JP2007316600A - レジスト材料及びパターン形成方法 - Google Patents

レジスト材料及びパターン形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007316600A
JP2007316600A JP2007064395A JP2007064395A JP2007316600A JP 2007316600 A JP2007316600 A JP 2007316600A JP 2007064395 A JP2007064395 A JP 2007064395A JP 2007064395 A JP2007064395 A JP 2007064395A JP 2007316600 A JP2007316600 A JP 2007316600A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
branched
acid
resist material
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.)
Granted
Application number
JP2007064395A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4822010B2 (ja
Inventor
Jun Hatakeyama
畠山  潤
Yoichi Osawa
洋一 大澤
Seiichiro Tachibana
誠一郎 橘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2007064395A priority Critical patent/JP4822010B2/ja
Publication of JP2007316600A publication Critical patent/JP2007316600A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4822010B2 publication Critical patent/JP4822010B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

【解決手段】下記一般式(1)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物を添加してなるレジスト材料。
Figure 2007316600

(R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−。Yは酸素原子又はNH、R6はアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4はアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又はアリール基、アラルキル基又はチオフェニル基。X-は少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオン。)
【効果】本発明のポリマー型スルホニウム塩の酸発生剤を添加したレジスト材料は、特に解像性に優れ、高感度でラインエッジラフネスが小さいという特徴を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、(1)酸発生剤としてポリマー型のスルホニウム塩を含有することを特徴とする波長200nm以下、特にはArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV、X線、EB用として有効なレジスト材料、特に化学増幅ポジ型レジスト材料、及び(2)このレジスト材料を用いたパターン形成方法に関する。
近年、LSIの高集積化と高速度化に伴い、パターンルールの微細化が求められているなか、次世代の微細加工技術として遠紫外線リソグラフィー及び真空紫外線リソグラフィーが有望視されている。中でもArFエキシマレーザー光を光源としたフォトリソグラフィーは、0.13μm以下の超微細加工に不可欠な技術である。
ArFエキシマレーザー光を光源としたフォトリソグラフィーでは、精密かつ高価な光学系材料の劣化を防ぐために、少ない露光量で十分な解像性を発揮できる、感度の高いレジスト材料が求められている。高感度レジスト材料を実現する方策としては、各組成物として波長193nmにおいて高透明なものを選択するのが最も一般的である。例えばベース樹脂については、ポリアクリル酸及びその誘導体、ノルボルネン−無水マレイン酸交互重合体、ポリノルボルネン及びメタセシス開環重合体等が提案されており、樹脂単体の透明性を上げるという点ではある程度の成果を得ている。
ArFリソグラフィーは、130nmノードのデバイス製作から部分的に使われ初め、90nmノードデバイスからはメインのリソグラフィー技術となった。次の45nmノードのリソグラフィー技術として、当初F2レーザーを用いた157nmリソグラフィーが有望視されたが、投影レンズに用いられるCaF2単結晶の品質、ハードペリクルを使用しなければならないことによる光学系の設計変更、レジスト膜のエッチング耐性低下等の諸問題による開発遅延が指摘されたため、ArF液浸リソグラフィーが急浮上してきた。液浸リソグラフィーは投影レンズとウエハーの間に空気より屈折率の高い液体を挿入することによって、投影レンズのNAを1.0以上に設計できる。液体としては屈折率1.4366の水が検討されている。
液浸露光によって現像後のレジストパターンが崩壊したり、T−top形状になる問題が生じた。液浸水の分析によって酸発生剤や酸発生剤の光分解によって生じたアニオンが水に溶解していることが確かめられた。酸発生剤や酸発生剤の光分解によって生じたアニオンの水への溶出を防ぐためにレジスト保護膜を適用することが提案されている。現像可能なレジスト保護膜の開発によって保護膜プロセスが現実的になってきたが、保護膜を付けるためのプロセスステップ増加を嫌うデバイスメーカーもあり、保護膜を使わないためのレジスト材料からの改良が求められている。そのために水に溶解しない酸発生剤とアニオン種の開発が望まれている。
ここで、Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.636,D6.5.1(2001)(非特許文献1)においてメタクリルペンダントスルホニウム塩を共重合したシリコーン含有バイレイヤーレジストが提案されている。
特開平4−230645号公報、特開2005−84365号公報、特開2006−045311号公報(非特許文献1〜3)には重合性オレフィンを有するオニウム塩が提案されている。
酸発生剤をベースポリマーとすることで、液浸露光における酸発生剤の水への溶解を防ぐことができると考えられる。
次世代の露光技術として期待されている波長13.5nmの極真空紫外線(EUV)リソグラフィーにおていは、レジスト膜のエッジラフネスの低減と感度の向上が求められている。これらの特性向上のために酸発生剤を大量に添加されたレジスト材料が検討されているが、酸発生剤の大量添加はレジスト膜の軟化点低下による酸拡散の増大によって解像性が低下し、エッジラフネスが増大している。膜の軟化点の低下が無く、酸発生剤を大量に添加する方法として、酸発生剤をポリマー化してしまう方法が効果的である。更に、ラクトンを有する密着性基の繰り返し単位との共重合によってポリマーの軟化点を上げ、酸拡散を抑えることによって解像性が向上する。
Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.636,D6.5.1(2001) 特開平4−230645号公報 特開2005−84365号公報 特開2006−045311号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ArFエキシマレーザー光に対して高感度、高解像でラインエッジラフネスが小さく、水への溶解がなく、EB及びEUV露光におけるアウトガスの発生が少なく、かつ熱安定性、保存安定性に優れるポリマー型の酸発生剤を含有する高解像性レジスト材料、及び該レジスト材料を用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、重合性不飽和結合を有するイミド酸、メチド酸のスルホニウム塩を重合してなる酸発生剤、特に下記一般式(1)で示されるスルホニウム塩がArFエキシマレーザー光に対して高感度であり、かつ水への溶解性が全くないためArF液浸露光に対応でき、十分な熱安定性と保存安定性を有していること、このものを配合したレジスト材料が高解像性を有し、かつラインエッジラフネスと疎密依存性を改善することができ、精密な微細加工に極めて有効であることを知見し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は下記のレジスト材料及びパターン形成方法を提供する。
[I]下記一般式(1)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物を添加してなるレジスト材料。
Figure 2007316600
(式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。)
[II]下記一般式(2)で示される重合性不飽和結合を有するスルホニウム塩、ラクトン又はヒドロキシ基を密着性基として有する(メタ)アクリレート、及び酸不安定基で置換されたエステルを有する(メタ)アクリレートを共重合したものである高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。
Figure 2007316600
(式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。)
[III]下記一般式(3)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物を添加してなるレジスト材料。
Figure 2007316600
(式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。式中、Yは−CH2−、−O−又は−S−であるが、R5〜R7のすべてが水素原子の場合、−CH2−とはならない。R5〜R7は水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は−CO28であり、R8は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はフッ素化されたアルキル基、又は酸不安定基であり、R9は酸不安定基である。nは1〜3の整数、a、b1、cは0<a<1.0、0<b1≦0.8、0.05<c<0.8の範囲である。)
[IV]下記一般式(4)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物を添加してなるレジスト材料。
Figure 2007316600
(式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。Rは炭素数1〜18のアルキレン基又はアルケニレン基であり、RとRが結合するベンゼン環の2個の炭素原子とで炭素数3〜20の環を形成するが、該環は少なくともエーテル基、カルボニル基、エステル基の内の1つを有し、R9は酸不安定基であり、R10は単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、エステル基、エーテル基又はカルボニル基を有していてもよく、R11は炭素数1〜4のアルキル基である。mは0〜2の整数であり、a、d、cは、0<a<1.0、0<d≦0.8、0.05<c<0.8の範囲である。)
[V][I]乃至[IV]のいずれか1項記載の高分子化合物をベース樹脂として含有すると共に、有機溶剤を含有し、上記ベース樹脂が現像液に不溶もしくは難溶であって、酸によって現像液に可溶となる化学増幅ポジ型レジスト材料。
[VI]更に、塩基性化合物を添加してなることを特徴とする[V]記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
[VII]更に、溶解阻止剤を含有することを特徴とする[V]又は[VI]記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
[VIII][I]乃至[VII]のいずれか1項記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
本発明のポリマー型スルホニウム塩の酸発生剤を添加したレジスト材料は、特に解像性に優れ、高感度でラインエッジラフネスが小さいという特徴を有する。
本発明のレジスト材料は、下記一般式(1)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物である。
Figure 2007316600
上記式(1)の繰り返し単位は、下記一般式(2)で示される重合性不飽和結合を有するスルホニウム塩を重合することによって得られる。
Figure 2007316600
(式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。)
3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基(=C=O)、エステル基(−COO−)、エーテル基(−O−)又はヒドロキシ基(−OH)を含んでいてもよい。また、R3、R4はフェニル基、キシリル基、トリル基、ナフチル基等の炭素数6〜12、特に6〜10のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等の炭素数7〜20、特に7〜12のアラルキル基、又はチオフェニル基であってもよい。チオフェニル基としては、チオフェン−2−イル、チオフェン−3−イルである。
上記一般式(2)におけるスルホニウム塩は、具体的には下記のものを例示することができる。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
本発明のスルホニウム塩のアニオン側X-は、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンであり、下記一般式(5)又は(6)で示すことができる。
Figure 2007316600
ここで、Rf1、Rf2は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基で、Rf1とRf2が結合して式(5)のイミド酸アニオンが環を形成していてもよく、この場合、Rf1及びRf2は炭素数1〜10のアルキレン基であるが、Rf1、Rf2のどちらか一方あるいは両方に少なくとも1個のフッ素原子を含む。Rf3〜Rf5は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基であり、Rf3〜Rf5のいずれか1つあるいはすべてに少なくとも1個のフッ素原子を含む。また、Rf1〜Rf5はエーテル結合を有していてもよく、カルボニル基を有していてもよい。
