説明

レジストパターン形成方法及びメッキパターン形成方法

【課題】プロセス時間の短縮ができ、またPEBまでの経過時間の影響がなく、仕上がり寸法や形状を安定化させることができるレジストパターンの形成方法の提供。
【解決手段】(1)(A)側鎖にアセタール構造を有するスチレンユニットが25〜40モル%及びp−ヒドロキシスチレンユニットが60〜75モル%であり、分子量分布が1.5〜2.0であるポリマー、(B)光酸発生剤、(C)溶剤を含有するレジスト組成物を基板に塗布する工程、(2)フォトマスクを介して波長365〜436nmの光で露光する工程、(3)露光後の加熱処理は行わずに、現像液にて現像する工程、を含むレジストパターンの形成方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポジ型レジスト組成物を用いた厚膜のレジストパターンの形成を可能とするレジストパターンの形成方法に関するものである。更には、本発明はLSI回路基板の製造において、バンプとよばれる高さ10μm以上の接続用端子である金属メッキ層を基板上に形成する工程を含むメッキパターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、電子機器のダウンサイジングに伴い、LSIの高集積化及びASIC化が急速に進んでおり、そのための多ピン薄層実装が広く用いられている。このような多ピン構造では、接続用端子である高さ10μm以上の突起電極(バンプ)が必須であり、フォトレジスト材料を用いたメッキ法によってそれをLSI上に形成するための技術が求められている。一方、従来の薄膜レジスト層を用いて形成されるマッシュルーム型のバンプ形状では、LSIの多ピン化やピン間隔の高密度化を実現するためには困難であった。従って、厚膜レジスト層を使用してバンプ形状の側壁の垂直化(ストレートサイドウォール化)を図ることが必要とされている。そのためこのメッキ工程用厚膜フォトレジスト層には高感度、形状の垂直性、高解像性、とりわけメッキ工程中あるいはメッキ工程後における耐クラック性を兼ね備えることが必要である。
【0003】
そして、従来そのバンプを形成するための材料として、ノボラック樹脂をベースポリマーとした様々な材料が提案されてきた(特許文献1:特開2005−134800号公報)。このようなノボラック−ジアゾナフトキノン系の従来型レジスト組成物において、一般的には露光後の加熱処理(post−exposure baking、以下「PEB」という)工程は用いられず、露光後に現像工程に入る。しかし、従来型のレジスト材料では、材料の透明性が悪く、バンプを形成するのに必要な厚膜での感度が低くなる。
【0004】
このため、更なる高感度化を図るためにポリヒドロキシスチレンをベースポリマーとした材料や、アクリル又はメタクリル樹脂を含有したポリマーをベースポリマーとした材料、更にはポリヒドロキシスチレンと、アクリル又はメタクリル樹脂を混合したポリマーをベースポリマーとした化学増幅型レジスト材料が提案されている。このような化学増幅型レジスト材料では、露光後、公知の方法を用いて酸の拡散を促進させて、露光部分のレジスト層のアルカリ溶解性を変化させている(特許文献2:特開2004−309777号公報)。一方、膜厚20μm以上の厚膜レジスト層について、露光によりアルカリ可溶性となった露光領域のレジスト層を、次にアルカリ溶液を用いて現像処理することによりパターンを形成する手段が提案されている(特許文献3:特開2006−267475号公報)。しかしながら、露光後の加熱処理工程を入れないと解像性が劣る可能性があった。
【0005】
周知のように、化学増幅型レジスト材料では、光化学反応により触媒作用のある物質(酸あるいは塩基)を生成させ、引き続き行う熱処理工程(PEB:post−exposure baking)中にこの物質と高分子中の官能基あるいは官能物質を反応させる(非特許文献1:半導体集積回路用レジスト材料ハンドブック、1996年、149頁)もので、このPEB工程が必須であるとされている。そして、特に20〜120μmの膜厚を塗布、形成する化学増幅型レジスト材料においては、このPEB工程に要する時間等のプロセス時間の短縮が求められ、また露光からPEB工程までの引き置き時間の変動による仕上がり寸法や形状の変動が問題になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2005−134800号公報
【特許文献2】特開2004−309777号公報
【特許文献3】特開2006−267475号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】半導体集積回路用レジスト材料ハンドブック、1996年、149頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、g線、i線、g線及びi線を含むブロードバンド、又はKrFエキシマレーザーに代表される紫外線を露光光源とする、バンプ形成用厚膜のレジストパターン(レジスト層)を形成可能なポジ型レジスト組成物を用いたレジストパターン及びメッキパターンの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、下記(A)〜(C)の成分
(A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有し、式中、R1が下記一般式(2)で示される基であるユニットが25〜40モル%及びR1が水素原子であるp−ヒドロキシスチレンユニットが60〜75モル%であり、かつ、分子量分布が1.5〜2.0であるポリマー、
