JP2012106980A - 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 - Google Patents

塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012106980A
JP2012106980A JP2011163991A JP2011163991A JP2012106980A JP 2012106980 A JP2012106980 A JP 2012106980A JP 2011163991 A JP2011163991 A JP 2011163991A JP 2011163991 A JP2011163991 A JP 2011163991A JP 2012106980 A JP2012106980 A JP 2012106980A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
formula
represented
carbon atoms
hydrocarbon group
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.)
Pending
Application number
JP2011163991A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukako Adachi
由香子 安立
Koji Ichikawa
幸司 市川
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo 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 Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2011163991A priority Critical patent/JP2012106980A/ja
Publication of JP2012106980A publication Critical patent/JP2012106980A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D333/46Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings substituted on the ring sulfur atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/63Esters of sulfonic acids
    • C07C309/64Esters of sulfonic acids having sulfur atoms of esterified sulfo groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/70Esters of sulfonic acids having sulfur atoms of esterified sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of a carbon skeleton substituted by carboxyl groups
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0046Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Heterocyclic Compounds Containing Sulfur Atoms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

【課題】得られるパターンのフォーカスマージン(DOF)及びマスクエラーファクター(MEF)が良好な塩及び該塩を含有するレジスト組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】式(I)で表される塩及びこの塩を含有するレジスト組成物。
Figure 2012106980

[式中、R及びRは、それぞれ、ヒドロキシ基又はアルキル基、該アルキル基中のメチレン基はオキシ基等で置き換わっていてもよい;Rはアルキル基;l、m及びnは、それぞれ0〜3の整数;pは1〜3の整数;スルホニウムカチオンを含む複素環のメチレン基はオキシ基、カルボニル基で置き換わっていてもよい;R及びRはそれぞれフッ素原子又はペルフルオロアルキル基;Lは2価の飽和炭化水素基、該基中のメチレン基はオキシ基、カルボニル基で置き換わっていてもよい;Yは脂肪族炭化水素基又は飽和環状炭化水素基等、これらの基中のメチレン基はオキシ基等で置き換わっていてもよい。]
【選択図】なし

Description

本発明は、塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法に関する。
リソグラフィ技術を用いた半導体の微細加工に用いられるレジスト組成物は、樹脂を含有してなる。
特許文献1には、酸発生剤用の塩として、式(X1)で表される塩を含むレジスト組成物が記載されている。
Figure 2012106980
特開2004−59882号公報
従来から知られる上記の酸発生剤を含むレジスト組成物では、パターン製造時のマスクエラーファクター(MEF)が必ずしも満足できない場合があった。
本発明は、以下の発明を含む。
〔1〕式(I)で表される塩。
Figure 2012106980
[式(I)中、R及びRは、それぞれ独立に、ヒドロキシ基又は炭素数1〜12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
l、m及びnは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。lが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、mが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、nが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。
pは、1〜3の整数を表す。
スルホニウムカチオンを含む複素環に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
及びRは、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
は、炭素数1〜17の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の飽和環状炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれるメチレン基は、オキシ基、スルホニル基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。]
〔2〕L1が、*−CO−O−(CH−(*は、−C(R)(R)−との結合手を表し、nは0又は1を表す。)である〔1〕記載の塩。
〔3〕pが、1又は2である〔1〕又は〔2〕記載の塩。
〔4〕〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の塩を含有する酸発生剤。
〔5〕上記〔4〕記載の酸発生剤と樹脂とを含み、該樹脂は酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶な樹脂であり、酸との作用によりアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂であるレジスト組成物。
〔6〕さらに塩基性化合物を含む〔5〕記載のレジスト組成物。
〔7〕(1)上記〔5〕又は〔6〕記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後のレジスト組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。
本発明の塩によれば、該塩を含むレジスト組成物は、レジストパターン製造時のマスクエラーファクター(MEF)に優れる。また、レジストパターン製造時のフォーカスマージン(DOF)にも優れる傾向がある。
本明細書では、特に断りのない限り、同様の置換基を有するいずれの化学構造式も、炭素数を適宜選択しながら、後述する具体的な各置換基を適用することができる。直鎖状、分岐状又は環状いずれかをとることができるものは、特記ない限りそのいずれをも含み、また、同一の基において、直鎖状、分岐状及び/又は環状の部分構造が混在していてもよい。さらに、各置換基は、結合部位によって一価又は二価の置換基となり得る。立体異性体が存在する場合は、それらの立体異性体の全てを包含する。
さらに、「(メタ)アクリル系モノマー」とは、「CH2=CH−CO−」又は「CH2=C(CH3)−CO−」の構造を有するモノマーの少なくとも1種を意味する。同様に「(メタ)アクリレート」及び「(メタ)アクリル酸」とは、それぞれ「アクリレート及びメタクリレートの少なくとも1種」並びに「アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種」を意味する。
<塩>
本発明の塩は、式(I)で表される塩(以下「塩(I)」という場合がある)である。
Figure 2012106980
[式(I)中、R及びRは、それぞれ独立に、ヒドロキシ基又は炭素数1〜12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
l、m及びnは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。lが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、mが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、nが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。
pは、1〜3の整数を表す。
スルホニウムカチオンを含む複素環に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
及びRは、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
は、炭素数1〜17の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の飽和環状炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれるメチレン基は、オキシ基、スルホニル基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。]
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、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、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
アルキル基に含まれるメチレン基がオキシ基又はカルボニル基に置き換わった基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、アセチル基、メトキシカルボニル基等が挙げられる。
スルホニウムカチオンを含む複素環に含まれるメチレン基がオキシ基又はカルボニル基で置き換わった基としては、例えば、以下の基が挙げられる。
Figure 2012106980
ペルフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基などが挙げられる。
及びRは、それぞれ独立に、好ましくはトリフルオロメチル基又はフッ素原子であり、より好ましくはフッ素原子である。
2価の飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基、分岐状アルカンジイル基、単環式又は多環式の2価の飽和環状炭化水素基が挙げられる。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ヘキサデカン−1,16−ジイル基、ヘプタデカン−1,17−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
直鎖状アルカンジイル基に、アルキル基(特に、炭素数1〜4のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等)の側鎖を有したもの、例えば、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;
シクロブタン−1,3−ジイル基、1,3−シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基シレン基、シクロオクタン−1,5−ジイル基、等のシクロアルカンジイル基等のシクロアルカンジイル基である単環式の2価の飽和環状炭化水素基;
ノルボルナン−2,3−ジイル基、ノルボルナン−1,4−ジイル基、ノルボルナン−2,5−ジイル基、アダマンタン−1,2−ジイル基、アダマンタン−1,5−ジイル基、アダマンタン−2,6−ジイル基等の多環式の2価の飽和環状炭化水素基等が挙げられる。
これらの基の2種以上を組み合わせたものでもよい。また、後述する1価の飽和環状炭化水素における任意の1つの水素原子を結合手としてものであってもよい。
2価の飽和炭化水素基におけるメチレン基がオキシ基又はカルボニル基で置き換わった基としては、例えば、式(b1−1)、式(b1−2)、式(b1−3)、式(b1−4)、式(b1−5)及び式(b1−6)〔以下、「式(b1−1)〜式(b1−6)」と表記する。同様の表現について同様に示す。〕が挙げられる。好ましくは式(b1−1)〜式(b1−4)又は式(b1−6)のいずれか、さらに好ましくは式(b1−1)、式(b1−2)又は式(b1−6)が挙げられる。なお、式(b1−1)〜式(b1−6)は、その左右を式(I)に合わせて記載しており、左側*でC(R)(R)−と結合し、右側*で−Yと結合する。以下の式(b1−1)〜式(b1−6)の具体例も同様である。
Figure 2012106980
式(b1−1)〜式(b1−6)中、
b2は、単結合又は炭素数1〜15の2価の飽和炭化水素基を表す。
b3は、単結合又は炭素数1〜12の2価の飽和炭化水素基を表す。
b4は、炭素数1〜13の2価の飽和炭化水素基を表す。
b5は、炭素数1〜15の2価の飽和炭化水素基を表す。
b6及びLb7は、それぞれ独立に、炭素数1〜15の2価の飽和炭化水素基を表す。
b8は、炭素数1〜14の2価の飽和炭化水素基を表す。
b9は、単結合又はそれぞれ独立に、炭素数1〜11の2価の飽和炭化水素基を表す。
b10は、炭素数1〜11の2価の飽和炭化水素基を表す。
中でも、式(b1−1)で表される2価の基、式(L1−2)で表される2価の基及び式(L1−6)で表される2価の基が好ましい。式(L1−1)で表される2価の基としては、Lb2が単結合又は−CH−である式(b1−1)で表される2価の基がより好ましい。式(L1−6)で表される2価の基としては、Lb9が単結合又は−CH−である式(L1−6)で表される2価の基が好ましく、さらにLb10
Figure 2012106980
である式(L1−6)で表される2価の基がより好ましい。
式(b1−1)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
式(b1−2)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
式(b1−3)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
式(b1−4)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
式(b1−5)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
式(b1−6)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Yの脂肪族炭化水素基としては、上述したアルキル基が挙げられる。なかでも、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
Yの飽和環状炭化水素基としては、上述した2価の飽和環状炭化水素の一結合手を水素原子に代えたもの、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基等の単環式の飽和環状炭化水素基、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及び下記のような基等の多環式の飽和炭化水素基、さらに式(Y1)〜式(Y26)で表される基が挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
なかでも、好ましくは式(Y1)〜式(Y19)のいずれかで表される基であり、より好ましくは式(Y11)、式(Y14)、式(Y15)又は式(Y19)で表される基であり、さらに好ましくは式(Y11)又は式(Y14)で表される基である。
Yにおける置換基としては、例えば、ハロゲン原子(但しフッ素原子を除く)、ヒドロキシ基、オキソ基、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、ヒドロキシ基含有炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜16の飽和環状炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基、炭素数7〜21のアラルキル基、炭素数2〜4のアシル基、グリシジルオキシ基又は−(CH2j2−O−CO−Rb1基(式中、Rb1は、炭素数1〜16の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜16の飽和環状炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。j2は、0〜4の整数を表す)などが挙げられる。Yの置換基である脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアラルキル基等は、さらに置換基を有していてもよい。ここでの置換基は、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、オキソ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
脂肪族炭化水素基は、アルキル基が挙げられる。
ヒドロキシ基含有脂肪族炭化水素基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基などが挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、トリチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基で置換された飽和環状炭化水素基であるYとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
ヒドロキシ基又はヒドロキシ基含有脂肪族炭化水素基で置換された飽和環状炭化水素基であるYとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
芳香族炭化水素基で置換された飽和環状炭化水素基であるYとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
−(CH2j2−O−CO−Rb1基で置換された飽和環状炭化水素基であるYとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Yは、好ましくは置換基(例えば、ヒドロキシ基、オキソ基等)を有していてもよいアダマンチル基であり、より好ましくはヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基を有するアダマンチル基又はオキソアダマンチル基である。
無置換の脂肪族炭化水素基又は無置換の飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオン、脂肪族炭化水素基で置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
−(CH2j2−O−CO−Rb1基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
ヒドロキシ基又はヒドロキシ基含有脂肪族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
芳香族炭化水素基又はアラルキル基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
環状エーテルであるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
ラクトン環であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
オキソ基を有する飽和環状炭化水素であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
スルトン環であるYと式(b1−1)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
脂肪族炭化水素基又は無置換の飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオン、脂肪族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
−(CH2j2−O−CO−Rb1基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
ヒドロキシ基又はヒドロキシ基含有脂肪族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
芳香族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
環状エーテルであるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
ラクトン環であるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
オキソ基を有するYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
スルトン環であるYと式(b1−2)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
脂肪族炭化水素基又は無置換のYと式(b1−3)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオン、脂肪族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−3)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
アルコキシ基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−3)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
ヒドロキシ基又はヒドロキシ基含有脂肪族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−3)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
オキソ基を有するYと式(b1−3)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
脂肪族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−4)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
アルコキシ基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−4)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
ヒドロキシ基又はヒドロキシ基含有脂肪族炭化水素基が置換された飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−4)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
オキソ基を有する飽和環状炭化水素基であるYと式(b1−4)で表される2価の基とを含むスルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
式(I)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、例えば、置換基Lb1が式(b1−1)である以下の式(b1−1−1)〜式(b1−1−9)で表されるアニオンが好ましい。以下の式においては、置換基の定義は上記と同じ意味であり、置換基Rb2及びRb3は、それぞれ独立に炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基(好ましくは、メチル基)を表す。
Figure 2012106980
なかでも、式(b1−1)で表される2価の基を有する以下のスルホン酸アニオンがより好ましい。
Figure 2012106980
とりわけ、式(b1−1)で表される2価の基を有する以下のスルホン酸アニオンがより好ましい。
Figure 2012106980
式(I)で表される塩としては、例えば、以下の塩が挙げられる。
Figure 2012106980

Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
塩(I)は、当該分野で公知の方法によって製造することができる。
例えば、n=0である式(IA)で表される塩は、式(IA−a)で表される塩と式(IA−b)で表される塩とを溶剤中で反応させることにより得ることができる。
Figure 2012106980
[式中、R、R、R、R、l、m、p、L及びYは、上記と同じ意味を表す。]
溶剤としては、クロロホルム等が挙げられる。
式(IA−b)で表される塩は、特開第2008−209917号公報に記載された方法によって製造することができる。
式(IA−a)で表される塩は、式(IA−c)で表される化合物を、溶剤中で加熱反応させることにより得ることができる。
Figure 2012106980
[式中、R、R、l、m及びpは、上記と同じ意味を表す。]
溶剤としては、アセトニトリル等が挙げられる。
反応温度としては、50〜85℃が好ましい。
式(IA−c)で表される化合物は、式(IA−d)で表される化合物と、メタンスルホニウムクロライドを、塩基触媒下、溶剤中で反応させることにより得ることができる。
Figure 2012106980
溶剤としては、クロロホルム、ジクロロメタン等が挙げられる。
塩基としては、トリエチルアミン等が挙げられる。
式(IA−d)で表される化合物は、式(IA−e)で表される化合物と、式(IA−f)で表される化合物とを、塩基触媒下、溶剤中で反応させることにより得ることができる。
Figure 2012106980
溶剤としては、アセトン等が挙げられる。
塩基としては、トリエチルアミン等が挙げられる。
式(IA−e)で表される化合物としては、1−ナフタレンチオール等が挙げられる。
式(IA−f)で表される化合物としては、4−クロロ−1−ブタノール、5−クロロ−1−ペンタノール等が挙げられる。
また、別法として、式(I)で表される塩は、式(I−a)で表される塩と式(I−b)で表される塩とを溶剤中で反応させることにより得ることができる。
溶剤としては、クロロホルム等が挙げられる。
式(I−b)で表される塩は、特開第2008−209917号公報に記載された方法によって製造することができる。
式(I−a)で表される塩は、式(I−c)で表される化合物と、式(I−d)で表される化合物とをメタンスルホン酸及び五酸化二リン存在下で反応させることにより、式(I−a)で表される塩を得ることができる。
Figure 2012106980
[式中、R、R、R、R、R、l、m、n、p、L及びYは、上記と同じ意味を表す。]
式(I−c)で表される化合物としては、1−エトキシナフタレン、1−ブトキシナフタレン等が挙げられる。
式(I−d)で表される化合物としては、テトラヒドロチオフェン1−オキシド等が挙げられる。
1−アルコキシナフタレンは、1−ナフトールと1−ヨードアルカンを触媒存在下で反応させることにより得ることができる。溶剤としては、アセトン等が挙げられる。触媒としては、炭酸カリウム等が挙げられる。
<酸発生剤>
本発明の酸発生剤(以下、「酸発生剤(B)」と記載することがある)は、塩(I)を含有する。塩(I)は、酸発生剤として使用する時、単独でも複数種を同時に用いてもよい。また、本発明の酸発生剤は、さらに、塩(I)以外の酸発生剤として公知の塩、塩(I)に含まれるカチオン及び公知のアニオンからなる塩並びに塩(I)に含まれるアニオン及び公知のカチオンからなる塩等を含んでいてもよい。
併用する酸発生剤(B)としては、塩(I)に含まれるアニオンとトリアリールスルホニウムカチオンとからなる化合物が挙げられる。例えば、式(B1−1)〜式(B1−21)で表されるものが挙げられる。中でもトリフェニルスルホニウムカチオンを含む酸発生剤(B1−1)、(B1−2)、式(B1−3)、(B1−6)、(B1−11)、(B1−12)、(B1−13)及び(B1−14)、並びにトリトリルスルホニウムカチオンを含む酸発生剤である式(B1−3)で表されるものがより好ましい。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
塩(I)の含有量は、酸発生剤(B)全量100質量部に対して、好ましくは10質量部以上(より好ましくは30質量部以上)、好ましくは90質量部以下(より好ましくは70質量部以下)である。塩(I)の含有量が上記範囲内であると、パターン製造時のマスクエラーファクター及びフォーカスマージンに優れる。
酸発生剤(B)が塩(I)以外の公知の塩を含有する場合、塩(I):塩(I)以外の公知の塩(質量比)は、好ましくは1:9〜9:1であり、より好ましくは3:9〜9:3であり、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
酸発生剤(B)の含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上(より好ましくは3質量部以上)、好ましくは30質量部以下(より好ましくは25質量部以下)である。
<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、式(I)で表される塩を含む本発明の酸発生剤と、樹脂とを含む。
〈樹脂(以下「樹脂(A)」という場合がある。〉
樹脂(A)は、酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶な樹脂であり、酸の作用によりアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂である。つまり、酸との接触前ではアルカリ水溶液に不溶又は難溶であるが、酸との接触後にはアルカリ水溶液に可溶となる、酸の作用によりアルカリ可溶となる樹脂である。このような樹脂は、酸に不安定な基を有するモノマー(以下「酸に不安定な基を有するモノマー(a1)」という場合がある)を重合することによって製造することができる。酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
〈酸に不安定な基を有するモノマー(a1)〉
「酸に不安定な基」とは、脱離基を有し、酸と接触すると脱離基が脱離して、親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)を形成する基を意味する。酸に不安定な基としては、例えば、−O−が第三級炭素原子と結合した式(1)で表されるアルコキシカルボニル基、式(2)で表されるアセタール構造を含む基などが挙げられる。以下、式(1)で表される基及び式(2)で表される基を総称して「酸に不安定な基」という場合がある。
Figure 2012106980
式(1)中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜20の飽和環状炭化水素基を表すか或いはRa1及びRa2は互いに結合して炭素数3〜20の環を形成する。Ra1及びRa2が互いに結合して形成される環、該脂肪族炭化水素基又は該飽和環状炭化水素基がメチレン基を有する場合、そのメチレン基は、オキシ基、チオキシ基(−S−)又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。*は結合手を表す(以下同じ)。
式(1)において、飽和環状炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜16である。
Figure 2012106980
式(2)中、Ra1’及びRa2’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra3’は、炭素数1〜20の炭化水素基を表すか、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数3〜20の環を形成し、該炭化水素基及び該環に含まれるメチレン基はオキシ基又は−S−で置き換わってもよい。
a1及びRa2が互いに結合して環を形成する場合、−C(Ra1)(Ra2)(Ra3)基としては、下記の基が挙げられる。該環の炭素数は、好ましくは3〜12である。
Figure 2012106980
式(1)で表される酸に不安定な基としては、例えば、
1,1−ジアルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、Ra1〜Ra3がアルキル基である基、好ましくはtert−ブトキシカルボニル基)、
2−アルキルアダマンタン−2−イルオキシカルボニル基(式(1)中、Ra1、Ra2及び炭素原子がアダマンチル基を形成し、Ra3がアルキル基である基)及び
1−(アダマンタン−1−イル)−1−アルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、Ra1及びRa2がアルキル基であり、Ra3がアダマンチル基である基)などが挙げられる。
炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。
a1’及びRa2’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。
式(2)で表される基の具体例としては、以下の基が挙げられる。
Figure 2012106980
酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、好ましくは、酸に不安定な基と炭素−炭素二重結合とを有するモノマー、より好ましくは酸に不安定な基を有する(メタ)アクリル系モノマーである。
酸に不安定な基を有する(メタ)アクリル系モノマーの中でも、炭素数5〜20の飽和環状炭化水素基を有するものが好ましい。飽和環状炭化水素基のような嵩高い構造を有するモノマー(a1)を重合して得られる樹脂を使用すれば、レジストパターンの解像度を向上させることができる。
酸に不安定な基と飽和環状炭化水素基とを有する(メタ)アクリル系モノマーの中でも、式(a1−1)で表されるモノマー又は式(a1−2)で表されるモノマーが好ましい。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
Figure 2012106980
[式(a1−1)及び式(a1−2)中、
a1及びLa2は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k1−CO−O−を表す。
k1は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜10の飽和環状炭化水素基を表す。
m1は0〜14の整数を表す。
n1は0〜10の整数を表す。
n2は0〜3の整数を表す。]
a1及びLa2は、好ましくは、−O−又は−O−(CH2f1−CO−O−であり(前記f1は、1〜4の整数を表す)、より好ましくは−O−である。k1は、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは1である。
a4及びRa5は、好ましくはメチル基である。
a6及びRa7の脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。
a6及びRa7の脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素数6以下である。飽和環状炭化水素基は、好ましくは炭素数8以下、より好ましくは6以下である。
a6及びRa7の飽和環状炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の飽和環状炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。多環式の飽和炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及び下記のような基等が挙げられる。
Figure 2012106980
m1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
n2は、好ましくは0又は1である。
式(a1−1)で表されるモノマーとしては、例えば、以下のものが挙げられる。中でも、2−メチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート、2−エチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート及び2−イソプロピルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートが好ましく、2−メチルアダマンタン−2−イルメタクリレート、2−エチルアダマンタン−2−イルメタクリレート及び2−イソプロピルアダマンタン−2−イルメタクリレートがより好ましい。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
式(a1−2)で表されるモノマーとしては、例えば、以下のものが挙げられる。中でも、1−エチルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートが好ましく、1−エチルシクロヘキサン−1−イルメタクリレートがより好ましい。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
樹脂(A)が式(a1−1)で表されるモノマー及び/又は式(a1−2)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、これらの合計含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常10〜95モル%であり、好ましくは15〜90モル%であり、より好ましくは20〜85モル%である。
酸に不安定な基と炭素−炭素二重結合とを有するモノマーとしては、例えば、式(a1−3)で表されるノルボルネン環を有するモノマーが挙げられる。式(a1−3)で表されるモノマーに由来する構造単位を有する樹脂は、嵩高い構造を有するので、レジストの解像度を向上させることができる。さらに式(a1−3)で表されるモノマーは、樹脂の主鎖に剛直なノルボルナン環を導入してレジストのドライエッチング耐性を向上させることができる。
Figure 2012106980
[式(a1−3)中、
a9は、水素原子、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1〜3の脂肪族炭化水素基、カルボキシ基、シアノ基又は−COORa13を表す。
a13は、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜20の飽和環状炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれる水素原子はヒドロキシ基で置換されていてもよく、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
a10〜Ra12は、それぞれ独立に、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜20の飽和環状炭化水素基を表すか、或いはRa10及びRa11は互いに結合して炭素数3〜20の環を形成し、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれる水素原子はヒドロキシ基等で置換されていてもよく、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。]
a9のヒドロキシ基を有していてもよい脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基などが挙げられる。
a13としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、2−オキソ−オキソラン−3−イル基、又は2−オキソ−オキソラン−4−イル基などが好ましい。
a10〜Ra12としては、例えば、メチル基、エチル基、シクロへキシル基、メチルシクロへキシル基、ヒドロキシシクロへキシル基、オキソシクロへキシル基、アダマンチル基などが好ましい。
a10、Ra11及びこれらが結合する炭素が形成する環としては、例えば、飽和環状炭化水素基が挙げられ、具体的には、シクロへキシル基、アダマンチル基などが好ましい。
