JP2021096476A - レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】優れた形状、露光から加熱処理までの引き置き時間(PED)によるレジストパターン寸法変動が小さいレジストパターンを製造できるレジスト組成物を提供することを目的とする。【解決手段】式(I)で表される構造単位を含む樹脂、アルカリ可溶性樹脂、酸発生剤及び溶剤を含有するレジスト組成物。[式中、Ri51は、水素原子又はメチル基を表す。Ri52及びRi53は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Ri54は、炭素数5〜20の脂環式炭化水素基を表す。Ri55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。pは、0〜4の整数を表す。mが2以上のとき、複数のRi55は互いに同一であっても異なっていてもよい。]【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4〜150
μm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形成される。このよう
な接続用端子の形成方法として、特許文献1には、p−ヒドロキシスチレンに由来する構
造単位を含有する樹脂を含むレジスト組成物を用いることが記載されている。
特開2011−75864号公報
本発明は、優れた形状、露光から加熱処理までの引き置き時間(PED)によるレジス
トパターン寸法変動が小さいレジストパターンを製造できるレジスト組成物を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、以下の発明を含む。
〔1〕式(I)で表される構造単位を含む樹脂、アルカリ可溶性樹脂、酸発生剤及び溶
剤を含有するレジスト組成物。
Figure 2021096476
[式(I)中、
i51は、水素原子又はメチル基を表す。
i52及びRi53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
表す。
i54は、炭素数5〜20の脂環式炭化水素基を表す。
i55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。
pは、0〜4の整数を表す。pが2以上のとき、複数のRi55は互いに同一であって
も異なっていてもよい。]
〔2〕アルカリ可溶性樹脂がノボラック樹脂である上記のレジスト組成物。
〔3〕酸発生剤が、式(B1)で表される基を有する化合物である上記のレジスト組成
物。

Figure 2021096476
[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。]
〔4〕密着性向上剤(E)を含有する上記のレジスト組成物。
〔5〕(1)上記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、優れた形状、露光から加熱処理までの引き置き時間
(PED)によるレジストパターン寸法変動が小さいレジストパターンを製造することが
できる。
ラインアンドスペースパターンの断面形状の模式図を表す。図1(a)は、トップ形状及び裾形状が矩形に近い断面を表し、図1(b)は裾形状が丸い断面を表す。
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、本明細書中に記載する基において、直鎖構造と分岐構造との双方をとり得るもの
は、そのいずれでもよい。立体異性体が存在する場合は、全ての立体異性体を含む。
また、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>
本発明のレジスト組成物は、
式(I)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)と

アルカリ可溶性樹脂(以下「樹脂(A2)」という場合がある)と、
酸発生剤(以下「酸発生剤(B)」という場合がある)と、
溶剤(以下「溶剤(D)」という場合がある)とを含む。
本発明のレジスト組成物は、さらに樹脂(A1)及び樹脂(A2)とは異なる樹脂(以
下、樹脂(A3)という場合がある)、クエンチャー(C)、密着性向上剤(E)等を含
んでいてもよい。
<樹脂(A1)>
樹脂(A1)は、式(I)で表される構造単位(以下、構造単位(I)という場合があ
る)を含む。また、樹脂(A1)は、構造単位(I)に加えて、さらに、酸不安定基を有
する構造単位(以下「構造単位(a1)」という場合がある)、酸不安定基を有さない構
造単位(以下「構造単位(a2)」という場合がある)など、当該分野で公知の構造単位
を含んでいてもよい。

Figure 2021096476
[式(I)中、
i51は、水素原子又はメチル基を表す。
i52及びRi53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
表す。
i54は、炭素数5〜20の脂環式炭化水素基を表す。
i55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。
pは、0〜4の整数を表す。pが2以上のとき、複数のRi55は互いに同一であって
も異なっていてもよい。]
i52及びRi53の炭化水素基としては、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合せることにより形成される基等が挙げられる。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル
基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基は、単環式及び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。脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜12である。
Figure 2021096476
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた基としては、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、シクロヘキシルメチル基、ア
ダマンチルメチル基、ノルボルニルエチル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基、
フェナントリル基等のアリール基等が挙げられる。
アルキル基と芳香族炭化水素基とを組合せた基としては、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、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル
等が挙げられる。
芳香族炭化水素基とアルキル基及び/又は脂環式炭化水素基とを組合せた基としては、
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
ルエチル基等のアラルキル基、フェニルシクロヘキシル基、ナフチルシクロヘキシル基等
が挙げられる。
i54の脂環式炭化水素基及びRi55のアルキル基は、上記と同様のものが挙げら
れる。
i55のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、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。
なかでも、Ri52及びRi53としては、水素原子又はアルキル基が好ましく、一方
が水素原子、他方がアルキル基であることがより好ましい。
i54としては、炭素数5〜16の脂環式炭化水素基が好ましく、シクロペンチル基
、シクロへキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等がより好ましい。
pは、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
構造単位(I)としては、例えば、以下で表されるモノマーから誘導される構造単位な
どが挙げられる。
Figure 2021096476
なかでも、式(I−2)、(I−3)、(I−4)、(I−5)及び(I−8)で表さ
れるモノマーから誘導される構造単位が好ましく、式(I−3)、(I−4)及び(I−
5)で表されるモノマーから誘導される構造単位がより好ましい。
本発明の樹脂(A1)における構造単位(I)の含有率は、本発明の樹脂の全構造単位
の合計に対して、好ましくは5〜80モル%であり、より好ましくは10〜70モル%で
あり、さらに好ましくは15〜60モル%であり、特に好ましくは20〜50モル%であ
る。
構造単位(I)は、酸の作用により、いわゆる「酸不安定基」が脱離して、アルカリ水
溶液への溶解性が増大する構造単位である。このような構造単位(I)を含有する樹脂は
、酸の作用によりアルカリ水溶液への溶解性が増大する。
「酸の作用によりアルカリ水溶液への溶解性が増大する」とは、酸との接触によりアル
カリ水溶液への溶解性が増大することを意味する。酸との接触前ではアルカリ水溶液に不
溶又は難溶であり、酸との接触後にアルカリ水溶液に可溶となることが好ましい。
<構造単位(a1)>
酸不安定基を有する構造単位(a1)において、「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 2021096476
[式(1)中、Ra1、Ra2及びRa3は、互いに独立に、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価の炭化水素基を表し、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 2021096476
[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
てそれらが結合する炭素原子及び酸素原子とともに炭素数2〜20の2価の複素環基を表
す。該炭素数1〜20の炭化水素基、該炭素数1〜12の炭化水素基及び該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、脂環式炭化水素基としては、Ri52及びRi53と同
様の基が挙げられる。
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 2021096476
式(1)で表される基としては、例えば、アルコキシカルボニル基(式(1)において
a1、Ra2及び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)、1−アルキルシクロペンタン−1−イルオキシカルボニル基及び1
−アルキルシクロヘキサン−1−イルオキシカルボニル基(式(1)中、Ra1及びR
が結合してシクロペンチル基又はシクロヘキシル基を形成し、Ra3がアルキル基であ
る基)及び1−(シクロペンタン−1−イル)−1−アルキルアルコキシカルボニル基及
び1−(シクロヘキサン−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がシクロペンチル基又はシクロヘキシ
