JP6987873B2 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法に関する。
従来、IC(Integrated Circuit、集積回路)及びLSI(Large Scale Integrated circuit、大規模集積回路)等の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域又はクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、更にKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られる。更には、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線、X線、又はEUV光(Extreme Ultra Violet、極紫外線)を用いたリソグラフィーも開発が進んでいる。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として、例えば、特許文献1には、酸不安定基によって、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有する高分子化合物を含有する、ポジ型レジスト組成物が開示されている。
特開2012−237906号公報
酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基は、反応性が高く、このような構造を有する繰り返し単位を有する樹脂を含むレジスト膜は、露光に対しての感度が良好な傾向がある。
一方で、高反応性であるため、露光後に次工程に移行するまで待機している間に、意図しない反応が進行しやすく、このような時間の長短によって得られるパターンの線幅等が変化しやすい問題がある。
以下、露光後に次工程に移行するまでの待機することを「引き置き」ともいう。
本発明者らが、引き置きによるパターンの線幅変化について検討したところ、このような問題を解決しようとすると、他方で、得られるパターンのLER(Line Edge Roughness)性能が劣化しやすいことが分かった。
そこで、本発明は、LER性能に優れるパターンを得られ、かつ、引き置きによるパターンの線幅変化を抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたレジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供することも課題とする。
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、所定のpkaを示す酸を発生する光酸発生剤を2種含むことで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
より具体的には、以下の構成により上記目的を達成できることを見出した。
〔1〕 酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位を有する樹脂、pkaが−2.00〜2.00の酸を発生する第1の光酸発生剤であって、上記発生する酸がカルボン酸である場合は上記カルボン酸のpkaが−2.00以上1.00未満である第1の光酸発生剤、及び、pkaが1.00以上のカルボン酸を発生する第2の光酸発生剤、を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔2〕 上記繰り返し単位が、後述する一般式(1)で表される繰り返し単位である、〔1〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔3〕 上記繰り返し単位が、後述する一般式(2)で表される繰り返し単位である、〔1〕又は〔2〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔4〕 上記樹脂が、更に、フッ素原子を有する繰り返し単位を有する、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔5〕 上記フッ素原子を有する繰り返し単位が、ヘキサフルオロイソプロパノール基を有する、〔4〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔6〕 上記樹脂が、更に、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有する、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔7〕 上記第1の光酸発生剤が、置換基を有していてもよいベンゼンスルホン酸を発生する光酸発生剤である、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔8〕 上記第1の光酸発生剤がアニオン及びカチオンからなり、上記アニオンが、環状アセタール構造を有する、〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔9〕 上記第2の光酸発生剤が、置換基を有していてもよいベンゼンカルボン酸を発生する光酸発生剤である、〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔10〕 上記ベンゼンカルボン酸が、フッ素原子又はフッ素原子を含む基である上記置換基を有する、〔9〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔11〕 上記第2の光酸発生剤が、アニオン及びカチオンからなる後述する一般式(F)で表される化合物である、〔9〕又は〔10〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔12〕 後述する一般式(F)中、Mが、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンである、〔11〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔13〕 後述する一般式(F)中、Mが、トリアリールスルホニウムカチオンである、〔12〕に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔14〕 後述する一般式(F)中、Rpが、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、Rqが、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、カルボキシ基、水酸基、又は、フッ素原子以外のハロゲン原子を表す、〔11〕〜〔13〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
〔15〕 〔1〕〜〔14〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されたレジスト膜。
〔16〕 〔1〕〜〔14〕のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜を露光する工程と、露光された上記レジスト膜を加熱する工程と、加熱された上記レジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を含むパターン形成方法。
〔17〕 〔16〕に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
本発明によれば、LER性能に優れるパターンを得られ、かつ、引き置きによるパターンの線幅変化を抑制できる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供できる。
また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたレジスト膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法を提供できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされる場合があるが、本発明はそのような実施態様に制限されない。
本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、EUV光、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書中における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、及びX線等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
本明細書において、「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本明細書中における基(原子団)の表記について、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基と共に置換基を有する基をも包含する。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。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
酸解離定数pkaとは、水溶液中での酸解離定数pkaのことを表し、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に定義される。酸解離定数pkaの値が低いほど酸強度が大きいことを示す。水溶液中での酸解離定数pkaは、具体的には、無限希釈水溶液を用い、25℃での酸解離定数を測定して実測できる。あるいは、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpkaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示す。
ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994−2007 ACD/Labs)。
本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー社製HLC−8120GPC)を用いたGPC法(溶剤:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL−M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
また、本明細書において、単に「置換基を有していてもよい」又は「置換基を有する」などという場合の置換基の種類、置換基の位置、及び置換基の数は特に制限されない。置換基の数は例えば、1個又は2個以上であってもよい。置換基の例としては水素原子を除く1価の非金属原子団を挙げられ、例えば、以下の置換基Tから選択できる。
(置換基T)
置換基Tとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基及びtert−ブトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基及びp−トリルオキシ基等のアリールオキシ基;メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、及びフェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、及びベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びメトキサリル基等のアシル基;メチルスルファニル基、及びtert−ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基;フェニルスルファニル基、及びp−トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基;アルキル基;シクロアルキル基;アリール基;ヘテロアリール基;水酸基;カルボキシ基;ホルミル基;スルホ基;シアノ基;アルキルアミノカルボニル基;アリールアミノカルボニル基;スルホンアミド基;シリル基;アミノ基;モノアルキルアミノ基;ジアルキルアミノ基;アリールアミノ基;並びに、これらの組み合わせが挙げられる。
[レジスト組成物]
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下「レジスト組成物」とも言う)の特徴点としては、第1の光酸発生剤と第2の光酸発生剤とを併用している点が挙げられる。
それぞれの光酸発生剤から生じる酸の種類及びpkaを適切に調整しているため、LER性能に優れるパターンを得られ、かつ、引き置きによるパターンの線幅変化を抑制できていると本発明者らは推測している。
また、本発明者らは、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された繰り返し単位が特定の構造である場合、レジスト膜の感度を向上できることも見出している。
以下、本発明のレジスト組成物に含まれる成分について詳述する。なお、本発明のレジスト組成物は、ポジ型のレジスト組成物であっても、ネガ型のレジスト組成物であってもよい。また、アルカリ現像用のレジスト組成物であっても、有機溶剤現像用のレジスト組成物であってもよい。中でも、ポジ型のレジスト組成物であり、アルカリ現像用のレジスト組成物であるのが好ましい。
本発明のレジスト組成物は、典型的には、化学増幅型のレジスト組成物である。
<樹脂(A)>
本発明のレジスト組成物は、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位を有する樹脂(以下、「樹脂(A)」ともいう)を含む。
(酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位を有する。酸脱離性基とは酸の作用によって脱離する基である。上記酸脱離性基は、フェノール性水酸基が有する水素原子と置換して、酸分解性基を形成している。
典型的には、樹脂(A)はアルカリ不溶性又は難溶性の樹脂であって、酸の作用によって酸脱離性基が脱離することで、アルカリに対する可溶性が増大する。
上記酸脱離性基としては、例えば、以下の(A)〜(E)で表される基が挙げられる。
(A)−C(R36)(R37)(R38
(B)−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38
(C)−C(R01)(R02)(OR39
(D)−C(R01)(R02)−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38
(E)−CH(R36)(Ar)
式中、R36〜R39は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、芳香環基、アルキレン基と芳香環基とを組み合わせた基、又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
01及びR02は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香環基、アルキレン基と芳香環基とを組み合わせた基、又はアルケニル基を表す。
Arは、芳香環基を表す。
36〜R39、R01、及びR02のアルキル基は、炭素数1〜8の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、へキシル基、及びオクチル基が挙げられる。
36〜R39、R01、及びR02のシクロアルキル基は、単環でも多環でもよい。単環のシクロアルキル基としては、炭素数3〜8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、シクロペンチル基、シクロへキシル基、及びシクロオクチル基が挙げられる。多環のシクロアルキル基としては、炭素数6〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデシル基、及びアンドロスタニル基が挙げられる。なお、シクロアルキル基中の炭素原子の一部が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
36〜R39、R01、R02、及びArの芳香環基は、炭素数6〜10の1価の芳香環基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基及びアントリル基等のアリール基、並びに、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、及びチアゾール等のヘテロ環を含む芳香環基が挙げられる。
36〜R39、R01、及びR02のアルキレン基と芳香環基とを組み合わせた基としては、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、及びナフチルメチル基が挙げられる。
36〜R39、R01、及びR02のアルケニル基は、炭素数2〜8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、及びシクロへキセニル基が挙げられる。
36とR37とが、互いに結合して形成する環は、単環でも多環でもよい。単環としては、炭素数3〜8のシクロアルキル環が好ましく、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロへキサン環、シクロヘプタン環、及びシクロオクタン環が挙げられる。多環としては、炭素数6〜20のシクロアルキル環が好ましく、例えば、アダマンタン環、ノルボルナン環、ジシクロペンタン環、トリシクロデカン環、及びテトラシクロドデカン環が挙げられる。なお、シクロアルキル環の炭素原子の一部が酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
36〜R39、R01、R02、及びArとしての上記各基は、置換基を有していてもよく置換基の炭素数は8以下が好ましい。
・一般式(A)
酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位は、一般式(A)で表される繰り返し単位であるのが好ましい。
Figure 0006987873
一般式(A)中、R61、R62、及びR63は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
中でも、R61、R62、及びR63は水素原子であるのが好ましい。
61、R62及びR63のアルキル基としては、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、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、及びドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が好ましく、炭素数8以下のアルキル基がより好ましい。
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R61、R62、及びR63におけるアルキル基と同様の基が好ましい。
シクロアルキル基としては、単環でも多環でもよく、シクロプロピル基、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の炭素数3〜8の単環のシクロアルキル基が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
62は、後述のAr又はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR62は単結合又はアルキレン基を表す。
上記アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、及びオクチレン基等の炭素数1〜8のアルキレン基が挙げられる。
は、単結合、−COO−、又は−CONR64−を表す。
64は、水素原子又はアルキル基を表す。
上記アルキル基としては、R61〜R63のアルキル基と同様のアルキル基が好ましい。
としては、単結合、−COO−、又は−CONH−が好ましく、単結合又は−COO−がより好ましく、単結合が更に好ましい。
は、単結合又は2価の連結基を表し、R62と結合して環を形成する場合には3価の連結基を表す。
2価の連結基としては例えば、エーテル基、カルボニル基、エステル基、チオエーテル基、−SO−、−NR−(Rは、水素原子又はアルキル基を表す)、2価の炭化水素基(例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:−CH=CH−)、アルキニレン基(例:−C≡C−)、及びアリーレン基)、及びこれらを組み合わせた基が挙げられる。
中でも、2価の連結基としてはアルキレン基が好ましく、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、及びオクチレン基等の炭素数1〜8のアルキレン基がより好ましい。
62とLとが結合する場合に形成される環は、5又は6員環であるのが好ましい。
中でも、Lは、単結合であるのが好ましい。
