JP2014021470A - レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 - Google Patents

レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた形状のレジストパターンを製造可能なレジスト組成物を提供する。
【解決手段】樹脂及び酸発生剤を含み、樹脂が、(A1)と(A2)とを含む樹脂であり、(A1)の含有率が、樹脂の総量に対して、20質量%以上80質量%以下であるレジスト組成物;(A1)式(1)で表される基を有し、芳香族炭化水素基を有さない樹脂;(A2)式(2)で表される基を有し、側鎖に芳香族炭化水素基を有する樹脂。
Figure 2014021470

[式中、Ra1〜Ra3は、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基;Ra1’及びRa2’は、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基;Ra3’は、炭素数1〜20の炭化水素基を表す。]
【選択図】なし

Description

本発明は、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。
半導体集積回路の製造において、半導体基板に対して不純物をドーピングするために、レジストパターンを用いてのイオン注入(イオンインプランテーションともいう)が行われている。このようなレジストパターンを作製するためのレジスト組成物として、特許文献1に、樹脂として、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)にエチルビニルエーテルを付加させた樹脂及び酸不安定基を有し芳香族炭化水素基を有さない樹脂を含み、前者の含有量が、樹脂の総量に対して5質量%以下であるレジスト組成物が記載されている。
特開2006−189713号公報
従来から知られる上記のレジスト組成物では、下地に反射防止膜を使用せずにレジストパターンを製造する場合、得られるレジストパターンの側壁に定在波効果による凹凸が生じるため形状に問題があった。
〔1〕 樹脂及び酸発生剤を含み、
樹脂が、(A1)と(A2)とを含む樹脂であり、
(A1)の含有率が、樹脂の総量に対して、20質量%以上80質量%以下であるレジスト組成物。
(A1)式(1)で表される基を有し、芳香族炭化水素基を有さない樹脂。
(A2)式(2)で表される基を有し、側鎖に芳香族炭化水素基を有する樹脂。
Figure 2014021470
[式(1)中、Ra1〜Ra3は、互いに独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表すか、Ra1及びRa2は、互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、Ra3は炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜20の脂環式炭化水素基を表す。*は結合手を表す。]
Figure 2014021470
[式(2)中、Ra1’及びRa2’は、互いに独立に、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、Ra1’は、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又は硫黄原子で置き換わってもよい。*は結合手を表す。]
〔2〕 樹脂(A1)が、式(a1−1)で表される構造単位、式(a1−2)で表される構造単位及び式(a1−3)で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位を含む樹脂である〔1〕記載のレジスト組成物。
Figure 2014021470
[式(a1−1)、式(a1−2)及び式(a1−3)中、
a1及びLa2は、互いに独立に、酸素原子又は−O−(CH2k1−CO−O−を表し、k1は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
a4、Ra5及びRa8は、互いに独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a6、Ra7、Ra9、Ra10及びRa11は、互いに独立に、炭素数1〜10の飽和炭化水素基を表す。
m1は0〜14の整数を表す。
n1は0〜10の整数を表す。
n1’は0〜3の整数を表す。]
〔3〕 樹脂(A2)が、式(a5−1)で表される構造単位を含有する樹脂である〔1〕又は〔2〕記載のレジスト組成物。
Figure 2014021470
[式(a5−1)中、
a1’及びRa2’は、互いに独立に、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、Ra1’は、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又は硫黄原子で置き換わってもよい。
a5は、水素原子又はメチル基を表す。
a1は、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。]
〔4〕 酸発生剤が、フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生する酸発生剤を含む酸発生剤である〔1〕〜〔3〕のいずれか一つ記載のレジスト組成物。
〔5〕 酸発生剤が、式(B1)で表される化合物及び式(B2)で表される塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む酸発生剤である〔1〕〜〔4〕のいずれか一つ記載のレジスト組成物。
Figure 2014021470
[式(B1)中、Rb1及びRb2は、互いに独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。]
Figure 2014021470
[式(B2)中、Rb3は、炭素数1〜20の炭化水素基を表し、該炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
は有機カチオンを表す。]
〔6〕 (1)〔1〕〜〔5〕のいずれか一つ記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥し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、及び
(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。
本発明のレジスト組成物によれば、下地に反射防止膜を使用せずにレジストパターンを製造する場合でも、定在波効果の影響が小さく、優れた形状のレジストパターンを製造できる。
本発明のレジスト組成物は、樹脂(A)と、酸発生剤(B)とを含む。
さらに、本発明のレジスト組成物は、クエンチャー(C)及び/又は溶剤(D)を含むことが好ましい。
本明細書において、各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で又は複数種を組合せて使用することができる。
<樹脂(A)>
樹脂(A)は、(A1)と(A2)とを含む。
(A1)式(1)で表される基を有し、芳香族炭化水素基を有さない樹脂(以下「樹脂(A1)」という場合がある)
(A2)式(2)で表される基を有し、側鎖に芳香族炭化水素基を有する樹脂(以下「樹脂(A2)」という場合がある)
本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一種」を意味する。「(メタ)アクリル酸」等の表記も同様の意味を表す。
〔樹脂(A1)〕
樹脂(A1)は、好ましくは、式(1)で表される基を有する構造単位(以下「構造単位(1)」という場合がある)を含み、芳香族炭化水素基を有さない樹脂である。
Figure 2014021470
[式(1)中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせた基を表すか、Ra1及びRa2は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、Ra3は炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせた基を表す。]
a1〜Ra3の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、オクチル基等が挙げられる。
a1〜Ra3の脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。Ra1〜Ra3の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16である。
Figure 2014021470
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基等が挙げられる。
a1及びRa2が互いに結合して2価の炭化水素基を形成する場合の−C(Ra1)(Ra2)(Ra3)としては、例えば、下記の基が挙げられる。該2価の炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜12である。*は−O−との結合手を表す。
Figure 2014021470
式(1)で表される基としては、例えば、1,1−ジアルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中において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及びこれらが結合する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)等が挙げられる。
構造単位(1)は、式(1)で表される基を含有するモノマー(以下「モノマー(a1)」という場合がある)から導かれる。モノマー(a1)は、式(1)で表される基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマーが好ましく、式(1)で表される基と(メタ)アクリル基とを有するモノマーがより好ましい。
構造単位(1)は、好ましくは、式(a1−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−1)」という場合がある。)、式(a1−2)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−2)」という場合がある。)及び式(a1−3)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−3)」という場合がある。)からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位である。
