が抑制された、液浸露光パターニングに適したポジ型レジスト組成物を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
〔1〕疎水化樹脂(HR)及び、その合成方法
液浸露光によるパターニングにおいて、レジスト膜の表面を疎水化すべくレジスト組成物に添加する疎水化樹脂(HR)として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積が、全体のピーク面積に対して0.1%以下である樹脂が好ましく、分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積が、全体のピーク面積に対して0.1%を超えると塗布欠陥、現像欠陥が悪化する。
本明細書中において、レジスト組成物に添加する樹脂の、全体のピーク面積に対する分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積の比率(%)は以下の方法を用いて算出した値を採用する。ある濃度のレジスト組成物に添加する樹脂の溶液(A)を調製し、GPCによりその分子量分布を測定してポリマー成分のピーク面積Apを求める。次に、溶液(A)の10倍の濃度のレジスト組成物に添加する樹脂の溶液(B)を調製し、GPCによりその分子量分布を測定して分子量3万以上の高分子量に相当するポリマー成分のピーク面積Ahを求める。
これらの結果から得られたAp、Ahを用いて、下記計算式に基づいてレジスト組成物に添加する樹脂の、全体のピーク面積に対する分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積の比率(%)を算出する。
Figure 0005401046

以上の方法を用いることにより、樹脂中の分子量3万以上の高分子量成分が微量である場合でも全体のピーク面積に対する分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積の比率(%)を精度よく算出することができる。
GPCによる分子量分布は、検出器として屈折率検出器(RI)を用い、市販されているポリスチレン標準試料により作成された検量線に基づき算出する。
<樹脂(HR)の合成方法>
上記樹脂(HR)は、重合性モノマーを含有するモノマー溶液(以下、「モノマー溶液」と記す。)と、重合開始剤を含有する溶液(以下、「開始剤溶液」と記す。)とを、各々独立した貯槽に保持して重合系に連続的又は断続的に供給してラジカル重合させて製造することにより、分子量が3万以上の高分子量成分の生成が抑制され、高分子量成分の含有量を0.1%以下とすることにより合成できる。
モノマー溶液のモノマー以外に含有しうる成分としては、例えば、溶剤、重合禁止剤、酸素、連鎖移動剤が挙げられ、開始剤溶液は、例えば、溶剤が挙げられる。
<重合濃度>
重合濃度は、各溶液の溶質と溶媒の組み合わせにより異なるが、通常、モノマー溶液及び開始剤溶液の供給完了後の最終的な溶質(モノマー及び重合開始剤)の濃度が、5〜60質量%が好ましく、30〜50質量%がより好ましい。
モノマー溶液におけるモノマーの濃度は、5〜60質量%が好ましく、30〜50質量%がより好ましい。
モノマーとしては、金属含有量の少ないもの、例えば、金属含有量100質量ppb以下のものを用いるのが好ましい。
開始剤溶液における開始剤の濃度は、5〜60質量%が好ましく、30〜50質量%がより好ましい。
<重合抑制成分>
原料となるモノマーを含有する溶液に、重合抑制成分として、モノマーに対して20モルppm以上の重合禁止剤または400モルppm以上の酸素を存在させることが好ましい。
ラジカル重合する際に、モノマーを含む溶液中に重合抑制成分を、共存させることにより高分子量成分の生成を抑制することができる。
本発明において、モノマーを含む溶液中に共存させる重合抑制成分としては、一般に重合禁止剤として使用されている化合物又は酸素を挙げることができる。
重合禁止剤としては、公知の重合禁止剤を何れも使用することができる。重合禁止剤の具体的な例としては、ハイドロキノン及び4−メトキシフェノール、tert−ブチルハイドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルハイドロキノン等のハイドロキノン誘導体;ベンゾキノン及びメチルベンゾキノン、tert−ブチルベンゾキノン等のベンゾキノン誘導体;カテコール及び4−tert−ブチルカテコール等のカテコール誘導体;フェノチアジン及びその誘導体;N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン及びその誘導体;2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルフリーラジカル及びその誘導体等を挙げることができ、これらを単独若しくは混合して用いることができる。
重合抑制成分として、ハイドロキノン、ベンゾキノン、カテコール、フェノチアジン、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルフリーラジカル及びこれらの誘導体から選ばれる1種以上の化合物であることが好ましい。
重合抑制成分は、モノマー溶液を調液する前に、予めモノマー中に存在することが好ましい。
モノマーを含む溶液に共存させる重合禁止剤の量は、少なすぎるとラジカルを捕捉する効果が低いためモノマーに対して20モルppm以上であることが好ましい。
重合禁止剤の量の上限については特に制限されないが、多すぎると重合反応が十分進まず、又、精製を行ったあとでも重合体中に残存し、化合物によってはリソグラフィーに用いる放射線を吸収してしまうこともあるので、モノマーに対して5,000モルppm以下とすることが好ましく、3,000モルppm以下とすることがより好ましい。
酸素もラジカル捕捉能があるため、本発明の重合抑制成分として用いることができるが、上記した重合禁止剤よりもラジカル捕捉効果は低いので、上記した重合禁止剤を用いず、酸素のみによって本発明の目的を達成するためには、比較的多量の酸素を共存させる必要がある。この場合、モノマー溶液中に溶存させる酸素量は、モノマーに対して400モルppm以上が好ましい。
上記した濃度の酸素をモノマーと共存させる方法としては、モノマーを含む溶液を酸素又は空気雰囲気下に保持したり、溶液中に酸素又は空気をバブリングする方法が挙げられる。又、モノマーを含む溶液の調製に、酸素又は空気雰囲気下に保持した溶媒若しくは酸素又は空気をバブリングさせた溶媒を用いてもよい。
尚、酸素雰囲気下で重合させることは安全上に問題があること、又、加熱によって重合系内の溶存酸素濃度が変化するため重合体を安定した品質で得ることが難しくなることから、必要以上に多量の酸素を共存させることは好ましくない。従って、溶存酸素量の上限はモノマーに対して10,000モルppm(1モル%)以下とすることが好ましい。
又、重合系内のガスゾーンについては、モノマーを含む溶液を導入する前若しくは重合温度に加熱する前に窒素等の不活性ガスで置換し、ガスゾーンの酸素濃度が爆発限界を超えないようにする。
<重合開始剤>
重合開始剤としては、一般にラジカル発生剤として用いられるものであれば特に制限されないが、過酸化物系開始剤、アゾ系開始剤が一般に使用される。
ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。
アゾ系開始剤の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、アゾビスイソ酪酸ジメチル、アゾビス(4−シアノ吉草酸)等が挙げられる。
・ 過酸化物系開始剤の具体例としては、ベンゾパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどのパーオキシエステル系重合開始剤、メチルエチルケトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド系重合開始剤、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール系重合開始剤、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド系重合開始剤、イソブチリルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド系重合開始剤、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネートなどのパーオキシジカーボネート系重合開始剤等が挙げられる。
重合開始剤及び後述の連鎖移動剤の使用量は、重合反応に用いる原料モノマーや重合開始剤、連鎖移動剤の種類、重合温度や、重合溶媒、重合方法、精製条件等の製造条件により異なるので一概に規定することはできないが、所望の分子量を達成するための最適な量を使用する。
開始剤及び連鎖移動剤の添加量、重合濃度、重合温度などにより、重量平均分子量が2,000〜20,000の範囲になるよう調整することが好ましく、更に、2,000〜10,000の範囲になるよう調整することがより好ましい。
<重合溶媒>
反応溶媒としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテート、乳酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、安息香酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル、プロピレンカーボネートなどのカーボネート、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン、t−ブチルメチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アニソール、ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフランなどのエーテル、イソプロパノール、ブタノールなどのア
ルコール、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤のような本発明の組成物を溶解する溶媒、またはこれらの混合溶媒などが挙げられる。これらの中でも、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。
重合溶媒としては、後述する再沈後の未乾燥の樹脂(湿ポリマー)を溶解する溶媒、及びレジスト用溶媒と同じであることが好ましい。
<重合温度>
反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
<連鎖移動剤>
高分子量体の生成をより抑制する点で、モノマーを含有する溶液にさらに連鎖移動剤を添加することが好ましい。なお、重合開始前の重合系に添加することもできる。
連鎖移動剤としては、ラジカルが連鎖移動する化合物であれば制限されないが、チオール化合物、ジスルフィド化合物などが挙げられる。
連鎖移動剤としては、アルキル基、水酸基、フルオロアルキル基、エステル基、酸基、フェニル基から選ばれる1種以上を有するチオール化合物であることが好ましい。
具体的には、ドデカンチオール、メルカプトエタノール、メルカブトプロパノール等のアルキルチオール化合物、メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプトプロパンジオール等の水酸基を有するチオール化合物、パーフルオロオクチルチオール、パーフルオロデカンチオール等のフルオロアルキル基を有するチオール化合物、チオグリコール酸メチル、チオグリコール酸エチル、チオグリコール酸n−ブチル、メルカプトプロピオン酸メチル、メルカプトプロピオン酸エチル等のエステル基を有するチオール化合物、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸等の酸基を有するチオール化合物、トルエンチオール、フルオロベンゼンチオール、メルカプトフェノール、メルカプト安息香酸等のフェニル基を有するチオール化合物が挙げられる。
<重合仕込みの手順>
樹脂(HR)は、原料となるモノマーを含有する溶液(モノマー溶液)と、重合開始剤を含有する溶液(開始剤溶液)とを、各々独立した貯槽から、重合温度に加熱された重合系中に連続的または断続的に供給してラジカル重合させる。
モノマー溶液及び開始剤溶液の供給開始による重合開始後も、モノマー溶液及び開始剤溶液は、連続的または断続的に供給される。
ここで、重合系は、予めモノマーを溶媒に溶かした溶液でも、溶媒単独であってもよい。
重合系がモノマーを溶媒に溶かした溶液の場合、高温加熱状態で長時間保持すると高分子量成分が生成する可能性があるため、重合直前に加熱を行うことが好ましい。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
モノマー溶液及び開始剤溶液は、貯槽から各々独立に重合槽に供給しても良いし、重合の直前であれば、予備混合して供給しても良い。ここで、重合直前の予備混合は、モノマー溶液、重合開始剤溶液が長期間保管されて高分子量体を生じない範囲で行うことができ、例えば、重合開始前1時間以内に行うことが望ましい。
モノマー溶液と開始剤溶液の供給速度は、所望の分子量分布を有する樹脂が得られるように、それぞれ独立して設定することができる。二液の供給速度をどちらか一方或いは両
方とも変化させることで、狭分散から多分散まで広範な分子量分布を持つ樹脂を再現性良く得ることも可能である。例えば、反応前期の開始剤溶液の供給量を減らし、反応後期に開始剤溶液の供給量を増加させた場合、ラジカル濃度が低い反応前期に比較的分子量の高い樹脂が生成するので、多分散の樹脂が得られる。
モノマー溶液及び開始剤溶液はできるだけゆっくりと供給した方が、重合系内のモノマー組成と温度及びラジカル濃度を一定に保つことができ、これにより、重合初期と重合終期に生成する樹脂の組成及び分子量の変化を小さくすることができる。
しかしながら、供給速度があまりに遅いと、供給にかかる時間が長くなって時間当たりの生産効率が悪くなり、又、安定性の低いモノマーについてはモノマー溶液の劣化が問題となる場合があるので、各溶液の供給にかかる時間は、各々0.5〜20時間、好ましくは1〜10時間の範囲から選択する。
モノマー溶液及び開始剤溶液の供給開始順序に、特に制限はないが、高分子量成分の生成を避けるためには、二液同時又は開始剤溶液を先に供給することが好ましく、重合開始剤が重合系内で分解してラジカルが発生するまでに一定の時間が必要であるため、開始剤溶液をモノマー溶液よりも先に供給することが好ましい。
モノマー溶液及び開始剤溶液を供給しつつも、重合系を、所望の温度±5℃、好ましくは±2℃に管理することが好ましい。
モノマー溶液及び開始剤溶液の温度は、10〜30℃が好ましい。
重合反応は、モノマー溶液及び開始剤溶液の供給と共に開始され、継続されるが、供給終了後も一定時間重合温度を維持しながら熟成し、残存する未反応モノマーを反応させることが好ましい。尚、熟成時間は6時間以内、好ましくは1〜4時間の範囲から選択する。熟成時間が長すぎると時間当たりの生産効率が低下し、又、樹脂に必要以上の熱履歴がかかるため好ましくない。
<再沈工程>
上記重合反応により得られた樹脂は、重合反応液を貧溶媒単独、若しくは貧溶媒と良溶媒の混合溶媒に滴下して析出させ、更に必要に応じて洗浄することにより、未反応モノマー、オリゴマー、重合開始剤及びその反応残査物等の不要物を除去し、精製することができる。
貧溶媒としては、樹脂が溶解しない溶媒であれば特に制限されないが、樹脂の種類に応じて、例えば、炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素)、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化脂肪族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素など)、ニトロ化合物(ニトロメタン、ニトロエタンなど)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなど)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート(ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなど)、カルボン酸(酢酸など)、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。好ましくは、水やメタノール、イソプロパノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素類である。