Arは、(m+1)価の芳香環基を表し、R62と結合して環を形成する場合には(m+2)価の芳香環基を表す。
芳香環基としては、例えば、フェニレン環基、トリレン環基、ナフチレン環基、及びアントラセニレン環基等の炭素数6〜18の芳香族炭化水素環基、又は、例えば、チオフェン環基、フラン環基、ピロール環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾピロール環基、トリアジン環基、イミダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、トリアゾール環基、チアジアゾール環基、及びチアゾール環基等のヘテロ環を含む芳香族ヘテロ環基が好ましい。
中でも、Arは、炭素数6〜18の芳香族炭化水素環基であるのが好ましく、−(O−Y)mで表される基以外の置換基を有さないベンゼン環基であるのがより好ましい。
は、水素原子又は酸脱離性基を表す。mが2以上の場合、複数存在するYは、同一でも異なっていてもよい。
酸脱離性基としては、例えば、上述の酸脱離性基が挙げられる。
ただし、Yのうち少なくとも1個は酸脱離性基を表す。
mは、1〜4の整数を表す。
mは、1〜2が好ましく、1がより好ましい。
上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルキレン基、芳香環基、及び芳香族炭化水素基が有し得る置換基の例としては、上述の置換基Tが挙げられる。また、上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルキレン基、芳香環基、及び芳香族炭化水素基等について述べられた炭素数には、置換基が有する炭素原子の数を含まない。
・一般式(1)
レジスト膜の感度が優れる点から、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位は、一般式(1)で表される繰り返し単位であるのがより好ましい。
Figure 0006987873
一般式(1)中、Raは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
Raは、それぞれ独立に、水素原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
Ra及びRaで表され得るアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造していてもよい。環状構造は、単環でも多環でもよい。
Raのアルキル基は、炭素数1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、3が更に好ましい。Raのアルキル基は、直鎖状であるのが好ましい。
2個存在するRaは、一方が、アルキル基であるのが好ましい。Raのアルキル基は、炭素数1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、4が更に好ましい。Raのアルキル基は、分岐鎖状であるのが好ましく、tert−ブチル基であるのがより好ましい。
・一般式(2)
レジスト膜の感度が優れる点から、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位は、一般式(2)で表される繰り返し単位であるのが更に好ましい。
Figure 0006987873
一般式(2)中、Rb〜Rbは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造していてもよい。環状構造は、単環でも多環でもよい。
Rbは、アルキル基であるのが好ましい。Rbのアルキル基は、炭素数1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、3が更に好ましい。Rbのアルキル基は、直鎖状であるのが好ましい。
Rb〜Rbのアルキル基は、それぞれ独立に、炭素数1〜4が好ましく、1〜2がより好ましく、1が更に好ましい。Rb〜Rbのアルキル基の炭素数の合計は、3〜9が好ましく、3〜5がより好ましく、3が更に好ましい。
酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、樹脂(A)は、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位以外にも、酸分解性基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)中、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位(好ましくは一般式(A)で表される繰り返し単位、より好ましくは一般式(1)で表される繰り返し単位、更に好ましくは一般式(2)で表される繰り返し単位)の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、10〜60モル%が好ましく、20〜50モル%がより好ましく、25〜45モル%が更に好ましい。
(ラクトン構造を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、パターンのLER性能がより優れる点から、更に、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有するのも好ましい。
ラクトン構造としては、5〜7員環ラクトン構造が好ましく、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、又は、スピロ構造を形成する形で他の環が縮環している構造も好ましい。樹脂(A)は、下記一般式(LC1−1)〜(LC1−22)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を有するのがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。ラクトン構造としては、一般式(LC1−1)、一般式(LC1−4)、一般式(LC1−5)、一般式(LC1−6)、一般式(LC1−13)、一般式(LC1−14)、又は、一般式(LC1−22)で表される構造が好ましい。
Figure 0006987873
ラクトン構造部分は、置換基(Rb)を有していてもよい。置換基(Rb)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1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子を除く)、水酸基、シアノ基、及び酸分解性基(より好ましくは、極性基が酸脱離性基によって保護された基)が好ましい。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRbは、異なっていてもよく、また、複数存在するRb同士が結合して環を形成してもよい。
・一般式(AI)
ラクトン構造を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位等が挙げられる。
Figure 0006987873
一般式(AI)中、Rbは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Rbのアルキル基が有していてもよい置換基としては、水酸基が好ましい。
Rbは、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環の脂環炭化水素基を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシ基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。中でも、単結合、又は、−Ab−COO−で表される連結基が好ましい。Abは、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は、単環若しくは多環のシクロアルキレン基であり、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、又はノルボルニレン基が好ましい。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−22)のいずれかで表されるラクトン構造から任意の水素原子を1つ除くことにより形成される基を表す。
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、複数の光学異性体を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)は90以上が好ましく、95以上がより好ましい。
ラクトン構造を有する繰り返し単位(又は繰り返し単位に相当するモノマー)を以下に例示する。式中、Rxは、水素原子、CH、又はCHOHを表す。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
ラクトン構造を有する繰り返し単位は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂(A)がラクトン構造を有する繰り返し単位を有する場合、ラクトン構造を有する繰り返し単位の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、5〜35モル%が好ましく、10〜30モル%がより好ましく、20〜30モル%が更に好ましい。
(フッ素原子を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、パターンのLER性能がより優れる点から、上述した繰り返し単位とは別に、更に、フッ素原子を有する繰り返し単位を有するのが好ましい。
上記繰り返し単位は、フッ素原子を有するのであれば特に制限はなく、例えば、酸基を有していてもよく、アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基を有していてもよく、酸脱離性基を有していてもよい。
また、フッ素原子は、繰り返し単位の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
フッ素原子を有する繰り返し単位は、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、又はフッ素原子を有するアリール基を有するのが好ましい。
また、パターンのLER性能が更に優れる点から、フッ素原子は、他の原子と共同して酸基を形成しているのが好ましく、フッ素化アルコール基を形成しているのがより好ましく、ヘキサフルオロイソプロパノール基を形成しているのが更に好ましい。
アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基としては上述のラクトン構造を有する基が挙げられる。
例えば、フッ素原子を有する繰り返し単位が、置換基(Rb)がフッ素原子を有する、一般式(LC1−1)〜(LC1−22)で表される構造を有する基を有するのが好ましい。
中でも、フッ素原子を有する繰り返し単位としては、上述した一般式(AI)で表される繰り返し単位において、Vが、一般式(LC1−1)〜(LC1−22)のいずれかで表されるラクトン構造から任意の水素原子を1つ除くことにより形成される基であり、かつ、置換基(Rb)としてフッ素原子を有する基であるのがより好ましい。
以下にフッ素原子を有する繰り返し単位(又は繰り返し単位に相当するモノマー)を例示する。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
式中、Rxは水素原子、CH、CF、又は、CHOHを表す。
フッ素原子を有する繰り返し単位は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂(A)がフッ素原子を有する繰り返し単位を有する場合、フッ素原子を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、5〜70モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましく、20〜60モル%が更に好ましい。
(フェノール性水酸基を有する繰り返し単位)
樹脂(A)は、性能のバランスをとる点から、上述した繰り返し単位以外の、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位を有するのも好ましい。
・一般式(I)
フェノール性水酸基を有する繰り返し単位は、下記一般式(I)で表される繰り返し単位が好ましい。
Figure 0006987873
nは1〜5の整数を表す。
41、R42、及びR43は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
中でも、R41、R42、及びR43は水素原子であるのが好ましい。
41、R42及びR43のアルキル基としては、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、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、及びドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が好ましく、炭素数8以下のアルキル基がより好ましい。
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R41、R42、及びR43におけるアルキル基と同様の基が好ましい。
シクロアルキル基としては、単環でも多環でもよく、シクロプロピル基、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の炭素数3〜8の単環のシクロアルキル基が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
42は、後述のAr又はLと結合して環を形成していてもよく、その場合のR42は単結合又はアルキレン基を表す。
上記アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基等の炭素数1〜8のアルキレン基が挙げられる。
は、単結合、−COO−、又は−CONR44−を表す。
44は、水素原子又はアルキル基を表す。
上記アルキル基としては、R41〜R43のアルキル基と同様のアルキル基が好ましい。
としては、単結合、−COO−、又は−CONH−が好ましく、単結合又は−COO−がより好ましく、単結合が更に好ましい。
は、単結合又は2価の連結基を表し、R42と結合して環を形成する場合には3価の連結基を表す。
2価の連結基としては、例えば、エーテル基、カルボニル基、エステル基、チオエーテル基、−SO−、−NR−(Rは、水素原子又はアルキル基を表す)、2価の炭化水素基(例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:−CH=CH−)、アルキニレン基(例:−C≡C−)、及びアリーレン基)、又はこれらを組み合わせた基が挙げられる。
中でも、2価の連結基としてはアルキレン基が好ましく、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、及びオクチレン基等の炭素数1〜8のアルキレン基がより好ましい。
42とLとが結合する場合に形成される環は、5又は6員環であるのが好ましい。
中でも、Lは、単結合であるのが好ましい。
Arは、(n+1)価の芳香環基を表し、R42と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
芳香環基としては、例えば、フェニレン環基、トリレン環基、ナフチレン環基、及びアントラセニレン環基等の炭素数6〜18の芳香族炭化水素環基、又は、例えば、チオフェン環基、フラン環基、ピロール環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾピロール環基、トリアジン環基、イミダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、トリアゾール環基、チアジアゾール環基、及びチアゾール環基等のヘテロ環基を含む芳香族ヘテロ環基が好ましい。
中でも、Arは、炭素数6〜18の芳香族炭化水素環基であるのが好ましく、ベンゼン環基であるのがより好ましい。
nは、1〜4の整数を表す。
nは、1〜2が好ましく、1がより好ましい。
上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルキレン基、芳香環基、及び芳香族炭化水素基等が有し得る置換基の例としては、上述の置換基Tが挙げられる。また、上述したアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルキレン基、芳香環基、及び芳香族炭化水素基等について述べられた炭素数には、置換基が有する炭素原子の数を含まない。
以下にフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を例示する。式中、aは1又は2を表す。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
樹脂(A)がフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を有する場合、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、30〜75モル%が好ましく、40〜70モル%がより好ましく、45〜65モル%が更に好ましい。
(Tg)
樹脂(A)は、後述する第1の光酸発生剤、及び/又は、後述する第2の光酸発生剤から発生する酸の過剰な拡散または現像時のパターン崩壊を抑制できる観点から、ガラス転移温度(Tg)が高い方が好ましい。Tgは、90℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましく、110℃以上が更に好ましく、125℃以上が特に好ましい。なお、過度な高Tg化は現像液への溶解速度低下を招くため、Tgは400℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましい。
なお、本明細書において、樹脂(A)などのポリマーのガラス転移温度(Tg)は、以下の方法で算出する。まず、ポリマー中に含まれる各繰り返し単位のみからなるホモポリマーのTgを、Bicerano法によりそれぞれ算出する。以後、算出されたTgを、「繰り返し単位のTg」という。次に、ポリマー中の全繰り返し単位に対する、各繰り返し単位の質量割合(%)を算出する。次に、各繰り返し単位のTgとその繰り返し単位の質量割合との積をそれぞれ算出して、それらを総和して、ポリマーのTg(℃)とする。
Bicerano法はPrediction of polymer properties, Marcel Dekker Inc, New York(1993)等に記載されている。またBicerano法によるTgの算出は、ポリマーの物性概算ソフトウェアMDL Polymer(MDL Information Systems, Inc.)を用いて行うことができる。
樹脂(A)のTgを90℃以上とするには、樹脂(A)の主鎖の運動性を低下させることが好ましい。樹脂(A)の主鎖の運動性を低下させる方法は、以下の(a)〜(e)の方法が挙げられる。
(a)主鎖への嵩高い置換基の導入
(b)主鎖への複数の置換基の導入
(c)主鎖近傍への樹脂(A)間の相互作用を誘発する置換基の導入
(d)環状構造での主鎖形成
(e)主鎖への環状構造の連結
なお、樹脂(A)は、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位を有することが好ましい。
なお、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位の種類は特に制限されず、Bicerano法により算出されるホモポリマーのTgが130℃以上である繰り返し単位であればよい。なお、後述する式(A)〜式(E)で表される繰り返し単位中の官能基の種類によっては、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位に該当する。
以下、樹脂(A)のTgを向上させる観点から、樹脂(A)に導入するのが好ましい繰り返し単位について述べる。
上記(a)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(A)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure 0006987873
式(A)、Rは、多環構造を有する基を表す。Rは、水素原子、メチル基、またはエチル基を表す。多環構造を有する基とは、複数の環構造を有する基であり、複数の環構造は縮合していても、縮合していなくてもよい。
式(A)で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0006987873
