JP5520489B2 - リソグラフィ用基板被覆方法、及び該方法に用いられる感活性光線または感放射線性樹脂組成物 - Google Patents
リソグラフィ用基板被覆方法、及び該方法に用いられる感活性光線または感放射線性樹脂組成物 Download PDFInfo
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Description
(1) 感活性光線または感放射線性樹脂組成物を用いて基板上に膜を被覆する工程と、
該膜上に、トップコート組成物を用いてトップコート層を形成する工程を含むリソグラフィ用基板被覆方法であって、前記感活性光線または感放射線性樹脂組成物として、(A)活性光線または放射線の照射により分解して酸を発生する化合物を、該組成物中の全固形分に対し少なくとも10質量%含有する感活性光線または感放射線性樹脂組成物を用いることを特徴とするリソグラフィ用基板被覆方法。
(B)酸の作用により分解してアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する樹脂、
(C)塩基性化合物、及び、
(D)有機溶剤
を含有することを特徴とする、(1)〜(5)のいずれかに記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
R1〜R13は、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。
Zは単結合または2価の連結基を表す。
X-は対アニオンを表す。
R01は、各々独立に、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
L1及びL2は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、置換又は無置換のアラルキル基、又は置換又は無置換のアリール基を表す。
Mは、単結合または2価の連結基を表す。
Qは、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアリールオキシ基、若しくは、ヘテロ原子を含んでいてもよい、置換又は無置換の脂環基または芳香環基を表す。
Q、M、L1の少なくとも2つが結合して5員または6員環を形成してもよい。
Aは、複数ある場合は各々独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換又は無置換のアシル基、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアシルオキシ基、または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
m及びnは、各々独立に0〜4の整数を表す。
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〕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(酸発生剤)(A)
本発明のポジ型レジスト組成物に含有される、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(以下、「酸発生剤」ともいう)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。
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
R201、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。
Z-は、非求核性アニオンを表す。
ニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等を挙げることができる。
カルボン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。
芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。
スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4〜8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
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。
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、アリールスルホニウム化合物、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。
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。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。
R201〜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又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。
2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記の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。
R201〜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。
R1c〜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。
R6c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。
Zc-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-と同様の非求核性アニオンを挙げることができる。
R204〜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。これらアリール基、アルキル基又はシクロアルキル基の具体例、および、これら基が更に有してもよい置換基の具体例に関しては、前記説明した一般式(ZI−1)のR201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基と同様である。
