JP4580793B2 - ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトパブリケーションプロセスに好適に用いられるポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。さらに詳しくは、特に電子線、X線、EUV光等を使用して高精細化したパターン形成し得るポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものであり、特に電子線等の高エネルギー線を用いる半導体素子の微細加工に好適に用いることができるポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関する。
従来、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、レジスト組成物を用いたリソグラフィによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、さらにKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られる。さらには、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線やX線、あるいはEUV光を用いたリソグラフィも開発が進んでいる。
かかる電子線、X線あるいはEUV光を用いたリソグラフィープロセスに適したレジストとしては高感度化の観点から主に酸触媒反応を利用した化学増幅型レジストが用いられており、ポジ型レジストに対しては主成分として、アルカリ水溶液には不溶又は難溶性で、酸の作用によりアルカリ水溶液には可溶となる性質を有するポリマー及び酸発生剤からなる化学増幅型組成物が有効に使用されている。
EUV光用ポジ型レジストに関して、非特許文献1(K.E.Gonsalves,Adv,Mater,13,195、2001)、非特許文献2(K.E.Gonsalves,Microelectron.Eng,65,454,2003)には、炭素数1であるトリフレートを発生するスルホニウム塩ペンダント化バインダーが開示されている。
しかしながら、上記技術でも高解像力、ラインエッジラフネスと、真空中PED特性は同時に満足できていないのが現状である。
ラインエッジラフネスとは、レジスト組成物の特性に起因して、レジスト組成物のラインパターンと基板界面のエッジが、ライン方向と垂直な方向に不規則に変動した形状を呈することを言う。このパターンを真上から観察するとエッジが凸凹(±数十nm程度)に見える。この凸凹は、エッチング工程により基板に転写されるため、凸凹が大きいと電気特性不良を引き起こし、歩留まりを低下させる原因となっている。レジストパターンサイズがクオーターミクロン以下になるに伴い、ラインエッジラフネスの改善要求が高まってきている。
また、真空中の露光後引き起きにおけるパターン線幅安定性(真空中PED)は、電子線やX線のような真空中での露光を行う場合に非常に重要な性能であり、真空中PED特性が悪いと、電子線やX線描画の際に、描画の初期と描画の終了時とで性能が大きく変化し、結果として描画パターンの線幅の面内均一性が大きくばらつき、歩留りの著しい低下を引き起こしてしまう。
また、上述のラインエッジラフネスに関しても真空中の引き置きで悪化するという問題があった。
また、EUVを光源とする場合、光の波長が極紫外領域に属し、高エネルギーを有する
ため、EUV光に起因するネガ化等の光化学反応が協奏することによるコントラスト低下等の問題があった。
従来知られている技術の組合せにおいては、電子線又はX線照射下で充分良好なラインエッジラフネスと、良好な真空中PED特性(線幅変動、ラインエッジラフネス変動)を併せ持つことは困難であり、これらの両立が望まれていた。また、EUV照射下においても、充分良好な感度とコントラストを併せ持つことが望まれていた。
K.E.Gonsalves,Adv,Mater,13,195,2001 K.E.Gonsalves,Microelectron.Eng,65,454,2003
本発明の目的は、高エネルギー線、特に電子線、X線あるいはEUV光を使用する半導体素子の微細加工における性能向上技術の課題を解決することであり、解像力、真空中PED特性、ラインエッジラフネス、現像欠陥、アウトガスを同時に満足し、特にEUV光使用時における感度、溶解コントラストに優れたポジ型レジスト組成物を提供することにある。
本発明は、下記の通りである。
(1) (A)下記一般式(A1)で表される繰り返し単位及び一般式(A2)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種類の繰り返し単位と、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位とを有し、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大する樹脂及び
(B)活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する、樹脂(A)とは異なる化合物
を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
Figure 0004580793
一般式(A1)中、
Zは、水酸基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシ基又はアシロキシ基を表す。
1は、酸の作用により分解する基を表す。
nは、0〜4を表す。
一般式(A2)中、
Raは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、クロロ原子、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。
Lは、2価の連結基を表す。
Rdは、酸の作用により分解する基を表す。
(2) (A)成分の樹脂における、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位が、下記一般式(A3)で表されることを特徴とする(1)に記載のポジ型レジスト組成物。
Figure 0004580793
一般式(A3)中、
Raは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、クロロ原子、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。
1は、2価の連結基を表す。
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、1価の芳香環を表す。Ar1とAr2は、連結して環を形成していていもよい。
Ar3は、2価の芳香環を表す。
Aは、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを表す。
(3) 樹脂(A)が前記一般式(A1)で表される繰り返し単位を有し、該一般式(A1)で表される繰り返し単位において、A1が、環状炭素構造を有する基であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のポジ型レジスト組成物。
(4) 樹脂(A)が前記一般式(A2)で表される繰り返し単位を有し、該一般式(A2)で表される繰り返し単位において、Rdが、下記一般式(pII)で表される基であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
Figure 0004580793

一般式(pII)に於いて、
12 〜R 14 は、各々独立に、炭素数1〜4個の直鎖もしくは分岐のアルキル基、又は、脂環式炭化水素基を表し、R 12 〜R 14 のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基である。
(5)
樹脂(A)が下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
Figure 0004580793
一般式(AI)中、
Rb 0 は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Abは、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
Vは一般式(LC1−1)〜(LC1−12)のうち、いずれかで示される基を表す。
Figure 0004580793

Rb 3 は置換基を表す。
2 は、0〜4の整数を表す。n 2 が2以上の時、複数存在するRb 3 は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb 3 同士が結合して環を形成してもよい。
(6)
樹脂(A)が下記1〜16の少なくとも1つで表されるモノマー由来の繰り返し単位を有する樹脂であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
Figure 0004580793

(7) 化合物(B)が、下記一般式(ZI)〜(ZVI)で表される化合物であることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
Figure 0004580793

上記一般式(ZI)に於いて、
201 、R 202 及びR 203 は、各々独立に、炭素数1−30の有機基を表す。
204 〜R 207 は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
- は、下記一般式に示す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)メチンアニオンの何れかを表す。
Figure 0004580793

Rc 1 は、炭素数1−30の有機基を表す。
Rc 3 、Rc 4 及びRc 5 は、各々独立に、炭素数1−30の有機基を表す。Rc 3 とRc 4 が結合して環を形成していてもよい。
Figure 0004580793