上記式中、Rは水素原子、メチル基、またはエチル基を表す。Ra、R’、及び、R’’は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基(ただし次に記載のエステル基を有する基を除く)、エステル基を有する基(−OCOR’’’又は−COOR’’’:R’’’は炭素数1〜20のアルキル基)、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、又は、カルボキシ基を表す。これらの基は可能な場合は更に置換基を有していてもよい。例えば、炭素に結合している水素原子が、フッ素原子またはヨウ素原子で置換されていてもよい。R’’’がフッ素化アルキル基であるのも好ましい。また、Raは水素原子であってもよい。
Lは、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、例えば、―COO−、−CO−、−O−、−S―、−SO−、−SO−、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及び、これらの複数が連結した連結基等が挙げられる。
m、nは0以上の整数を表す。
上記(b)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(B)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure 0006987873
式(B)中、Rb1〜Rb4は、それぞれ独立に、水素原子または有機基を表し、Rb1〜Rb4のうち少なくとも2つ以上が有機基を表す。
また、有機基の少なくとも1つが、繰り返し単位中の主鎖に直接環が連結している基である場合、他の有機基の種類は特に制限されない。
また、有機基のいずれも繰り返し単位中の主鎖に直接環構造が連結している基ではない場合、有機基の少なくとも2つ以上は、水素原子を除く構成原子の数が3つ以上である置換基である。
式(B)で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0006987873
上記式中、Rはそれぞれ独立に、水素原子もしくは有機基を表す。有機基としては、置換基を有してもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基、等の有機基が挙げられる。
R’は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基(ただし次に記載のエステル基を有する基を除く)、エステル基を有する基(−OCOR’’又は−COOR’’:R’’は炭素数1〜20のアルキル基)、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、又は、カルボキシ基を表す。これらの基は可能な場合は更に置換基を有していてもよい。例えば、炭素に結合している水素原子が、フッ素原子またはヨウ素原子で置換されていてもよい。R’’がフッ素化アルキル基であるのも好ましい。
mは0以上の整数を表す。
上記(c)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(C)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure 0006987873
式(C)中、Rc1〜Rc4は、それぞれ独立に、水素原子または有機基を表し、Rc1〜Rc4のうち少なくとも1つが、主鎖炭素から原子数3以内に水素結合性の水素原子を有する基である。なかでも、樹脂(A)の主鎖間の相互作用を誘発するうえで、原子数2以内(より主鎖近傍側)に水素結合性の水素原子を有することが好ましい。
式(C)で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0006987873
上記式中、Rは有機基を表す。有機基としては、置換基を有してもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、及び、エステル基を有する基(−OCOR’’又は−COOR’’:R’’は炭素数1〜20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)等が挙げられる。
R’は水素原子もしくは有機基を表す。有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基、等の有機基が挙げられる。なお、有機基中の水素原子は、フッ素原子またはヨウ素原子で置換されていてもよい。
上記(d)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(D)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure 0006987873
式(D)中、「cyclic」は、環状構造で主鎖を形成している基を表す。環の構成原子数は特に制限されない。
式(D)で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0006987873
上記式中、RおよびR’は、それぞれ独立に、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、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基(ただし次に記載のエステル基を有する基を除く)、エステル基を有する基(−OCOR’’又は−COOR’’:R’’は炭素数1〜20のアルキル基)、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、又は、カルボキシ基を表す。これらの基は可能な場合は更に置換基を有していてもよい。例えば、有機基中の水素原子が、フッ素原子またはヨウ素原子で置換されていてもよい。R’’がフッ素化アルキル基であるのも好ましい。
mは0以上の整数を表す。
上記(e)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(E)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
Figure 0006987873
式(E)中、Reは、それぞれ独立に、水素原子または有機基を表す。有機基としては、置換基を有してもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基等が挙げられる。
「cyclic」は、主鎖の炭素原子を含む環状基である。環状基に含まれる原子数は特に制限されない。
式(E)で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0006987873
上記式中、RおよびR’は、それぞれ独立に、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、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基(ただし次に記載のエステル基を有する基を除く)、エステル基を有する基(−OCOR’’又は−COOR’’:R’’は炭素数1〜20のアルキル基)、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、又は、カルボキシ基を表す。これらの基は可能な場合は更に置換基を有していてもよい。例えば、有機基中の水素原子が、フッ素原子またはヨウ素原子で置換されていてもよい。R’’がフッ素化アルキル基であるのも好ましい。アルキル基が置換基としてフッ素原子と水酸基を有し、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)となっているのも好ましい。
mは0以上の整数を表し、1〜3が好ましい。
また、式(E−2)、式(E−4)、式(E−6)、および、式(E−8)中、RおよびR’は互いに結合して環を形成していてもよい。
樹脂(A)は、上述した以外にも更に異なる繰り返し単位を有していてもよい。
例えば、レジスト膜の現像性を調整する点から、上述したフェノール性水酸基を有する繰り返し単位からフェノール性水酸基を除いた繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成できる。
GPC法を用いて測定されるポリスチレン換算値として、樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、1000〜20000が好ましく、3000〜10000がより好ましく、4000〜8000が更に好ましい。
樹脂(A)の分散度(Mw/Mn、分子量分布)は1.0〜3.0が好ましく、1.0〜2.0がより好ましく、1.0〜1.4が更に好ましい。分散度が小さい場合、パターンの解像度が優れ、更に、パターンの側壁がスムーズであり、LER性能がより優れる。
樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
本発明のレジスト組成物中、樹脂(A)の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、レジスト組成物の全固形分に対して、50.0〜99.9質量%が好ましく、70〜90質量%がより好ましい。
<第1の光酸発生剤>
本発明のレジスト組成物は、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)であって、pkaが−2.00〜2.00の酸(ただし、酸がカルボン酸である場合、pkaが−2.00以上1.00未満のカルボン酸)を発生する第1の光酸発生剤を含む。
第1の光酸発生剤は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
第1の光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、その分子量は、3000以下が好ましく、2000以下がより好ましく、1000以下が更に好ましい。
第1の光酸発生剤より発生する酸の体積は特に制限されず、露光で発生した酸の非露光部への拡散を抑制し、解像性を良好にする点から、240Å以上が好ましく、305Å以上がより好ましく、350Å以上が更に好ましく、400Å以上が特に好ましい。なお、感度又は塗布溶剤への溶解性の点から、光酸発生剤より発生する酸の体積は、1500Å以下が好ましく、1000Å以下がより好ましく、700Å以下が更に好ましい。
上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求める。上記体積の値の計算にあたっては、まず、各例に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM(Molecular Mechanics)3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM(Parameterized Model number)3法を用いた分子軌道計算を行うことにより、各酸の「accessible volume」を計算できる。
例として、下記アニオンを有する光酸発生剤から発生する酸の体積を示す。
Figure 0006987873
第1の光酸発生剤は、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
中でも、第1の光酸発生剤は、低分子化合物の形態であるのが好ましい。
第1の光酸発生剤は、上記範囲内のpkaの酸を発生する限り特に制限はなく、電子線又はEUV光の照射により酸を発生する化合物が好ましい。
第1の光酸発生剤から発生する酸がカルボン酸以外の酸である場合、pkaは、−2.00〜2.00であり、−1.00〜2.00が好ましく、−1.00〜1.00がより好ましい。
発生する酸がカルボン酸である場合、pkaは、−2.00以上1.00未満であり、−1.00以上1.00未満が好ましい。
このような発生する酸によるpka範囲の相違は、pkaが1.00〜2.00のカルボン酸では、酸脱離性基によって保護されたフェノール性水酸基を脱保護するのが困難であるためである。
なお、第1の光酸発生剤から発生する酸の種類は、上記pkaを満たすものであれば特に制限されず、例えば、スルホン酸(脂肪族スルホン酸、芳香族スルホン酸、及びカンファースルホン酸等)、カルボン酸(脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、及びアラルキルカルボン酸等)、及び、スルホンイミド等が挙げられる。
第1の光酸発生剤から発生する酸としては、スルホン酸又はカルボン酸が好ましく、脂肪族若しくは芳香族スルホン酸、又は、脂肪族若しくは芳香族カルボン酸がより好ましく、脂肪族若しくは芳香族スルホン酸が更に好ましく、芳香族スルホン酸が特に好ましく、ベンゼンスルホン酸が最も好ましい。
・一般式(BS´)
また、第1の光酸発生剤から発生する酸は、一般式(BS´)で表される酸であるのが好ましい。
Figure 0006987873
nは0〜5の整数を表す。
Rsは置換基を表す。Rsが複数存在する場合、Rsは同一でも異なっていてもよい。
置換基の種類は特に制限されず、例えば、ニトロ基、フッ素原子等のハロゲン原子、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜15)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜20)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20)、及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
中でも、置換基としては、フッ素原子、水酸基、アルコキシ基(より好ましくはアルキル基部分がシクロアルキル基である基、更に好ましくはアルキル基部分がシクロヘキシル基である基)、アルキル基(より好ましくはイソプロピル基)、シクロアルキル基(より好ましくはシクロヘキシル基)、アリールオキシ基(より好ましくは、更に置換基として炭素数1〜3のアルキル基を1〜5個有するフェニルオキシ基)、又はアルコキシカルボニル基(より好ましくはアルキル基部分がシクロアルキル基である基、更に好ましくはアルキル基部分がシクロヘキシル基である基)が好ましい。
また、nが2以上の整数である場合、置換基同士が結合して環を形成していてもよい。置換基同士が結合して形成する環は、環状アセタール構造を有するのも好ましく、環状アセタール構造が後述する一般式(CA)で表される基を有するのがより好ましい。
第1の光酸発生剤は、イオン性でも非イオン性でもよいが、イオン性であるのが好ましい。なお、イオン性とは、第1の光酸発生剤が、アニオンとカチオンとからなることを意図する。
第1の光酸発生剤は、アニオンとカチオンとからなる光酸発生剤であることが好ましい。
アニオンとしては、発生する酸のpkaが上記範囲であれば特に制限されず、典型的には非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)である。
非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、及びカンファースルホン酸アニオン等)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、及びアラルキルカルボン酸アニオン等)、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、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等が挙げられる。
脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、炭素数1〜30の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基(プロピル基、ブチル基、ペンチル基等)、又は炭素数3〜30の単環若しくは多環のシクロアルキル基(シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等)が好ましい。また、後述する通りアルキル基等は置換基を有していてもよく、例えば、アルキル基はパーフルオロアルキル基(好ましくは炭素数3〜6)であるのも好ましい。
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アリール基としては、炭素数6〜14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、及びナフチル基が挙げられ、フェニル基が好ましい。
上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基、及びアリール基は、置換基を有していてもよい。これらのアルキル基、シクロアルキル基、及びアリール基が有し得る置換基は特に制限されず、例えば上述したRsが表し得る置換基が挙げられ、好ましい範囲も同様である。
なお、置換基の数は1でも2以上でもよいし、置換基の種類は1種単独でも2種以上でもよい。
更に、パターンのLER性能がより優れる点から、アニオン(典型的には非求核性アニオン)が環状アセタール構造を有するのも好ましい。環状アセタール構造が存在する位置に特に制限はなく、上述した脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオン等におけるアルキル基、シクロアルキル基、及びアリール基等に直接結合していてもよいし、置換基(例えば、上記アルキル基、シクロアルキル基、及びアリール基が有し得る置換基)に結合していてもよい。
・一般式(CA)
環状アセタール構造は、一般式(CA)で表される基を有するのが好ましい。
Figure 0006987873
式中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよく、好ましくは炭素数1〜8)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アラルキル基(好ましくは炭素数7〜14)、又はアリール基(好ましくは炭素数6〜14)を表し、シクロアルキル基が好ましく、シクロヘキシル基がより好ましい。
とRが結合して環を形成してもよい。
式中に明示される−O−C−O−が他の原子と共同して形成する環は、5又は6員環であるのが好ましく、5員環であるのがより好ましい。
アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、炭素数7〜14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、ナフチルエチル基、及びナフチルブチル基が挙げられる。
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が挙げられる。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、及びシクロアルキルアリールオキシスルホニル基が挙げられ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環を形成してもよい。これにより、酸強度が増加する。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、フッ素化燐(例えば、PF )、フッ素化ホウ素(例えば、BF )、及びフッ素化アンチモン(例えば、SbF )が挙げられる。
非求核性アニオンとしては、スルホン酸アニオン又はカルボン酸アニオンが好ましく、脂肪族若しくは芳香族スルホン酸アニオン、又は、脂肪族若しくは芳香族カルボン酸アニオンがより好ましく、脂肪族若しくは芳香族スルホン酸アニオンが更に好ましく、芳香族スルホン酸アニオンが特に好ましく、ベンゼンスルホン酸アニオンが最も好ましい。
・一般式(BS)
中でも、パターンのLER性能がより優れる点から、ベンゼンスルホン酸アニオンは一般式(BS)で表されるのが好ましい。
Figure 0006987873
一般式(BS)中、n及びRsは、一般式(BS´)と同義であり、好ましい範囲も同様である。
・一般式(AN1)
また、非求核性アニオンとしては、以下の一般式(AN1)で表されるアニオンも好ましい。
Figure 0006987873
式中、
Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は少なくとも1個のフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びR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し、複数存在する場合のR及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Lは、二価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
Aは、環状の有機基を表す。
xは1〜20の整数を表し、yは0〜10の整数を表し、zは0〜10の整数を表す。
一般式(AN1)について、更に詳細に説明する。
Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜4がより好ましい。また、Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロアルキル基が好ましい。