良溶媒としては、モノマー、オリゴマー、重合開始剤及びその残渣物が溶解する溶媒であれば特に制限されないが、製造工程の管理上、重合溶媒と同じものが好ましい。
上記樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。
沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、樹脂溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、さらに好ましくは300〜1000質量部である。
沈殿又は再沈殿する際の温度としては、効率や操作性を考慮して適宜選択できるが、通常0〜50℃程度、好ましくは室温付近(例えば20〜35℃程度)である。沈殿又は再沈殿操作は、攪拌槽などの慣用の混合容器を用い、バッチ式、連続式等の公知の方法により行うことができる。
<ろ過後の工程>
上述のようにして得られた精製後の樹脂には、精製時に用いた溶媒が含まれているため、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥したのちレジスト溶媒に溶解し、レジスト溶液に仕上げられる。
乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。
レジスト溶媒としては、樹脂を溶解するものであれば特に制限されないが、通常、沸点、半導体基板やその他の塗布膜への影響、リソグラフィーに用いられる放射線の吸収を勘案して選択される。
<ろ過後の工程(溶液供給)>
なお、上述のようにして得られた精製後の樹脂は、レジスト溶媒や重合溶媒等の良溶媒に溶解した後、必要に応じてレジスト溶媒を供給しながら、その他の溶媒を減圧下で留去するなどしてレジスト溶液とすることが好ましい。すなわち、沈殿精製後、固液分離して得られた樹脂(未乾燥の樹脂)を有機溶媒に再溶解し、得られた樹脂溶液を濃縮することにより、樹脂溶液中に含まれている低沸点溶媒を留去することが好ましい。
得られた未乾燥の樹脂を再溶解する有機溶媒は、重合溶媒と同じであることが好ましい。
減圧乾燥後、樹脂をレジスト溶媒に溶解する場合、乾燥時に樹脂の粒子表面が硬くなったり、樹脂粒子同士が融着しているためか、レジスト調製時に、溶剤に溶解しにくいことがあった。また、該樹脂を溶解したレジストは、塗布して表層に疎水層を形成する際に、塗布性が悪かったり、塗布欠陥が発生する場合があった。
上記のように、乾燥せずに溶媒置換して樹脂を溶液に溶解した状態としておくことにより、これらの問題が低減される。
未乾燥樹脂を再溶解する有機溶媒としては、レジストを調液する際に使用する溶媒と同じであることが好ましく、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等が挙げられる。
レジスト溶媒の具体例としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルアミルケトン、プロピレンカーボネート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチ
ル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル等が挙げられる。
レジスト溶媒の使用量は、特に制限されないが、通常、樹脂1質量部に対して1質量部〜20質量部の範囲である。
上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
<樹脂(HR)の物性及び組成>
表面に偏在化してレジスト表面を疎水化する樹脂(HR)は、レジスト組成物に添加することにより、レジスト膜表面の後退接触角が、大きくなり、向上する樹脂であればよいが、上述のように分子量が3万以上の高分子量成分の含有量が0.1%以下とすることが、液浸露光によるパターンニングにおいて極めて有効であることを見出した。
樹脂(HR)としては、樹脂(HR)のみを溶剤に溶解し、塗布、乾燥し、樹脂(HR)のみからなる膜としたときの膜の後退接触角として70°〜110°が好ましい。
樹脂(HR)をレジストに添加する場合、樹脂(HR)の添加量は、レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜10質量%、更に好ましくは0.1〜5質量%である。
レジスト膜の後退接触角が60°〜80°になるよう適宜調整して樹脂(HR)添加量を設定することが好ましい。
ここで、後退接触角は常温常圧下におけるものである。後退接触角は、膜を傾けて液滴(液浸液、代表的には純水)が落下し始めるときの後退の接触角である。
一般に後退接触角は転落角とほぼ相関し、後退接触角が高く、転落角が小さい膜ほど水はじきがよいことを示す。後退接触角は、例えば、動的接触角計(協和界面科学社製)を用い拡張収縮法により測定することができる。
なお、樹脂(HR)は、液浸露光によるパターニングにおいてレジスト膜上に設けることがあるレジスト保護膜(以下、「トップコート」ともいう)としても好適に使用できるものである。
レジスト保護膜は、レジスト膜と液浸液との間に、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために設ける液浸液難溶性膜である。レジスト保護膜として使用する場合には、樹脂(HR)を、レジスト膜を溶かさない溶剤(非水溶性有機溶剤)に溶かして、レジスト膜の上に塗布して使用する。
樹脂(HR)は前述のように界面に遍在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。
好ましい樹脂(HR)として、以下のフッ素原子を有する樹脂(HR−F)、珪素原子を有する樹脂(HR−SI)、特定の繰り返し単位を有する樹脂(HR−C)を挙げることができる。中でも、酸分解性基およびアルカリ可溶性基を有さないことがより好ましい。
<フッ素原子を有する樹脂(HR−F)>
フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。これらの基は、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を有することが好ましい。
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基の一般式を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure 0005401046
一般式(F2)〜(F4)中、
57〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R57〜R61、R62〜R64およびR65〜R68の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF32OH、−C(
252OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF32OHが好ましい。
以下、一般式(F2)〜(F4)で表される基を含む繰り返し単位の具体例を示す。
1は、水素原子、−CH3、−F、又は、−CF3を表す。
2は、−F、又は、−CF3を表す。
Figure 0005401046
<珪素原子を有する樹脂(HR−SI)>
樹脂(HR−SI)は、珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
アルキルシリル構造、または環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。
Figure 0005401046
一般式(CS−1)〜(CS−3)に於いて、
12〜R26は、各々独立に、直鎖もしくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)またはシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)を表す。
3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、またはウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
nは1〜5の整数を表す。
一般式(CS−1)〜(CS−3)のいずれかによって表される基を含む繰り返し単位の具体例を以下に示す。以下に示す繰り返し単位において、Xは、水素原子、−CH3、−F、又は、−CF3を表す。
Figure 0005401046
樹脂(HR)が特定の繰り返し単位を有する樹脂(HR−C)である場合について以下に示す。
特定の繰り返し単位を有する樹脂(HR−C)は、下記一般式(C−I)〜(C-II
I)から選ばれる繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
Figure 0005401046
式(C−I)〜(C-III)中、
は、各々独立に、水素原子またはメチル基を表す。
は、各々独立に、1つ以上の−CH部分構造(すなわちメチル基)を有する炭化水素基を表す。
は、単結合、またはアルキレン、エーテル基、またはそれらを2つ以上有する連結基を表す。
は、−O−、−NR−(Rは水素原子またはアルキル基)、−NHSO−から選ばれる連結基を表す。
nは1〜4の整数を表す。
これらの繰り返し単位は1つでも、複数の繰り返し単位を組み合わせてもよい。
式(C−I)〜(C−III)におけるR2の1つ以上の−CH部分構造(すなわち
メチル基)を有する炭化水素基としては、1つ以上の−CH部分構造を有するアルキル基、アルキルオキシ基、アルキル置換シクロアルキル基、アルケニル基、アルキル置換アルケニル基、アルキル置換シクロアルケニル基、アルキル置換アリール基、アルキル置換アラルキル基が挙げられ、アルキル基、アルキル置換シクロアルキル基が好ましい。R2
の1つ以上の−CH部分構造を有する炭化水素基は、−CH部分構造を2つ以上有することがより好ましい。
2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも1つ有するアルキル基としては、炭素数3〜20の分岐のアルキル基が好ましい。好ましいアルキル基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基等が挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基である。
2に於ける、−CH3の部分構造を1つ有するアルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖のアルキル基が好ましい。好ましいアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等が挙げられる。
2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも1つ有するアルキルオキシ基としては、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有するアルキル基にエーテル基が結合した基を挙げ
ることができる。
2に於ける、シクロアルキル基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素
数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、ノルボルニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
2に於ける、アルケニル基としては、炭素数2〜20の直鎖または分岐のアルケニル
基が好ましく、分岐のアルケニル基がより好ましい。
2に於ける、アリール基は、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、例えば、フェ
ニル基、ナフチル基を挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
2に於ける、アラルキル基は、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、例えば、
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
一般式(C−I)〜(C−II)、R2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2,3−ジメチル−2−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基などが挙げられる。より好ましくは、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2,3−ジメチル−2−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基である。
一般式(C−III)、R2に於ける、−CH3の部分構造を少なくとも2つ有する炭化水素基としては、具体的には、イソブチル基、t-ブチル基、3−ペンチル基、2,3−
ジメチルブチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−tブチルシクロヘキシル基などが挙げられる。より好ましくは、炭素数5〜20であることがより好ましく、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、2,6−ジメチルヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−
tブチルシクロヘキシル基である。
一般式(C−I)〜(C-III)から選ばれる繰り返し単位の総含有量は、樹脂中の
全繰り返し単位に対し、50〜100mol%が好ましく、より好ましくは80〜1
00mol%、更に好ましくは90〜100mol%である。
一般式(C−I)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 0005401046
一般式(C−II)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 0005401046
一般式(C−III)に於いて、P2が酸素原子の場合に、酸素原子に直結する炭素原
子は2級又は3級であることが好ましい。
一般式(C−III)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。具体例中、Rxは、水素原子またはメチル基を
表し、RxaからRxcは、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Figure 0005401046
Figure 0005401046
(HR−C)成分の樹脂は、珪素原子及びフッ素原子を有さないことが好ましい。
(HR−C)成分の樹脂は、炭素原子と水素原子と酸素原子と窒素原子と硫黄原子以外の元素を有さないことが好ましい。
更に、樹脂(HR)は、下記(x)〜(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つ含有していてもよい。
(x)アルカリ可溶性基、
(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基、
(z)酸の作用により分解する基
(x)アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(スルホニル)(カルボニル)メチレン基、(スルホニル)(カルボニル)イミド基、ビス(カルボニル)メチレン基、ビス(カルボニル)イミド基、ビス(スルホニル)メチレン基、ビス(スルホニル)イミド基、トリス(カルボニル)メチド基、トリス(スルホニル)メチド基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基:−C(CF3)2(OH))、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基が挙げられる。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入することもでき、いずれの場合も好ましい。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、1〜50mol%が好ましく、より好ましくは3〜35mol%、更に好ましくは5〜20mol%である。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位の具体例を以下に示す。
