JP5460230B2 - ポジ型感光性組成物 - Google Patents

ポジ型感光性組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP5460230B2
JP5460230B2 JP2009239108A JP2009239108A JP5460230B2 JP 5460230 B2 JP5460230 B2 JP 5460230B2 JP 2009239108 A JP2009239108 A JP 2009239108A JP 2009239108 A JP2009239108 A JP 2009239108A JP 5460230 B2 JP5460230 B2 JP 5460230B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
alkyl group
formula
substituent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009239108A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010150234A (ja
Inventor
修平 山口
智孝 土村
優子 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2009239108A priority Critical patent/JP5460230B2/ja
Publication of JP2010150234A publication Critical patent/JP2010150234A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5460230B2 publication Critical patent/JP5460230B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/01Sulfonic acids
    • C07C309/02Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/03Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton
    • C07C309/17Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing carboxyl groups bound to the carbon skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C381/00Compounds containing carbon and sulfur and having functional groups not covered by groups C07C301/00 - C07C337/00
    • C07C381/12Sulfonium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B49/00Sulfur dyes
    • C09B49/12Sulfur dyes from other compounds, e.g. other heterocyclic compounds
    • C09B49/126Sulfur dyes from other compounds, e.g. other heterocyclic compounds from triarylmethane compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00Other synthetic dyes of known constitution
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G03F7/0397Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having an alicyclic moiety in a side chain
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2041Exposure; Apparatus therefor in the presence of a fluid, e.g. immersion; using fluid cooling means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2602/00Systems containing two condensed rings
    • C07C2602/36Systems containing two condensed rings the rings having more than two atoms in common
    • C07C2602/42Systems containing two condensed rings the rings having more than two atoms in common the bicyclo ring system containing seven carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/56Ring systems containing bridged rings
    • C07C2603/58Ring systems containing bridged rings containing three rings
    • C07C2603/60Ring systems containing bridged rings containing three rings containing at least one ring with less than six members
    • C07C2603/66Ring systems containing bridged rings containing three rings containing at least one ring with less than six members containing five-membered rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/56Ring systems containing bridged rings
    • C07C2603/58Ring systems containing bridged rings containing three rings
    • C07C2603/70Ring systems containing bridged rings containing three rings containing only six-membered rings
    • C07C2603/74Adamantanes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/106Binder containing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/106Binder containing
    • Y10S430/111Polymer of unsaturated acid or ester
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/12Nitrogen compound containing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/12Nitrogen compound containing
    • Y10S430/121Nitrogen in heterocyclic ring
