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 PDFInfo
- Publication number
- JP6987873B2 JP6987873B2 JP2019543527A JP2019543527A JP6987873B2 JP 6987873 B2 JP6987873 B2 JP 6987873B2 JP 2019543527 A JP2019543527 A JP 2019543527A JP 2019543527 A JP2019543527 A JP 2019543527A JP 6987873 B2 JP6987873 B2 JP 6987873B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- sensitive
- repeating unit
- photoacid generator
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 0 C*C(C1*C)c2cccc3cccc1c23 Chemical compound C*C(C1*C)c2cccc3cccc1c23 0.000 description 5
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F212/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
- C08F212/22—Oxygen
- C08F212/24—Phenols or alcohols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F212/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
- C08F212/22—Oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/22—Esters containing halogen
- C08F220/24—Esters containing halogen containing perhaloalkyl radicals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/26—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
- C08F220/28—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
- C08F220/282—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing two or more oxygen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D125/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D125/18—Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0046—Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
- G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
- G03F7/168—Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
- G03F7/2004—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
- G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers
- G03F7/322—Aqueous alkaline compositions
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/38—Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
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。
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。
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。
〔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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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)
R01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。
R36〜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。
R36〜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。
R36〜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。
R36〜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。
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。
中でも、R61、R62、及びR63は水素原子であるのが好ましい。
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。
R64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。
X6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。
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、−SO2−、−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。
R62とL6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、L6は、単結合であるのが好ましい。
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、Ar6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−Y2)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。
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、Y2のうち少なくとも1個は酸脱離性基を表す。
mは、1〜2が好ましく、1がより好ましい。
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。
Ra2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。
Ra1及びRa2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。
Ra1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。Ra1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Ra2は、一方が、アルキル基であるのが好ましい。Ra2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。Ra2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。
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。
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。
Rb1は、アルキル基であるのが好ましい。Rb1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。Rb1のアルキル基は、直鎖状であるのが好ましい。
Rb2〜Rb4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。Rb2〜Rb4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。
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。
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。
Rb0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。
Rb0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、−Ab1−COO−で表される連結基が好ましい。Ab1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。
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。
例えば、フッ素原子を有する繰り返し単位が、置換基(Rb2)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(Rb2)としてフッ素原子を有する基であるのがより好ましい。
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。
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。
中でも、R41、R42、及びR43は水素原子であるのが好ましい。
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。
R44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。
X4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。
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、−SO2−、−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。
R42とL4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、L4は、単結合であるのが好ましい。
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、Ar4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、1〜2が好ましく、1がより好ましい。
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。
(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。
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。
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−、−SO2−、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。
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。
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。
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。
mは0以上の整数を表す。
「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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
R1とR2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。
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。
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。
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。
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。
R1及びR2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R1及びR2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。
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、CF3、C2F5、C3F7、C4F9、CH2CF3、CH2CH2CF3、CH2C2F5、CH2CH2C2F5、CH2C3F7、CH2CH2C3F7、CH2C4F9、及びCH2CH2C4F9等が挙げられ、中でも、フッ素原子、又はCF3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。
R1及びR2としては、フッ素原子又はCF3が好ましい。
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−、−SO2−、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。
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、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。
XB1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。
XB3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。
トリスルホンカルボアニオンは、例えば、C−(SO2−Rp)3で表されるアニオンである。
ここで、Rp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−(SO2−Rq)2で表されるアニオンである。
ここで、Rq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Rqは互いに結合して環を形成してもよい。2個のRq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。
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。
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。
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、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。
R201、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。
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。
R201、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。