Figure 2014021470
[式(a1−1)、式(a1−2)及び式(a1−3)中、
a1及びLa2は、互いに独立に、酸素原子又は−O−(CH2k1−CO−O−を表し、k1は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
a4、Ra5及びRa8は、互いに独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a6、Ra7、Ra9、Ra10及びRa11は、互いに独立に、炭素数1〜10の飽和炭化水素基を表す。
m1は0〜14の整数を表す。
n1は0〜10の整数を表す。
n1’は0〜3の整数を表す。]
a1及びLa2−O−(CH2k1−CO−O−におけるk1は、好ましくは1〜4の整数であり、より好ましくは1である。La1及びLa2は、好ましくは酸素原子である。
a4、Ra8及びRa5は、好ましくはメチル基である。
a6、Ra7、Ra9、Ra10及びRa11の飽和炭化水素基としては、アルキル基、脂環式飽和炭化水素基及びこれらを組み合わせた基が挙げられる。
アルキル基としては、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、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
脂環式飽和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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基及びノルボルニル基等が挙げられる。
アルキル基と脂環式飽和炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基等が挙げられる。
a6、Ra7、Ra9、Ra10及びRa11は、好ましくは、互いに独立に、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式飽和炭化水素基である。
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。
n1’は好ましくは0又は1である。
構造単位(a1−1)を導くモノマーとしては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーが挙げられる。構造単位(a1−1)としては、式(a1−1−1)〜式(a1−1−8)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a1−1−1)〜(a1−1−4)のいずれかで表される構造単位がより好ましい。
Figure 2014021470
構造単位(a1−2)を導くモノマーとしては、例えば、1−エチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロヘプタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレート及び1−イソプロピルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
構造単位(a1−2)としては、好ましくは、式(a1−2−1)〜式(a1−2−10)]のいずれかで表される構造単位がであり、より好ましくは、式(a1−2−1)又は(a1−2−5)で表される構造単位である。
Figure 2014021470
構造単位(a1−3)としては、好ましくは、式(a1−3−1)〜式(a1−3−8)が挙げられる。
Figure 2014021470
樹脂(A1)中、構造単位(1)の含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、10〜95モル%が好ましく、15〜90モル%がより好ましく、20〜85モル%がさらに好ましく、20〜60モル%が特に好ましい。
樹脂(A1)は、芳香族炭化水素基を有さない構造単位であれば、構造単位(1)以外の構造単位を含んでいてもよい。このような構造単位としては、ヒドロキシ基を有し、式(1)で表される基及び芳香族炭化水素基を有さない構造単位(以下「構造単位(a2)」というという場合がある。)、並びに、ラクトン環を有し、式(1)で表される基及び芳香族炭化水素基を有さない構造単位(以下「構造単位(a3)」というという場合がある。)が挙げられる。これらの構造単位を有する樹脂(A1)を含む本発明のレジスト組成物は、基板に塗布した膜及び/又は組成物層は、基板と密着性に優れる傾向があるため、高解像度のレジストパターンを製造できる。
<構造単位(a2)>
構造単位(a2)としては、式(a2−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a2−1)」という場合がある。)が挙げられる。
Figure 2014021470
式(a2−1)中、
a3は、酸素原子又は−O−(CH2k2−CO−O−(k2は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基(−CO−)との結合手を表す。)で表される基を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、互いに独立に、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。
a3は、好ましくは、酸素原子又は、k2が1〜4の整数である−O−(CH2k2−CO−O−で表される基であり、より好ましくは、酸素原子又は−O−CH2−CO−O−であり、さらに好ましくは酸素原子である。
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。
構造単位(a2−1)としては、例えば、以下のもの及び特開2010−204646号公報に記載のモノマーに由来する構造単位が挙げられる。
Figure 2014021470
これらの中でも、式(a2−1−1)、式(a2−1−2)、式(a2−1−3)及び式(a2−1−4)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a2−1−1)又は(a2−1−3)で表される構造単位がより好ましい。
樹脂(A1)が構造単位(a2−1)を有する場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、1〜45モル%が好ましく、2〜35モル%がより好ましく、2.5〜30モル%がさらに好ましい。
<構造単位(a3)>
構造単位(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−ブチロラクトン環及びδ−バレロラクトン環のような単環式でもよく、これらの単環式のラクトン環構造を含む橋かけ環でもよい。これらラクトン環の中で、γ−ブチロラクトン環及びγ−ブチロラクトン環構造を含む橋かけ環が好ましい。
構造単位(a3)は好ましくは、式(a3−1)、式(a3−2)又は式(a3−3)で表される構造単位である。
Figure 2014021470
[式(a3−1)中、
a4は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a18は、水素原子又はメチル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a21は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、p1が2以上の場合、複数のRa21は互いに同一でも異なってもよい。
式(a3−2)中、
a5は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a19は、水素原子又はメチル基を表す。
q1は、0〜3の整数を表す。
a22は、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し、q1が2以上の場合、複数のRa22は互いに同一でも異なってもよい。
式(a3−3)中、
a6は、酸素原子又は−O−(CH2k3−CO−O−(k3は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
a20は、水素原子又はメチル基を表す。
r1は、0〜3の整数を表す。
a23は、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し、r1が2以上の場合、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)において、La4〜La6は、式(a2−1)のLa3で説明したものと同じものが挙げられる。
a4〜La6は、互いに独立に、酸素原子又は、k3が1〜4の整数である*−O−(CH2k3−CO−O−で表される基が好ましく、酸素原子及び、*−O−CH2−CO−O−がより好ましく、さらに好ましくは酸素原子である。
a18〜Ra21は、好ましくはメチル基である。
a22及びRa23は、互いに独立に、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、q1及びr1は、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは0又は1である。
式(a3−1)、式(a3−2)又は式(a3−3)で表される構造単位を導くモノマーは、例えば、特開2010−204646号公報に記載されている。
式(a3−1)で表される構造単位は、式(a3−1−1)、式(a3−1−2)、式(a3−1−3)又は式(a3−1−4)で表される構造単位が好ましい。
Figure 2014021470
式(a3−2)で表される構造単位は、式(a3−2−1)、式(a3−2−2)、式(a3−2−3)又は式(a3−2−4)で表される構造単位が好ましい。
Figure 2014021470
式(a3−3)で表される構造単位は、式(a3−3−1)、式(a3−3−2)、式(a3−3−3)又は式(a3−3−4)で表される構造単位が好ましい。
Figure 2014021470
特に、構造単位(a3)は、式(a3−1)又は式(a3−2)で表される構造単位が好ましく、式(a3−1−1)〜式(a3−1−2)又は式(a3−2−3)〜式(a3−2−4)で表される構造単位がより好ましく、式(a3−1−1)又は式(a3−2−3)で表される構造単位がさらに好ましい。
樹脂(A)が、構造単位(a3)を有する場合、その含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、5〜70モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましく、10〜60モル%がさらに好ましい。
樹脂(A1)は、上記以外のその他の構造単位(以下「構造単位(a4)」という場合がある。)を有してもよい。