ル基である基)等が挙げられる。
式(2)で表される基のRa1’〜Ra3’の炭化水素基としては、Ri52及びRi5
と同様の基が挙げられる。
a2’及びRa3’が互いに結合してそれらが結合する炭素原子及び酸素原子ととも
に形成する2価の複素環基としては、下記の基が挙げられる。*は、結合手を表す。
a1’は水素原子であることが好ましい。

Figure 2021096476
式(2)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 2021096476
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い。ただし、これらのモノマーは、構造単位
(I)を導くモノマー以外のモノマーである。
樹脂(A1)は、構造単位(a1)の1種のみを有していてもよく、複数種を有してい
てもよい。
構造単位(a1)としては、式(a1−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a
1−1)」という場合がある)及び式(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)が好ましい。
Figure 2021096476
[式(a1−1)及び式(a1−2)中、
a1、Ra2、Ra3、Ra1’及びRa2’は、それぞれ上記と同じ意味を表す。
a33’は、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表すか、R
2’及びRa33’は、それらが結合する炭素原子及び酸素原子とともに、炭素数2〜2
0の2価の複素環を表す。
a4及びRa5は、互いに独立に、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。
mxは、0〜4の整数を表す。mxが2以上のとき、複数のRa6は互いに同一であっ
ても異なっていてもよい。]
a33’としては、Ra3’と同様の基が挙げられる。
式(a1−1)において、Ra4は、好ましくはメチル基である。
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
及びエチル基である。
a33’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6〜18の
芳香族炭化水素基又はこれらが組合された基であり、より好ましくは炭素数1〜18のア
ルキル基又は炭素数7〜18のアラルキル基である。前記アルキル基は無置換が好ましい
。前記芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、その置換基としては炭素数6〜10のア
リールオキシ基が好ましい。
a5は、水素原子であることが好ましい。
a6は、炭素数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基及びエトキ
シ基であることがより好ましく、メトキシ基であることがさらに好ましい。
mxは、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
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 2021096476
Figure 2021096476
構造単位(a1−2)を導くモノマーとしては、例えば、式(a1−2−1)〜式(a
1−2−6)のいずれかで表されるモノマーが挙げられる。
Figure 2021096476
上記モノマーにおいては、Ra4及びRa5に相当する水素原子がメチル基で置き換わ
ったモノマーも、上記モノマーの具体例として挙げることができる。
樹脂(A1)が構造単位(a1−1)及び/又は構造単位(a1−2)を有する場合、
これらの合計含有割合は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、1〜50モル%が好まし
く、5〜45モル%がより好ましく、5〜40モル%がさらに好ましく、5〜35モル%
が特に好ましい。
<構造単位(a2)>
酸不安定基を有さない構造単位(a2)は、1種のみを有していてもよく、複数種を有
していてもよい。
構造単位(a2)としては、例えば、式(a2−1)〜式(a2−3)のいずれかで表
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 2021096476
[式(a2−1)、式(a2−2)及び式(a2−3)中、
a7、Ra8及びRa9は、互いに独立に、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は互いに同一であっ
ても異なっていてもよい。
a11は、水素原子又は炭素数1〜10の1級の炭化水素基又は2級の炭化水素基を
表す。
a12は、炭素数1〜6の1級アルキル基又は2級アルキル基のアルキル基を表す。
a1は、炭素数2〜6のアルカンジイル基を表す。ただし、酸素原子と結合する炭素
原子は、1級炭素原子又は2級炭素原子である。
nxは、1〜30の整数を表す。nxが2以上のとき、複数のLa1は互いに同一であ
っても異なっていてもよい。]
a10及びRa12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、ヘキシル基等が挙げられる。
a10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ
基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
a11の炭化水素基としては、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及
びこれらを組合せることにより形成される基等が挙げられる。
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、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基は、単環式及び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。

Figure 2021096476
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた基としては、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、シクロヘキシルメチル基、ア
ダマンチルメチル基、ノルボルニルエチル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
アルキル基と芳香族炭化水素基とを組合せることにより形成される基としては、ベンジ
ル基等のアラルキル基等が挙げられる。
a1のアルカンジイル基としては、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;プロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−2,4−ジイ
ル基、2−メチルプロパン−1,3−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;等が挙げられる。
a7は、水素原子であることが好ましい。
a8及びRa9は、互いに独立に、メチル基であることが好ましい。
a10は、炭素数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基又はエト
キシ基であることがより好ましく、メトキシ基であることがさらに好ましい。
m’は、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
a11は、炭素数1〜6の1級または2級のアルキル基であることが好ましい。
a1は、炭素数2〜4のアルカンジイル基であることが好ましく、エタン−1,2−
ジイル基、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
−ジイル基であることがより好ましく、エタン−1,2−ジイル基であることがさらに好
ましい。
nxは、1〜10の整数であることが好ましい。
a12は、炭素数1〜3の1級または2級のアルキル基であることが好ましい。
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(a
2−1)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 2021096476
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。
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。
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。
構造単位(a2)としては、例えば、式(a2−4)で表される構造単位であってもよ
い。

Figure 2021096476
[式(a2−4)中、
a13は、水素原子又はメチル基を表す。
a14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。
a15は、炭素数1〜12の1級又は2級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。ただし、酸素原子に
結合するメチレン基は、酸素原子に置換されない。
m”は0〜4の整数を表す。m”が2以上のとき、複数のRa14は互いに同一であっ
ても異なっていてもよい。
m'''は0〜4の整数を表す。m'''が2以上のとき、複数のRa15は互いに同一であ
っても異なっていてもよい。
ただし、m”とm'''の合計は、5以下である。]
つまり、Ra15における炭化水素基は、酸素原子との結合手が3級炭素原子とならな
い基、つまり、その結合炭素に水素原子等の炭素原子以外の原子が1つ以上結合されてい
る基が挙げられる。
従って、式(a2−4)で表される構造単位は、構造単位(I)及び構造単位(a1−
2)は含まない。
a14のアルキル基及びアルコキシ基としては、Ra10と同様の基が挙げられる。
a15の炭化水素基としては、Ra11と同様の基が挙げられる。
a15は、なかでも、炭素数1〜5の直鎖又は分岐のアルキル基、炭素数5〜10の
脂環式炭化水素基、フェニル基又はこれらを組合せて形成される基、あるいは、これら基
の酸素原子に隣接する炭素原子がカルボニル基に置き換わった基であることが好ましい。
構造単位(a2−4)としては、例えば、式(a2−4−1)〜式(a2−4−10)
で表される構造単位が挙げられる。
Figure 2021096476
式(a2−4−1)〜式(a2−4−10)でそれぞれ表される構造単位において、R
a13に相当する水素原子がメチル基で置き換わった構造単位も、構造単位(a2−4)
の具体例として挙げることができる。
樹脂(A1)が構造単位(a2−1)、構造単位(a2−2)、構造単位(a2−3)
、構造単位(a2−4)を有する場合、これらの合計含有率は、樹脂(A1)の全構造単
