JP2014085514A - 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】熱衝撃に対するクラック耐性に優れた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、スチレン構造単位及びアクリル構造単位を含む樹脂であるレジスト組成物。
【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。
特許文献1には、樹脂として、下記式で表される樹脂及びノボラック樹脂を含有するレジスト組成物が記載されている。
Figure 2014085514
特開2003−156849号公報
半導体チップの多ピン薄膜実装において、接続用端子(バンプ)である高さ4〜150μm程度の突起電極は、フォトリソグラフィ技術によって基板上に配置される。
従来から知られる上記のレジスト組成物は、得られるレジストパターンに熱衝撃を与えた際のクラック耐性が必ずしも十分に満足できない場合があったため、バンプ形成に用いることは困難であった。
本発明は、以下の発明を含む。
〔1〕 樹脂及び酸発生剤を含み、
樹脂が、式(a1−2)で表される構造単位及び式(a2−3)で表される構造単位を含む樹脂であるレジスト組成物。
Figure 2014085514
[式(a1−2)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。
a6は、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す。
mは、0〜4の整数を表す。mが2以上のとき、複数のRa6は互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 2014085514
[式(a2−3)中、
a9は、水素原子又はメチル基を表す。
a12は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a1は、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
nは、1〜30の整数を表す。nが2以上のとき、複数のLa1は互いに同一でも異なっていてもよい。]
〔2〕 式(a1−2)で表される構造単位及び式(a2−3)で表される構造単位を含む樹脂において、式(a2−3)で表される構造単位の含有率が、該樹脂の全構造単位に対して、0.1〜80モル%である〔1〕記載のレジスト組成物。
〔3〕 (1)〔1〕又は〔2〕記載のレジスト組成物を基板に塗布する工程;
(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)組成物層に露光する工程;
(4)露光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、熱衝撃に対するクラック耐性に優れた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製造したレジストパターンの形状を説明するための概略断面図である。
本発明のレジスト組成物は、樹脂(A)及び酸発生剤(B)を含む。
本発明のレジスト組成物は、さらに、溶剤(D)及び/又はクエンチャー(C)を含むことが好ましい。
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。
また、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、式(a1−2)で表される構造単位及び式(a2−3)で表される構造単位を含む樹脂(以下「樹脂(A1)」という場合がある。)を含む。樹脂(A)は、さらに樹脂(A1)以外の樹脂を含んでいてもよい。
<樹脂(A1)>
樹脂(A1)は、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。)を含む。
Figure 2014085514
[式(a1−2)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。
a6は、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す。
mは、0〜4の整数を表す。mが2以上のとき、複数のRa6は互いに同一でも異なっていてもよい。]
a1’〜Ra3’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、並びに、これらが組み合わせられた基が挙げられる。
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。
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、下記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。該脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16である。
Figure 2014085514
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。
アルキル基と脂環式炭化水素基とが組み合わせられた基としては、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、シクロヘキシルエチル基、イソボルニル基及び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−イル基等が挙げられる。
アルキル基と芳香族炭化水素基とが組み合わせられた基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、トリチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等のアラルキル基が挙げられる。
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、前記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。
−O−C(Ra1')(Ra2')−ORa3'で表される基の具体例としては、例えば、以下の基が挙げられる。
Figure 2014085514
式(a1−2)において、Ra1’は、好ましくは、水素原子である。