(B)光酸発生剤、
(C)溶剤
【化1】

(式中、R1は水素原子又は下記一般式(2)で示される官能基を示す。)
【化2】

(式中、R2、R3は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R4は、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。R2とR3、R2とR4又はR3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子又は炭素原子と酸素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合、環の形成に関与するR2、R3、R4は炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。)
を含有するポジ型レジスト組成物を用いた場合、露光後の加熱処理(PEB)を行うことなしに現像を行うことで、20〜120μmといった厚膜のレジストパターン(レジスト層)の形成が可能であり、現像後、レジストパターンをマスクにして金属メッキを行うことで基板上にメッキパターンを効果的に形成し得ることを見出した。このレジストパターン及びメッキパターン形成方法は、今まで化学増幅型レジストパターン形成時に必須とされてきたPEB工程を行わずに為しえるものであるため、プロセス時間の短縮が期待できる。更にPEB工程そのものが不要なため、一般的に化学増幅型レジスト材料の問題点とされている露光からPEB工程までの引き置き(PEB Delay)時間の変動による仕上がり寸法や形状の変動がない。従って、レジストパターン及びメッキパターンの形状を安定させることが期待できる。
【0010】
しかも、本レジストパターン及びメッキパターン形成方法は、上記のほか、高感度、形状の垂直性、高解像性のパターンを形成でき、更に、金属メッキ層を形成する工程を含むメッキパターン形成方法として、メッキ工程中あるいはメッキ工程後における耐クラック性を兼ね備えたパターン形成方法であることを確認し、本発明に至ったものである。
【0011】
従って、本発明は下記レジストパターン形成方法及びメッキパターン形成方法を提供する。
請求項1:
(1)下記(A)〜(C)の成分を含有するレジスト組成物を基板に塗布する工程、
(A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有し、式中、R1が下記一般式(2)で示される基であるユニットが25〜40モル%及びR1が水素原子であるp−ヒドロキシスチレンユニットが60〜75モル%であり、かつ、分子量分布が1.5〜2.0であるポリマー、
(B)光酸発生剤、
(C)溶剤
【化3】

(式中、R1は水素原子又は下記一般式(2)で示される官能基を示す。)
【化4】

(式中、R2、R3は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R4は、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。R2とR3、R2とR4又はR3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子又は炭素原子と酸素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合、環の形成に関与するR2、R3、R4は炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。)
(2)フォトマスクを介して波長365〜436nmの光で露光する工程、
(3)露光後の加熱処理は行わずに、現像液にて現像する工程
を含むレジストパターンの形成方法。
請求項2:
上記レジストパターンの形成方法により得られるレジスト層の膜厚が20〜120μmである請求項1記載のレジストパターンの形成方法。
請求項3:
上記請求項1又は2記載のレジストパターンの形成方法における現像工程後、レジストパターンをマスクとして基板上に金属メッキ層を形成する工程を含むメッキパターンの形成方法。
【発明の効果】
【0012】
本発明のレジストパターン形成方法を用いることにより、プロセス時間の短縮ができ、またPEB Delayの影響がなく、仕上がり寸法や形状を安定化させることができる。そして、本発明のレジストパターン形成方法によって得られたレジストパターンは、高感度、高垂直性、高解像性に優れており、バンプを形成する際に好適に用いられる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明のレジストパターンの形成方法は、以下のポリマーを含有するレジスト組成物を基板に塗布し、フォトマスクを介して波長365〜436nmの光で露光し、露光後の加熱処理は行わずに現像液にて現像することにより行われる。そして、得られたレジストパターンを用いて基板上にメッキパターンを形成する。
【0014】
具体的には、本発明で用いられるレジスト組成物におけるベースポリマーは、下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有するポリマーのうち、R1が下記一般式(2)で示される基であるユニットを25〜40モル%及びR1が水素原子であるp−ヒドロキシスチレンユニットが60〜75モル%であり、かつ、分子量分布が1.50〜2.00である。
【化5】

(式中、R1は水素原子又は下記一般式(2)で示される官能基を示す。)
【化6】