位に対して、1〜30モル%が好ましく、1〜25モル%がより好ましく、5〜25モル
%がさらに好ましく、5〜20モル%が特に好ましい。
樹脂(A1)が含む構造単位の組合せとしては、式(A1−1)〜式(A1−27)で
表されるものが挙げられる。
Figure 2021096476
Figure 2021096476
Figure 2021096476
Figure 2021096476
Figure 2021096476
上記構造式においては、Ra4及びRa5等に相当する水素原子がメチル基で又はメチ
ル基が水素原子で置き換わったモノマーも、上記モノマーの具体例として挙げることがで
きる。また、1つの樹脂において、水素原子及びメチル基を有するモノマーが混在してい
てもよい。
樹脂(A1)は、好ましくは構造単位(I)と、構造単位(a1)及び/又は構造単位
(a2)とを有する樹脂であり、より好ましくは構造単位(I)と、構造単位(a2)と
を有する樹脂である。
樹脂(A1)は、上述したモノマーを公知の重合法(例えばラジカル重合法)で重合す
ることにより製造できる。
樹脂(A1)の重量平均分子量は、好ましくは8,000以上、より好ましくは10,
000以上であり、好ましくは600,000以下、より好ましくは500,000以下
、さらに好ましくは300,000以下、特に好ましくは100,000以下である。な
お、本明細書においては、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)の含有量は、レジスト組成物に含まれる樹脂の総量に対して、好ましくは
10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、よ
り好ましくは85質量%以下である。
<樹脂(A2)>
樹脂(A2)は、アルカリ可溶性樹脂である。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が挙げられ、
例えば、ノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン由来の重合単位を有する樹脂、(メタ)ア
クリル酸エステル由来の重合単位を有する樹脂及びポリアルキレングリコール等が挙げら
れる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、酸不安定基を有さない構造単位を含み、酸不安定基を有する構造単位を含まない
樹脂等が挙げられる。例えば、構造単位(a2−1)を含み、構造単位(a1)を含まな
い樹脂等が挙げられる。好ましくは、ノボラック樹脂である。アルカリ可溶性樹脂は、単
独で用いてもよいし、2種以上を組合せて用いてもよい。
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−tert−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。これらのフェノール化合物は、それ
ぞれ単独で、又は2種以上組合せて用いることができる。なかでも、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−tert−ブチルフェノール、3−tert−ブチルフェノール
、4−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2
−tert−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
ヒド又はフリルアクロレイン等の脂環式アルデヒド類;フルフラール、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
のアルデヒドも、それぞれ単独で、又は2種以上組合せて用いることができる。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。これらの触媒は、それぞれ単独で、又は2種以上組合せて用いること
ができる。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。この
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、60〜120℃の
温度で2〜30時間程度反応させることにより行うことができる。この縮合反応は溶媒の
存在下で行ってもよい。溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、
アセトン等が挙げられる。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た後、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。
ノボラック樹脂は、質量平均分子量が3,000〜10,000、好ましくは6,00
0〜9,000、さらに好ましくは7,000〜8,000である。この範囲とすること
により、現像後に薄膜化及び残渣の残存を有効に防止することができる。
ヒドロキシスチレン由来の重合単位を有する樹脂とは、定型的にはポリビニルフェノー
ルであり、好ましくは、ポリp−ビニルフェノールである。具体的には、式(a2−1)
で表される構造単位からなる樹脂が挙げられる。このようなポリビニルフェノールは、例
えば、特開2010−204634号公報に記載されているモノマーを重合することによ
り得ることができる。
(メタ)アクリル酸エステル由来の重合単位を有する樹脂としては、例えば、下記のよ
うな化合物をモノマーとして用い、このモノマーを1種又は2種以上組合せて、常法によ
り重合して得られるものが挙げられる。
(メタ)アクリル酸のように、カルボキシル基をもつもの;
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
レート等の水酸基をもつもの;
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、ヘプ
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、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、ノナエチレングリコールモノメチルエー
テル(メタ)アクリレートなどのポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)ア
クリレート類等の複数のエーテル結合をもつもの。
上述のモノマーと、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、te
rt−ブチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、
シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどの(
メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル類;
アダマンチル(メタ)アクリレートなどの多環式(メタ)アクリル酸エステル類;
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)アクリレートなどの
エチレングリコールモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート類等を組合せて使用して
もよい。
樹脂(A2)の含有量は、レジスト組成物に含まれる樹脂の総量に対して、好ましくは
10質量%以上、より好ましくは20質量%以上であり、好ましくは70質量%以下、よ
り好ましくは65質量%以下である。
<樹脂(A3)>
本発明のレジスト組成物が、樹脂(A1)及び樹脂(A2)以外に含んでいてもよい樹
脂(A3)としては、例えば、アルカリ不溶性の樹脂が挙げられる。
アルカリ不溶性の樹脂としては、例えば、酸不安定基を有さない構造単位のみを含む樹
脂が挙げられる。
酸不安定基を有さない構造単位は、上述した構造単位(a2)が挙げられる。構造単位
(a2)は単独で又は2種以上を組合せて含んでいてもよく、好ましくは構造単位(a2
−1)と構造単位(a2−4)との組合せが挙げられる。
樹脂(A3)が含む構造単位の組合せとしては、式(A3−1)〜式(A3−5)で表
されるものが挙げられる。
Figure 2021096476
樹脂(A3)は、上述した構造単位を導くモノマーを公知の重合法(例えばラジカル重
合法)で重合することにより製造できる。
樹脂(A3)の重量平均分子量は、好ましくは8000以上、より好ましくは1000
0以上であり、好ましくは600,000以下、より好ましくは500,000以下であ
る。
本発明のレジスト組成物が樹脂(A3)を含む場合、その含有率は、レジスト組成物に
おける全樹脂量に対して、好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは2質量%以上
であり、さらに好ましくは3質量%以上である。また、好ましくは20質量%以下であり
、より好ましくは15質量%以下であり、さらに好ましくは10質量%以下である。
本発明のレジスト組成物における、樹脂(A1)及び樹脂(A2)、任意に樹脂(A3
)の合計含有量は、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。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)>
本発明のレジスト組成物は酸発生剤(B)を含有する。酸発生剤は、露光により酸を発
生し、発生した酸が、触媒的に働き、樹脂(A)の酸により脱離する基を脱離させる。酸
発生剤は、非イオン系とイオン系とに分類されるが、本発明のレジスト組成物の酸発生剤
(B)においては、いずれを用いてもよい。
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、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55−1648
24号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163
452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。
また、酸発生剤(B)は、公知の方法により合成したものでもよいし、市販品でもよい。
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 2021096476
[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。]
なお、窒素原子は、二重結合を有していてもよい。
炭素数1〜18の炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族
炭化水素基及びこれらを組合せた基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、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、ノニル基、デ