a2’は、好ましくは、炭素数1〜12の炭化水素基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
a3’の炭化水素基は、好ましくは、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、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基又はこれらが組合わせされた基であり、より好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜12の脂環式炭化水素基又はこれらが組合わせされた基である。いずれの場合も、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てもよく、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、水素原子が好ましい。
a6は、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
mは、0又は1が好ましく、0がより好ましい。
構造単位(a1−2)としては、例えば、式(a1−2−1)〜式(a1−2−8)のいずれかで表される構造単位が挙げられる。また、構造単位(a1−2)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。
Figure 2014085514
樹脂(A1)において、構造単位(a1−1)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%がさらに好ましい。
樹脂(A1)は、式(a2−3)で表される構造単位(以下「構造単位(a2−3)」という場合がある。)を含む。
Figure 2014085514
[式(a2−3)中、
a9は、水素原子又はメチル基を表す。
a12は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a1は、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
nは、1〜30の整数を表す。nが2以上のとき、複数のLa1は互いに同一でも異なっていてもよい。]
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、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
アルカンジイル基としては、例えば、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、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;が挙げられる。
a12は、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基が好ましい。
a1は、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基が好ましく、エタン−1,2−ジイル基がより好ましい。
nは、1〜10の整数が好ましい。
構造単位(a2−3)を導くモノマーとしては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノプロピルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノブチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ペンタエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、オクタエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
樹脂(A1)は、構造単位(a1−2)及び構造単位(a2−3)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、酸不安定基を有する構造単位(ただし、構造単位(a1−2)とは異なる。)(以下「構造単位(a1)」という場合がある。)と、酸不安定基を有しない構造単位(ただし、構造単位(a2−3)とは異なる。)(以下「構造単位(a2)」という場合がある。)とが挙げられる。
「酸不安定基」とは、脱離基を有し、酸との接触により脱離基が脱離して、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。酸不安定基としては、例えば、式(1)で表される基、式(2)で表される基等が挙げられる。
Figure 2014085514
[式(1)中、Ra1、Ra2及び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が組み合わせられた基を表すか、Ra1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、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が組み合わせられた基を表す。*は結合手を表す。]
Figure 2014085514
[式(2)中、Ra21及びRa22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、Ra23は、炭素数1〜20の炭化水素基を表すか、Ra21は、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra22及びRa23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。]
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、下記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。該脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16である。
Figure 2014085514
アルキル基と脂環式炭化水素基とが組み合わせられた基としては、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、イソボルニル基及び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 2014085514