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/122Sulfur compound containing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/124Carbonyl compound containing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/1053Imaging affecting physical property or radiation sensitive material, or producing nonplanar or printing surface - process, composition, or product: radiation sensitive composition or product or process of making binder containing
    • Y10S430/1055Radiation sensitive composition or product or process of making
    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/126Halogen compound containing

Description

本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程に使用されるポジ型感光性組成物に用いられる光酸発生剤、該光酸発生剤を用いたポジ型感光性組成物、およびそれら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、本発明は、250nm以下、好ましくは220nm以下の遠紫外線および電子線などを露光光源とする場合に好適な光酸発生剤、該光酸発生剤を用いたポジ型感光性組成物、およびそれらを用いたパターン形成方法に関するものである。
従来のノボラックとナフトキノンジアジド化合物から成るレジストを遠紫外光やエキシマレーザー光を用いたリソグラフィーのパターン形成に用いると、ノボラック及びナフトキノンジアジドの遠紫外領域に於ける吸収が強いために光がレジスト底部まで到達しにくくなり、低感度でテーパーのついたパターンしか得られない。
このような問題を解決する手段の一つが、化学増幅系レジスト組成物である。化学増幅系ポジ型レジスト組成物は、遠紫外光等の放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反応によって、活性放射線の照射部と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、パターンを基板上に形成させるパターン形成材料である。
このような例として、光分解により酸を発生する化合物と、アセタール又はO,N−アセタール化合物との組合せ、オルトエステル又はアミドアセタール化合物との組合せ、主鎖にアセタール又はケタール基を有するポリマーとの組合せ、エノールエーテル化合物との組合せ、N−アシルイミノ炭酸化合物との組合せ、主鎖にオルトエステル基を有するポリマーとの組合せ、第3級アルキルエステル化合物との組合せ、シリルエステル化合物との組合せ、及びシリルエーテル化合物との組合せ等を挙げることができる。これらは原理的に量子収率が1を越えるため、高い感光性を示す。
同様に、酸存在下に加熱することにより分解し、アルカリ可溶化する系として、例えば、非特許文献1から5に記載されている露光により酸を発生する化合物と、第3級又は2級炭素(例えばt−ブチル、2−シクロヘキセニル)のエステル又は炭酸エステル化合物との組合せ系、アセタール化合物との組み合わせ系、t−ブチルエーテル化合物との組み合わせ系等が挙げられる。
これらの系は、主として248nm領域での吸収の小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)を基本骨格とする樹脂を主成分に使用するため、KrFエキシマレーザーを露光光源とする場合には、高感度、高解像度で、且つ良好なパターンを形成し、従来のナフトキノンジアジド/ノボラック樹脂系に比べて良好な系となり得る。
しかしながら、更なる短波長の光源、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を露光光源として使用する場合は、芳香族基を有する化合物が本質的に193nm領域に大きな吸収を示すため、上記化学増幅系でも十分ではなかった。また、193nm波長領域に吸収の小さいポリマーとして、ポリ(メタ)アクリレートの利用が非特許文献6に記載されているが、このポリマーは一般に半導体製造工程で行われるドライエッチングに対する耐性が、芳香族基を有する従来のフェノール樹脂に比べ低いという問題があった。
これに対し、脂環炭化水素基を有するポリマーが、芳香族基と同様の耐ドライエッチング性を示し、且つ193nm領域の吸収が小さいことが非特許文献7で報告され、近年同ポリマーの利用が精力的に検討されるに至った。
上述したようなポリマーとともに用い得る光酸発生剤としては、トリフェニルスルホニウムトリフロロメタンスルホネートなどのようなトリフロロメタンスルホン酸を発生する化合物、あるいはさらに長鎖のフロロアルキルスルホン酸を発生する化合物が用いられている。
また、酸発生剤としては、トリフェニルスルホニウムトリフレート、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフロロブタンスルホネート等のパーフロロアルカンスルホン酸を発生するものがよく知られている。一般にパーフロロアルキル化合物は疎水性が高く、衣服の撥水加工などに用いられている。このため上記活性光線の照射によりパーフロロアルキルスルホン酸を発生する酸発生剤を用いたレジストは水系現像液に対する親和性が低くなり、現像性の悪化による感度低下、あるいは現像残査(スカム)が発生するといった問題があった。これに対して、分子内にアミド構造を有するフルオロアルカンスルホン酸(例えば、特許文献1を参照)、分子内にエステル構造を有するフルオロアルカンスルホン酸(例えば、特許文献2を参照)を用いることが報告されている。
特開2002−214774号公報 特開2008−170983号公報
Polym.Eng.Sce.,23巻、1012頁(1983) ACS.Sym.242巻、11頁(1984) Semiconductor World、1987年、11月号、91頁 Macromolecules,21巻、1475頁(1988) SPIE,920巻、42頁(1988) J.Vac.Sci.Technol.,B9,3357(1991) Proc.ofSPIE,1672,66(1992)
本発明の目的は、遠紫外光、EUV、電子線等、特にArFエキシマレーザー光を使用する上記ミクロフォトファブリケ−ション本来の性能向上技術の課題を解決することであり、感度、解像力、露光マージンに優れたポジ型感光性組成物を提供することにある。
本発明者らは、分子内に特定のアミド構造を有するスルホン酸を発生する化合物を光酸発生剤としてポジ型感光性組成物中に用いることで上記課題を達成できることを見出し、下記に示す本発明を完成するに至った。本発明の効果は、定かでは無いが分子内に特定のアミド構造を有することにより、該スルホン酸の現像液への親和性が向上したためであると推定している。
(1) 活性光線又は放射線の照射により一般式(I)で表されるスルホン酸を発生する少なくとも1種の化合物、及び酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂を含むことを特徴とするポジ型感光性組成物。
〔式(I)中、X、Xは互いに独立にフッ素原子、またはフルオロアルキル基を表す。Rは多環構造を有する基を表し、該多環構造は置換基を有していてもよい。Rは水素原子、鎖式アルキル基、単環式アルキル基、多環構造を有する基、又は単環式アリール基を表し、該鎖式アルキル基、該単環式アルキル基、該多環構造、該単環式アリール基は、置換基を有していてもよい。RとRは互いに結合し多環構造を形成していてもよい。〕
(2) 活性光線又は放射線の照射により一般式(I)で表されるスルホン酸を発生する前記化合物が、一般式(II)で表される化合物であることを特徴とする、(1)に記載のポジ型感光性組成物。
〔式(II)中、Aは有機対イオンを表し、nは1又は2を表す。X、X、R及びRは、各々、一般式(I)におけるX、X、R及びRと同義である。〕