R1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、
R2及びR3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、R2とR3が互いに連結して環を形成してもよく、
R1とR2は、互いに連結して環を形成してもよく、
Rx及びRy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、RxとRy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。
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。
R13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。
R14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。
R15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。
R13、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。
R13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。
R13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。
R13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。
R14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。
R14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。
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。
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。
R204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。
一般式(ZII)で表されるカチオンの具体例を示す。
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。
RN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。
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。
R206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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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、1〜3が好ましい。
yは、0〜1が好ましい。
M+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。
M+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。
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。
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。
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、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。
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。
中でも、L1〜L8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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
(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、(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
実施例Xでは、本発明のレジスト組成物の評価を行った。
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。
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。
下記に示す化合物を第1の光酸発生剤として使用した。
下記に示す化合物を第2の光酸発生剤として使用した。
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、1H 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(CDCl3)を使用した。
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。
1H 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。
1H NMR(CDCl3):7.58−7.80(m、16H)、8.88(s、2H)。
19F NMR(CDCl3):−62.47(s、6F)。
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。
1H 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。
1H NMR(CDCl3):7.58−7.80(m、15H)、7.97(s、2H)。
19F NMR(CDCl3):−62.78(s、3F)、−59.88(s、6F)。
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。
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。
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−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−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−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
比較用に用いた塩基性物質を以下に示す。
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))。
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。
<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。
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。
<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/cm2)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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
酸分解性基を有する樹脂として以下の樹脂を使用した。
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。
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。
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。
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。
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)
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
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。
(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。
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。
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)
- 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。
- 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2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 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1〜3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。
- 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1〜4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。
- 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5に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 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。 - 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。
- 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、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。
- M+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。
- 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10〜12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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017180108 | 2017-09-20 | ||
| JP2017180108 | 2017-09-20 | ||
| JP2018003463 | 2018-01-12 | ||
| JP2018003463 | 2018-01-12 | ||
| PCT/JP2018/032598 WO2019058945A1 (ja) | 2017-09-20 | 2018-09-03 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2019058945A1 JPWO2019058945A1 (ja) | 2020-11-26 |
| JP6987873B2 true JP6987873B2 (ja) | 2022-01-05 |
Family
ID=65810317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019543527A Active JP6987873B2 (ja) | 2017-09-20 | 2018-09-03 | 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 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11953829B2 (ja) |
| JP (1) | JP6987873B2 (ja) |
| KR (1) | KR102335575B1 (ja) |
| TW (1) | TWI778122B (ja) |
| WO (1) | WO2019058945A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4455118A1 (en) | 2023-03-17 | 2024-10-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Acetal modifier, polymer, chemically amplified positive resist composition, and resist pattern forming process |
| EP4485076A1 (en) | 2023-06-28 | 2025-01-01 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Acetal modifier, polymer, chemically amplified positive resist composition, and resist pattern forming process |
| EP4513270A1 (en) | 2023-08-09 | 2025-02-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Chemically amplified positive resist composition and resist pattern forming process |
| EP4650873A1 (en) | 2024-05-16 | 2025-11-19 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Chemically amplified positive resist composition and resist pattern forming process |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020203073A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | ||
| JP7545813B2 (ja) * | 2019-04-24 | 2024-09-05 | 住友化学株式会社 | レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 |
| JP7560956B2 (ja) * | 2019-04-25 | 2024-10-03 | 住友化学株式会社 | レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 |
| JP7587401B2 (ja) * | 2019-12-12 | 2024-11-20 | 住友化学株式会社 | レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法並びにカルボン酸塩及びカルボン酸発生剤 |
| EP4083081A4 (en) * | 2019-12-27 | 2023-02-15 | FUJIFILM Corporation | ACTINIC-SENSITIVE OR RADIATION-SENSITIVE RESIN COMPOSITION, ACTINIC-SENSITIVE OR RADIATION-SENSITIVE FILM, PATTERN FORMING METHOD AND ELECTRONIC DEVICE FABRICATION METHOD |
| US11681220B2 (en) * | 2020-03-05 | 2023-06-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Resist composition and method for producing resist pattern |