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酸を発生する化合物として、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。
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
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の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。
R1〜R13は、各々独立に水素原子又は置換基を表す。
Zは単結合または2価の連結基である。
X-は対アニオンを表す。
R1〜R13としてのアルコール性水酸基を含む置換基は、アルコール性水酸基を2つ以上有してもよい。R1〜R13としてのアルコール性水酸基を含む置換基の有するアルコール性水酸基の数としては1個から6個であり、好ましくは1個から3個であり、更に好ましくは1個である。
一般式(I)で表される化合物の有するアルコール性水酸基の数は、R1〜R13すべてあわせて好ましくは1個から10個であり、より好ましくは1個から6個であり、更に好ましくは1個から3個である。
一般式(I)中、好ましくは、R1〜R13のうち少なくとも1つはアルコール性水酸基を含み、より好ましくは、R9〜R13のうち少なくとも1つがアルコール性水酸基を含む。
対アニオンX-として具体的には、メタンスルホン酸アニオン、トリフロロメタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロエタンスルホン酸アニオン、ヘプタフロロプロパンスルホン酸アニオン、パーフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロヘキサンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビストリフロロメチルベンゼンスルホ酸アニオン、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸アニオン、パーフロロエトキシエタンスルホン酸アニオン、2,3,5,6−テトラフロロ−4−ドデシルオキシベンゼンスルホン酸アニオン、p-トルエンスルホン酸アニオン、2,4,6-トリメチルベンゼンスルホン酸アニオンなどが挙げられる。
一般式(I)で表される化合物の合成方法については、例えば、米国特許公開公報:US2007/0184384Aの5ページ、段落[0090]以降に記載されている合成方法を参照されたい。
本発明において、酸発生剤の含有量は、組成物の全固形分に対して少なくとも10質量%以上である。好ましくは10〜50質量%であり、より好ましくは20〜50質量%、更に好ましくは22〜50質量%、特に好ましくは25〜50質量%、最も好ましくは25〜40質量%である。この濃度範囲は、従来のArFやKrF用のレジストでは光の透過率などの観点で懸念される濃度範囲である。一方、電子線やEUVでは放射線照射〜酸発生のメカニズムが相違するため、このような濃度範囲でも実用に供することができる。
本発明のポジ型レジスト組成物に用い得る酸により分解し、アルカリ水溶液に対する溶解度が増大する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」又は「樹脂(B)」ともいう)は、樹脂の主鎖又は側鎖、或いは、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(酸分解性基)を有する樹脂である。この内、酸分解性基を側鎖に有する樹脂がより好ましい。
本発明においては、酸分解性基は、アセタール基又は3級エステル基が好ましい。
R01は、各々独立に、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
L1及びL2は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、置換又は無置換のアラルキル基、または置換又は無置換のアリール基を表す。
Mは、単結合または2価の連結基を表す。
Qは、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアリールオキシ基、もしくはヘテロ原子を含んでいてもよい、置換又は無置換の脂環基または芳香環基を表す。
Q、M、L1の少なくとも2つが結合して5員または6員環を形成しても良い。
Aは、複数ある場合は各々独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換又は無置換のアシル基、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアシルオキシ基、または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
m及びnは各々独立に0〜4の整数を表す。但し、mとnは同時に0でないことが好ましい。
R01は、各々独立に、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
Bは、複数ある場合は各々独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換又は無置換のアシル基、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアシルオキシ基または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
pは0〜5の整数を表す。
R01におけるアルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R01におけるアルキル基と同様のものが好ましい。
L1及びL2としてのアルキル基は、例えば炭素数1〜8個のアルキル基であって、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、オクチル基を好ましく挙げることができる。
L1及びL2としてアリール基は、例えば炭素数6〜15個のアリール基であって、具体的には、フェニル基、トリル基、ナフチル基、アントリル基等を好ましく挙げることができる。
L1及びL2としてのアラルキル基は、例えば、炭素数6〜20であって、ベンジル基、フェネチル基などが挙げられる。
また、L1、L2の何れか一方が水素原子であることが好ましい。
Qとしてのアリールオキシ基は、フェノキシ基、ナフトキシ基、ターフェニルオキシ基等が挙げられる。
Qとしてのヘテロ原子を含んでいてもよい、脂環基もしくは芳香環基としては、上述のL1及びL2としてのシクロアルキル基、アリール基などが挙げられ、好ましくは、炭素数3〜15である。