(式中、R2、R3は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R4は、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。R2とR3、R2とR4又はR3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子又は炭素原子と酸素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合、環の形成に関与するR2、R3、R4は炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。)
【0015】
上記一般式(2)中、R2及びR3の炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基としては、例えばメチル基、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、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0016】
4の炭素数1〜30の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ヘキシル基、パルミチル基、n−ステアリル基、シクロプロピル基、コレステリル基等が挙げられる。炭素数6〜20のアリール基としては、フェニル基、トリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ジメチルフェニル基、メチルエチルフェニル基、ナフチル基、フリル基、ビフェニル基等が挙げられる。炭素数7〜20のアラルキル基としては、ベンジル基、メチルベンジル基、プロピルベンジル基、ジメチルベンジル基等が挙げられる。
【0017】
本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物のベースポリマーは、上記一般式(1)で示される繰り返し単位を有するポリマーのうち、R1が上記一般式(2)で示される基であるユニットを25〜40モル%、特に25〜35モル%及びR1が水素原子であるp−ヒドロキシスチレンユニットが60〜75モル%、特に65〜75モル%であるポリマーであることが必要である。R1が上記一般式(2)で示される基であるユニットを25〜40モル%及びR1が水素原子であるp−ヒドロキシスチレンユニットが60〜75モル%であるポリマーであれば、残膜率の観点から現像液に対して未露光部分が十分な耐性を持ち、かつ、解像性の観点から露光により発生した酸による酸不安定基の脱離が十分となり、好ましい。
【0018】
本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物のベースポリマーは、ポリヒドロキシスチレンを、酸触媒下、例えばメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ジヒドロフラン、ジヒドロピラン等のアルケニルエーテル化合物の付加反応で得ることができる。更に、酸不安定基を導入する際の反応条件としては、溶媒としてジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等の非プロトン性極性溶媒を単独あるいは2種以上混合して用いることができる。触媒の酸としては、塩酸、硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等を用いることができる。
【0019】
本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物のベースポリマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量は10,000〜50,000、特に20,000〜40,000であることが好ましく、また分子量分布は、1.5〜2.0、特に1.6〜1.9であることが必要である。分子量分布が1.5〜2.0であるポリマーであれば、露光マージンと解像性の観点から好ましい。なお、そのアセタール化ポリマーの原料であるポリヒドロキシスチレンの分子量分布についても、1.5〜2.0、特に1.6〜1.9であることが好ましい。
【0020】
本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物のベースポリマーの添加量として、レジスト組成物中、25.0〜55.0質量%、特に35.0〜45.0質量%であることが好ましい。ベースポリマーの添加量が25.0〜55.0質量%の範囲であれば、塗布時に厚膜レジスト形成の容易な粘度という観点から好ましい。
【0021】
次に、本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物に用いられる光酸発生剤について説明する。光酸発生剤として具体的には、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム等のオニウム塩;ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロへキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体;α−(ベンゼンスルホニウムオキシイミノ)−4−メチルフェニルアセトニトリル等のオキシムスルホネート誘導体;
