JP2004310004A5

JP2004310004A5 -

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Publication number: JP2004310004A5
Application number: JP2003270932A
Authority: JP
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2006-06-22

Claims

（Ａ）活性光線または放射線の照射により、活性種を発生する化合物、
（Ｂ）（Ａ）の化合物から発生した活性種と反応及び／又は電子移動し、（Ａ）の化合物から発生した活性種と異なる活性種を発生する化合物、及び
（Ｃ）（Ｂ）の化合物から発生した活性種から電子移動し、酸を発生する化合物、
を含有し、
（Ｂ）の化合物から発生した活性種の酸化電位の１／２波をＥpaとし、（Ｃ）の化合物の還元電位の１／２波をＥpcとすると、Ｅpc−Ｅpa ＞０の関係を満す、ことを特徴とするレジスト組成物。
（Ａ）の化合物が下記一般式（ａ）で表される構造を含有することを特徴とする請求項１に記載のレジスト組成物。

Ｒａ−Ｒｂ−ＣＯＯ^- ( a )

上記一般式（ａ）において、Ｒａは水素原子、置換または無置換の炭素数６〜１６のアリール基、置換または無置換の炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、−ＣＯＯ^- あるいは−ＳＯ₃ ^- を表す。Ｒｂは単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＮＨ−、または−Ｓ（＝Ｏ）₂− を表す。
（Ａ）の化合物が、一般式（ａ）と、一般式（Ｉ）〜（ＩＶ）で表される組み合わせからなる化合物から選ばれる、少なくとも１つから選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載のレジスト組成物。

上記一般式（Ｉ）〜（IV）において、Ｒ₁〜Ｒ₃₇は、各々独立に、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−Ｓ−Ｒ₃₈基を表す。
Ｒ₃₈は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₁₅、Ｒ₁₆〜Ｒ₂₇、Ｒ₂₈〜Ｒ₃₇のうち、２つ以上が結合して、単結合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から選択される１種又は２種以上を含む環を形成してもよい。
Ｒ₃₉〜Ｒ₄₂は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基
、又はアリール基を表す。
（Ａ）の化合物が、下記一般式（Ｖ）で表される化合物であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレジスト組成物。

上記一般式（Ｖ）において、Ｒａは水素原子、置換または無置換の炭素数６〜１６のアリール基、置換または無置換の炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、−ＣＯＯ^- あるいは−ＳＯ₃ ^- を表す。ＲcはＣＨ₂、ＣＨＲa、Ｃ（Ｒa）₂を表す。
Ｒ₁〜Ｒ₁₅は、各々独立に、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−Ｓ−Ｒ₃₈ 基を表す。
Ｒ₃₈は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₁₅のうち、２つ以上が結合して、単結合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から選択される１種又は２種以上を含む環を形成してもよい。
（Ａ）の化合物が、下記一般式（ＶＩ）又は（ＶＩＩ）で表される化合物であることを特徴とする請求項１〜３の何れか1項に記載のレジスト組成物。

上記一般式（ＶＩ）又は（ＶＩＩ）において、Ｒａは水素原子、置換または無置換の炭素数６〜１６のアリール基、置換または無置換の炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、−ＣＯＯ^- あるいは−ＳＯ₃ ^- を表す。ＲcはＣＨ₂、ＣＨＲa、Ｃ（Ｒa）₂
を表す。
Ｒ₁〜Ｒ₁₅は、各々独立に、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−Ｓ−Ｒ₃₈ 基を表す。
Ｒ₃₈は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₁₅のうち、２つ以上が結合して、単結合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から選択される１種又は２種以上を含む環を形成してもよい。
Ｒ₃₉〜Ｒ₄₂は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。
（Ｃ）の化合物のＥpcが、−１．１５Ｖよりも正であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のレジスト組成物。
（Ｃ）の化合物が、下記一般式（ＶＩＩＩ）で表される部分構造と、対イオンとを有する、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のレジスト組成物。