−M−Qで表される基として、炭素数1〜30が好ましく、炭素数5〜20がより好ましく、例えば、−OC(L1)(L2)O−M−Qで表される基として、以下のものが挙げられる。
pは0〜5の整数を表し、0〜2が好ましく、1〜2がより好ましく、1が更に好ましい。
一般式(IV)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。
Ra〜Rcは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基またはアルキル基を表す。
X1は、水素原子または有機基を表す。
X1により表される非酸分解性基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基等が挙げられる。但し、アルキル基およびシクロアルキル基として、エステル結合の酸素原子と結合している部分が3級炭素であるものは除く。
R11a〜R13aは、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基またはアリール基を表す。R14aおよびR15aは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表す。R16aは、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基またはアリール基を表す。尚、R11a、R12a、R13aのうちの2つ、またはR14a、R15a、R16aのうちの2つが結合して環を形成してもよい。
−〔C(R17a)(R18a)〕p−CO−OC(R11a)(R12a)(R13a)
R17aおよびR18aは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表す。pは1〜4の整数である。
R12〜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、又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
R22〜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、又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R22〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
また、X1の酸分解性基としては、特開2008−096951号公報等に記載の、−CH(Rn)−ARで表される原子団も好ましい。ここで、Rnはアルキル基又はアリール基、ARはアリール基を表す。
一般式(III)で表される繰り返し単位の含有率は、樹脂(B1)を構成する全繰り返し単位中、好ましくは40〜90モル%、より好ましくは45〜80モル%、特に好ましくは50〜75モル%である。
一般式(V)で表される繰り返し単位の含有率は、樹脂(B1)を構成する全繰り返し単位中、好ましくは0〜30モル%、より好ましくは0〜20モル%、特に好ましくは0〜10モル%である。
樹脂(B1)の合成は、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合のいずれの方法を用いても重合することが出来る。共重合反応制御の観点からラジカル重合法が好ましい。また分子量、分子量分布制御の観点からリビングラジカル重合法が好ましい。具体的にはニトロキシド化合物、原子移動重合法系、RAFT剤から選ばれる化合物とラジカル重合開始剤(アゾ系、過酸化物系)とを併用する方法が挙げられる。酸分解性保護基の導入は、酸分解性保護基をもつモノマーを共重合する方法、フェノール性水酸基等のアルカリ可溶性水酸基もしくはカルボキシル基を持つ樹脂に対して保護基を導入する方法のいずれでも可能である。また、欧州特許第254853号明細書、特開平2−258500号公報、同3−223860号公報、同4−251259号公報に記載されているような、アルカリ可溶性樹脂に酸で分解しうる基の前駆体を反応させる方法、もしくは、酸で分解しうる基を有するモノマーを種々のモノマーと共重合する方法など公知の合成法により合成することができる。
樹脂(B1)の分散度(Mw/Mn)は、1.0〜3.0が好ましく、より好ましくは1.05〜2.0であり、更により好ましくは1.1〜1.7である。
また、樹脂(B1)は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。
樹脂(B1)の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
なお、上記では一般式(II)、(III)で表される繰り返し単位を有する樹脂を中心に説明したが、本発明の酸分解性樹脂においてこれ以外の樹脂を排除するものではない。
本発明のレジスト組成物は、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、塩基性化合物を含有することが好ましい。塩基性化合物は、露光により発生した酸による脱保護反応をクエンチする役割を果たし、その拡散性や塩基性度が実質的な酸拡散性に影響する。
好ましい構造として、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する塩基性化合物を挙げることができる。
また、これらはアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでも良い。
塩基性化合物の分子量は、250〜1000であることが好ましく、より好ましくは250〜800、更に好ましくは400〜800である。
塩基性化合物の含有量は、該組成物の全固形分に対して、1.0〜8.0質量%であることが好ましく、より好ましくは1.5〜5.0質量%、更に好ましくは2.0〜4.0質量%である。
本発明のレジスト組成物は、上記の成分を溶剤に溶解して、調製する。
組成物の全固形分濃度は、特に限定されないが、微細なパターンを形成する場合には、薄膜のレジスト膜を形成する必要があるため、1.0〜4.5質量%に調整することが好ましい。
なお、本発明においては、上記濃度範囲に調製することで、経時による感度変動を抑制することも可能である。
レジスト組成物中の全固形分濃度は、更に好ましくは2.0〜4.0質量%、特に好ましくは2.0〜3.0質量%である。
全固形分とは、組成物から溶剤を除いたものに相当し、組成物から形成される、乾燥後の塗膜の質量に相当する。
