JP2014199360A - 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及びその製造方法 - Google Patents

感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物を提供する。【解決手段】[A]下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体、及び[B]感放射線性酸発生体を含有する感放射線性樹脂組成物。下記式(1)中、R3〜R7は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR3〜R7のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。【選択図】なし

Description

本発明は、感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及びその製造方法に関する。
半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンのさらなる微細化が要求されており、そのため、種々の感放射線性樹脂組成物が検討されている。このような感放射線性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー等の遠紫外線、電子線などの露光光の照射により、露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる。
かかる感放射線性樹脂組成物には、単に解像性等に優れるだけでなく、LWR(Line Width Roughness)性能やCDU(Critical Dimension Uniformity)性能等に優れると共に、EL性能(Exposure Latitude:露光余裕度)性能に優れ、高精度なパターンを高い歩留まりで得られることが求められる。この要求に対しては、感放射線性樹脂組成物に含有される重合体の構造が種々検討されており、ブチロラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造を有することで、レジストパターンの基板への密着性を高めると共に、これらの性能を向上できることが知られている(特開平11−212265号公報、特開2003−5375号公報及び特開2008−83370号公報参照)。
しかし、レジストパターンの微細化が線幅45nm以下のレベルまで進展している現在にあっては、上記性能の要求レベルはさらに高まり、上記従来の感放射線性樹脂組成物では、これらの要求を満足させることはできていない。また、従来の感放射線性樹脂組成物では、パターンのトップロスが起こることがあり、断面形状の矩形性に優れるパターンを得難い場合があるという不都合がある。
特開平11−212265号公報 特開2003−5375号公報 特開2008−83370号公報
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性に優れる感放射線性樹脂組成物を提供することにある。
上記課題を解決するためになされた発明は、
[A]下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)、及び
[B]感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう)
を含有する感放射線性樹脂組成物である。
Figure 2014199360
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
本発明のレジストパターン形成方法は、
(1)当該感放射線性樹脂組成物でレジスト膜を形成する工程、
(2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
を有する。
本発明の重合体は、
下記式(1)で表される構造単位(I)を有する。
Figure 2014199360
(式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
本発明の化合物(以下、「化合物(i)」ともいう)は、
下記式(i)で表される。
Figure 2014199360
(式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
本発明の化合物の製造方法は、
(A)下記式(a)で表される化合物と下記式(b)で表される化合物とを亜鉛の存在下で反応させる工程、及び
(B)(A)工程で得られる化合物と、下記式(c)で表される化合物とを反応させる工程
を有する下記式(i’)で表される化合物(以下、「化合物(i’)」ともいう)の製造方法である。
Figure 2014199360
(式(a)、(b)及び(c)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R2’は、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Yは、ハロゲン原子である。Zは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−OCOR’である。R’は、炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。)
ここで、「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。
本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、かつトップロスが抑制されたレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の単量体として好適に用いることができる。本発明の化合物の製造方法によれば、当該化合物を簡便かつ収率よく製造することができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。
<感放射線性樹脂組成物>
当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体及び[B]酸発生体を含有する。当該感放射線性樹脂組成物は、好適成分として、[C]酸拡散制御体、[D]フッ素原子含有重合体(以下、「[D]重合体」ともいう)、[E]溶媒を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を含有してもよい。
以下、各成分について説明する。
<[A]重合体>
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(I)を有することで、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性に優れる。
当該感放射線性樹脂組成物が上記構成を有することで、上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば、以下のように推察することができる。すなわち、構造単位(I)は、5〜8員環のラクトン環が、Rで表される2価以上のヘテロ原子を含む有機基とエステル基を介して、重合体鎖に結合する特定構造を有している。このように、ラクトン環が重合体鎖と適度な距離を有していることで、この構造単位(I)を有する[A]重合体は、適度な剛直性を有すると考えられる。また、このラクトン環と、Rで表される基のヘテロ原子とにより、[A]重合体は、適度な極性を有すると考えられる。このように[A]重合体が適度な剛直性及び極性を有する結果、当該感放射線性樹脂組成物は、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性が向上する。
[A]重合体は、当該感放射線性樹脂組成物におけるベース重合体である。「ベース重合体」とは、感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンを構成する重合体の主成分となる重合体をいい、好ましくは、レジストパターンを構成する全重合体に対して50質量%以上を占める重合体をいう。但し、[A]重合体は、上記ベース重合体以外にも、当該感放射線性樹脂組成物における撥水性重合体添加剤を構成していてもよい。撥水性重合体添加剤として用いる場合の[A]重合体の構造等は、構造単位(I)を有する以外は後述の[D]フッ素原子含有重合体と同様である。フッ素原子を有する[A]重合体は、構造単位(I)中にフッ素原子を有しているか、又は構造単位(I)以外にフッ素原子を含む構造単位を有している。
[A]重合体は、構造単位(I)以外にも、後述する下記式(2)で表される構造単位(II)、構造単位(I)以外の構造単位であってラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)を有することが好ましく、また、構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体は、上記構造単位をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。
以下、各構造単位について説明する。
[構造単位(I)]
構造単位(I)は、下記式(1)で表される。
Figure 2014199360
上記式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記Rとしては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
上記Rで表される2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基(以下、「ヘテロ原子含有基」ともいう)としては、2価以上のヘテロ原子を少なくとも1個有し、かつ少なくとも1価の炭素原子を含む基であれば特に限定されない。上記ヘテロ原子含有基は、ヘテロ原子を1個有していてもよく、2個以上有していてもよい。但しRの有機基は、上記式(1)におけるラクトン環に炭素原子で結合していることが好ましい。すなわち、Rの有機基は、ラクトン環と結合する結合手を炭素原子に有していることが好ましい。
上記ヘテロ原子含有基が有する2価以上のへテロ原子としては、2価以上の原子価を有するヘテロ原子であれば特に限定されず、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子等が挙げられる。これらの中で、[A]重合体の極性がより適度になる観点及び合成容易性の観点から、非金属元素の原子が好ましく、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子がより好ましく、酸素原子、硫黄原子がさらに好ましく、酸素原子が特に好ましい。
上記ヘテロ原子含有基としては、例えば、炭素数1〜30の2価の炭化水素基の炭素−炭素間及び/又は末端にヘテロ原子及び/又はヘテロ原子を有する基を含む基(a)、上記炭化水素基及び基(a)が有する水素原子の一部又は全部をヘテロ原子を有する置換基及び/又はハロゲン原子で置換した基等が挙げられる。
上記ヘテロ原子含有基における炭素数1〜30の2価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜30の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜30の2価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。
上記2価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基等のアルカンジイル基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等のアルケンジイル基;
エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基等のアルキンジイル基等が挙げられる。
上記2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の単環のシクロアルカンジイル基;
シクロプロペンジイル基、シクロブテンジイル基等の単環のシクロアルケンジイル基;
ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基、テトラシクロドデカンジイル基等の多環のシクロアルカンジイル基;
ノルボルネンジイル基、トリシクロデセンジイル基等の多環のシクロアルケンジイル基等が挙げられる。
上記2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、
ベンゼンジイル基、トルエンジイル基、キシレンジイル基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナンスレンジイル基等のアレーンジイル基;
ベンゼンジイルメタンジイル基、ナフタレンジイルシクロヘキサンジイル基等のアレーンジイル(シクロ)アルカンジイル基等が挙げられる。
上記2価の炭化水素基としては、これらの中で、2価の鎖状炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基が好ましく、アルキル基、シクロアルキル基がより好ましい。
上記ヘテロ原子を有する基としては、例えば、−SO−、−SO−、−SO−等の2個以上のヘテロ原子を組み合わせた基;−CO−、−COS−、−CONH−、−OCOO−、−OCOS−、−OCONH−、−SCONH−、−SCSNH−、−SCSS−等の炭素原子とヘテロ原子とを組み合わせた基などが挙げられる。これらの中で−COO−、−CONH−、−SO−、−SO−が好ましく、−COO−がより好ましい。
上記ヘテロ原子を有する置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルファニル基(−SH)、ケト基(=O)、チオケト基(=S)等が挙げられる。これらの中で、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ケト基が好ましく、ヒドロキシ基がより好ましい。
上記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中で、フッ素原子が好ましい。