一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar 3 及びAr 4 は、各々独立に、アリール基を表す。
206 、R 207 及びR 208 は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
) (1)〜()のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成した後、該レジスト膜を液浸露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
) (1)〜()のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成した後、該レジスト膜をEUV光もしくは電子線で露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
本発明により、解像力、真空中PED特性、ラインエッジラフネス、現像欠陥、アウト
ガスを同時に満足し、特にEUV光使用時における感度、溶解コントラストに優れたポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、特許請求の範囲に記載した構成を有する発明であるが、その他の事項についても参考の為に記載した。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表
記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば
、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、
置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
〔1〕(A)一般式(A1)で表される繰り返し単位及び一般式(A2)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種類の繰り返し単位と、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位とを有し、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大する樹脂
本発明のポジ型レジスト組成物は、下記一般式(A1)で表される繰り返し単位及び一般式(A2)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種類の繰り返し単位と、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位とを有し、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」ともいう)を含有する。
Figure 0004580793
一般式(A1)中、
Zは、水酸基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシ基又はアシロキシ基を表す。
1は、酸の作用により分解する基を表す。
nは、0〜4を表す。
一般式(A2)中、
Raは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、クロロ原子、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。
Lは、2価の連結基を表す。
Rdは、酸の作用により分解する基を表す。
一般式(A1)に於ける、A1の酸の作用により分解する基としては、t−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニルメチル基の他、下記一般式(PI)又は(PII)で表される基が挙げられる。
一般式(A1)で表される繰り返し単位は、A1の酸の作用により分解する基が分解し
て親水性基が形成され、アルカリ現像液への溶解性が増大する。
Figure 0004580793
一般式(PI)及び(PII)に於いて、
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。なお、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基であるものが好ましい。
一般式(A1)で表される繰り返し単位の内で、好ましい繰り返し単位として、下記一般式(I)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0004580793
一般式(I)中、
1及びL2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、直鎖若しくは分岐状アルキル基、シクロアルキル基又はアラルキル基を表す。
Zaは、直鎖若しくは分岐状アルキル基、シクロアルキル基又はアラルキル基を表す。
ZaとL1は、互いに結合して5又は6員環を形成してもよい。
Zは、水酸基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシ基又はアシロキシ基を表す。
nは、0〜4を表す。
一般式(I)における、L1、L2及びZaのアルキル基は、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などの炭素数1〜20個の直鎖若しくは分岐状のものが挙げられる。これらの基は置換基を有していても良い。
1、L2及びZaのシクロアルキル基は、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、シクロオクチル基などの炭素数3〜20個のものが挙げられる。これらの基は置換基を有していても良い。
1、L2及びZaのアルキル基、シクロアルキル基が有しうる好ましい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ピロリドン残基等のヘテロ環残基などが挙げられ、好ましくは、炭素数12以下である。
置換基を有するアルキル基として、例えばシクロヘキシルエチル基、アルキルカルボニルオキシメチル基、シクロアルキルカルボニルオキシメチル基、アルキルカルボニルオキシエチル基、シクロアルキルカルボニルオキシエチル基、アリールカルボニルオキシエチル基、アラルキルカルボニルオキシエチル基、アルキルオキシメチル基、シクロアルキルオキシメチル基、アリールオキシメチル基、アラルキルオキシメチル基、アルキルオキシエチル基、シクロアルキルオキシエチル基、アリールオキシエチル基、アラルキルオキシエチル基、アルキルチオメチル基、シクロアルキルチオメチル基、アリールチオメチル基、アラルキルチオメチル基、アルキルチオエチル基、シクロアルキルチオエチル基、アリールチオエチル基、アラルキルチオエチル基等が挙げられる。
これらの基におけるアルキル基、シクロアルキル基は、更に前述のアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基等の置換基を有してもよい。
上記アルキルカルボニルオキシエチル基、シクロアルキルカルボニルオキシエチル基の例としては、シクロヘキシルカルボニルオキシエチル基、t−ブチルシクロヘキシルカルボニルオキシエチル基、n−ブチルシクロヘキシルカルボニルオキシエチル基等を挙げることができる。
アリールも特に限定されないが、一般的にフェニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル基、ナフチル基、アントラセニル基のような炭素数6〜14のものが挙げられ、更に前述のアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基等の置換基を有してもよい。
上記アリールオキシエチル基の例としては、フェニルオキシエチル基、シクロヘキシルフェニルオキシエチル基等を挙げることができる。これらの基はさらに置換基を有していても良い。
アラルキルも特に限定されないが、ベンジル基などを挙げることができる。
上記アラルキルカルボニルオキシエチル基の例としては、ベンジルカルボニルオキシエチル基等を挙げることができる。これらの基はさらに置換基を有していても良い。
一般式(I)における、L1、L2及びZaのアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基などの炭素数7〜15個のものを挙げることができる。これらの基は置換基を有していても良い。
アラルキル基ヘの好ましい置換基としてはアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基等が挙げられ、置換基を有するアラルキル基としては、例えば、アルコキシベンジル基、ヒドロキシベンジル基、フェニルチオフェネチル基等を挙げること
ができる。L1、L2及びZaとしてのアラルキル基が有しうる置換基の炭素数の範囲は、好ましくは12以下である。
ZaとL1が互いに結合して形成する5又は6員環としては、テトラヒドロピラン環、テトラヒドロフラン環等が挙げられる。
本発明において、好ましくは、Zaが、脂環式基、芳香族基等の環状炭素構造を有する基であることが好ましい。
ここで、脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデカニル基等の炭素数5個〜12個のものが好ましい。また、芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6個〜16個のものが好ましく、これらの基はたとえば、メチルフェニル基、エチルフェニル基などのように更に置換基を有していてもよい。
一般式(I)で表される繰り返し単位に相当する酸分解性モノマー(a)は、例えばフェノール性水酸基を有するモノマーを、好ましくは有機溶媒に溶解し、系中の水分を共沸蒸留等の手法で脱水した後、アルキルビニルエーテル化合物及び酸触媒を添加してアセタール化反応を行い、フェノール性水酸基に所望のアセタール基を導入することにより得ることができる。
フェノール性水酸基を有するモノマーとしては、ヒドロキシスチレン類が好ましい。
アセタール化反応に用いるアルキルビニルエーテル化合物としては、下記一般式(A)で表される化合物が望ましい。
Figure 0004580793
一般式(A)中、
1は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。
s及びRtは、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
1、Rs及びRtのアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜20、さらに好ましくは炭素数1〜18の、直鎖状若しくは分岐状アルキル基を挙げることができ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、t−ペンチル基、n−ヘキシル基、i−ヘキシル基、t−ヘキシル基、n−ヘプチル基、i−ヘプチル基、t−ヘプチル基、n−オクチル基、i−オクチル基、t−オクチル基、n−ノニル基、i−ノニル基、t−ノニル基、n−デシル基、i−デシル基、t−デシル基、n−ウンデシル基、i−ウンデシル
基、n−ドデシル基、i−ドデシル基、n−トリデシル基、i−トリデシル基、n−テトラデシル基、i−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、i−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、i−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、i−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、i−オクタデシル基、n−ノナデシル基、i−ノナデシル基等を挙げることができる。
これらの置換基は、下記に示す置換基によって置換されていてもよい。
1、Rs及びRtのシクロアルキル基としては、好ましくは炭素数3〜20、さらに好ましくは炭素数3〜18のシクロアルキルを挙げることができ、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロペンタデシル基、シクロヘキサデシル基、シクロヘプタデシル基、シクロオクタデシル基、シクロノナデシル基、4−シクロヘキシルシクロヘキシル基、4−n−ヘキシルシクロヘキシル基、ペンタニルシクロヘキシル基、ヘキシルオキシシクロヘキシル基、ペンタニルオキシシクロヘキシル基等を挙げることができる。ここに挙げた以外の置換環状アルキル基も上記範囲内であれば使用できることができる。
これらの置換基は、下記に示す置換基によって置換されていてもよい。
1のアリール基としては、好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜25のアリール基を挙げることができ、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、プロピルオキシフェニル基、4−シクロペンチルフェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−シクロヘプテニルフェニル基、4−シクロオクタニルフェニル基、2−シクロペンチルフェニル基、2−シクロヘキシルフェニル基、2−シクロヘプテニルフェニル基、2−シクロオクタニルフェニル基、3−シクロペンチルフェニル基、3−シクロヘキシルフェニル基、3−シクロヘプテニルフェニル基、3−シクロオクタニルフェニル基、4−シクロペンチルオキシフェニル基、4−シクロヘキシルオキシフェニル基、4−シクロヘプテニルオキシフェニル基、4−シクロオクタニルオキシフェニル基、2−シクロペンチルオキシフェニル基、2−シクロヘキシルオキシフェニル基、2−シクロヘプテニルオキシフェニル基、2−シクロオクタニルオキシフェニル基、3−シクロペンチルオキシフェニル基、3−シクロヘキシルオキシフェニル基、3−シクロヘプテニルオキシフェニル基、3−シクロオクタニルオキシフェニル基、4−n−ペンチルフェニル基、4−n−ヘキシルフェニル基、4−n−ヘプテニルフェニル基、4−n−オクタニルフェニル基、2−n−ペンチルフェニル基、2−n−ヘキシルフェニル基、2−n−ヘプテニルフェニル基、2−n−オクタニルフェニル基、3−n−ペンチルフェニル基、3−n−ヘキシルフェニル基、3−n−ヘプテニルフェニル基、3−n−オクタニルフェニル基、2,6−ジ−イソプロピルフェニル基、2,3−ジ−イソプロピルフェニル基、2,4−ジ−イソプロピルフェニル基、3,4−ジ−イソプロピルフェニル基、3,6−ジ−t−ブチルフェニル基、2,3−ジ−t−ブチルフェニル基、2,4−ジ−t−ブチルフェニル基、3,4−ジ−t−ブチルフェニル基、2,6−ジ−n−ブチルフェニル基、2,3−ジ−n−ブチルフェニル基、2,4−ジ−n−ブチルフェニル基、3,4−ジ−n−ブチルフェニル基、2,6−ジ−i−ブチルフェニル基、2,3−ジ−i−ブチルフェニル基、2,4−ジ−i−ブチルフェニル基、3,4−ジ−i−ブチルフェニル基、2,6−ジ−t−アミルフェニル基、2,3−ジ−t−アミルフェニル基、2,4−ジ−t−アミルフェニル基、3,4−ジ−t−アミルフェニル基、2,6−ジ−i−アミルフェニル基、2,3−ジ−i−アミルフェニル基、2,4−ジ−i−アミルフェニル基、3,4−ジ−i−アミルフェニル基、2,6−ジ−n−ペンチルフェニル基、2,3−ジ−n−ペンチルフェニル基、2,4−ジ−n−ペンチルフェニル基、3,4−ジ−n−ペンチルフェニル基、4−アダマンチルフェニル基、2−アダマンチルフェニル基、4−イソボロニルフェニル基、3−