シル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、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、アダマンチル基等が挙げられ
る。
芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜18のアリール基が好ましく、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が挙げられる。
炭化水素基としては、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜10の芳
香族炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、さらに好まし
くは炭素数1〜4のアルキル基である。
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
、式(Y1)〜式(Y12)で表される基が挙げられる。好ましくは、式(Y7)〜式(
Y9)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 2021096476
フッ素原子を有する炭化水素基としては、フルオロメチル基、フルオロエチル基、フル
オロプロピル基、フルオロブチル基、フルオロペンチル基、フルオロヘキシル基、フルオ
ロヘプチル基、フルオロオクチル基、フルオロノニル基、フルオロデシル基等のフルオロ
アルキル基;シクロフルオロプロピル基、シクロフルオロブチル基、シクロフルオロペン
チル基、シクロフルオロヘキシル基、シクロフルオロヘプチル、シクロフルオロオクチル
基、フルオロアダマンチル基等のシクロフルオロアルキル基;フルオロフェニル基、フル
オロナフチル基、フルオロアントリル基等のフルオロアリール基等が挙げられる。
フッ素原子を有する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1〜1
0のアルキル基又はフッ素原子を有する炭素数6〜10の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、式(b1)〜式(b3)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)、式(b2)で表される化合物で
あり、より好ましくは式(b1)で表される化合物である。
Figure 2021096476
[式(b1)〜式(b3)中、
b1は、上記と同じ意味を表す。
b2’、Rb3及びRb4は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基
又は炭素数1〜8のアルコキシ基を表す。
環Wb1は、炭素数6〜14の芳香族炭化水素環又は炭素数6〜14の芳香族複素環を
表す。
xは、0〜2の整数を表す。xが2の場合、複数のRb2’は同一であっても異なって
いてもよい。]
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙
げられ、好ましくはメチル基が挙げられる。
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
ルオキシ基等が挙げられ、好ましくはメトキシ基が挙げられる。
芳香族炭化水素環としては、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の環が挙げられ、好ましくは下
記の環が挙げられる。
Figure 2021096476
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 2021096476
[式(b4)〜式(b7)中、
b1は、上記と同じ意味を表す。
b2、Rb5、Rb6及びRb7は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜8のア
ルキル基を表す。]
式(b1)で表される化合物としては、式(b1−1)〜式(b1−14)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(b1−6)又は式(b1−7)で表さ
れる化合物である。
Figure 2021096476

Figure 2021096476
式(b2)で表される化合物としては、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
式(b3)で表される化合物としては、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
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 2021096476
[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。
b8、Rb9、Rb10及びRb11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。]
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。
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。
b8、Rb9、Rb10及びRb11は、それぞれ、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で表される有機アニオンとしては、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、好ましくはスルホン酸アニオンが挙げられ、より好ましくは式(b10)で表され
るスルホン酸アニオンが挙げられる。
Figure 2021096476
[式(b10)中、
b12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。]
b12としては、式(B1)中のRb1と同様の基が挙げられる。
式(b9)で表される化合物として、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
式(b10)で表される化合物として、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
レジスト組成物においては、酸発生剤(B)は単独で又は2種以上を組合せて用いても
よい。
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0.3質量
部以上であり、より好ましくは0.5質量部以上であり、さらに好ましくは1質量部以上
であり、好ましくは30質量部以下であり、より好ましくは10質量部以下であり、さら
に好ましくは5質量部以下である。
<クエンチャー(C)>
本発明のレジスト組成物が含有していてもよいクエンチャー(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
、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、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;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)又は式(C2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
[式(C1)中、
c1、Rc2及びRc3は、互いに独立に、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のアルコキシ基又は炭素数5〜10の
脂環式炭化水素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、より好ましくは2,6−ジイソプ
ロピルアニリンが挙げられる。
Figure 2021096476
[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し、該複素環及び該ベンゼン環は、ヒドロキシ基及び炭素
数1〜4のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも一種を有していてもよい。
は、フェニル基又はナフチル基を表す。
ncは、2又は3を表す。]
置換又は無置換のアミノ基は、−N(R)(R)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、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(Y
13)〜式(Y28)のいずれかで表される環が挙げられる。環に含まれる水素原子の一
つがとれて、Aとの結合手となる。
Figure 2021096476
環W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
は環を構成する原子に窒素原子を含む5員環又は6員環の芳香族複素環であり、さらに好
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、式(C2−1)〜式(C2−11)のいずれかで
表される化合物が挙げられ、好ましくは式(C2−2)〜式(C2−8)のいずれかで表
される化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
クエンチャー(C)の含有率は、レジスト組成物の固形分中、好ましくは0.0001
〜5質量%であり、より好ましく0.0001〜4質量%であり、さらに好ましく0.0
01〜3質量%であり、とりわけ好ましくは0.01〜1.0質量%であり、特に好まし
くは0.1〜0.7質量%である。
<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。
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、一般に40質量%以
上75質量%以下であり、好ましくは45質量%以上70質量%以下、より好ましくは5
0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。
<密着性向上剤(E)>
密着性向上剤(E)は、基板又は配線等に用いられる金属等に対して腐食を防止し及び
/又は密着性を向上し得るものであれば特に限定されない。金属の腐食を防止することに
より、防錆の作用を発揮する。また、これらの作用とともに、基板又は金属等とレジスト
組成物との密着性を向上させることができる。
密着性向上剤(E)としては、例えば、含硫黄化合物、芳香族ヒドロキシ化合物、ベン
ゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物及び含ケイ素系化合物等が挙げられる。こ
れらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。
含硫黄化合物としては、例えば、スルフィド結合及び/又はメルカプト基を有する化合
物であればよい。含硫黄化合物は、鎖状の化合物であってもよいし、環状構造を有する化
合物であってもよい。
鎖状の化合物としては、ジチオジグリセロール[S(CHCH(OH)CH(OH