Xfとしては、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基が好ましい。Xfの具体例としては、フッ素原子、CF、C、C、C、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及びCHCH等が挙げられ、中でも、フッ素原子、又はCFが好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であるのが好ましい。
及びRのアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、置換基中の炭素数は1〜4が好ましい。置換基としては、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基が好ましい。R及びRの置換基を有するアルキル基の具体例としては、CF、C、C、C、C11、C13、C15、C17、CHCF、CHCHCF、CH、CHCH、CH、CHCH、CH、及びCHCH等が挙げられ、中でも、CFが好ましい。
及びRとしては、フッ素原子又はCFが好ましい。
xは1〜10が好ましく、1〜5がより好ましい。
yは0〜4が好ましく、0がより好ましい。
zは0〜5が好ましく、0〜3がより好ましい。
Lの2価の連結基としては特に制限されず、−COO−、−CO−、−O−、−S―、−SO−、−SO−、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及びこれらの複数が連結した連結基等が挙げられ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。中でも、−COO−、−CO−、又は−O−が好ましく、−COO−がより好ましい。
Aの環状の有機基としては、環状構造を有する基であれば特に制限されず、脂環基、芳香環基、及び複素環基(芳香族性を有する基だけでなく、芳香族性を有さない基も含む)等が挙げられる。
脂環基としては、単環でも多環でもよく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基、又は、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、露光後加熱工程での膜中拡散性を抑制でき、MEEF(Mask Error Enhancement Factor)向上の観点から好ましい。
芳香環基としては、ベンゼン環基、ナフタレン環基、フェナンスレン環基、及びアントラセン環基等が挙げられる。
複素環基としては、フラン環基、チオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾチオフェン環基、ジベンゾフラン環基、ジベンゾチオフェン環基、及びピリジン環基等由来の基が挙げられる。中でも、フラン環基、チオフェン環基、又はピリジン環基由来の基が好ましい。
また、環状の有機基としては、ラクトン構造を有する基も挙げられ、具体例としては、上述の一般式(LC1−1)〜(LC1−22)で表される構造を有する基が挙げられる。
上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよく、炭素数1〜12が好ましい)、シクロアルキル基(単環でも多環でもよく、多環である場合スピロ環であってもよい。炭素数は3〜20が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基等が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
・一般式(AN2)
また、非求核性アニオンとしては、以下の一般式(AN2)で表されるアニオンも好ましい。
Figure 0006987873
一般式(AN2)中、
B1及びXB2は、それぞれ独立に、水素原子、又はフッ素原子を有さない1価の有機基を表す。XB1及びXB2は、水素原子が好ましい。
B3及びXB4は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。XB3及びXB4の少なくとも一方がフッ素原子又はフッ素原子を有する1価の有機基であることが好ましく、XB3及びXB4の両方がフッ素原子又はフッ素原子を有する1価の有機基であることがより好ましい。XB3及びXB4の両方が、フッ素で置換されたアルキル基であることが更に好ましい。
qは、0〜10の整数を表す。
Wは、一般式(AN1)のAと同様である。
Lは、一般式(AN1)のLと同様である。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、トリスルホンカルボアニオン又はジスルホンアミドアニオンも好ましい。
トリスルホンカルボアニオンは、例えば、C(SO−Rで表されるアニオンである。
ここで、Rは置換基を有していてもよいアルキル基を表し、フルオロアルキル基が好ましく、パーフルオロアルキル基がより好ましく、トリフルオロメチル基が更に好ましい。
ジスルホンアミドアニオンは、例えば、N(SO−Rで表されるアニオンである。
ここで、Rは置換基を有していてもよいアルキル基を表し、フルオロアルキル基が好ましく、パーフルオロアルキル基がより好ましい。2個のRは互いに結合して環を形成してもよい。2個のRが互いに結合して形成される基は、置換基を有していてもよいアルキレン基が好ましく、フルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロアルキレン基がさらに好ましい。上記アルキレン基の炭素数は2〜4が好ましい。
・一般式(ZI)及び一般式(ZII)
第1の光酸発生剤がアニオンとカチオンとからなる光酸発生剤である場合、カチオンの種類は特に制限されず、一般式(ZI)で表されるカチオン又は一般式(ZII)で表されるカチオンが挙げられる。
Figure 0006987873
上記一般式(ZI)において、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
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。
201〜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、又は、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、例えば、単結合、エーテル基、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)が挙げられる。
201、R202及びR203の有機基としては、アリール基(炭素数6〜15が好ましい)、直鎖又は分岐のアルキル基(炭素数1〜10が好ましい)、及び、シクロアルキル基(炭素数3〜15が好ましい)等が挙げられる。
201、R202及びR203のうち、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、3つ全てがアリール基であることがより好ましい。つまり一般式(ZI)で表されるカチオンは、トリアリールスルホニウムカチオンであるのが好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等の他に、インドール残基、ピロール残基等のヘテロアリール基も可能である。
201、R202及びR203としてのこれらアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよい。
その置換基としては、ニトロ基、フッ素原子等のハロゲン原子、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、酸脱離性基を有する基(好ましくは上述した一般式(A)〜(E)で表される酸脱離性基を有する基)、及び、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、アリール基及びシクロアルキル基が有する置換基の例として、上述した置換基の群に加えて、更に、アルキル基(好ましくは炭素数1〜15)が付け加えられる。
201、R202及びR203から選ばれる2つが、単結合又は連結基を介して結合していてもよい。連結基としてはアルキレン基(炭素数1〜3が好ましい)、−O−、−S−、−CO−、及び、−SO−等が挙げられるが、これらに限定されない。
201、R202及びR203のうち少なくとも1つがアリール基でない場合の好ましい構造としては、特開2004−233661号公報の段落0046、0047、特開2003−35948号公報の段落0040〜0046、米国特許出願公開第2003/0224288A1号明細書に式(I−1)〜(I−70)として例示されている化合物、及び、米国特許出願公開第2003/0077540A1号明細書に式(IA−1)〜(IA−54)、式(IB−1)〜(IB−24)として例示されている化合物等のカチオン構造が挙げられる。
一般式(ZI)で表されるカチオンの好ましい例として、以下に説明する一般式(ZI−3)又は(ZI−4)で表されるカチオンが挙げられる。
先ず、一般式(ZI−3)で表されるカチオンについて説明する。
Figure 0006987873
上記一般式(ZI−3)中、
は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又はアルケニル基を表し、
及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、RとRが互いに連結して環を形成してもよく、
とRは、互いに連結して環を形成してもよく、
及びRは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、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アルキル基、又は、アルコキシカルボニルシクロアルキル基を表し、RとRが互いに連結して環を形成してもよく、この環構造は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケトン基、エーテル結合、エステル結合、又は、アミド結合を含んでいてもよい。
としてのアルキル基は、炭素数1〜20の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、又は、窒素原子を有していてもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、及び、n−オクタデシル基等の直鎖状のアルキル基、並びに、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、及び、2−エチルヘキシル基等の分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。Rのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基としては、シアノメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、メトキシカルボニルメチル基、及び、エトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。
としてのシクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましく、環内に酸素原子又は硫黄原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、及び、アダマンチル基等が挙げられる。Rのシクロアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。
としてのアルコキシ基は、炭素数1〜20のアルコキシ基が好ましい。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、t−ブチルオキシ基、t−アミルオキシ基、及び、n−ブチルオキシ基が挙げられる。Rのアルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、及び、シクロアルキル基が挙げられる。
としてのシクロアルコキシ基は、炭素数3〜20のシクロアルコキシ基が好ましく、シクロヘキシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、及び、アダマンチルオキシ基等が挙げられる。Rのシクロアルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、及び、シクロアルキル基が挙げられる。
としてのアリール基は、炭素数6〜14のアリール基が好ましく、フェニル基、ナフチル基、及び、ビフェニル基等が挙げられる。Rのアリール基は置換基を有していてもよく、置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、及び、アリールチオ基等が挙げられる。置換基がアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又は、シクロアルコキシ基の場合、上述したRとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基及びシクロアルコキシ基と同様のものが挙げられる。
としてのアルケニル基は、例えば、ビニル基、及び、アリル基が挙げられる。
及びRは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、RとRが互いに連結して環を形成してもよい。R及びRのうち少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基を表すことが好ましい。R、及び、Rについてのアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基の具体例及び好ましい例としては、Rについて前述した具体例及び好ましい例と同様のものが挙げられる。RとRが互いに連結して環を形成する場合、R及びRに含まれる環の形成に寄与する炭素原子の数の合計は、4〜7であることが好ましく、4又は5であることがより好ましい。
とRは、互いに連結して環を形成してもよい。RとRが互いに連結して環を形成する場合、Rがアリール基(好ましくは置換基を有してもよいフェニル基又はナフチル基)であり、Rが炭素数1〜4のアルキレン基(好ましくはメチレン基又はエチレン基)であることが好ましく、置換基としては、上述したRとしてのアリール基が有していてもよい置換基と同様の置換基が挙げられる。RとRが互いに連結して環を形成する場合における他の形態として、Rがビニル基であり、Rが炭素数1〜4のアルキレン基であることも好ましい。
及びRにより表されるアルキル基は、炭素数1〜15のアルキル基、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、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、及び、エイコシル基等が挙げられる。
及びRにより表されるシクロアルキル基は、炭素数3〜20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、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、及び、アダマンチル基等が挙げられる。
及びRにより表されるアルケニル基は、2〜30のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、及び、スチリル基が挙げられる。
及びRにより表されるアリール基としては、例えば、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、具体的にはフェニル基、ナフチル基、アズレニル基、アセナフチレニル基、フェナンスレニル基、ペナレニル基、フェナントラセニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、及び、ベンゾピレニル基等が挙げられる。中でも、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
及びRにより表される2−オキソアルキル基及びアルコキシカルボニルアルキル基のアルキル基部分としては、例えば、先にR及びRとして列挙した基が挙げられる。
及びRにより表される2−オキソシクロアルキル基及びアルコキシカルボニルシクロアルキル基のシクロアルキル基部分としては、例えば、先にR及びRとして列挙した基が挙げられる。
一般式(ZI−3)で表されるカチオンは、以下の一般式(ZI−3a)又は(ZI−3b)で表されるカチオンが好ましい。
Figure 0006987873
一般式(ZI−3a)及び(ZI−3b)において、R、R及びRは、上記一般式(ZI−3)で定義した通りである。
Yは、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を表し、酸素原子又は窒素原子であることが好ましい。m、n、p及びqは整数を意味し、0〜3が好ましく、1〜2がより好ましく、1が更に好ましい。SとYを連結するアルキレン基は置換基を有してもよく、置換基としてはアルキル基が好ましい。
は、Yが窒素原子である場合には1価の有機基を表し、Yが酸素原子又は硫黄原子である場合には存在しない。Rは、電子求引性基を含む基であることが好ましく、下記一般式(ZI−3a−1)〜(ZI−3a−4)で表される基であることがより好ましい。
Figure 0006987873
上記(ZI−3a−1)〜(ZI−3a−3)において、Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、アルキル基が好ましい。Rについてのアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基の具体例及び好ましい例としては、上記一般式(ZI−3)におけるRについて前述した具体例及び好ましい例と同様である。
上記(ZI−3a−1)〜(ZI−3a−4)において、*は一般式(ZI−3a)で表される化合物中のYとしての窒素原子に接続する結合手を表す。
Yが窒素原子である場合、Rは、−SO−Rで表される基が好ましい。Rは、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、アルキル基が好ましい。Rについてのアルキル基、シクロアルキル基、及び、アリール基の具体例及び好ましい例としては、Rについて前述した具体例及び好ましい例と同様である。
一般式(ZI−3)で表されるカチオンは、以下の一般式(ZI−3a’)及び(ZI−3b’)で表されるカチオンが好ましい。
Figure 0006987873
一般式(ZI−3a’)及び(ZI−3b’)において、R、R、R、Y及びRは、上記一般式(ZI−3a)及び(ZI−3b)で定義した通りである。
一般式(ZI−3)で表されるカチオンの具体例を以下に挙げる。下記式中、Meはメチル基、Buはn−ブチル基を表す。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
Figure 0006987873
Figure 0006987873
Figure 0006987873
Figure 0006987873
Figure 0006987873
次に、一般式(ZI−4)で表されるカチオンについて説明する。
Figure 0006987873
一般式(ZI−4)中、
13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
14は複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又は、シクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基、又は、ナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよく、環を構成する原子として、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。これらの基は置換基を有してもよい。
lは0〜2の整数を表す。
rは0〜8の整数を表す。
一般式(ZI−4)において、R13、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状であり、炭素数1〜10の基が好ましい。
13、R14及びR15のシクロアルキル基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基が挙げられる。
13及びR14のアルコキシ基としては、直鎖状又は分岐鎖状であり、炭素数1〜10の基が好ましい。
13及びR14のアルコキシカルボニル基としては、直鎖状又は分岐鎖状であり、炭素数2〜11の基が好ましい。
13及びR14のシクロアルキル基を有する基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基を有する基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。
14のアルキルカルボニル基のアルキル基としては、上述したR13〜R15としてのアルキル基と同様の具体例が挙げられる。
14のアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基としては、直鎖状、分岐鎖状、又は、環状であり、炭素数1〜10のものが好ましい。