上記一般式（ＶＩＩＩ）中、
Ｘは、硫黄原子又は沃素原子を表す。複数個のＸは、同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ₁及びＲ₂は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。Ｒ₁が複数個ある場合に、複数個のＲ₁は、同一であっても異なってもよい。Ｒ₂が複数個ある場合に、複数個のＲ₂は、同一であっても異なってもよい。また、Ｒ₁とＲ₂、Ｒ₁とＡ、Ｒ₁とＢ、Ｒ₂とＡ、Ｒ₂とＢが結合して環を形成してもよい。
Ａ及びＢは、各々独立に、Ｘ⁺間を連結する炭化水素構造を表す。但し、Ａ又はＢを介して連結されたＸ⁺間の少なくとも１つは、連結されたＸ⁺が同一共役中にある構造を示す。Ａが複数個ある場合に、複数個のＡは、同一であっても異なってもよい。
ｌは、０又は１を表す。但し、Ｘが硫黄原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは１を表し、Ｘが沃素原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは０を表す。
ｍは、０〜１０の整数を表す。
ｎは、１〜６の整数を表す。但し、ｍが０の場合に、ｎは、２以上の整数を表す。
（Ｂ）の化合物が、分子内にベンゼン環原子団を１〜１０個含むフェノール誘導体であり、さらにヒドロキシメチル基及びアルコキシメチル基を分子内にそれぞれ少なくとも１つ有する化合物であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のレジスト組成物。
（Ｂ）の化合物が、下記一般式（ｂ）で表される構造を含有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のレジスト組成物。

上記一般式（ｂ）において、
Ｒｆは置換又は無置換のアリール基もしくは置換又は無置換の直鎖、分岐鎖又は脂環炭化水素基或いはそれらの組み合わせを表し、途中にカルボニル基、酸素原子、硫黄原子を介してもよい。ｎは、1〜１０の整数を表す。
（Ｂ）の化合物が、環状エーテル化合物であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のレジスト組成物。
更に、（Ｅ）含窒素塩基性化合物を含有することを特徴とする請求項請求項１〜１０の何れか１項に記載のレジスト組成物。
活性光線または放射線が、電子線、Ｘ線あるいは極紫外線（ＥＵＶ）から選ばれることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のレジスト組成物。
（Ａ）一般式（ａ）と、一般式（Ｉ）〜（ＩＶ）で表される組み合わせからなる化合物から選ばれる、少なくとも１つ、
（Ｂ）酸の作用により（Ｄ１）成分のアルカリ可溶性樹脂と付加反応をする架橋剤、
（Ｃ）下記一般式（ＶＩＩＩ）で表される部分構造と、対イオンとを有する、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
（Ｄ１）アルカリ可溶性樹脂、
を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
Ｒａ−Ｒｂ−ＣＯＯ^- (ａ)
一般式（ａ）において、
Ｒａは水素原子、置換または無置換の炭素数６〜１６のアリール基、置換または無置換の炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、−ＣＯＯ^- あるいは−ＳＯ₃ ^-を表す。
Ｒｂは、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＮＨ−、または−Ｓ（＝Ｏ）₂−を表す。

上記一般式（Ｉ）〜（IV）において、Ｒ₁〜Ｒ₃₇は、各々独立に、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−Ｓ−Ｒ₃₈基を表す。
Ｒ₃₈は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₁₅、Ｒ₁₆〜Ｒ₂₇、Ｒ₂₈〜Ｒ₃₇のうち、２つ以上が結合して、単結合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から選択される１種又は２種以上を含む環を形成してもよい。
Ｒ₃₉〜Ｒ₄₂は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基
、又はアリール基を表す。