式(a1−3)で表されるモノマーとしては、例えば、5−ノルボルネン−2−カルボン酸−tert−ブチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−シクロヘキシル−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチルシクロヘキシル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−メチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−エチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−メチルシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチル−1−(4−オキソシクロヘキシル)エチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(1−アダマンチル)−1−メチルエチルなどが挙げられる。
樹脂(A)が式(a1−3)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常10〜95モル%であり、好ましくは15〜90モル%であり、より好ましくは20〜85モル%である。
酸に不安定な基(2)と芳香炭化水素基と炭素−炭素二重結合とを有するモノマーとしては、式(a1−4)で表されるモノマーが挙げられる。
Figure 2012106980
[式(a1−4)中、
a32は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a33は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
laは0〜4の整数を表す。laが2以上の整数である場合、複数のRa33は同一であっても異なってもよい。
a34及びRa35はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
a2は、単結合又は2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれるに含まれる水素原子はハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基又は炭素数2〜4のアシルオキシ基で置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は、カルボニル基、オキシ基、チオキシ基又はスルホニル基又は−N(R)−で置き換わっていてもよい。Rは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a3は、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜18の飽和環状炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基であり、該脂肪族炭化水素基、該飽和環状炭化水素基及び該芳香族炭化水素基に含まれるに含まれる水素原子はハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基又は炭素数2〜4のアシルオキシ基で置換されていてもよい。]
ハロゲン原子を有してもよいアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルクロロメチル基、ペルブロモメチル基、ペルヨードメチル基などが挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基等が挙げられる。
炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが組み合わせられた基等が挙げられる。
a32及びRa33のアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、炭素数1又は2のアルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
a33のアルコキシ基としては、炭素数1又は2のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
a34及びRa35の炭化水素基としては、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、オクチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、2−アルキルアダマンタン−2−イル基、1−(アダマンタン−1−イル)アルカン−1−イル基、イソボルニル基等が好ましい。
a2及びYa3が有していてもよい置換基としては、好ましくはヒドロキシ基である。
式(a1−4)で表されるモノマーとしては、例えば、以下のモノマーが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
樹脂(A)が式(a1−4)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常10〜95モル%であり、好ましくは15〜90モル%であり、より好ましくは20〜85モル%である。
酸に不安定な基(2)を有する(メタ)アクリル系モノマーとしては、式(a1−5)で表されるモノマーが挙げられる。
式(a1−5)で表されるモノマーとしては、例えば、以下のモノマーが挙げられる。
Figure 2012106980
[式(a1−5)中、
31は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
31〜L33は、オキシ基、−S−又は−O−(CH2k1−CO−O−で表される基を表す。ここで、k1は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基(−CO−)との結合手である。
は、単結合又は炭素数1〜6のアルキレン基であり、該アルキレン基中に含まれるメチレン基は、オキシ基又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
s1及びs2は、それぞれ独立して、0〜4の整数を表す。]
式(a1−5)において、R31は、水素原子又はメチル基が好ましい。
31は、オキシ基が好ましい。
32及びL33は、一方がオキシ基、他方が−S−が好ましい。
s1は、1が好ましい。
s2は、0〜2が好ましい。
は、単結合又は−CH−CO−O−が好ましい。
式(a1−5)で表されるモノマーの具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
樹脂(A)が式(a1−5)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常10〜95モル%であり、好ましくは15〜90モル%であり、より好ましくは20〜85モル%である。
さらに、酸不安定基と炭素−炭素二重結合とを分子内に有する他の構造単位を誘導するその他のモノマーを用いてもよい。
このようなモノマーとしては、例えば、以下のモノマーが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
樹脂(A)がその他の酸不安定モノマーに由来する構造単位を有する場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常、10〜95モル%であり、好ましくは15〜90モル%であり、より好ましくは20〜85モル%である。
〈酸に不安定な基を有さないモノマー〉
樹脂(A)は、好ましくは、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)と、酸に不安定な基を有さないモノマー(以下「酸安定モノマー」という場合がある)との共重合体である。酸安定モノマーは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂(A)が酸に不安定な基を有するモノマー(a1)と酸安定モノマーとの共重合体である場合、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)に由来する構造単位は、全構造単位100モル%に対して、好ましくは10〜80モル%、より好ましくは20〜60モル%である。また、アダマンチル基を有するモノマー(特に酸に不安定な基を有するモノマー(a1−1))に由来する構造単位を、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)100モル%に対して15モル%以上とすることが好ましい。アダマンチル基を有するモノマーの比率が増えると、レジストパターンのドライエッチング耐性が向上する。
酸安定モノマーとしては、ヒドロキシ基又はラクトン環を有するものが好ましい。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(以下「ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)」という)又はラクトン環を含有する酸安定モノマー(以下「ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)」という)に由来する構造単位を有する樹脂を使用すれば、レジストパターンの解像度及び基板への密着性を向上させることができる。
〈ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)〉
レジスト組成物をKrFエキシマレーザ露光(248nm)、電子線あるいはEUV光などの高エネルギー線露光に用いる場合、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、ヒドロキシスチレン類であるフェノール性ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2−0)を使用することが好ましい。短波長のArFエキシマレーザ露光(193nm)などを用いる場合は、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、式(a2−1)で表されるヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーを使用することが好ましい。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
フェノール性ヒドロキシ基を有するモノマー(a2−0)として、式(a2−0)で表されるp−又はm−ヒドロキシスチレンなどのスチレン系モノマーが挙げられる。
Figure 2012106980
[式(a2−0)中、
a30は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a31は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
maは0〜4の整数を表す。maが2以上の整数である場合、複数のRa31は同一であっても異なってもよい。]
a30におけるアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、炭素数1又は2のアルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
また、アルコキシ基としては、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、炭素数1又は2のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
maは0〜2が好ましく、0又は1がより好ましく、0が特に好ましい。
このようなフェノール性ヒドロキシ基を有するモノマーに由来する構造単位を有する共重合体を得る場合は、フェノール性ヒドロキシ基を保護したモノマー及び共重合させるモノマーをラジカル重合させた後、酸又は塩基によって脱保護することによって得ることができる。フェノール性ヒドロキシ基の保護基としては、アセチル基、1−エトキシエタン−1−イル基、tert−ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
フェノール性ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、例えば、以下のモノマーが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
以上のモノマーのうち、4−ヒドロキシスチレン又は4−ヒドロキシ−α−メチルスチレンが特に好ましい。
樹脂(A)が式(a2−0)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常5〜90モル%であり、好ましくは10〜85モル%であり、より好ましくは15〜80モル%である。
ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーとして、式(a2−1)で表されるモノマーが挙げられる。
Figure 2012106980
式(a2−1)中、
a3は、−O−又は−O−(CH2k2−CO−O−を表し、
k2は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。
式(a2−1)では、La3は、好ましくは、−O−、−O−(CH2f1−CO−O−であり(前記f1は、1〜4の整数である)、より好ましくは−O−である。
a14は、好ましくはメチル基である。
a15は、好ましくは水素原子である。
a16は、好ましくは水素原子又はヒドロキシ基である。
o1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマー(a2−1)としては、例えば、以下のものが挙げられる。中でも、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレート、3,5−ジヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリル酸1−(3,5−ジヒドロキシアダマンタン−1−イルオキシカルボニル)メチルが好ましく、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレート及び3,5−ジヒドロキシアダマンタン−1−イル(メタ)アクリレートがより好ましく、3−ヒドロキシアダマンタン−1−イルメタクリレート及び3,5−ジヒドロキシアダマンタン−1−イルメタクリレートがさらに好ましい。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
樹脂(A)が式(a2−1)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常3〜40モル%であり、好ましくは5〜35モル%であり、より好ましくは5〜30モル%であり、さらに好ましくは5〜15モル%である。
〈ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)〉
酸安定モノマー(a3)が有するラクトン環は、例えば、β−プロピオラクトン環、γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環のような単環でもよく、単環式のラクトン環と他の環との縮合環でもよい。これらラクトン環の中で、γ−ブチロラクトン環及びγ−ブチロラクトン環と他の環との縮合環が好ましい。
ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)は、好ましくは、式(a3−1)、式(a3−2)又は式(a3−3)で表される。これらの1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
Figure 2012106980
式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k3−CO−O−を表す。
k3は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表す。p1が2以上のとき、複数のRa21は互いに同一でも異なってもよく、q1が2以上のとき、複数のRa22は互いに同一でも異なってもよく、r1が2以上のとき、複数のRa23は互いに同一でも異なってもよい。
式(a3−1)〜式(a3−3)では、La4〜La6としては、La3で説明したものが挙げられる。
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2d1−CO−O−であることが好ましく(前記d1は、1〜4の整数である)、より好ましくは−O−である。
a18〜Ra21は、好ましくはメチル基である。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、好ましくはカルボキシ基、シアノ基又はメチル基である。