更には、(5−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル、(5−(4−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)フェニルスルホニルオキシイミノ)−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)−アセトニトリル等のイミノスルホネート、2−メチル−2[(4−メチルフェニル)スルホニル]−1−[(4−メチルチオ)フェニル]−1−プロパン等が挙げられる。これらの中でも、オキシムスルホネート類、イミノスルホネート類等が好適に用いられる。本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物の光酸発生剤の添加量として、レジスト組成物中、0.1〜10.0質量部、特に0.3〜5.0質量%であることが好ましい。光酸発生剤の添加量が0.1〜10.0質量%であれば、高感度かつ高解像度の観点から好ましい。
【0022】
次に、本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物に用いられる溶剤としては、上記ベースポリマー及び光酸発生剤に対し、十分な溶解度を持ち、良好な塗膜性を与える溶剤であれば特に制限なく使用することができる。
【0023】
例えば、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン類;1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を併用して使用することができる。
【0024】
これらの中でも特に、乳酸エチル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、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メチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン及びその混合溶剤が好ましい。本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物の溶剤の添加量として、レジスト組成物中、30.0〜70.0質量%、特に40.0〜60.0質量%であることが好ましい。溶剤の添加量がレジスト組成物中、30.0〜70.0質量%であれば、塗布時に厚膜レジスト形成の容易な粘度という観点から好ましい。
【0025】
その他、本発明のレジストパターン形成方法に用いるレジスト組成物には上記各成分以外に、更に各種添加成分を配合してもよい。
【0026】
添加成分の一つとしては、例えば塗布性を向上させるために慣用されている界面活性剤を添加することができる。界面活性剤としては、非イオン性のものが好ましく、例えばフッ素系界面活性剤、具体的にはパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。
【0027】
これらは、市販されているものを用いることができ、例えば、フロラード「FC−4430」(住友スリーエム(株)製)、メガファック「F−8151」(DIC(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。これらの中でも好ましくは、フロラード「FC−4430」(住友スリーエム(株)製)及び「X−70−093」(信越化学工業(株)製)である。
【0028】
また、他の添加成分として環境安定性、パターン形状又は引き置き経時安定性を向上させるために、含窒素化合物を添加することができる。含窒素化合物としてはアミン、特に第二級又は第三級の脂肪族アミンが挙げられる。この第二級又は第三級アミンの例としては、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン等が挙げられる。
【0029】
次に、本発明のレジストパターン形成方法について説明する。上述したポリマーをベースとしたレジスト組成物をディップ法、スピンコート法、ロールコート法等の公知の手法により基板に塗布し、ホットプレート、オーブン等の加熱装置でプリベーク処理する。
【0030】
この場合、基板としては、パターン形成後のメッキの種類にもよるが、一般的には銅、金、ニッケル又はパーマロイ等の金属がスパッタリング等により形成されたシリコン等の基板が好適に用いられる。
また、この基板上に形成されるレジスト膜は20〜120μm、特に40〜100μmの厚さとすることが好ましい。
【0031】
次いで、ステッパー、マスクアライナー等の放射線発生装置を用い、種々の波長の光、例えば、g線、i線、g線及びi線を含むブロードバンド、又はKrFエキシマレーザーに代表される紫外線等の光で露光する。なお、露光量はg線、i線、g線及びi線を含むブロードバンド、又はKrFエキシマレーザーについて、それぞれ100〜1000mJ/cm2、100〜1000mJ/cm2、100〜1000mJ/cm2、50〜500mJ/cm2が、露光マージン並びにスループットの観点からが好ましい。
【0032】