上記一般式(5)に示されるイミド酸アニオンは、具体的には下記に示すことができる。
Figure 2007316600
上記一般式(6)に示されるメチド酸アニオンは、具体的には下記に示すことができる。
Figure 2007316600
上記式(2)のスルホニウム塩の合成方法は、Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.636,D6.5.1(2001)(非特許文献1)に示されており、例えば下記に示されるフェノール基を有するスルホニウム塩とメタクリルクロリドとを反応させる方法が挙げられる。
Figure 2007316600
上記式(1)のスルホニウム塩の繰り返し単位は、全繰り返し単位の90モル%以下、好ましくは80モル%以下、より好ましくは60モル%以下であることがよい。
本発明に係る高分子化合物としては、上記式(2)の重合性不飽和結合を有するスルホニウム塩に由来する上記式(1)の繰り返し単位と、酸不安定基(酸脱離基)を有する繰り返し単位と、ラクトン又はヒドロキシ基を有する密着性基を持つ繰り返し単位との共重合を必須成分とする高分子化合物が好ましく、これがレジスト材料のベース樹脂として用いられる。酸不安定基(酸脱離基)を有する繰り返し単位と、ラクトン又はヒドロキシ基を有する密着性基を持つ繰り返し単位としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸誘導体が好ましく用いられる。それ以外に重合性不飽和結合を有するスルホン酸のオニウム塩が共重合されていない従来型のポリマー、具体的にはポリアクリル酸及びその誘導体、シクロオレフィン誘導体−無水マレイン酸交互重合体及びポリアクリル酸又はその誘導体との3あるいは4元以上の共重合体、シクロオレフィン誘導体−αトリフルオロメチルアクリル共重合体、ポリノルボルネン、並びにメタセシス開環重合体から選択される1種又は2種以上の高分子重合体をブレンドしてもよい。
酸不安定基は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸のカルボキシル基の水素原子を置換することによってアルカリ現像液に難溶あるいは不溶とすることができ、酸不安定基を有する繰り返し単位を得るための酸不安定基で置換されたエステルを有する(メタ)アクリレートは、下記式で示される。
Figure 2007316600
(式中、R1は上記の通り。R9は酸不安定基を示す。)
ここで、酸不安定基は種々選定されるが、同一でも異なっていてもよく、特に下記式(A−1)〜(A−3)で置換された基で示されるものが挙げられる。
Figure 2007316600
式(A−1)において、R30は炭素数4〜20、好ましくは4〜15の3級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上記一般式(A−3)で示される基を示し、3級アルキル基として具体的には、tert−ブチル基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル基、1−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペンチル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−ブチルシクロヘキシル基、1−エチル−2−シクロペンテニル基、1−エチル−2−シクロヘキセニル基、2−メチル−2−アダマンチル基等が挙げられ、トリアルキルシリル基として具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が挙げられ、オキソアルキル基として具体的には、3−オキソシクロヘキシル基、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イル基、5−メチル−2−オキソオキソラン−5−イル基等が挙げられる。a1は0〜6の整数である。
式(A−2)において、R31、R32は水素原子又は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、具体的にはメチル基、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、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基等を例示できる。R33は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置換されたものを挙げることができ、具体的には下記の置換アルキル基等が例示できる。
Figure 2007316600
31とR32、R31とR33、R32とR33とは結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合にはR31、R32、R33はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示し、好ましくは環の炭素数は3〜10、特に4〜10である。
上記式(A−1)の酸不安定基としては、具体的にはtert−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、tert−アミロキシカルボニル基、tert−アミロキシカルボニルメチル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニル基、1,1−ジエチルプロピルオキシカルボニルメチル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニル基、1−エチルシクロペンチルオキシカルボニルメチル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニル基、1−エチル−2−シクロペンテニルオキシカルボニルメチル基、1−エトキシエトキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルメチル基、2−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルメチル基等が例示できる。
更に、下記式(A−1)−1〜(A−1)−10で示される置換基を挙げることもできる。
Figure 2007316600
ここで、R37は互いに同一又は異種の炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、R38は水素原子、又は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基である。
また、R39は互いに同一又は異種の炭素数2〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基である。
上記式(A−2)で示される酸不安定基のうち、直鎖状又は分岐状のものとしては、下記式(A−2)−1〜(A−2)−35のものを例示することができる。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
上記式(A−2)で示される酸不安定基のうち、環状のものとしては、テトラヒドロフラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロフラン−2−イル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、2−メチルテトラヒドロピラン−2−イル基等が挙げられる。
また、一般式(A−2a)あるいは(A−2b)で表される酸不安定基によって分子間あるいは分子内架橋されていてもよい。
Figure 2007316600
式中、R40、R41は水素原子又は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。又は、R40とR41は結合してこれらが結合する炭素原子と共に環を形成してもよく、環を形成する場合にはR40、R41は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R42は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、b1、d1は0又は1〜10、好ましくは0又は1〜5の整数、c1は1〜7の整数である。Aは、(c1+1)価の炭素数1〜50の脂肪族もしくは脂環式飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基又はヘテロ環基を示し、これらの基はヘテロ原子を介在してもよく、又はその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、カルボニル基又はフッ素原子によって置換されていてもよい。Bは−CO−O−、−NHCO−O−又は−NHCONH−を示す。
この場合、好ましくは、Aは2〜4価の炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、アルキルトリイル基、アルキルテトライル基、炭素数6〜30のアリーレン基であり、これらの基はヘテロ原子を介在していてもよく、またその炭素原子に結合する水素原子の一部が水酸基、カルボキシル基、アシル基又はハロゲン原子によって置換されていてもよい。また、c1は好ましくは1〜3の整数である。
一般式(A−2a)、(A−2b)で示される架橋型アセタール基は、具体的には下記式(A−2)−36〜(A−2)−43のものが挙げられる。
Figure 2007316600
次に、式(A−3)において、R34、R35、R36は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基等の1価炭化水素基であり、酸素、硫黄、窒素、フッ素等のヘテロ原子を含んでもよく、R34とR35、R34とR36、R35とR36とは互いに結合してこれらが結合する炭素原子と共に、炭素数3〜20の環を形成してもよい。
式(A−3)に示される3級アルキル基としては、tert−ブチル基、トリエチルカルビル基、1−エチルノルボニル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、2−(2−メチル)アダマンチル基、2−(2−エチル)アダマンチル基、tert−アミル基等を挙げることができる。
また、3級アルキル基としては、下記に示す式(A−3)−1〜(A−3)−18を具体的に挙げることもできる。
Figure 2007316600
式(A−3)−1〜(A−3)−18中、R43は同一又は異種の炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又は炭素数6〜20のフェニル基等のアリール基を示す。R44、R46は水素原子、又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R45は炭素数6〜20のフェニル基等のアリール基を示す。
更に、下記式(A−3)−19、(A−3)−20に示すように、2価以上のアルキレン基、アリーレン基であるR47を含んで、ポリマーの分子内あるいは分子間が架橋されていてもよい。
Figure 2007316600
式(A−3)−19、(A−3)−20中、R43は前述と同様、R47は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、又はフェニレン基等のアリーレン基を示し、酸素原子や硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。e1は1〜3の整数である。
式(A−1)、(A−2)、(A−3)中のR30、R33、R36は、フェニル基、p−メチルフェニル基、p−エチルフェニル基、p−メトキシフェニル基等のアルコキシ置換フェニル基等の非置換又は置換アリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等や、これらの基に酸素原子を有する、あるいは炭素原子に結合する水素原子が水酸基に置換されたり、2個の水素原子が酸素原子で置換されてカルボニル基を形成する下記式で示されるようなアルキル基、あるいはオキソアルキル基を挙げることができる。
Figure 2007316600
ここで、前記(A−3)−6〜(A−3)−9はendo、exoの立体異性体があり、exo異性体が脱離反応の中間体の安定性が高い分だけ、脱離性反応速度が高く、脱離の活性化エネルギーが低い特徴がある。脱離反応速度が早いことは、脱保護のコントラストが高く、高い溶解コントラストを得ることができ、活性化エネルギーが低いことはポストエクスポジュアーベーク(PEB)温度を変化させたときの寸法変化(PEB依存性)が小さいことにつながる。exo体の酸不安定基は下記に例示される。
Figure 2007316600
更には、3級アルキル基として酸素原子を有する酸不安定基を挙げることができる。具体的には下記に例示される。なお、下記式中、Meはメチル基、Acはアセチル基を示す。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
次に、ラクトン又はヒドロキシ基を有する密着性基の繰り返し単位を得るためのラクトン又はヒドロキシ基を密着性基として有する(メタ)アクリレートとしては、下記式で示すことができる。
Figure 2007316600
(式中、R1は上記の通り。R12はラクトン又はヒドロキシ基を有する密着性基を示す。)
ここで、共重合できるラクトンの密着性基を有する(メタ)アクリレートは、具体的には下記に例示することができる。下記式中、R15は水素原子又はメチル基を示す(以下、同様)。
Figure 2007316600
これらに挙げられるラクトンの中でも、一般式(3)中の繰り返し単位b1を得るモノマーとしては、下記一般式に示されるラクトンを有する(メタ)アクリレートが好ましく用いられる。
Figure 2007316600
(式中、R1は水素原子又はメチル基、Yは−CH2−、−O−又は−S−であるが、R5〜R7のすべてが水素原子の場合、−CH2−とはならない。R5〜R7は水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は−CO28であり、R8は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はフッ素化されたアルキル基、又は酸不安定基である。この場合、酸不安定基は、上述した通りのものが挙げれる。)
一般式(4)中の繰り返し単位dを得るモノマーとしては、下記に示すことができる。
Figure 2007316600