イソボロニルフェニル基、2−イソボロニルフェニル基、4−シクロペンチルオキシフェニル基、4−シクロヘキシルオキシフェニル基、4−シクロヘプテニルオキシフェニル基、4−シクロオクタニルオキシフェニル基、2−シクロペンチルオキシフェニル基、2−シクロヘキシルオキシフェニル基、2−シクロヘプテニルオキシフェニル基、2−シクロオクタニルオキシフェニル基、3−シクロペンチルオキシフェニル基、3−シクロヘキシルオキシフェニル基、3−シクロヘプテニルオキシフェニル基、3−シクロオクタニルオキシフェニル基、4−n−ペンチルオキシフェニル基、4−n−ヘキシルオキシフェニル基、4−n−ヘプテニルオキシフェニル基、4−n−オクタニルオキシフェニル基、2−n−ペンチルオキシフェニル基、2−n−ヘキシルオキシフェニル基、2−n−ヘプテニルオキシフェニル基、2−n−オクタニルオキシフェニル基、3−n−ペンチルオキシフェニル基、3−n−ヘキシルオキシフェニル基、3−n−ヘプテニルオキシフェニル基、3−n−オクタニルオキシフェニル基、2,6−ジ−イソプロピルオキシフェニル基、2,3−ジ−イソプロピルオキシフェニル基、2,4−ジ−イソプロピルオキシフェニル基、3,4−ジ−イソプロピルオキシフェニル基、2,6−ジ−t−ブチルオキシフェニル基、2,3−ジ−t−ブチルオキシフェニル基、2,4−ジ−t−ブチルオキシフェニル基、3,4−ジ−t−ブチルオキシフェニル基、2,6−ジ−n−ブチルオキシフェニル基、2,3−ジ−n−ブチルオキシフェニル基、2,4−ジ−n−ブチルオキシフェニル基、3,4−ジ−n−ブチルオキシフェニル基、2,6−ジ−i−ブチルオキシフェニル基、2,3−ジ−i−ブチルオキシフェニル基、2,4−ジ−i−ブチルオキシフェニル基、3,4−ジ−i−ブチルオキシフェニル基、2,6−ジ−t−アミルオキシフェニル基、2,3−ジ−t−アミルオキシフェニル基、2,4−ジ−t−アミルオキシフェニル基、3,4−ジ−t−アミルオキシフェニル基、2,6−ジ−i−アミルオキシフェニル基、2,3−ジ−i−アミルオキシフェニル基、2,4−ジ−i−アミルオキシフェニル基、3,4−ジ−i−アミルオキシフェニル基、2,6−ジ−n−ペンチルオキシフェニル基、2,3−ジ−n−ペンチルオキシフェニル基、2,4−ジ−n−ペンチルオキシフェニル基、3,4−ジ−n−ペンチルオキシフェニル基、4−アダマンチルオキシフェニル基、3−アダマンチルオキシフェニル基、2−アダマンチルオキシフェニル基、4−イソボロニルオキシフェニル基、3−イソボロニルオキシフェニル基、2−イソボロニルオキシフェニル基、等が挙げられこれらは上記範囲内であればさらに置換してもよく上記例以外の置換基に限定されない。
これらの置換基は、下記に示す置換基によって置換されていてもよい。
1のアラルキル基としては、好ましくは炭素数7〜30、さらに好ましくは炭素数8〜25のアラルキル基を挙げることができ、例えば、フェニルエチル基、トリルフェニルエチル基、キシリルフェニルエチル基、エチルフェニルエチル基、プロピルフェニルエチル基、4−シクロペンチルフェニルエチル基、4−シクロヘキシルフェニルエチル基、4−シクロヘプテニルフェニルエチル基、4−シクロオクタニルフェニルエチル基、2−シクロペンチルフェニルエチル基、2−シクロヘキシルフェニルエチル基、2−シクロヘプテニルフェニルエチル基、2−シクロオクタニルフェニルエチル基、3−シクロペンチルフェニルエチル基、3−シクロヘキシルフェニルエチル基、3−シクロヘプテニルフェニルエチル基、3−シクロオクタニルフェニルエチル基、4−シクロペンチルオキシフェニルエチル基、4−シクロヘキシルオキシフェニルエチル基、4−シクロヘプテニルオキシフェニルエチル基、4−シクロオクタニルオキシフェニルエチル基、2−シクロペンチルオキシフェニルエチル基、2−シクロヘキシルオキシフェニルエチル基、2−シクロヘプテニルオキシフェニルエチル基、2−シクロオクタニルオキシフェニルエチル基、3−シクロペンチルオキシフェニルエチル基、3−シクロヘキシルオキシフェニルエチル基、3−シクロヘプテニルオキシフェニルエチル基、3−シクロオクタニルオキシフェニルエチル基、4−n−ペンチルフェニルエチル基、4−n−ヘキシルフェニルエチル基、4−n−ヘプテニルフェニルエチル基、4−n−オクタニルフェニルエチル基、2−n−ペンチルフェニルエチル基、2−n−ヘキシルフェニルエチル基、2−n−ヘプテニルフェニル
エチル基、2−n−オクタニルフェニルエチル基、3−n−ペンチルフェニルエチル基、3−n−ヘキシルフェニルエチル基、3−n−ヘプテニルフェニルエチル基、3−n−オクタニルフェニルエチル基、2,6−ジ−イソプロピルフェニルエチル基、2,3−ジ−イソプロピルフェニルエチル基、2,4−ジ−イソプロピルフェニルエチル基、3,4−ジ−イソプロピルフェニルエチル基、2,6−ジ−t−ブチルフェニルエチル基、2,3−ジ−t−ブチルフェニルエチル基、2,4−ジ−t−ブチルフェニルエチル基、3,4−ジ−t−ブチルフェニルエチル基、2,6−ジ−n−ブチルフェニルエチル基、2,3−ジ−n−ブチルフェニルエチル基、2,4−ジ−n−ブチルフェニルエチル基、3,4−ジ−n−ブチルフェニルエチル基、2,6−ジ−i−ブチルフェニルエチル基、2,3−ジ−i−ブチルフェニルエチル基、2,4−ジ−i−ブチルフェニルエチル基、3,4−ジ−i−ブチルフェニルエチル基、2,6−ジ−t−アミルフェニルエチル基、2,3−ジ−t−アミルフェニルエチル基、2,4−ジ−t−アミルフェニルエチル基、3,4−ジ−t−アミルフェニルエチル基、2,6−ジ−i−アミルフェニルエチル基、2,3−ジ−i−アミルフェニルエチル基、2,4−ジ−i−アミルフェニルエチル基、3,4−ジ−i−アミルフェニルエチル基、2,6−ジ−n−ペンチルフェニルエチル基、2,3−ジ−n−ペンチルフェニルエチル基、2,4−ジ−n−ペンチルフェニルエチル基、3,4−ジ−n−ペンチルフェニルエチル基、4−アダマンチルフェニルエチル基、3−アダマンチルフェニルエチル基、2−アダマンチルフェニルエチル基、4−イソボロニルフェニルエチル基、3−イソボロニルフェニルエチル基、2−イソボロニルフェニルエチル基、4−シクロペンチルオキシフェニルエチル基、4−シクロヘキシルオキシフェニルエチル基、4−シクロヘプテニルオキシフェニルエチル基、4−シクロオクタニルオキシフェニルエチル基、2−シクロペンチルオキシフェニルエチル基、2−シクロヘキシルオキシフェニルエチル基、2−シクロヘプテニルオキシフェニルエチル基、2−シクロオクタニルオキシフェニルエチル基、3−シクロペンチルオキシフェニルエチル基、3−シクロヘキシルオキシフェニルエチル基、3−シクロヘプテニルオキシフェニルエチル基、3−シクロオクタニルオキシフェニルエチル基、4−n−ペンチルオキシフェニルエチル基、4−n−へキシルオキシフェニルエチル基、4−n−ヘプテニルオキシフェニルエチル基、4−n−オクタニルオキシフェニルエチル基、2−n−ペンチルオキシフェニルエチル基、2−n−ヘキシルオキシフェニルエチル基、2−n−ヘプテニルオキシフェニルエチル基、2−n−オクタニルオキシフェニルエチル基、3−n−ペンチルオキシフェニルエチル基、3−n−ヘキシルオキシフェニルエチル基、3−n−ヘプテニルオキシフェニルエチル基、3−n−オクタニルオキシフェニルエチル基、2,6−ジーイソプロピルオキシフェニルエチル基、2,3−ジ−イソプロピルオキシフェニルエチル基、2,4−ジ−イソプロピルオキシフェニルエチル基、3,4一ジーイソプロピルオキシフェニルエチル基、2,6−ジ−t−ブチルオキシフェニルエチル基、2,3−ジ−t−ブチルオキシフェニルエチル基、2,4−ジ−t−ブチルオキシフェニルエチル基、3,4−ジ−t−ブチルオキシフェニルエチル基、2,6−ジ−n−ブチルオキシフェニルエチル基、2,3−ジ−n−ブチルオキシフェニルエチル基、2,4−ジ−n−ブチルオキシフェニルエチル基、3,4−ジ−n−ブチルオキシフェニルエチル基、2,6−ジ−i−ブチルオキシフェニルエチル基、2,3−ジ−i−ブチルオキシフェニルエチル基、2,4−ジ−i−ブチルオキシフェニルエチル基、3,4−ジ−i−ブチルオキシフェニルエチル基、2,6−ジ−t−アミルオキシフェニルエチル基、2,3−ジ−t−アミルオキシフェニルエチル基、2,4−ジ−t−アミルオキシフェニルエチル基、3,4−ジ−t−アミルオキシフェニルエチル基、2,6−ジ−i−アミルオキシフェニルエチル基、2,3−ジ−i−アミルオキシフェニルエチル基、2,4−ジ−i−アミルオキシフェニルエチル基、3,4−ジ−i−アミルオキシフェニルエチル基、2,6−ジ−n−ペンチルオキシフェニルエチル基、2,3−ジ−n−ペンチルオキシフェニルエチル基、2,4−ジ−n−ペンチルオキシフェニルエチル基、3,4−ジ−n−ペンチルオキシフェニルエチル基、4−アダマンチルオキシフェニルエチル基、3−アダマンチルオキシフェニルエチル基、2−アダマンチルオキシフェニルエチル基、4−イソボロニルオキシフェニルエチル基、3
−イソボロニルオキシフェニルエチル基、2−イソボロニルオキシフェニルエチル基、あるいは、上記アルキルがメチル基、プロピル基、ブチル基等に置き換えたもの等が挙げられる。
これらの置換基は、下記に示す置換基によって置換されていてもよい。
また、上記基の更なる置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フツ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、上記のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ベンジル基、フエネチル基、クミル基等のアラルキル基、アラルキルオキシ基、ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基、シアナミル基、バレリル基等のアシル基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、上記のアルケニル基、ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、アリルオキシ基、ブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基、上記のアリール基、フエノキシ基等のアリールオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアリールオキシカルボニル基を挙げることができる。
これらの置換基はさらに置換基を有してもよく、置換アリール基や置換アラルキル基の炭素数がこの範囲内であればよい。
一般式(A)で表される化合物の具体例としては、例えば、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、シクロヘキシルエチルビニルエーテル、フェノキシエチルビニルエーテル、シクロヘキシルフェノキシエチルビニルエーテル、4−カルボニルシクロヘキシルフェノキシエチルビニルエーテル、t−ブチルシクロヘキシルカルボニルオキシエチルビニルエーテル、シクロヘキシルチオエチルビニルエーテル、n−ブチルシクロヘキシルカルボニルオキシエチルビニルエーテル等があげられるが、実質的にモノマー中のフェノール性水酸基との間でアセタール化反応をおこすものであればよく、上記のものに限定されない。上記の中では、t−ブチルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルが好ましく、t−ブチルビニルエーテルがより好ましい。また、メチルイソプロペニルエーテル、ブチルイソプロペニルエーテル、フェニルイソプロペニルエーテル、ベンジルイソプロペニルエーテル、シクロヘキシルイソプロペニルエーテル、シクロヘキシルフェノキシエチルイソプロペニルエーテルなどのイソプロペニルエーテル類等も好ましい。
反応において用いられる、アルキルビニルエーテル化合物の使用量は、フェノール性水酸基を有するモノマー中のフェノール性水酸基に対して、5モル%〜95モル%を用いることが好ましく、より好ましくは10モル%〜60モル%であり、更に好ましくは15モル%〜50モル%である。
反応に用いられる有機溶媒としては、不活性溶媒であれば特に制限されないが、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)、2−ヘプタノン、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。なかでも、PGMEA、2−ヘプタノンが好ましい。
反応溶媒は、フェノール性水酸基を有するモノマー100質量部に対して、通常100〜1000質量部用いられる。
酸分解性モノマー(a)の合成は、先に示した有機溶媒(アセタール化反応に対して不活性な溶媒)にフェノール性水酸基を有するモノマーを溶解し、必要に応じて減圧蒸留等で系中の水分を除去し、アルキルビニルエーテル化合物を添加する。アセタール化反応は
、酸性触媒の添加により進行する。
酸性触媒は、無機酸、有機酸の何れも用いることができる。有機酸は残留金属不純物が無いことから好ましく、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩等がより好ましい。
アセタール化反応を停止させる目的で、塩基化合物による中和を行うことが好ましい。この中和を行わないと、酸が残存しレジストの貯蔵安定性を損なう恐れがある。用いる塩基化合物としては、添加した触媒としての酸を中和し、水洗工程で塩が除去されればよく、特に限定されない。なかでも、有機塩基化合物は残留金属不純物が無いことから好ましく、具体的にはトリエチルアミン、トリメチルアミン、ピリジン、アミノピリジン、ピペラジン、イミダゾール等があげられ、トリエチルアミン、ピリジンが特に好ましい。
アセタール化反応を完了し、中和した後は、超純水等を用いて系中に残存している塩を除去することが好ましい。
一般式(A1)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられるが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
一般式(A2)において、Rdとしての酸の作用により分解する基(以下、「酸分解性基」ともいう)とは、露光により発生した酸の作用により分解し、一般式(A2)の構造においてエステル基に由来するカルボン酸を発生させる基であり、それによりアルカリ現像液への溶解性が増大する。Rdは、脂環式基を有することが好ましい。
Rdが脂環式基を有する酸分解性基である場合に、脂環式基は、有橋脂環式基であってもよい。
Rdとしての酸分解性基は、好ましくは、下記一般式(pI)〜一般式(pVI)で示される基である。
Figure 0004580793
式中、R11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、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表す。
12〜R16は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。 なお、R12〜R14のうち少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかは脂環式炭化水素基であるものが好ましい。
17〜R21は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、R17〜R21のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基であることが好ましい。また、R19、R21のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
22〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、R22〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基が好ましい。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式(pI)〜(pVI)において、R12〜R25におけるアルキル基としては、置換もしくは非置換のいずれであってもよい、1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。そ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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
また、上記アルキル基の更なる置換基としては、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アシル基、アシロキシ基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。
11〜R25における脂環式炭化水素基あるいはZと炭素原子が形成する脂環式炭化水素基としては、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよい。
以下に、脂環式炭化水素基のうち、脂環式部分の構造例を示す。
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
本発明においては、上記脂環式部分の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン残基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基である。
これらの脂環式炭化水素基の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基である。上記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、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。アルキル基、アルコキシ基は、更なる置換基を有していてもよい。アルキル基、アルコキシ基の更なる置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。
一般式(A2)に於ける、Rdは、下記一般式(3)で表される基が好ましい。
Figure 0004580793
一般式(3)に於いて、
4、R5、及びYは、各々独立に、アルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
一般式(3)で表される基としては、上記一般式(pII)においてR12〜R14のうちのひとつが脂環式炭化水素基である基が好ましい。
以下、一般式(A2)で表される繰り返し単位に相当するモノマーの具体例を示す。
Figure 0004580793
Figure 0004580793
酸分解性樹脂における、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位は、重合性官能基と、側鎖に炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有するモノマーにより、形成することができる。重合性官能基としては
、(メタ)アクリロイル基、スチリル基、ビニルエーテル基、ビニル基等が挙げられる。
炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位は、下記一般式(A3)で表されることが好ましい。
Figure 0004580793
一般式(A3)中、
Raは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、クロロ原子、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。
1は、2価の連結基を表す。
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、1価の芳香環を表す。Ar1とAr2は、連結して環を形成していていもよい。
Ar3は、2価の芳香環を表す。
Aは、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを表す。
Raは、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基である。
1は、好ましくは、カルボニル基、エステル基、アミド基、アラルキレン基、アリーレン基、アリーレンカルボキシル基、酸素原子又はスルホニル基を有する連結基が挙げられる。より好ましくはエステル基、アミド基、フェニレン基、フェニレンメチレンオキシ基、フェニレンメチレンオキシカルボニル基、フェニレンカルボキル基が挙げられる。
Ar1〜Ar3の芳香環として好ましいものとしては、ベンゼン環もしくはナフタレン環である。これらは置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基が挙げられる。
Aの、好ましいアニオンとしては、下記一般式に示す炭素数2〜20のフッ素化アルキル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)メチンアニオンが挙げられる。
Figure 0004580793
Rb1は、炭素数2〜20のフッ素置換アルキル基を表す。
Rb1は、好ましくは、炭素数4〜6のフッ素化アルキル基であり、更に、置換基を有していてもよい。Rb1のフッ素化アルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、沃素原子、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ等を挙げることができる。Rb1は、炭素数4〜6のパーフルオロアルキル基が特に好ましい。
Rb3、Rb4及びRb5は、各々独立に、有機基を表す。
Rb3、Rb4及びRb5における有機基としては、炭素数1−30のものが挙げられ、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表す。Rb3、Rb4、Rb5の有機基として、好ましくは、炭素数1−4のパーフロロアルキル基である。
Rb3とRb4が結合して環を形成していてもよい。
Rb3とRb4が結合して形成される基としては、アルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2−4のパーフロロアルキレン基である。
以下に、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
酸分解性樹脂は、ヒドロキシスチレン類による繰り返し単位を有することが好ましい。
ヒドロキシスチレン類による繰り返し単位は、ベンゼン環上に、アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していてもよい。
酸分解性樹脂は、ラクトン基を有する繰り返し単位を有していてもよい。ラクトン基としては、ラクトン構造を有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を含有する基であり、下記一般式(LC1−1)〜(LC1−12)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。
Figure 0004580793
ラクトン構造部分は、置換基(Rb3)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb3)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在するRb3は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb3同士が結合して環を形成してもよい。
一般式(LC1−1)〜(LC1−12)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
Figure 0004580793
一般式(AI)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は水素原子、メチル基が好ましい。
Abは、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。
Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環または多環のシクロアルキレン基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−12)のうちのいずれかで示される基を表す。
ラクトン構造を有する繰り返し単位は通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
酸分解性樹脂は、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を有していてもよい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、例えば、下記一般式(VIIa)又は(VIIb)で表される構造を挙げることができる。
Figure 0004580793
一般式(VIIa)中、R2c〜R4cは、各々独立に水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基又はシアノ基を表す。好ましくはR
2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子であり、更に好ましくはR2c〜R4cのうち2つが水酸基で残りが水素原子である。
一般式(VIIb)で表される基は、好ましくはジヒドロキシ体、モノヒドロキシ体であり、より好ましくはジヒドロキシ体である。
一般式(VIIa)または(VIIb)で表される基を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(AIIa)又は(AIIb)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
Figure 0004580793
一般式(AIIa)、(AIIb)中、
1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基、ヒドロキメチル基を表す。
一般式(AIIa)、(AIIb)で表される構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 0004580793
酸分解性樹脂は、上記の繰り返し単位以外に、様々な繰り返し単位を有することができる。
このような繰り返し単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
このような単量体としては、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、
アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等の付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
酸分解性樹脂に於いて、一般式(A1)又は(A2)で表される繰り返し単位の含有量は、10〜60モル%とすることが好ましく、15〜40モル%とすることがより好ましい。
酸分解性樹脂に於いて、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位の含有量は、2〜25モル%とすることが好ましく、3〜15モル%とすることがより好ましい。
酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の混合溶液、またはそれぞれの溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のレジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃である。
酸分解性樹脂の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは2,000〜200,000である。重量平均分子量を2,000以上とすることにより、耐熱性、ドライエッチング耐性を向上させることができ、また、重量平均分子量を200,000以下とすることにより、現像性を向上させることができ、且つ、粘度が低くなるために製膜性を向上させることができる。より好ましい分子量としては、5,000〜50,000であり、更に好ましくは、7,000〜30,000である。分子量を調整することにより、組成物の耐熱性、解像力、現像欠陥等を両立させることができる。酸分解性樹脂の分散度(Mw/Mn)は、1.0〜3.0が好ましく、より好ましくは1.2〜2.5であり、更により好ましくは1.2〜1.8である。分散度を適宜の範囲に調整することでラインエッジラフネス性能を向上させることができる。
本発明のポジ型レジスト組成物において、酸分解性樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中40〜99.99質量%が好ましく、より好ましくは50〜99質量%、更により好ましくは80〜96質量%である。
酸分解性樹脂の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
〔2〕活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する化合物(B成分)
本発明のポジ型レジスト組成物は活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する化合物を含有する。
そのような光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
たとえば、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、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。
また、これらの活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、
独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。
さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。
使用してもよい活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 0004580793
上記一般式(ZI)に於いて、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
-は、スルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチンアニオンを表す。
好ましい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)メチンアニオンとしては、下記一般式に示す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)メチンアニオンが挙げられる。
Figure 0004580793
Rc1は、有機基を表す。
Rc1における有機基として、炭素数1−30のものが挙げられ、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。
Rd1は、水素原子又はアルキル基を表す。
Rc3、Rc4及びRc5は、各々独立に、有機基を表す。
Rc3、Rc4、Rc5の有機基として、好ましくはRc1に於ける好ましい有機基と同じ