))]、ビス(2,3−ジヒドロキシプロピルチオ)エチレン[CHCH(SCH
CH(OH)CH(OH))]、3−(2,3−ジヒドロキシプロピルチオ)−2
−メチル−プロピルスルホン酸ナトリウム[CH(OH)CH(OH)CHSCH
CH(CH)CHSONa]、1−チオグリセロール[HSCHCH(OH)C
(OH)]、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸ナトリウム[HSCHCH
CHSONa]、2−メルカプトエタノール[HSCHCH(OH)]、チオ
グリコール酸[HSCHCOH]、3−メルカプト−1−プロパノール[HSCH
CHCH]等が挙げられる。
含硫黄化合物は、スルフィド結合とメルカプト基とを有する化合物であることが好まし
く、スルフィド結合とメルカプト基とを有する複素環化合物であることがより好ましい。
含硫黄化合物において、スルフィド結合及びメルカプト基の数は、特に限定されず、いず
れも1以上であればよい。
複素環は、単環及び多環のいずれでもよく、飽和及び不飽和のいずれの環であってもよ
い。複素環は、さらに硫黄原子以外のヘテロ原子を含むことが好ましい。ヘテロ原子とし
ては、酸素原子、窒素原子が挙げられ、好ましくは窒素原子が挙げられる。
複素環としては、炭素数2〜12の複素環が好ましく、炭素数2〜6の複素環がより好
ましい。複素環は、単環であることが好ましい。複素環は不飽和であることが好ましい。
複素環は、不飽和であり単環であることが好ましい。
複素環としては、下記の複素環が挙げられる。
Figure 2021096476
含硫黄化合物は、ポリマーであってもよい。このポリマーは、スルフィド結合とメルカ
プト基とを側鎖に有する構造単位を含むことが好ましい。スルフィド結合とメルカプト基
とを有する構造(以下、ユニット(1)という場合がある)と、主鎖とは、アミド結合、
エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合等の連結基で結合していることが好まし
い。
ポリマーは、ホモポリマーであってもよいし、コポリマーであってもよい。
ポリマーがコポリマーの場合、上述した酸不安定基を有する構造単位(a1)、酸不安
定基を有さない構造単位(a2)等を含んでいてもよい。
ポリマーの重量平均分子量は、通常3000以上、好ましくは5000以上であり、通
常100,000以下、好ましくは50,000以下である。
含硫黄化合物がポリマーである場合、スルフィド結合とメルカプト基とを有する構造単
位の含有量は、含硫黄化合物のポリマーの全構造単位に対して、通常0.1〜50モル%
であり、好ましくは0.5〜30モル%であり、より好ましくは1〜20モル%である。
含硫黄化合物は、例えば、式(IA)で表される化合物又は式(IB)で表される構造
単位を有するポリマーであることが好ましい。
Figure 2021096476
[式(IA)中、
i1は、水素原子、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭
化水素基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基、−SR11で表される基又は−N(R
)(R13)で表される基を表す。
11、R12及びR13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、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基又は炭
素数1〜12アシル基を表し、これら脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化
水素基及びアシル基の水素原子は、ヒドロキシ基に置き換わっていてもよい。
i2及びRi3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6〜14の芳香族炭化水素基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
A及びBは、互いに独立に、窒素原子又は炭素原子を表す。
n及びmは、互いに独立に、0又は1を表す。ただし、Aが窒素原子である場合、nは
0を表し、Aが炭素原子である場合、nは1を表し、Bが窒素原子である場合、mは0を
表し、Bが炭素原子である場合、mは1を表す。]
脂肪族炭化水素基としては、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、オクチル基等のアルキル基が挙げられる。
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。
脂環式炭化水素基としては、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の単環式の脂環式炭化水素基及び、デカヒドロ
ナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基などの多環式の脂環式炭化水素基が挙げら
れる。
11は、脂肪族炭化水素基又はアシル基であることが好ましく、R12及びR13
、互いに独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアシル基であるこ
とが好ましい。
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、ヘキシル
カルボニル基、ヘプチルカルボニル基、オクチルカルボニル基、デシルカルボニル基及び
ドデシルカルボニル基及びベンゾイル基が挙げられる。
i1は、水素原子又はメルカプト基であることがより好ましい。
i2及びRi3は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であるこ
とが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
A及びBは、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子である
ことがより好ましい。
Figure 2021096476
[式(IB)中、
i21及びRi31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6〜14の芳香族炭化水素基又は炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
1及びB1は、互いに独立に、窒素原子又は炭素原子を表す。
及びmは、互いに独立に、0又は1を表す。但し、A1が窒素原子である場合、
は0を表し、A1が炭素原子である場合、nは1を表し、B1が窒素原子である場合
、mは0を表し、B1が炭素原子である場合、mは1を表す。
i4水素原子又はメチル基を表す。
i1は、硫黄原子及びNH基を表す。
i1は、炭素数1〜20の2価の炭化水素基を表す。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。]
i21及びRi31の脂肪族炭化水素基としては、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、オクチル基等のアルキル基が挙げら
れ、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。
i21及びRi31の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、好ましくは炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。
i21及びRi31の脂環式炭化水素としては、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の単環式の脂環式炭化水
素基;及び、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基などの多環式の脂
環式炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数5〜10の脂環式炭化水素基が挙げられる

i21及びRi31は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であ
ることが好ましい。
i1で表される2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1
,3−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
基及びヘプタデカン−1,17−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,
1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ペンタン−
2,4−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
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;
フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基等のアリーレン基が挙げられる。
i1は、好ましくはエステル結合を含む炭素数2〜14のアルカンジイル基又は炭素
数6〜10のアリーレン基と炭素数1〜11のアルカンジイル基とを組合せた基である。
式(IB)で表される構造単位は、好ましくは式(IB−1)で表される構造単位又は
式(IB−2)で表される構造単位である。
Figure 2021096476
[式(IB−1)中、
i22及びRi32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6〜14の芳香族炭化水素基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
及びBは、互いに独立に窒素原子又は炭素原子を表す。
n1及びm1は、互いに独立に、0又は1を表す。但し、Aが窒素原子である場合、
n1は0を表し、Aが炭素原子である場合、n1は1を表し、Bが窒素原子である場
合、m1は0を表し、Bが炭素原子である場合、m1は1を表す。
i5は、水素原子又はメチル基を表す。
i11は、硫黄原子及びNH基を表す。
i2は、炭素数1〜18の2価の炭化水素基を表す。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。
式(IB−2)中、
i23及びRi33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6〜14の芳香族炭化水素基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
及びBは、互いに独立に、窒素原子又は炭素原子を表す。
n2及びm2は、互いに独立に、0又は1を表す。但し、Aが窒素原子である場合、
n2は0を表し、Aが炭素原子である場合、n2は1を表し、Bが窒素原子である場
合、m2は0を表し、Bが炭素原子である場合、m2は1を表す。
i7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。