全有機溶剤量のうち、プロピレングリコールモノメチルエーテルを50質量%以上含有することが特に好ましく、50〜80質量%含有することが最も好ましい。プロピレングリコールモノメチルエーテルと併用する溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチルが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが最も好ましい。
本発明のレジスト組成物には、上記成分のほかに、以下のような成分を含有してもよい。
本発明のレジスト組成物は、更に、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及びシリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
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、C6F13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、C8F17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、C8F17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。
(F)酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物(以下、「(F)成分」或いは「溶解阻止化合物」ともいう。)としては、220nm以下の透過性を低下させないため、Proceedingof SPIE, 2724, 355 (1996)に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体の様な、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。
溶解阻止化合物の添加量は、レジスト組成物の全固形分に対し、好ましくは3〜50質量%であり、より好ましくは5〜40質量%である。
以下に溶解阻止化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
本発明のレジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、上記(E)成分以外の界面活性剤、光増感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
本発明のリソグラフィ用基板被覆方法において、トップコート層の形成に用いられるトップコート組成物について説明する。
本発明のトップコート組成物は溶媒が水または有機溶剤であることが好ましい。より好ましくは水である。
溶媒が有機溶剤である場合、レジスト膜を溶解しない溶剤であることが好ましい。使用しうる溶剤としては、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤、炭化水素系溶剤を用いることが好ましく、非フッ素系のアルコール系溶剤を用いることが更に好ましい。アルコール系溶剤としては、塗布性の観点からは1級のアルコールが好ましく、更に好ましくは炭素数4〜8の1級アルコールである。炭素数4〜8の1級アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状のアルコールを用いることができるが、直鎖状、分岐状のアルコールが好ましい。具体的には、例えば1−ブタノール、1−ヘキサノール、1−ペンタノールおよび3−メチル−1−ブタノールなどが挙げられる。
トップコート組成物の溶剤が有機溶媒である場合、トップコート組成物は疎水性樹脂を含有することが好ましい。疎水性樹脂としては、特開2008−209889号公報に記載の疎水性樹脂を用いることが好ましい。
トップコート組成物中の樹脂の濃度は、好ましくは0.1から10質量%、さらに好ましくは0.2から5質量%、特に好ましくは0.3から3質量%である。
処理剤に界面活性剤を添加することによって、処理剤を塗布する場合の塗布性が向上する。界面活性剤としては、ノニオン性、アニオン性、カチオン性および両性界面活性剤が挙げられる。
両性界面活性剤として、サーフロンS-131(AGCセイミケミカル社製)、エナジコールC-40H、リポミン LA (以上 花王ケミカル社製)等を用いる事ができる。
またこれらの界面活性剤を混合して用いることもできる。
本発明のリソグラフィ用基板被覆方法では、基板上に上記ポジ型レジスト組成物を用いてフォトレジスト層が形成され、該フォトレジスト層上に上記トップコート組成物を用いてトップコート層が形成される。このレジスト層の膜厚は、好ましくは10〜100nmであり、トップコート層の膜厚は、好ましくは10〜200nm、更に好ましくは20〜100nm、特に好ましくは40〜80nmである。
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。
<樹脂(R−1)の合成>
p−tert−ブトキシスチレンをアニオン重合した後、酸により脱保護することで、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)を得た。GPC(キャリア:テトラヒドロフラン、ポリスチレン換算)から求めた重量平均分子量(Mw)は、Mw=3300、分散度(Pd)は1.2であった。
樹脂(R−1)と同様の合成方法により、樹脂(R−2)〜(R−5)及び(R−9)〜(R−11)を合成した。
<レジスト調製>
下記表1に示した成分を、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)/プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)=60/40(質量比)混合溶剤に溶解させ、これを0.1μmのポアサイズを有するポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して全固形分濃度1.8質量%の組成物を調製した。
下記表1に示した成分を、表1に示した溶媒に溶解させ、これを0.1μmのポアサイズを有するポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して全固形分濃度1質量%の組成物を調製した。水溶液のトップコート組成物の場合は、1N硫酸水溶液および4%アンモニア水を用いて表1に示すpHに調整した。
調製したポジ型レジスト溶液を、スピンコーターを用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で90秒間ホットプレートにて加熱乾燥を行い、膜厚60nmのレジスト膜を形成させた。