式中Rxは、H、−CH3、−CF3、または−CH2OHを表す。
Figure 0005401046
(y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基としては、例えば、ラクトン構造を有する基、酸無水物基、酸イミド基などが挙げられ、好ましくはラクトン構造を有する基である。
アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルによる繰り返し単位のように、連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいはアルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましい。
アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、1〜40mol%が好ましく、より好ましくは3〜3
0mol%、更に好ましくは5〜15mol%である。
アルカリ現像液中での溶解度が増大する基(y)を有する繰り返し単位の具体例として
は、後述の樹脂(A)について挙げたラクトン構造、及び一般式(VIII)で表される構造と同様のものを挙げることができる。
(z)酸の作用により分解する基としては、樹脂(A)で挙げた酸分解性基と同様のものを挙げることができる。(z)酸の作用により分解する基を含有する繰り返し単位は、樹脂(A)で挙げた酸分解性基を含有する繰り返し単位と同様のものがあげられる。酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、1〜80mol%が好ましく、より好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。
樹脂(HR)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、樹脂(HR)の分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(HR)中10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。
樹脂(HR)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、樹脂(HR)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位が、樹脂(HR)中10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。
上述の樹脂(HR)は、上述の特定の繰返し単位以外の他の繰り返し単位を有していてもよく、上記特定の繰り返し単位に対応するモノマーと、一般的に重合可能なエチレン性二重結合を有するモノマーを共重合させることができる。
樹脂(HR)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは2,000〜20,000であり、より好ましくは2,000〜10,000である。
樹脂(HR)は、酸分解性樹脂(A)同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が0〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは0〜5質量%、0〜1質量%が更により好ましい。それにより、液中異物や感度等の経時変化のないレジストが得られる。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1〜5が好ましく、より好ましくは1〜3の範囲である。
以下に樹脂の具体例を示す。また、下記表に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、分散度を示す。
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046

Figure 0005401046
〔2〕樹脂(HR)を添加するポジ型レジスト組成物
樹脂(HR)は、膜表面を疎水化すべく各種組成物に添加可能であるが、液浸露光によるパターニングにおいて使用するポジ型レジストに添加することが好ましく、特に、(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、および、(D)溶剤を含有するポジ型レジスト組成物に添加することが好ましい。
以下、樹脂(HR)を添加するポジ型レジスト組成物の各主成分について説明する。
(A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対す
る溶解度が増大する樹脂
本発明のポジ型レジスト組成物に用いられる樹脂は、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂であり、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂(「酸分解性樹脂」、「酸分解性樹脂(A)」又は「樹脂(A)」とも呼ぶ)である。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボン酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸で分解し得る基(酸分解性基)として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂を含有する本発明のポジ型レジスト組成物は、ArFエキシマレーザー光を照射する場合に好適に使用することができる。
単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂(以下、「脂環炭化水素系酸分解性樹脂」ともいう)としては、下記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位及び下記一般式(II-AB)で示される繰り返し単位の群から選択され
る少なくとも1種を含有する樹脂であることが好ましい。
Figure 0005401046
一般式(pI)〜(pV)中、
11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。
22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
Figure 0005401046
一般式(II−AB)中、
11'及びR12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Z'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子
団を表す。
また、上記一般式(II−AB)は、下記一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)であることが更に好ましい。
Figure 0005401046
式(II−AB1)及び(II−AB2)中、
13'〜R16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A'−R17'、アルキル基ある
いはシクロアルキル基を表す。Rl3'〜R16'のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
ここで、R5は、アルキル基、シクロアルキル基又はラクトン構造を有する基を表す。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−又は−NHSO2NH−を表す。
A'は、単結合又は2価の連結基を表す。
17'は、−COOH、−COOR5、−CN、水酸基、アルコキシ基、−CO−NH−R6、−CO−NH−SO2−R6又はラクトン構造を有する基を表す。
6は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
nは、0又は1を表す。
一般式(pI)〜(pV)において、R12〜R25におけるアルキル基としては、1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。
11〜R25におけるシクロアルキル基或いはZと炭素原子が形成するシクロアルキル基は、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらのシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
好ましいシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。
これらのアルキル基、シクロアルキル基の更なる置換基としては、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基等が、更に有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。
上記樹脂における一般式(pI)〜(pV)で示される構造は、アルカリ可溶性基の保護に使用することができる。アルカリ可溶性基としては、この技術分野において公知の種々の基が挙げられる。
具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、フェノール基、チオール基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造などが挙げられ、好ましくはカルボン酸基、スルホン酸基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造である。
一般式(pI)〜(pV)で示される構造で保護されたアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(pA)で示される繰り返し単位が好ましい。
Figure 0005401046
ここで、Rは、水素原子、ハロゲン原子又は1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。複数のRは、各々同じでも異なっていてもよい。
Aは、単結合、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基、又はウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。好ましくは単結合である。
Rp1は、上記式(pI)〜(pV)のいずれかの基を表す。
一般式(pA)で表される繰り返し単位は、特に好ましくは、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位である。
以下、一般式(pA)で示される繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure 0005401046
Figure 0005401046
前記一般式(II−AB)、R11'、R12'におけるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。
上記R11'、R12'におけるアルキル基としては、炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が挙げられる。
上記Z'の脂環式構造を形成するための原子団は、置換基を有していてもよい脂環式炭
化水素の繰り返し単位を樹脂に形成する原子団であり、中でも有橋式の脂環式炭化水素の繰り返し単位を形成する有橋式脂環式構造を形成するための原子団が好ましい。
形成される脂環式炭化水素の骨格としては、一般式(pI)〜(pVI)に於けるR12〜R25の脂環式炭化水素基と同様のものが挙げられる。
上記脂環式炭化水素の骨格には置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、前記一般式(II−AB1)あるいは(II−AB2)中のR13'〜R16'を挙げることができる。
本発明に係る脂環炭化水素系酸分解性樹脂においては、酸の作用により分解する基は、前記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位、及び後記共重合成分の繰り返し単位のうち少なくとも1種の繰り返し単位に含有することができる。
上記一般式(II−AB1)あるいは一般式(II−AB2)におけるR13'〜R16'の各種置換基は、上記一般式(II−AB)における脂環式構造を形成するための原子団ないし有橋式脂環式構造を形成するための原子団Z’の置換基ともなり得る。
上記一般式(II−AB1)あるいは一般式(II−AB2)で表される繰り返し単位として、下記具体例が挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されない。
Figure 0005401046
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、ラクトン基を有することが好ましい。ラクトン基としては、ラクトン構造を含有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を含有する基であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては一般式(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)で表される基であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。
Figure 0005401046
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好まし
い置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキ
ル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRb2は、同一でも異なっていてもよ
く、また、複数存在するRb2同士が結合して環を形成してもよい。
一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、上記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'のうち少なくとも1つが一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表される基を有するもの(例えば−COOR5のR5が一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表される基を表す)、又は下記一般式(AI)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。
Figure 0005401046
一般式(AI)中、
b0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
b0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子
が挙げられる。
b0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。
b0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
bは、単結合、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連
結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環または多環のシクロアルキレン基であり、好ま
しくは、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示される基を表す。