ものを挙げることができ、より好ましくは炭素数1−4のパーフロロアルキル基である。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。
Rc3とRc4が結合して形成される基としては、アルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2−4のパーフロロアルキレン基である。
Rc1、Rc3、Rc4及びRc5の有機基として、特に好ましくは1位がフッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子またはフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。
201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、及び(ZI−3)を挙げることができる。
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基若しくはシクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基、インドール残基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖、分岐状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、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖、
分岐状アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
次に、化合物(ZI−2)について説明する。 化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
201〜R203は、各々独立に、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等を挙げることができ、直鎖、分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましい。
201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基等を挙げることができ、環状2−オキソアルキル基がより好ましい。
201〜R203としての2−オキソアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基若しくはシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(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)を挙げることができる。
201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。
化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。
Figure 0004580793
一般式(ZI−3)に於いて、
1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。
6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、アリル基、又はビニル基を表す。
1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
Zc-は、スルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチンアニオンを表し、一般式(Z1)に於けるX-のスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチンアニオンと同様のものを挙げることができる。
1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数1〜20個の直鎖、分岐状アルキル基、より好ましくは炭素数1〜12個の直鎖、分岐アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基を挙げることができる。
1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、炭素数3〜8個のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基を挙げることができる。
1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖、分岐状アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1cからR5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
x及びRyとしてのアルキル基、シクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、直鎖若しくは分岐状の2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましい。Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、環状の2−オキソアルキル基がより好ましい。
直鎖、分岐若しくは環状の2−オキソアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
x、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。
一般式(ZII)、(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
204〜R207としてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基を挙げることができる。
204〜R207としてのシクロアルキル基は、炭素数3〜10のシクロアルキル基が好ましく。例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基を挙げることができる。
204〜R207は、置換基を有していてもよい。R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
-は、スルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチンアニオンを表し、一般式(I)に於けるX-のスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチンアニオンと同様のものを挙げることができる。
使用することができる活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 0004580793
一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
206、R207及びR208は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する化合物の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物である。
活性光線又は放射線の照射により分解してスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
Figure 0004580793
(B)成分の化合物の添加量は、組成物の全固形分に対し、通常0.1〜20質量%好ましくは0.5〜20質量%、より好ましくは1〜10質量%である。
本発明に於いては、必要に応じて、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物として、(B)成分の化合物とともに、その他の化合物、例えば、活性光線又は放射線の照射によりカルボン酸を発生する化合物を併用してもよい。
〔3〕(C)溶剤
本発明の組成物は、上記各成分及び後述する任意成分を溶解する機溶剤に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶剤としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、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、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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メチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましい。これらの有機溶剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記の中でも、好ましい有機溶剤としては2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、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エ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、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、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフランを挙げることができる。
(本発明に使用されるその他の成分)
本発明のポジ型レジスト組成物には、樹脂成分として前記酸分解性樹脂以外に酸分解性基を含有していないアルカリ可溶性樹脂を配合することができ、これにより感度が向上する。
酸分解基を含有していないアルカリ可溶性樹脂(以下単に「アルカリ可溶性樹脂」という)は、アルカリに可溶な樹脂であり、ポリヒドロキシスチレン、ノボラック樹脂及びこれらの誘導体を好ましくあげることができる。またp−ヒドロキシスチレン単位を含有する共重合樹脂もアルカリ可溶性であれば用いることができる。
なかでも、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、ポリ(p−/m−ヒドロキシスチレン)共重合体、ポリ(p−/o−ヒドロキシスチレン)共重合体、ポリ(p-ヒドロキシスチレン/スチレン)共重合体が好ましく用いられる。更にポリ(4−ヒドロキシ−3−メチルスチレン)、ポリ(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルスチレン)の様なポリ(アルキル置換ヒドロキシスチレン)樹脂、上記樹脂のフェノール性水酸基の一部がアルキル化またはアセチル化された樹脂もアルカリ可溶性であれば好ましく用いられる。
更に、上記樹脂のフェノール核の一部(全フェノール核の30mol%以下)が水素添加されている場合は、樹脂の透明性が向上し、感度、解像力、プロファイルの矩形形成の点で好ましい。
本発明において、上記酸分解性基を含有しないアルカリ可溶性樹脂の組成物中の添加量としては、組成物の固形分の全質量に対して、好ましくは2〜60質量%であり、より好ましくは5〜30質量%である。
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じて更に酸分解性溶解促進化合物、染料、可塑剤、界面活性剤、光増感剤、塩基性化合物、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
本発明のポジ型レジスト組成物には、(D)フッ素系及び/またはシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子、シリコン原子の両方を含む界面活性剤)を含有することができる。
これらの界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号公報、特開昭61-226746号公報、特開昭61-226745号公報、特開昭62-170950号公報、特開昭63-34540号公報、特開平7-230165号公報、特開平8-62834号公報、特開平9-54432号公報、特開平9-5988号、米国特許第5405720,5360692,5529881,5296330,5436098,5576143, 5294511, 5824451号公報記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル社製)等のフッ素系界面活性剤またはシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
これらの界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分100質量%当たり、通常0.01質量%〜2質量%、好ましくは0.01質量%〜1質量%である。
これらの界面活性剤は1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のポジ型レジスト組成物には、(E)塩基性化合物、より好ましくは有機塩基性化合物を用いることができる。これにより、保存時の安定性向上を図ることができる。
本発明で用いることのできる好ましい有機塩基性化合物とは、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。中でも含窒素塩基性化合物が好ましい。
好ましい化学的環境として、下記式(A)〜(E)構造を挙げることができる。
Figure 0004580793
ここで、R250、R251及びR252は、同一または異なり、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基であり、ここでR251とR252は互いに結合して環を形成してもよい。アルキル基、アリール基は、ヒドロキシ基、アミノ基等の置換基を有していてもよい。
Figure 0004580793
式中、R253、R254、R255及びR256は、同一または異なり、炭素数1〜20のアルキル基を示す。
更に好ましい化合物は、窒素含有環状化合物あるいは一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化合物である。
窒素含有環状化合物としては、多環構造であることがより好ましい。窒素含有多環環状化合物の好ましい具体例としては、下記一般式(F)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0004580793
式(F)中、Y、Zは、各々独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよく、置換してもよい直鎖、分岐、環状アルキレン基を表す。
ここで、ヘテロ原子としては、窒素原子、硫黄原子、酸素原子が挙げられる。
アルキレン基としては、炭素数2〜10個が好ましく、より好ましくは2〜5個のものである。アルキレン基の置換基としては、炭素数1〜6個のアルキル基、アリール基、アルケニル基の他、ハロゲン原子、ハロゲン置換アルキル基が挙げられる。更に、一般式(F)で示される化合物の具体例としては、下記に示す化合物が挙げられる。
Figure 0004580793
上記の中でも、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エンが特に好ましい。