| TWI882098B (zh) * | 2020-03-27 | 2025-05-01 | 日商味之素股份有限公司 | 感光性樹脂組成物 |
| US20220091506A1 (en) * | 2020-09-24 | 2022-03-24 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Photoresist compositions and pattern formation methods |
| KR102795102B1 (ko) | 2021-07-01 | 2025-04-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 레지스트 상층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법 |
| KR102795111B1 (ko) * | 2021-07-01 | 2025-04-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 레지스트 상층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법 |
| KR102795110B1 (ko) * | 2021-07-01 | 2025-04-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 레지스트 상층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법 |
| KR102795109B1 (ko) * | 2021-07-01 | 2025-04-10 | 삼성에스디아이 주식회사 | 레지스트 상층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법 |
| KR102736404B1 (ko) * | 2021-07-01 | 2024-11-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | 포토레지스트 패턴 형성방법 |
| US20230152697A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-05-18 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Photoresist compositions and pattern formation methods |
| TW202337929A (zh) | 2021-11-15 | 2023-10-01 | 日商日產化學股份有限公司 | 多環芳香族烴系光硬化性樹脂組成物 |
| JP7707908B2 (ja) * | 2021-12-27 | 2025-07-15 | 信越化学工業株式会社 | 塩化合物、レジスト組成物及びパターン形成方法 |
| WO2023204287A1 (ja) | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 日産化学株式会社 | レジスト下層膜形成用組成物 |
| EP4636486A1 (en) | 2022-12-15 | 2025-10-22 | Nissan Chemical Corporation | Composition for forming resist underlayer film |
| KR20250121560A (ko) | 2022-12-15 | 2025-08-12 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 레지스트 하층막 형성용 조성물 |
| CN120530365A (zh) | 2023-02-03 | 2025-08-22 | 日产化学株式会社 | 用于降低环境负荷的抗蚀剂下层膜形成用组合物 |
| CN120584325A (zh) | 2023-02-09 | 2025-09-02 | 日产化学株式会社 | 抗蚀剂下层膜形成用组合物 |
| EP4657158A4 (en) | 2023-02-27 | 2026-04-29 | Nissan Chemical Corp | Resist underlayer film formation composition |
| TW202511058A (zh) | 2023-03-24 | 2025-03-16 | 日商日產化學股份有限公司 | 光學繞射體製造用阻劑下層膜形成用組成物 |
| EP4692945A1 (en) | 2023-03-30 | 2026-02-11 | Nissan Chemical Corporation | Composition for forming resist underlayer film |
| KR20250166879A (ko) | 2023-03-31 | 2025-11-28 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 레지스트 하층막 형성용 조성물 |
| EP4692944A1 (en) | 2023-03-31 | 2026-02-11 | Nissan Chemical Corporation | Composition for forming resist underlayer film |
| KR20260008780A (ko) | 2023-05-09 | 2026-01-16 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 레지스트 하층막 형성용 조성물 |
| TW202546044A (zh) * | 2024-05-23 | 2025-12-01 | 日商Jsr股份有限公司 | 感放射線性組成物及抗蝕劑圖案形成方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040053160A1 (en) * | 2002-07-04 | 2004-03-18 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Resist composition |
| JP2004310004A (ja) * | 2002-07-04 | 2004-11-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | レジスト組成物 |
| JP4551701B2 (ja) * | 2004-06-14 | 2010-09-29 | 富士フイルム株式会社 | 液浸露光用保護膜形成組成物及びそれを用いたパターン形成方法 |
| JP4551704B2 (ja) * | 2004-07-08 | 2010-09-29 | 富士フイルム株式会社 | 液浸露光用保護膜形成組成物及びそれを用いたパターン形成方法 |
| JP5806854B2 (ja) | 2011-05-12 | 2015-11-10 | 富士フイルム株式会社 | ポジ型レジスト組成物、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、レジストパターン形成方法及びエッチング処理を行う方法、並びに、高分子化合物 |
| JP5802700B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2015-10-28 | 富士フイルム株式会社 | 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いたレジスト膜、パターン形成方法、及び半導体デバイスの製造方法 |
| JP6134603B2 (ja) * | 2013-08-02 | 2017-05-24 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 |
| JP6485240B2 (ja) * | 2015-06-15 | 2019-03-20 | Jsr株式会社 | 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法 |
| JP6298022B2 (ja) * | 2015-08-05 | 2018-03-20 | 信越化学工業株式会社 | 高分子化合物、ポジ型レジスト組成物、積層体、及びレジストパターン形成方法 |
| JP6477407B2 (ja) * | 2015-10-15 | 2019-03-06 | 信越化学工業株式会社 | レジスト材料及びパターン形成方法 |
-
2018
- 2018-09-03 TW TW107130859A patent/TWI778122B/zh active
- 2018-09-03 WO PCT/JP2018/032598 patent/WO2019058945A1/ja not_active Ceased
- 2018-09-03 KR KR1020207004922A patent/KR102335575B1/ko active Active
- 2018-09-03 JP JP2019543527A patent/JP6987873B2/ja active Active
-
2020
- 2020-02-21 US US16/797,035 patent/US11953829B2/en active Active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4455118A1 (en) | 2023-03-17 | 2024-10-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Acetal modifier, polymer, chemically amplified positive resist composition, and resist pattern forming process |
| EP4485076A1 (en) | 2023-06-28 | 2025-01-01 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Acetal modifier, polymer, chemically amplified positive resist composition, and resist pattern forming process |
| EP4513270A1 (en) | 2023-08-09 | 2025-02-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Chemically amplified positive resist composition and resist pattern forming process |
| EP4650873A1 (en) | 2024-05-16 | 2025-11-19 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Chemically amplified positive resist composition and resist pattern forming process |
| KR20250164646A (ko) | 2024-05-16 | 2025-11-25 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 화학 증폭 포지티브형 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20200192220A1 (en) | 2020-06-18 |
| KR20200033909A (ko) | 2020-03-30 |
| TW201915608A (zh) | 2019-04-16 |
| KR102335575B1 (ko) | 2021-12-06 |
| US11953829B2 (en) | 2024-04-09 |
| WO2019058945A1 (ja) | 2019-03-28 |
| TWI778122B (zh) | 2022-09-21 |
| JPWO2019058945A1 (ja) | 2020-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6987873B2 (ja) | 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 | |
| JP6992166B2 (ja) | 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、電子デバイスの製造方法 | |
| JP7053789B2 (ja) | 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、電子デバイスの製造方法、樹脂 | |
| JP7016873B2 (ja) | 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、電子デバイスの製造方法 | |
| JP6861284B2 (ja) | 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、電子デバイスの製造方法 | |
| JP7185684B2 (ja) | 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 | |
| JP6140487B2 (ja) | パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 | |
| JP7622177B2 (ja) | 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、パターン形成方法、レジスト膜、電子デバイスの製造方法 | |
| WO2020241099A1 (ja) | 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法 | |
| KR20150135392A (ko) | 패턴 형성 방법, 전자 디바이스 및 그 제조 방법, 현상액 | |
| JP7220229B2 (ja) | 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、電子デバイスの製造方法 | |
| WO2021131655A1 (ja) | 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 | |
| JPWO2020129476A1 (ja) | 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 | |
| WO2021172111A1 (ja) | パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物 | |
| WO2021065549A1 (ja) | 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法 | |
| JP7039715B2 (ja) | 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、電子デバイスの製造方法 | |
| WO2021065548A1 (ja) | 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200306 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210427 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210610 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211116 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211201 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6987873 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