上記ヘテロ原子含有基としては、2つの結合手を同一炭素原子に有する基が好ましい。すなわち、上記2価の炭化水素基としては、アルカニリデン基、シクロアルカニリデン基が好ましい。上記Rが上記基であると、[A]重合体における上述の剛直性及び極性がより適度になると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性をより向上させることができる。
上記へテロ原子含有基としては、下記式(1−a)又は(1−b)で表される基(以下、「基(1−a)、基(1−b)」ともいう)が好ましい。
Figure 2014199360
上記式(1−a)中、Rは、水素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。*は、結合手を示す。
上記式(1−b)中、R10は、炭素数1〜20の(2+r)価の炭化水素基である。R11は、ヒドロキシ基、スルファニル基、アミノ基若しくは2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はrが2以上の場合、これらの基が互いに合わせられ構成される環構造を表す。rは、1〜5の整数である。rが2以上の場合、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。*は、結合手を示す。
上記ヘテロ原子含有基が上記基(1−a)であると、構造単位(I)を与える単量体を、ピルビン酸誘導体等を用いて、簡便に製造することができる。
上記ヘテロ原子含有基が上記基(1−b)であると、構造単位(I)を与える単量体を、種々の官能基含有ケトン化合物を用いて、簡便に製造することができる。
上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価の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、ブチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などの鎖状炭化水素基;
シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基等のシクロアルケニル基などの脂環式炭化水素基;
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基などの芳香族炭化水素基などが挙げられる。
上記R及びRで表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、上記1価の炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換した基等が挙げられ、例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロn−プロピル基、ヘキサフルオロi−プロピル基等が挙げられる。これらの中で、トリフルオロメチル基、ヘキサフルオロi−プロピル基が好ましい。
の1価の炭化水素基としては、酸解離性基であっても非酸解離性基であってもよい。「酸解離性基」とは、カルボキシ基の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。Rを酸解離性基とすることにより、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジスト膜において、この酸解離性基は、露光又はその後の加熱の際に[B]酸発生体から生じる酸の作用により解離してカルボキシ基を生じるため、上記酸の拡散がより適度に抑制されるので、当該感放射線性樹脂組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性をより向上させることができる。
上記酸解離性基としては、3級炭素原子を結合手とする1価の炭化水素基が挙げられ、これらの中でも、3級炭素原子を結合手とするアルキル基、3級炭素原子を結合手とするシクロアルキル基が好ましく、t−ブチル基、1−アルキル−1−単環シクロアルキル基、2−アルキル−2−多環シクロアルキル基がより好ましく、1−アルキル置換シクロペンチル基、2−アルキル置換アダマンチル基がさらに好ましく、1−メチルシクロペンチル基が特に好ましい。
10で表される炭素数1〜20の(2+r)価の炭化水素基としては、例えば、上記Rとして例示した1価の炭化水素基から(1+r)個の水素原子を除いた基等が挙げられる。
11で表される2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば、上記Rとして例示した2価以上のヘテロ原子を含む2価の有機基と1個の水素原子を組み合わせた基等が挙げられる。
11で表されるこれらの基が互いに合わせられ構成される環構造としては、例えば、オキサシクロアルカン構造(環状エーテル構造)、1,3−ジオキサシクロアルカン構造(環状アセタール構造)、チアシクロアルカン構造(環状チオエーテル構造)、環状スルホン構造等が挙げられる。
上記rとしては、1又は2が好ましい。
また、上記ヘテロ原子含有基としては、−R−X’−で表される2価の基(Rは、2価の炭化水素基である。X’は、ヘテロ原子を有する2価の基である。)(以下、「基(1−c)」ともいう)も好ましい。ヘテロ原子含有基が基(1−c)である場合も、構造単位(I)を与える単量体を比較的簡便に製造することができる。上記Rとしては、2価の鎖状炭化水素基が好ましく、アルカンジイル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルカンジイル基がさらに好ましく、メタンジイル基が特に好ましい。上記X’としては、−COO−、−CONH−が好ましく、−COO−がより好ましい。
上記R〜Rで表される炭素数1〜6の1価の鎖状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、ブチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
上記R〜Rで表される炭素数3〜15の1価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、シクロペンチル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロブテニル基、シクロペンテニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
上記R〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される炭素数3〜20の脂環構造としては、例えば、シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロペンテン構造、シクロペンタジエン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造、シクロデカン構造等が挙げられる。
上記R〜Rとしては、これらの中で、水素原子、鎖状炭化水素基が好ましく、水素原子、アルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がさらに好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
上記pとしては、[A]重合体の上述の剛直性及び極性がより適度になると考えられる点で、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記qとしては、[A]重合体の上述の剛直性及び極性がより適度になると考えられる点で、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
構造単位(I)としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−17)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)〜(I−17)」ともいう)等が挙げられる。
Figure 2014199360
上記式(1−1)〜(1−17)中、Rは、上記式(1)と同義である。
これらの中で、構造単位(I−1)〜構造単位(I−12)が好ましく、構造単位(I−1)、構造単位(I−3)、構造単位(I−4)、構造単位(I−7)、構造単位(I−10)がより好ましい。
構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体がベース重合体の場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、20モル%が特に好ましい。構造単位(I)の含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、75モル%がより好ましく、70モル%がさらに好ましく、65モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。上記含有割合が上記下限未満だと、上記効果が十分に発揮されない場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。
また、[A]重合体が撥水性重合体添加剤の場合、構造単位(I)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%〜95モル%が好ましく、10モル%〜90モル%がより好ましく、40モル%〜85モル%がさらに好ましい。
構造単位(I)を与える化合物としては、例えば、下記式(1m−1)〜(1m−17)で表される化合物(以下、「化合物(1m−1)〜(1m−17)」ともいう)等が挙げられる。
Figure 2014199360
上記式(1m−1)〜(1m−17)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
これらの中で、化合物(1m−1)〜(1m−12)が好ましく、化合物(1−1)、化合物(1−3)、化合物(1−4)、化合物(1−7)、化合物(1−10)がより好ましい。
<化合物(i)の製造方法>
構造単位(I)を与える化合物(i)は、上記式(1)におけるRが2価以上のヘテロ原子を含むアルキリデン基又はシクロアルキリデン基である化合物(下記式(i’)で表される化合物)の場合、例えば、
(A)下記式(a)で表される化合物と下記式(b)で表される化合物とを亜鉛の存在下で反応させる工程、及び
(B)(A)工程で得られる化合物と、下記式(c)で表される化合物とを反応させる工程
を有する製造方法により、下記スキームに従い簡便かつ収率よく製造することができる。
Figure 2014199360
上記式(a)、(b)及び(c)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R2’は、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Yは、ハロゲン原子である。Zは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−OCOR’である。R’は、炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。
上記式(a)で表されるハロラクトン化合物と上記式(b)で表されるカルボニル化合物とを、金属亜鉛存在下、テトラヒドロフラン等の溶媒中で反応させることにより、上記式(x)で表されるヒドロキシラクトン化合物が得られる。次いで、この得られたヒドロキシラクトン化合物と、上記式(c)で表される(メタ)アクリル酸ハロゲン化物等とを、トリエチルアミン等の塩基存在下、アセトニトリル等の溶媒中で反応させることにより化合物(i’)が生成する。この反応液を濃縮後、分液操作、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィーなど適切に処理することにより化合物(i’)を単離することができる。
上記Yで表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中で、収率向上の観点から、塩素原子、臭素原子が好ましく、臭素原子がより好ましい。
化合物(i’)は、上記製造方法以外にも、カルボニル基及びヒドロキシ基を有する化合物と、(メタ)アクリル酸ハロゲン化物等とを、トリエチルアミン等の塩基存在下、ジクロロメタン等の溶媒中で反応させることにより、カルボニル基及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物を得、この化合物と、ハロラクトン化合物とを、金属亜鉛存在下、テトラヒドロフラン等の溶媒中で反応させることにより得ることもできる。
上記式(i’)で表される化合物以外の化合物(i)についても、上記同様の方法により製造することができる。
[構造単位(II)]
構造単位(II)は、下記式(2)で表される構造単位である。構造単位(II)の−CR131415で表される基は、酸解離性基である。「酸解離性基」とは、カルボキシ基の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離する基をいう。当該感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体が構造単位(II)を有することで、感度及び解像性を向上し、結果として、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。
Figure 2014199360
上記式(2)中、R12は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R13は、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。
上記R12としては、構造単位(II)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
上記R13、R14及びR15で表される炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基等が挙げられる。
上記R13、R14及びR15で表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