i12は、硫黄原子及びNH基を表す。
i3は、炭素数1〜14の2価の炭化水素基を表す。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。]
i22、Ri32、Ri23及びRi33で表される炭素数1〜10の脂肪族炭化水
素基としては、Ri21及びRi31で表される炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基と同
じものが挙げられる。
i22、Ri32、Ri23及びRi33で表される炭素数6〜14の芳香族炭化水
素基としては、Ri21及びRi31で表される炭素数6〜14の芳香族炭化水素基と同
じものが挙げられる。
i22、Ri32、Ri23及びRi33で表される炭素数3〜18の脂環式炭化水
素基としては、Ri21及びRi31で表される炭素数3〜18の脂環式炭化水素基と同
じものが挙げられる。
i2で表される炭素数1〜18の2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン
基、プロパン−1,3−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−ジイル基及びヘプタデカン−1,17−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基
、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−2,2−ジイ
ル基、ペンタン−2,4−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。
i2は、好ましくは炭素数1〜14のアルカンジイル基であり、より好ましくは炭素
数1〜11のアルカンジイル基である。
i3で表される炭素数1〜14の2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン
基、プロパン−1,3−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、エタン−1,1−ジイル基、プロパン
−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ペン
タン−2,4−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。
i3は、好ましくは炭素数1〜14のアルカンジイル基であり、より好ましくは炭素
数1〜11のアルカンジイル基である。
フェニル基における主鎖と結合している位置を基準として、Li3は、p位に結合して
いることが好ましい。
含硫黄化合物としては、式(I−1)で表される化合物〜式(I−26)で表される化
合物のいずれかで表される化合物が挙げられる。なかでも、好ましくは式(I−1)で表
される化合物〜式(I−13)で表される化合物であり、より好ましくは式(I−1)で
表される化合物、式(I−4)で表される化合物及び(I−11)で表される化合物であ
る。
Figure 2021096476
Figure 2021096476
含硫黄化合物としては、式(I−27)〜式(I−38)で表される構造単位のうちの
いずれか1つの構造単位からなるホモポリマー又はこれらの構造単位の1以上を含むコポ
リマーが挙げられる。
好ましくは、式(I―27)〜式(I―36)で表される構造単位の1以上を含むコポ
リマーであり、より好ましくは式(I―33)で表される構造単位を含むコポリマーであ
る。
Figure 2021096476
このようなコポリマーとしては、式(I−39)〜式(I−48)で表される構造単位
からなるコポリマーが挙げられる。なかでも、好ましくは、式(I−39)〜式(I−4
4)で表される構造単位を有するポリマーが好ましい。
Figure 2021096476
Figure 2021096476
含硫黄化合物は、公知の方法(例えば、特開2010−79081号公報)により合成
したものであってもよいし、市販品でもよい。含硫黄化合物を含むポリマーは、市販品(
例えば、ビスムチオール(東京化成工業(株)製等)でもよいし、公知の方法(例えば、
特開2001−75277号公報)により合成したものであってもよい。
芳香族ヒドロキシ化合物としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ピロカテ
コール(=1,2−ジヒドロキシベンゼン)、tert−ブチルカテコール、レゾルシノ
ール、ヒドロキノン、ピロガロール、1,2,4−ベンゼントリオール、サリチルアルコ
ール、p−ヒドロキシベンジルアルコール、o−ヒドロキシベンジルアルコール、p−ヒ
ドロキシフェネチルアルコール、p−アミノフェノール、m−アミノフェノール、ジアミ
ノフェノール、アミノレゾルシノール、p−ヒドロキシ安息香酸、o−ヒドロキシ安息香
酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロ
キシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系化合物としては、式(IX)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
[式(IX)中、
及びRは、互いに独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜10
の炭化水素基、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、シアノ基、ホルミル基、スルホニル
アルキル基又はスルホ基を表す。
Qは、水素原子、水酸基、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基、ア
リール基又は**−R−N(R)(R)を表し、前記炭化水素基は、構造中にアミ
ド結合、エステル結合を有していてもよい。
は、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。**は、環に含まれる窒素原子との
結合手を表す。
及びRは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素
数1〜6のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシアルキル基を表す。]
、R及びQの炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれでも
よく、飽和及び/又は不飽和結合を有していてもよい。
脂肪族炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、該アルキル基としては、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、te
rt−ブチル基、n−ペンチル基、メチルペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基
等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、アリール基が好ましく、該アリール基としては、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
フェニル等が挙げられる。
のアルカンジイル基の例は上述したとおりである。
炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシアルキル基、アルコキシル
アルキル基等が挙げられる。
ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ジヒドロ
キエチル基等が挙げられる。
アルコキシルアルキルとしては、メトキシメチル基、メトキシシエチル基、ジメトキシ
エチル基等が挙げられる。
本発明のレジスト組成物をCuが形成された基板に適用する場合、式(IX)中、Qが
**−R−N(R)(R)で表される化合物が好ましい。なかでも、R及びR
の少なくとも一方が炭素数1〜6のアルキル基である場合、ベンゾトリアゾール系化合物
は、水溶性に乏しくなるが、この化合物を溶解させることができる他成分が存在する場合
、好ましく用いられる。
また、本発明のレジスト組成物を無機材料層(例えば、ポリシリコン膜、アモルファス
シリコン膜、等)を有する基板に適用する場合、式(IX)中、Qとしては、水溶性の基
を示すものが好ましい。具体的には、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜
3のヒドロキシアルキル基、水酸基等が好ましい。これにより、基板の防食性をより効果
的に発揮することができる。
ベンゾトリアゾール系化合物としては、ベンゾトリアゾール、5,6−ジメチルベンゾ
トリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−メチルベンゾトリアゾール、1
−アミノベンゾトリアゾール、1−フェニルベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシメチル
ベンゾトリアゾール、1−ベンゾトリアゾールカルボン酸メチル、5−ベンゾトリアゾー
ルカルボン酸、1−メトキシ−ベンゾトリアゾール、1−(2,2−ジヒドロキシエチル
)−ベンゾトリアゾール、1−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ベンゾトリアゾール、
あるいは「イルガメット」シリーズとしてチバ・スペシャリティー・ケミカルズより市販
されている、2,2’−{[(4−メチル−1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)メチ
ル]イミノ}ビスエタノール、2,2’−{[(5−メチル−1H−ベンゾトリアゾール
−1−イル)メチル]イミノ}ビスエタノール、2,2’−{[(4−メチル−1H−ベ
ンゾトリアゾール−1−イル)メチル]イミノ}ビスエタン、または2,2’−{[(4
−メチル−1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)メチル]イミノ}ビスプロパン等が挙
げられる。
トリアジン系化合物としては、式(II)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
〔式(II)中、
、R及びRは、互いに独立に、ハロゲン、水素原子、ヒドロキシル基、アミノ
基、メルカプト基、置換されていてもよい炭素数1〜10の炭化水素基、置換されていて
もよい炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数1〜10の炭化水素基置換アミノ基を表す
。〕
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が挙げられる

炭化水素基、アルキルオキシ基は、上記と同様のものが挙げられる。
トリアジン系化合物としては、例えば、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリチ
オール等が挙げられる。