(Rは炭素数1〜18のアルキレン基又はアルケニレン基であり、RとRが結合するベンゼン環の2個の炭素原子とで炭素数3〜20の環を形成するが、該環は少なくともエーテル基、カルボニル基、エステル基の内の1つを有し、R10は単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、エステル基、エーテル基又はカルボニル基を有していてもよく、R11は炭素数1〜4のアルキル基である。mは0〜2の整数である。)
このモノマーとしては、具体的には下記に例示することができる。
Figure 2007316600
更に、ヒドロキシ基を有する密着性基を持つ(メタ)アクリレートとしては、下記のものが挙げられる。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
なお、上記ラクトンやヒドロキシ基を有する密着性基以外の、下記式で示されるような密着性基を持つ(メタ)アクリレートを必要に応じて共重合することができる。
Figure 2007316600
更には、ノルボルネン誘導体と無水マレイン酸を重合して得られる密着性基を有する繰り返し単位を有していてもよい。ノルボルネン誘導体を重合して得られる密着性基は下記に例示される。なお、下記式中、nは0又は1である。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
ノルボルネン類と共重合する無水マレイン酸あるいはマレイミド類は、下記のものを挙げることができる。
Figure 2007316600
以上の点から、本発明の高分子化合物としては、下記式の繰り返し単位を有するものが好ましい。
Figure 2007316600
(式中、R1〜R4、X-、R9、R12は上記の通りである。)
ここで、上記各繰り返し単位の存在比a、b、cは以下の通りである。即ち、上記以外のその他の繰り返し単位の存在比をeとし、a+b+c+e=1とすると、
0.01≦a≦0.5、特に0.02≦a≦0.4、
0≦b≦0.8、特に0≦b≦0.7、
0.05≦c≦0.8、特に0.1≦c≦0.7、
0≦e≦0.8、特に0≦e≦0.7
であることが好ましい。
なお、a+b+c+e=1とは、これらの繰り返し単位を含む高分子化合物において、繰り返し単位a、b、c、eの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して100モル%であることを示す。
この場合、式(3)の繰り返し単位を有する高分子化合物
Figure 2007316600
にあっては、
0<a<1.0、0<b1<0.8、0.05<c<0.8
好ましくは
0.01≦a≦0.5、特に0.02≦a≦0.4
0.1≦b1≦0.8、特に0.2≦b1≦0.7
0.05≦c≦0.8、特に0.1≦c≦0.7
であることが好ましい。また、この式(3)の高分子化合物は、更にその他の繰り返し単位eを含んでいてもよく、この場合、0≦e≦0.8、特に0≦e≦0.7であることが好ましく、a+b+c+e=1である。
また、式(4)の繰り返し単位を有する高分子化合物
Figure 2007316600
にあっては、
0<a<1.0、0<d<0.8、0.05<c<0.8
好ましくは
0.01≦a≦0.5、特に0.02≦a≦0.4
0.1≦d≦0.8、特に0.2≦d≦0.7
0.05≦c≦0.8、特に0.1≦c≦0.7
であることが好ましい。また、この式(4)の高分子化合物は、更にその他の繰り返し単位eを含んでいてもよく、この場合、0≦e≦0.8、特に0≦e≦0.7であることが好ましく、a+d+c+e=1である。
また、本発明に係る高分子化合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は1,000〜200,000、特に1,500〜100,000であることが好ましい。
本発明のレジスト材料は、重合性不飽和結合を有するスルホニウム塩を重合してなるポリマー型のスルホニウム塩の酸発生剤をベース樹脂とするものであるが、これに加えて従来型の酸発生剤を添加することができる。
従来型の酸発生剤として配合する化合物としては、
i.下記一般式(P1a−1)、(P1a−2)又は(P1b)のオニウム塩、
ii.下記一般式(P2)のジアゾメタン誘導体、
iii.下記一般式(P3)のグリオキシム誘導体、
iv.下記一般式(P4)のビススルホン誘導体、
v.下記一般式(P5)のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル、
vi.β−ケトスルホン酸誘導体、
vii.ジスルホン誘導体、
viii.ニトロベンジルスルホネート誘導体、
ix.スルホン酸エステル誘導体
等が挙げられる。
Figure 2007316600
(式中、R101a、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アルケニル基、オキソアルキル基又はオキソアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基又はアリールオキソアルキル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部がアルコキシ基等によって置換されていてもよい。また、R101bとR101cとは環を形成してもよく、環を形成する場合には、R101b、R101cはそれぞれ炭素数1〜6のアルキレン基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。)
上記R101a、R101b、R101cは互いに同一であっても異なっていてもよく、具体的にはアルキル基として、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、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。オキソアルキル基としては、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基等が挙げられ、2−オキソプロピル基、2−シクロペンチル−2−オキソエチル基、2−シクロヘキシル−2−オキソエチル基、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−オキソエチル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェネチル基等が挙げられる。アリールオキソアルキル基としては、2−フェニル−2−オキソエチル基、2−(1−ナフチル)−2−オキソエチル基、2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル基等の2−アリール−2−オキソエチル基等が挙げられる。K-の非求核性対向イオンとしては塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン、トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート、トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート、メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネートが挙げられる。
Figure 2007316600
(式中、R102a、R102bはそれぞれ炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。R103は炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を示す。R104a、R104bはそれぞれ炭素数3〜7の2−オキソアルキル基を示す。K-は非求核性対向イオンを表す。)
上記R102a、R102bとして具体的には、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、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。R103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、ペンチレン基、へキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1,4−シクロへキシレン基、1,2−シクロへキシレン基、1,3−シクロペンチレン基、1,4−シクロオクチレン基、1,4−シクロヘキサンジメチレン基等が挙げられる。R104a、R104bとしては、2−オキソプロピル基、2−オキソシクロペンチル基、2−オキソシクロヘキシル基、2−オキソシクロヘプチル基等が挙げられる。K-は式(P1a−1)及び(P1a−2)で説明したものと同様のものを挙げることができる。
Figure 2007316600
(式中、R105、R106は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。)
105、R106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、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基が挙げられる。ハロゲン化アリール基としてはフルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
Figure 2007316600
(式中、R107、R108、R109は炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。R108、R109は互いに結合して環状構造を形成してもよく、環状構造を形成する場合、R108、R109はそれぞれ炭素数1〜6の直鎖状、分岐状のアルキレン基を示す。)
107、R108、R109のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、アラルキル基としては、R105、R106で説明したものと同様の基が挙げられる。なお、R108、R109の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、ヘキシレン基等が挙げられる。
Figure 2007316600
(式中、R101a、R101bは上記と同様である。)
Figure 2007316600
(式中、R110は炭素数6〜10のアリーレン基、炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のアルケニレン基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルコキシ基、ニトロ基、アセチル基、又はフェニル基で置換されていてもよい。R111は炭素数1〜8の直鎖状、分岐状又は置換のアルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基、フェニル基、又はナフチル基を示し、これらの基の水素原子の一部又は全部は更に炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基;炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基;炭素数3〜5のヘテロ芳香族基;又は塩素原子、フッ素原子で置換されていてもよい。)
ここで、R110のアリーレン基としては、1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が、アルキレン基としては、メチレン基、1,2−エチレン基、1,3−プロピレン基、1,4−ブチレン基、1−フェニル−1,2−エチレン基、ノルボルナン−2,3−ジイル基等が、アルケニレン基としては、1,2−ビニレン基、1−フェニル−1,2−ビニレン基、5−ノルボルネン−2,3−ジイル基等が挙げられる。R111のアルキル基としては、R101a〜R101cと同様のものが、アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、イソプレニル基、1−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、ジメチルアリル基、1−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、1−ヘプテニル基、3−ヘプテニル基、6−ヘプテニル基、7−オクテニル基等が、アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ペンチロキシメチル基、ヘキシロキシメチル基、ヘプチロキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、ブトキシエチル基、ペンチロキシエチル基、ヘキシロキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基、ブトキシプロピル基、メトキシブチル基、エトキシブチル基、プロポキシブチル基、メトキシペンチル基、エトキシペンチル基、メトキシヘキシル基、メトキシヘプチル基等が挙げられる。
なお、更に置換されていてもよい炭素数1〜4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、イソブチル基、tert−ブチル基等が、炭素数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基等が、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基又はアセチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、フェニル基、トリル基、p−tert−ブトキシフェニル基、p−アセチルフェニル基、p−ニトロフェニル基等が、炭素数3〜5のヘテロ芳香族基としては、ピリジル基、フリル基等が挙げられる。
具体的には、例えばトリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート]、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン酸誘導体、ジフェニルジスルホン、ジシクロヘキシルジスルホン等のジスルホン誘導体、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体等が挙げられるが、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等のオニウム塩、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体、ビスナフチルスルホニルメタン等のビススルホン誘導体、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル等のN−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体が好ましく用いられる。なお、上記酸発生剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。オニウム塩は矩形性向上効果に優れ、ジアゾメタン誘導体及びグリオキシム誘導体は定在波低減効果に優れるため、両者を組み合わせることによりプロファイルの微調整を行うことが可能である。