構造単位(a4)を導くモノマーとしては、例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート及びテトラシクロドデセニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
樹脂(A1)が、このような構造単位(a4)を有する場合、その含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、1〜40モル%が好ましく、3〜30モル%がより好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。
樹脂(A1)を構成する各構造単位は、これら構造単位を導くモノマーを用いて、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造することができる。各構造単位の含有率は、樹脂(A1)を製造する際に用いるモノマーの使用量で調整できる。
樹脂(A1)の具体例を構造単位の組み合わせで示すと、式(A1−1)〜式(A1−18)で表される樹脂が挙げられる。
Figure 2014021470
Figure 2014021470
Figure 2014021470
樹脂(A1)の重量平均分子量は、好ましくは、1,500以上50,000以下であり、より好ましくは2,000以上30,000以下である。なお、ここでいう重量平均分子量は、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る。この分析の詳細な分析条件は、本願の実施例に記載する。
〔樹脂(A2)〕
樹脂(A2)は、好ましくは、式(2)で表される基を含有する構造単位(以下「構造単位(2)」という場合がある)を含み、側鎖に芳香族炭化水素基を有する樹脂である。樹脂(A2)が有する芳香族炭化水素基は、構造単位(2)が有していてもよいし、樹脂(A2)に含まれる構造単位(2)以外の構造単位が有していてもよい。
Figure 2014021470
[式(2)中、Ra1’及びRa2’は、互いに独立に、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、Ra1’は、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子、カルボニル基又は硫黄原子で置き換わってもよい。]
式(2)のRa1’及びRa2’の炭化水素基は、例えば、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらを組み合わせた基などである。
アルキル基及び脂環式炭化水素基は、式(1)のRa1〜Ra3におけるものと同様の基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、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、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。
a2'及びRa3'が互いに結合して形成する2価の炭化水素基としては、例えば、Ra1'〜Ra3'の炭化水素基から水素原子を1個取り去った基が挙げられる。
a1'及びRa2'のうち少なくとも1つは水素原子が好ましい。
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 2014021470
構造単位(2)は、式(2)で表される基を含有するモノマー(以下「モノマー(a5)」という場合がある)から導かれる。モノマー(a5)は、式(2)で表される基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマーが好ましく、式(2)で表される基と芳香族炭化水素基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマーがより好ましい。
構造単位(2)としては、式(a5−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a5−1)」という場合がある。)が好ましい。
Figure 2014021470
[式(a5−1)中、Ra1’及びRa2’及びRa3’は、上記と同じ意味を表す。
a5は、水素原子又はメチル基を表す。
a1は、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。]
a5は、好ましくは、水素原子である。
a1の芳香族炭化水素基は、好ましくは、フェニレン基及びナフタレンジイル基であり、より好ましくは、フェニレン基である。
構造単位(a5−1)は、好ましくは、式(a5−1−1)〜式(a5−1−16)が挙げられる。より好ましくは、式(a5−1−1)〜式(a5−1−8)であり、式(a5−1−1)〜式(a5−1−3)が特に好ましい。
Figure 2014021470
構造単位(2)の含有率は、樹脂(A2)の全構造単位に対して、5〜80モル%が好ましく、10〜70モル%がより好ましく、20〜60モル%がさらに好ましい。
樹脂(A2)は、構造単位(2)以外の構造単位を有していてもよい。このような構造単位としては、式(a6−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a6−1)」というという場合がある。)及び式(a6−2)で表される構造単位(以下「構造単位(a6−2)」というという場合がある。)が挙げられる。
Figure 2014021470
式(a6−1)及び式(a6−2)中、
a30及びRa31は、メチル基又は水素原子を表す。
a32は、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアシル基又は炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基を表す。
a32のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基等のアルキル基とカルボニル基とが結合したもの、ベンゾイル基等のアリール基とカルボニル基とが結合したものが挙げられる。
a32の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、プロポキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基が挙げられる。
a30及びRa31は、好ましくは、水素原子である。
a32は、好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数2〜8のアシル基を表す。
構造単位(a6−1)としては、式(a6−1−1)〜式(a6−1−4)が挙げられる。
Figure 2014021470
樹脂(A2)が構造単位(a6−1)を有する場合、その含有率は、樹脂(A2)の全構造単位に対して、20〜95モル%が好ましく、30〜90モル%がより好ましく、40〜80モル%がさらに好ましい。
構造単位(a6−2)としては、式(a6−2−1)〜式(a6−2−6)で表される構造単位が挙げられる。
Figure 2014021470
樹脂(A2)が構造単位(a6−2)を有する場合、その含有率は、樹脂(A2)の全構造単位に対して、1〜40モル%が好ましく、3〜30モル%がより好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。
樹脂(A2)を構成する各構造単位は、これら構造単位を導くモノマーを用いて、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造することができる。各構造単位の含有率は、樹脂(A2)を製造する際に用いるモノマーの使用量で調整できる。
樹脂(A2)の具体例を構造単位の組み合わせで示すと、式(A2−1)〜式(A2−8)で表される樹脂が挙げられる。
Figure 2014021470
樹脂(A2)において、芳香族炭化水素基を有する構造単位の含有率は、樹脂(A2)の全構造単位に対して、50〜100モル%が好ましく、60〜100モル%がより好ましく、実質的に芳香族炭化水素基を有する構造単位のみからなることがさらに好ましい。芳香族炭化水素基を有する構造単位としては、構造単位(a5−1)、構造単位(a6−1)及び構造単位(a6−2)が好ましい。
樹脂(A2)は、芳香族炭化水素基を有する構造単位の含有率が上記のようになる範囲内で、芳香族炭化水素基を有さない構造単位を含んでいてもよい。このような構造単位としては、樹脂(A1)を構成する構造単位と同様のものが挙げられる。
樹脂(A2)は、好ましくは、構造単位(a5−1)と、構造単位(a6−1)及び構造単位(a6−2)からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位とを含む樹脂であり、より好ましくは、構造単位(a5−1)と、構造単位(a6−1)及び構造単位(a6−2)からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位とのみからなる樹脂である。
樹脂(A2)の重量平均分子量は、好ましくは、1,500以上50,000以下であり、より好ましくは2,000以上30,000以下である。
<酸発生剤(B)>
酸発生剤(B)は、非イオン系とイオン系とに分類されるが、いずれでもよい。
非イオン系酸発生剤としては、有機ハロゲン化物、スルホネートエステル類(例えば2−ニトロベンジルエステル、芳香族スルホネート、オキシムスルホネート、N−スルホニルオキシイミド、N−スルホニルオキシイミド、スルホニルオキシケトン、ジアゾナフトキノン4−スルホネート)、及びスルホン類(例えばジスルホン、ケトスルホン、スルホニルジアゾメタン)等が挙げられる。イオン系酸発生剤としては、オニウムカチオンを含むオニウム塩(例えばジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩)等が挙げられる。オニウム塩のアニオンとしては、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、及びスルホニルメチドアニオン等が挙げられる。
酸発生剤(B)としては、例えば特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号、米国特許第3,779,778号、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、欧州特許第126,712号等に記載の放射線によって酸を発生する化合物を使用できる。
酸発生剤から発生する酸としては、スルホン酸が好ましく、より好ましくは、フッ素原子を含有しないスルホン酸である。
酸発生剤(B)が、フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生する酸発生剤を含む場合、該酸発生剤の含有率は、酸発生剤(B)の総量に対して、好ましくは50質量%以上100質量%以下、より好ましくは60質量%以上100質量%以下である。
フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生する非イオン系酸発生剤としては、式(B1)で表される化合物が好ましい。
Figure 2014021470
式(B1)中、
b1及びRb2は、互いに独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。
b1及びRb2の炭化水素基は、例えば、アルキル基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基等である。具体的には、式(2)のRa1’及びRa2’におけるものと同様の基が挙げられる。
式(B1)で表される酸発生剤の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2014021470
フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生するイオン系酸発生剤としては、式(B2)で表される塩が好ましい。
Figure 2014021470
式(B2)中、
b3は、炭素数1〜20の炭化水素基を表し、該炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
は有機カチオンを表す。
b3の炭化水素基は、例えば、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基及びこれらを組み合わせた基である。
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、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ペンタデシル基、ヘキシルデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基及びイコシル基等のアルキル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等の単環式の脂環式炭化水素基;ビシクロ〔2.2.1〕ヘプチル基、アダマンチル基及び下記の基等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、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、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基及びナフチルエチル基等が挙げられる。
式(B2)のスルホン酸アニオンとして、好ましくは、式(b2−1)〜式(b2−14)のいずれかで表されるアニオンが挙げられ、好ましくは、式(b2−8)〜式(b2−11)のいずれかで表されるアニオンである。
Figure 2014021470
は、好ましくは式(b2−1)〜式(b2−4)のいずれかで表されるカチオンである。
Figure 2014021470
式(b2−1)〜式(b2−4)中、
b4、Rb5及びRb6は、互いに独立に、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜36の芳香族炭化水素基を表すか、Rb4とRb5とが一緒になってイオウ原子を含む3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)を形成する。該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜12の脂環式飽和炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜12のアルコキシ基で置換されていてもよい。
b7及びRb8は、互いに独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
m2及びn2は、互いに独立に、0〜5の整数を表す。m2が2以上のとき、複数のRb7は互いに同一又は相異なり、n2が2以上のとき、複数のRb8は互いに同一又は相異なる。
b9及びRb10は、互いに独立に、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表すか、Rb9とRb10とは、一緒になってそれらが結合する硫黄原子とともに互いに結合して3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)を形成する。該環に含まれるメチレン基は、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基に置き換わってもよい。
b11は、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。
b12は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。前記アルキル基に含まれる水素原子は、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数1〜12のアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。
b11とRb12は、一緒になってそれらが結合する−CH−CO−とともに3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)を形成していてもよく、該環に含まれるメチレン基は、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基に置き換わってもよい。
b13〜Rb18は、互いに独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
b11は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
o2、p2、s2及びt2は、互いに独立に、0〜5の整数を表す。
q2及びr2は、互いに独立に、0〜4の整数を表す。
u2は0又は1を表す。
o2が2以上のとき、複数のRb13は同一でも異なってもよく、p2が2以上のとき、複数のRb14は同一でも異なってもよく、s2が2以上のとき、複数のRb15は同一でも異なってもよく、t2が2以上のとき、複数のRb18は同一でも異なってもよい。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−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、オクチル基及び2−エチルヘキシル基が挙げられる。特に、Rb9〜Rb12のアルキル基は、好ましくは炭素数1〜12である。
水素原子が脂環式炭化水素基で置換されたアルキル基としては、例えば、1−(アダマンタン−1−イル)アルカン−1−イル基等が挙げられる。
脂環式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、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、アルキル基で置換されていてもよい。この場合、該脂環式炭化水素基の炭素数は、アルキル基の炭素数も含めて20以下である。単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基等が挙げられる。
Figure 2014021470
特に、Rb9〜Rb11の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数4〜12である。
水素原子がアルキル基で置換された脂環式炭化水素基としては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、2−アルキルアダマンタン−2−イル基、メチルノルボルニル基、イソボルニル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、4−エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−シクロへキシルフェニル基、4−アダマンチルフェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基等の置換又は無置換のフェニル基;ビフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基等が挙げられる。
水素原子がアルコキシ基で置換された芳香族炭化水素基としては、例えば、4−メトキシフェニル基等が挙げられる。
水素原子が芳香族炭化水素基で置換されたアルキル基、すなわちアラルキル基としては、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。
なお、芳香族炭化水素基に、アルキル基又は脂環式炭化水素基が含まれる場合は、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数3〜18の脂環式炭化水素基が好ましい。
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、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基及びドデシルオキシ基等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
アルキルカルボニルオキシ基としては、例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n−プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n−ブチルカルボニルオキシ基、sec−ブチルカルボニルオキシ基、tert−ブチルカルボニルオキシ基、ペンチルカルボニルオキシ基、ヘキシルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基及び2−エチルヘキシルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
b4とRb5とが一緒になって形成してもよい硫黄原子を含む環としては、単環式、多環式、芳香族性、非芳香族性、飽和及び不飽和のいずれの環であってもよく、硫黄原子を1以上含むものであれば、さらに、1以上の硫黄原子及び/又は1以上の酸素原子を含んでいてもよい。該環としては、炭素数3〜18の環が好ましく、炭素数4〜18の環がより好ましい。