(3) 一般式(I)又は一般式(II)中、X及びXがフッ素原子である、(1)又は(2)に記載のポジ型感光性組成物。
(4) 一般式(II)中、Aが式(IIIa)、式(IIIb)、式(IIIc)又は式(IIId)のいずれかで示されるカチオンである、(2)又は(3)に記載のポジ型感光性組成物。
〔式(IIIa)中、P1a〜P1e、P2a〜P2e、P3a〜P3eは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基を表す。該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。また、P1aとP3e、P1eとP2a、P2eとP3aは、各々、単結合、メチレン、エーテル結合、スルフィド結合により互いに結合していてもよい。〕
〔式(IIIb)中、P、Pは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。〕
〔式(IIIc)中、P、Pは、互いに独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。又はPとPが結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。Pは水素原子を表し、Pは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は芳香環基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該芳香環基は置換基を有していてもよい。又はPとPが結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。ここで、2価の炭化水素基に含まれる炭素原子は、いずれも、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子に置換されていてもよい。〕
〔式(IIId)中、P10〜P21は、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。Yは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1を表す。〕
(5) 一般式(II)中、Aが式(IIIe)で示されるカチオンである、(2)又は(3)に記載のポジ型感光性組成物。
〔式中、P22〜P24は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基は置換基を有していてもよい。〕
(6) (1)〜(5)のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物により塗膜を形成し、該塗膜を活性光線又は放射線を用いて露光する工程、アルカリ現像液を用いて現像する工程を含むパターン形成方法。
(7) 活性光線又は放射線の照射により一般式(I)で表されるスルホン酸を発生する化合物。
〔式(I)中、X、Xは互いに独立にフッ素原子、またはフルオロアルキル基を表す。Rは多環構造を有する基を表し、該多環構造は置換基を有していてもよい。Rは水素原子、鎖式アルキル基、単環式アルキル基、多環構造を有する基、又は単環式アリール基を表し、該鎖式アルキル基、該単環式アルキル基、該多環構造、該単環式アリール基は、置換基を有していてもよい。RとRは互いに結合し多環構造を形成していてもよい。〕
(8) 活性光線又は放射線の照射により一般式(I)で表されるスルホン酸を発生する前記化合物が、一般式(II)で表されることを特徴とする、(7)に記載の化合物。
〔式(II)中、Aは有機対イオンを表し、nは1又は2を表す。X、X、R及びRは、各々、一般式(I)におけるX、X、R及びRと同義である。〕
(9) 一般式(I)又は一般式(II)中、X及びXがフッ素原子である、(7)又は(8)に記載の化合物。
(10) 一般式(II)中、Aが式(IIIa)、式(IIIb)、式(IIIc)又は式(IIId)のいずれかで示されるカチオンである、(8)又は(9)に記載の化合物。
〔式(IIIa)中、P1a〜P1e、P2a〜P2e、P3a〜P3eは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基を表す。該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。P1aとP3e、P1eとP2a、P2eとP3aは、各々、単結合、メチレン、エーテル結合、スルフィド結合により互いに結合していてもよい。〕
〔式(IIIb)中、P、Pは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。〕
〔式(IIIc)中、P、Pは、互いに独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。又はPとPが結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。Pは水素原子を表し、Pは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は芳香環基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該芳香環基は置換基を有していてもよい。又はPとPが結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。ここで、2価の炭化水素基に含まれる炭素原子は、いずれも、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子に置換されていてもよい。〕
〔式(IIId)中、P10〜P21は、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。Yは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1を表す。〕
(11) 一般式(II)中、Aが式(IIIe)で示されるカチオンである、(8)又は(9)に記載の化合物。
〔式中、P22〜P24は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基は置換基を有していてもよい。〕
(12) 一般式(IV)で表される化合物。
〔式(IV)中、Mは金属イオンを表す。X、Xは互いに独立にフッ素原子、またはフルオロアルキル基を表す。Rは多環構造を有する基を表す。Rは水素原子、鎖式アルキル基、単環式アルキル基、多環構造を有する基、又は単環式アリール基を表し、該鎖式アルキル基、該単環式アルキル基、該単環式アリール基は、置換基を有していてもよい。RとRは互いに結合し多環構造を形成していてもよい。〕
(13) 一般式(IV)中、X及びXがフッ素原子であることを特徴とする、(12)に記載の化合物。
(14) 下記一般式(V)で表されるアミンと下記一般式(VI)で表されるエステル化合物とを反応させることを特徴とする、(12)又は(13)に記載の一般式(IV)で表される化合物の製造方法。
〔一般式(V)中、R及びRは、各々、一般式(IV)におけるR及びRと同義である。〕
〔一般式(VI)中、M、X及びXは、各々、一般式(IV)におけるM、X及びXと同義である。Rは、鎖式アルキル基、シクロアルキル基、多環構造を有する基を表し、該鎖式アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。〕
(15) 下記一般式(V)で表されるアミンと下記一般式(VII)で表されるエステル化合物とを反応させることを特徴とする、(8)〜(11)のいずれかに記載の一般式(II)で表される化合物の製造方法。
〔一般式(V)中、R及びRは、各々、一般式(II)におけるR及びRと同義である。〕
〔一般式(VII)中、A、X及びXは、各々、一般式(II)におけるA、X及びXと同義である。Rは、鎖式アルキル基、シクロアルキル基、多環構造を有する基を表し、該鎖式アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。〕
(16) (7)〜(11)のいずれかに記載の化合物からなる光酸発生剤。
本発明により、感度、解像力、並びに露光マージンに優れたポジ型感光性組成物を提供することができる。