上記酸発生剤の添加量は、ポリマー型の酸発生剤を有するベース樹脂100部(質量部、以下同様)に対して、好ましくは0〜15部、より好ましくは0〜8部である。15部より多いと透明性が低下し、レジスト材料の解像性能が低下したり、液浸露光において酸発生剤の水への溶出量が増加する欠点がある。
本発明で使用される有機溶剤としては、ベース樹脂、酸発生剤、その他の添加剤等が溶解可能な有機溶剤であればいずれでもよい。このような有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、メチル−2−n−アミルケトン等のケトン類、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコールモノtert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。本発明では、これらの有機溶剤の中でもレジスト成分中のベースポリマーや酸発生剤の溶解性が最も優れているジエチレングリコールジメチルエーテルや1−エトキシ−2−プロパノールの他、安全溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びその混合溶剤が好ましく使用される。
有機溶剤の使用量は、ベース樹脂100部に対して200〜1,000部、特に400〜800部が好適である。
本発明のレジスト材料には、更に溶解阻止剤を添加することができる。溶解阻止剤としては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量が100〜1,000、好ましくは150〜800で、かつ分子内にフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として平均0〜100モル%の割合で又は分子内にカルボキシ基を有する化合物の該カルボキシ基の水素原子を酸不安定基により全体として平均80〜100モル%の割合で置換した化合物を配合する。
なお、フェノール性水酸基又はカルボキシ基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でフェノール性水酸基又はカルボキシ基全体の0モル%以上、好ましくは30モル%以上であり、その上限は100モル%、より好ましくは80モル%である。
この場合、かかるフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物又はカルボキシ基を有する化合物としては、下記式(D1)〜(D14)で示されるものが好ましい。
Figure 2007316600
(但し、上記式中R201、R202はそれぞれ水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R203は水素原子、又は炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、あるいは−(R207hCOOHを示す。R204は−(CH2i−(i=2〜10)、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R205は炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R206は水素原子、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基、又はそれぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R207は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。R208は水素原子又は水酸基を示す。jは0〜5の整数である。u、hは0又は1である。s、t、s’、t’、s’’、t’’はそれぞれs+t=8、s’+t’=5、s’’+t’’=4を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基を有するような数である。αは式(D8)、(D9)の化合物の分子量を100〜1,000とする数である。)
上記式中R201、R202としては、例えば水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル基、シクロヘキシル基、R203としては、例えばR201、R202と同様なもの、あるいは−COOH、−CH2COOH、R204としては、例えばエチレン基、フェニレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子、硫黄原子等、R205としては、例えばメチレン基、あるいはR204と同様なもの、R206としては例えば水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、エチニル基、シクロヘキシル基、それぞれ水酸基で置換されたフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
本発明のポジ型レジスト材料には、下記一般式(BP)−1で示される酸不安定基で置換された複数のビスフェノール基を有する化合物からなる溶解阻止剤を添加することができる。
Figure 2007316600
(上記式中、R501は同一又は異種の水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数2〜10のアルケニル基又はハロゲン原子であり、R502は同一又は異種の独立して水素原子又は酸不安定基であり、nは2〜4の整数である。Zは式中の炭素原子を合わせて炭素数5〜40の環状構造を有するアルキル基、有橋環式炭化水素基、又は縮合多環式炭化水素基であり、硫黄等のヘテロ原子を有していてもよい。)
一般式(BP)−1中の酸不安定基は、上述した式(A−1)〜(A−3)から選ばれるものを用いることができる。一般式(BP)−1で示される化合物は、具体的には下記に例示することができる(R501、R502は上記の通り)。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
501、R502が水素原子の場合は、アルカリ溶解性を促進するための溶解促進剤、R502が酸不安定基の場合は溶解阻止剤として機能する。
ここで、溶解阻止剤の酸不安定基としては、下記一般式(L1)〜(L5)で示される基、炭素数4〜20の三級アルキル基、各アルキル基の炭素数がそれぞれ1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基等が挙げられる。
Figure 2007316600
上式中、aは0〜6の整数である。mは0又は1、nは0、1、2、3のいずれかであり、2m+n=2又は3を満足する数である。
L01、RL02は、水素原子又は炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、具体的には、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、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基等が例示できる。
L03は、炭素数1〜18、好ましくは1〜10の酸素原子等のヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基を示し、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基等に置換されたものを挙げることがでる。
L01とRL02、RL01とRL03、RL02とRL03とは互いに結合して環を形成してもよく、環を形成する場合にはRL01、RL02、RL03はそれぞれ炭素数1〜18、好ましくは1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。
L04は、炭素数4〜20、好ましくは4〜15の三級アルキル基、各アルキル基がそれぞれ炭素数1〜6のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のオキソアルキル基又は上記一般式(L1)で示される基を示し、三級アルキル基としては、具体的にはtert−ブチル基、tert−アミル基、1,1−ジエチルプロピル基、2−シクロペンチルプロパン−2−イル基、2−シクロヘキシルプロパン−2−イル基、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル)プロパン−2−イル基、2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル基、1−エチルシクロペンチル基、1−ブチルシクロペンチル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−ブチルシクロヘキシル基、1−エチル−2−シクロペンテニル基、1−エチル−2−シクロヘキセニル基、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基等が例示でき、トリアルキルシリル基としては、具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチル−tert−ブチルシリル基等が例示でき、オキソアルキル基としては、具体的には3−オキソシクロヘキシル基、4−メチル−2−オキソオキサン−4−イル基、5−メチル−2−オキソオキソラン−5−イル基等が例示できる。
L05は、炭素数1〜8の置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示し、上記置換されていてもよいアルキル基としては、具体的にはメチル基、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、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基、シアノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルホ基等に置換されたもの等が例示でき、置換されていてもよいアリール基としては、具体的にはフェニル基、メチルフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基等が例示できる。
L06は、炭素数1〜8の置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又は炭素数6〜20の置換されていてもよいアリール基を示し、具体的にはRL05と同様のもの等が例示できる。
L07〜RL16は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい1価の炭化水素基を示し、具体的にはメチル基、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、tert−ブチル基、tert−アミル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロペンチルエチル基、シクロペンチルブチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルブチル基等の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、これらの水素原子の一部が水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基、アミノ基、アルキルアミノ基、シアノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、スルホ基等に置換されたもの等が例示できる。
L07〜RL16は互いに結合して環を形成していてもよく(例えば、RL07とRL08、RL07とRL09、RL08とRL10、RL09とRL10、RL11とRL12、RL13とRL14等)、その場合には炭素数1〜15のヘテロ原子を含んでもよい2価の炭化水素基を示し、具体的には上記1価の炭化水素基で例示したものから水素原子を1個除いたもの等が例示できる。また、RL07〜RL16は隣接する炭素に結合するもの同士で何も介さずに結合し、二重結合を形成してもよい(例えば、RL07とRL09、RL09とRL15、RL13とRL15等)。
上記溶解阻止剤の配合量は、ベース樹脂100部に対して0〜50部、好ましくは5〜50部、より好ましくは10〜30部であり、単独又は2種以上を混合して使用できる。配合量が5部に満たないと解像性の向上がない場合があり、50部を超えるとパターンの膜減りが生じ、解像度が低下する場合がある。
なお、上記のような溶解阻止剤は、フェノール性水酸基又はカルボキシ基を有する化合物に対し、有機化学的処方を用いて酸不安定基を導入することにより合成される。
更に、本発明のレジスト材料には、塩基性化合物を配合することができる。
塩基性化合物としては、酸発生剤より発生する酸がレジスト膜中に拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適している。塩基性化合物の配合により、レジスト膜中での酸の拡散速度が抑制されて解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制し、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターンプロファイル等を向上することができる。
このような塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリドン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン)等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノ−ル、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。アミド誘導体としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。イミド誘導体としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
更に、下記一般式(B)−1で示される塩基性化合物から選ばれる1種又は2種以上を添加することもできる。
N(X)n(Y)3-n (B)−1
(上記式中、nは1、2又は3である。側鎖Xは同一でも異なっていてもよく、下記一般式(X)−1〜(X)−3で表すことができる。側鎖Yは同一又は異種の、水素原子もしくは直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜20のアルキル基を示し、エーテル基もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、X同士が結合して環を形成してもよい。)