ラクトン構造を有する繰り返し単位は通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、極性基を有する有機基を含有する繰り返し単位、特に、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としてはアダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。
極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
Figure 0005401046
一般式(VIIa)〜(VIIc)中、
2c〜R4cは、各々独立に、水素原子又は水酸基、シアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基、シアノ基を表す。好ましくはR2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子である。
一般式(VIIa)において、更に好ましくはR2c〜R4cのうち2つが水酸基で残りが水素原子である。
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有する繰り返し単位としては、上記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'のうち少なくとも1つが上記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有するもの(例えば、−COOR5におけるR5が一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を表す)、又は下記一般
式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。
Figure 0005401046
一般式(AIIa)〜(AIId)中、
1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基、ヒドロキメチル基を表す。
2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)におけるR2c〜R4cと同義である。
一般式(AIIa)〜(AIId)で表される構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 0005401046
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有してもよい。
Figure 0005401046
上記一般式(VIII)に於いて、
2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基又
は−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す
。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
上記一般式(VIII)で表される繰り返し単位として、以下の具体例が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 0005401046
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することが好ましく、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。これを含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。カルボキシル基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接カルボキシル基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にカルボキシル基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入することもでき、いずれの場合も好ましい。連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、更に一般式(F1)で表される基を1〜3個有する繰り返し単位を有していてもよい。これによりラインエッジラフネス性能が向上する。
Figure 0005401046
一般式(F1)中、
50〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R50〜R55の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Rxは、水素原子または有機基(好ましくは酸分解性保護基、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基)を表す。
50〜R55のアルキル基は、フッ素原子等のハロゲン原子、シアノ基等で置換されていてもよく、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、例えば、メチル基、トリフルオロメチル基を挙げることができる。
50〜R55は、すべてフッ素原子であることが好ましい。
Rxが表わす有機基としては、酸分解性保護基、置換基を有していてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルメチル基、アルコキシメチル基、1−アルコキシエチル基が好ましい。
一般式(F1)で表される基を有する繰り返し単位として好ましくは下記一般式(F2)で表される繰り返し単位である。
Figure 0005401046
一般式(F2)中、
Rxは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rxのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Faは、単結合、直鎖または分岐のアルキレン基(好ましくは単結合)を表す。
Fbは、単環または多環の環状炭化水素基を表す。
Fcは、単結合、直鎖または分岐のアルキレン基(好ましくは単結合、メチレン基)を表す。
1は、一般式(F1)で表される基を表す。
1は、1〜3を表す。
Fbにおける環状炭化水素基としてはシクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基が好ましい。
一般式(F1)で表される基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure 0005401046
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、更に脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を含有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できる。このような繰り返し単位として、例えば1−アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を含有することができる。
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これにより、脂環炭化水素系酸分解性樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移温度)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
脂環炭化水素系酸分解性樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂の好ましい態様としては、以下のものが挙げられる。
(1) 上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位を含有するもの(側鎖型)。
好ましくは(pI)〜(pV)の構造を有する(メタ)アクリレート繰り返し単位を含有するもの。
(2) 一般式(II-AB)で表される繰り返し単位を含有するもの(主鎖型)。
但し、(2)においては例えば、更に以下のものが挙げられる。
(3) 一般式(II-AB)で表される繰り返し単位、無水マレイン酸誘導体及び(
メタ)アクリレート構造を有するもの(ハイブリッド型)。
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。
酸分解性樹脂中、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中20〜70モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは15〜55モル%、更に好ましくは20〜50モル%である。
酸分解性樹脂中、ラクトン環を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中
10〜70モル%が好ましく、より好ましくは20〜60モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。
酸分解性樹脂中、極性基を有する有機基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中1〜40モル%が好ましく、より好ましくは5〜30モル%、更に好ましくは5〜20モル%である。
また、上記更なる共重合成分の単量体に基づく繰り返し構造単位の樹脂中の含有量も、所望のレジストの性能に応じて適宜設定することができるが、一般的に、上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し構造単位と上記一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の合計した総モル数に対して99モル%以下が好ましく、より好ましくは90モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下である。
本発明のポジ型レジスト組成物がArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。
本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位/アクリレート系繰り返し単位の混合のいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。
脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、少なくとも、ラクトン環を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位、水酸基及びシアノ基の少なくともいずれかで置換された有機基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位、並びに、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位の3種類の繰り返し単位を有する共重合体であることが好ましい。
好ましくは一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン構造を有する繰り返し単位20〜50モル%、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位5〜30モル%含有する3元共重合体、または更にその他の繰り返し単位を20モル%以下含む4元共重合体である。
特に好ましい樹脂としては、下記一般式(ARA−1)〜(ARA−5)で表される酸分解性基を有する繰り返し単位20〜50モル%、下記一般式(ARL−1)〜(ARL−6)で表されるラクトン基を有する繰り返し単位20〜50モル%、下記一般式(ARH−1)〜(ARH−3)で表される極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位5〜30モル%含有する3元共重合体、または更にカルボキシル基ある
いは一般式(F1)で表される構造を有する繰り返し単位、または脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を5〜20モル%含む4元共重合体である。
(式中、Rxy1は水素原子またはメチル基、Rxa1、Rxb1はメチル基またはエチル
基を表す。)
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述の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メチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のレジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望の樹脂
を回収する。反応液中の溶質の濃度は、通常5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
精製は、前述の樹脂(HR)と同様の方法を用いることができ、水洗や適切な溶媒を組
み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液液抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈殿法や、濾別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。
本発明に係る酸分解性樹脂の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、最も好ましくは5,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜3.0、特に好ましくは1.2〜2.0の範囲のものが使用される。分散度の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
本発明のポジ型レジスト組成物において、全ての樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、本発明において、酸分解性樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、樹脂(HR)との相溶性の観点から、フッ素原子および珪素原子を含有しないことが好ましい。
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(「光酸発生剤」又は「(B)成分」ともいう)を含有する。
そのような光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。
また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。
さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光によ
り酸を発生する化合物も使用することができる。
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 0005401046
上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
-は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオ
ン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4 -、PF6 -、SbF6 -などが挙げられ、より好ましくは炭素原子を含有する有機アニオンである。
好ましい有機アニオンとしては下式に示す有機アニオンが挙げられる。
Figure 0005401046
式中、
Rc1は、有機基を表す。
Rc1における有機基として炭素数1〜30のものが挙げられ、好ましくは置換してい
てもよいアルキル基、アリール基、またはこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2
、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げること
ができる。Rd1は水素原子、アルキル基を表す。