上記各基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、水酸基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及び、アルコキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
2個のR15が互いに結合して形成してもよい環構造としては、2個のR15が一般式(ZI−4)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環(好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環又は2,5−ジヒドロチオフェン環等))が挙げられ、アリール基又はシクロアルキル基と縮環していてもよい。この2価のR15は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、及び、アルコキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。上記環構造に対する置換基は、複数個存在してもよく、それらが互いに結合して環を形成してもよい。
一般式(ZI−4)におけるR15としては、メチル基、エチル基、ナフチル基、及び2個のR15が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基等が好ましく、2個のR15が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基がより好ましい。
13及びR14が有し得る置換基としては、水酸基、アルコキシ基、又は、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)が好ましい。
lとしては、0又は1が好ましく、1がより好ましい。
rとしては、0〜2が好ましい。
以上説明した一般式(ZI−3)又は(ZI−4)で表されるカチオン構造の具体例としては、上述した、特開2004−233661号公報、特開2003−35948号公報、米国特許出願公開第2003/0224288A1号明細書、米国特許出願公開第2003/0077540A1号明細書に例示されている化合物等のカチオン構造の他、例えば、特開2011−53360号公報の段落<0046>、<0047>、<0072>〜<0077>、<0107>〜<0110>に例示されている化学構造等におけるカチオン構造、特開2011−53430号公報の段落<0135>〜<0137>、<0151>、<0196>〜<0199>に例示されている化学構造等におけるカチオン構造等が挙げられる。
次に、一般式(ZII)について説明する。
一般式(ZII)中、R204、R205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及びR205のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基としては、前述の化合物(ZI)における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。
中でも、R204及びR205のアリール基としてはフェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204及びR205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール環、フラン環、チオフェン環、インドール環、ベンゾフラン環、及び、ベンゾチオフェン環等が挙げられる。
204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及び、ペンチル基)、及び、炭素数3〜10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、及び、ノルボルニル基)が挙げられる。
204及びR205のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204及びR205のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、前述の化合物(ZI)におけるR201〜R203のアリール基、アルキル基、及び、シクロアルキル基が有していてもよいものが挙げられ、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、及び、フェニルチオ基等が挙げられる。
一般式(ZII)で表されるカチオンの具体例を示す。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
一般式(ZI)で表されるカチオンの好ましい例としては、以下に説明する一般式(7)で表されるカチオンも挙げられる。
Figure 0006987873
式中、Aは硫黄原子を表す。
mは1又は2を表し、nは1又は2を表す。但し、Aが硫黄原子の時、m+n=3、Aがヨウ素原子の場合、m+n=2である。
Rは、アリール基を表す。
は、プロトンアクセプター性官能基で置換されたアリール基を表す。
プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基又は電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基、又は、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記一般式に示す部分構造を有する窒素原子である。
Figure 0006987873
プロトンアクセプター性官能基の部分構造として、例えば、クラウンエーテル構造、アザクラウンエーテル構造、1〜3級アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、及び、ピラジン構造等が挙げられる。
・一般式(ZIII)
第1の光酸発生剤の他の例としては、一般式(ZIII)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006987873
一般式(ZIII)中、R206及びR207は、それぞれ独立に、アリール基、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。
206及びR207のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基としては、上述の一般式(ZI)におけるR201〜R203のアリール基、アルキル基、及びシクロアルキル基として説明した基と同様である。
第1の光酸発生剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のレジスト組成物中、第1の光酸発生剤の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、レジスト組成物の全固形分に対して、1〜50質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましく、6〜20質量%が更に好ましい。
<第2の光酸発生剤>
本発明のレジスト組成物は、更に、光酸発生剤であって、pkaが1.00以上のカルボン酸を発生する第2の光酸発生剤を含む。
第2の光酸発生剤は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
第2の光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、その分子量は、3000以下が好ましく、2000以下がより好ましく、1000以下が更に好ましい。
第2の光酸発生剤は、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
中でも、第2の光酸発生剤は、低分子化合物の形態であるのが好ましい。
第2の光酸発生剤は、上記範囲内のpkaの酸を発生する限り特に制限はなく、電子線又はEUV光の照射により酸を発生する化合物が好ましい。
また、第2の光酸発生剤は、未露光部においては塩基性を示して、いわゆる酸拡散制御剤として作用するのが好ましい。酸拡散制御剤は、露光によって光酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における樹脂(A)の酸分解性基の反応進行を抑制する。
第2の光酸発生剤から発生するカルボンのpkaは、1以上であり、1〜8が好ましく、1〜4がより好ましい。
第2の光酸発生剤から発生するカルボン酸の種類は、上記pkaを満たすものであれば特に制限されない。
なかでも、第2の光酸発生剤から発生するカルボン酸としては、脂肪族又は芳香族カルボン酸が好ましく、ベンゼンカルボン酸がより好ましい。
また、第2の光酸発生剤から発生するカルボン酸がフッ素原子を有するのも好ましい。なお、ここでいう「カルボン酸がフッ素原子を有する」とは、例えば、カルボン酸(好ましくは脂肪族又は芳香族カルボン酸が好ましく、より好ましくはベンゼンカルボン酸)が置換基としてフッ素原子又はフッ素原子を含む基(例えば、フルオロアルキル基のように、基の一部としてフッ素原子を含む基)を有することを意図する。
・一般式(BC´)
第2の光酸発生剤から発生するカルボン酸は、パターンのLER性能がより優れる点から、一般式(BC´)で表される酸であるのが好ましい。
Figure 0006987873
nは0〜5の整数を表す。
Rcは置換基を表す。Rcが複数存在する場合、Rcは同一でも異なっていてもよい。
置換基の種類は特に制限されず、例えば上述した一般式(BS´)におけるRsが表し得る置換基が挙げられる。
ただし、Rcで表される置換基としては、パターンのLER性能がより優れる点から、フッ素原子を有する置換基が好ましい。フッ素原子を有する置換基に特に制限はなく、置換基としては、フッ素原子そのもの及びフッ素原子を含む基(例えば、フルオロアルキル基のように、基の一部としてフッ素原子が含まれる基)が挙げられ、フッ素原子、炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のフッ素原子が置換された有機基が好ましい。有機基としては、例えば、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及び、ヘテロ環基が挙げられる。
有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。有機基は、有機基に存在する水素原子が全てフッ素原子に置換されている基(例えば、トリフルオロメチル基のような、パーフルオロアルキル基)が好ましい。
Rcは、フッ素原子を有さない基でもよく、フッ素原子を有さない基の例としては、フッ素を除くハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいスルファモイル基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20)、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、カルバモイル基、及び、スルファモイル基が挙げられる。
nが2以上の場合、置換基の種類は1種単独でも2種以上が併存していてもよい。
例えば水酸基とフッ素原子を有する置換基が併存していてもよい。
また、nが2以上の場合、フッ素原子を有する置換基(より好ましくはフルオロアルキル基、更に好ましくはパーフルオロアルキル基(例えば、トロフルオロメチル基))を表すRcが、少なくとも1個存在するのが好ましい。
一般式(BC´)で表される酸が有するフッ素原子の合計数は、合計で6個以上であるのが好ましく、6〜16個であるのがより好ましく、6〜9個であるのが更に好ましい。
第2の光酸発生剤は、イオン性でも非イオン性でもよいが、イオン性であるのが好ましい。
つまり、第2の光酸発生剤は、アニオンとカチオンとからなる光酸発生剤であることが好ましい。
アニオンとしては、発生するカルボン酸のpkaが上記範囲であれば特に制限されず、典型的には非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)である。
・一般式(d1−1)
中でも、第2の光酸発生剤のアニオンは、下記一般式(d1−1)で表されるのが好ましい。
Figure 0006987873
式中、R51は炭化水素基であり、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基が挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基は例えば、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、炭素数1〜30の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基(プロピル基、ブチル基、ペンチル基等)、又は炭素数3〜30の単環若しくは多環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、シクロオクチル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等)が好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜14のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、及びナフチル基が挙げられる。
51の炭化水素基は置換基を有していてもよく、置換基に特に制限はなく、例えば上述した一般式(BS´)におけるRsが表し得る置換基が挙げられる。
ただし、R51の炭化水素基の置換基としては、パターンのLER性能がより優れる点から、フッ素原子を有する置換基が好ましい。フッ素原子を有する置換基に特に制限はなく、置換基としては、フッ素原子そのもの及びフッ素原子を含む基が挙げられ、フッ素原子、炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のフッ素原子が置換された有機基が好ましい。有機基としては、例えば、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及び、ヘテロ環基が挙げられる。
有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。有機基は、有機基に存在する水素原子が全てフッ素原子に置換されている基(例えば、トリフルオロメチル基のような、パーフルオロアルキル基)が好ましい。
置換基としては、フッ素原子を有さない基でもよく、フッ素原子を有さない基の例としては、フッ素原子を除くハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいスルファモイル基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20)、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、カルバモイル基、及び、スルファモイル基が挙げられる。
なお置換基の数は1でも2以上でもよく、1〜5が好ましい。
置換基の種類は1種単独でも2種以上が併存していてもよい。
例えば水酸基とフッ素原子を有する置換基が併存していてもよい。
なお、置換基が複数存在する場合、フッ素原子を有する置換基(より好ましくはフルオロアルキル基、更に好ましくはパーフルオロアルキル基(例えばトリフルオロメチル基))を少なくとも1個有するのが好ましい。
一般式(d1−1)で表されるアニオンが有するフッ素原子の合計数は、合計で6個以上であるのが好ましく、6〜27個であるのがより好ましく、6〜9個であるのが更に好ましい。
中でも、R51の炭化水素基は、アリール基であるのが好ましく、フェニル基であるのがより好ましい。つまり、下記一般式(d1−1)で表される化合物中、アニオンはベンゼンカルボン酸アニオンであるのが好ましい。
言い換えると、第2の光酸発生剤はベンゼンカルボン酸アニオンを有しているのが好ましい。
・一般式(BC)
ここで、上記ベンゼンカルボン酸アニオンはパターンのLER性能がより優れる点から一般式(BC)で表されるのが好ましい。
Figure 0006987873
一般式(BC)中、n及びRcは、一般式(BC´)と同義であり、好ましい範囲も同様である。
第2の光酸発生剤がアニオンとカチオンとからなる光酸発生剤である場合、カチオンの種類は特に制限されず、例えば、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、又はヨードニウムカチオンが好ましく、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンがより好ましく、トリアリールスルホニウムカチオンが更に好ましい。
また、カチオンの例としては第1の光酸発生剤の説明で挙げたカチオンを参照できる。
第2の光酸発生剤は、上述したようなアニオン及びカチオンからなる化合物であるのが好ましい。
中でも、第2の光酸発生剤は、アニオン及びカチオンからなる以下の一般式(F)で表される化合物であるのが好ましい。
Figure 0006987873
一般式(F)中、Rpは、フッ素原子又はフッ素原子を含む基(例えば、フルオロアルキル基のように、基の一部としてフッ素原子が含まれる基)を表す。Rpが複数存在する場合、Rpは同一でも異なっていてもよい。
中でも、Rpは、フッ素原子、炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のフッ素原子が置換された有機基が好ましい。上記有機基としては、例えば、アルキル基(直鎖状でも分岐鎖状でもよい)、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたシクロアルキル基、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたアルケニル基、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたアルキニル基、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたアリール基、及び、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたヘテロ環基が挙げられる。
上記有機基としては、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたアルキル基、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたシクロアルキル基、又は、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたアリール基が好ましく、炭素数1〜20のフッ素原子が置換されたアルキル基がより好ましい。有機基は、有機基に存在する水素原子が全てフッ素原子に置換されている基(例えば、トリフルオロメチル基のような、パーフルオロアルキル基)が好ましい。
中でも、Rpは、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基が好ましい。
Rqは、Rp以外の置換基であり、フッ素原子を有さない基を表す。Rqが複数存在する場合、Rqは同一でも異なっていてもよい。
Rqは、例えば、フッ素を除くハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいスルファモイル基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20)、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、カルバモイル基、及び、スルファモイル基が挙げられる。
中でも、Rqは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、カルボキシ基、水酸基、又は、フッ素原子を除くハロゲン原子が好ましい。
xは、1〜5の整数を表す。
xは、1〜3が好ましい。
yは、0〜(5−x)の整数を表す。
yは、0〜1が好ましい。
は、カチオンを表す。
は、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、又はヨードニウムカチオンが好ましく、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンがより好ましく、トリアリールスルホニウムカチオンが更に好ましい。
で表されるカチオンの例としては第1の光酸発生剤の説明で挙げたカチオンを参照できる。
一般式(F)で表される化合物中、M以外の部分であるアニオン(安息香酸アニオン)が有するフッ素原子の合計数は6個以上であり、6〜27個であるのが好ましく、6〜9個であるのがより好ましい。
言い換えると、一般式(F)で表される化合物中、複数存在していてもよいRpで表される基が有するフッ素原子の合計数は6個以上であり、6〜27個であるのが好ましく、6〜9個であるのがより好ましい。