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)においてRa1〜Ra3のいずれも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及びRa2が結合して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。
式(2)で表される基は、式(a1−2)の−O−C(Ra1')(Ra2')−ORa3'で表される基で説明した基と同じ基が挙げられる。
構造単位(a1)を導くモノマーは、酸不安定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)で表される基及び/又は式(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より好ましく、式(1)で表される基及び/又は式(2)で表される基と(メタ)アクリロイル基とを有するモノマーがさらに好ましい。
構造単位(a)としては、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。)が挙げられる。
Figure 2014085514
[式(a1−1)中、
a1〜Ra3は、上記と同じ意味を表す。
a4は、水素原子又はメチル基を表す。]
構造単位(a1−1)としては、例えば、式(a1−1−1)〜式(a1−1−17)のいずれかで表される構造単位が挙げられる。
Figure 2014085514
Figure 2014085514
構造単位(a2)としては、たとえば、式(a2−1)又は式(a2−2)で表される構造単位(以下、式番号に応じて「構造単位(a2−1)」等という場合がある。)が挙げられる。
Figure 2014085514
[式(a2−1)中、
a7は、水素原子又はメチル基を表す。
a10は、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す。
m’は0〜4の整数を表す。m’が2以上のとき、複数のRa10は互いに同一でも異なっていてもよい。
式(a2−2)中、
a8は、水素原子又はメチル基を表す。
a11は、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。]
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、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
アルカンジイル基としては、例えば、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、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;が挙げられる。
炭化水素基としては、式(a1−2)におけるRa1'〜Ra3'の炭化水素基と同じものが挙げられる。
a7は、水素原子が好ましい。
a10は、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
m’は、0又は1が好ましく、0がより好ましい。
a11は、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数5〜10の脂環式炭化水素基が好ましい。
構造単位(a2−1)としては、式(a2−1−1)、式(a2−1−2)、式(a2−1−3)又は式(a2−1−4)で表される構造単位が好ましい。また、構造単位(a2−1)を導くモノマーは、例えば、特開2010−204634号公報に記載されている。
Figure 2014085514
構造単位(a2−2)を導くモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;
シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル;
アダマンチル(メタ)アクリレート等の多環式(メタ)アクリル酸エステル;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アリールエステル;が挙げられる。
さらに、構造単位(a2)を導くモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、4-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−イソプロポキシスチレン等が挙げられる。
樹脂(A1)としては、例えば、式(A1−1)〜式(A1−8)で表される樹脂が挙げられる。
Figure 2014085514
樹脂(A1)において、構造単位(a1−2)の含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、好ましくは20〜99.9モル%、より好ましくは40〜95モル%、さらに好ましくは50〜90モル%である。
構造単位(a2−3)の含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、好ましくは0.1〜80モル%、より好ましくは0.5〜15モル%、さらに好ましくは1〜7モル%である。
構造単位(a1−2)と構造単位(a2−3)との含有量比〔構造単位(a1−2):構造単位(a2−3)〕はモル基準で、好ましくは50:50〜99:1であり、より好ましくは70:30〜97:3である。
樹脂(A1)は、さらに構造単位(a2−1)を含むことが好ましい。この場合、構造単位(a2−1)の含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、好ましくは1〜40モル%、より好ましくは3〜30モル%、さらに好ましくは5〜20モル%である。
樹脂(A1)が構造単位(a1)を含む場合、構造単位(a1)と構造単位(a1−2)との合計含有率は、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%がさらに好ましい。
樹脂(A1)が構造単位(a2)を含む場合、その含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、0.1〜40モル%が好ましく、0.1〜20モル%がより好ましい。
樹脂(A1)は、上述のモノマーを公知の重合法(例えばラジカル重合法)により製造できる。樹脂(A1)が有する各構造単位の含有率は、重合に用いるモノマーの使用量で調整できる。