p1〜r1は、それぞれ独立に、好ましくは0〜2、より好ましくは0又は1である。
γ−ブチロラクトン環を有する酸安定モノマー(a3−1)としては、例えば、以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
γ−ブチロラクトン環とノルボルナン環との縮合環を有する酸安定モノマー(a3−2)としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
γ−ブチロラクトン環とシクロヘキサン環との縮合環を有する酸安定モノマー(a3−3)としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)の中でも、(メタ)アクリル酸(5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロ−2−オキソ−3−フリル、(メタ)アクリル酸2−(5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン−2−イルオキシ)−2−オキソエチルが好ましく、メタクリレート形態のものがより好ましい。
樹脂(A)が式(a3−1)、式(a3−2)又は式(a3−3)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、それぞれ通常5〜50モル%であり、好ましくは10〜45モル%であり、より好ましくは15〜40モル%である。樹脂(A)がラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)に由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常5〜60モル%であり、好ましくは15〜55モル%である。
〈その他の酸安定モノマー(a4)〉
その他の酸安定モノマー(a4)としては、例えば、式(a4−1)で表される無水マレイン酸、式(a4−2)で表される無水イタコン酸又は式(a4−3)で表されるノルボルネン環を有する酸安定モノマーなどが挙げられる。
Figure 2012106980
式(a4−3)中、
a25及びRa26は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1〜3の脂肪族炭化水素基、シアノ基、カルボキシ基又は−COORa27を表すか、或いはRa25及びRa26は互いに結合して−CO−O−CO−を形成し、
a27は、炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜18の飽和環状炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。但し−COORa27が酸不安定基となるものは除く(即ちRa27は、第三級炭素原子が−O−と結合するものを含まない)。
a25及びRa26のヒドロキシ基を有していてもよい脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基などが挙げられる。
a27の脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素数1〜8、より好ましくは炭素数1〜6である。飽和環状炭化水素基は、好ましくは炭素数4〜18、より好ましくは炭素数4〜12である。
a27としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、2−オキソ−オキソラン−3−イル基、2−オキソ−オキソラン−4−イル基などが挙げられる。
ノルボルネン環を有する酸安定モノマー(a4−3)としては、例えば、2−ノルボルネン、2−ヒドロキシ−5−ノルボルネン、5−ノルボルネン−2−カルボン酸、5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−ヒドロキシ−1−エチル、5−ノルボルネン−2−メタノール、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物などが挙げられる。
樹脂(A)が式(a4−1)、式(a4−2)又は式(a4−3)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、これらの合計含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常2〜40モル%であり、好ましくは3〜30モル%であり、より好ましくは5〜20モル%である。
更に、その他の酸安定モノマー(a4)としては、例えば、式(a4−4)で表されるスルトン環を有する以下の酸安定モノマーなどが挙げられる。
Figure 2012106980
式(a4−4)中、
a7は、−O−又は−O−(CH2k4−CO−O−を表し、
k4は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a28は、水素原子又はメチル基を表す。
16は、置換基を有していてもよいスルトン環を表す。
スルトン環としては、下記の環が挙げられる。
Figure 2012106980
スルトン環が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜7のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜7のアシル基、炭素数1〜8のアシルオキシ基が挙げられる。
フッ化アルキル基としては、例えば、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1,1−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロプロピル基、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、ペルフルオロエチルメチル基、1−(トリフルオロメチル)−1,2,2,2−テトラフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,2,2−テトラフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、ペルフルオロブチル基、1,1−ビス(トリフルオロ)メチル−2,2,2−トリフルオロエチル基、2−(ペルフルオロプロピル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロペンチル基、ペルフルオロペンチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5−デカフルオロペンチル基、1,1−ビス(トリフルオロメチル)−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、ペルフルオロペンチル基、2−(ペルフルオロブチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5−デカフルオロヘキシル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ドデカフルオロヘキシル基、ペルフルオロペンチルメチル基及びペルフルオロヘキシル基が挙げられる。
ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシイソプロピル基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシ基にカルボニル基が結合した基が挙げられる。
式(a4−4)で表されるモノマーとしては、例えば、以下のものが挙げられる。
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
Figure 2012106980
樹脂(A)が式(a4−4)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常2〜40モル%であり、好ましくは3〜35モル%であり、より好ましくは5〜30モル%である。
更に、その他の酸安定モノマー(a4)としては、例えば、フッ素原子を有する酸安定モノマーなどが挙げられる。
フッ素原子を有する酸安定モノマーとしては、以下のモノマーを挙げることができる。
Figure 2012106980
中でも、単環又は多環式炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸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、(メタ)アクリル酸6−(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、(メタ)アクリル酸4,4−ビス(トリフルオロメチル)−3−オキサトリシクロ[4.2.1.02,5]ノニルが好ましい。
樹脂(A)がフッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常1〜20モル%であり、好ましくは2〜15モル%であり、より好ましくは3〜10モル%である。
好ましい樹脂(A)は、少なくとも、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)及び/又はラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)を重合させた共重合体である。この好ましい共重合体において、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、より好ましくはアダマンチル基を有するモノマー(a1−1)及びシクロへキシル基を有するモノマー(a1−2)の少なくとも1種(さらに好ましくはアダマンチル基を有するモノマー(a1−1))であり、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、好ましくはヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマー(a2−1)であり、ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)は、より好ましくはγ−ブチロラクトン環を有する酸安定モノマー(a3−1)及びγ−ブチロラクトン環とノルボルナン環との縮合環を有する酸安定モノマー(a3−2)の少なくとも1種である。
樹脂(A)は、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造できる。
樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは、2,500以上(より好ましくは3,000以上、さらに好ましくは3,500以上)、50,000以下(より好ましくは30,000以下、さらに好ましくは10,000以下)である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析により、標準ポリスチレン基準の換算値として求められるものであり、該分析の詳細な分析条件は、本願の実施例で詳述する。
樹脂(A)の含有量は、組成物の固形分中80質量%以上99質量%以下であることが好ましい。
なお本明細書において「組成物中の固形分」とは、後述する溶剤(E)を除いたレジスト組成物成分の合計を意味する。組成物中の固形分及びこれに対する樹脂(A)の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定することができる。
〈塩基性化合物(以下「塩基性化合物(C)」という場合がある)〉
本発明のレジスト組成物は、塩基性化合物(C)を含有していることが好ましい。
塩基性化合物(C)の含有量は、レジスト組成物の固形分を基準に、0.01〜1質量%程度であることが好ましい。
塩基性化合物(C)は、好ましくは塩基性の含窒素有機化合物であり、例えば、アミン及びアンモニウムヒドロキシドを挙げることができる。アミンは、脂肪族アミンでも、芳香族アミンでもよい。脂肪族アミンは、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンのいずれも使用できる。芳香族アミンは、アニリンのような芳香族環にアミノ基が結合したものや、ピリジンのような複素芳香族アミンのいずれでもよい。好ましい塩基性化合物(C)として、式(C2)で表される芳香族アミン、特に式(C2−1)で表されるアニリンが挙げられる。
Figure 2012106980
式(C2)及び式(C2−1)中、Arc1は、芳香族炭化水素基を表す。
c5及びRc6は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基(好ましくはアルキル基又はシクロアルキル基)、飽和環状炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表す。但し該脂肪族炭化水素基、該飽和環状炭化水素基又は該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、アミノ基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよく、該アミノ基に含まれる水素原子は、炭素数1〜4のアルキル基で置換されていてもよい。
該脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素数1〜6程度であり、該飽和環状炭化水素基は、好ましくは炭素数5〜10程度であり、該芳香族炭化水素基は、好ましくは炭素数6〜10程度である。
c7は、脂肪族炭化水素基(好ましくはアルキル基)、アルコキシ基、飽和環状炭化水素基(好ましくはシクロアルキル基)又は芳香族炭化水素基を表す。但し該脂肪族炭化水素基、該アルコキシ基、該飽和環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、上記と同様の基で置換されていてもよい。
m3は0〜3の整数を表す。m3が2以上のとき、複数のRc7は、互いに同一でも異なってもよい。
なお、式(C2)及び(C2−1)の置換基の各定義は、上述したものと同様のものが挙げられる。
c7の脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基の好ましい炭素数は、上記と同じであり、Rc7のアルコキシ基は、好ましくは炭素数1〜6程度である。
芳香族アミン(C2)としては、例えば、1−ナフチルアミン及び2−ナフチルアミンなどが挙げられる。
アニリン(C2−1)としては、例えば、アニリン、ジイソプロピルアニリン、2−,3−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミンなどが挙げられる。
中でもジイソプロピルアニリン(特に2,6−ジイソプロピルアニリン)が好ましい。
塩基性化合物(C)としては、式(C3)〜式(C11)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2012106980
式(C3)〜式(C11)中、
c8は、上記Rc7で説明したいずれかの基を表す。
窒素原子と結合するRc9、Rc10、Rc11〜Rc14、Rc16〜Rc19及びRc22は、それぞれ独立に、Rc5及びRc6で説明したいずれかの基を表す。
芳香族炭素と結合するRc20、Rc21、Rc23〜Rc28は、それぞれ独立に、Rc7で説明したいずれかの基を表す。
o3、p3、q3、r3、s3、t3及びu3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表す。o3が2以上のとき、複数のRc20は互いに同一であっても異なってもよく、p3が2以上のとき、複数のRc21は互いに同一であっても異なってもよく、q3が2以上のとき、複数のRc24は互いに同一であっても異なってもよく、r3が2以上のとき、複数のRc25は互いに同一であっても異なってもよく、s3が2以上のとき、複数のRc26は互いに同一であっても異なってもよく、t3が2以上のとき、複数のRc27は互いに同一であっても異なってもよく、u3が2以上のとき、複数のRc28は互いに同一であっても異なってもよい。
c15は、脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基又はアルカノイル基を表す。
n3は0〜8の整数を表す。n3が2以上のとき、複数のRc15は、互いに同一でも異なってもよい。