実施例で合成した本発明の化合物(X10)のHNMRチャート。
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
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。
〔(A)光酸発生剤〕
本発明により提供される化合物は、活性光線又は放射線の照射により一般式(I)で表されるスルホン酸を発生する化合物(以下、「本発明の化合物」、「本発明の塩」などともいう。)であり、光酸発生剤としてポジ型感光性組成物中に用い得る。
一般式(I)中、
、Xは、互いに独立にフッ素原子、またはフルオロアルキル基を表す。好ましくは、X、Xは、フッ素原子または炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基であり、特にフッ素原子であることが好ましい。
は、多環構造を有する基を表す。本発明において、多環構造を有する基とは、多環式炭化水素基、もしくは、2以上の単環式炭化水素基または1以上の多環式炭化水素基を含むアルキル基を意味する。多環式炭化水素基及び単環式炭化水素基としては、脂肪族基でも芳香族基でもよく、特に脂環式炭化水素基であることが好ましい。
具体的には、多環式炭化水素基としては、ビシクロ[4.3.0]ノナニル、デカヒドロナフタレニル、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル、ボルニル、イソボルニル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチル、1,7,7-トリメチルトリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタニル、3,7,7-トリメチルビシクロ[4.1.0]ヘプタニル等があげられ、特にノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチルが好ましい。
単環式炭化水素基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル等があげられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチルが好ましい。
上記多環構造は、置換基を有していてもよく、置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、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、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、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、カルボキシ基などが挙げられる。
は水素原子、鎖式アルキル基、単環式アルキル基、多環構造を有する基、又は単環式アリール基を表し、該鎖状アルキル基、該単環式アルキル基、該多環構造、該単環式アリール基は、置換基を有していてもよい。
鎖式アルキル基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ドデシル、2−エチルヘキシル、イソプロピル、sec-ブチル、t-ブチル、iso-アミル等が挙げられる。
該アルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、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、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、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、カルボキシ基が挙げられる。
単環式アルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル等が挙げられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチルが好ましい。
該単環式アルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、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、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、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、カルボキシ基が挙げられる。
多環構造を有する基は、Rにより表わされる多環構造を有する基と同じ意味であり、その具体例並びに置換基も同様である。
単環式アリール基は、置換又は無置換のフェニル基を意味し、置換基としては、水酸基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、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、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、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、カルボキシ基が挙げられる。
また、RとRは互いに結合し多環構造を形成していてもよい。RとRとで形成し得る多環構造としては、デカヒドロキノリン、デカヒドロイソキノリン骨格等が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。
本発明の一般式(I)で表されるスルホン酸としては以下の具体例が挙げられる。
一般式(I)で表されるスルホン酸を発生する本発明の化合物としては、下記一般式(II)で表される塩であることが好ましい。
一般式(II)中、Aは有機対イオンを表し、nは1又は2を表す。X、X、R及びRは、各々、一般式(I)におけるX、X、R及びRと同義である。
により表わされる有機対イオンは、ヨードニウムまたはスルホニウムイオンであることが好ましく、スルホニウムイオンであることが特に好ましい。
により表わされる有機対イオンとして、下記一般式(VIII)で表されるスルホニウムイオンが挙げられる。
式(VIII)中、R1b〜R3bは、互いに独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数3〜30の環式炭化水素基を表す。
1b〜R3bのいずれかが直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、R1b〜R3bが環式炭化水素基である場合には、水酸基、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、又は炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。
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、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基などが挙げられる。
該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、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基などが挙げられる。
該環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ビシクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル、ビフェニル基などが挙げられる。
一般式(VIII)で表わされるスルホニウムイオンの好ましい一形態として、下記一般式(IIIa)で表わされるスルホニウムイオンが挙げられる。
一般式(II)中、Aは特に下記一般式(IIIa)〜(IIId)であることが好ましい。