Figure 2007316600
ここで、R300、R302、R305は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R301、R304は水素原子、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を1あるいは複数含んでいてもよい。R303は単結合、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R306は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を1あるいは複数含んでいてもよい。
上記一般式(B)−1で表される化合物は具体的には下記に例示される。
トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6、トリス(2−フォルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−ホルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−アセトキシエチル)アミン、トリス(2−プロピオニルオキシエチル)アミン、トリス(2−ブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−イソブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−バレリルオキシエチル)アミン、トリス(2−ピバロイルオキシキシエチル)アミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(アセトキシアセトキシ)エチルアミン、トリス(2−メトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス(2−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス[2−(2−オキソプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2−(メトキシカルボニルメチル)オキシエチル]アミン、トリス[2−(tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス[2−(シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス(2−メトキシカルボニルエチル)アミン、トリス(2−エトキシカルボニルエチル)アミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−アセトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(4−ヒドロキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(4−ホルミルオキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(2−ホルミルオキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−メトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−メトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチル]アミン、N−メチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−エチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−メチルビス(2−ピバロイルオキシキシエチル)アミン、N−エチルビス[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、N−エチルビス[2−(tert−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、トリス(メトキシカルボニルメチル)アミン、トリス(エトキシカルボニルメチル)アミン、N−ブチルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、N−ヘキシルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、β−(ジエチルアミノ)−δ−バレロラクトンを例示できるが、これらに制限されない。
更に、下記一般式(B)−2に示される環状構造を持つ塩基性化合物の1種又は2種以上を添加することもできる。
Figure 2007316600
(上記式中、Xは前述の通り、R307は炭素数2〜20の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、カルボニル基、エーテル基、エステル基又はスルフィドを1個あるいは複数個含んでいてもよい。)
上記式(B)−2として具体的には、1−[2−(メトキシメトキシ)エチル]ピロリジン、1−[2−(メトキシメトキシ)エチル]ピペリジン、4−[2−(メトキシメトキシ)エチル]モルホリン、1−[2−[(2−メトキシエトキシ)メトキシ]エチル]ピロリジン、1−[2−[(2−メトキシエトキシ)メトキシ]エチル]ピペリジン、4−[2−[(2−メトキシエトキシ)メトキシ]エチル]モルホリン、酢酸2−(1−ピロリジニル)エチル、酢酸2−ピペリジノエチル、酢酸2−モルホリノエチル、ギ酸2−(1−ピロリジニル)エチル、プロピオン酸2−ピペリジノエチル、アセトキシ酢酸2−モルホリノエチル、メトキシ酢酸2−(1−ピロリジニル)エチル、4−[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]モルホリン、1−[2−(t−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]ピペリジン、4−[2−(2−メトキシエトキシカルボニルオキシ)エチル]モルホリン、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸メチル、3−ピペリジノプロピオン酸メチル、3−モルホリノプロピオン酸メチル、3−(チオモルホリノ)プロピオン酸メチル、2−メチル−3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸メチル、3−モルホリノプロピオン酸エチル、3−ピペリジノプロピオン酸メトキシカルボニルメチル、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸2−ヒドロキシエチル、3−モルホリノプロピオン酸2−アセトキシエチル、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル、3−モルホリノプロピオン酸テトラヒドロフルフリル、3−ピペリジノプロピオン酸グリシジル、3−モルホリノプロピオン酸2−メトキシエチル、3−(1−ピロリジニル)プロピオン酸2−(2−メトキシエトキシ)エチル、3−モルホリノプロピオン酸ブチル、3−ピペリジノプロピオン酸シクロヘキシル、α−(1−ピロリジニル)メチル−γ−ブチロラクトン、β−ピペリジノ−γ−ブチロラクトン、β−モルホリノ−δ−バレロラクトン、1−ピロリジニル酢酸メチル、ピペリジノ酢酸メチル、モルホリノ酢酸メチル、チオモルホリノ酢酸メチル、1−ピロリジニル酢酸エチル、モルホリノ酢酸2−メトキシエチルで挙げることができる。
更に、一般式(B)−3〜(B)−6で表されるシアノ基を含む塩基性化合物を添加することができる。
Figure 2007316600
(上記式中、X、R307、nは前述の通り、R308、R309は同一又は異種の炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。)
シアノ基を含む塩基は、具体的には3−(ジエチルアミノ)プロピオノニトリル、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−アセトキシエチル)−N−(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−シアノエチル)−N−エチル−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−アセトキシエチル)−N−(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)−N−(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−(3−ホルミルオキシ−1−プロピル)−3−アミノプロピオノニトリル、N−(2−シアノエチル)−N−テトラヒドロフルフリル−3−アミノプロピオノニトリル、N,N−ビス(2−シアノエチル)−3−アミノプロピオノニトリル、ジエチルアミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(2−メトキシエチル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−シアノメチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸メチル、N−(2−アセトキシエチル)−N−シアノメチル−3−アミノプロピオン酸メチル、N−シアノメチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アミノアセトニトリル、N−(2−アセトキシエチル)−N−(シアノメチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(2−ホルミルオキシエチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(2−メトキシエチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−[2−(メトキシメトキシ)エチル]アミノアセトニトリル、N−(シアノメチル)−N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)アミノアセトニトリル、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)−N−(シアノメチル)アミノアセトニトリル、N−シアノメチル−N−(3−ホルミルオキシ−1−プロピル)アミノアセトニトリル、N,N−ビス(シアノメチル)アミノアセトニトリル、1−ピロリジンプロピオノニトリル、1−ピペリジンプロピオノニトリル、4−モルホリンプロピオノニトリル、1−ピロリジンアセトニトリル、1−ピペリジンアセトニトリル、4−モルホリンアセトニトリル、3−ジエチルアミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオン酸シアノメチル、3−ジエチルアミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス(2−メトキシエチル)−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、N,N−ビス[2−(メトキシメトキシ)エチル]−3−アミノプロピオン酸(2−シアノエチル)、1−ピロリジンプロピオン酸シアノメチル、1−ピペリジンプロピオン酸シアノメチル、4−モルホリンプロピオン酸シアノメチル、1−ピロリジンプロピオン酸(2−シアノエチル)、1−ピペリジンプロピオン酸(2−シアノエチル)、4−モルホリンプロピオン酸(2−シアノエチル)が例示される。
上記塩基性化合物の配合量は、酸発生剤1部に対して0.001〜10部、好ましくは0.01〜1部である。配合量が0.001部未満であると添加剤としての効果が十分に得られない場合があり、10部を超えると解像度や感度が低下する場合がある。
本発明のレジスト材料には、上記成分以外に任意成分として塗布性を向上させるために慣用されている界面活性剤を添加することができる。なお、任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。
ここで、界面活性剤としては非イオン性のものが好ましく、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルEO付加物、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。例えばフロラード「FC−430」、「FC−431」、「FC−4430」(いずれも住友スリーエム(株)製)、サーフロン「S−141」、「S−145」、「KH−20」、「KH−40」(いずれも旭硝子(株)製)、ユニダイン「DS−401」、「DS−403」、「DS−451」(いずれもダイキン工業(株)製)、メガファック「F−8151」(大日本インキ工業(株)製)、「X−70−092」、「X−70−093」(いずれも信越化学工業(株)製)等を挙げることができる。好ましくは、フロラード「FC−430」、「FC−4430」(住友スリーエム(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業(株)製)、「KH−20」(旭硝子(株)製)が挙げられる。
更に、本発明のレジスト材料には、酸増殖剤を添加することができる。
ポリマー型の酸発生剤は酸拡散が非常に制限されているために、ポジ型レジストでは脱保護反応のコントラストが低下しやすい欠点がある。そこで、特開2000−34272号公報、特開2002−6481号公報に示されるように、酸増殖剤を添加することによってコントラストを向上させることは効果的である。
酸増殖剤の添加量としては、ポリマー型酸発生剤の添加量100部に対して0〜20部、好ましくは0〜15部である。添加量が多すぎると透明性が低下したり酸拡散が増大して解像度が低下したりする。
本発明のレジスト材料を使用してパターンを形成するには、公知のリソグラフィー技術を採用して行うことができ、例えばシリコンウエハー等の基板上にスピンコーティング等の手法で膜厚が0.03〜1.0μmとなるように塗布し、これをホットプレート上で60〜180℃、20秒〜10分間、好ましくは80〜150℃、30秒〜5分間プリベークする。次いで目的のパターンを形成するためのマスクを上記のレジスト膜上にかざし、ArFエキシマレーザー、EUVレーザーの照射では露光量1〜100mJ/cm2程度、好ましくは2〜80mJ/cm2程度、EB照射では露光量0.1〜50μC/cm2程度、好ましくは0.2〜50μC/cm2程度となるように照射した後、ホットプレート上で60〜150℃、20秒〜5分間、好ましくは80〜130℃、30秒〜3分間ポストエクスポージャベーク(PEB)する。更に、0.1〜5質量%、好ましくは2〜3質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のアルカリ水溶液の現像液を用い、2秒〜3分間、好ましくは5秒〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像し、基板上に目的のパターンが形成される。なお、上記範囲を上限及び下限から外れる場合は、目的のパターンを得ることができない場合がある。