上記これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成され表す炭素数3〜20の脂環構造としては、例えば、
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造等の単環のシクロアルカン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造等が挙げられる。
構造単位(II)としては、下記式(2−1)〜(2−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(II−1)〜(II−4)」ともいう)が好ましい。
Figure 2014199360
上記式(2−1)〜(2−4)中、R12〜R15は、上記式(2)と同義である。i及びjは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。
構造単位(II−1)〜(II−4)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 2014199360
Figure 2014199360
上記式中、R12は、上記式(2)と同義である。
構造単位(II)としては、1−アルキル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−シクロヘキシルプロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位が好ましい。
構造単位(II)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%〜80モル%が好ましく、20モル%〜70モル%がより好ましく、25モル%〜60モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び解像性がより向上し、結果として、EL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性が向上する。上記含有割合が上記下限未満だと、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、レジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。
[構造単位(III)]
構造単位(III)は、構造単位(I)以外の構造単位であってラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位である。[A]重合体は、構造単位(I)に加えて、構造単位(III)をさらに有することで、現像液への溶解性をさらに調整することができ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。また、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンと基板との密着性を向上させることができる。
構造単位(III)としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 2014199360
Figure 2014199360
Figure 2014199360
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
構造単位(III)としては、これらの中で、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、γ−ブチロラクトン構造を含む構造単位、エチレンカーボネート構造を含む構造単位、ノルボルナンスルトン構造を含む構造単位が好ましく、ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シアノ置換ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンラクトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、γ−ブチロラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、エチレンカーボネート−イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。
構造単位(III)の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜70モル%が好ましく、10モル%〜65モル%がより好ましく、25モル%〜55モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性をより向上させることができる。上記含有割合が上記下限未満だと、当該感放射線性樹脂組成物から形成されるレジストパターンの基板への密着性が低下する場合がある。上記含有割合が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。
[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位としては、例えば、ヒドロキシ基を含む構造単位等が挙げられる。
上記ヒドロキシ基を含む構造単位としては、例えば、下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 2014199360
上記式中、Rは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
上記ヒドロキシ基を含む構造単位の含有割合としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、30モル%以下が好ましく、20モル%以下が好ましく、3モル%〜15モル%がさらに好ましい。上記含有割合が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。
[A]重合体は、上記構造単位以外にもその他の構造単位を有してもよい。上記その他の構造単位の含有割合としては、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましい。
[A]重合体の含有量としては、当該感放射線性樹脂組成物の全固形分中、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。
<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えば、各構造単位を与える単量体を、ラジカル重合開始剤等を用い、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
上記ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等が挙げられる。これらの中で、AIBN、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル開始剤は1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
上記重合に使用される溶媒としては、例えば
n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等のアルカン類;
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類;
クロロブタン類、ブロモヘキサン類、ジクロロエタン類、ヘキサメチレンジブロミド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチル等の飽和カルボン酸エステル類;
アセトン、メチルエチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類;
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール等のアルコール類等が挙げられる。これらの重合に使用される溶媒は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。
上記重合における反応温度としては、通常40℃〜150℃、50℃〜120℃が好ましい。反応時間としては、通常1時間〜48時間、1時間〜24時間が好ましい。
[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、1,000以上50,000以下が好ましく、2,000以上30,000以下がより好ましく、3,000以上20,000以下がさらに好ましく、5,000以上15,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限未満だと、十分な耐熱性を有するレジスト膜が得られない場合がある。[A]重合体のMwが上記上限を超えると、レジスト膜の現像性が低下する場合がある。
[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)は、通常、1以上5以下であり、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。
本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
GPCカラム:G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本(以上、東ソー製)
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業製)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生する物質である。この発生した酸により[A]重合体等が有する酸解離性基が解離してカルボキシ基等が生じ、[A]重合体の有機溶媒を含有する現像液への溶解性が低下するため、当該感放射線性樹脂組成物から、ネガ型のレジストパターンを形成することができる、当該感放射線性樹脂組成物における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような低分子化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ともいう)でも、重合体の一部として組み込まれた酸発生基の形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[B]酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。
オニウム塩化合物としては、例えば、スルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。
スルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1−ジフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルスルホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート等が挙げられる。
テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。
ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。
N−スルホニルオキシイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等を挙げることができる。
[B]酸発生剤としては、下記式(3)で表される化合物が好ましい。[B]酸発生剤が下記構造を有することで、[A]重合体の構造単位(I)との相互作用等により、露光により発生する酸のレジスト膜中の拡散長がより適度に短くなると考えられ、その結果、当該感放射線性樹脂組成物のEL性能、LWR性能、CDU性能及びトップロス抑制性を向上させることができる。
Figure 2014199360
上記式(3)中、R16は、環員数7以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数7以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。R17は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Xは、1価の光分解性オニウムカチオンである。
16における「環員数」とは、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の脂環構造及び多環の脂肪族複素環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。
上記R16で表される環員数7以上の脂環構造を含む1価の基としては、例えば、
シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の単環のシクロアルキル基;
シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の多環のシクロアルキル基;
ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環のシクロアルケニル基等が挙げられる。
上記R16で表される環員数7以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基としては、例えば、
ノルボルナンラクトン−イル基等のラクトン構造を含む基;
ノルボルナンスルトン−イル基等のスルトン構造を含む基;
オキサシクロヘプチル基、オキサノルボルニル基等の酸素原子含有複素環基;
アザシクロヘプチル基、ジアザビシクロオクタン−イル基等の窒素原子含有複素環基;
チアシクロヘプチル基、チアノルボルニル基等のイオウ原子含有複素環基等が挙げられる。
16で表される基の環員数しては、上述の酸の拡散長がさらに適度になる観点から、8以上が好ましく、9〜15がより好ましく、10〜13がさらに好ましい。