上記フッ素原子の合計数の計算方法の例としては、一般式(F)で表される化合物が、フッ素原子そのものであるRpを1個有し、かつ、トリフルオロメチル基であるRpを2個有している場合、その一般式(F)で表される化合物において、アニオンが有するフッ素原子の合計数は7個である。
以下に一般式(F)で表される化合物が有するアニオンを例示する。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
第2の光酸発生剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のレジスト組成物中、第2の光酸発生剤の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、レジスト組成物の全固形分に対して、1〜30質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましく、1〜10質量%が更に好ましい。
また、本発明のレジスト組成物中、第1の光酸発生剤の含有量に対する第2の光酸発生剤の含有量の割合(=(第2の光酸発生剤の含有量/第1の光酸発生剤の含有量)×100(質量%))は、10〜100質量%が好ましく、10〜70質量%がより好ましく、10〜50質量%が更に好ましい。
第1の光酸発生剤と第2の光酸発生剤の合計含有量(いずれか一方以上が複数種存在する場合はその全ての合計)は、レジスト組成物の全固形分に対して、5〜50質量%が好ましく、6〜40質量%がより好ましく、7〜35質量%が更に好ましい。
<界面活性剤>
レジスト組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むことにより、波長が250nm以下、特には220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性に優れ、現像欠陥のより少ないパターンを形成可能となる。
界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤が好ましい。
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、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落<0276>に記載の界面活性剤が挙げられる。また、エフトップEF301、及びEF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431、及び4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、及び、R08(DIC(株)製);サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、及び106(旭硝子(株)製);トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製);GF−300、及び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、EF352、EF801、EF802、及びEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320、及びPF6520(OMNOVA社製);KH−20(旭化成(株)製);FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、及び222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、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使用できる。
また、界面活性剤は、上記に示すような公知の界面活性剤の他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)又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を用いて合成してもよい。具体的には、この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備えた重合体を、界面活性剤として用いてもよい。このフルオロ脂肪族化合物は、例えば、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成できる。
また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落<0280>に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。
これら界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
レジスト組成物が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、0.0001〜2質量%が好ましく、0.0005〜1質量%がより好ましい。
<架橋剤>
本発明のレジスト組成物をネガ型のレジスト組成物とする場合、本発明のレジスト組成物は酸の作用により樹脂を架橋する架橋剤を含むのも好ましい。架橋剤は架橋性基を有している化合物であり、架橋性基としては、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、アシルオキシメチル基、アルコキシメチルエーテル基、オキシラン環基、及び、オキセタン環等が挙げられる。
架橋性基は、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、オキシラン環又はオキセタン環であることが好ましい。
架橋剤は、架橋性基を2個以上有する化合物(樹脂も含む)であることが好ましい。
以下に好ましい架橋剤の例を示す。
Figure 0006987873
構造式中、L〜Lは、それぞれ独立に、水素原子、架橋性基(好ましくはヒドロキシメチル基、メトキシメチル基、又は、エトキシメチル基)、又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
中でも、L〜Lは、それぞれ独立に、メトキシメチル基であるのが好ましい。
レジスト組成物が架橋剤を含む場合、架橋剤の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、10〜45質量%が好ましく、15〜40質量%がより好ましく、20〜35質量%が更に好ましい。
<溶剤>
本発明のレジスト組成物は、溶剤を含んでいてもよい。
溶剤は、下記成分(M1)及び下記成分(M2)のいずれか一方を少なくとも含むのが好ましく、中でも、下記成分(M1)を含むのがより好ましい。
溶剤が下記成分(M1)を含む場合、溶剤は、実質的に成分(M1)のみからなるか、又は、成分(M1)及び成分(M2)を少なくとも含む混合溶剤であるのが好ましい。
以下に、成分(M1)及び成分(M2)を示す。
成分(M1):プロピ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
成分(M2):下記成分(M2−1)から選ばれる溶剤か、又は、下記成分(M2−2)から選ばれる溶剤
成分(M2−1):プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸エステル、酢酸エステル、酪酸ブチル、アルコキシプロピオン酸エステル、鎖状ケトン、環状ケトン、ラクトン、又はアルキレンカーボネート
成分(M2−2):その他の引火点(以下、fpともいう)が37℃以上である溶剤
上記溶剤と上述した樹脂(A)とを組み合わせて用いると、組成物の塗布性が向上し、かつ、現像欠陥数の少ないパターンが得られる。
上記成分(M1)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(PGMEA)、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、及びプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートからなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)がより好ましい。
上記成分(M2−1)としては、以下の溶剤が好ましい。
プロピレングリコールモノアルキルエーテルとしては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、又はプロピレングリコールモノエチルエーテルが好ましい。
乳酸エステルとしては、乳酸エチル、乳酸ブチル、又は乳酸プロピルが好ましい。
酢酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソアミル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、又は酢酸3−メトキシブチルが好ましい。
アルコキシプロピオン酸エステルとしては、3−メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、又は3−エトキシプロピオン酸エチル(EEP)が好ましい。
鎖状ケトンとしては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、又はメチルアミルケトンが好ましい。
環状ケトンとしては、メチルシクロヘキサノン、イソホロン、又は、シクロヘキサノンが好ましい。
ラクトンとしては、γ−ブチロラクトンが好ましい。
アルキレンカーボネートとしては、プロピレンカーボネートが好ましい。
上記成分(M2−1)としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、γ−ブチロラクトン、又はプロピレンカーボネートがより好ましい。
上記成分(M2−2)としては、具体的に、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル(fp:45℃)等が挙げられる。
なお、ここで「引火点」とは、東京化成工業株式会社又はシグマアルドリッチ社の試薬カタログに記載されている値を意味している。
成分(M1)と成分(M2)との混合比(質量比:M1/M2)は、現像欠陥数がより減少する点で、100/0〜15/85が好ましく、100/0〜40/60がより好ましく、100/0〜60/40が更に好ましい。
また、溶剤は、上記成分(M1)及び成分(M2)以外に更に他の溶剤を含んでいてもよい。この場合、成分(M1)及び(M2)以外の他の溶剤の含有量は、溶剤全質量に対して、5〜30質量%であるのが好ましい。
他の溶剤としては、例えば、炭素数が7以上(好ましくは7〜14、より好ましくは7〜12、更に好ましくは7〜10)、かつ、ヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤が挙げられる。なおここでいう、炭素数が7以上、かつ、ヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤には、上述した成分(M2)に該当する溶剤は含まれない。
炭素数が7以上、かつ、ヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤としては、酢酸アミル、酢酸2−メチルブチル、酢酸1−メチルブチル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸ペンチル、プロピオン酸ヘキシル、プロピオン酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、プロピオン酸ヘプチル、又はブタン酸ブチル等が好ましく、酢酸イソアミルがより好ましい。
<その他の添加剤>
本発明のレジスト組成物は、疎水性樹脂、溶解阻止化合物(酸の作用により分解して有機系現像液中での溶解度が減少する化合物であり、分子量3000以下が好ましい。)、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は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、又はカルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)等を更に含んでいてもよい。
<A値>
レジスト組成物を、EUV露光機を用いて露光する場合、パターンのLER性能がより優れる点から、式(1)で規定されるA値が高い方が好ましい。A値は、レジスト膜の質量割合のEUV光の吸収効率を表し、レジスト組成物より形成されるレジスト膜のEUV光の吸収効率が高くなる。
式(1):A=([H]×0.04+[C]×1.0+[N]×2.1+[O]×3.6+[F]×5.6+[S]×0.04+[I]×39.5)/([H]×1+[C]×12+[N]×14+[O]×16+[F]×19+[S]×32+[I]×127)
A値は0.12以上が好ましく、0.15以上がより好ましく、0.16以上が更に好ましい。上限は特に制限されず、A値が大きすぎる場合、レジスト膜のEUV光透過率が低下し、レジスト膜中の光学像プロファイルが劣化し、結果として良好なパターン形状が得られにくくなるため、0.24以下が好ましく、0.22以下がより好ましい。
EUV光は波長13.5nmであり、ArF(波長193nm)光等に比べて、より短波長であるため、同じ感度で露光された際の入射フォトン数が少ない。そのため、確率的にフォトンの数がばらつく“フォトンショットノイズ”の影響が大きく、LERの悪化を招く。それに対して、A値が高いと、レジスト組成物より形成されるレジスト膜のEUV光の吸収が高く、“フォトンショットノイズ”の影響を低減し、結果として、LER(line edge roughness)、が低下する。
なお、式(1)中、[H]は、レジスト組成物中の全固形分の全原子に対する、全固形分由来の水素原子のモル比率を表し、[C]は、レジスト組成物中の全固形分の全原子に対する、全固形分由来の炭素原子のモル比率を表し、[N]は、レジスト組成物中の全固形分の全原子に対する、全固形分由来の窒素原子のモル比率を表し、[O]は、レジスト組成物中の全固形分の全原子に対する、全固形分由来の酸素原子のモル比率を表し、[F]は、レジスト組成物中の全固形分の全原子に対する、全固形分由来のフッ素原子のモル比率を表し、[S]は、レジスト組成物中の全固形分の全原子に対する、全固形分由来の硫黄原子のモル比率を表し、[I]は、レジスト組成物中の全固形分の全原子に対する、全固形分由来のヨウ素原子のモル比率を表す。
例えば、本発明のレジスト組成物が、酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位を有する樹脂、第1の光酸発生剤、第2の光酸発生剤、及び、溶剤を含む場合、上記樹脂、上記第1の光酸発生剤、及び、上記第2の光酸発生剤が固形分に該当する。つまり、全固形分の全原子とは、上記樹脂由来の全原子、上記第1の光酸発生剤由来の全原子、及び、上記第2の光酸発生剤由来の全原子の合計に該当する。例えば、[H]は、全固形分の全原子に対する、全固形分由来の水素原子のモル比率を表し、上記例に基づいて説明すると、[H]は、上記樹脂由来の全原子、上記第1の光酸発生剤由来の全原子、及び、上記第2の光酸発生剤由来の全原子の合計に対する、上記樹脂由来の水素原子、上記第1の光酸発生剤由来の水素原子、及び、上記第2の光酸発生剤由来の水素原子の合計のモル比率を表すことになる。
A値の算出は、レジスト組成物中の全固形分の構成成分の構造、及び、含有量が既知の場合には、含有される原子数比を計算し、算出できる。また、構成成分が未知の場合であっても、レジスト組成物の溶剤成分を蒸発させて得られたレジスト膜に対して、元素分析等の解析的な手法によって構成原子数比を算出可能である。
<調製方法>
本発明のレジスト組成物中、固形分濃度は、塗布性がより優れる点で、0.5〜30.0質量%が好ましく、1.0〜20.0質量%がより好ましい。固形分濃度とは、レジスト組成物の総質量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分(固形分)の質量の質量百分率である。
本発明のレジスト組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤(好ましくは上記混合溶剤)に溶解し、これをフィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いるのが好ましい。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。このフィルターは、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のフィルターが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002−62667号公報に開示されるように、循環的な濾過を行ってもよく、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ってもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
<用途>
本発明のレジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明のレジスト組成物は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、その他のフォトファブリケーション工程、平版印刷版、又は酸硬化性組成物の製造に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。本発明において形成されるパターンは、エッチング工程、イオンインプランテーション工程、バンプ電極形成工程、再配線形成工程、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等において使用できる。
[パターン形成方法]
本発明はレジスト組成物を用いたパターン形成方法にも関する。以下、本発明のパターン形成方法について説明する。また、パターン形成方法の説明と併せて、本発明のレジスト膜についても説明する。
本発明のパターン形成方法は、
(i)上述した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)によってレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)を支持体上に形成する工程(成膜工程)、
(ii)上記レジスト膜を露光する(活性光線又は放射線を照射する)工程(露光工程)、及び、
(iii)露光された上記レジスト膜を加熱する工程(露光後加熱(PEB:Post
Exposure Bake)工程)
(iv)加熱された上記レジスト膜を、現像液を用いて現像する工程(現像工程)、
を有する。
本発明のパターン形成方法は、上記(i)〜(iv)の工程を含んでいれば特に制限されず、更に下記の工程を有していてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程における露光方法が、液浸露光であってもよい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程の前に、(v)前加熱(PB:PreBake)工程を含むのが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(v)前加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(iii)露光後加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法において、上述した(i)成膜工程、(ii)露光工程、(iii)露光後加熱工程、及び(iv)現像工程は、一般的に知られている方法により実施できる。
本発明のレジスト膜(感活性光線性又は感放射線性膜)の膜厚は、解像力向上の観点から、200nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましい。例えば線幅20nm以下の1:1ラインアンドスペースパターンを解像させるためには、形成されるレジスト膜の膜厚は80nm以下であるのが好ましい。膜厚が80nm以下であれば、後述する現像工程を適用した際に、パターン倒れがより起こりにくくなり、より優れた解像性能が得られる。
膜厚の範囲としては、15〜60nmがより好ましい。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、塗布性又は製膜性を向上させて、このような膜厚にできる。
また、必要に応じて、レジスト膜と支持体との間にレジスト下層膜(例えば、SOG(Spin On Glass)、SOC(Spin On Carbon)、及び反射防止膜)を形成してもよい。レジスト下層膜を構成する材料としては、公知の有機系又は無機系の材料を適宜使用できる。
レジスト膜の上層に、保護膜(トップコート)を形成してもよい。保護膜としては、公知の材料を適宜使用できる。例えば、米国特許出願公開第2007/0178407号明細書、米国特許出願公開第2008/0085466号明細書、米国特許出願公開第2007/0275326号明細書、米国特許出願公開第2016/0299432号明細書、米国特許出願公開第2013/0244438号明細書、国際特許出願公開第2016/157988A号明細書に開示された保護膜形成用組成物を好適に使用できる。保護膜形成用組成物としては、酸拡散制御剤を含む組成物も好ましい。