一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化合物としては、特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。特に好ましい化合物として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリン、トリメチルイミダゾール、トリフェニルイミダゾール、メチルジフェニルイミダゾール等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。塩基性化合物の使用量は、組成物(固形分)100質量部に対し、通常、0.001〜10質量部、好ましくは0.01〜5質量部である。
本発明で使用できる現像液に対する溶解促進性化合物としては、フェノール性水酸基を2個以上、またはカルボキシ基を1個以上有する分子量1,000以下の低分子化合物である。カルボキシ基を有する場合は上記と同じ理由で脂環族または脂肪族化合物が好まし
い。
これら溶解促進性化合物の好ましい添加量は、現像残渣や現像時のパターン変形などの面から、本発明におけるポリマーに対して2〜50質量%であり、更に好ましくは5〜30質量%である。
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号公報、特開平2−28531号公報、米国特許第4916210号明細書、欧州特許第219294号明細書等に記載の方法を参考にして、当業者に於て容易に合成することが出来る。
フェノール化合物の具体例を以下に示すが、本発明で使用できる化合物はこれらに限定されるものではない。
レゾルシン、フロログルシン、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3′,4′,5′−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、アセトン−ピロガロール縮合樹脂、フロログルコシド、2,4,2′,4′−ビフェニルテトロール、4,4′−チオビス(1,3−ジヒドロキシ)ベンゼン、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェニルエーテル、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェニルスルフォキシド、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジフェニルスルフォン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,4−(α−メチルベンジリデン)ビスフェノール、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1−エチル−4−イソプロピルベンゼン、1,2,2−トリス(ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,2−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2,5,5−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、1,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,3−トリス(ヒドロキシフェニル)ブタン、パラ〔α,α,α′,α′−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)〕−キシレン等を挙げることができる。
好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。具体的にはオイルイエロー#101、オイルイエロー#103、オイルピンク#312、オイルグリーンBG、オイルブルーBOS,オイルブルー#603、オイルブラックBY、オイルブラックBS、オイルブラックT−505(以上オリエント化学工業株式会社製)、クリスタルバイオレット(CI42555)、メチルバイオレット(CI42535)、ローダミンB(CI45170B)、マラカイトグリーン(CI42000)、メチレンブルー(CI52015)等を挙げることができる。
露光による酸発生率を向上させる為、さらに下記に挙げるような光増感剤を添加することができる。好適な光増感剤としては、具体的にはベンゾフェノン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、p,p’−テトラエチルエチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、アントロン、9−エトキシアントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−T、9,10−ジフェニルアントラセン、9−フルオレノン、アセトフェノン、フェナントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミド、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン1,2−ベンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1
,2−ナフトキノン、3,3'−カルボニル−ビス(5,7−ジメトキシカルボニルクマリン)及びコロネン等であるが、これらに限定されるものではない。
また、これらの光増感剤は、光源の遠紫外光の吸光剤としても使用可能である。この場合、吸光剤は基板からの反射光を低減し、レジスト膜内の多重反射の影響を少なくさせることで、定在波改良の効果を発現する。
本発明においては、上記フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を加えることもできる。具体的には、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セチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。
これらの界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分100質量%当たり、通常、2質量%以下、好ましくは1質量%以下である。
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
本発明に係わるポジ型レジスト組成物を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布した後プリベークを行い、所定のマスクを通して露光し、ポストベークを行い現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。ここで露光光としては、好ましくは250nm以下の波長の活性光線又は放射線である。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、EUV(13nm)、X線、電子ビーム等が挙げられる。
本発明のポジ型レジスト組成物の現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
合成例1(酸分解性樹脂(A−1)の合成)
東ソー(株)製の2−エトキシエトキシスチレン、t−ブチルメタクリレート、4−(メタクリロイルオキシ)フェニルジフェニルスルホニウム ノナフレートのモル比37/55/8のTHF溶液(27質量%)240gを調製し、この溶液を窒素下75℃に加熱しているところへ、アゾ開始剤として和光純薬工業(株)製V−601(モノマー総モル数に対し1モル%)を添加し、そのまま6時間攪拌下反応させた。得られたポリマー溶液を室温に戻したのち、蒸留水と、0.1N塩酸を加え、30分間は攪拌した。反応液にトリエチルアミンを加えて中和したのち、蒸留水2Lに再沈してポリマーを粉体として取り出した。このポリマーをアセトン100mlに溶解させた後、蒸留水を添加しポリマーを沈殿させるという操作を3回繰り返した。最後に沈殿したポリマーを減圧乾燥にて粉体とし、酸分解性樹脂(A−1)を得た。この酸分解性樹脂(A−1)についてGPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は9500、分散度(Mw/Mn)は1.50であった。
上記合成例1と同様の方法で酸分解性樹脂(A−2)〜(A−25)を合成した。
下記表1に、酸分解性樹脂(A−1)〜(A−25)の組成比、重量平均分子量、分散度を示す。
Figure 0004580793
以下、比較例で使用する酸分解性樹脂(C−1)及び(C−2)の構造を示す。
Figure 0004580793
上記酸分解性樹脂(A−1)〜(A−25)及び比較例の酸分解性樹脂(C−1)〜(C−2)の各溶液を、PGMEA中の固形分濃度が20質量%となるように調整して、下記実施例及び比較例に用いた。
<電子線照射による評価>
実施例1〜20及び比較例1
(ポジ型レジスト組成物の調製)
下記表2に示す各成分をPGMEA8.4gに溶解し、0.1μmのフィルターで濾過してポジ型レジスト組成物を調製した。
このポジ型レジスト組成物を、スピンコーターを用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコンウエハー上に均一に塗布し、120℃で90秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.3μmのレジスト膜を形成させた。
(ボジ型レジストパターンの作製とその評価)
このレジスト膜に、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50KeV)を用いて電子線照射を行った。照射後に110℃、90秒ベークし、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。0.15μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像する照射量における限界解像力(ラインとスペースが分離解像)を解像力とした。
真空チャンバー内にウェハをセット、上記感度を示す照射量にて電子線照射、照射直後又は3時間後に、上記のように110℃、90秒ベーク(加熱処理)した後、現像処理を行いラインパターンを得た。そして、電子線照射直後にベークを行い現像処理し得られた0.15μmラインパターンと、電子線照射3時間後にベークを行い現像処理をし得られた0.15μmラインパターンについて、走査型電子鞍微鏡((株)日立製作所製S−9220)にて線幅の変動及びラインエッジラフネス(LER)の変化を測定(0.15μmの
ラインパターンの長手方向のエッジ5μmの範囲について、ライン幅を50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出)した。
上記露光したウエファをKLA社製欠陥検査装置を用いて、ウエファ上に存在する欠陥数をカウントした。
このレジスト膜に、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50KeV)を用いて全面に電子線照射を行った。露光量は、パターン作成評価に於いて、0.15μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像するのに要した露光量と同じとした。電子線照射後、ベークせずにそのまま膜厚を測定し、電子線照射前後の膜厚の商(残膜率)をアウトガスの指標とした。
結果を表2に示す。
Figure 0004580793
表2に於ける、略号は、下記の通りである。
Figure 0004580793
界面活性剤として用いた「F−1」は、メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)、「F−2」は、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)を示す。
塩基性化合物として用いた「DBN」は、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、「DMAP」は、4−N,N−ジメチルアミノピリジンを示す。
表2に示した結果から、本発明のポジ型レジスト組成物は、電子線照射による特性評価において、解像力、ラインエッジラフネス、現像欠陥、アウトガスにすぐれ、かつ真空中PEDにおける線幅変動、LWR変化が少ないことがわかる。
<EUV露光による評価>
実施例21、22及び比較例2
上記実施例1〜2及び比較例1の各レジスト組成物を用い、実施例1と同様の方法でレジスト膜を得た。但し、レジスト膜厚は0.25μmとした。得られたレジスト膜にEUV光(波長13nm)を用いて、露光量を0〜5.0mJの範囲で0.5mJづつ変えながら面露光を行い、さらに110℃、90秒ベークした。その後2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて、各露光量での溶解速度を測定し、感度曲線を得た。この感度曲線において、レジストの溶解速度が飽和するときの露光量を感度とし、また感度曲線の直線部の勾配から溶解コントラスト(γ値)を算出した。γ値が大きいはど溶解コントラストに優れている。
結果を表3に示す。
Figure 0004580793
表3から、本発明のポジ型レジスト組成物は、EUV光の照射による特性評価において、比較例の組成物に比べて、高感度で高コントラストであり、優れていることがわかる。
<ArF露光による評価>
実施例23〜32及び比較例3
下記表4に示す各成分を表4に示す溶剤8.4gに溶解し、0.1μmのフィルターで濾過してポジ型レジスト組成物を調製した。酸分解性樹脂は、全てPGMEA溶液をそれぞれ7.66g用いた。
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃、60秒ベークを行い78nmの反射防止膜を形成した。
その上に調製したレジスト組成物(固形分濃度5%)を塗布し、115℃、60秒ベークを行い膜厚150nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナーを用い露光した。その後120℃、60秒加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で60秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。0.09μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像する照射量における限界解像力(ラインとスペースが分離解像)を解像力とした。
得られた0.09μmラインパターンについて、走査型電子鞍微鏡((株)日立製作所製S−9220)にてラインウィズスラフネス(LWR)の変化を測定(0.09μmのラインパターンの長手方向のエッジ5μmの範囲について、エッジがあるべき基準線からの距離を50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出)した。
上記露光したウエファをKLA社製欠陥検査装置を用いて、ウエファ上に存在する欠陥数をカウントした。評価結果を表4に示す。
Figure 0004580793
表4における略号は次の通りである。
Figure 0004580793
N−1:ジプロピルアニリン
N−2:トリエタノールアミン
N−3:トリオクチルアミン
N−4:トリス−2−(2−メトキシ(エトキシ))エチルアミン
N−5:2,6−ジイソプロピルアニリン
N−6:トリフェニルイミダゾール
SL−2: シクロヘキサノン
SL−4; プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
SL−5: 乳酸エチル
SL−6: プロピレングリコールモノメチルエーテル
尚、各表に於いて樹脂又は溶剤を複数使用した場合の比は質量比である。
表4から、本発明のポジ型レジスト組成物は、ArF露光による、解像力、現像欠陥、LWR評価に於いて、優れていることが明らかである。