本発明のレジストパターン形成方法では、露光後の加熱処理が不要である。むしろ加熱処理は露光マージンの低下を招くため好ましくない。なお、露光から現像までの時間は72時間以内とするのが好ましい。72時間を過ぎると解像性の低下を招くことがある。現像液としては、水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液等に代表される公知のアルカリ現像液溶剤を使用する。現像は、通常の方法、例えばパターン形成物を浸漬することなどにより行うことができる。なお、現像時間は、現像液として2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いた場合、100〜600秒がスループットの観点から好ましい。その後、必要に応じ、洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンが得られる。このようなレジストパターン形成方法は、露光後の加熱処理プロセス時間の短縮ができ、またPEB Delayの影響がなく、仕上がり寸法や形状を安定化させることができる。このようにして得られるレジストパターンは、金属メッキ層を形成する工程を含むメッキパターン形成をする上で、メッキ工程中あるいはメッキ工程後における耐クラック性を兼ね備えており、バンプを形成する際に好適に用いられる。
【0033】
更に、本発明のメッキパターン形成方法について説明する。具体的には、上記レジストパターン形成方法により形成されたレジストパターンをマスクとして、常法により電解メッキ法又は無電解メッキ法により導体パターンを被着形成し、その後、レジストパターンを除去するものである。なお、電解メッキ、無電解銅メッキとしては、電解銅メッキ、無電解銅メッキ、電解鉄−ニッケルメッキ、電解金メッキ等が挙げられ、公知のメッキ浴、メッキ条件でメッキすることができる。なお、メッキ厚さは、レジストパターン膜厚の80〜100%にて形成されるのが一般的とされる。例えば、シード層が銅であり、その上に膜厚50μmのレジストパターンを形成した後、電解銅メッキにより40〜50μmの銅メッキ層を形成することができる。また、2種以上のメッキ層を重ねて形成することもできる。例えば、シード層が銅であり、その上に膜厚50μmのレジストパターンを形成した後、電解銅メッキにより30〜40μmの銅メッキを形成した後、更に電解ニッケルメッキ又は無電解Sn−Agメッキにより、メッキ厚さ10〜20μmのニッケル層あるいはSn−Ag層を形成するなど、形成が可能であれば特に制限はない。
【実施例】
【0034】
以下、合成例、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0035】
[合成例1]
アセタール化ポリマー1の合成
温度計、撹拌機、冷却器を備えた1L三口フラスコに、ポリヒドロキシスチレン50.0g(0.42モル、重量平均分子量(GPCポリスチレン標準)13.5×103、分子量分布(Mw/Mn)1.33)、テトラヒドロフラン200gを仕込み、メタンスルホン酸1.0g(0.01モル)を添加した。次に、10℃以下に氷冷し、撹拌しながら、エチルビニルエーテル6.6g(0.09モル)を滴下ロートにて内温を10℃以下に保ちながら滴下した。滴下後室温にて2時間反応させた後、トリエチルアミン1.0g(0.01モル)を添加し反応を終了した。反応液を1Lナスフラスコに移し、常温減圧下ロータリーエバポレーターにてテトラヒドロフランを留去し、メチルイソブチルケトン300g及び0.01N酢酸水溶液250mLを添加し反応液を水洗浄した。この洗浄操作を合計3回繰り返した後、有機層を分離、ロータリーエバポレーターにて濃縮し、更に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶媒交換し、ポリマー1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溶液115.7g(固形分48.5%)を得た。
このアセタール化ポリマー1のアセタール置換率は13C−NMRの結果より20.2モル%と算出され、分子量分布(Mw/Mn)はGPC測定の結果より1.35であった。
【0036】
[合成例2]
アセタール化ポリマー2の合成
温度計、撹拌機、冷却器を備えた1L三口フラスコに、ポリヒドロキシスチレン50.0g(0.42モル、重量平均分子量(GPCポリスチレン標準)18.7×103、分子量分布(Mw/Mn)1.73)、テトラヒドロフラン200gを仕込み、メタンスルホン酸1.0g(0.01モル)を添加した。次に、10℃以下に氷冷し、撹拌しながら、エチル−1−プロペニルエーテル9.9g(0.11モル)を滴下ロートにて内温を10℃以下に保ちながら滴下した他は合成例1と同様に行い、ポリマー2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溶液118.8g(固形分49.0%)を得た。
このアセタール化ポリマー2のアセタール置換率は、13C−NMRの結果より25.1モル%と算出され、分子量分布(Mw/Mn)はGPC測定の結果より1.80であった。
【0037】
[合成例3]
アセタール化ポリマー3の合成
温度計、撹拌機、冷却器を備えた1L三口フラスコに、ポリヒドロキシスチレン50.0g(0.42モル、重量平均分子量(GPCポリスチレン標準)25.6×103、分子量分布(Mw/Mn)2.28)、テトラヒドロフラン200gを仕込み、メタンスルホン酸1.0g(0.01モル)を添加した。次に10℃以下に氷冷し、撹拌しながら、エチルビニルエーテル8.6g(0.12モル)を滴下ロートにて内温を10℃以下に保ちながら滴下した他は合成例1と同様に行い、ポリマー3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溶液119.4g(固形分48.0%)を得た。
このアセタール化ポリマー3のアセタール置換率は、13C−NMRの結果より26.5モル%と算出され、分子量分布(Mw/Mn)はGPC測定の結果より2.30であった。
【0038】
[合成例4]
アセタール化ポリマー4の合成
