JP5776615B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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- FVCPVHXYGITMRX-UHFFFAOYSA-N CC(C)(C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)O)NC(C#COC(C([IH]C)=C)=[U])=O Chemical compound CC(C)(C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)O)NC(C#COC(C([IH]C)=C)=[U])=O FVCPVHXYGITMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Description
本発明は、上記事情を改善したもので、スリミング量をコントロールし、スリミング後のエッジラフネスや形状の劣化がないスリミング材料及びこれを用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。
従って、本発明は、下記のパターン形成方法並びにこれに用いるスリミング材料を提供する。
〔1〕
酸によりアルカリ溶解性が向上する高分子化合物をベース樹脂とする化学増幅ポジ型レジスト材料の膜を露光、ベーク(PEB)し、アルカリ水により現像した後のレジストパターン上に、下記一般式(1)で示されるスルホン酸残基を有する高分子化合物を含む溶液を塗布し、ベークし、アルカリ水による現像を行い、該スルホン酸残基を有する高分子化合物を除去し、レジストパターンを細らせることを特徴とするパターン形成方法。
〔2〕
式(1)で示される高分子化合物を含む溶液が、炭素数8〜12のエーテル化合物を溶剤とする〔1〕に記載のパターン形成方法。
〔3〕
炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔2〕に記載のパターン形成方法。
〔4〕
上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする〔2〕又は〔3〕に記載のパターン形成方法。
〔5〕
炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔4〕に記載のパターン形成方法。
〔6〕
下記一般式(1)で示される高分子化合物を含有することを特徴とするレジストパターンのスリミング材料。
〔7〕
式(1)で示される高分子化合物を炭素数8〜12のエーテル化合物に溶解してなる〔6〕に記載のスリミング材料。
〔8〕
炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔7〕に記載のスリミング材料。
〔9〕
上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする〔7〕又は〔8〕に記載のスリミング材料。
〔10〕
炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする〔9〕に記載のスリミング材料。
また、組成比率や分子量分布や分子量が異なる2つ以上のポリマーをブレンドすることも可能である。
また、上記溶剤の使用量は、スリミング材料用高分子化合物100質量部に対して100〜100,000質量部、特に200〜50,000質量部であることが好ましい。
また、特開2008−158339号公報に記載されているα位がフッ素化されていないスルホン酸、特許第3991462号公報、特許第426803号公報に記載のカルボン酸のスルホニウム塩、ヨードニウム塩、アンモニウム塩等のオニウム塩をクエンチャーとして併用することもできる。
また、溶解制御剤、界面活性剤、アセチレンアルコール類の配合量は、その配合目的に応じて適宜選定し得る。
[合成例]
スリミング材料に添加される高分子化合物として、各々のモノマーを組み合わせてテトラヒドロフラン溶剤下で共重合反応を行い、メタノールに晶出し、更にヘキサンで洗浄を繰り返した後に単離、乾燥して、以下に示す組成の高分子化合物(ポリマー1〜11、比較ポリマー1)を得た。得られた高分子化合物の組成は1H−NMR、分子量及び分散度はゲルパーミエーションクロマトグラフにより確認した。
上記で合成した高分子化合物(ポリマー1〜11、比較ポリマー1)、酸発生剤やスルホニウム塩、撥水性ポリマーなどの添加剤、溶剤を混合し、0.2μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過した溶液を調製した。
上記した高分子化合物(レジストポリマー1)を用いて、下記表2に示す組成で溶解させた住友3M社製の界面活性剤FC−4430を100ppm含有する溶液を0.2μmサイズのフィルターで濾過してレジスト溶液を調製した。
表2に示す組成で調製したレジスト材料を、シリコンウエハーに信越化学工業(株)製スピンオンカーボン膜ODL−50(カーボンの含有量が80質量%)を200nm、その上に珪素含有スピンオンハードマスクSHB−A940(珪素の含有量が43質量%)を35nmの膜厚で成膜したトライレイヤープロセス用の基板上にスピンコーティングし、ホットプレートを用いて100℃で60秒間ベークし、レジスト膜の厚みを100nmにした。これをArFエキシマレーザー液浸スキャナー((株)ニコン製、NSR−610C、NA1.30、σ0.98/0.78、ダイポール開口20度、Azimuthally偏光照明、6%ハーフトーン位相シフトマスクを用いて露光量を変化させながら露光を行い、露光後90℃で60秒間ベーク(PEB)し、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で30秒間パドル現像して45nm1:1のラインアンドスペースパターンを形成した。現像後のレジストパターン上に表1に記載のスリミング材料を塗布し、表3に記載の温度でベークし、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で30秒間パドル現像してパターンを細らせた。現像後とスリミング処理後の45nmラインの寸法とエッジラフネスを測長SEM((株)日立製作所製CG−4000)で測定した。結果を表3に示す。