樹脂(A1)の重量平均分子量は、好ましくは、10,000以上(より好ましくは15,000以上)、100,000以下(より好ましくは50,000以下)である。なお、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(A1)以外の樹脂>
樹脂(A1)以外の樹脂としては、アルカリ可溶性樹脂が好ましい。アルカリ可溶性樹脂とは、酸性基を含有し、アルカリ現像液に可溶な樹脂である。酸性基は、例えば、カルボキシ基、スルホ基、フェノール性ヒドロキシ基である。
アルカリ可溶性樹脂としては、レジスト分野で公知のアルカリ可溶性樹脂を用いることができ、例えば、構造単位(a1−2)と構造単位(a2−3)との両方又はいずれかを有しないビニル重合体、ノボラック樹脂等が挙げられる。
樹脂(A)は、ノボラック樹脂を含むことが好ましい。
ノボラック樹脂とは、フェノール化合物とアルデヒドとを触媒の存在下に縮合させて得られる樹脂である。フェノール化合物としては、例えば、フェノール;o−、m−又はp−クレゾール;2,3−、2,5−、3,4−又は3,5−キシレノール;2,3,5−トリメチルフェノール;2−、3−又は4−tert−ブチルフェノール;2−tert−ブチル−4−又は5−メチルフェノール;2−、4−又は5−メチルレゾルシノール;2−、3−又は4−メトキシフェノール;2,3−、2,5−又は3,5−ジメトキシフェノール;2−メトキシレゾルシノール;4−t−ブチルカテコール;2−、3−又は4−エチルフェノール;2,5−又は3,5−ジエチルフェノール;2,3,5−トリエチルフェノール;2−ナフトール;1,3−、1,5−又は1,7−ジヒドロキシナフタレン;キシレノールとヒドロキシベンズアルデヒドとの縮合により得られるポリヒドロキシトリフェニルメタン系化合物等が挙げられる。
なかでも、ノボラック樹脂の製造に用いられるフェノール化合物としては、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−キシレノール、2,5−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2−t−ブチルフェノール、3−t−ブチルフェノール、4−t−ブチルフェノール、2−t−ブチル−4−メチルフェノール、2−t−ブチル−5−メチルフェノールが好ましい。
アルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、アクロレイン又はクロトンアルデヒドのような脂肪族アルデヒド類;シクロヘキサンアルデヒド、シクロペンタンアルデヒド、フルフラール又はフリルアクロレイン等の脂環式アルデヒド類;ベンズアルデヒド、o−、m−もしくはp−メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒド、2,4−、2,5−、3,4−もしくは3,5−ジメチルベンズアルデヒド又はo−、m−もしくはp−ヒドロキシベンズアルデヒドのような芳香族アルデヒド類;フェニルアセトアルデヒド又はケイ皮アルデヒドのような芳香脂肪族アルデヒド類等が挙げられる。これらのアルデヒドのなかでは、工業的に入手しやすいことから、ホルムアルデヒドが好ましい。
フェノール化合物とアルデヒドとの縮合に用いられる触媒の例としては、塩酸、硫酸、過塩素酸又は燐酸のような無機酸;蟻酸、酢酸、蓚酸、トリクロロ酢酸又はp−トルエンスルホン酸のような有機酸;酢酸亜鉛、塩化亜鉛又は酢酸マグネシウムのような二価金属塩等が挙げられる。かかる触媒の使用量は、例えば、アルデヒド1モルに対して0.01〜1モルである。
フェノール化合物とアルデヒドとの縮合反応は常法に従って行うことができる。該縮合反応は、例えば、フェノール化合物とアルデヒドとを混合した後、例えば、触媒の存在下、60〜120℃の温度で2〜30時間程度反応させることにより行う。当該縮合反応は溶媒の存在下で行ってもよい。反応に用いる各成分は、それぞれ単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。反応終了後、例えば、必要に応じて反応混合物に水に不溶な溶媒を加え、反応混合物を水で洗浄し、濃縮することにより、ノボラック樹脂を取り出すことができる。
ノボラック樹脂の重量平均分子量は、好ましくは、3,000以上(より好ましくは4,000以上、さらに好ましくは5,000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15,000以下)である。
本発明のレジスト組成物がノボラック樹脂を含む場合、その含有率は、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)>
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。
非イオン系酸発生剤としては、式(B1)で表される基を有する化合物が好ましい。
Figure 2014085514
[式(B1)中、
b1は、フッ素原子を有してもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該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で置換されてもよい。]
炭素数1〜10の炭化水素基としては、式(2)におけるRa1’〜Ra3’と同じ基が挙げられる。該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で置換された基としては、例えば、式(Y1)〜式(Y12)のいずれかで表される基が挙げられる。好ましくは、式(Y7)〜式(Y9)のいずれかで表される基であり、より好ましくは、式(Y9)で表される基である。
Figure 2014085514
フッ素原子を有する炭素数1〜18炭化水素基としては、好ましくは、フッ素原子を有する炭素数1〜10のアルキル基又はフッ素原子を有する芳香族炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1〜8のペルフルオロアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基である。
式(B1)で表される基を有する化合物としては、例えば、式(b1)〜式(b3)のいずれかで表される化合物が挙げられ、好ましくは式(b1)又は式(b2)で表される化合物である。
Figure 2014085514
[式(b1)〜式(b3)中、Rb1は、上記と同じ意味を表す。
b2及びRb3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又はアルコキシ基を表す。