Rc3、Rc4、Rc5は、各々独立に、有機基を表す。Rc3、Rc4、Rc5の有機基として好ましくはRc1における好ましい有機基と同じものを挙げることができ、最も好ま
しくは炭素数1〜4のパーフロロアルキル基である。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。Rc3とRc4が結合して形成される基としてはアルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2〜4のパーフロロアルキレン基である。
Rc1、Rc3〜Rc5の有機基として特に好ましくは1位がフッ素原子またはフロロア
アルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子またはフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。また、Rc3とRc4が結合して環を形成することにより光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1
〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203
の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1
)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般
式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、及び(ZI−3)を挙げることができる。
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201
〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基、シクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては、炭素数1〜12の直鎖又は分岐状アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
次に、化合物(ZI−2)について説明する。化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
201〜R203としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基
は、直鎖若しくは分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることが好ましい。
201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。R201〜R203としてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
201〜R203としての直鎖、分岐、環状の2−オキソアルキル基は、好ましくは、上記のアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。
Figure 0005401046
一般式(ZI−3)に於いて、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。
6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、例えば、炭素数1〜20個の直鎖又は分岐状アルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖又は分岐状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基)を挙げることができる。
1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜8個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。
1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖又は分岐状アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
x及びRyとしてのアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることが好ましい。
x及びRyとしてのシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
x、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。
一般式(ZII)、(ZIII)中、
204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
204〜R207としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基)を挙げることができる。
204〜R207としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
204〜R207は、置換基を有していてもよい。R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 0005401046

一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
208は、アルキル基又はアリール基を表す。
209及びR210は、各々独立に、アルキル基、アリール基または電子吸引性基を表す。R209は、好ましくはアリール基である。
210は、好ましくは電子吸引性基であり、より好ましくはシアノ基、フロロアルキル
基である。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物として、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物が好ましい。
化合物(B)は、活性光線または放射線の照射によりフッ素原子を有する脂肪族スルホン酸又はフッ素原子を有するベンゼンスルホン酸を発生する化合物であることが好ましい。
化合物(B)は、トリフェニルスルホニウム構造を有することが好ましい。
化合物(B)は、カチオン部にフッ素置換されていないアルキル基若しくはシクロアルキル基を有するトリフェニルスルホニウム塩化合物であることが好ましい。
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
光酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を組み合わせて使用する際には、水素原子を除く全原子数が2以上異なる2種の有機酸を発生する化合物を組み合わせることが好ましい。
光酸発生剤の含量は、ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
(D)溶剤
前記各成分を溶解させてポジ型レジスト組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが好ましく挙げられる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチ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エチルエーテルを好ましく挙げられる。
乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルを好ましく挙げられる。
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、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メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。
炭素数4〜10の環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが好ましく挙げられる。
炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタ
ノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。
アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピルが好ましく挙げられる。
好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。
本発明に於いては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、エチ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エチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。
(E)塩基性化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、(E)塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
Figure 0005401046
一般式(A)〜(E)中、
200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ま
しくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合
物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物から選ばれる少なくとも1種類の含窒素化合物を挙げることができる。
アミン化合物は、1級、2級、3級のアミン化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアミン化合物が好ましい。アミン化合物は、3級アミン化合物であることがより好ましい。アミン化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。アミン化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
アンモニウム塩化合物は、1級、2級、3級、4級のアンモニウム塩化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアンモニウム塩化合物が好ましい。アンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。アンモニウム塩化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。 アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、フォスフェート等が挙げられるが、中でもハロゲン原子、スルホネートが好ましい。ハロゲン原子としてはクロライド、ブロマイド、アイオダイドが特に好ましく、スルホネートとしては、炭素数1〜20の有機スルホネートが特に好ましい。有機スルホネートとしては、炭素数1〜20のアルキルスルホネート、アリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては例えばフッ素、塩素、臭素、アルコキシ基、アシル基、アリール基等が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的にはメタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタ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が挙げられる。アリールスルホネートのアリール基としてはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられる。ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基
として、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、i−ブチル、t−ブチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル等が挙げられる。他の置換基としては炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物とは、アミン化合物又はアンモニウム塩化合物のアルキル基の窒素原子と反対側の末端にフェノキシ基を有するものである。フェノキシ基は、置換基を有していてもよい。フェノキシ基の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシロキシ基、アリールオキシ基等が挙げられる。置換基の置換位は、2〜6位のいずれであってもよい。置換基の数は、1〜5の範囲で何れであってもよい。
フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
スルホン酸エステル基を有するアミン化合物、スルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物に於ける、スルホン酸エステル基としては、アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキル基スルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルのいずれであっても良く、アルキルスルホン酸エステルの場合にアルキル基は炭素数1〜20、シクロアルキルスルホン酸エステルの場合にシクロアルキル基は炭素数3〜20、アリールスルホン酸エステルの場合にアリール基は炭素数6〜12が好ましい。アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルは置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基が好ましい。
スルホン酸エステル基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
塩基性化合物の使用量は、ポジ型レジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。
(F)界面活性剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に(F)界面活性剤を含有することが好ましく、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物が上記(F)界面活性剤を含有することにより、250
nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新
秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、
メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204D、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218、222D((株)ネオス製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オ
キシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C37基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート
)との共重合体などを挙げることができる。
また、本発明では、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。
(F)界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%である。
(G)カルボン酸オニウム塩