c15の脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素数1〜6程度であり、飽和環状炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜6程度であり、アルカノイル基は、好ましくは炭素数2〜6程度である。
c1及びLc2は、それぞれ独立に、2価の脂肪族炭化水素基(好ましくはアルキレン基)、−CO−、−C(=NH)−、−C(=NRc3)−、−S−、−S−S−又はこれらの組合せを表す。該2価の脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素数1〜6程度である。
c3は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
アルカノイル基としては、アセチル基、2−メチルアセチル基、2,2−ジメチルアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、2,2−ジメチルプロピオニル基等が挙げられ、好ましくは炭素数2〜6程度である。
化合物(C3)としては、例えば、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、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、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、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、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、メチルジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルアミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロパノールアミンエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタンなどが挙げられる。
化合物(C4)としては、例えば、ピペラジンなどが挙げられる。
化合物(C5)としては、例えば、モルホリンなどが挙げられる。
化合物(C6)としては、例えば、ピペリジン及び特開平11−52575号公報に記載されているピペリジン骨格を有するヒンダードアミン化合物などが挙げられる。
化合物(C7)としては、例えば、2,2’−メチレンビスアニリンなどが挙げられる。
化合物(C8)としては、例えば、イミダゾール、4−メチルイミダゾールなどが挙げられる。
化合物(C9)としては、例えば、ピリジン、4−メチルピリジンなどが挙げられる。
化合物(C10)としては、例えば、1,2−ジ(2−ピリジル)エタン、1,2−ジ(4−ピリジル)エタン、1,2−ジ(2−ピリジル)エテン、1,2−ジ(4−ピリジル)エテン、1,3−ジ(4−ピリジル)プロパン、1,2−ジ(4−ピリジルオキシ)エタン、ジ(2−ピリジル)ケトン、4,4’−ジピリジルスルフィド、4,4’−ジピリジルジスルフィド、2,2’−ジピリジルアミン、2,2’−ジピコリルアミンなどが挙げられる。
化合物(C11)としては、例えば、ビピリジンなどが挙げられる。
塩基性化合物(C3)としては例えば、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、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、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、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、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、メチルジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルアミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロパノールアミンエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン等も用いることができる。
アンモニウムヒドロキシドとしては、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、3−(トリフルオロメチル)フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、コリンなどが挙げられる。
〈溶剤(以下「溶剤(E)」という場合がある〉
本発明のレジスト組成物は、溶剤(E)を、組成物中90質量%以上の量で含有していてもよい。溶剤(E)を含有する本発明のレジスト組成物は、薄膜レジストを製造するために適している。溶剤(E)の含有量は、組成物中90質量%以上(好ましくは92質量%以上、より好ましくは94質量%以上)、99.9質量%以下(好ましくは99質量%以下)である。
溶剤(E)の含有量は、例えば液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定できる。
溶剤(E)としては、例えば、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのようなグリコールエーテルエステル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルのようなグリコールエーテル類;乳酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチルのようなエステル類;アセトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン及びシクロヘキサノンのようなケトン類;γ−ブチロラクトンのような環状エステル類;などを挙げることができる。溶剤(E)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
〈その他の成分(以下「その他の成分(F)」という場合がある)〉
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、その他の成分(F)を含有していてもよい。成分(F)に特に限定はなく、レジスト分野で公知の添加剤、例えば、増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料などを利用できる。
〈レジスト組成物及びその調製方法〉
レジスト組成物は、樹脂(A)、酸発生剤(B)及び溶剤(E)を混合することにより又は樹脂(A)、酸発生剤(B)、塩基性化合物(C)及び溶剤(E)を混合することにより調製することができる。かかる混合において、その混合順は任意であり、特に限定されるものではない。混合する際の温度は、10〜40℃の範囲から、樹脂などの種類や樹脂等の溶剤(E)に対する溶解度等に応じて適切な温度範囲を選ぶことができる。混合時間は、混合温度に応じて選べばよく、0.5〜24時間が好ましい。なお、混合手段は特に限定されず、攪拌混合などを用いることができる。
本レジスト組成物を調製する際に用いる各成分の使用量により、本レジスト組成物中の各成分の含有量を調節することができる。
このように、樹脂(A)、酸発生剤(B)及び溶剤(E)、並びに必要に応じて用いられる塩基性化合物(C)又は成分(F)の各々を好ましい含有量で混合した後は、孔径0.01〜0.2μm程度のフィルタを用いてろ過等することが好ましい。
〈レジストパターンの製造方法〉
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)上述した本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含む。
レジスト組成物の基板上への塗布は、スピンコーターなど、通常、用いられる装置によって行うことができる。
乾燥は、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いて溶剤等の揮発成分を蒸発させて除去すること(いわゆるプリベーク)により行われるか、あるいは減圧装置を用いて行われ、乾燥された組成物層が形成される。この場合の温度は、例えば、50〜200℃程度が好ましい。また、圧力は、1〜1.0×10Pa程度が好ましい。
得られた組成物層は、露光機を用いて露光する。露光機は、液浸露光機であってもよい。この際、通常、求められるパターンに相当するマスクを介して露光が行われる。露光光源としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、F2エキシマレーザ(波長157nm)のような紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源(YAG又は半導体レーザ等)からのレーザ光を波長変換して遠紫外域または真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの等、種々のものを用いることができる。また、露光機は、電子線、極端紫外光(EUV)を照射するものであってもよい。
露光後の組成物層は、脱保護基反応を促進するための加熱処理(いわゆるポストエキスポジャーベーク)が行われる。加熱温度としては、通常50〜200℃程度、好ましくは70〜150℃程度である。
加熱後の組成物層を現像する。ここでの現像は、現像装置を用いて行うことが好ましく、通常、アルカリ現像液を利用して現像する。アルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であればよい。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が挙げられる。
現像後、超純水でリンスし、基板及びパターン上に残った水を除去することが好ましい。
〈用途〉
本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、ArFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、電子線(EB)照射用のレジスト組成物又はEUV露光用のレジスト組成物として好適である。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例及び比較例中、含有量及び使用量を表す%及び部は、特記ないかぎり質量基準である。
以下の実施例において、化合物の構造は、質量分析(LC;Agilent製1100型、MASS;Agilent製LC/MSD型)で確認した。
重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製HLC−8120GPC型、カラムは”TSKgel Multipore HXL−M”3本、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
実施例1:式(B1)で表される塩の合成
Figure 2012106980
式(B1−a)で表される化合物10.60部、トリエチルアミン26.78部及びアセトン53.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌後、式(B1−b)で表される化合物7.18部を30分かけて滴下した。23℃で12時間攪拌後、酢酸エチル159部及びイオン交換水212部を添加攪拌後、分液した。得られた有機層に、10%水酸化ナトリウム水溶液70.67部を仕込み、攪拌後、分液した。このアルカリ洗浄を3回行った。得られた有機層に、5%シュウ酸水溶液70.67部を仕込み、攪拌後、分液した。この酸洗浄を3回行った。得られた有機層に、イオン交換水70.67部を仕込み、攪拌後、分液した。この水洗を3回行った。得られた有機層を、濃縮することにより、式(B1−c)で表される化合物13.54部を得た。
Figure 2012106980
式(B1−c)で表される化合物13.54部、トリエチルアミン12.87部及びジクロロエタン67.70部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、その後、0℃に冷却して、式(B1−d)で表される化合物7.68部を30分かけて滴下した。0℃で1時間攪拌し、23℃まで昇温し、10%炭酸水素ナトリウム水溶液67.70部を仕込み、攪拌し、分液した。このアルカリ洗浄を3回行った。得られた有機層に、5%シュウ酸水溶液67.70部を仕込み、攪拌し、分液した。得られた有機層に、イオン交換水67.70部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を5回行った。得られた有機層を、濃縮することにより、式(B1−e)で表される化合物14.12部を得た。
Figure 2012106980
式(B1−e)で表される化合物13.54部及びアセトニトリル70.60部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、70℃に昇温し、70℃で12時間攪拌した。得られた反応マスを23℃に冷却し、イオン交換水70.60部を添加した。23℃で30分間攪拌し、濃縮した。得られた濃縮物に、tert−ブチルメチルエーテル23.53部を添加し、23℃で30分間攪拌し、分液した。得られた水層として、式(B1−f)で表される塩を含む水溶液を得た。式(B1−f)で表される塩を含む水溶液に、式(B1−g)で表される化合物7.89部及びクロロホルム78.85部を添加し、23℃で5時間攪拌し、分液した。得られた有機層に、イオン交換水23.63部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を5回行った。得られた有機層に、活性炭0.78部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。得られたろ液を濃縮し、得られた濃縮物に、アセトニトリル4.26部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル10.08部を加えて攪拌し、上澄み液を除去して濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル2.57部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル38.55部を加えて攪拌し、上澄み液を除去し、濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル2.08部を添加して溶解し、濃縮することにより、式(B1)で表される塩2.37部を得た。
MS(ESI(+)Spectrum):M 215.1
MS(ESI(−)Spectrum):M 323.0
実施例2:式(B2)で表される塩の合成
Figure 2012106980
式(B2−a)で表される化合物18.72部、式(B2−b)で表される化合物23.90部、炭酸カリウム17.95部及びアセトン93.62部を仕込み、55℃で22時間還流後、濃縮した。得られた濃縮物に、酢酸エチル119.36部及び10%水酸化ナトリウム水溶液35.81部を仕込み、攪拌し、分液した。このアルカリ洗浄を2回行った。得られた有機層に、イオン交換水35.81部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を4回行った。得られた有機層を濃縮し、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:n−ヘプタン)分取することにより、式(B2−c)で表される化合物17.04部を得た。
Figure 2012106980