環Wb1は、置換基を有していてもよい炭素数6〜14の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表す。]
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、ブチル基、ペンチル基等が挙げられ、好ましくはメチル基である。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基等が挙げられ、好ましくはメトキシ基である。
炭素数6〜14の芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環及びアントラセン環が挙げられる。
芳香族複素環としては、環を構成する原子数が6〜14の環が好ましく、例えば、下記の環が挙げられる。
Figure 2014085514
環Wb1が有していてもよい置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基等が挙げられる。
環Wb1は、好ましくは無置換のナフタレン環である。
式(b1)で表される化合物としては、式(b4)〜式(b7)のいずれかで表される化合物が好ましく、式(b4)で表される化合物がより好ましい。
Figure 2014085514
[式(b4)〜式(b7)中、Rb1は、上記と同じ意味を表す。
b4、Rb5及びRb6は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。]
式(b1)で表される化合物としては、例えば、式(b1−1)〜式(b1−11)のいずれかで表される化合物が挙げられる。好ましくは式(b1−5)〜式(b1−11)のいずれかで表される化合物であり、より好ましくは、式(b1−6)又は式(b1−7)で表される化合物である。
Figure 2014085514
式(b2)で表される化合物としては、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 2014085514
式(b3)で表される化合物としては、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 2014085514
イオン系酸発生剤としては、式(b8)又は式(b9)で表される化合物が好ましい。
Figure 2014085514
[式(b8)及び式(b9)中、
b1及びAb2は、互いに独立に、酸素原子又は硫黄原子を表す。
b7〜Rb10は、互いに独立に、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表す。
X1及びX2は、有機アニオンを表す。]
炭素数1〜10の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、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。
炭素数6〜12の芳香族化合物としては、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−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
b7〜Rb10は、好ましくは、炭素数6〜12の芳香族化合物であり、より好ましくはフェニル基である。
X1及びX2としては、スルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが挙げられる。好ましくはスルホン酸アニオンであり、式(b10)で表されるスルホン酸アニオンが好ましい。
Figure 2014085514
[式(b10)中、Rb11は、フッ素原子を有してもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該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で置換されてもよい。]
b11としては、式(B1)中のRb1と同様の基が挙げられる。
式(b8)で表される化合物として、例えば、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2014085514
式(b9)で表される化合物として、例えば、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2014085514
<クエンチャー(C)>
クエンチャー(C)は、露光により酸発生剤から発生する酸を捕捉する作用を有する化合物である。クエンチャー(C)としては、例えば、塩基性の含窒素有機化合物が挙げられる。
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、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。
塩基性の含窒素有機化合物としては、例えば、式(C1)又は式(C2)で表される化合物が挙げられる。なかでも、式(C2)で表される化合物が好ましい。
Figure 2014085514
[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。]
式(C1)におけるアルキル基、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。
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、ジブチルメチルアミン、メチルジペンチルアミン、ジヘキシルメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジヘプチルメチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、ジデシルメチルアミン、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、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。
Figure 2014085514
[式(C2)中、環Wは、環を構成する原子に窒素原子を含む複素環、あるいは、置換又は無置換のアミノ基を有するベンゼン環を表す。
は、フェニル基又はナフチル基を表す。
nは、2又は3を表す。]