このレジスト膜上に表1に記載のトップコート材料をスピンコートで均一に塗布し、120℃で90秒間ホットプレートにて加熱乾燥を行い、レジスト層とトップコート層合計膜厚が100nmの膜を形成した。
150nmラインアンドスペースパターン(1:1)を、電子照射量を変化させて形成した際、ラインが繋がらずに解像した最大のライン幅をアンダー露光最大ライン幅とした。本ライン幅が大きいほどアンダー露光マージンが広い。
電子線照射装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50keV)を用いて全面露光を行い、現像にて完全溶解するのに必要な最小の照射エネルギーをEthとしたとき、Ethの1.5倍の照射エネルギーを与えた後の露光後の膜厚減少幅(シュリンク膜厚)からアウトガス量を簡易評価した。シュリンク膜厚は、露光によってレジスト膜から揮発した成分の量と相関があるため、シュリンク膜厚が小さいほどアウトガス特性に優れることがわかる。
T−1: ポリアクリル酸 ジュリマーAC−10L(日本純薬(株)製)
T−2: ポリ(N−ビニルピロリドン) Luviskol K90 (BASFジャパン(株)製)
T−3: (ビニルアルコール60/酢酸ビニル40)共重合体 SMR-8M (信越化学工業(株)製)
T−4: プルラン PI−20 ((株)林原製)
(以上、水溶性樹脂)
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)
〔レジスト溶剤〕
S1: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)
S2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
S1/S2=60/40(質量比)
〔トップコート材料の溶剤〕
SL−1:1−ブタノール
SL−2:パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン
表1の結果からわかるように、本発明の基板被覆方法を用いることにより、アンダー露光での抜け性が良化し、かつアウトガスも低減できる。
Claims (11)
- 感活性光線または感放射線性樹脂組成物を用いて基板上に膜を被覆する工程と、
該膜上に、トップコート組成物を用いてトップコート層を形成する工程を含むリソグラフィ用基板被覆方法であって、
露光光源として電子線、X線又はEUV光を用い、且つ、前記感活性光線または感放射線性樹脂組成物として、(A)活性光線または放射線の照射により分解して酸を発生する化合物を、該組成物中の全固形分に対し少なくとも10質量%含有する感活性光線または感放射線性樹脂組成物を用いることを特徴とするリソグラフィ用基板被覆方法。 - 前記トップコート組成物が、溶媒として水を含むことを特徴とする、請求項1に記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記トップコート組成物が、水溶性樹脂を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記トップコート組成物のpHが1〜10の範囲であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記感活性光線または感放射線性樹脂組成物を用いて形成された膜の膜厚が10〜100nmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記感活性光線または感放射線性樹脂組成物が、更に、
(B)酸の作用により分解してアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する樹脂、
(C)塩基性化合物、及び、
(D)有機溶剤
を含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のリソグラフィ用基板被覆方法 - (C)塩基性化合物の分子量が250〜1000の範囲であり、かつ該塩基性化合物の感活性光線または感放射線性樹脂組成物中の全固形分に対する割合が1.0〜8.0質量%の範囲であることを特徴とする、請求項6に記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
- (B)酸の作用により分解してアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する樹脂が、一般式(II)で表される繰り返し単位および一般式(III)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする、請求項6〜8のいずれかに記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
R01は、各々独立に、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
L1及びL2は、同じでも異なっていてもよく、水素原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、置換又は無置換のアラルキル基、又は置換又は無置換のアリール基を表す。
Mは、単結合または2価の連結基を表す。
Qは、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアリールオキシ基、若しくは、ヘテロ原子を含んでいてもよい、置換又は無置換の脂環基または芳香環基を表す。
Q、M、L1の少なくとも2つが結合して5員または6員環を形成してもよい。
Aは、複数ある場合は各々独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換又は無置換のアシル基、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアシルオキシ基、または置換又は無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
m及びnは、各々独立に0〜4の整数を表す。 - 一般式(II)中の−M−Qで表される基が5〜20個の炭素原子を有する基である、請求項9に記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
- (D)有機溶剤の50質量%以上がプロピレングリコールモノメチルエーテルであることを特徴とする請求項6〜10のいずれかに記載のリソグラフィ用基板被覆方法。
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