メタンスルホン酸32.29部に五酸化二リン3.23部を添加し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(B2−c)で表される化合物13.02部を仕込み、その後、0℃に冷却して、式(B2−d)で表される化合物7.79部を30分かけて滴下した。0℃で1時間攪拌し、イオン交換水335.50部を仕込み、その後、28%アンモニア水23.57部を添加し中和した。得られた反応液に、tert−ブチルメチルエーテル100.65部を加えて攪拌し、分液した。この洗浄を3回行った。得られた水層として、式(B2−e)で表される塩を含む水溶液を得た。式(B2−e)で表される塩を含む水溶液に、式(B2−f)で表される化合物11.80部及びクロロホルム353.24部を添加し、23℃で12時間攪拌し、分液した。得られた有機層に、イオン交換水105.97部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を6回行った。得られた有機層に、活性炭3.40部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過してろ液を濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル82.30部を加えて攪拌し、上澄み液を除去して濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル30部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル59.85部を加えて攪拌し、上澄み液を除去し、濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル10部を添加して溶解し、濃縮することにより、式(B2)で表される塩14.98部を得た。
MS(ESI(+)Spectrum):M 287.2
MS(ESI(−)Spectrum):M 339.1
実施例3:式(B3)で表される塩の合成
Figure 2012106980
式(B3−a)で表される化合物5.00部、トリエチルアミン12.63部及びアセトン16.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、式(B3−b)で表される化合物3.83部を30分かけて滴下した。23℃で12時間攪拌し、酢酸エチル45部及びイオン交換水60部を添加攪拌して分液した。得られた有機層に、10%水酸化ナトリウム水溶液20部を仕込み、攪拌し、分液した。得られた有機層に、5%シュウ酸水溶液20部を仕込み、攪拌し、分液した。この酸洗浄を3回行った。得られた有機層に、イオン交換水20部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を3回行った。得られた有機層を、濃縮することにより、式(B3−c)で表される化合物7.76部を得た。
Figure 2012106980
式(B3−c)で表される化合物7.50部、トリエチルアミン6.78部及びジクロロエタン37.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、その後、0℃に冷却して、式(B3−d)で表される化合物4.01部を30分かけて滴下した。0℃で1時間攪拌し、23℃まで昇温し、10%炭酸水素ナトリウム水溶液37.50部を仕込み、攪拌し、分液した。このアルカリ洗浄を3回行った。得られた有機層に、5%シュウ酸水溶液37.50部を仕込み、攪拌し、分液した。得られた有機層に、イオン交換水37.50部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を5回行った。得られた有機層を、濃縮することにより、式(B3−e)で表される化合物8.63部を得た。
Figure 2012106980
式(B3−e)で表される化合物8.50部及びアセトニトリル42.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、70℃に昇温し、70℃で12時間攪拌した。得られた反応マスを23℃に冷却し、イオン交換水42.50部を添加した。23℃で30分間攪拌し、濃縮した。得られた濃縮物に、tert−ブチルメチルエーテル14.17部を添加し、23℃で30分間攪拌し、分液した。得られた水層として、式(B3−f)で表される塩を含む水溶液を得た。式(B3−f)で表される塩を含む水溶液に、式(B3−g)で表される化合物4.54部及びクロロホルム45.36部を添加し、23℃で5時間攪拌し、分液した。得られた有機層に、イオン交換水13.61部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を5回行った。得られた有機層に、活性炭0.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。得られたろ液を濃縮し、得られた濃縮物に、アセトニトリル3.12部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル7.24部を加えて攪拌し、上澄み液を除去して濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル2.25部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル30.08部を加えて攪拌し、上澄み液を除去し、濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル10部を添加して溶解し、濃縮することにより、式(B3)で表される塩2.18部を得た。
MS(ESI(+)Spectrum):M 229.1
MS(ESI(−)Spectrum):M 339.1
実施例4:式(B4)で表される塩の合成
Figure 2012106980
式(B4−a)で表される化合物18.72部、式(B4−b)で表される化合物23.90部、炭酸カリウム17.95部及びアセトン93.62部を仕込み、55℃で22時間還流し、濃縮した。得られた濃縮物に、酢酸エチル119.36部及び10%水酸化ナトリウム水溶液35.81部を仕込み、攪拌し、分液した。このアルカリ洗浄を2回行った。得られた有機層に、イオン交換水35.81部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を4回行った。得られた有機層を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:n−ヘプタン)分取することにより、式(B4−c)で表される化合物17.04部を得た。
Figure 2012106980
メタンスルホン酸32.29部に五酸化二リン3.23部を添加し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(B4−c)で表される化合物13.02部を仕込み、その後、0℃に冷却して、式(B4−d)で表される化合物7.79部を30分かけて滴下した。0℃で1時間攪拌し、イオン交換水335.50部を仕込み、その後、28%アンモニア水23.57部を添加し中和した。得られた反応液に、tert−ブチルメチルエーテル100.65部を加えて攪拌し、分液した。この洗浄を3回行った。得られた水層として、式(B4−e)で表される塩を含む水溶液を得た。式(B4−e)で表される塩を含む水溶液に、式(B4−f)で表される化合物11.28部及びクロロホルム337.60部を添加し、23℃で12時間攪拌し、分液した。得られた有機層に、イオン交換水101.28部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を6回行った。得られた有機層に、活性炭3.20部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。得られたろ液を濃縮し、得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル80.70部を加えて攪拌し、上澄み液を除去して濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル30部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル58.71部を加えて攪拌し、上澄み液を除去し、濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル10部を添加して溶解し、濃縮することにより、式(B4)で表される塩14.74部を得た。
MS(ESI(+)Spectrum):M 287.2
MS(ESI(−)Spectrum):M 323.0
実施例5:式(B5)で表される塩の合成
Figure 2012106980
式(B1−e)で表される化合物13.54部及びアセトニトリル70.60部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、70℃に昇温し、70℃で12時間攪拌した。得られた反応マスを23℃に冷却し、イオン交換水70.60部を添加した。23℃で30分間攪拌し、濃縮した。得られた濃縮物に、tert−ブチルメチルエーテル23.53部を添加し、23℃で30分間攪拌し、分液した。得られた水層として、式(B1−f)で表される塩を含む水溶液を得た。式(B1−f)で表される塩を含む水溶液に、式(B2−g)で表される化合物8.26部及びクロロホルム80.00部を添加し、23℃で5時間攪拌し、分液した。得られた有機層に、イオン交換水25.00部を仕込み、攪拌し、分液した。この水洗を5回行った。得られた有機層に、活性炭0.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。得られたろ液を濃縮し、得られた濃縮物に、アセトニトリル5.00部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル10部を加えて攪拌し、上澄み液を除去して濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル2.50部を添加して溶解し、濃縮した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル35.83部を加えて攪拌し、上澄み液を除去し、濃縮した。得られた濃縮物に、アセトニトリル2.00部を添加して溶解し、濃縮することにより、式(B5)で表される塩2.37部を得た。
MS(ESI(+)Spectrum):M 215.1
MS(ESI(−)Spectrum):M 339.1
樹脂の製造のために使用したモノマーを下記に示す。
Figure 2012106980
〔樹脂A1の合成〕
式(A)で表されるモノマー、式(E)で表されるモノマー、式(B)で表されるモノマー、式(C)で表されるモノマー及び式(D)で表されるモノマーを、モル比30:14:6:20:30の割合で仕込んだ。次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1.00mol%と3.00mol%との割合で添加し、これを75℃で約5時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(4:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約7.2×10である共重合体を収率78%で得た。この共重合体は、次式の構造単位を有するものであり、これを樹脂A1とする。
Figure 2012106980
〔樹脂A2の合成〕
式(A)で表されるモノマー、式(B)で表されるモノマー及び式(C)で表されるモノマーを、モル比50:25:25の割合で仕込み、次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1mol%と3mol%との割合で添加し、これを80℃で約8時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(3:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約9.2×10である共重合体を収率60%で得た。この共重合体は、次式の構造単位を有するものであり、これを樹脂A2とする。
Figure 2012106980
〔樹脂A3の合成〕
式(F)で表されるモノマー及び式(G)で表されるモノマーを、モル比41:59の割合で仕込み、次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1mol%と3mol%との割合で添加し、これを70℃で約8時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(3:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約9.5×10である共重合体を収率58%で得た。
この共重合体は、次式の構造単位を有するものであり、これを樹脂A3とする。
Figure 2012106980
〈レジスト組成物の調製〉
表1に示すように、以下の各成分を混合して溶解することにより得られた混合物を孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルタで濾過することにより、化学増幅型フォトレジスト組成物を調製した。
Figure 2012106980
<樹脂>
樹脂A1〜A3
<酸発生剤>
B1:式(B1)で表される塩
Figure 2012106980
B2:式(B2)で表される塩
Figure 2012106980
B3:式(B3)で表される塩
Figure 2012106980
B4:式(B4)で表される塩
Figure 2012106980
B5:式(B5)で表される塩
Figure 2012106980
X1:式(X1)で表される塩
Figure 2012106980
X2:式(X2)で表される塩
Figure 2012106980
<塩基性化合物:クエンチャー>
C1:2,6−ジイソプロピルアニリン
<溶剤>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 265部
2−ヘプタノン 20.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部
〈レジスト組成物の評価〉
12インチのシリコン製ウェハ上に、有機反射防止膜用組成物[ARC−29;日産化学(株)製]を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、厚さ78nmの有機反射防止膜を形成した。次いで、前記の有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物を、乾燥後の膜厚が110nmとなるようにスピンコートした。
得られたシリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベーク(PB)した。このようにレジスト組成物膜(すなわち組成物層)を形成したウェハに、液浸露光用ArFエキシマレーザステッパー[XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、2−poles on axis照明(σout=0.97、σin=0.77、Y偏光]を用いて、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを液浸露光した。尚、液浸媒体としては超純水を使用した。
露光後、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベーク(PEB)を行った。
さらに、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行い、レジストパターンを得た。
各レジスト組成物からのレジストパターン形成において、50nmのラインアンドスペースパターンの線幅が1:1となる露光量を実効感度とした。
フォーカスマージン評価(DOF):実効感度において、フォーカスを段階的に変化させてレジストパターンを形成し、得られたレジストパターン(ラインパターン)の線幅が50nm±5%の幅にあるフォーカス範囲(47.5〜52.5nm)を線幅指標(DOF)とした。DOFが、
0.17μmを超えるものを◎◎、
0.14μmを超え、0.17μm以下のものを◎、
0.09μmを超え、0.14μm以下のものを○、
0.09μm未満であるものを×とした。
マスクエラーファクター評価(MEF):実効感度において、マスクサイズが48nm、50nm、52nm(ピッチはともに100nm)のマスクを用いて、レジストパターンをそれぞれ形成した。マスクサイズを横軸に、各マスクサイズのマスクを用いて形成されたレジストパターン(ラインパターン)の線幅を縦軸にプロットした。該プロットから求めた回帰直線の傾きが、
2.3以下のものを◎◎、
2.3を超え2.5以下のものを◎、
2.5を超え3.0以下のものを○、
3.0を超えるものを×とした。
ここでマスクサイズとは、露光によって基板に転写されるパターンのサイズを意味し、マスク上に形成されている透光部のサイズを意味しない。
これらの結果を表2に示す。
Figure 2012106980
本発明の塩によれば、該塩を含むレジスト組成物は、レジストパターン製造時のマスクエラーファクター(MEF)に優れる。また、レジストパターン製造時のフォーカスマージン(DOF)にも優れる傾向がある。