前記の置換又は無置換のアミノ基は、−NRで表され、R及びRは、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜10の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。
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、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、式(1)中の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、式(2)中のRa1’〜Ra3’におけるものと同様の基が挙げられる。
環を構成する原子に窒素原子を含む複素環は、芳香環でも非芳香環でもよく、窒素原子とともに他のヘテロ原子(例えば、酸素原子、硫黄原子)を有していてもよい。該複素環が有する窒素原子の数は、例えば、1〜3個である。該複素環としては、例えば、式(Y13)〜式(Y28)のいずれかで表される環が挙げられる。
Figure 2014085514
環Wは、は、好ましくは環を構成する原子に窒素原子を含む複素環であり、より好ましくは、式(Y20)〜式(Y25)のいずれかで表される環である。
式(C2)で表される化合物として、例えば、式(I−1)〜式(I−11)のいずれかで表される化合物が挙げられる。好ましくは式(I−2)〜式(I−8)のいずれかで表される化合物である。
Figure 2014085514
<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>
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、上述の成分以外のその他の成分(以下「その他の成分(F)」という場合がある)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。
<レジスト組成物の製造方法>
レジスト組成物は、樹脂(A)、酸発生剤(B)、並びに、必要に応じて用いられる塩基性化合物(C)、溶剤(D)及びその他の成分(F)を混合することにより調製することができる。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、樹脂等の種類や樹脂等の溶剤(D)に対する溶解度等に応じて適切な温度範囲を、例えば10〜40℃である。混合時間は、混合温度に応じて選ぶことができ、例えば0.5〜24時間である。混合手段に特に制限はなく、例えば攪拌混合等が挙げられる。
各成分を混合した後は、孔径0.1〜50μm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)の含有量は、レジスト組成物の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「レジスト組成物の固形分」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。レジスト組成物の固形分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等の公知の分析手段で測定することができる。
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0.1質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは0.5質量部以上5質量部以下である。
クエンチャー(C)の含有量は、レジスト組成物の固形分の総量に対して、好ましくは0.01質量%以上4質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上3質量%以下である。
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、通常35質量%以上80質量%以下であり、好ましくは40質量%以上75質量%以下であり、より好ましくは42質量%以上70質量%以下、さらに好ましくは45質量%以上68質量%以下である。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3〜150μm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)請求項1又は2記載のレジスト組成物を基板に塗布する工程;
(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)組成物層に露光する工程;
(4)露光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、基板上には予め半導体素子(例えば、トランジスタ、ダイオード等)等が形成されていてもよい。本発明のレジスト組成物をパンブ形成に用いる場合、基板としては、さらに導電材料が積層されているものが好ましい。導電材料としては、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、パラジウム(Pd)及び銀(Ag)からなる群より選ばれる少なくとも一種の金属、又は当該群から選ばれる少なくとも一種の金属を含む合金が挙げられる。好ましくは、銅又は銅を含む合金である。
これらの基板は予め洗浄したり、反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜の形成には例えば、市販の有機反射防止膜用組成物を用いることができる。
工程(2)では、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。
工程(2)で得られた組成物層の膜厚が3〜150μmであることが好ましい。より好ましくは4〜100μmである。
工程(3)では、好ましくは、露光機を用いて組成物層に露光する。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。露光機の露光光源としては、製造しようとするレジストパターンの解像度に応じて選択すればよいが、波長345〜436nmの光を放射する光源が好ましく、g線(波長:436nm)、h線(波長:405nm)又はi線(波長:365nm)がより好ましい。
工程(3)の後、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)を行ってもよい。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、60〜120℃である。加熱時間としては、通常、40〜400秒、好ましくは、50〜350秒である。