b4、Rb5及びRb6の炭化水素基としては、好ましくは、互いに独立に、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基であり、前記アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、前記脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基で置換されていてもよく、前記芳香族炭化水素基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の飽和環状炭化水素基又は炭素数1〜12のアルコキシ基で置換されていてもよい。
b9とRb10とが結合する硫黄原子とともに形成する環としては、例えば、チオラン−1−イウム環(テトラヒドロチオフェニウム環)、チアン−1−イウム環及び1,4−オキサチアン−4−イウム環等が挙げられる。
b11とRb12とが結合する−CH−CO−とともに形成する環としては、例えば、オキソシクロヘプタン環、オキソシクロヘキサン環、オキソノルボルナン環及びオキソアダマンタン環等が挙げられる。
式(b2−1)〜式(b2−4)で表されるカチオンとしては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたものが挙げられる。
式(B2)で表される塩として、好ましくは、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2014021470
酸発生剤(B)は、式(B1)で表される化合物と式(B2)で表される塩とを含む酸発生剤であることが好ましい。酸発生剤(B)がこのような酸発生剤である場合、式(B1)で表される化合物と式(B2)で表される塩との含有量比は、質量基準で、好ましくは50:50〜95:5、より好ましくは60:40〜90:10である。
<クエンチャー(C)>
本発明のレジスト組成物におけるクエンチャーは、酸拡散抑制作用、つまり、露光により酸発生剤から発生する酸をトラップする作用を有する化合物であればよく、この作用に加えて、自ら酸を発生し得る化合物であってもよい。例えば、塩基性の含窒素有機化合物及び弱酸塩が挙げられる。
塩基性の含窒素有機化合物としては、例えば、アミン及びアンモニウム塩が挙げられる。アミンとしては、脂肪族アミン及び芳香族アミンが挙げられる。脂肪族アミンとしては、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンが挙げられる。
アミンとしては、例えば、式(C1)〜式(C8)及び式(C1−1)のいずれかで表される化合物が挙げられ、好ましくは式(C1−1)で表される化合物である。
Figure 2014021470
[式(C1)中、Rc1、Rc2及びRc3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数5〜10の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、該アルキル基及び該脂環式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、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、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5〜10の脂環式炭化水素又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基で置換されていてもよい。]
Figure 2014021470
[式(C1−1)中、Rc2及びRc3は、上記と同じ意味を表す。
c4は、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5〜10の脂環式炭化水素又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。
m3は0〜3の整数を表し、m3が2以上のとき、複数のRc4は互いに同一又は相異なる。]
Figure 2014021470
[式(C2)、式(C3)及び式(C4)中、Rc5、Rc6、Rc7及びRc8は、それぞれ独立に、Rc1と同じ意味を表す。
c9は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6の脂環式炭化水素基又は炭素数2〜6のアルカノイル基を表す。
n3は0〜8の整数を表し、n3が2以上のとき、複数のRc9は互いに同一又は相異なる。]
Figure 2014021470
[式(C5)及び式(C6)中、Rc10、Rc11、Rc12、Rc13及びRc16は、それぞれ独立に、Rc1と同じ意味を表す。
c14、Rc15及びRc17は、それぞれ独立に、Rc4と同じ意味を表す。
o3及びp3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、o3が2以上であるとき、複数のRc14は互いに同一又は相異なり、p3が2以上であるとき、複数のRc15は互いに同一又は相異なる。
c1は、炭素数1〜6のアルカンジイル基、−CO−、−C(=NH)−、−S−又はこれらを組合せた2価の基を表す。]
Figure 2014021470
[式(C7)及び式(C8)中、Rc18、Rc19及びRc20は、それぞれ独立に、Rc4と同じ意味を表す。
q3、r3及びs3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、q3が2以上であるとき、複数のRc18は互いに同一又は相異なり、r3が2以上であるとき、複数のRc19は互いに同一又は相異なり、s3が2以上であるとき、複数のRc20は互いに同一又は相異なる。
c2は、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基、−CO−、−C(=NH)−、−S−又はこれらを組合せた2価の基を表す。]
式(C1)〜式(C8)及び式(C1−1)においては、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アルカンジイル基は、上述したものと同様のものが挙げられる。
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る。
式(C1)で表される化合物としては、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、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、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及び4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン等が挙げられ、好ましくはジイソプロピルアニリンが挙げられ、特に好ましくは2,6−ジイソプロピルアニリンが挙げられる。
式(C2)で表される化合物としては、ピペラジン等が挙げられる。
式(C3)で表される化合物としては、モルホリン等が挙げられる。
式(C4)で表される化合物としては、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等が挙げられる。
式(C5)で表される化合物としては、2,2’−メチレンビスアニリン等が挙げられる。
式(C6)で表される化合物としては、イミダゾール及び4−メチルイミダゾール等が挙げられる。
式(C7)で表される化合物としては、ピリジン及び4−メチルピリジン等が挙げられる。
式(C8)で表される化合物としては、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’−ジピコリルアミン及びビピリジン等が挙げられる。
アンモニウム塩としては、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、テトラ−n−ブチルアンモニウムサリチラート及びコリン等が挙げられる。
弱酸塩としては、酸発生剤(B)より発生する酸よりも弱い酸の塩が挙げられ、例えば、カルボン酸塩やスルホン酸塩であり、好ましくは、式(C10)で表される塩である。
Figure 2014021470
[式(C10)中、
m及びnは、それぞれ独立に、0〜4の整数を表す。
C21及びRC22は、それぞれ独立に、炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアシル基、炭素数2〜7のアシルオキシ基、炭素数2〜7のアルコキシカルボニル基、ニトロ基又はハロゲン原子を表す。
oが2以上の場合、複数存在するRC21は、互いに同一又は相異なる。
pが2以上の場合、複数存在するRC22は、互いに同一又は相異なる。]
式(C10)で表される化合物としては、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2014021470
クエンチャーとしては、窒素原子を有するスルホン酸塩、例えば、式(C9)で表される塩も挙げられる。
Figure 2014021470
[式(C9)中、
e1及びQe2は、互いに独立に、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。
e2は、単結合又は炭素数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、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
は窒素原子を含む有機基を表す。
Z5は、有機カチオンを表す。]
e1及びQe2は、式(I)のR1及びR2と同じ基が挙げられ、好ましいものも同じである。
は、好ましくは、窒素原子を含む複素環基である。該複素環を構成する複素環としては、例えば、イミダゾール環、モリホリン環等が挙げられる。
e2の飽和炭化水素基は、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脂環式飽和炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組み合わせたものでもよい。
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−ジイル基及びプロパン−2,2−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
1−メチルブタン−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、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である単環式の2価の脂環式飽和炭化水素基;
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−1,5−ジイル基、アダマンタン−2,6−ジイル基等の多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基等が挙げられる。