Claims (9)

  1. (A)下記一般式(A1)で表される繰り返し単位及び一般式(A2)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種類の繰り返し単位と、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位とを有し、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大する樹脂及び
    (B)活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)アミド又はトリス(アルキルスルホニル)メチンを発生する、樹脂(A)とは異なる化合物
    を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
    Figure 0004580793

    一般式(A1)中、
    Zは、水酸基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシ基又はアシロキシ基を表す。
    1は、酸の作用により分解する基を表す。
    nは、0〜4を表す。
    一般式(A2)中、
    Raは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、クロロ原子、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。
    Lは、単結合または2価の連結基を表す。
    Rdは、酸の作用により分解する基を表す。
  2. (A)成分の樹脂における、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを対イオンとするスルホニウム塩構造を有する繰り返し単位が、下記一般式(A3)で表されることを特徴とする請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。
    Figure 0004580793

    一般式(A3)中、
    Raは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、クロロ原子、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。
    1は、2価の連結基を表す。
    Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、1価の芳香環を表す。Ar1とAr2は、連結して環を形成していていもよい。
    Ar3は、2価の芳香環を表す。
    Aは、炭素数2〜20のフッ素化アルキルスルホン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン又はトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンを表す。
  3. 樹脂(A)が前記一般式(A1)で表される繰り返し単位を有し、該一般式(A1)で表される繰り返し単位において、A1が、環状炭素構造を有する基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポジ型レジスト組成物。
  4. 樹脂(A)が前記一般式(A2)で表される繰り返し単位を有し、該一般式(A2)で表される繰り返し単位において、Rdが、下記一般式(pII)で表される基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
    Figure 0004580793