本発明におけるポジ型レジスト組成物は、(G)カルボン酸オニウム塩を含有しても良い。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、(G)カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。更に、本発明の(G)カルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいても良い。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
フッ素置換されたカルボン酸のアニオンとしては、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオン等が挙げられる。
これらの(G)カルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。
(G)カルボン酸オニウム塩の組成物中の含量は、組成物の全固形分に対し、一般的には0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
(H)その他の添加剤
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物
(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4,916,210、欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
〔3〕パターン形成方法
本発明のポジ型レジスト組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜500nmで使用されることが好ましく、膜厚30〜250nmで使用されることがより好ましく、膜厚30〜200nmで使用されることが更により好ましい。ポジ型レジスト組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
ポジ型レジスト組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%、より好ましくは1〜8.0質量%、さらに好ましくは1.0〜6.0質量%である。
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポアサイズを有するポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
例えば、ポジ型レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、感光性膜を形成する。なお、予め公知の反射防止膜を塗設してもよい。
当該感光性膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、
X線等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)が
好ましい。
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。レジスト組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリ
エチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。 リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
現像処理またはリンス処理は、パドルを形成して行ってもよいし、パドルレスプロセスにて行ってもよい。
液浸露光においては、露光前後に、リンス工程を入れてもよい。
液浸露光によるパターニングでは、活性光線又は放射線の照射時にレジスト膜とレンズの間に空気よりも屈折率の高い液体(液浸媒体)を満たして露光(液浸露光)を行う。これにより解像性を高めることができる。用いる液浸媒体としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができるが好ましくは純水である。
液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤としては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。
水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いてもよい。
本発明のポジ型レジスト組成物は、レジスト中に含まれる樹脂(HR)が表面に偏在化するため、膜表面の接触角(特に後退接触角)を向上することができる。レジスト膜とした際に水のレジスト膜に対する後退接触角が65°以上であることが好ましく、70°以上であることがより好ましい。樹脂(HR)のみを溶剤に溶解し、塗布したときの膜の後
退接触角は70°〜110°が好ましい。樹脂(HR)の添加量を調整することにより、レジスト膜の後退接触角を60°〜80°に調整して使用する。ここで、後退接触角は常温常圧下におけるものである。後退接触角は、レジスト膜を傾けて液滴が落下し始めるときの後退の接触角である。
本発明のポジ型レジスト組成物によるレジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、レジスト保護膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートによりレジスト膜から液浸媒体への組成物の溶出が抑えられ、現像欠陥が低減するなどの効果がある。
トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液に対する難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。
トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジストへの浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジストの現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジストとの非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。
トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。
トップコートがレジストと混合せず、さらに液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコート溶剤はレジスト溶媒難溶かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。さらに、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。
以下に、本発明の樹脂(A)の具体例を以下に示す。また、具体例で示した樹脂Aの組成(モル比、各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を表下記の表に示す。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 0005401046
Figure 0005401046
Figure 0005401046
樹脂(HR)の合成例
<合成例1:樹脂(HR−1)の合成>
メタクリル酸t−ブチル28g、メタクリル酸2,2,3,3, 4,4,4,−ヘプタフルオロブチル53g、をシクロヘキサノン120mLに溶解してモノマー溶液を調製した。窒素雰囲気に保った別の容器にシクロヘキサノン10mL及び和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601 4gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重
合槽に、シクロヘキサノン10mLを投入して攪拌しながら100℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々4時間かけて100℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−1)を得た。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8800、分散度は2.1であった。
<合成例2:樹脂(HR−15)の合成>
(トリメチルシリル)プロピルメタクリレート24gとメタクリル酸 3,5‐ビス[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)‐1‐ヒドロキシエチル]シクロヘキシル40gをプロピレングリコールメチルエーテルモノアセテート(以下、「PGMEA」と記す。)300mLに溶解してモノマー溶液を調製した。窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA14mL及び和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601 4gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA10mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々4時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を3Lのヘキサンに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−15)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は60/40(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は9800、分散度は2.2であった。
<合成例3:樹脂(HR−26)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA200mL、ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート22g、2−(メチルシクロヘキシル)イソプロピルメタクリレート22g、重合禁止剤として4−メトキシフェノール(以下、「MEHQ」と記す。)50mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。モノマー溶液をサンプリングしてMEHQ量を定量したところ、対モノマーで27モルppm、対重合開始剤で0.11モル%であった。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA6mL及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−26)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8000、分散度は2.0であった。
<合成例4:樹脂(HR−64)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA300mL、メタクリル酸
3,5‐ビス[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)‐1‐ヒドロキシエチル]シクロヘキシル50g、4−t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート22g、重合禁止剤としてMEHQ50mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。モノマ
ー溶液をサンプリングしてMEHQ量を定量したところ、対モノマーで25モルppm、対重合開始剤で0.1モル%であった。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA10mL及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル3gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA2mLを投入して攪拌しながら100℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々4時間かけて100℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を3Lのヘキサンに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−64)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は7900、分散度は1.9であった。
<合成例5:樹脂(HR−30)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にテトラヒドロフラン(以下、「THF」と記す。)60mL、アリルトリメチルシラン11g、t−ブチル−α−トリフルオロメチルアクリレート20g、連鎖移動剤としてメルカプトプロピオン酸メチル1gを仕込んで溶解し、モノマー溶液を調製した。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にTHF5mL、及び和光純薬工業(株)製重合開始剤V−651gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、THF5mLを投入して攪拌しながら65℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて65℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を65℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却してTHF20mL追加して希釈し重合液を取り出した。得られた重合液を1Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−30)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は6500、分散度は1.6であった。
<合成例6:樹脂(HR−41)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA/シクロヘキサノン(6/4)混合溶液160mL、ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート9g、4−t−ブチルスチレン26g、連鎖移動剤としてメルカプトプロピオン酸メチル4gを仕込んで溶解し、モノマー溶液を調製した。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA/シクロヘキサノン(6/4)混合溶液10mL、及び重合開始剤V601 1gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA/シクロヘキサノン(6/4)混合溶液6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1.5Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−41)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は20/80(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は7500、分散度は1.8であった。
<合成例7:樹脂(HR−13)の合成>
(トリメチルシリル)プロピルメタクリレート16gと2−(メチルシクロヘキシル)イソプロピルメタクリレート27gをシクロヘキサノン200mLに溶解してモノマー溶液を調製した。窒素雰囲気に保った別の容器にシクロヘキサノン10mL及び重合開始剤V−601 2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、シクロヘキサノン6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々4時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。