含ケイ素系化合物としては、式(IIA)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2021096476
[式(IIA)中、
j1は、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基又は炭素数1〜5のメルカプトアルキル基
を表す。
j2〜Rj4は、互いに独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜5の
アルコキシ基、メルカプト基又は炭素数1〜5のメルカプトアルキル基を表し、Rj2
j4のうちの少なくとも一つはメルカプト基又は炭素数1〜5のメルカプトアルキル基
である。
は、1〜10の整数を表す。]
脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基
等のアルキル基が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
メルカプトアルキル基としては、メチルメルカプト基、エチルメルカプト基、プロピル
メルカプト基等が挙げられる。
j1は、炭素数1又は2の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜3のメルカプトアルキル基
であることが好ましく、メチル基、メルカプトプロピル基であることがより好ましい。
j2〜Rj4は、互いに独立に、炭素数1又は2の脂肪族炭化水素基、炭素数1又は
2のアルコキシ基であることが好ましく、メチル基、メトキシ基であることがより好まし
い。ただし、これらのうちの少なくとも1つは、メルカプト基又は炭素数1〜3のメルカ
プトアルキル基であることが好ましく、メルカプト基又はメルカプトプロピル基であるこ
とがより好ましい。
j2及びRj3は、互いに同一であっても異なってもよいが、生産性の観点からは同
一であることが好ましい。
式(IIA)の化合物としては、以下の式(II−1)〜式(II−7)で表される化
合物が挙げられる。
Figure 2021096476
なかでも、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリ
エトキシシラン等が好ましい。
密着性向上剤(E)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
0.001質量%以上、より好ましくは0.002質量%以上、さらに好ましくは0.0
05質量%以上、特に好ましくは0.008質量%以上であり、また、好ましくは20質
量%以下であり、より好ましくは10質量%以下であり、さらに好ましくは4質量%以下
であり、さらにより好ましくは3質量%以下、とりわけ好ましくは1質量%以下、特に好
ましくは0.1質量%以下である。この範囲とすることにより、高精度のレジストパター
ンを形成することができるレジスト組成物とすることができ、レジストパターンと基板と
の密着性を確保することができる。
<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。
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。
<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(A1)、樹脂(A2)及び酸発生剤(B)及び溶剤
(D)並びに、必要に応じて用いられるクエンチャー(C)、密着性向上剤(E)、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、1
0〜40℃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。混合手段は、攪拌混合等を用いることができる。各成分を混合
した後は、孔径0.11〜50μm程度のフィルターを用いてろ過することが好ましい。
<レジストパターンの製造方法>
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)本発明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して組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程及び
(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、銅、ニッケル、スズ、パラジウム及び銀からなる群より選ばれる少なくとも
一種の金属、又は当該群より選ばれる少なくとも一種の金属を含む合金が挙げられ、好ま
しくは銅又は銅を含む合金が挙げられる。
これらの基板は予め洗浄してもよいし、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、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合せて行わ
れる。この場合の温度は、50〜200℃程度であることが好ましい。また、圧力は、1
〜1.0×10Pa程度であることが好ましい。
工程(2)で得られた組成物層の膜厚は、好ましくは3〜150μmであり、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345〜4
36nmの光を放射する光源が好ましく、g線(波長:436nm)、h線(波長:40
5nm)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)を加えてもよい。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5
0〜350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>
上述の樹脂(A1)と、樹脂(A2)と、酸発生剤(B)と、溶剤(D)とを含むレジ
スト組成物は、厚膜のレジストフィルムの製造に有用である。例えば、膜厚3〜150μ
mのレジストフィルムを製造するために有用である。
また、本発明のレジスト組成物はバンプの製造に有用である。バンプは、レジスト組成
物を用いて製造する場合、通常、以下の手順より形成することができる。これにより、特
に優れた形状のレジストパターンを製造できる。
まず、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
電層を形成する。その後、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、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、銅
、ニッケル、はんだ等)を堆積させ、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: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)
合成例1[樹脂A1−1の合成]
ポリビニルフェノール(VP−8000;日本曹達(株)製)45部をメチルイソブチ
ルケトン540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1水和物0.0
05部を仕込み、20〜25℃に保持したまま、シクロヘキシルビニルエーテル10.9
6部を15分間かけて滴下した。混合液を、同温度を保持したまま、3時間攪拌を継続し
た。その後、メチルイソブチルケトン21部で希釈し、イオン交換水425部で分液洗浄
を4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110部まで濃縮した。
これに、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12
5部(固形分39%)を得た。樹脂A1−1の重量平均分子量は1.57×10、シク
ロヘキシルオキシエトキシ基の導入率は21.0%であった。樹脂A1−1は、下記の構
造単位を有する。
Figure 2021096476
合成例2[樹脂A1−2の合成]
ポリビニルフェノール(VP−8000;日本曹達(株)製)45部をメチルイソブチ
ルケトン540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1水和物0.0
05部を仕込み、20〜25℃に保持したまま、シクロヘキシルビニルエーテル15.6
9部を15分間かけて滴下した。混合液を、同温度を保持したまま、3時間攪拌を継続し
た。その後、メチルイソブチルケトン21部で希釈し、イオン交換水430部で分液洗浄
を4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120部まで濃縮した。
これにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート340部を加えて、再度濃縮
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136
部(固形分40%)を得た。樹脂A1−2の重量平均分子量は1.83×10、シクロ
ヘキシルオキシエトキシ基の導入率は30.0%であった。樹脂A1−2は、下記の構造
単位を有する。
Figure 2021096476
合成例3[樹脂AXの合成]
ポリビニルフェノール(VP−15000;日本曹達(株)製)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1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1
0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。その
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。これに、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
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 2021096476
合成例4[ノボラック樹脂: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、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、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50
0部を加えて全量が3435部になるまで減圧濃縮を行った。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。その後、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。ノボラック樹
脂A2−1の重量平均分子量は7×10であった。
合成例5[A3−1の合成]
還流冷却管、攪拌器、温度計を備えた四つ口フラスコに、ポリビニルフェノール(VP
−8000;日本曹達(株)製)31部とアセトン118部を仕込み、撹拌し溶解した。
さらに炭酸カリウム10.72部、ヨウ化イソプロピル4.69部及びイオン交換水2.