温度計、撹拌機、冷却器を備えた1L三口フラスコに、ポリヒドロキシスチレン50.0g(0.42モル、重量平均分子量(GPCポリスチレン標準)29.7×103、分子量分布(Mw/Mn)1.50)、テトラヒドロフラン200gを仕込み、メタンスルホン酸1.0g(0.01モル)を添加した。次に10℃以下に氷冷し、撹拌しながら、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン14.6g(0.17モル)を滴下ロートにて内温を10℃以下に保ちながら滴下した他は合成例1と同様に行い、ポリマー4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溶液125.0g(固形分50.0%)を得た。
このアセタール化ポリマー4のアセタール置換率は、13C−NMRの結果より37.3モル%と算出され、分子量分布(Mw/Mn)はGPC測定の結果より1.60であった。
【0039】
[合成例5]
アセタール化ポリマー5の合成
温度計、撹拌機、冷却器を備えた1L三口フラスコに、ポリヒドロキシスチレン50.0g(0.42モル、重量平均分子量(GPCポリスチレン標準)48.1×103、分子量分布(Mw/Mn)1.74)、テトラヒドロフラン200gを仕込み、メタンスルホン酸1.0g(0.01モル)を添加した。次に10℃以下に氷冷し、撹拌しながら、エチル−1−プロペニルエーテル17.7g(0.21モル)を滴下ロートにて内温を10℃以下に保ちながら滴下した他は合成例1と同様に行い、ポリマー5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溶液130.8g(固形分49.0%)を得た。
このアセタール化ポリマー5のアセタール置換率は、13C−NMRの結果より45.8モル%と算出され、分子量分布(Mw/Mn)はGPC測定の結果より1.80であった。
【0040】
[合成例6]
アセタール化ポリマー6の合成
温度計、撹拌機、冷却器を備えた1L三口フラスコに、ポリヒドロキシスチレン50.0g(0.42モル、重量平均分子量(GPCポリスチレン標準)31.4×103、分子量分布(Mw/Mn)1.64)、テトラヒドロフラン200gを仕込み、メタンスルホン酸1.0g(0.01モル)を添加した。次に10℃以下に氷冷し、撹拌しながら、エチルビニルエーテル9.9g(0.14モル)を滴下ロートにて内温を10℃以下に保ちながら滴下した他は合成例1と同様に行い、ポリマー6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溶液122.0g(固形分47.3%)を得た。
このアセタール化ポリマー6のアセタール置換率は、13C−NMRの結果より29.8モル%と算出され、分子量分布(Mw/Mn)はGPC測定の結果より1.67であった。
【0041】
[実施例1]
合成例2で得られたポリマー2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溶液40.8gをシクロペンタノン3.67gに溶解させ、光酸発生剤として4−メトキシ−α−[[[(4−メチルフェニル)スルホニル]−オキシ]イミノ]ベンゼンアセトニトリルを0.20g及び界面活性剤X−70−093を0.01g混合し、溶解させた後、0.5μmの孔径のメンブレンフィルターにて濾過し、レジスト液を調製した。
次に、6インチシリコンウェハーに約200ナノメートルの銅スパッタ膜を形成した基板上に、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プリウェットした後、上記レジスト液をスピンナーによって塗布し、ホットプレート上で120℃/600秒にてプリベークし、厚さ50μmのレジスト膜を形成した。更にi線ステッパー(ニコン製NSR−1755i7A、NA=0.5)を用いてパターニング露光し、露光後の加熱処理なしでテトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%の現像液を用いて480秒パドル現像し、純水リンスした後、日立製SEM:S−4100にてレジストパターンを観察した。なお、10〜100μmライン&スペース(L&S)パターンを観察し、その感度、パターン側壁の垂直性、スペース部分のレジスト残渣(スカム)の有無及び最小解像寸法(ライン&スペース)により解像性を判断することをレジストパターン評価とした。
【0042】
また、上記レジストパターンを形成した後、ドライエッチング装置(日電アネルバ製:DEM−451)を用い、100Wにて30秒間レジストパターン及び基板表面を酸素プラズマにてアッシングし、3%硫酸水に30秒間浸漬した。その後、銅メッキ液(日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース株式会社製:ミクロファブCu200)に浸し、25℃にて30分間定電流を流して銅メッキを行い、約40ミクロンの膜厚の銅を積層した。次に、メッキ後表面を純水にて流水洗浄を行い、窒素ブローを行ってメッキ表面を乾燥させた後、アセトンに5分間浸漬してレジストパターンの剥離を行った。そして、イソプロピルアルコールで洗浄し、窒素ブローを行って剥離表面を乾燥した後、光学顕微鏡及び上記SEMにてメッキパターンを観察し、その形状及び垂直性を判断することをメッキパターン評価とした。
【0043】
[実施例2]
合成例4で得られたポリマー4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溶液40.0gをシクロペンタノン3.53gに溶解させた他は、実施例1と同様にレジスト液を調製した後、レジストパターン評価、次いでメッキパターン評価を行った。