上記一般式（ＶＩＩＩ）中、
Ｘは、硫黄原子又は沃素原子を表す。複数個のＸは、同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ₁及びＲ₂は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。Ｒ₁が複数個ある場合に、複数個のＲ₁は、同一であっても異なってもよい。Ｒ₂が複数個ある場合に、複数個のＲ₂は、同一であっても異なってもよい。また、Ｒ₁とＲ₂、Ｒ₁とＡ、Ｒ₁とＢ、Ｒ₂とＡ、Ｒ₂とＢが結合して環を形成してもよい。
Ａ及びＢは、各々独立に、Ｘ⁺間を連結する炭化水素構造を表す。但し、Ａ又はＢを介して連結されたＸ⁺間の少なくとも１つは、連結されたＸ⁺が同一共役中にある構造を示す。Ａが複数個ある場合に、複数個のＡは、同一であっても異なってもよい。
ｌは、０又は１を表す。但し、Ｘが硫黄原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは１を表し、Ｘが沃素原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは０を表す。
ｍは、０〜１０の整数を表す。
ｎは、１〜６の整数を表す。但し、ｍが０の場合に、ｎは、２以上の整数を表す。
（Ａ）一般式（ａ’）と、一般式（Ｉ）〜（ＩＶ）で表される組み合わせからなる化合物から選ばれる、少なくとも１つ、
（Ｂ）酸の作用により（Ｄ１）成分のアルカリ可溶性樹脂と付加反応をする架橋剤、
（Ｃ）下記一般式（ＶＩＩＩ）で表される部分構造と、対イオンとを有する、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び、
（Ｄ１）アルカリ可溶性樹脂、
を含有することを特徴とするネガ型レジスト組成物。
Ｒａ−Ｏ^- (ａ’)
一般式（ａ’）において、
Ｒａは水素原子、置換または無置換の炭素数６〜１６のアリール基、置換または無置換の炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、−ＣＯＯ^- あるいは−ＳＯ₃ ^-を表す。

上記一般式（Ｉ）〜（IV）において、Ｒ₁〜Ｒ₃₇は、各々独立に、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−Ｓ−Ｒ₃₈基を表す。
Ｒ₃₈は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₁₅、Ｒ₁₆〜Ｒ₂₇、Ｒ₂₈〜Ｒ₃₇のうち、２つ以上が結合して、単結合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から選択される１種又は２種以上を含む環を形成してもよい。
Ｒ₃₉〜Ｒ₄₂は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基
、又はアリール基を表す。

上記一般式（ＶＩＩＩ）中、
Ｘは、硫黄原子又は沃素原子を表す。複数個のＸは、同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ₁及びＲ₂は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。Ｒ₁が複数個ある場合に、複数個のＲ₁は、同一であっても異なってもよい。Ｒ₂が複数個ある場合に、複数個のＲ₂は、同一であっても異なってもよい。また、Ｒ₁とＲ₂、Ｒ₁とＡ、Ｒ₁とＢ、Ｒ₂とＡ、Ｒ₂とＢが結合して環を形成してもよい。
Ａ及びＢは、各々独立に、Ｘ⁺間を連結する炭化水素構造を表す。但し、Ａ又はＢを介して連結されたＸ⁺間の少なくとも１つは、連結されたＸ⁺が同一共役中にある構造を示す。Ａが複数個ある場合に、複数個のＡは、同一であっても異なってもよい。
ｌは、０又は１を表す。但し、Ｘが硫黄原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは１を表し、Ｘが沃素原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは０を表す。
ｍは、０〜１０の整数を表す。
ｎは、１〜６の整数を表す。但し、ｍが０の場合に、ｎは、２以上の整数を表す。
（Ａ）成分が、上記一般式（ａ）と、上記一般式（Ｉ）又は（II）で表される組み合わせからなる化合物から選ばれる、少なくとも１つであることを特徴とする請求項１３に記載のネガ型レジスト組成物。
更に、（Ｅ）含窒素有機塩基性化合物を含有することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のネガ型レジスト組成物。
（Ａ）一般式（ａ）と、一般式（Ｉ）〜（IV）で表される組み合わせからなる化合物から選ばれる少なくとも１つ、
（Ｃ）下記一般式（ＶＩＩＩ）で表される部分構造と、対イオンとを有する、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
（Ｄ２）酸の作用により、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂、
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Ｒａ−Ｒｂ−ＣＯＯ^- (ａ)
一般式（ａ）において、
Ｒａは水素原子、置換または無置換の炭素数６〜１６のアリール基、置換または無置換の炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、−ＣＯＯ^- あるいは−ＳＯ₃ ^- を表す。
Ｒｂは、単結合、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＮＨ−、または−Ｓ（＝Ｏ）₂−を表す。

上記一般式（Ｉ）〜（IV）において、Ｒ₁〜Ｒ₃₇は、各々独立に、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−Ｓ−Ｒ₃₈基を表す。
Ｒ₃₈は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₁₅、Ｒ₁₆〜Ｒ₂₇、Ｒ₂₈〜Ｒ₃₇のうち、２つ以上が結合して、単結合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から選択される１種又は２種以上を含む環を形成してもよい。
Ｒ₃₉〜Ｒ₄₂は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基
、又はアリール基を表す。