式(IIIa)中、P1a〜P1e、P2a〜P2e、P3a〜P3eは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。P1aとP3e、P1eとP2a、P2eとP3aは、各々、単結合、メチレン、エーテル結合、スルフィド結合により互いに結合していてもよい。
アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ドデシル、2−エチルヘキシル、イソプロピル、sec-ブチル、t-ブチル、iso-アミル等が挙げられる。該アルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル、ビシクロ[4.3.0]ノナニル、デカヒドロナフタレニル、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル、ボルニル、イソボルニル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチル、1,7,7-トリメチルトリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタニル、3,7,7-トリメチルビシクロ[4.1.0]ヘプタニル等が挙げられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチルが好ましい。該シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
アルコキシ基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、また脂環式骨格を有していてもよい。鎖状アルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、イソプロピルオキシ、sec-ブチルオキシ、t-ブチルオキシ、iso-アミルオキシ等が挙げられる。環状アルコキシとしては、シクロプロポキシ、シクロブトキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロへプチルオキシ、シクロオクチルオキシ、シクロドデカニルオキシ、シクロペンテニルオキシ、シクロヘキセニルオキシ、シクロオクタジエニルオキシ基等があげられ、特にシクロプロポキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロオクチルオキシ基が好ましい。該アルコキシ基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
式(IIIb)中、P、Pは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、又はハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を表わす。
アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ドデシル、2−エチルヘキシル、イソプロピル、sec-ブチル、t-ブチル、iso-アミル等が挙げられる。該アルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル、ビシクロ[4.3.0]ノナニル、デカヒドロナフタレニル、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル、ボルニル、イソボルニル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチル、1,7,7-トリメチルトリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタニル、3,7,7-トリメチルビシクロ[4.1.0]ヘプタニル等が挙げられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチルが好ましい。該シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
アルコキシ基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、また脂環式骨格を有していてもよい。鎖状アルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、イソプロピルオキシ、sec-ブチルオキシ、t-ブチルオキシ、iso-アミルオキシ等が挙げられる。環状アルコキシとしては、シクロプロポキシ、シクロブトキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロへプチルオキシ、シクロオクチルオキシ、シクロドデカニルオキシ、シクロペンテニルオキシ、シクロヘキセニルオキシ、シクロオクタジエニルオキシ基等があげられ、特にシクロプロポキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロオクチルオキシ基が好ましい。該アルコキシ基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
式(IIIc)中、P、Pは、互いに独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表す。あるいは、PとPが互いに結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を形成してもよい。
は水素原子を表し、Pは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基もしくは芳香環基を表す。あるいは、PとPが結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を形成してもよい。
ここで、2価の炭化水素基に含まれる炭素原子は、いずれも、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子に置換されていてもよい。
また、P、P及びPとしてのアルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ドデシル、2−エチルヘキシル、イソプロピル、sec-ブチル、t-ブチル、iso-アミル等が挙げられる。該アルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
、P及びPとしてのシクロアルキル基は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル、ビシクロ[4.3.0]ノナニル、デカヒドロナフタレニル、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル、ボルニル、イソボルニル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチル、1,7,7-トリメチルトリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタニル、3,7,7-トリメチルビシクロ[4.1.0]ヘプタニル等が挙げられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチルが好ましい。該シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
としての芳香環基は、フェニル、ナフチル、アントラセニル、テトラセニル、ビフェニル、フェナントレニル、フラニル等が挙げられ、フェニル、ナフチル、アントラセニル等が好ましい。該芳香環基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
式(IIId)中、P10〜P21は、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、又はハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)を表す。Yは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1を表す。
アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ドデシル、2−エチルヘキシル、イソプロピル、sec-ブチル、t-ブチル、iso-アミル等が挙げられる。該アルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル、ビシクロ[4.3.0]ノナニル、デカヒドロナフタレニル、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル、ボルニル、イソボルニル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチル、1,7,7-トリメチルトリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタニル、3,7,7-トリメチルビシクロ[4.1.0]ヘプタニル等が挙げられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチルが好ましい。該シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
アルコキシ基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、また脂環式骨格を有していてもよい。鎖状アルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、イソプロピルオキシ、sec-ブチルオキシ、t-ブチルオキシ、iso-アミルオキシ等が挙げられる。環状アルコキシとしては、シクロプロポキシ、シクロブトキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロへプチルオキシ、シクロオクチルオキシ、シクロドデカニルオキシ、シクロペンテニルオキシ、シクロヘキセニルオキシ、シクロオクタジエニルオキシ基等があげられ、特にシクロプロポキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロオクチルオキシ基が好ましい。該アルコキシ基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
上記一般式(IIIa)で表わされるスルホニウムイオンの好ましい一形態として、下記一般式(IIIe)で表わされるスルホニウムイオンが挙げられる。
式中、P22〜P24は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基は置換基を有していてもよい。
アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ドデシル、2−エチルヘキシル、イソプロピル、sec-ブチル、t-ブチル、iso-アミル等が挙げられる。該アルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
上記一般式 (VIII)および(IIIa)〜(IIIe)で示されるカチオンの具体例としては下記式で示されるカチオンが挙げられる。
一般式(I)で表されるスルホン酸を発生する化合物としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
一般式(II)で表される本発明の塩は、一般式(V)で表されるアミンと、一般式(VII)で表されるエステル体とを反応させることによって得ることができる。
一般式(V)中、R及びRは、各々、一般式(II)におけるR及びRと同義である。
一般式(VII)中、A、X及びXは、各々、一般式(II)におけるA、X及びXと同義である。Rは、鎖式アルキル基、シクロアルキル基、多環構造を有する基を表し、該鎖式アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。
により表される鎖式アルキル基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ドデシル、2−エチルヘキシル、イソプロピル、sec-ブチル、t-ブチル、iso-アミル等が挙げられる。該アルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル、ビシクロ[4.3.0]ノナニル、デカヒドロナフタレニル、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル、ボルニル、イソボルニル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチル、1,7,7-トリメチルトリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタニル、3,7,7-トリメチルビシクロ[4.1.0]ヘプタニル等が挙げられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチル、ノルアダマンチルが好ましい。該シクロアルキル基は更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、一般式(I)中のRにより表される鎖式アルキル基が有し得る置換基と同様の基が挙げられる。
多環構造を有する基は、一般式(II)におけるRにより表わされる多環構造を有する基と同じ意味であり、その具体例並びに置換基も同様である。
アミド反応としては、例えば、一般式(V)および一般式(VII)で表される化合物を混合し、0℃〜200℃の範囲、好ましくは0℃〜100℃の温度範囲で攪拌して反応させることによってアミド化することができる。この反応は無溶媒で行ってもよいし、THF、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、等の溶媒を用いて行ってもよい。用いる一般式(V)で表される化合物と一般式(VII)で表される化合物の混合比率に特に制限は無いが、一般式(V)で表される化合物を一般式(VII)で表される化合物1モル等量に対して0.1〜50モル等量用いることが好ましく、0.5〜30モル等量用いることが特に好ましい。
また、一般式(II)で表される本発明の塩は、下記一般式(VI)で表される化合物を、上記一般式(V)で表されるアミンを用いて上記と同様の方法によりアミド化して下記一般式(IV)で表される化合物を得、これを一般式(IX)で表される化合物と反応させることにより得ることができる。
一般式(VI)中、M、X、X及びRは、各々、一般式(VII)におけるM、X、X及びRと同義である。
は、金属イオンを表し、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、銀イオン等が挙げられる。
一般式(IV)中、Mは一般式(VI)におけるMと同義であり、X、X、R及びRは、各々、一般式(II)におけるX、X、R及びRと同義である。
一般式(IX)中、Aは一般式(II)におけるAと同義である。
Zは、OH、F、Cl、Br、I、BF4、AsF6、SbF6、PF6又はClO4を表す。
一般式(IV)で表される化合物と、一般式(IX)で合わされる化合物の反応は、例えばアセトニトリル、水、メタノール、クロロホルム、塩化メチレン等の不活性溶媒中にて0℃〜150℃の温度範囲で攪拌して反応させることで一般式(II)で表される化合物を得ることができる。
一般式(IX)で表される化合物の使用量は、一般式(IV)で表される化合物に対して特に制限無く用いることができるが、一般式(IV)で表される化合物1モル等量に対して、0.1〜5モル等量用いることが好ましく、0.5〜3モル等量用いることが特に好ましい。
本発明のポジ型感光性組成物においては、上記(A)光酸発生剤を、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、その含有率は、好ましくはレジスト組成物の全固形分に対して0.01〜40質量%であり、より好ましくは0.3〜30質量%である。
また、(A)光酸発生剤と、当該化合物以外の他の光酸発生剤とを組み合わせて使用してもよい。以下に、光酸発生剤(A)以外の他の光酸発生剤について説明する。
〔その他の光酸発生剤〕