保護膜の膜厚は、10〜200nmが好ましく、20〜100nmがより好ましく、40〜80nmが更に好ましい。
支持体は、特に限定されず、IC等の半導体の製造工程、又は液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造工程のほか、その他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程等で一般的に用いられる基板を使用できる。支持体の具体例としては、シリコン、SiO、及びSiN等の無機基板等が挙げられる。
(v)前加熱工程における加熱温度は、80〜150℃が好ましく、80〜140℃がより好ましく、80〜130℃が更に好ましい。
(v)前加熱工程における加熱時間は、30〜1000秒が好ましく、60〜800秒がより好ましく、60〜600秒が更に好ましい。
加熱は、露光装置及び現像装置に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
露光工程に用いられる光源波長に制限はなく、例えば、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、EUV光、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等が挙げられる。これらの中でも遠紫外光が好ましく、その波長は250nm以下が好ましく、220nm以下がより好ましく、1〜200nmが更に好ましい。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)、Fエキシマレーザー(157nm)、X線、EUV光(13nm)、及び電子線等であり、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV光、又は電子線が好ましい。
露光後加熱工程における加熱温度は、80〜150℃が好ましく、80〜140℃がより好ましく、80〜130℃が更に好ましい。
加熱時間は、30〜1000秒が好ましく、60〜800秒がより好ましく、60〜600秒が更に好ましい。
加熱は、露光装置及び現像装置に備わっている手段で実施でき、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
(iv)現像工程においては、アルカリ現像液であっても、有機溶剤を含む現像液(以下、有機系現像液ともいう)であってもよいが、アルカリ現像液を使用するアルカリ現像が好ましい。
アルカリ現像液に含まれるアルカリ成分としては、通常、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)に代表される4級アンモニウム塩が用いられる。これ以外にも、無機アルカリ、1〜3級アミン、アルコールアミン、及び環状アミン等のアルカリ成分を含むアルカリ水溶液も使用可能である。
更に、上記アルカリ現像液は、アルコール類、及び/又は界面活性剤を適当量含んでいてもよい。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10〜15である。
アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、通常10〜300秒である。
アルカリ現像液のアルカリ濃度、pH、及び現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整できる。
有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含む現像液であるのが好ましい。
ケトン系溶剤としては、例えば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及びプロピレンカーボネート等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、ブタン酸ブチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、酢酸イソアミル、イソ酪酸イソブチル、及びプロピオン酸ブチル等が挙げられる。
アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、及び炭化水素系溶剤としては、米国特許出願公開第2016/0070167A1号明細書の段落<0715>〜<0718>に開示された溶剤を使用できる。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤又は水と混合してもよい。現像液全体としての含水率は、50質量%未満が好ましく、20質量%未満がより好ましく、10質量%未満が更に好ましく、実質的に水分を含まないのが特に好ましい。
有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50〜100質量%が好ましく、80〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%が更に好ましく、95〜100質量%が特に好ましい。
現像液は、必要に応じて公知の界面活性剤を適当量含んでいてもよい。
界面活性剤の含有量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%であり、0.005〜2質量%が好ましく、0.01〜0.5質量%がより好ましい。
有機系現像液は、酸拡散制御剤を含んでいてもよい。
現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び一定速度で回転している基板上に現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
アルカリ水溶液を用いて現像を行う工程(アルカリ現像工程)、及び有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程(有機溶剤現像工程)を組み合わせてもよい。これにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、より微細なパターンを形成できる。
(iv)現像工程の後に、リンス液を用いて洗浄する工程(リンス工程)を含むのが好ましい。
アルカリ現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、例えば純水を使用できる。純水は、界面活性剤を適当量含んでいてもよい。また、現像工程又はリンス工程の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を追加してもよい。更に、リンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行ってもよい。
有機溶剤を含む現像液を用いた現像工程の後のリンス工程に用いるリンス液は、パターンを溶解しないリンス液であれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用できる。リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含むリンス液を用いるのが好ましい。
炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したのと同様の溶剤が挙げられる。
この場合のリンス工程に用いるリンス液としては、1価アルコールを含むリンス液がより好ましい。
リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐鎖状、又は環状の1価アルコールが挙げられる。具体的には、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、シクロペンタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、及びメチルイソブチルカルビノールが挙げられる。炭素数5以上の1価アルコールとしては、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、及びメチルイソブチルカルビノール(MIBC)等が挙げられる。
各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。
有機溶剤を含む溶液をリンス液として用いる際のリンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。含水率を10質量%以下とすることで、良好な現像特性が得られる。
有機溶剤を含む溶液をリンス液として用いる際のリンス液は、界面活性剤を適当量含んでいてもよい。
この場合のリンス工程においては、有機系現像液を用いる現像を行った基板を、有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されず、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、及び基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。中でも、回転塗布法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2,000〜4,000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去するのが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むのも好ましい。この加熱工程によりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程において、加熱温度は通常40〜160℃であり、70〜95℃が好ましく、加熱時間は通常10秒〜3分であり、30〜90秒が好ましい。
本発明のレジスト組成物、及び本発明のパターン形成方法において使用される各種材料(例えば、溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、又はトップコート形成用組成物等)は、金属成分、異性体、及び残存モノマー等の不純物を含まないのが好ましい。上記の各種材料に含まれるこれらの不純物の含有量としては、1ppm以下が好ましく、100ppt以下がより好ましく、10ppt以下が更に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。
上記各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過が挙げられる。フィルター孔径としては、ポアサイズ10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルターの材質としては、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したフィルターを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であってもよい。フィルターとしては、特開2016−201426号公報に開示されるような溶出物が低減されたフィルターが好ましい。
フィルター濾過のほか、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材を組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を使用でき、例えば、シリカゲル若しくはゼオライト等の無機系吸着材、又は活性炭等の有機系吸着材を使用できる。金属吸着材としては、例えば、特開2016−206500号公報に開示される金属吸着材が挙げられる。
また、上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う、又は装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法が挙げられる。各種材料を構成する原料に対して行うフィルター濾過における好ましい条件は、上記した条件と同様である。
レジスト組成物の原料(樹脂及び光酸発生剤等)の製造工程(原料を合成する工程等)に用いられる装置の装置内を、一部または全部グラスライニング処理することも、レジスト組成物の金属不純物の含有量を少量(例えば、質量pptオーダー)にするために好ましい。このような方法が、例えば、このような方法が、例えば、2017年12月21日の化学工業日報に記載されている。
上記の各種材料は、不純物の混入を防止するために、米国特許出願公開第2015/0227049号明細書及び特開2015−123351号公報等に記載された容器に保存されるのが好ましい。
本発明のパターン形成方法により形成されるパターンに、パターンの表面荒れを改善する方法を適用してもよい。パターンの表面荒れを改善する方法としては、例えば、米国特許出願公開第2015/0104957号明細書に開示された、水素を含むガスのプラズマによってパターンを処理する方法が挙げられる。その他にも、特開2004−235468号公報、米国特許出願公開第2010/0020297号明細書、及びProc. of SPIE Vol.8328 83280N−1“EUV Resist Curing Technique for LWR Reduction and Etch Selectivity Enhancement”に記載されるような公知の方法を適用してもよい。
また、上記の方法によって形成されたパターンは、例えば特開平3−270227号公報及び米国特許出願公開第2013/0209941号明細書に開示されたスペーサープロセスの芯材(Core)として使用できる。
[電子デバイスの製造方法]
また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。本発明の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイスは、電気電子機器(例えば、家電、OA(Office Automation)関連機器、メディア関連機器、光学用機器、及び通信機器等)に、好適に搭載される。
以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきではない。
≪実施例X≫
実施例Xでは、本発明のレジスト組成物の評価を行った。
[レジスト組成物]
以下に、実施例又は比較例で使用したレジスト組成物に含まれる各種成分を示す。
<樹脂>
下記に示すモノマーを使用して、樹脂(P−1)〜(P−18)及び(RP−1)を合成した。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
表1に樹脂中の各モノマーの組成比(左からそれぞれ対応(モル比))、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を示す。
Figure 0006987873
<第1の光酸発生剤>
下記に示す化合物を第1の光酸発生剤として使用した。
Figure 0006987873
<第2の光酸発生剤>
下記に示す化合物を第2の光酸発生剤として使用した。
Figure 0006987873
Figure 0006987873
Figure 0006987873
なお、第2の光酸発生剤のうちの(PB−4)〜(PB−17)は、以下のように合成した。
また、得られた第2の光酸発生剤のうち(PB−4)および(PB−5)を、H NMR(nuclear magnetic resonance)及び19F NMRを用いて同定した。この際の溶媒は、いずれも溶媒は重クロロホルム(CDCl)を使用した。
(PB−4)
3,5−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸(東京化成工業株式会社製)(12.9g)、炭酸カリウム(10g)、トリフェニルスルホニウムブロミド(18.8g)、クロロホルム(200mL)、及び、水(200mL)をフラスコに加えて、室温で1時間撹拌した。得られた混合液を分液ロートに移し、水相を除去したのち、有機相を脱イオン水(200mL)で8回洗浄した。得られた有機相を減圧濃縮することで化合物(PB−4)(21.2g)を得た。
H NMR及び19F NMRを用いて同定した結果は以下のとおりであった。
H NMR(CDCl):7.58−7.80(m、16H)、8.88(s、2H)。
19F NMR(CDCl):−62.47(s、6F)。
(PB−5)
1,3,5−トリス(トリフルオロメチル)ベンゼン(5.8g)、及び、ジエチルエーテル(25mL)をフラスコに加えて、窒素雰囲気下、0℃に冷却した。この混合液に、n−ブチルブチルリチウム/ヘキサン溶液(1.6M、12.5mL)を滴下して、滴下後2時間撹拌した。その後、混合液にドライアイス(5g)を加えた。発泡が収まった後、混合液に塩酸水(1M、50mL)を加えた。クロロホルムで抽出し、集めた有機相を濃縮することで、2,4,6−トリス(トリフルオロメチル)安息香酸(3.3g)を得た。
2,4,6−トリス(トリフルオロメチル)安息香酸(3.3g)、炭酸カリウム(0.7g)、トリフェニルスルホニウムブロミド(4.3g)、塩化メチレン(50mL)、及び、水(50mL)をフラスコに加えて、室温で1時間撹拌した。混合液を分液ロートに移し、水相を除去したのち、有機相を脱イオン水(100mL)で8回洗浄した。得られた有機相を減圧濃縮することで化合物(PB−5)(4.0g)を得た。
H NMR及び19F NMRを用いて同定した結果は以下のとおりであった。
H NMR(CDCl):7.58−7.80(m、15H)、7.97(s、2H)。
19F NMR(CDCl):−62.78(s、3F)、−59.88(s、6F)。
(PB−6)
文献(Tetrahedron,2002年, 58巻,3999〜4005頁)の合成法を参考にして、3,5−ジヨード安息香酸メチル及びトリデカフルオロヘキシルヨージドから3,5−ビス(トリデカフルオロヘキシル)安息香酸を合成した。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−6)を合成した。
(PB−7)
文献(Tetrahedron,2002年, 58巻,3999〜4005頁)の合成法を参考にして、3,5−ジヨード安息香酸メチル及びヘプタフルオロプロピルヨージドから3,5−ビス(ヘプタフルオロプロピル)安息香酸を合成した。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−7)を合成した。
(PB−8)
文献(Tetrahedron,2002年, 58巻,3999〜4005頁)の合成法を参考にして、4−ヨードサリチル酸メチル及びヘプタフルオロプロピルヨージドから4−(ヘプタフルオロプロピル)サリチル酸を合成した。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−8)を合成した。
(PB−9)
(PB−5)の原料となるカルボン酸の合成において、1,3,5−トリス(トリフルオロメチル)ベンゼンの代わりに、1−ブロモ−2,4−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを用いて、同様に反応を行い、1,3−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−5)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−9)を合成した。
(PB−10)
(PB−5)の原料となるカルボン酸の合成において、1,3,5−トリス(トリフルオロメチル)ベンゼンの代わりに、1−ブロモ−2,5−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを用いて、同様に反応を行い、1,4−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−5)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−10)を合成した。
(PB−11)
(PB−5)の原料となるカルボン酸の合成において、1,3,5−トリス(トリフルオロメチル)ベンゼンの代わりに、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンを用いて、同様に反応を行い、2,6−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−5)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−11)を合成した。
(PB−12)
文献(Chemistry − A European Journal,1998年, 4巻,1281〜1286頁)記載の方法で2,3,5−トリス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−12)を合成した。
(PB−13)