    一般式(pII)に於いて、
    12 〜R 14 は、各々独立に、炭素数1〜4個の直鎖もしくは分岐のアルキル基、又は、脂環式炭化水素基を表し、R 12 〜R 14 のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基である。
  5. 樹脂(A)が下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
    Figure 0004580793
    一般式(AI)中、
    Rb 0 は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
    Abは、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
    Vは一般式(LC1−1)〜(LC1−12)のうち、いずれかで示される基を表す。
    Figure 0004580793

    Rb 3 は置換基を表す。
    2 は、0〜4の整数を表す。n 2 が2以上の時、複数存在するRb 3 は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb 3 同士が結合して環を形成してもよい。
  6. 樹脂(A)が下記1〜16の少なくとも1つで表されるモノマー由来の繰り返し単位を有する樹脂であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
    Figure 0004580793
  7. 化合物(B)が、下記一般式(ZI)〜(ZVI)で表される化合物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
    Figure 0004580793

    上記一般式(ZI)に於いて、
    201 、R 202 及びR 203 は、各々独立に、炭素数1−30の有機基を表す。
    204 〜R 207 は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
    - は、下記一般式に示す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)メチンアニオンの何れかを表す。
    Figure 0004580793

    Rc 1 は、炭素数1−30の有機基を表す。
    Rc 3 、Rc 4 及びRc 5 は、各々独立に、炭素数1−30の有機基を表す。Rc 3 とRc 4 が結合して環を形成していてもよい。
    Figure 0004580793

    一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
    Ar 3 及びAr 4 は、各々独立に、アリール基を表す。
    206 、R 207 及びR 208 は、各々独立に、アルキル基又はアリール基を表す。
    Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
  8. 請求項1〜のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成した後、該レジスト膜を液浸露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
  9. 請求項1〜のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成した後、該レジスト膜をEUV光もしくは電子線で露光、現像することを特徴とするパターン形成方法。
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