本発明においては、本発明の光酸発生剤(A)以外に、活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物を併用してもよい。本発明の成分(A)と併用しうる光酸発生剤の使用量は、モル比(本発明の光酸発生剤(A)/その他の光酸発生剤)で、通常100/0〜20/80、好ましくは100/0〜40/60、更に好ましくは100/0〜50/50である。そのような併用可能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酸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酸を発生する基、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号明細書、独国特許第3914407号明細書、特開昭63−26653号公報、特開昭55−164824号公報、特開昭62−69263号公報、特開昭63−146038号公報、特開昭63−163452号公報、特開昭62−153853号公報、特開昭63−146029号公報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号明細書、欧州特許第126,712号明細書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。
酸発生剤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。
上記一般式(ZI)において、
201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
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。R201〜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。
-は、非求核性アニオンを表す。
-としての非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジストの経時安定性が向上する。
スルホン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。
カルボン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。
脂肪族スルホン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、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、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基等を挙げることができる。
芳香族スルホン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数2〜15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7〜20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10〜20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5〜20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8〜20)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。
脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位としては、脂肪族スルホン酸アニオンおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。
芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のアリール基を挙げることができる。
アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数6〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルブチル基等を挙げることができる。
脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、置換基を有していてもよい。脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基の置換基としては、例えば、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。
スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5の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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。
-の非求核性アニオンとしては、スルホン酸のα位がフッ素原子で置換された脂肪族
スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくは炭素数4〜8のパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5−ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
またZ-の非求核性アニオンとしては下記一般式(Xa)または一般式(Xb)で表される構造であってもよい。
一般式(Xa)中、Rは、水素原子又は有機基を表し、好ましくは、炭素数1〜40の有機基であり、より好ましくは、炭素数3〜20の有機基であり、下記式(XI)で表される有機基であることが最も好ましい。
Rの有機基としては、炭素原子を1つ以上有していればよく、好ましくは、一般式(Xa)に示すエステル結合における酸素原子と結合する原子が炭素原子であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、ラクトン構造を有する基が挙げられ、鎖中に、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有していてもよい。また、これらを相互に置換基として有していてもよく、水酸基、アシル基、アシルオキシ基、オキシ基(=O)、ハロゲン原子などの置換基を有していてもよい。
式(XI)中、Rcは、環状エーテル、環状チオエーテル、環状ケトン、環状炭酸エステル、ラクトン、ラクタム構造を含んでも良い炭素数3〜30の単環または多環の環状有機基を表す。Yは、水酸基、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数1〜10のヒドロキシアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数1〜10のアシル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜10のアシルオキシ基、炭素数2〜10のアルコキシアルキル基、炭素数1〜8のハロゲン化アルキル基を表す。m=0〜6であり、複数Yが存在する場合、互いに同一でも異なっても良い。n=0〜10である。
式(XI)で表されるR基を構成する炭素原子の総数は好ましくは40以下である。
n=0〜3であり、Rcが7〜16の単環または多環の環状有機基であることが好ましい。
一般式(Xb)中、Rは、水素原子又は多環式骨格を有さない有機基を表し、好ましくは、水素原子または多環式骨格を有さない炭素数1〜40の有機基であり、より好ましくは、水素原子または多環式骨格を有さない炭素数3〜20の有機基である。またRは互いに異なっていてもよく、互いに結合し環を形成していてもよい。Rの有機基としては、炭素原子を1つ以上有していればよく、好ましくは、一般式(Xb)に示すアミド結合における窒素原子と結合する原子が炭素原子であり、例えば、多環式骨格を有さないアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、ラクトン構造を有する基が挙げられ、鎖中に、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有していてもよい。また、これらを相互に置換基として有していてもよく、水酸基、アシル基、アシルオキシ基、オキシ基(=O)、ハロゲン原子などの置換基を有していてもよい。