文献(Zhurnal Organicheskoi Khimii,1977年,13巻,2129〜2135頁)記載の方法で3,4,5−トリス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−13)を合成した。
(PB−14)
文献(Synthetic Communications,1997年,27巻,3581〜3590頁)記載の方法で2−メトキシ−3,4−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−14)を合成した。
(PB−15)
文献(Zhurnal Organicheskoi Khimii,1991年,27巻,2183〜2191頁)記載の方法で1,3,5−トリフルオロ−2,4−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−15)を合成した。
(PB−16)
文献(Synthetic Communications,1997年,27巻,3581〜3590頁)記載の方法で2−ヒドロキシ−3,4−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−16)を合成した。
(PB−17)
文献(Zhurnal Organicheskoi Khimii,1970年,6巻,2498〜2503頁)記載の方法で2−ヒドロキシ−3,4−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸を得た。その後、(PB−4)の合成法において、トリフェニルスルホニウムブロミドを対応するスルホニウム塩に変えて、同様の合成法にて(PB−17)を合成した。
<塩基性物質>
比較用に用いた塩基性物質を以下に示す。
Figure 0006987873
<溶剤>
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(PGMEA)とプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)との混合溶剤を使用した。
(PGMEA/PGME=80/20(質量比))。
<レジスト組成物の調製>
組成物の全質量に対する固形分濃度が1.2質量%、かつ、表2に示す固形分の比を満たすように上述の各成分を混合した。得られた混合液を、0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過してそれぞれのレジスト組成物を調液した。
なお、レジスト組成物において、固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。得られたレジスト組成物を、実施例及び比較例で使用した。
[パターン形成]
<レジスト膜の形成>
シリコンウエハ上にAL412(Brewer Science社製)を塗布し、200℃で60秒間加熱して、膜厚20nmの下層膜を形成した。その上に、各レジスト組成物をそれぞれ塗布し、100℃で60秒間加熱して、膜厚30nmのレジスト膜を形成した。
<露光〜現像>
得られたレジスト膜に、EUV露光機(ASML社製;NXE3350、NA0.33、Dipole 90°、アウターシグマ0.87、インナーシグマ0.35)を用いて、ピッチが44nmで線幅が22nmである反射型マスクを介して、露光を行った(露光工程)。
露光後のレジスト膜を、90℃で60秒加熱(露光後加熱工程)してから、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて30秒間現像(現像工程)し、更に、水を用いて20秒間リンスしてパターンを得た。
なお、露光後、露光後加熱工程を開始するまでの時間は1分以内であった。露光後加熱工程を行った後は、直ちに(1分以内)現像を行った。
[評価]
<感度>
上述の露光工程において、露光量を変化させながら、ラインアンドスペースパターンを形成した。
パターンのライン幅を測定し、ライン幅が22nmとなる際の露光量(最適露光量)を求め、これを感度(mJ/cm)とした。この値が小さいほど、レジスト膜の感度が優れることを示す。
<LER(Line Edge Roughness)>
上述の露光工程において、最適露光量にて解像した上記ラインアンドスペースのパターンを、測長走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope(日立ハイテクノロジーズ社製 CG−4100))を用いてパターン上部から観察した。この際に、パターンの中心からエッジまでの距離を任意のポイント(100点)で観測し、その測定ばらつきを3σで評価した。値が小さいほどLER性能が良好であることを示す。
<引き置きによるパターンの線幅変化>
上述の露光工程においてレジスト膜を最適露光量で露光してから3時間静置(引き置き)し、それから露光後加熱工程を行った以外は、上述したのと同様にしてパターンを形成した。
得られたラインアンドスペースのパターンを、上記測長走査型電子顕微鏡で観測し、引き置きの有無でのパターンの線幅変化を評価した。
線幅変化の値が小さいほど引き置きによるパターンの線幅変化を抑制できていることを示す。
結果をまとめて下記表に示す。
表中、「pka」の欄は、光酸発生剤が発生する酸のpkaを示す。
表中、比較例3において、「評価」の欄が「非解像」で記載されているのは、比較例3のレジスト組成物を用いた例では、パターンを形成できなかったことを示す。
Figure 0006987873
表に示すように本発明のレジスト組成物を用いればLER性能に優れたパターンを得られ、かつ、引き置きによるパターンの線幅変化を抑制できることが確認された。
また、樹脂が一般式(1)で表される繰り返し単位を有する場合、更に、レジスト膜の感度が優れることが確認された(実施例1及び2と、その他の実施例との比較)。
更に、樹脂が一般式(2)で表される繰り返し単位を有する場合、レジスト膜の感度がより優れることが確認された(実施例4と、実施例3との比較等)。
使用した樹脂がフッ素原子を有する繰り返し単位を有する場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例5〜6及び35〜42の結果)。
使用した樹脂がフッ素原子を有する繰り返し単位を有する場合において、その繰り返し単位がヘキサフルオロイソプロパノール基を有する場合、パターンのLER性能が更に優れることが確認された(実施例6及び35〜42と、実施例5との比較)。
使用した樹脂が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場合においても、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例7〜9、38、39、41、及び、42の結果)。
使用した樹脂がフェノール性水酸基を有する繰り返し単位を有する場合において、樹脂中のフェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有量が、樹脂の全繰り返し単位に対して、45〜65モル%である場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例3と、実施例10との比較)。
使用した樹脂の重量平均分子量(Mw)が4000〜8000の範囲内である場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例3と、実施例11との比較)。
使用した樹脂の分散度(Mw/Mn)が1.0〜1.4の範囲内である場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例12と、実施例3との比較)。
使用した樹脂のA値が0.12以上(より好ましくは0.15以上、さらに好ましくは0.16以上)である場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例6、35〜42の結果)。
使用した樹脂のTgが高い場合、パターンのLER性能がより優れる傾向が確認された(例えば、実施例37と38との比較、実施例36と39の比較、実施例35と40との比較)。
使用した第1の光酸発生剤が発生させる酸がベンゼンスルホン酸である場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例13、14、及び18と、実施例3、15、16、及び17との比較)。
使用した第1の光酸発生剤のアニオンが環状アセタール構造を有する場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例17と、実施例3、15、及び16との比較。実施例18と、実施例13及び14との比較)。
使用した第2の光酸発生剤が発生させる酸がベンゼンカルボン酸である場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例19と、実施例3、20〜34との比較)。
使用した第2の光酸発生剤の上記ベンゼンカルボン酸がフッ素原子を有している場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例20〜34と、実施例3及び19との比較)。
更に、使用した第2の光酸発生剤が一般式(F)で表される化合物の場合、パターンのLER性能がより優れることが確認された(実施例20と、実施例21〜34の比較)。
一般式(F)で表される化合物のアニオンが有するフッ素原子の数が6〜9個である場合、パターンのLER性能が更に優れることが確認された(実施例23及び24と、実施例21、22、及び、25〜34の比較)。
一般式(F)で表される化合物のカチオンが、トリアリールスルホニウムカチオンの場合、レジスト膜の感度がより優れることが確認された(実施例21、22、24〜29、32、及び、33と、実施例23、30、31、及び、34の比較)。
≪実施例Y≫
本発明のレジスト組成物について、以下の試験を行って評価した。以降の実施例及び比較例を総称して実施例Yとする。
[レジスト組成物]
以下に、実施例Yの実施例又は比較例で使用したレジスト組成物に含まれる各種成分を示す。
<樹脂>
酸分解性基を有する樹脂として以下の樹脂を使用した。
(樹脂(A2−1))
下記構造式に記載の比(70/30)は、各繰り返し単位の組成比(モル比)を表す。
Figure 0006987873
<第1の光酸発生剤>
実施例Xにおいて示した第1の光酸発生剤と、同様の第1の光酸発生剤を使用した。
<第2の光酸発生剤>
実施例Xにおいて示した第2の光酸発生剤と、同様の第2の光酸発生剤を使用した。
<塩基性化合物>
実施例Xにおいて示した塩基性化合物と、同様の塩基性化合物を使用した。
<架橋剤>
Figure 0006987873
<界面活性剤>
W−1:メガファックF176(DIC(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(DIC(株)製)(フッ素系及びシリコン系)
W−3:PF6320(OMNOVA Solutions Inc.製)(フッ素系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)(シリコン系)
W−5: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)
<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:シクロヘキサノン
S3:γ−ブチロラクトン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
B2:乳酸エチル
<レジスト組成物の調製>
後段に記載の各表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4.0質量%の溶液を調製した。次いで、0.05μm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を用いて、得られた溶液を濾過することにより、レジスト組成物を調製した。
表中における各成分について、複数使用した場合の比は「質量比」である。
レジスト組成物中の各成分の含有量は、各成分の分類を記載した欄の直下の欄に記載した通りである。
なお、溶剤の含有量として記載した「*1」は、レジスト組成物が上記固形分濃度(4.0質量%)となる量の溶剤を含んでいることを意図する。
得られたレジスト組成物について、その性能を下記に示す各種方法によって評価し、結果を表に示した。
[実施例1〜15、比較例1〜3]
(露光条件:EB(電子線)露光、アルカリ現像、ネガ型パターン)
調製したレジスト組成物を、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た。次いで、ホットプレート上で120℃、90秒間加熱乾燥を行い、膜厚60nmのレジスト膜を形成した。電子線照射装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50keV)を用い、得られたレジスト膜に対して線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して電子線照射を行った。照射後、直ぐにホットプレート上で110℃、60秒間加熱した。更に濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液を用いて23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、スピン乾燥してネガ型パターンを得た。
<感度>
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。線幅50nmの1:1ラインアンドスペースのレジストパターンを解像するときの露光量(電子線照射量)を感度とした。この値が小さいほど、感度が高い。
更に、実施例Xで示したのと同様の方法で、LER性能と引き置きによるパターンの線幅変化とを評価した。
実施例1〜15および比較例1〜3の試験結果を下記表に示す。
Figure 0006987873
表3に示した結果から、本発明のレジスト組成物は、電子線による露光でネガ型パターンを形成した場合でも、LER性能に優れたパターンを得られ、かつ、引き置きによるパターンの線幅変化を抑制できることが確認された。
使用した第2の光酸発生剤が一般式(F)で表される化合物で、かつ、一般式(F)で表される化合物のアニオンが有するフッ素原子の数が6〜9個である場合、パターンのLER性能が更に優れることが確認された(実施例3及び4とそれ以外の実施例の比較)。
一般式(F)で表される化合物のカチオンが、トリアリールスルホニウムカチオンの場合、レジスト膜の感度がより優れることが確認された(実施例3、10、11、及び、14とそれ以外の実施例の比較)。

Claims (18)

  1. 酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位を有する樹脂、
    pkaが−2.00〜2.00の酸を発生する第1の光酸発生剤であって、前記発生する酸がカルボン酸である場合は前記カルボン酸のpkaが−2.00以上1.00未満である第1の光酸発生剤、及び、
    pkaが1.00以上のカルボン酸を発生する第2の光酸発生剤、
    を含み、
    前記繰り返し単位が、一般式(2)で表される繰り返し単位である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure 0006987873
    一般式(2)中、Rb 〜Rb は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
  2. 前記樹脂が、更に、フッ素原子を有する繰り返し単位を有する、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  3. 前記フッ素原子を有する繰り返し単位が、ヘキサフルオロイソプロパノール基を有する、請求項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  4. 前記樹脂が、更に、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有する、請求項1〜のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  5. 前記第2の光酸発生剤が、置換基を有していてもよいベンゼンカルボン酸を発生する光酸発生剤である、請求項1〜のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  6. 前記ベンゼンカルボン酸が、フッ素原子又はフッ素原子を含む基である前記置換基を有する、請求項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  7. 酸脱離性基によってフェノール性水酸基が保護された基を有する繰り返し単位を有する樹脂、
    pkaが−2.00〜2.00の酸を発生する第1の光酸発生剤であって、前記発生する酸がカルボン酸である場合は前記カルボン酸のpkaが−2.00以上1.00未満である第1の光酸発生剤、及び、
    pkaが1.00以上のカルボン酸を発生する第2の光酸発生剤、
    を含み、
    前記樹脂が、更に、フッ素原子を有する繰り返し単位若しくはラクトン構造を有する繰り返し単位を有する、又は、前記フッ素原子を有する繰り返し単位及び前記ラクトン構造を有する繰り返し単位を有し、
    前記第2の光酸発生剤が、置換基としてフッ素原子又はフッ素原子を含む基を有するベンゼンカルボン酸を発生する光酸発生剤である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  8. 前記繰り返し単位が、一般式(1)で表される繰り返し単位である、請求項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure 0006987873
    一般式(1)中、Raは、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
    Raは、それぞれ独立に、水素原子、又は、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
  9. 前記フッ素原子を有する繰り返し単位が、ヘキサフルオロイソプロパノール基を有する、請求項7又は8に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  10. 前記第2の光酸発生剤が、アニオン及びカチオンからなる一般式(F)で表される化合物である、請求項5〜9のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    Figure 0006987873
    一般式(F)中、Rpは、フッ素原子又はフッ素原子を含む基を表す。Rpが複数存在する場合、Rpは同一でも異なっていてもよい。
    Rqは、フッ素原子を有さない基を表す。Rqが複数存在する場合、Rqは同一でも異なっていてもよい。
    xは、1〜5の整数を表す。
    yは、0〜(5−x)の整数を表す。
    は、カチオンを表す。
    一般式(F)で表される化合物中、アニオンが有するフッ素原子の合計数は6個以上である。
  11. が、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンである、請求項10に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  12. が、トリアリールスルホニウムカチオンである、請求項11に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  13. Rpが、フッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、
    Rqが、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、カルボキシ基、水酸基、又は、フッ素原子以外のハロゲン原子を表す、請求項1012のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  14. 前記第1の光酸発生剤が、置換基を有していてもよいベンゼンスルホン酸を発生する光酸発生剤である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  15. 前記第1の光酸発生剤がアニオン及びカチオンからなり、前記アニオンが、環状アセタール構造を有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されたレジスト膜。
  17. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する工程と、
    前記レジスト膜を露光する工程と、
    露光された前記レジスト膜を加熱する工程と、
    加熱された前記レジスト膜を、現像液を用いて現像する工程と、を含むパターン形成方法。
  18. 請求項17に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
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