得られた湿ポリマーをメタノール2Lで洗浄してろ過した後、シクロヘキサノンに再溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターに通液した。次いで、減圧下で加熱してシクロヘキサノンを追い出しながらPGMEAを投入して溶媒置換し、ポリマー20%を含むPGMEA溶液(HR−13)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は40/60(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は13000、分散度は2.2であった。
<合成例8:樹脂(HR−58)の合成>
ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート24gt−ブチルメタクリレート14gをPGMEA160mLに溶解してモノマー溶液を調製した。窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA10mL及び重合開始剤V−601 2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1.5Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させた。次いで、沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液して脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに1Lのメタノールを加えてリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーをPGMEA500mLに溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターに通液した。この溶液を濃縮することにより、ポリマー20%を含むPGMEA溶液(HR−58)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は10200、分散度は2.2であった。
<合成例9:樹脂(HR−37)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA160mL、アリルトリメチルシラン11g、2,5−ジメチルペンチル−α−トリフルオロメチルアクリレート24g、重合禁止剤としてMEHQ10mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。モノマー溶液をサンプリングしてMEHQ量を定量したところ、対モノマーで5モルppm、対重合開始剤で0.05モル%であった。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA10mL及び和光純薬工業(株)製重合開始剤V−65 2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させた。次いで、沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液して脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに1Lのメタノールを加えてリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーをPGMEA500mLに溶解し、0.1μmのポリエチレンフィ
ルターに通液した。この溶液を濃縮することにより、ポリマー20%を含むPGMEA溶液(HR−37)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は5500、分散度は1.5であった。
<合成例10:樹脂(HR−12)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にシクロヘキサノン200mL、(トリメチルシリル)プロピルメタクリレート16g、4−t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート27g、重合禁止剤としてMEHQ10mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。モノマー溶液をサンプリングしてMEHQ量を定量したところ、対モノマーで13モルppm、対重合開始剤で0.1モル%であった。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にシクロヘキサノン20mL、及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル1gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、シクロヘキサノン6mLを投入して攪拌しながら100℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々4時間かけて100℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させた。次いで、沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液して脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに2Lのメタノールを加えてリンスを行い、リンス液を除去した。得られた湿ポリマーをシクロヘキサノン500mLに溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターに通液した。この溶液を濃縮することにより、ポリマー20%を含むシクロヘキサノン溶液(HR−12)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は40/60(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は15000、分散度は2.2であった。
<合成例11:樹脂(HR−25)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にシクロヘキサノン200mL、ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート22g、4−t−ブチルシクロヘキシルメタクリレート22g、連鎖移動剤としてメルカプトプロピオン酸メチル6gを仕込んで溶解し、モノマー溶液を調製した。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にシクロヘキサノン10mL、及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル3gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、シクロヘキサノン6mLを投入して攪拌しながら100℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて100℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させた。次いで、沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液して脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに2Lのメタノールを加えてリンスを行い、リンス液を除去した。得られた湿ポリマーをシクロヘキサノン500mLに溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターに通液した。この溶液を濃縮することにより、ポリマー20%を含むシクロヘキサノン溶液(HR−25)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は7800、分散度は2.0であった。
<合成例12:樹脂(HR−34)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA240mL、(3−メタクロイルオキシ)プロピルエチル−POSS〔別名:1−(3−メタクロイルオキシ)プロピル−
3,5,7,9,11,13,15−ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.1.3,
.1.5,15.1.7,13]オクタシロキサン〕15g、2−エチルヘキシルメタクリレート36g、連鎖移動剤としてメルカプトプロピオン酸メチル2gを仕込んで溶解し、モノマー溶液を調製した。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA10mL及び重合開始剤AIBN1gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA4mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させた。次いで、沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液して脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに2Lのメタノールを加えてリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーをPGMEA500mLに溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターに通液した。この溶液を濃縮することにより、ポリマー20%を含むPGMEA溶液(HR−34)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は10/90(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8000、分散度は1.8であった。
<合成例13:樹脂(HR−20)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA200mL、ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート44g、連鎖移動剤としてメルカプトプロピオン酸メチル2g、重合禁止剤としてMEHQ10mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。モノマー溶液をサンプリングしてMEHQ量を定量したところ、対モノマーで13モルppm、対重合開始剤で0.1モル%であった。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA10mL及び重合開始剤AIBN1gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させた。次いで、沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液して脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに2Lのメタノールを加えてリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーをPGMEA500mLに溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターに通液した。この溶液を濃縮することにより、ポリマー20%を含むPGMEA溶液(HR−20)を得た。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は6500、分散度は1.2であった。
<合成例14:樹脂(HR−63)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA240mL、メタクリル酸
3,5‐ビス[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)‐1‐ヒドロキシエチル]シクロヘキシル50g、連鎖移動剤としてメルカプトプロピオン酸メチル2g、重合禁止剤としてMEHQ10mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。モノマー溶液をサンプリングしてMEHQ量を定量したところ、対モノマーで13モルppm、対重合開始剤で0.1モル%であった。
次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA6mL及び重合開始剤AIBN1gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保っ
たまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水ヘキサンに滴下してポリマーを沈殿させた。次いで、沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液して脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに2Lのヘキサンを加えてリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーをPGMEA500mLに溶解し、0.1μmのポリエチレンフィルターに通液した。この溶液を濃縮することにより、ポリマー20%を含むPGMEA溶液(HR−63)を得た。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は6800、分散度は1.6であった。
<合成例15:比較樹脂(HR−100)の合成>
メタクリル酸t−ブチル28g、重合開始剤V−601 4gをシクロヘキサノン130mLに溶解して滴下溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、シクロヘキサノン10mLを投入して攪拌しながら100℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、調製した滴下溶液を4時間かけて100℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を100℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を1Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする比較樹脂(HR−100)を得た。
GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8700、分散度は2.1であった。
<合成例16:樹脂(HR−11)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA200mL、ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート34g、スチレン56g、重合禁止剤としてMEHQ50mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA6mL及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−11)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は70/30(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は10200、分散度は2.2であった。
<合成例17:樹脂(HR−24)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA200mL、ヘキサフルオロイソプロピルメタアクリレート24g、ヘキシルメタクリレート14g、重合禁止剤としてMEHQ50mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA6mL及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−24)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8800、分散度は1.9であった。