Claims (7)

  1. 式(I)で表される塩。
    Figure 2012106980
    [式(I)中、R及びRは、それぞれ独立に、ヒドロキシ基又は炭素数1〜12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    l、m及びnは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。lが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、mが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、nが2以上のとき、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。
    pは、1〜3の整数を表す。
    スルホニウムカチオンを含む複素環に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    及びRは、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
    は、炭素数1〜17の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれるメチレン基はオキシ基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の飽和環状炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び該飽和環状炭化水素基に含まれるメチレン基は、オキシ基、スルホニル基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。]
  2. が、*−CO−O−(CH−[*は、−C(R)(R)−との結合手を表し、nは0又は1を表す。]である請求項1記載の塩。
  3. pが、1又は2である請求項1又は2記載の塩。
  4. 請求項1〜3のいずれか記載の塩を含有する酸発生剤。
  5. 請求項4記載の酸発生剤と樹脂とを含み、該樹脂は酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶な樹脂であり、酸の作用によりアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂であるレジスト組成物。
  6. さらに塩基性化合物を含む請求項5記載のレジスト組成物。
  7. (1)請求項5又は6記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
    (2)塗布後のレジスト組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
    (3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
    (4)露光後の組成物層を加熱する工程、
    (5)加熱後の組成物層を現像する工程、
    を含むレジストパターンの製造方法。
JP2011163991A 2010-07-29 2011-07-27 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 Pending JP2012106980A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011163991A JP2012106980A (ja) 2010-07-29 2011-07-27 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010170236 2010-07-29
JP2010170236 2010-07-29
JP2010233755 2010-10-18
JP2010233755 2010-10-18
JP2011163991A JP2012106980A (ja) 2010-07-29 2011-07-27 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012106980A true JP2012106980A (ja) 2012-06-07