工程(4)は、好ましくは、露光後の組成物層を現像装置により現像する。前記加熱工程を行う場合は、加熱後の組成物層を現像する。現像には、通常、アルカリ現像液が利用される。該アルカリ現像液としては例えば、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、超純水等でリンス処理を行い、さらに基板及びレジストパターン上に残存している水分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、特に優れた形状のレジストパターンを製造できるため、バンプの形成に有用である。バンプは、通常以下の手順より形成される。
半導体素子等が形成されたウェハ上に、導電材料(シードメタル)を積層して導電層を形成した後、該導電層上に本発明のレジスト組成物によりレジストパターンを形成する。次いで、該レジストパターンを鋳型として、メッキにより電極材料(例えば、Cu、Ni、はんだ等)を堆積させた後、レジストパターンと、レジストパターンの下に残存する導電層をエッチング等により除去することにより、バンプを形成することができる。導電層を除去した後、必要に応じて、熱処理によって電極材料を溶融させたものをバンプとしてもよい。
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 :東ソー株式会社製HLC−8320GPC型)
カラム:TSKgel G4000HXL+TSKgel G2000HXL+ 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)
樹脂の構造は化合物の構造はNMR(ECA−500型;日本電子製)により分析した。
樹脂の合成
樹脂の合成において使用した化合物(モノマー)を下記に示す。
Figure 2014085514
モノマーA:p-(1−エトキシエトキシ)スチレン(東ソー有機化学(株)製;PEES)
モノマーB:メタクリル酸メトキシポリエチレングリコール(共栄社化学(株)製;ライトエステル130MA)
モノマーC:メタクリル酸メトキシジエチレングリコール(新中村化学工業(株)製;NKエステル(登録商標)M−20G)
合成例1[樹脂A1−1の合成]
冷却管、攪拌機を備えた四つ口フラスコにプロピレングリコールメチルエーテルアセテートを34部仕込み、窒素置換後85℃まで昇温した。そこへ上記モノマーA50部、モノマーB 6.8部及びアゾビスイソブチロニトリル0.54部をプロピレングリコールメチルエーテルアセテート51部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。その後85℃を保ったまま6時間攪拌を継続した。反応液を40℃に冷却後、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート62部を添加し、この液を冷却したヘプタン738部に注ぎ樹脂を再沈させた。ろ過して樹脂を取得した後、得られた樹脂を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部で溶解し、濃縮を行い、樹脂A1−1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98部(固形分36%)を得た。樹脂A1−1の重量平均分子量は2.8×10であった。樹脂A1−1において、重合に用いたモノマーAに対する、エトキシエチル基が脱離してヒドロキシ基が形成されたものの割合をH−NMRにより測定したところ、14.7モル%であった。樹脂A1−1は、下記の構造単位を有する。
Figure 2014085514
合成例2[樹脂A1−2の合成]
冷却管、攪拌機を備えた四つ口フラスコにプロピレングリコールメチルエーテルアセテートを33部仕込み、窒素置換後85℃まで昇温した。そこへ上記モノマーA50部、モノマーC5.44部及びアゾビスイソブチロニトリル0.57部をプロピレングリコールメチルエーテルアセテート49.9部に溶解した溶液を2時間かけて滴下した。その後85℃を保ったまま6時間攪拌を継続した。反応液を40℃に冷却後、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート61部を添加し、この液を冷却したヘプタン721部に注ぎ樹脂を再沈させた。ろ過して樹脂を取得した後、得られた樹脂を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部で溶解し、濃縮を行い、樹脂A1−2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81部(固形分30%)を得た。樹脂A1−2の重量平均分子量は2.4×10であった。樹脂A1−2において、重合に用いたモノマーAに対する、エトキシエチル基が脱離してヒドロキシ基が形成されたものの割合をH−NMRにより測定したところ、14.4モル%であった。樹脂A1−2は、下記の構造単位を有する。
Figure 2014085514
合成例3[樹脂A2−1の合成]
攪拌器、還流冷却管、温度計を備えた四つ口フラスコに、2,5−キシレノール413.5部、サリチルアルデヒド103.4部、p−トルエンスルホン酸20.1部及びメタノール826.9部を仕込み、還流状態まで昇温し、4時間保温した。冷却後、メチルイソブチルケトン1320部を仕込み常圧で1075部留去した。そこにm−クレゾール762.7部と2−tert−ブチル−5−メチルフェノール29.0部を加え65℃まで昇温し、37%ホルマリン678部を滴下終了時に87℃になるように温調しながら1.5時間かけて滴下した。87℃で10時間保温した後メチルイソブチルケトン1115部を加え、イオン交換水で3回分液水洗を行った。得られた樹脂液にメチルイソブチルケトン500部を加えて全量が3435部になるまで減圧濃縮を行って樹脂液を得た。得られた樹脂液にメチルイソブチルケトン3796部とn−ヘプタン4990部を加え60℃に昇温して1時間攪拌した後、分液を行い下層の樹脂液をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート3500部で希釈し、濃縮を行い、ノボラック樹脂(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1690部(固形分43%)を得た。樹脂A2−1の重量平均分子量は7×10であった。
合成例4[樹脂AXの合成]