上記一般式（ＶＩＩＩ）中、
Ｘは、硫黄原子又は沃素原子を表す。複数個のＸは、同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ₁及びＲ₂は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。Ｒ₁が複数個ある場合に、複数個のＲ₁は、同一であっても異なってもよい。Ｒ₂が複数個ある場合に、複数個のＲ₂は、同一であっても異なってもよい。また、Ｒ₁とＲ₂、Ｒ₁とＡ、Ｒ₁とＢ、Ｒ₂とＡ、Ｒ₂とＢが結合して環を形成してもよい。
Ａ及びＢは、各々独立に、Ｘ⁺間を連結する炭化水素構造を表す。但し、Ａ又はＢを介して連結されたＸ⁺間の少なくとも１つは、連結されたＸ⁺が同一共役中にある構造を示す。Ａが複数個ある場合に、複数個のＡは、同一であっても異なってもよい。
ｌは、０又は１を表す。但し、Ｘが硫黄原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは１を表し、Ｘが沃素原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは０を表す。
ｍは、０〜１０の整数を表す。
ｎは、１〜６の整数を表す。但し、ｍが０の場合に、ｎは、２以上の整数を表す。
（Ａ）一般式（ａ’）と、一般式（Ｉ）〜（IV）で表される組み合わせからなる化合物から選ばれる少なくとも１つ、
（Ｃ）下記一般式（ＶＩＩＩ）で表される部分構造と、対イオンとを有する、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び
（Ｄ２）酸の作用により、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂、
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Ｒａ−Ｏ^- (ａ’)
一般式（ａ’）において、
Ｒａは水素原子、置換または無置換の炭素数６〜１６のアリール基、置換または無置換の炭素数１〜２０の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基、−ＣＯＯ^- あるいは−ＳＯ₃ ^-を表す。

上記一般式（Ｉ）〜（IV）において、Ｒ₁〜Ｒ₃₇は、各々独立に、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−Ｓ−Ｒ₃₈基を表す。
Ｒ₃₈は、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、又はアリール基を表す。Ｒ₁〜Ｒ₁₅、Ｒ₁₆〜Ｒ₂₇、Ｒ₂₈〜Ｒ₃₇のうち、２つ以上が結合して、単結合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から選択される１種又は２種以上を含む環を形成してもよい。
Ｒ₃₉〜Ｒ₄₂は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基
、又はアリール基を表す。

上記一般式（ＶＩＩＩ）中、
Ｘは、硫黄原子又は沃素原子を表す。複数個のＸは、同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ₁及びＲ₂は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。Ｒ₁が複数個ある場合に、複数個のＲ₁は、同一であっても異なってもよい。Ｒ₂が複数個ある場合に、複数個のＲ₂は、同一であっても異なってもよい。また、Ｒ₁とＲ₂、Ｒ₁とＡ、Ｒ₁とＢ、Ｒ₂とＡ、Ｒ₂とＢが結合して環を形成してもよい。
Ａ及びＢは、各々独立に、Ｘ⁺間を連結する炭化水素構造を表す。但し、Ａ又はＢを介して連結されたＸ⁺間の少なくとも１つは、連結されたＸ⁺が同一共役中にある構造を示す。Ａが複数個ある場合に、複数個のＡは、同一であっても異なってもよい。
ｌは、０又は１を表す。但し、Ｘが硫黄原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは１を表し、Ｘが沃素原子の場合にＸ⁺に結合しているＲ₁を括るｌは０を表す。
ｍは、０〜１０の整数を表す。
ｎは、１〜６の整数を表す。但し、ｍが０の場合に、ｎは、２以上の整数を表す。
（Ａ）成分が、上記一般式（ａ）と、上記一般式（Ｉ）又は（II）で表される組み合わせからなる化合物から選ばれる、少なくとも１つであることを特徴とする請求項１７に記載のポジ型レジスト組成物。
更に、（Ｅ）含窒素有機塩基性化合物を含有することを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
活性光線又は放射線が、電子線、Ｘ線、ＥＵＶ光から選ばれることを特徴とする、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載のレジスト組成物。
請求項１〜２１のいずれかに記載のレジスト組成物によりレジスト膜を形成し、当該レジスト膜を露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。