本発明のレジスト材料は液浸リソグラフィーにも適用可能である。液浸リソグラフィーは投影レンズとウエハーの間に屈折率の高い液体を挿入する。ArFエキシマレーザー光を用いた液浸リソグラフィーとしては、液体として水が検討されている。更に高屈折率の液体としてエチレングリコールのようなアルコール類、リン酸やアルミナ分散水等が検討されている。本発明のポリマー型スルホニウム塩をベースポリマーとするレジストは、酸発生剤の水への溶解がないため、液浸リソグラフィーに好適に用いることができる。
以下、合成例及び実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
[合成例1]4−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミドの合成
4−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム p−トルエンスルホネート20.1g(0.040モル)とビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド酸カリウム16.7g(0.040モル)をジクロロメタン200gと水200gに加えて室温で2時間撹拌した。不溶物を濾過し、有機層を分取した。次いで有機層を水200gで5回洗浄した。ロータリーエバポレーターにてジクロロメタンを減圧留去し、得られた残渣30gにジエチルエーテルを加えて再結晶を行った。減圧濾過、減圧乾燥を行い、白色結晶の目的物を21.5g得た(収率75%)。
得られた化合物の飛行時間型質量分析(TOFMS)と核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)の結果を示す。
TOFMS(MALDI)
POSITIVE M+335(4−tert−BuOPhS+(Ph)2相当)
+279(4−HOPhS+(Ph)2相当;分析時tert−ブトキシ基の切断進行)
NEGATIVE M-280((C25SO22-相当)
1H−NMR(CDCl3:ppm)
1.48(9H、一重線、Ha)、7.22〜7.25(2H、二重線、Hb)、7.65〜7.76(12H、多重線、Hc)
Figure 2007316600
[合成例2]4−メタクロイルオキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミドの合成
合成例1で得た4−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド20g(0.028モル)をジクロロメタン200gに溶解し、更に10−カンファースルホン酸0.65g(0.0028モル)を加えて40℃で加熱撹拌を4時間行った。反応液を氷冷し、メタクロイルクロリド2.9g(0.028モル)を加えて10℃を超えない温度でトリエチルアミン3.1g(0.031モル)を添加した。反応液に10−カンファースルホン酸2.0g、更に水100gを加えて有機層を分取した。次いで有機層を水200gで5回洗浄した。ロータリーエバポレーターにてジクロロメタンを減圧留去し、得られた残渣にジエチルエーテルを加えて再結晶を行った。減圧濾過、減圧乾燥を行い、白色結晶の目的物を8.5g得た(収率42%)。
得られた目的物の飛行時間型質量分析(TOFMS)と核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)の結果を示す。
TOFMS(MALDI)
POSITIVE M+347(4−(CH2=C(CH3)−CO−O PhS+(Ph)2相当)
NEGATIVE M-280((C25SO22-相当)
1H−NMR(CDCl3:ppm)
2.046〜2.050(3H、三重線、Ha)、5.840〜5.859(1H、多重線、Hb)、6.373〜6.387(1H、多重線、Hc)、7.482〜7.512(2H、二重線、Hd)、7.65〜7.86(12H、多重線、He)
Figure 2007316600
[合成例3]4−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドの合成
4−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム p−トルエンスルホネート20.1g(0.040モル)とトリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド酸水溶液(0.040モル相当)をジクロロメタン200gと水200gに加えて室温で2時間撹拌した。不溶物を濾過し、有機層を分取した。次いで有機層を水200gで5回洗浄した。ロータリーエバポレーターにてジクロロメタンを減圧留去し、得られた残渣30gをシリカゲルカラムクロマト(溶出液:ジクロロメタン−メタノール混合溶剤)処理、及びジエチルエーテルによる再結晶を行った。減圧濾過、減圧乾燥を行い、白色結晶の目的物を28.3g得た(収率95%)。
得られた化合物の飛行時間型質量分析(TOFMS)と核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)の結果を示す。
TOFMS(MALDI)
POSITIVE M+335(4−tert−BuOPhS+(Ph)2相当)
+279(4−HOPhS+(Ph)2相当;分析時tert−ブトキシ基の切断進行)
NEGATIVE M-410((CF3SO23-相当)
1H−NMR(CDCl3:ppm)
1.48(9H、一重線、Ha)、7.22〜7.25(2H、二重線、Hb)、7.65〜7.76(12H、多重線、Hc)
Figure 2007316600
[合成例4]4−メタクロイルオキシフェニルジフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドの合成
合成例1で得た4−tert−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド20.9g(0.028モル)をジクロロメタン200gに溶解し、更に10−カンファースルホン酸0.6g(0.0025モル)を加えて40℃で加熱撹拌を4時間行った。反応液を氷冷し、メタクロイルクロリド2.9g(0.028モル)を加えて10℃を超えない温度でトリエチルアミン3.1g(0.031モル)を添加した。反応液に10−カンファースルホン酸2.0g、更に水100gを加えて有機層を分取した。次いで有機層を水200gで5回洗浄した。ロータリーエバポレーターにてジクロロメタンを減圧留去し、得られた残渣16gをシリカゲルカラムクロマト(溶出液:ジクロロメタン−メタノール混合溶剤)を行った。濃縮、減圧乾燥を行い、オイル状の目的物を11.0g得た(収率52%)。
得られた目的物の飛行時間型質量分析(TOFMS)と核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)の結果を示す。
TOFMS(MALDI)
POSITIVE M+347(4−(CH2=C(CH3)−CO−O PhS+(Ph)2相当)
NEGATIVE M-410((CF3SO23-相当)
1H−NMR(CDCl3:ppm)
2.046〜2.050(3H、三重線、Ha)、5.840〜5.859(1H、多重線、Hb)、6.373〜6.387(1H、多重線、Hc)、7.482〜7.512(2H、二重線、Hd)、7.65〜7.86(12H、多重線、He)
Figure 2007316600
[合成例5]4−メタクロイルオキシフェニルジフェニルスルホニウム 1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1,3−ブチレンビススルホニルイミドの合成
合成例1で用いたビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド酸カリウムの代わりに、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1,3−ブチレンビススルホニルイミド酸カリウムを用いる以外は合成例1,2と同様にして目的物を得た(収率53%)。
[ポリマー合成例1]
100mLのフラスコに4−アクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド3.6g、メタクリル酸−2−アダマンチルエチル7.9g、メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル6.7g、メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル5.9g、メタクリル酸3,5−ビス[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]シクロヘキシル5.0g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー1の分析結果となった。
[ポリマー合成例2]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド3.6g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル6.7g、メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル5.9g、メタクリル酸5−[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロメチルプロピル]ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル5.4g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー2の分析結果となった。
[ポリマー合成例3]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド3.7g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル7.8g、メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル5.9g、メタクリル酸3,5−ビス[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]シクロヘキシル5.0g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー3の分析結果となった。
[ポリマー合成例4]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド3.7g、メタクリル酸2−(7−オキサノルボルナン−2−イル)シクロペンチル6.3g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル7.8g、メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル5.9g、メタクリル酸3,5−ビス[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]シクロヘキシル5.0g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー4の分析結果となった。
[ポリマー合成例5]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド3.7g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル7.8g、メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル5.9g、2−ビニル−6−エトキシエトキシナフタレン5.0g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー5の分析結果となった。
[ポリマー合成例6]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド7.3g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル6.7g、4−エトキシエトキシスチレン6.7g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー6の分析結果となった。
[ポリマー合成例7]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド7.4g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル6.7g、4−エトキシエトキシスチレン6.7g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー7の分析結果となった。
[ポリマー合成例8]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム 1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1,3−ブチレンビススルホニルイミド6.3g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル6.7g、4−エトキシエトキシスチレン6.7g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー8の分析結果となった。
[ポリマー合成例9]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド7.3g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸3−オキソ−2,7−ジオキサトリシクロ[4.2.1.04,8]−9−ノニル6.7g、2−ビニル−6−エトキシエトキシナフタレン8.5g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー9の分析結果となった。