ポリビニルフェノール(日本曹達(株)製「VP−15000」)20部をメチルイソブチルケトン240部に溶解し、エバポレーターで濃縮した。還流冷却管、攪拌器、温度計を備えた四つ口フラスコに、濃縮後の樹脂溶液及びp−トルエンスルホン酸2水和物0.003部を仕込み、20〜25℃に保持したまま、エチルビニルエーテル5.05部を10分間かけて滴下した。混合液を、同温度を保持したまま、2時間攪拌を継続した後、メチルイソブチルケトン200部で希釈しイオン交換水で分液洗浄を5回行った。洗浄終了後の有機層を、エバポレーターを用いて45部まで濃縮を行ったのち、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂AX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78部(固形分29%)を得た。樹脂AXの重量平均分子量は2.21×10、エトキシエチル基の導入率は38.5%であった。樹脂AXは、下記の構造単位を有する。
Figure 2014085514
実施例1〜4、参考例1及び比較例1
(レジスト組成物の調製)
表1に示す質量部の各成分を混合して溶剤に溶解させた後、孔径0.5μm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 2014085514
<樹脂>
A1−1:樹脂A1−1
A1−2:樹脂A1−2
A2−1:樹脂A2−1
AX:樹脂AX
<酸発生剤>
B1:N−ヒドロキシナフタルイミドトリフラート;商品名「NAI−105」(みどり化学(株)製)
Figure 2014085514
<クエンチャー>
C1:2,4,5−トリフェニルイミダゾール (東京化成工業(株)製)
C2:N,N−ジシクロヘキシルメチルアミン (アルドリッチ社製)
<溶剤>
D1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<界面活性剤>
S1:ポリエーテル変性シリコーンオイル(トーレシリコーンSH8400;東レ・ダウコーニング(株)製)
(レジストパターンの製造)
4インチのシリコンウェハ上に銅が蒸着された基板に上記のレジスト組成物をプリベーク後の膜厚が5μm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にて、90度で180秒間プリベークして組成物層を形成した。次いで、該組成物層に、i−線ステッパー〔(株)ニコン製の“NSR 1755i7A”、NA=0.5〕を用い、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形成するためのマスクを介して露光した。
露光後、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3回繰り返して行うことにより、レジストパターンを得た。
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、線幅2μm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。
クラック耐性評価:実効感度において得られたレジストパターンが形成された基板を40℃の恒温槽内に2時間放置し、次に−10℃の恒温槽内に2時間放置した。さらに40℃の恒温槽内に2時間放置し、次に−10℃の恒温槽内に2時間放置した。さらに、23℃で2週間放置した後、光学顕微鏡にて基板上のレジストパターン表面を観察し、レジストパターン表面にクラックの発生が認められなかったものを○とし、認められたものを×とした。その結果を表2に示す。
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、ラインアンドスペースパターンを解像した最小線幅を解像度とした。その結果を表2に示す。
形状評価:実効感度において得られた3μmの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、トップ形状及び裾形状が矩形に近く良好なもの[図1(a)]を◎、トップ形状がやや丸いもの[図1(b)]を○、トップ形状が丸いもの[図1(c)]であるか又はT−トップ形状のもの[図1(d)]を×として判断した。その結果を表2に示す。
Figure 2014085514
上記の結果から、本発明のレジスト組成物によれば、熱衝撃に対するクラック耐性に優れたレジストパターンが得られ、さらに優れた形状及び解像度も示すことがわかる。
本発明のレジスト組成物は、熱衝撃に対するクラック耐性に優れたレジストパターンを製造することができる。

Claims (3)

  1. 樹脂及び酸発生剤を含み、
    樹脂が、式(a1−2)で表される構造単位及び式(a2−3)で表される構造単位を含む樹脂であるレジスト組成物。
    Figure 2014085514
    [式(a1−2)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。
    a6は、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す。
    mは、0〜4の整数を表す。mが2以上のとき、複数のRa6は互いに同一でも異なっていてもよい。]
    Figure 2014085514
    [式(a2−3)中、
    a9は、水素原子又はメチル基を表す。
    a12は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    a1は、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
    nは、1〜30の整数を表す。nが2以上のとき、複数のLa1は互いに同一でも異なっていてもよい。]
  2. 式(a1−2)で表される構造単位及び式(a2−3)で表される構造単位を含む樹脂において、式(a2−3)で表される構造単位の含有率が、該樹脂の全構造単位に対して、0.1〜80モル%である請求項1記載のレジスト組成物。
  3. (1)請求項1又は2記載のレジスト組成物を基板に塗布する工程;
    (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)組成物層に露光する工程;
    (4)露光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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