【0044】
[実施例3]
合成例6で得られたポリマー6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溶液42.3gをシクロペンタノン3.93gに溶解させ、光酸発生剤として[5−(4−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)フェニルスルホニルオキシイミノ)−5H−チオフェン−2−イリデン]−(2−メチルフェニル)−アセトニトリルを0.20g及び界面活性剤X−70−093を0.01g混合し、溶解させた他は、実施例1と同様にレジスト液を調製し、レジスト膜を形成した。更にg線ステッパー(ニコン製NSR−TFH−1、NA=0.22)を用いてパターニング露光した他は、実施例1と同様にレジストパターンを形成し、レジストパターン評価、次いでメッキパターン評価を行った。
【0045】
[比較例1]
合成例1で得られたポリマー1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溶液41.2gをシクロペンタノン3.75gに溶解させ、光酸発生剤として[5−(4−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)フェニルスルホニルオキシイミノ)−5H−チオフェン−2−イリデン]−(2−メチルフェニル)−アセトニトリルを0.20g及び界面活性剤X−70−093を0.01g混合し、溶解させた他は、実施例1と同様にレジスト液を調製した。
次に、6インチシリコンウェハーに約200ナノメートルの銅スパッタ膜を形成した基板上に、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プリウェットした後、上記レジスト液をスピンナーによって塗布し、ホットプレート上で120℃/600秒にてプリベークし、厚さ50μmのレジスト膜を形成した。更にg線ステッパー(ニコン製NSR−TFH−1、NA=0.22)を用いてパターニング露光した他は、実施例1と同様にレジストパターンを形成し、レジストパターン評価、次いでメッキパターン評価を行った。
【0046】
[比較例2]
合成例3で得られたポリマー3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溶液41.7gをシクロペンタノン3.82gに溶解させた他は、実施例1と同様にレジスト液を調製した後、レジストパターン評価、次いでメッキパターン評価を行った。
【0047】
[比較例3]
合成例5で得られたポリマー5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溶液40.8gをシクロペンタノン3.67gに溶解させた他は、実施例1と同様にレジスト液を調製した後、レジストパターン評価、次いでメッキパターン評価を行った。
【0048】
表1にレジストパターン評価結果及びメッキパターン評価結果を示す。
【0049】
【表1】

1)浮き有:残渣が完全に除去できないため、メッキパターンが基板から浮いたように観察された。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(1)下記(A)〜(C)の成分を含有するレジスト組成物を基板に塗布する工程、
(A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有し、式中、R1が下記一般式(2)で示される基であるユニットが25〜40モル%及びR1が水素原子であるp−ヒドロキシスチレンユニットが60〜75モル%であり、かつ、分子量分布が1.5〜2.0であるポリマー、
(B)光酸発生剤、
(C)溶剤
【化1】

(式中、R1は水素原子又は下記一般式(2)で示される官能基を示す。)
【化2】

(式中、R2、R3は、互いに独立して、水素原子又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R4は、炭素数1〜30の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。R2とR3、R2とR4又はR3とR4は互いに結合してこれらが結合する炭素原子又は炭素原子と酸素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合、環の形成に関与するR2、R3、R4は炭素数1〜18の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。)
(2)フォトマスクを介して波長365〜436nmの光で露光する工程、
(3)露光後の加熱処理は行わずに、現像液にて現像する工程
を含むレジストパターンの形成方法。
【請求項2】
上記レジストパターンの形成方法により得られるレジスト層の膜厚が20〜120μmである請求項1記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項3】
上記請求項1又は2記載のレジストパターンの形成方法における現像工程後、レジストパターンをマスクとして基板上に金属メッキ層を形成する工程を含むメッキパターンの形成方法。

【公開番号】特開2011−75864(P2011−75864A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−227746(P2009−227746)
【出願日】平成21年9月30日(2009.9.30)
【出願人】(000002060)信越化学工業株式会社 (3,361)
【Fターム(参考)】