e2の脂肪族炭化水素基に含まれるメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基に置き換わったものとしては、例えば、式(b1−1)〜式(b1−7)でそれぞれ表される基が挙げられる。なお、式(b1−1)〜式(b1−7)は、その左右を式(C9)に合わせて記載しており、それぞれ*で表される2つの結合手のうち、左側でC(Q1)(Q2)と結合し、右側でYと結合している。以下の式(b1−1)〜式(b1−7)の具体例も同様である。
Figure 2014021470
式(b1−1)〜式(b1−7)中、
b2は、単結合又は炭素数1〜15の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
b3は、単結合又は炭素数1〜12の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
b4は、炭素数1〜13の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。但しLb3及びLb4の合計炭素数の上限は13である。
b5は、単結合又は炭素数1〜14の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
b6は、炭素数1〜15の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。但しLb5及びLb6の合計炭素数の上限は15である。
b7は、単結合又は炭素数1〜15の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
b8は、炭素数1〜15の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。但しLb7及びLb8の合計炭素数の上限は16である。
b9は、単結合又は炭素数1〜13の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
b10は、炭素数1〜14の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。但しLb9及びLb10の合計炭素数の上限は14である。
b11及びLb12は、単結合又は炭素数1〜11の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
b13は、炭素数1〜12の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。但しLb11、Lb12及びLb13の合計炭素数の上限は12である。
b14及びLb15は、それぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜13の2価の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
b16は、炭素数1〜14の脂肪族飽和炭化水素基を表す。但しLb14、Lb15及びLb16の合計炭素数の上限は14である。
b1は、式(b1−1)で表される基が好ましく、Lb2が単結合又は炭素数1〜6の脂肪族飽和炭化水素基である式(b1−1)で表される基がより好ましい。
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 2014021470
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 2014021470
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 2014021470
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 2014021470
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 2014021470
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 2014021470
式(b1−7)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 2014021470
Z5、Z6及びZ7の有機カチオンとしては、式(I)のZ1、と同様の有機カチオンが挙げられ、好ましくは、有機スルホニウムカチオン又は有機ヨードニウムカチオンであり、より好ましくは、式(b2−1)〜式(b2−4)のいずれかで表されるカチオンである。
式(C9)で表される塩としては、例えば、下記式で表される塩及び特開2012−6908号公報及び特開2012−72109号公報記載の塩が挙げられる。
Figure 2014021470
<溶剤(D)>
溶剤(D)は、本発明のレジスト組成物に含まれる成分を溶解するものであれば、特に限定されず、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等の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等の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等のエステル類;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等のケトン類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類等、及びこれらの混合溶剤が挙げられる。
<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。その他の成分(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、安定剤及び染料等が挙げられる。
<本発明のレジスト組成物の製造方法>
本発明のレジスト組成物は、樹脂(A)及び酸発生剤(B)、並びに、必要に応じて用いられる及び溶剤(D)、クエンチャー(C)及びその他の成分(F)を混合することにより調製できる。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、樹脂の種類や溶剤(D)への溶解度等に応じて、10〜40℃の範囲で適宜選択できる。混合時間は、混合温度に応じて、0.5〜24時間の範囲で適宜選択できる。なお、混合手段も特に制限はなく、攪拌混合などを用いることができる。各成分を混合した後は、孔径0.003〜0.2μm程度のフィルターを用いてろ過することが好ましい。
樹脂(A)の含有率は、固形分の総量に対して、好ましくは80質量%以上99質量%以下である。尚、本明細書において「固形分」とは、本発明のレジスト組成物から溶剤(D)を除いた成分の合計を意味する。該固形分の質量及び本発明のレジスト組成物に含まれる各成分の含有量は、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。
樹脂(A1)の含有率は、樹脂(A)の総量に対して、20質量%以上80質量%以下であり、好ましくは30質量%以上70質量%以下である。
樹脂(A2)の含有率は、樹脂(A)の総量に対して、好ましくは20質量%以上80質量%以下であり、より好ましくは30質量%以上70質量%以下である。
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30質量部以下であり、より好ましくは3質量部以上20質量部以下である。
本発明のレジスト組成物がクエンチャー(C)を含む場合、その含有率は、固形分の総量に対して、0.01〜4質量%程度が好ましい。
溶剤(D)の含有率は、本発明のレジスト組成物の総量に対して、90質量%以上が好ましく、92質量%以上がより好ましく、94質量%以上がさらに好ましく、99.9質量%以下が好ましく、99.5質量%以下がより好ましい。溶剤(D)の含有率が上記範囲内であると、レジストパターンを製造する際に、厚み30〜300nm程度の組成物層を形成しやすい。
その他の成分(F)を用いる場合、その含有量は、その他の成分(F)の種類に応じて適宜選択する。
<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)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)組成物層を露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程
を含む。
工程(1)における本発明のレジスト組成物の基板上への塗布は、スピンコーター等、通常、当該分野で用いられている塗布装置によって行うことができる。基板としては、例えば、シリコンウェハ等が挙げられる。本発明のレジスト組成物を塗布する前に、基板を洗浄してもよい。
工程(2)により、塗布後の組成物を乾燥することにより、溶剤が除去され、基板上に組成物層が形成される。乾燥は、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いた加熱乾燥(いわゆるプリベーク)、減圧装置を用いた減圧乾燥、或いはこれらの手段を組み合わせて行われる。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、通常、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、電子線や、超紫外光(EUV)を照射するもの、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又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。
工程(3)は該組成物層を露光する工程であり、好ましくは、露光機を用いて該組成物層を露光する工程である。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、電子線や、超紫外光(EUV)を照射するもの、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又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。該露光機は液浸露光機であってもよい。尚、本明細書において、これらの放射線を照射することを総称して「露光」という場合がある。
工程(4)は、露光後の組成物層を加熱する工程(いわゆるポストエキスポジャーベーク)であり、好ましくは、加熱装置により現像する工程である。加熱装置としては、ホットプレート等が挙げられる。加熱温度としては、通常、50〜200℃、好ましくは、70〜150℃である。加熱時間としては、通常、20〜90秒、好ましくは、30〜70秒である。工程(4)を行うことにより、樹脂(A)の脱保護反応が促進される。