[ポリマー合成例10]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド7.3g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル5.5g、2−ビニル−6−エトキシエトキシナフタレン16.9g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー10の分析結果となった。
[ポリマー合成例11]
100mLのフラスコに4−メタクリル酸オキシフェニルジフェニルスルホニウム ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド7.3g、メタクリル酸−3−エチル−3−エキソテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル6.9g、メタクリル酸−2,7−ジヒドロ−2−オキソベンゾ[C]フラン−5−イル6.6g、4−エトキシエトキシスチレン6.7g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記ポリマー11の分析結果となった。
[比較例ポリマー合成例1]
100mLのフラスコに2−アダマンチルエチル7.9g、メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル6.7g、メタクリル酸−3−ヒドロキシ−1−アダマンチル5.9g、メタクリル酸3,5−ビス[3,3,3−トリフルオロ−2−ヒドロキシ−2−トリフルオロエチルプロピル]シクロヘキシル5.0g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応容器を窒素雰囲気下、−70℃まで冷却し、減圧脱気、窒素フローを3回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてAIBNを0.2g加え、60℃まで昇温後、15時間反応させた。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、60℃で減圧乾燥し、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記比較例ポリマー1の分析結果となった。
[比較例ポリマー合成例2]
100mLのフラスコに2−アダマンチルエチル6.2g、メタクリル酸5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル4.2g、4−エトキシエトキシスチレン11.5g、溶媒としてテトラヒドロフランを30g添加した。この反応溶液をイソプロピルアルコール500mL溶液中に沈殿させ、得られた白色固体を濾過後、メチルエチルケトン200mLに再度溶解し、シュウ酸5g、水3gを加え、60℃で5時間エトキシエトキシ基の脱保護反応を行い、500mLの水で分液洗浄を3回行った。反応溶液を濃縮後、アセトン100mLに溶解し、上記と同様の沈殿、濾過、60℃で乾燥を行い、白色重合体を得た。
得られた重合体を13C,1H−NMR、及び、GPC測定したところ、下記比較例ポリマー2の分析結果となった。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
Figure 2007316600
[実施例1〜8、比較例1,2]
レジストのArFエキシマレーザー露光による解像性の評価
上記合成例1〜5で得られたポリマー1〜5、比較例ポリマー合成例1で得られた比較例ポリマー1、下記式で示される酸発生剤(PAG1,2)、下記式で示される塩基性化合物(クエンチャー1〜3)を表1,2に示す組成でFC−4430(住友スリーエム社製)0.01質量%を含む溶媒中に溶解してレジスト材料を調合し、更に、各組成物を0.2μmのテフロン(登録商標)製フィルターで濾過することにより、レジスト液をそれぞれ調製した。
Figure 2007316600
シリコン基板上に反射防止膜溶液(日産化学工業(株)製ARC−29A)を塗布し、200℃で60秒間ベークして作製した反射防止膜(78nm膜厚)基板上にレジスト溶液をスピンコーティングし、ホットプレートを用いて120℃で60秒間ベークし、150nm膜厚のレジスト膜を作製した。これをArFエキシマレーザーマイクロステッパー((株)ニコン製S307E、NA=0.85、σ0.93、2/3輪帯照明、6%透過率ハーフトーン位相シフトマスク)を用いて露光し、110℃で90秒間ベーク(PEB)を施し、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液で30秒間現像を行った。
レジストの評価は、0.08μmのグループのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量を最適露光量(Eop、mJ/cm2)として、(株)日立製作所製測長SEM(S−9380)を用いて、この露光量でのラインエッジラフネスを測定した。その評価結果を表1,2に示す。
Figure 2007316600
Figure 2007316600
[実施例9〜16、比較例3,4]
レジストのEB露光による解像性の評価
電子線(EB)描画評価では、上記合成例6〜11で得られたポリマー6〜11を用いて、表3に示される組成で溶解させた溶液を0.2μmサイズのフィルターで濾過してポジ型レジスト材料を調製した。
得られたポジ型レジスト材料をヘキサメチルジシラザン(HMDS)ベーパープライムを60秒間行った直径6インチφのSi基板上に、クリーントラック Mark5(東京エレクトロン(株)製)を用いてスピンコートし、ホットプレート上で110℃で90秒間プリベークして100nmのレジスト膜を作製した。これに、(株)日立製作所製HL−800Dを用いてHV電圧50keVで真空チャンバー内描画を行った。
描画後直ちにクリーントラックMark5(東京エレクトロン(株)製)を用いてホットプレート上で80℃で90秒間ポストエクスポージャベーク(PEB)を行い、2.38質量%のTMAH水溶液で30秒間パドル現像を行い、ポジ型のパターンを得た。
得られたレジストパターンを次のように評価した。
0.12μmのラインアンドスペースを1:1で解像する露光量をレジストの感度とし、この時に解像している最小寸法を解像度とした。
レジスト組成とEB露光における感度、解像度の結果を表3に示す。
Figure 2007316600
Figure 2007316600

Claims (8)

  1. 下記一般式(1)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物を添加してなるレジスト材料。
    Figure 2007316600
    (式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。)
  2. 下記一般式(2)で示される重合性不飽和結合を有するスルホニウム塩、ラクトン又はヒドロキシ基を密着性基として有する(メタ)アクリレート、及び酸不安定基で置換されたエステルを有する(メタ)アクリレートを共重合したものである高分子化合物を含むことを特徴とするレジスト材料。
    Figure 2007316600
    (式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。)
  3. 下記一般式(3)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物を添加してなるレジスト材料。
    Figure 2007316600
    (式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。式中、Yは−CH2−、−O−又は−S−であるが、R5〜R7のすべてが水素原子の場合、−CH2−とはならない。R5〜R7は水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、又は−CO28であり、R8は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基又はフッ素化されたアルキル基、又は酸不安定基であり、R9は酸不安定基である。nは1〜3の整数、a、b1、cは0<a<1.0、0<b1≦0.8、0.05<c<0.8の範囲である。)
  4. 下記一般式(4)で示されるスルホニウム塩を持つ繰り返し単位を有する高分子化合物を添加してなるレジスト材料。
    Figure 2007316600
    (式中、R1は水素原子又はメチル基、R2はフェニレン基、−O−R6−、又は−C(=O)−Y−R6−である。Yは酸素原子又はNH、R6は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基又はアルケニレン基、又はフェニレン基であり、カルボニル基、エステル基、エーテル基又はヒドロキシ基を含んでいてもよい。R3、R4は同一又は異種の炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、カルボニル基、エステル基又はエーテル基を含んでいてもよく、又は炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又はチオフェニル基を表す。X-は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の少なくとも1個のフッ素原子を有するイミド酸アニオン又はメチド酸アニオンである。Rは炭素数1〜18のアルキレン基又はアルケニレン基であり、RとRが結合するベンゼン環の2個の炭素原子とで炭素数3〜20の環を形成するが、該環は少なくともエーテル基、カルボニル基、エステル基の内の1つを有し、R9は酸不安定基であり、R10は単結合、又は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、エステル基、エーテル基又はカルボニル基を有していてもよく、R11は炭素数1〜4のアルキル基である。mは0〜2の整数であり、a、d、cは、0<a<1.0、0<d≦0.8、0.05<c<0.8の範囲である。)
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項記載の高分子化合物をベース樹脂として含有すると共に、有機溶剤を含有し、上記ベース樹脂が現像液に不溶もしくは難溶であって、酸によって現像液に可溶となる化学増幅ポジ型レジスト材料。
  6. 更に、塩基性化合物を添加してなることを特徴とする請求項5記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  7. 更に、溶解阻止剤を含有することを特徴とする請求項5又は6記載の化学増幅ポジ型レジスト材料。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項記載のレジスト材料を基板上に塗布する工程と、加熱処理後フォトマスクを介して波長300nm以下の高エネルギー線で露光する工程と、必要に応じて加熱処理した後、現像液を用いて現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
JP2007064395A 2006-04-25 2007-03-14 レジスト材料及びパターン形成方法 Active JP4822010B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007064395A JP4822010B2 (ja) 2006-04-25 2007-03-14 レジスト材料及びパターン形成方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006120113 2006-04-25
JP2006120113 2006-04-25
JP2007064395A JP4822010B2 (ja) 2006-04-25 2007-03-14 レジスト材料及びパターン形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007316600A true JP2007316600A (ja) 2007-12-06
JP4822010B2 JP4822010B2 (ja) 2011-11-24

Family

ID=38850465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007064395A Active JP4822010B2 (ja) 2006-04-25 2007-03-14 レジスト材料及びパターン形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4822010B2 (ja)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009192617A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Fujifilm Corp 感光性組成物、該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び該感光性組成物に用いられる化合物
WO2009113508A1 (ja) 2008-03-13 2009-09-17 セントラル硝子株式会社 新規含フッ素カルバニオン構造を有する塩及びその誘導体、光酸発生剤並びにこれを用いたレジスト材料及びパターン形成方法
JP2009242789A (ja) * 2008-03-14 2009-10-22 Shin Etsu Chem Co Ltd スルホニウム塩の繰り返し単位を含有する高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
WO2010123009A1 (ja) * 2009-04-21 2010-10-28 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物、重合体及びレジストパターン形成方法
JP2011038091A (ja) * 2009-07-17 2011-02-24 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩及びフォトレジスト組成物
WO2011158817A1 (ja) * 2010-06-15 2011-12-22 東京応化工業株式会社 レジスト組成物、レジストパターン形成方法、高分子化合物、化合物
JP2012136692A (ja) * 2010-11-17 2012-07-19 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 感光性コポリマーおよびフォトレジスト組成物
JP2013018762A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 重合性エステル化合物、高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