Family

ID=46136102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011163991A Pending JP2012106980A (ja) 2010-07-29 2011-07-27 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012106980A (ja)
KR (1) KR101811881B1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012193170A (ja) * 2011-03-02 2012-10-11 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2015143208A (ja) * 2013-12-25 2015-08-06 住友化学株式会社 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
KR20190143396A (ko) 2018-06-20 2019-12-30 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 염, 산발생제, 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴의 제조 방법
US11448962B2 (en) 2019-02-05 2022-09-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist composition and patterning process

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7545834B2 (ja) * 2019-08-29 2024-09-05 住友化学株式会社 塩、クエンチャー、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004078703A1 (ja) * 2003-03-05 2004-09-16 Jsr Corporation 酸発生剤、スルホン酸、スルホニルハライド化合物および感放射線性樹脂組成物
WO2009051088A1 (ja) * 2007-10-15 2009-04-23 Jsr Corporation スルホン化合物、スルホン酸塩および感放射線性樹脂組成物
JP2010039146A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Fujifilm Corp 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
JP2010061116A (ja) * 2008-08-04 2010-03-18 Fujifilm Corp レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2010186176A (ja) * 2009-01-16 2010-08-26 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物及びこれを用いたパターン形成方法
JP2010250063A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Fujifilm Corp 感活性光線または感放射線樹脂組成物、及び該組成物を用いたパターン形成方法
JP2010282189A (ja) * 2009-05-07 2010-12-16 Jsr Corp 感放射線性樹脂組成物
JP2011032263A (ja) * 2009-07-10 2011-02-17 Fujifilm Corp 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物およびこれを用いたパターン形成方法
JP2011053624A (ja) * 2009-09-04 2011-03-17 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及びそれを用いたパターン形成方法
JP2011180393A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いたレジスト膜及びパターン形成方法
JP2011186248A (ja) * 2010-03-09 2011-09-22 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いたレジスト膜及びパターン形成方法
JP2012003249A (ja) * 2010-05-19 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、新規な化合物及び酸発生剤
JP2012022212A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd レジスト組成物、レジストパターン形成方法、新規な化合物、および酸発生剤
JP2012037864A (ja) * 2010-07-15 2012-02-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd レジスト組成物、レジストパターン形成方法、新規な化合物及び酸発生剤

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4655909B2 (ja) 2005-12-01 2011-03-23 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004078703A1 (ja) * 2003-03-05 2004-09-16 Jsr Corporation 酸発生剤、スルホン酸、スルホニルハライド化合物および感放射線性樹脂組成物
WO2009051088A1 (ja) * 2007-10-15 2009-04-23 Jsr Corporation スルホン化合物、スルホン酸塩および感放射線性樹脂組成物
JP2010039146A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Fujifilm Corp 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
JP2010061116A (ja) * 2008-08-04 2010-03-18 Fujifilm Corp レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP2010186176A (ja) * 2009-01-16 2010-08-26 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物及びこれを用いたパターン形成方法
JP2010250063A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Fujifilm Corp 感活性光線または感放射線樹脂組成物、及び該組成物を用いたパターン形成方法
JP2010282189A (ja) * 2009-05-07 2010-12-16 Jsr Corp 感放射線性樹脂組成物
JP2011032263A (ja) * 2009-07-10 2011-02-17 Fujifilm Corp 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物およびこれを用いたパターン形成方法
JP2011053624A (ja) * 2009-09-04 2011-03-17 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及びそれを用いたパターン形成方法
JP2011180393A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いたレジスト膜及びパターン形成方法
JP2011186248A (ja) * 2010-03-09 2011-09-22 Fujifilm Corp 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いたレジスト膜及びパターン形成方法
JP2012003249A (ja) * 2010-05-19 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、新規な化合物及び酸発生剤
JP2012022212A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd レジスト組成物、レジストパターン形成方法、新規な化合物、および酸発生剤
JP2012037864A (ja) * 2010-07-15 2012-02-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd レジスト組成物、レジストパターン形成方法、新規な化合物及び酸発生剤

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012193170A (ja) * 2011-03-02 2012-10-11 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2015143208A (ja) * 2013-12-25 2015-08-06 住友化学株式会社 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
KR20190143396A (ko) 2018-06-20 2019-12-30 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 염, 산발생제, 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴의 제조 방법
US11550218B2 (en) 2018-06-20 2023-01-10 Sumitomo Chemical Company, Limited Salt, acid generator, resist composition and method for producing resist pattern
US11448962B2 (en) 2019-02-05 2022-09-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist composition and patterning process

Also Published As

Publication number Publication date
KR101811881B1 (ko) 2017-12-22
KR20120033224A (ko) 2012-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5750346B2 (ja) 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5609569B2 (ja) 酸発生剤用の塩及びレジスト組成物
JP5703700B2 (ja) 酸発生剤用の塩及びレジスト組成物
JP6039194B2 (ja) 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5763433B2 (ja) 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
KR20110030367A (ko) 포토레지스트 조성물
JP5708170B2 (ja) 塩及びレジスト組成物
JP6221689B2 (ja) 化合物、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2012017264A (ja) 化合物、樹脂及びレジスト組成物
JP5844674B2 (ja) 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5909875B2 (ja) 塩及びレジスト組成物
KR101811881B1 (ko) 염 및 포토레지스트 조성물
JP2013028540A (ja) 塩、酸発生剤及びレジスト組成物
JP2012042933A (ja) レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2011197067A (ja) レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5977543B2 (ja) 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5856414B2 (ja) 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2012008551A (ja) レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2012167083A (ja) 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2013007035A (ja) 化合物、樹脂、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2012176936A (ja) 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2011164600A (ja) レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2011232423A (ja) レジスト組成物
JP2012008550A (ja) レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP2012067078A (ja) 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150428

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150901