工程(5)は、加熱後の組成物層を現像する工程であり、好ましくは、加熱後の組成物層を現像装置により現像する工程である。現像方法としては、ディップ法、パドル法、スプレー法、ダイナミックディスペンス法等が挙げられる。現像温度は、例えば、5〜60℃が好ましく、現像時間は、例えば、5〜300秒間が好ましい。現像液の種類を選択することにより、ポジ型又はネガ型のレジストパターンを製造できる。
本発明のレジスト組成物からポジ型レジストパターンを製造する場合は、現像液としてアルカリ現像液を用いる。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、(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。アルカリ現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。
現像後レジストパターンを超純水で洗浄し、次いで、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。
本発明のレジスト組成物からネガ型レジストパターンを製造する場合は、現像液として有機溶剤を含む現像液(以下「有機系現像液」という場合がある)を用いる。
有機系現像液に含まれる有機溶剤としては、2−ヘキサノン、2−ヘプタノンなどのケトン溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテルエステル溶剤;酢酸ブチル等のエステル溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル溶剤;N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤;アニソールなどの芳香族炭化水素溶剤等が挙げられる。
有機系現像液中、有機溶剤の含有率は、90質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に有機溶剤のみであることがさらに好ましい。
中でも、有機系現像液としては、酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンを含む現像液が好ましい。有機系現像液中、酢酸ブチル及び2−ヘプタノンの合計含有率は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、90質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンのみであることがさらに好ましい。
有機系現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。また、有機系現像液には、微量の水分が含まれていてもよい。
現像の際、有機系現像液とは異なる種類の溶剤に置換することにより、現像を停止してもよい。
現像後のレジストパターンをリンス液で洗浄することが好ましい。リンス液としては、レジストパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができ、好ましくはアルコール溶剤又はエステル溶剤である。
洗浄後は、基板及びパターン上に残ったリンス液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、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等に有用である。特に、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物に有用であり、さらに、反射防止膜を使用しない場合でも、定在波効果によって発生する凹凸が小さく、形状に優れたレジストパターンを製造できるため、イオンインプランテーション用のレジスト組成物に有用である。
実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。例中、含有量ないし使用量を表す「%」及び「部」は、特記しないかぎり質量基準である。
樹脂の重量平均分子量は、下記の分析条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより求めた値である。
装置 :HLC−8120GPC型(東ソー(株)製)
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー(株)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(株)製)
樹脂(A2)における各基の導入率は、H−NMRにより、ピーク面積の比から求めた。
樹脂(A1)の合成
樹脂(A1)の合成に使用した化合物(モノマー)を下記に示す。
Figure 2014021470
以下、式記号に応じて「モノマーA」等という。
合成例1〔樹脂A1−1の合成〕
モノマーA、モノマーD及びモノマーGをモル比50:25:25の割合で仕込み、次いで、全化合物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)とを全化合物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77℃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(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8.0×10である共重合体を収率60%で得た。この共重合体は、以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂A1−1とする。
Figure 2014021470
合成例2〔樹脂A1−2の合成〕
モノマーB、モノマーC、モノマーE、モノマーF及びモノマーGをモル比45:14:2.5:22:16.5の割合で仕込み、次いで、全化合物の合計質量に対して、1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えた。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)とを全化合物の合計モル数に対して、それぞれ、0.95mol%と2.85mol%との割合で添加し、これを73℃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7.9×10である共重合体を収率70%で得た。この共重合体は、以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂A1−2とする。
Figure 2014021470
合成例3〔樹脂A1−3の合成〕
モノマーA、モノマーC、モノマーD及びモノマーGをモル比42:10:11:37の割合で仕込み、次いで、全化合物の合計質量に対して、1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えた。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)とを全化合物の合計モル数に対して、それぞれ、1.2mol%と3.6mol%との割合で添加し、これを73℃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(9:1)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7.0×10である共重合体を収率75%で得た。この共重合体は、以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂A1−3とする。
Figure 2014021470
樹脂(A2)の合成
合成例4〔樹脂A2−1の合成〕
ポリビニルフェノール(日本曹達(株)製「VP−15000」)100部とアセトン400部とを仕込み、次いで炭酸カリウム46.0部と2−ヨードプロパン28.3部と水4.6部とを加え攪拌し、この混合溶液を30時間還流した。その後、反応溶液にメチルイソブチルケトン200部を加え、次いで、2%シュウ酸水を258部加えて攪拌し、分液した。さらに有機層に2%シュウ酸水258部加えて攪拌し、分液する操作を2回行った。分液後の有機層にメチルイソブチルケトンを300部とイオン交換水166部を加え分液洗浄する操作を4回行った。洗浄後の有機層を濃縮し、さらにメチルイソブチルケトン300部加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−1−1のメチルイソブチルケトン溶液448部(固形分22%)を得た。
樹脂A2−1−1のメチルイソブチルケトン溶液176部、メチルイソブチルケトン330部及びp−トルエンスルホン酸2水和物0.004部を仕込み、この混合溶液の総量が273部になるまで濃縮した。濃縮後の樹脂溶液にエチルビニルエーテル8.01部を滴下し、2.5時間攪拌して反応させた。その後、この反応溶液にイオン交換水58.2部及びトリエチルアミン0.005部を加えて攪拌し、分液した。次いで、有機層にイオン交換水58.2部を加えて分液する操作を4回行った。洗浄終了後の有機層を、濃縮し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート260部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−1のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液143部(固形分30%)を得た。樹脂A2−1の重量平均分子量は1.70×10、全構造単位に対するイソプロピル基の導入率は、14.2モル%、エトキシエチル基の導入率は29.7モル%であった。樹脂A2−1は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 2014021470
合成例5〔樹脂A2−2の合成〕
ポリビニルフェノール(日本曹達(株)製「VP−15000」)40部、メチルイソブチルケトン240部及びp−トルエンスルホン酸2水和物0.006部を仕込み、この混合溶液の総量が200部になるまで濃縮した。濃縮後の樹脂溶液にイソブチルビニルエーテル10.55部を滴下し、2.5時間攪拌した。その後、メチルイソブチルケトン80部で希釈し、その溶液にイオン交換水120部とトリエチルアミン0.005部とを加えて攪拌し、分液した。次いで有機層にイオン交換水120部を加えて分液する操作を4回行った。洗浄終了後の有機層を、濃縮し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート392部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−2のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液157部(固形分31%)を得た。樹脂A2−2の重量平均分子量は2.00×10、全構造単位に対するイソブトキシエチル基の導入率は、27.2モル%であった。樹脂A2−2は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 2014021470