14部加え、還流状態まで昇温し、18時間保温した。冷却後メチルイソブチルケトン5
9部で希釈し、2%シュウ酸水75部で3回洗浄した。その後、有機層をさらにメチルイ
ソブチルケトン88部で希釈し、イオン交換水50部で5回洗浄した。得られた有機層を
、エバポレーターを用いて61部まで濃縮を行った。その後、プロピレングリコールモノ
メチルエーテルアセテート177部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A3−1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76部(固形分44%)を得た。樹脂A
3−1の重量平均分子量は1.28×10、イソプロピル基の導入率は12.1%であ
った。樹脂A3−1は、下記の構造単位を有する。
Figure 2021096476
合成例6[A3−2の合成]
還流冷却管、攪拌器、温度計を備えた四つ口フラスコに、ポリビニルフェノール(VP
−8000;日本曹達(株)製)29部とアセトン110部を仕込み、撹拌し溶解した。
さらに炭酸カリウム16.69部、ヨウ化イソプロピル10.26部及びイオン交換水3
.34部加え、還流状態まで昇温し、18時間保温した。冷却後メチルイソブチルケトン
55部で希釈し、2%シュウ酸水73部で3回洗浄した。その後、有機層をさらにメチル
イソブチルケトン82部で希釈し、イオン交換水46部で5回洗浄した。得られた有機層
を、エバポレーターを用いて61部まで濃縮を行った。その後、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート165部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A3−2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73部(固形分46%)を得た。樹脂
A3−2の重量平均分子量は1.33×10、イソプロピル基の導入率は22.7%で
あった。樹脂A3−2は、下記の構造単位を有する。
Figure 2021096476
実施例1〜5、比較例1〜2
(レジスト組成物の調製)
表1に示す成分の各々を該表に示す質量部で混合して溶剤に溶解させた後、孔径0.5
μm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 2021096476
実施例及び比較例のレジスト組成物においては、さらに、界面活性剤として、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)0.002部を添加した。
<樹脂>
A1−1:樹脂A1−1
A1−2:樹脂A1−2
A2−1:ノボラック樹脂A2−1
A3−1:酸不安定基を有さない樹脂A3−1
A3−2:酸不安定基を有さない樹脂A3−2
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(NAI−105;みどり化学(株
)製)
Figure 2021096476
B2:下記構造式;(PAI−101;みどり化学(株)製)
Figure 2021096476
B3:下記構造式;(PAG−103;BASF製)
Figure 2021096476
B4:商品名「SP−606」(ADEKA製)
B5:下記構造式;(PAG−121;(BASF製)
Figure 2021096476
<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)
<密着性向上剤>
E1:ビスムチオール(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 18部
(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25μm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で、表1の「PB」欄に示す温度で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〔NSR 1755i7A;(株)ニコン製
、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、ホットプレートにて表1の「PEB」欄に示す温度で180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180秒間のパドル現像を行うことにより、レジストパターンを得た。
得られたレジストパターンを1800倍に拡大して走査型電子顕微鏡で観察し、線幅2
0μm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。
形状評価:実効感度において得られた20μm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1800倍に拡大して観察し、図1(a)に示すように、トップ形状及び
裾形状が矩形に近く良好なものを○、図1(b)に示すように、裾形状が丸いものを×と
して判断した。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
、解像できたラインアンドスペースパターンの線幅の最小値を測定した。
PED安定性評価:上記のレジストパターン形成において、基板に形成された塗膜を露
光し、24時間放置し、その後、表1の「PEB」欄に示す温度で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、レジストパターンAを得た。また、対照
として、露光後24時間放置する工程を省略した以外はレジストパターンAと同様にレジ
ストパターンBを得た。この露光後引き置きしたレジストパターンについて、スペースパ
ターンの中央部(厚み方向の高さの1/2の部位)の線幅の変化率が8.5%未満のもの
を◎、8.5%以上10%未満のものを○、10%以上及び解像していないものを×とし
て判断した。
なお、変化率は以下の式により求めた値である。
Figure 2021096476
Figure 2021096476
上記の結果から、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が
得られ、露光から加熱処理までの引き置き時間(PED)によるレジストパターン寸法変
動を抑制できることがわかる。
本発明のレジスト組成物は、優れた形状のレジストパターンを製造することができる。

Claims (5)

  1. 式(I)で表される構造単位を含む樹脂、アルカリ可溶性樹脂、酸発生剤及び溶剤を含
    有するレジスト組成物。
    Figure 2021096476
    [式(I)中、
    i51は、水素原子又はメチル基を表す。
    i52及びRi53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
    表す。
    i54は、炭素数5〜20の脂環式炭化水素基を表す。
    i55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。
    pは、0〜4の整数を表す。pが2以上のとき、複数のRi55は互いに同一であって
    も異なっていてもよい。]
  2. アルカリ可溶性樹脂がノボラック樹脂である請求項1記載のレジスト組成物。
  3. 酸発生剤が、式(B1)で表される基を有する化合物である請求項1又は2記載のレジ
    スト組成物。
    Figure 2021096476
    [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。]
  4. 密着性向上剤(E)を含有する請求項1〜3のいずれか記載のレジスト組成物。
  5. (1)請求項1〜4のいずれか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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