16としては、これらの中で、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基、環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がより好ましく、アダマンチル基がさらに好ましい。
上記R16で表される炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基としては、例えば、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基等の炭素数1〜10のアルカンジイル基が有する水素原子の1個以上をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
これらの中で、SO 基に隣接する炭素原子にフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基が好ましく、SO 基に隣接する炭素原子に2個のフッ素原子が結合しているフッ素化アルカンジイル基がより好ましく、1,1−ジフルオロメタンジイル基、1,1−ジフルオロエタンジイル基、1,1,3,3,3−ペンタフルオロ−1,2−プロパンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロエタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロブタンジイル基、1,1,2,2−テトラフルオロヘキサンジイル基がさらに好ましい。
上記Xで表される1価の光分解性オニウムカチオンは、露光光の照射により分解するカチオンである。露光部では、この光分解性オニウムカチオンの分解により生成するプロトンと、スルホネートアニオンとからスルホン酸を生じる。上記Xで表される1価の光分解性オニウムカチオンとしては、例えば、S、I、O、N、P、Cl、Br、F、As、Se、Sn、Sb、Te、Bi等の元素を含む放射線分解性オニウムカチオンが挙げられる。元素としてS(イオウ)を含むカチオンとしては、例えば、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン等が挙げられ、元素としてI(ヨウ素)を含むカチオンとしては、ヨードニウムカチオン等が挙げられる。これらの中で、下記式(X−1)で表されるスルホニウムカチオン、下記式(X−2)で表されるテトラヒドロチオフェニウムカチオン、下記式(X−3)で表されるヨードニウムカチオンが好ましい。
Figure 2014199360
上記式(X−1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k1、k2及びk3は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Ra1〜Ra3並びにR及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRa1〜Ra3並びにR及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(X−2)中、Rb1は、置換若しくは非置換の炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6〜8の芳香族炭化水素基である。k4は0〜7の整数である。Rb1が複数の場合、複数のRb1は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb1は、互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。Rb2は、置換若しくは非置換の炭素数1〜7の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は置換若しくは非置換の炭素数6若しくは7の芳香族炭化水素基である。k5は、0〜6の整数である。Rb2が複数の場合、複数のRb2は同一でも異なっていてもよく、また、複数のRb2は互いに合わせられ構成される環構造を表してもよい。qは、0〜3の整数である。
上記式(X−3)中、Rc1及びRc2は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、−OSO−R若しくは−SO−Rであるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられ構成される環構造を表す。R及びRは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数5〜25の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素基である。k6及びk7は、それぞれ独立して0〜5の整数である。Rc1、Rc2、R及びRがそれぞれ複数の場合、複数のRc1、Rc2、R及びRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の直鎖状の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、n−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2で表される非置換の分岐状のアルキル基としては、例えば、i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
上記Ra1〜Ra3、Rc1及びRc2で表される非置換の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、メシチル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
上記Rb1及びRb2で表される非置換の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ベンジル基等が挙げられる。
上記アルキル基及び芳香族炭化水素基が有する水素原子を置換していてもよい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
これらの中で、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
上記Ra1〜Ra3、Rb1、Rb2、Rc1及びRc2としては、非置換の直鎖状又は分岐状のアルキル基、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基、−OSO−R”、−SO−R”が好ましく、フッ素化アルキル基、非置換の1価の芳香族炭化水素基がより好ましく、フッ素化アルキル基がさらに好ましい。R”は、非置換の1価の脂環式炭化水素基又は非置換の1価の芳香族炭化水素基である。
上記式(X−1)におけるk1、k2及びk3としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(X−2)におけるk4としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、1がさらに好ましい。k5としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(X−3)におけるk6及びk7としては、0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
上記式(3)で表される酸発生剤としては、例えば、下記式(3−1)〜(3−11)で表される化合物(以下、「化合物(3−1)〜(3−11)」ともいう)等が挙げられる。
Figure 2014199360
[B]酸発生剤としては、これらの中でも、オニウム塩化合物が好ましく、スルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩がより好ましく、化合物(3−2)、化合物(3−3)、化合物(3−11)がさらに好ましい。
[B]酸発生体の含有量としては、[B]酸発生体が[B]酸発生剤の場合、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下が好ましく、0.5質量部以上20質量部以下がより好ましく、1質量部以上15質量部以下がさらに好ましい。[B]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性樹脂組成物の感度及び現像性が向上する。[B]酸発生体は、1種又は2種以上を用いることができる。
<[C]酸拡散制御体>
当該感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて、[C]酸拡散制御体を含有してもよい。
[C]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏し、得られる感放射線性樹脂組成物の貯蔵安定性がさらに向上し、またレジストとしての解像度がさらに向上すると共に、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。[C]酸拡散制御体の当該感放射線性樹脂組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「[C]酸拡散制御剤」という)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[C]酸拡散制御剤としては、例えば、下記式(4)で表される化合物(以下、「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。
Figure 2014199360
上記式(4)中、R18、R19及びR20は、それぞれ独立して、水素原子、置換されていてもよい直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。
含窒素化合物(I)としては、例えば、n−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。
含窒素化合物(II)としては、例えば、エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。
含窒素化合物(III)としては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体等が挙げられる。
アミド基含有化合物としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
ウレア化合物としては、例えば、尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリブチルチオウレア等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデシルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。
また上記含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えば、N−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。
また、[C]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、例えば、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えば、下記式(5−1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(5−2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。
Figure 2014199360
上記式(5−1)及び式(5−2)中、R21〜R25は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。E及びQは、それぞれ独立して、OH、Rβ−COO、Rβ−SO 又は下記式(5−3)で表されるアニオンである。但し、Rβは、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である。
Figure 2014199360
上記式(5−3)中、R26は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシル基である。uは、0〜2の整数である。
上記光崩壊性塩基としては、例えば、下記式で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2014199360
上記光崩壊性塩基としては、これらの中で、スルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウムサリチレート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートがさらに好ましく、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートが特に好ましい。
[C]酸拡散制御体の含有量としては、[C]酸拡散制御体が[C]酸拡散制御剤である場合、[A]重合体100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.1質量部〜15質量部がより好ましく、0.3質量部〜10質量部がさらに好ましい。[C]酸拡散制御剤の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物の感度が低下する場合がある。
<[D]重合体>
[D]重合体は、フッ素原子含有重合体である([A]重合体に該当するものを除く)。当該感放射線性樹脂組成物が、[D]重合体を含有することで、レジスト膜を形成した際に、膜中の含フッ素重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍で偏在化する傾向があり、液浸露光時における酸発生剤や酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、この[D]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角が所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように当該感放射線性樹脂組成物が[D]重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト膜を形成することができる。