JP2014067012A (ja) * 2012-09-05 2014-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
JP2014067013A (ja) * 2012-09-05 2014-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
JP2014067014A (ja) * 2012-09-05 2014-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
JP5555914B2 (ja) * 2007-10-29 2014-07-23 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物
JP5582316B2 (ja) * 2009-08-10 2014-09-03 日産化学工業株式会社 ポリマー型の光酸発生剤を含有するレジスト下層膜形成組成物及びそれを用いたレジストパターンの形成方法
US20150253662A1 (en) * 2012-11-26 2015-09-10 Fujifilm Corporation Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, method for forming pattern, resist film, method for manufacturing electronic device, and electronic device
JP6084157B2 (ja) * 2011-03-08 2017-02-22 東京応化工業株式会社 レジストパターン形成方法
WO2017057537A1 (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 東洋合成工業株式会社 ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物及びそれを用いたデバイスの製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172949A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd ホトレジスト組成物およびレジストパターン形成方法
JP2006045311A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 高分子化合物、酸発生剤、ポジ型レジスト組成物、およびレジストパターン形成方法
JP2006259508A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172949A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd ホトレジスト組成物およびレジストパターン形成方法
JP2006045311A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 高分子化合物、酸発生剤、ポジ型レジスト組成物、およびレジストパターン形成方法
JP2006259508A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5555914B2 (ja) * 2007-10-29 2014-07-23 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物
JP2009192617A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Fujifilm Corp 感光性組成物、該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び該感光性組成物に用いられる化合物
US8580486B2 (en) 2008-03-13 2013-11-12 Central Glass Company, Limited Salt having fluorine-containing carbanion structure, derivative thereof, photoacid generator, resist material using the photoacid generator, and pattern forming method
WO2009113508A1 (ja) 2008-03-13 2009-09-17 セントラル硝子株式会社 新規含フッ素カルバニオン構造を有する塩及びその誘導体、光酸発生剤並びにこれを用いたレジスト材料及びパターン形成方法
JP2009242789A (ja) * 2008-03-14 2009-10-22 Shin Etsu Chem Co Ltd スルホニウム塩の繰り返し単位を含有する高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
WO2010123009A1 (ja) * 2009-04-21 2010-10-28 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物、重合体及びレジストパターン形成方法
KR101766491B1 (ko) 2009-04-21 2017-08-08 제이에스알 가부시끼가이샤 감방사선성 수지 조성물, 중합체 및 레지스트 패턴 형성 방법
JP2011038091A (ja) * 2009-07-17 2011-02-24 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩及びフォトレジスト組成物
JP5582316B2 (ja) * 2009-08-10 2014-09-03 日産化学工業株式会社 ポリマー型の光酸発生剤を含有するレジスト下層膜形成組成物及びそれを用いたレジストパターンの形成方法
JP2012002933A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd レジスト組成物、レジストパターン形成方法、高分子化合物、化合物
WO2011158817A1 (ja) * 2010-06-15 2011-12-22 東京応化工業株式会社 レジスト組成物、レジストパターン形成方法、高分子化合物、化合物
US9023581B2 (en) 2010-06-15 2015-05-05 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd Resist composition, method of forming resist pattern, polymeric compound, and compound
JP2012136692A (ja) * 2010-11-17 2012-07-19 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 感光性コポリマーおよびフォトレジスト組成物
JP6084157B2 (ja) * 2011-03-08 2017-02-22 東京応化工業株式会社 レジストパターン形成方法
JP2013018762A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 重合性エステル化合物、高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
JP2014067014A (ja) * 2012-09-05 2014-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
JP2014067013A (ja) * 2012-09-05 2014-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
KR101751567B1 (ko) * 2012-09-05 2017-06-27 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 레지스트 재료 및 이것을 이용한 패턴 형성 방법
JP2014067012A (ja) * 2012-09-05 2014-04-17 Shin Etsu Chem Co Ltd レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
US20150253662A1 (en) * 2012-11-26 2015-09-10 Fujifilm Corporation Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, method for forming pattern, resist film, method for manufacturing electronic device, and electronic device
WO2017057537A1 (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 東洋合成工業株式会社 ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物及びそれを用いたデバイスの製造方法
JPWO2017057537A1 (ja) * 2015-10-01 2018-07-26 東洋合成工業株式会社 ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物及びそれを用いたデバイスの製造方法
US10781276B2 (en) 2015-10-01 2020-09-22 Toyo Gosei Co., Ltd. Polymer, resist composition containing polymer, and method for manufacturing device using same
JP6998769B2 (ja) 2015-10-01 2022-01-18 東洋合成工業株式会社 ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物及びそれを用いたデバイスの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4822010B2 (ja) 2011-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4579811B2 (ja) レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
JP4425776B2 (ja) レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法
JP4822010B2 (ja) レジスト材料及びパターン形成方法
KR101042485B1 (ko) 레지스트 재료 및 이것을 이용한 패턴 형성 방법
JP4013044B2 (ja) レジスト材料、及びパターン形成方法
JP4662049B2 (ja) ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP4687878B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
JP4539847B2 (ja) ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP4054978B2 (ja) レジスト材料及びパターン形成方法
JP5054042B2 (ja) ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP4636276B2 (ja) ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP5054041B2 (ja) ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP5223168B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP5398966B2 (ja) 高分子化合物及びポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP5029839B2 (ja) ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP2007153982A (ja) 新規なエステル化合物、高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
JP4305637B2 (ja) 高分子化合物及びポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP4003061B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料、及びパターン形成方法
JP5182468B2 (ja) 高分子化合物及びポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP5067523B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法
JP3972190B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料、及びパターン形成方法
JP4506968B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法
JP3900276B2 (ja) レジスト材料及びパターン形成方法
JP3942506B2 (ja) 高分子化合物、レジスト材料、及びパターン形成方法
JP5051387B2 (ja) ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090123

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110413

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110525

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: 20110810

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110823

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4822010

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140916

Year of fee payment: 3