合成例6〔樹脂A2−3の合成〕
ポリビニルフェノール(日本曹達(株)製「VP−15000」)100部とアセトン400部とを仕込み、次いでトリエチルアミン13.6部を加え攪拌し、ベンゾイルクロリド12.6部を滴下した。その混合溶液を2時間攪拌後、メチルイソブチルケトン200部を加え、次いで、0.5%シュウ酸水を242部加えて攪拌し、分液した。さらに有機層に0.5%シュウ酸水242部を加えて攪拌し、分液する操作を2回行った。分液後の有機層にメチルイソブチルケトンを300部とイオン交換水166部を加え分液洗浄する操作を4回行った。洗浄後の有機層を濃縮し、さらにメチルイソブチルケトン300部加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−3−1のメチルイソブチルケトン溶液356部(固形分27%)を得た。
樹脂A2−3−1のメチルイソブチルケトン溶液145部、メチルイソブチルケトン375部及びp−トルエンスルホン酸2水和物0.004部を仕込み、この混合溶液の総量が280部になるまで濃縮した。濃縮後の樹脂溶液にエチルビニルエーテル9.66部を滴下し、2.5時間攪拌した。その後、イオン交換水60.4部とトリエチルアミン0.005部とを加えて攪拌し、分液した。次いで有機層にイオン交換水60.4部を加えて分液する操作を4回行った。洗浄終了後の有機層を、濃縮し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート300部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−3のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液162部(固形分29%)を得た。樹脂A2−3の重量平均分子量は1.80×10、ベンゾイル基の保護率は、10.2%、全構造単位に対するエトキシエチル基の導入率は35.3%であった。樹脂A2−3は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 2014021470
(レジスト組成物の調製)
以下に示す成分の各々を表1に示す質量部で混合して溶剤に溶解させた後、孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターでろ過して、レジスト組成物を調製した。
Figure 2014021470
<樹脂>
A1−1:樹脂A1−1
A1−2:樹脂A1−2
A1−3:樹脂A1−3
A2−1:樹脂A2−1
A2−2:樹脂A2−2
A2−3:樹脂A2−3
<酸発生剤>
B1:ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン;商品名「WPAG−170」(和光純薬工業(株)製)
Figure 2014021470
B2:トリフェニルスルホニウム=2,4,6-トリイソプロピルベンゼンスルホナート(東洋合成工業(株)製)
Figure 2014021470
B3:特開2006−257078記載の方法で合成した。
Figure 2014021470
<クエンチャー>
C1:テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(東京化成工業(株)製)
<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 130部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 16部
γ−ブチロラクトン 6部
実施例1〜4及び比較例1〜3
(ポジ型レジストパターンの製造)
4インチのシリコンウェハを、ダイレクトホットプレート上で、ヘキサメチルジシラザンを用いて90℃で60秒処理した。このシリコンウェハに、レジスト組成物を、組成物層の膜厚が300nmとなるようにスピンコートした。その後、ダイレクトホットプレート上で、90℃で60秒間プリベークして組成物層を形成した。ウェハ上に形成された組成物層に、KrFエキシマレーザー露光機[NSR−2250EX12B;(株)ニコン製、NA=0.55、2/3Annular]を用いて、露光量を段階的に変化させて1:1ラインアンドスペースパターンを露光した。
露光後、ホットプレート上にて、120℃で60秒間ポストエキスポジャーベークを行い、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うことにより、ポジ型レジストパターンを得た。
得られたレジストパターン(ラインアンドスペースパターン)を走査型電子顕微鏡で観察し、線幅300nmのラインアンドスペースパターンのライン幅とスペース幅とが1:1となる露光量を実効感度とした。
定在波評価:実効感度において得られたレジストパターンの側壁を走査型電子顕微鏡で観察し、定在波効果による凹凸が観察されなかったものを○、該凹凸が少し観察されたものを△、該凹凸が強く観察されたものを×とし、その結果を表2に示した。
解像度評価:実効感度において得られたレジストパターンを走査型電子顕微鏡で観察し、レジストパターンが倒れずに解像する最小線幅を解像度とした。その結果を表2に示した。
Figure 2014021470
実施例5〜8及び比較例
(ネガ型レジストパターンの製造)
現像を、酢酸ブチルで30秒間のダイナミックディスペンス法によって現像を行う以外は(ポジ型レジストパターンの製造)と同様の操作を行うことにより、ネガ型レジストパターンを得た。
得られたレジストパターン(ラインアンドスペースパターン)を走査型電子顕微鏡で観察し、線幅300nmのラインアンドスペースパターンのライン幅とスペース幅とが1:1となる露光量を実効感度とした。
得られたレジストパターンについて、実施例と同様にして、定在波評価と解像度評価とを行った。その結果を表3に示した。
Figure 2014021470
本発明のレジスト組成物によれば、優れた形状のレジストパターンを製造できる。

Claims (6)

  1. 樹脂及び酸発生剤を含み、
    樹脂が、(A1)と(A2)とを含む樹脂であり、
    (A1)の含有率が、樹脂の総量に対して、20質量%以上80質量%以下であるレジスト組成物。
    (A1)式(1)で表される基を有し、芳香族炭化水素基を有さない樹脂。
    (A2)式(2)で表される基を有し、側鎖に芳香族炭化水素基を有する樹脂。
    Figure 2014021470
    [式(1)中、Ra1〜Ra3は、互いに独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表すか、Ra1及びRa2は、互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、Ra3は炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜20の脂環式炭化水素基を表す。*は結合手を表す。]
    Figure 2014021470
    [式(2)中、Ra1’及びRa2’は、互いに独立に、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、Ra1’は、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又は硫黄原子で置き換わってもよい。*は結合手を表す。]
  2. 樹脂(A1)が、式(a1−1)で表される構造単位、式(a1−2)で表される構造単位及び式(a1−3)で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位を含む樹脂である請求項1記載のレジスト組成物。
    Figure 2014021470
    [式(a1−1)、式(a1−2)及び式(a1−3)中、
    a1及びLa2は、互いに独立に、酸素原子又は−O−(CH2k1−CO−O−を表し、k1は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
    a4、Ra5及びRa8は、互いに独立に、水素原子又はメチル基を表す。
    a6、Ra7、Ra9、Ra10及びRa11は、互いに独立に、炭素数1〜10の飽和炭化水素基を表す。
    m1は0〜14の整数を表す。
    n1は0〜10の整数を表す。
    n1’は0〜3の整数を表す。]
  3. 樹脂(A2)が、式(a5−1)で表される構造単位を含有する樹脂である請求項1又は2記載のレジスト組成物。
    Figure 2014021470
    [式(a5−1)中、
    a1’及びRa2’は、互いに独立に、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、Ra1’は、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又は硫黄原子で置き換わってもよい。
    a5は、水素原子又はメチル基を表す。
    a1は、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。]
  4. 酸発生剤が、フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生する酸発生剤を含む酸発生剤である請求項1〜3のいずれか一項記載のレジスト組成物。
  5. 酸発生剤が、式(B1)で表される化合物及び式(B2)で表される塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む酸発生剤である請求項1〜4のいずれか一項記載のレジスト組成物。
    Figure 2014021470
    [式(B1)中、Rb1及びRb2は、互いに独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。]
    Figure 2014021470
    [式(B2)中、Rb3は、炭素数1〜20の炭化水素基を表し、該炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
    は有機カチオンを表す。]
  6. (1)請求項1〜5のいずれか一項記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
    (2)塗布後の組成物を乾燥し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、及び
    (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。
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