[D]重合体としては、フッ素原子を有する重合体である限り、特に限定されないが、当該感放射線性樹脂組成物中の[A]重合体よりも、フッ素原子含有率(質量%)が高いことが好ましい。[A]重合体よりもフッ素原子含有率が高いことで、上述の偏在化の度合いがより高くなり、得られるレジスト膜の撥水性及び溶出抑制性等の特性が向上する。
[D]重合体のフッ素原子含有率としては、1質量%以上が好ましく、2質量%〜60質量%がより好ましく、4質量%〜40質量%がさらに好ましく、7質量%〜30質量%が特に好ましい。[D]重合体のフッ素原子含有率が上記下限未満だと、レジスト膜表面の疎水性が低下する場合がある。なお重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRスペクトル測定により重合体の構造を求め、その構造から算出することができる。
[D]重合体としては、下記構造単位(Da)及び構造単位(Db)からなる群より選ばれる少なくとも1種を有することが好ましい。[D]重合体は、構造単位(Da)及び構造単位(Db)をそれぞれ1種又は2種以上有していてもよい。
[構造単位(Da)]
構造単位(Da)は、下記式(6a)で表される構造単位である。[D]重合体は、構造単位(Da)を有することでフッ素原子含有率を調整することができる。
Figure 2014199360
上記式(6a)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Gは、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。Rは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基又は少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の1価の脂肪族環状炭化水素基である。
上記Rで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜6の鎖状炭化水素基としては、例えば、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロi−プロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロi−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。
上記Rで表される少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数4〜20の脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、モノフルオロシクロペンチル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロペンチル基、モノフルオロシクロヘキシル基、ジフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、フルオロノルボルニル基、フルオロアダマンチル基、フルオロボルニル基、フルオロイソボルニル基、フルオロトリシクロデシル基、フルオロテトラシクロデシル基等が挙げられる。
上記構造単位(Da)を与える単量体としては、例えば、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、モノフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリル酸エステル、ジフルオロシクロペンチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロノルボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロアダマンチル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロイソボルニル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロトリシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル、フルオロテトラシクロデシル(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
これらの中で、2,2,2−トリフルオロエチルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
構造単位(Da)の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、5モル%〜95モル%が好ましく、10モル%〜90モル%がより好ましく、30モル%〜85モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって液浸露光時においてレジスト膜表面のより高い動的接触角を発現させることができる。
[構造単位(Db)]
構造単位(Db)は、下記式(6b)で表される構造単位である。[D]重合体は、構造単位(Db)を有することで疎水性が上がるため、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面の動的接触角をさらに向上させることができる。
Figure 2014199360
上記式(6b)中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R27は、炭素数1〜20の(s+1)価の炭化水素基であり、R27のR28側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NR’−、カルボニル基、−CO−O−又は−CO−NH−が結合された構造のものも含む。R’は、水素原子又は1価の有機基である。R28は、単結合、炭素数1〜10の2価の鎖状炭化水素基又は炭素数4〜20の2価の脂肪族環状炭化水素基である。Xは、少なくとも1個のフッ素原子を有する炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基である。Aは、酸素原子、−NR”−、−CO−O−*又は−SO−O−*である。R”は、水素原子又は1価の有機基である。*は、R27に結合する結合部位を示す。R29は、水素原子又は1価の有機基である。sは、1〜3の整数である。但し、sが2又は3の場合、複数のR28、X、A及びR29はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記R29が水素原子である場合には、[D]重合体のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができる点で好ましい。
上記R29で表される1価の有機基としては、例えば、酸解離性基、アルカリ解離性基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基等が挙げられる。
上記構造単位(Db)としては、例えば、下記式(6b−1)〜(6b−3)で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 2014199360
上記式(6b−1)〜(6b−3)中、R27’は、炭素数1〜20の2価の直鎖状、分岐状若しくは環状の飽和若しくは不飽和の炭化水素基である。R、X、R29及びsは、上記式(6b)と同義である。sが2又は3である場合、複数のX及びR29はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記構造単位(6b)の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、0モル%〜90モル%が好ましく、5モル%〜85モル%がより好ましく、10モル%〜80モル%がさらに好ましい。このような含有割合にすることによって、当該感放射線性樹脂組成物から形成されたレジスト膜表面は、アルカリ現像において動的接触角の低下度を向上させることができる。
[構造単位(Dc)]
[D]重合体は、上記構造単位(Da)及び(Db)以外にも、酸解離性基を含む構造単位(以下、「構造単位(Dc)」ともいう。)を有してもよい(但し、構造単位(Db)に該当するものを除く)。[D]重合体が構造単位(Dc)を有することで、得られるレジストパターンの形状がより良好になる。構造単位(Dc)としては、上述した[A]重合体における構造単位(II)等が挙げられる。
上記構造単位(Dc)の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対し、5モル%〜90モル%が好ましく、10モル%〜70モル%がより好ましく、15モル%〜60モル%がさらに好ましく、15モル%〜50モル%が特に好ましい。構造単位(Dc)の含有割合が上記下限未満だと、レジストパターンにおける現像欠陥の発生を十分に抑制できない場合がある。構造単位(Dc)の含有割合が上記上限を超えると、得られるレジスト膜表面の疎水性が低下する場合がある。
[他の構造単位]
また、[D]重合体は、上記構造単位以外にも、例えば、アルカリ可溶性基を含む構造単位、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を含む構造単位、脂環式基を含む構造単位等の他の構造単位を有していてもよい。上記アルカリ可溶性基としては、例えば、カルボキシ基、スルホンアミド基、スルホ基等が挙げられる。ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を有する構造単位としては、上述した[A]重合体における構造単位(III)等が挙げられる。
上記他の構造単位の含有割合としては、[D]重合体を構成する全構造単位に対して、通常、30モル%以下であり、20モル%以下が好ましい。上記他の構造単位の含有割合が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。
当該感放射線性樹脂組成物における[D]重合体の含有量としては、[A]重合体の100質量部に対して、0〜20質量部が好ましく、0.5質量部〜15質量部がより好ましく、1質量部〜10質量部がさらに好ましい。[D]重合体の含有量が上記上限を超えると、当該感放射線性樹脂組成物のパターン形成性が低下する場合がある。
<[E]溶媒>
当該感放射線性樹脂組成物は、通常、[E]溶媒を含有する。[E]溶媒は、少なくとも[A]重合体、[B]酸発生体及び所望により含有される[C]酸拡散制御体等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
[E]溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系有機溶媒、アミド系溶媒、エステル系有機溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。
アルコール系溶媒としては、例えば、
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
エーテル系溶媒としては、例えば、
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒等が挙げられる。
ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、2−ヘプタノン(メチル−n−ペンチルケトン)、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒:
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒:
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
アミド系溶媒としては、例えばN,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒等が挙げられる。
エステル系溶媒としては、例えば、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル等の酢酸エステル系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒;
γ−ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;
ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。
炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
これらの中で、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルアセテート系溶媒、環状ケトン系溶媒、ラクトン系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンがさらに好ましい。当該感放射線性樹脂組成物は、[E]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。
<その他の任意成分>
当該感放射線性樹脂組成物は、上記[A]〜[E]以外にも、その他の任意成分を含有していてもよい。上記その他の任意成分としては、例えば、界面活性剤、脂環式骨格含有化合物、増感剤等が挙げられる。これらのその他の任意成分は、それぞれ1種又は2種以上を併用してもよい。
(界面活性剤)
界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤;市販品としては、KP341(信越化学工業製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学製)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ製)、メガファックF171、同F173(以上、DIC製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子工業製)等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物における界面活性剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。