<合成例18:樹脂(HR−61)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽にPGMEA200mL、3,5−トリフルオロメチルフェニル メタクリレート9g、2‐(1,3‐ジオキソブトキシ)エチル メタクリレート6.3g、メタクリル酸1,1−ジメチル−1−(4−メチルシクロヘキシル)メチル7.3g、重合禁止剤としてMEHQ50mgを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA6mL及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−61)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は30/30/40(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は9600、分散度は1.6であった。
<合成例19:樹脂(HR−81)の合成>
窒素雰囲気に保ったモノマー溶液調製槽に重合抑制成分となる酸素を1分間バブリングしたPGMEA200mL、トリメチルシリルメチル メタクリレート8.6g、メタクリル酸 10−カンファースルホニルアミド15gを仕込んで溶解しモノマー溶液を調製した。次いで、窒素雰囲気に保った別の容器にPGMEA6mL及び重合開始剤アゾビスイソブチロニトリル2gを仕込んで溶解し、開始剤溶液を調製した。窒素雰囲気に保った重合槽に、PGMEA6mLを投入して攪拌しながら80℃に昇温した後、モノマー溶液及び開始剤溶液を、各々2時間かけて80℃に保った重合槽内に供給した。滴下終了後、重合温度を80℃に保ったまま2時間撹拌し、室温まで冷却して重合液を取り出した。得られた重合液を2Lの含水メタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、ろ過した。得られた湿ポリマーをとりだし、20mmHg(2.66kPa)、40℃にて40時間乾燥することにより、目的とする樹脂(HR−81)を得た。
1H-NMRから求めたポリマー組成比は50/50(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は8600、分散度は2.3であった。
合成例を下記表にまとめる。
Figure 0005401046
<ポリマー中の高分子量成分の定量方法>
ポリマー中の高分子量成分は、GPCを用いて、以下の分析条件及び定量方法により行った。
装 置: 東ソー製HLC−8120GPC
検出器: 示差屈折率(RI)検出器
カラム: TOSOH製TSK-GEL(×4本)
定 量: ポリマー含量2質量%の溶液を調製し、GPCに注入し、ポリマーのピーク面積Apを求めた。
次いで、ポリマー含量20質量%の溶液を調製し、GPCに注入し、高分子量体ピークの面積Ahを求めた。
これらの結果から、下記計算式に基づいきポリマー中の高分子量成分の面積比率(%)を算出した。なお、Apは、Ahの場合よりも10分の1の濃度で得た面積であるので、Ahとの比較において、10倍している。
Figure 0005401046
〔実施例1〜19及び比較例1〜2〕
表3に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度7質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト組成物 を下記の方法で評価し、結果を
表3に示した。
樹脂(HR)の質量%は、レジスト組成物中の全固形分に対するものである。
レジストの評価方法
<塗布欠陥の評価方法>
表3に記載の組成を有する感光性樹脂組成物をスピンコーターによりヘキサメチルジシラザン処理を施した8インチのシリコン基板上に均一に塗布し、120℃、60秒間ホットプレート上で加熱、乾燥を行い、100nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、KLA2360機(KLAテンコール(株)製)により塗布欠陥数を測定した。この際,比較例1の欠陥数を1に規格化して表記した。数値が小さいほど塗布欠陥性能が優れることに対応する。
<現像欠陥の評価方法>
表3に記載の組成を有する感光性樹脂組成物をスピンコーターによりヘキサメチルジシラザン処理を施した8インチのシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱、乾燥を行い、100nmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、露光せずに110℃で90秒間ホットプレート上で加熱した。更に2.38質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥した。このようにして得られたサンプルウェハーを、KLA2360機(KLAテンコール(株)製)により現像欠陥数を測定した。この際、比較例1の欠陥数を1に規格化して表記した。
<水追随性の評価>
シリコンウエハー上に表3に記載の組成を有するポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃で60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。次に、図1に示すように、得られたポジ型レジスト組成物を塗布したウェハー1と石英ガラス基板3との間に純水2を満たした。
この状態にて石英ガラス基板3をレジスト塗布基板1の面に対して平行に移動(スキャン)させ、それに追随する純水2の様子を目視で観測した。石英ガラス基板3のスキャン速度を徐々に上げていき、純水2が石英ガラス基板3のスキャン速度に追随できず後退側で水滴が残り始める限界のスキャン速度を求めることで水追随性の評価を行った。この限界スキャン可能速度が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能であり、当該レジスト膜上での水追随性が良好であることを示す。
<発生酸量の定量>
表3に記載の組成を有するレジスト組成物を8インチシリコンウエハーに塗布し、120℃、60秒ベークを行い150nmのレジスト膜を形成した。該レジスト膜を波長193nmの露光機で全面20mJ/cm露光した後、超純水製造装置(日本ミリポア製、Milli-Q Jr.)を
用いて脱イオン処理した純水5mlを上記レジスト膜上に滴下した。水をレジスト膜上に50
秒間乗せた後、その水を採取して、酸の溶出濃度をLC-MSで定量した。
LC装置 ; Waters社製2695
MS装置 ; Bruker Daltonics社製esquire 3000plus
上記LC-MS装置にて質量299(ノナフレートアニオンに相当)のイオン種の検出強度
を測定し、ノナフルオロブタンスルホン酸(a)の溶出量を算出した。同様にして質量292(化合物bのアニオンに相当)のイオン種の検出強度を測定し、酸(b)の溶出量を算出した。
Figure 0005401046
評価結果を表3に示す。
Figure 0005401046
樹脂(A)、酸発生剤は先に例示したものに対応する。
N−1:N,N−ジブチルアニリン
N−2:N,N−ジヘキシルアニリン
N−3:2,6−ジイソプロピルアニリン
N−4:トリ−n−オクチルアミン N−5:N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
N−6:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N−7:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
N−8:2−フェニルベンゾイミダゾール
Figure 0005401046
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)
(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)
(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)
(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
W−5:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
SL−1:シクロヘキサノン
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
SL−3:乳酸エチル
SL−4:プロピレングリコールモノメチルエーテル
SL−5:γ−ブチロラクトン
SL−6:プロピレンカーボネート
水追随性の評価方法の概略図
符号の説明
1 ウェハー
2 純水
3 石英ガラス基板

Claims (18)

  1. 表面に偏在化してレジスト膜の表面を疎水化する、レジスト組成物に添加する樹脂であって、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、分子量3万以上の高分子量成分のピーク面積が、全体のピーク面積に対して0.1%以下であることを特徴とする樹脂の製造方法であって、重合性モノマーを含有する溶液と、重合開始剤を含有する溶液とを、各々独立した貯槽から、重合温度に加熱された重合系中に連続的または断続的に供給してラジカル重合させることを特徴とするレジスト組成物に添加する樹脂の製造方法
  2. 前記樹脂が、フッ素原子を有する繰り返し単位を、前記樹脂中の全繰り返し単位に対して10〜100質量%有する、又は、珪素原子を有する繰り返し単位を、前記樹脂中の全繰り返し単位に対して10〜100質量%有することを特徴とする請求項1に記載の樹脂の製造方法
  3. 前記樹脂が、
    (x)アルカリ可溶性基、
    (y)アルカリ現像液の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する基、及び、
    (z)酸の作用により分解する基の群から選ばれる基を少なくとも1つ有することを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂の製造方法
  4. 前記樹脂が、下記一般式(C−I)〜(C-III)から選ばれる繰り返し単位を有する樹脂である請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法
    Figure 0005401046

    式(C−I)〜(C-III)中、
    は、各々独立に、水素原子またはメチル基を表す。
    は、各々独立に、1つ以上の−CH部分構造を有する炭化水素基を表す。
    は、単結合、またはアルキレン、エーテル基、またはそれらを2つ以上有する連結基を表す。
    は、−O−、−NR−、−NHSO−から選ばれる連結基を表す。
    Rは水素原子またはアルキル基を表す。
    nは1〜4の整数を表す。
  5. 前記樹脂が炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基、フッ素化アルコール基、アルキルシリル構造、環状シロキサン構造、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基から選択される基あるいは構造を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法
  6. 重合性モノマーを含有する溶液に、モノマーに対して20モルppm以上の重合禁止剤または400モルppm以上の酸素を共存させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法。
  7. 重合性モノマーを含有する溶液が連鎖移動剤を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法。
  8. 生成した樹脂を沈殿精製に付し、固液分離して得られた樹脂を有機溶媒に再溶解し、得られた樹脂溶液から該有機溶媒よりも沸点が低い溶媒を留去することを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法。
  9. 前記有機溶媒が、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル又はピルビン酸アルキルであることを特徴とする請求項に記載の樹脂の製造方法。
  10. 請求項1〜のいずれか1項に記載の樹脂の製造方法により樹脂を製造し、該樹脂を用いて、レジスト組成物を調整するレジスト組成物の調整方法であって、前記樹脂の含有量が、前記レジスト組成物の全固形分に対して0.1〜20質量%であることを特徴とするレジスト組成物の調整方法
  11. 前記レジスト組成物が、更に、
    (A)単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
    (B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、
    (D)溶剤
    を含有することを特徴とする請求項10に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
  12. 前記樹脂(A)が、下記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位及び下記一般式(II-AB)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を含有する樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
    Figure 0005401046

    一般式(pI)〜(pV)中、
    11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
    12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
    17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。
    22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又はシクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
    Figure 0005401046

    一般式(II−AB)中、
    11'及びR12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
    Z'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
  13. 前記樹脂(A)が、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1又は1に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
  14. 樹脂(A)が、フッ素原子および珪素原子を含有しないことを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
  15. 溶剤(D)が、乳酸アルキルエステル、炭素数4〜10の環状ラクトン、及び炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤であることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法
  16. 請求項1〜1のいずれか1項に記載のポジ型レジスト組成物の調整方法を含むレジスト膜の形成方法
  17. 請求項1に記載のレジスト膜の形成方法によりレジスト膜を形成し該レジスト膜を現像することを特徴とするパターン形成方法。
  18. 前記露光が液浸露光であることを特徴とする請求項17に記載のパターン形成方法。
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