20 被加工基板
30 ハードマスク層
40 フォトレジスト膜
50 レジストパターン
60 スリミング材料膜
Claims (10)
- 酸によりアルカリ溶解性が向上する高分子化合物をベース樹脂とする化学増幅ポジ型レジスト材料の膜を露光、ベーク(PEB)し、アルカリ水により現像した後のレジストパターン上に、下記一般式(1)で示されるスルホン酸残基を有する高分子化合物を含む溶液を塗布し、ベークし、アルカリ水による現像を行い、該スルホン酸残基を有する高分子化合物を除去し、レジストパターンを細らせることを特徴とするパターン形成方法。
(式中、R 1 、R 3 は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。mは1又は2である。mが1の場合、X 1 は単結合又は2価の有機基であり、mが2の場合、X 1 は3価の有機基である。X 2 は単結合又は2価の有機基である。X 1 、X 2 が2価の有機基の場合、フェニレン基、−R 4 −C(=O)−O−R 5 −、−R 4 −O−R 5 −、又は−R 4 −C(=O)−NH−R 5 −を表し、R 4 は同一又は異種の単結合、又は炭素数6〜10のアリーレン基、R 5 は同一又は異種の単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基又は炭素数2〜10のアルケニレン基であり、エーテル基、エステル基、又はフッ素原子を有していてもよい。X 1 が3価の有機基の場合、フェニレン基から水素原子が1個脱離した基、又は−R 4 −C(=O)−O−R 5’ −、−R 4 −O−R 5’ −、又は−R 4 −C(=O)−NH−R 5’ −で示される基であり、R 4 は上記の通り、R 5’ はR 5 から水素原子が1個脱離した基を示す。R 2 は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基であり、又はX 1 と結合して炭素数1〜6の環を形成していてもよく、環の中にフッ素原子、エーテル基を有していてもよい。a1、a2は0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0の範囲である。) - 式(1)で示される高分子化合物を含む溶液が、炭素数8〜12のエーテル化合物を溶剤とする請求項1に記載のパターン形成方法。
- 炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項2に記載のパターン形成方法。
- 上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする請求項2又は3に記載のパターン形成方法。
- 炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成方法。
- 下記一般式(1)で示される高分子化合物を含有することを特徴とするレジストパターンのスリミング材料。
(式中、R1、R3は同一又は異種の水素原子又はメチル基を示す。mは1又は2である。mが1の場合、X1は単結合又は2価の有機基であり、mが2の場合、X1は3価の有機基である。X2は単結合又は2価の有機基である。X1、X2が2価の有機基の場合、フェニレン基、−R4−C(=O)−O−R5−、−R4−O−R5−、又は−R4−C(=O)−NH−R5−を表し、R4は同一又は異種の単結合、又は炭素数6〜10のアリーレン基、R5は同一又は異種の単結合、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状、環状又は有橋環式のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基又は炭素数2〜10のアルケニレン基であり、エーテル基、エステル基、又はフッ素原子を有していてもよい。X1が3価の有機基の場合、フェニレン基から水素原子が1個脱離した基、又は−R4−C(=O)−O−R5’−、−R4−O−R5’−、又は−R4−C(=O)−NH−R5’−で示される基であり、R4は上記の通り、R5’はR5から水素原子が1個脱離した基を示す。R2は水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基であり、又はX1と結合して炭素数1〜6の環を形成していてもよく、環の中にフッ素原子、エーテル基を有していてもよい。a1、a2は0<a1<1.0、0<a2<1.0、0.5≦a1+a2≦1.0の範囲である。) - 式(1)で示される高分子化合物を炭素数8〜12のエーテル化合物に溶解してなる請求項6に記載のスリミング材料。
- 炭素数8〜12のエーテル化合物が、ジ−n−ブチルエーテル、ジ−イソブチルエーテル、ジ−sec−ブチルエーテル、ジ−n−ペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ−sec−ペンチルエーテル、ジ−tert−アミルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテルから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項7に記載のスリミング材料。
- 上記エーテル化合物に、炭素数4〜10の高級アルコールを0.1〜90質量%混合することを特徴とする請求項7又は8に記載のスリミング材料。
- 炭素数4〜10の高級アルコールが、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、tert−アミルアルコール、ネオペンチルアルコール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−ペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−3−ペンタノール、シクロヘキサノール、1−オクタノールから選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項9に記載のスリミング材料。
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