(脂環式骨格含有化合物)
脂環式骨格含有化合物は、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等を改善する効果を奏する。
脂環式骨格含有化合物としては、例えば
1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;
デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;
リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;
3−〔2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル〕テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。当該感放射線性樹脂組成物における脂環式骨格含有化合物の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常5質量部以下である。
(増感剤)
増感剤は、[B]酸発生剤等からの酸の生成量を増加する作用を示すものであり、当該感放射線性樹脂組成物の「みかけの感度」を向上させる効果を奏する。
増感剤としては、例えばカルバゾール類、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ナフタレン類、フェノール類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が挙げられる。これらの増感剤は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。当該感放射線性樹脂組成物における増感剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して通常2質量部以下である。
<感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該感放射線性樹脂組成物は、例えば、[A]重合体、[B]酸発生体、[C]酸拡散制御剤、必要に応じて含有される任意成分及び[E]溶媒を所定の割合で混合することにより調製できる。当該感放射線性樹脂組成物は、混合後に、例えば、孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物の固形分濃度としては、通常0.1質量%〜50質量%であり、0.5質量%〜30質量%が好ましく、1質量%〜20質量%がより好ましい。
<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、
(1)当該感放射線性樹脂組成物でレジスト膜を形成する工程(以下、「(1)工程」ともいう)
(2)上記レジスト膜を露光する工程(以下、「(2)工程」ともいう)、及び
(3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「(3)工程」ともいう)
を有する。
当該レジストパターン形成方法によれば、上述の当該感放射線性樹脂組成物を用いているので、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、トップロスが抑制されたレジストパターンを形成することができる。以下、各工程について説明する。
[(1)工程]
(1)工程では、当該感放射線性樹脂組成物でレジスト膜を形成する。このレジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウェハ、二酸化シリコン、アルミニウムで被覆されたウェハ等の従来公知のもの等が挙げられる。また、例えば特公平6−12452号公報や特開昭59−93448号公報等に開示されている有機系又は無機系の反射防止膜を基板上に形成してもよい。塗布方法としては、例えば、回転塗布(スピンコーティング)、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。塗布した後に、必要に応じて、塗膜中の溶媒を揮発させるため、プレベーク(PB)を行ってもよい。PB温度としては、通常60℃〜140℃であり、80℃〜120℃が好ましい。PB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。形成されるレジスト膜の膜厚としては、10nm〜1,000nmが好ましく、10nm〜500nmがより好ましい。
液浸露光を行う場合で、当該感放射線性樹脂組成物が撥水性重合体添加剤を含有していない場合等には、上記形成したレジスト膜上に、液浸液とレジスト膜との直接の接触を避ける目的で、液浸液に不溶性の液浸用保護膜を設けてもよい。液浸用保護膜としては、(3)工程の前に溶媒により剥離する溶媒剥離型保護膜(例えば特開2006−227632号公報参照)、(3)工程の現像と同時に剥離する現像液剥離型保護膜(例えばWO2005−069076号公報、WO2006−035790号公報参照)のいずれを用いてもよい。但し、スループットの観点からは、現像液剥離型液浸用保護膜を用いることが好ましい。
[(2)工程]
(2)工程では、(1)工程で形成されたレジスト膜に、フォトマスクを介するなどして(場合によっては、水等の液浸媒体を介して)露光光を照射し、露光する。露光光としては、目的とするパターンの線幅に応じて、例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中でも、遠紫外線、電子線が好ましく、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)、電子線がより好ましく、ArFエキシマレーザー光、電子線がさらに好ましい。
露光を液浸露光により行う場合、用いる液浸液としては、例えば、水、フッ素系不活性液体等が挙げられる。液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長193nm)である場合、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤をわずかな割合で添加しても良い。この添加剤は、ウェハ上のレジスト膜を溶解させず、かつレンズの下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。使用する水としては蒸留水が好ましい。
上記露光の後、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、レジスト膜の露光された部分において、露光により[B]酸発生体から発生した酸による[A]重合体等が有する酸解離性基の解離を促進させることが好ましい。このPEBによって、露光部と未露光部とで現像液に対する溶解性に差が生じる。PEB温度としては、通常50℃〜180℃であり、80℃〜130℃が好ましい。PEB時間としては、通常5秒〜600秒であり、10秒〜300秒が好ましい。
[(3)工程]
(3)工程では、(2)工程で露光されたレジスト膜を現像する。これにより、所定のレジストパターンを形成することができる。現像後は、水又はアルコール等のリンス液で洗浄し、乾燥することが一般的である。
上記現像に用いる現像液としては、
アルカリ現像の場合、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ水溶液等が挙げられる。これらの中でも、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。
また、有機溶媒現像の場合、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒等の有機溶媒、又は有機溶媒を含有する溶媒が挙げられる。上記有機溶媒としては、例えば、上述の感放射線性樹脂組成物の[E]溶媒として列挙した溶媒の1種又は2種以上等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましい。エステル系溶媒としては、酢酸エステル系溶媒が好ましく、酢酸n−ブチルがより好ましい。ケトン系溶媒としては、鎖状ケトンが好ましく、2−ヘプタノンがより好ましい。現像液中の有機溶媒の含有量としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、99質量%以上が特に好ましい。現像液中の有機溶媒以外の成分としては、例えば、水、シリコンオイル等が挙げられる。
現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各種物性値の測定方法を以下に示す。
[Mw及びMn]
重合体のMw及びMnは、GPCにより、下記条件で測定した。
GPCカラム:G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本(以上、東ソー製)
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン(和光純薬工業製)
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
13C−NMR分析]
13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(JNM−ECX400、日本電子製)を使用し、測定溶媒として、重クロロホルムを用いて行った。
<化合物の製造>
[実施例1](化合物(M−1)の製造)
窒素置換した200mLの3つ口フラスコに、塩化メタクリロイル10.8g、ジクロロメタン100mLを加えて氷浴にて0℃に冷却した。そこへヒドロキシアセトン7.4gを内温が上昇しないようにゆっくり滴下し、続いてトリエチルアミン11.1gを内温が上昇しないようにゆっくり滴下した。0℃で2時間撹拌し、GCにてヒドロキシアセトンの消失を確認した。反応液に超純水100mL加えて30分撹拌した。分液操作により有機層(下層)を回収した。その有機層を0.2N塩酸100mLを加え、分液操作により有機層(下層)を回収した。さらにその有機層を超純水50mLにて2回洗浄し、回収した有機層をエバポレーターにて減圧濃縮後し、粗生成物を回収した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/n−ヘキサン=1/5(体積比))で精製することにより2−オキソプロピルメタクリレート(下記式(b−1)で表される化合物)を12.7g得た(収率89%(ヒドロキシアセトン基準))。得られた化合物を、LC−MS分析にて分析した結果、M=142.06を確認した。
Figure 2014199360
窒素置換した500mLの3つ口フラスコに亜鉛粉末3.9gとテトラヒドロフラン100mLを加え、スターラーで撹拌することで懸濁液とした。そこへトリメチルシリルクロリド0.05gを滴下し、27℃にて30分撹拌した。その後、内温を65℃まで上昇させ、そこにα−ブロモ−γ−ブチロラクトン8.5gと上記合成した2−オキソプロピルメタクリレート7.1gとのテトラヒドロフラン50mL溶液を滴下により1時間かけてゆっくり加えた。65℃で2時間反応し、GCにて2−オキソプロピルメタクリレートの消失を確認後、1N塩酸水溶液100mL加えて30分撹拌した。分液操作により有機層を回収し、水層からジクロロメタンを用いて繰り返し有機物を抽出し、回収したジクロロメタン層を最初に回収した有機層と合わせた。その有機層を5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで洗浄し、その後純水で3回洗浄した。回収した有機層をエバポレーターにて減圧濃縮後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/n−ヘキサン=1/1(体積比))で精製することにより、下記式(M−1)で表される化合物(2−ヒドロキシ−2−(2−オキソオキソラン−3−イル)プロピルメタクリレート)を9.2g得た(収率81%(2−オキソプロピルメタクリレート基準))。得られた化合物(M−1)をLC−MSにて分析した結果、M=228.10を確認した。
[実施例2](化合物(M−2)の製造)
実施例1において、ヒドロキシアセトンの代わりにこれと同モルのアセトインを用い、それから誘導される化合物を2−オキソプロピルメタクリレートの代わりに用いることにより下記式(M−2)で表される化合物を合成した。得られた化合物(M−2)をLC−MSにて分析した結果、M=242.12を確認した。
[実施例3](化合物(M−3)の製造)
実施例2において、2−オキソプロピルメタクリレートの代わりにこれと同モルの4−オキソアダマンタン−1−イルメタクリレート(出光興産製)を用いた以外は、実施例2と同様にして、下記式(M−3)で表される化合物を得た。得られた化合物(M−3)をLC−MSにて分析した結果、M=320.16を確認した。
[実施例4](化合物(M−4)の製造)
窒素置換した500mLの3つ口フラスコに亜鉛粉末7.8gとテトラヒドロフラン100mLを加え、スターラーで撹拌することで懸濁液とした。そこへトリメチルシリルクロリド0.1gを滴下し、27℃にて30分撹拌した。その後、内温を65℃まで上昇させ、そこにα−ブロモ−γ−ブチロラクトン17.0gと2−メチル−テトラヒドロフラン−3−オン9.8gとのテトラヒドロフラン50mL溶液を滴下により1時間かけてゆっくり加えた。65℃で2時間反応し、GCにて2−メチル−テトラヒドロフラン−3−オンの消失を確認後、1N塩酸水溶液100mL加えて30分撹拌した。分液操作により有機層を回収し、水層からジクロロメタンを用いて繰り返し有機物を抽出し、回収したジクロロメタン層を最初に回収した有機層と合わせた。その有機層を5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで洗浄し、その後純水で3回洗浄した。回収した有機層をエバポレーターにて減圧濃縮し、その残渣にトルエンを加えて減圧濃縮することにより共沸脱水した。その残渣全量を窒素置換した500mLの3つ口フラスコに移し、アセトニトリル100mL、トリエチルアミン11.1g、及び1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン3.3gを加え、撹拌下0℃にした。そこへ塩化メタクリロイル10.5gを内温0℃を維持したままゆっくり加え、滴下終了後内温を30℃まで昇温させた。2時間撹拌後、純水100mL加え、30分撹拌した。次いでジクロロメタン100mLを加え、分液操作により有機層を回収した。続いて、回収した有機層に0.2N塩酸を100mL加え、分液操作により有機層を回収、その有機層を純水で3回洗浄した。その有機層をエバポレーターにて減圧濃縮することにより、残渣を得た。この残渣を20gのメタノールに溶解させ、そこへ純水を4g加えた。しばらくすると白色針状結晶が析出し、それをろ過回収することにより、下記式(M−4)で表される化合物(2−メチル−3−(2−オキソオキソラン−3−イル)オキソラン−3−イルメタクリレート)を13.0g得た(収率51%(2−メチル−テトラヒドロフラン−3−オン基準))。得られた化合物(M−4)をLC−MSにて分析した結果、M=254.12を確認した。
[実施例5](化合物(M−a)の製造)
実施例4において、2−メチル−テトラヒドロフラン−3−オンの代わりにテトラヒドロチオフェン−3−オンを用いた以外は実施例4と同様にして、下記式(M−a)で表される化合物を得た(収率36%(テトラヒドロチオフェン−3−オン基準))。得られた化合物(M−5)をLC−MSにて分析した結果、M=256.08を確認した。
[実施例6](化合物(M−5)の製造)
実施例5における中間体である3−(3−ヒドロキシチオラン−3−イル)オキソラン−2−オン9.4gを500mLの3つ口フラスコに入れ、テトラヒドロフラン15mL、メタノール15mL及び水15mLを加えた。氷浴にて内温を0℃に冷却し、そこへオキソン(登録商標)30.7gをゆっくり滴下した。滴下終了後、内温を30℃まで昇温し、30分撹拌した。その後、水を200mL加え、ジクロロメタン100mLで3回抽出操作を行った。有機層を合わせた後、エバポレーターにて減圧濃縮し、トルエンを加えて共沸脱水した。残渣を500mLの3つ口フラスコに入れ、アセトニトリル100mL、トリエチルアミン5.1g及び1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン1.7gを加え、撹拌下0℃にした。そこへ塩化メタクリロイル5.2gを内温0℃を維持したままゆっくり加え、滴下終了後内温を30℃まで昇温させた。2時間撹拌後、純水100mL加え、30分撹拌した。ジクロロメタン100mLを加え、分液操作により有機層を回収した。回収した有機層に0.2N塩酸を100mL加え、分液操作により有機層を回収、その有機層を純水で3回洗浄した。その有機層をエバポレーターにて減圧濃縮することにより、残渣を得た。この残渣を20gのメタノールに溶解させ、そこへ純水を4g加えた。しばらくすると白色針状結晶が析出し、それをろ過回収することにより下記式(M−5)で表される化合物(1,1−ジオキシド−3−(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)テトラヒドロチオフェン−3−イルメタクリレートを4.5g得た(収率31%(テトラヒドロチオフェン−3−オン基準))。得られた化合物(M−5)をLC−MSにて分析した結果、M=288.07を確認した。
[実施例7](化合物(M−6)の製造)
実施例4において、2−メチル−テトラヒドロフラン−3−オンの代わりに、ピルビン酸エチルを用いた以外は、実施例4と同様にして、下記式(M−6)で表される化合物を得た(収率31%(ピルビン酸エチル基準))。得られた化合物(M−6)をLC−MSにて分析した結果、M=270.11を確認した。
[実施例8](化合物(M−7)の製造)
実施例4において、2−メチル−テトラヒドロフラン−3−オンの代わりに、トリフルオロピルビン酸エチルを用いた以外は、実施例4と同様にして、下記式(M−7)で表される化合物を得た(収率53%(トリフルオロピルビン酸エチル基準))。得られた化合物(M−7)をLC−MSにて分析した結果、M=324.08を確認した。
[実施例9](化合物(M−8)の製造)
実施例7で得られた化合物(M−6)13.5gを500mLの三口フラスコに入れ、テトラヒドロフラン100mLに溶解させた。氷浴にて内温を0℃にし、撹拌しながら水酸化リチウム1.2gを水10gに溶解させた溶液を滴下した。0℃で3時間撹拌し、そこへトルエン200mLを加え、エバポレーターにて減圧濃縮した。トルエンで繰り返し共沸することで、リチウム塩である残渣を得た。この残渣を500mLの三口フラスコに移し、テトラヒドロフラン100mLに懸濁させた。そこへジメチルホルムアミド0.1gを加え、オキサリルクロリド7.0gをゆっくり滴下した。滴下終了後、0℃にて2時間撹拌した。その後、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノール16.8gを加え、内温0℃を維持したままトリエチルアミン15.2gと1,4−ジアザビシクロオクタン3.4gのテトラヒドロフラン20mL溶液をゆっくり加えた。その後、内温30℃まで昇温して2時間撹拌し、反応終了後、1N塩酸を100mL加え、ジクロロメタン100mLで3回抽出操作を行った。有機層を合わせ、エバポレーターにて減圧濃縮し、トルエンを加えて共沸脱水した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製(展開溶媒:酢酸エチル/n−ヘキサン=1/4(体積比))することにより下記式(M−8)で表される化合物を4.7g得た(収率24%(化合物(M−6)基準))。得られた化合物(M−8)をLC−MSにて分析した結果、M=392.07を確認した。
[実施例10](化合物(M−9)の製造)
実施例7で得られた化合物(M−6)13.5gを500mLの三口フラスコに入れ、テトラヒドロフラン100mLに溶解させた。氷浴にて内温を0℃にし、撹拌しながら水酸化リチウム1.2gを水10gに溶解させた溶液を滴下した。0℃で3時間撹拌し、そこへトルエン200mLを加え、エバポレーターにて減圧濃縮した。トルエンで繰り返し共沸することで、リチウム塩である残渣を得た。この残渣を500mLの三口フラスコに移し、テトラヒドロフラン100mLに懸濁させた。そこへジメチルホルムアミド0.1gを加え、オキサリルクロリド7.0gをゆっくり滴下した。滴下終了後、0℃にて2時間撹拌した。その後、1−メチルシクロペンタノール10.0gを加え、内温0℃を維持したまま、トリエチルアミン15.2gと1,4−ジアザビシクロオクタン3.4gとのテトラヒドロフラン20mL溶液を滴下した。その後、内温30℃まで昇温して4時間撹拌し、反応終了後、純水100mLを加え、ジクロロメタン100mLで3回抽出操作を行った。有機層を合わせて、エバポレーターにて減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製(展開溶媒:酢酸エチル/nーヘキサン=1/4(体積比))することにより下記式(M−9)で表される化合物を4.5g得た(収率=28%(化合物(M−6)基準))。得られた化合物(M−9)をLC−MSにて分析した結果、M=324.16を確認した。
[実施例11](化合物(M−10)の製造)
500mLの三口フラスコにアセトイン8.8gとジクロロメタン50mLとを加えて氷浴にて0℃に冷やし、そこへエチルジイソプロピルアミン13.6gをゆっくり滴下した。0℃で30分撹拌し、そこへクロロメチルメチルエーテル8.1gをゆっくり滴下した。内温を30℃まで昇温し、10時間攪拌させ、反応終了後0.5N塩酸を加えて有機層を洗浄した。その後、5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液で有機層を洗浄し、純水で3回洗浄した。有機層をエバポレーターにて減圧濃縮し、トルエンで共沸脱水することにより(メトキシメトキシ)ブタノンを得た。その後の操作は、実施例4において2−メチル−テトラヒドロフラン−3−オンの代わりに(メトキシメトキシ)ブタノンを用いることにより、下記式(M−10)で表される化合物を合成した(収率28%(アセトイン基準))。得られた化合物(M−10)をLC−MSにて分析した結果、M=272.13を確認した。
[実施例12](化合物(M−11)の製造)
窒素置換した500mLの三口フラスコに水素化ナトリウム(鉱油中60質量%)8.8gとテトラヒドロフラン200mLを入れ、氷浴にて内温を0℃に冷やした。そこへアセト酢酸tert−ブチル31.6gを内温が上昇しないようにゆっくり滴下し、滴下終了後30分0℃にて撹拌した。その後、内温0℃でα−ブロモ−γ−ブチロラクトン36.3gをゆっくり滴下し、滴下終了後、内温を30℃まで昇温させた。一晩30℃にて撹拌し、0.5N塩酸100mLにて反応停止した。反応液からジクロロメタン100mLにて3回抽出操作を繰り返して回収した有機層を合わせ、エバポレーターにて減圧濃縮した。残渣をアセトニトリル100mLに溶解させ、n−ヘキサンを加えて分液し、アセトニトリル層を回収し、エバポレーターにて減圧濃縮することでtert−ブチル3−オキソ−2−(2−オキソオキソラン−3−イル)ブタノエートを得た。それを500mLの三口フラスコに全量移してテトラヒドロフラン200mLに溶解させ、氷浴にて内温を0℃とし、そこへ水素化ホウ素ナトリウム2.5gを20gの水に溶解させた溶液をゆっくり滴下した。0℃にて3時間撹拌し、飽和食塩水100mLを加え、ジクロロメタン100mLで3回抽出操作を行った。有機層を合わせ、エバポレーターにて減圧濃縮して残渣を得た。この残渣を500mLの三口フラスコに全量移し、アセトニトリル200mL、ジブチルヒドロキシトルエン0.03g及びトリエチルアミン20.24gを加えて氷浴にて内温を0℃にした。そこへ塩化メタクリロイル20.91gをゆっくり滴下し、0℃にて4時間撹拌した。反応液に純水を200mL加え、ジクロロメタン100mLで3回抽出操作を行った。有機層を合わせた後、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/n−ヘキサン=1/4(体積比))にて精製することで下記式(M−11)で表される化合物を35.9g得た(収率55%(アセト酢酸tert−ブチル基準))。得られた化合物(M−11)をLC−MSにて分析した結果、M=326.17を確認した。
Figure 2014199360
<重合体の合成>
上記(M−1)〜(M−12)以外の[A]重合体及び[D]重合体の合成に用いた各単量体を以下に示す。
Figure 2014199360
なお、化合物(M−1)〜(M−12)は構造単位(I)を、化合物(M−13)〜(M−18)は構造単位(III)を、化合物(M−19)〜(M−24)は構造単位(II)を、化合物(M−25)は構造単位(IV)をそれぞれ与える。
[[A]重合体の合成]
(ベース重合体の合成)
[実施例13]
上記化合物(M−1)3.2g(10モル%)、化合物(M−4)17.5g(50モル%)及び化合物(M−19)9.3g(40モル%)を2−ブタノン30gに溶解し、さらに、重合開始剤としてのAIBN1.13g(化合物の合計モル数に対して5モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。500mLの三口フラスコに2−ブタノン15gを投入し、30分窒素パージした後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱した。そこへ、上記調製した単量体溶液を4時間かけて滴下し、さらに滴下終了後、80℃で2時間熟成した。重合終了後、重合反応液を水冷することにより23℃に冷却した。この重合反応液をエバポレーターで重合反応液の質量が45gになるまで減圧濃縮した。次に、濃縮した重合反応液を300gのメタノールへ投入し、再沈操作を行った。析出した重合体を含むスラリーを吸引濾過して、重合体を濾取し、得られた固形分をメタノールで3回洗浄した。得られた粉体を60℃で15時間真空乾燥し、白色粉体である重合体(A−1)を23.1g(収率77%)得た。重合体(A−1)のMwは8,100、Mw/Mnは1.6であった。また、13C−NMR分析の結果、(M−1)、(M−4)及び(M−19)に由来する構造単位の含有割合は、10.8モル%、51.3モル%及び37.9モル%であった。
[実施例14〜25及び合成例1〜4]
下記表1に示す種類及び使用量の各単量体を用いた以外は、実施例13と同様にして、重合体(A−2)〜(A−13)及び重合体(CA−1)〜(CA−4)を合成した。なお、使用する単量体の合計質量は30gとした。これらの重合体の各構造単位の含有割合、収率(%)、Mw及びMw/Mn比を、表1に合わせて示す。
Figure 2014199360
(撥水性重合体添加剤の製造)
([D]重合体の製造)
[合成例5]
上記化合物(M−24)1.89g(20モル%)及び化合物(M−26)8.11g(80モル%)を10gの2−ブタノンに溶解し、さらに、重合開始剤としてのAIBN0.37gを溶解させて単量体溶液を調製した。5gの2−ブタノンを入れた300mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて4時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。この重合反応液を500mL分液漏斗に移液した後、アセトニトリル25g、イソプロパノール12.5g、n−ヘキサン90gを投入し、攪拌した後1時間静置した。その後、下層を回収し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートへ溶媒置換を行うことにより、重合体(D−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とした(収率61%)。重合体(D−1)のMwは、8,400であり、Mw/Mnは1.5であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M−24)に由来する構造単位及び化合物(M−26)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ20.1モル%及び79.9モル%であった。
([A]重合体の製造)
下記表2に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例5と同様にして、重合体(A’−1)を得た。なお、表2中の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。
Figure 2014199360
<感放射線性樹脂組成物の調製>
感放射線性樹脂組成物の調製に用いた各成分を以下に示す。
[[B]酸発生剤]
各構造式を下記に示す。
B−1:トリフェニルスルホニウム3−ヒドロキシアダマンタン−1−イルメチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−2:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルカルボニルオキシ−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−3:4−ブトキシナフタレン−1−イルテトラヒドロチオフェニウム3−ヒドロキシアダマンタン−1−イルメチルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−4:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート
Figure 2014199360
[[C]酸拡散制御剤]
各構造式を下記に示す。
C−1:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
C−2:N−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
C−3:N−(t−アミルオキシカルボニル)−4−ヒドロキシピペリジン
Figure 2014199360
[[E]溶媒]
E−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
E−2:シクロヘキサノン
E−3:γ−ブチロラクトン
[実施例30]
ベース重合体としての[A]重合体である(A−1)100質量部、撥水性重合体添加剤としての[D]重合体である(D−1)4質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)5.1質量部、[C]酸拡散制御剤としての(C−1)7.9質量部並びに[E]溶媒としての(E−1)1,980質量部、(E−2)850質量部及び(E−3)100質量部を混合し、感放射線性樹脂組成物(J−1)を調製した。
[実施例31〜43及び比較例1〜4]
下記表3に示す種類及び含有量の各成分を用いた以外は実施例30と同様にして感放射線性樹脂組成物(J−2)〜(J−14)及び(CJ−1)〜(CJ−4)を調製した。
Figure 2014199360
<レジストパターンの形成>
12インチのシリコンウェハ表面に、スピンコーター(CLEAN TRACK ACT12、東京エレクトロン製)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ARC66、ブルワーサイエンス製)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより膜厚105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して各感放射線性樹脂組成物を塗布し、100℃で50秒間PBを行った。その後23℃で30秒間冷却し、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(TWINSCAN XT−1900i、ASML社製)を用い、NA=1.35、Dipole35X(σ=0.97/0.77)の光学条件にて、39nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターン形成用のマスクパターンを介して露光した。露光後、下記表4に示すPEB温度で50秒間PEBを行った。その後、2.38質量%TMAH水溶液を用い、23℃で30秒間パドル現像を行い、次いで、超純水を用いて7秒間リンスし、その後、2,000rpm、15秒間振り切りでスピンドライすることにより、39nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターンを形成した。
<評価>
上記形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を評価した。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(CG−4100、日立ハイテクノロジーズ製)を用いた。
[感度]
上記レジストパターンの形成において、39nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターンを形成する露光量を最適露光量(Eop)として求め、これを感度(mJ/cm2)とした。感度は、30mJ/cm以下の場合は「良好」と、30mJ/cmを超える場合は「不良」と評価できる。
[EL性能]
39nmラインアンドスペース(1L/1S)のレジストパターン形成用のマスクパターンを用いた場合に解像されるパターン寸法が、マスクの設計寸法の±10%以内となる場合の露光量の範囲の上記Eopに対する割合をEL(露光余裕度)性能(%)とした。EL性能は、その値が大きいほど、露光量変化に対するパターニング性能の変化量が小さく良好である。EL性能は、18%以上の場合は「良好」と、18%未満の場合は「不良」と評価できる。
[LWR性能]
上記形成したレジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。線幅のばらつきを計500点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能(nm)とした。LWR性能は、その値が小さいほど、ラインのがたつきが小さく良好である。LWR性能は、2.5nm以下の場合は「良好」と、2.5を超える場合は「不良」と評価できる。
[CDU性能]
上記形成したレジストパターンを、上記走査型電子顕微鏡を用い、パターン上部から観察した。400nmの範囲で線幅を20点測定し、その平均値を任意のポイントで計500点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをCDU性能(nm)とした。CDU性能は、その値が小さいほど、長周期での線幅のばらつきが小さく良好である。CDU性能は、1.5nm以下の場合は「良好」と、2.0を超える場合は「不良」と評価できる。
[トップロス抑制性]
上記形成した39nmラインアンドスペース(1L/1S)のパターンの高さを断面SEM(S4800、日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定した。このパターンの高さをトップロス抑制性の指標とした。トップロス抑制性は、パターンの高さがレジスト膜の膜厚に近いほど、トップロスが小さく、パターンの矩形性が良好である。トップロス抑制性は、パターンの高さが84nm以上の場合は「良好」と、84nm未満の場合は「不良」と評価できる。
Figure 2014199360
表4の結果から明らかなように、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、トップロスが抑制された小さい微細なレジストパターンを形成することができる。これに対し、比較例の感放射線性樹脂組成物ではEL、LWR及びCDUの各性能は不十分であり、トップロス抑制性についても不十分なものがあった。
本発明の感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法によれば、広いELを発揮しつつ、LWR及びCDUが小さく、かつトップロスが抑制されたレジストパターンを形成することができる。本発明の重合体は、当該感放射線性樹脂組成物の重合体成分として好適に用いることができる。本発明の化合物は、当該重合体の単量体として好適に用いることができる。本発明の化合物の製造方法によれば、当該化合物を簡便かつ収率よく製造することができる。従って、これらは、今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。

Claims (11)

  1. [A]下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体、及び
    [B]感放射線性酸発生体
    を含有する感放射線性樹脂組成物。
    Figure 2014199360
    (式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  2. 上記Rの有機基が、上記式(1)におけるラクトン環に炭素原子で結合している請求項1に記載の感放射線性樹脂組成物。
  3. 上記ヘテロ原子が、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子及びケイ素原子からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1又は請求項2に記載の感放射線性樹脂組成物。
  4. 上記Rの有機基が、下記式(1−a)又は(1−b)で表される請求項2又は請求項3に記載の感放射線性樹脂組成物。
    Figure 2014199360
    (式(1−a)中、Rは、水素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。*は、結合手を示す。
    式(1−b)中、R10は、炭素数1〜20の(2+r)価の炭化水素基である。R11は、ヒドロキシ基、スルファニル基、アミノ基若しくは2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はrが2以上の場合、これらの基が互いに合わせられ構成される環構造を表す。rは、1〜5の整数である。rが2以上の場合、複数のR11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。*は、結合手を示す。)
  5. [A]重合体が、下記式(2)で表される構造単位(II)をさらに有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。
    Figure 2014199360
    (式(2)中、R12は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R13は、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基である。R14及びR15は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。)
  6. [A]重合体が、構造単位(I)以外の構造単位であって、ラクトン構造、環状カーボネート構造及びスルトン構造からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む構造単位(III)をさらに有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。
  7. [B]酸発生体が、下記式(3)で表される化合物である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物。
    Figure 2014199360
    (式(3)中、R16は、環員数7以上の脂環構造を含む1価の基又は環員数7以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基である。R17は、炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基である。Xは、1価の放射線分解性オニウムカチオンである。)
  8. (1)請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の感放射線性樹脂組成物でレジスト膜を形成する工程、
    (2)上記レジスト膜を露光する工程、及び
    (3)上記露光されたレジスト膜を現像する工程
    を有するレジストパターン形成方法。
  9. 下記式(1)で表される構造単位(I)を有する重合体。
    Figure 2014199360
    (式(1)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  10. 下記式(i)で表される構造単位(I)を有する化合物。
    Figure 2014199360
    (式(i)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  11. (A)下記式(a)で表される化合物と下記式(b)で表される化合物とを亜鉛の存在下で反応させる工程、及び
    (B)(A)工程で得られる化合物と、下記式(c)で表される化合物とを反応させる工程
    を有する下記式(i’)で表される化合物の製造方法。
    Figure 2014199360
    (式(a)、(b)及び(c)中、Rは、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。R2’は、2価以上のヘテロ原子を含む炭素数1〜30の2価の有機基である。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜15の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はR〜Rのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される炭素数3〜20の脂環構造を表す。pは、0〜3の整数である。qは、1〜4の整数である。但し、p+qは、2以上5以下である。R〜Rがそれぞれ複数の場合、複数のR〜Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Yは、ハロゲン原子である。Zは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は−OCOR’である。R’は、炭素数1〜30の1価の炭化水素基である。)
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