一般式(Xa)および、一般式(Xb)で表される非求核性アニオン部位の分子量は、一般的には300〜1000であり、400〜800が好ましく、500〜700がさらに好ましい。
201、R202及びR203としての有機基としては、例えば、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1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくとも一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、アリールスルホニウム化合物、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、残りがアルキル基又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、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)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又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3〜15のシクロ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、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の直鎖又は分岐アルキル基、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、より好ましくは炭素数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、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。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又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。
201〜R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、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)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(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。アルキル基として、より好ましくは2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基を挙げることができる。シクロアルキル基として、より好ましくは、2−オキソシクロアルキル基を挙げることができる。
2−オキソアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記の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、ペントキシ基)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。
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。
x及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、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、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-と同様の非求核性アニオンを挙げることができる。
1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個のアルキル基、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖及び分岐アルキル基(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、シクロアルキル基としては、例えば炭素数3〜8個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)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の内のいずれかが直鎖又は分岐アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基であり、更に好ましくは、R1c〜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及びシクロアルキル基は、R1c〜R7cおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができ、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましい。
2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基及び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おけると同様のアルコキシ基を挙げることができる。
x及びRyは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、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又はシクロアルキル基である。
一般式(ZII)、(ZIII)中、
204〜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。R204〜R207のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)等を挙げることができる。
204〜R207におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、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)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(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のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基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、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
酸発生剤として、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。
一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。R208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロ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。
酸発生剤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。
また、酸発生剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、または1価のフッ素原子またはフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な酸発生剤は、発生した酸のpKaがpKa=−1以下のフッ化置換アルカンスルホン酸、フッ化置換ベンゼンスルホン酸、フッ化置換イミド酸であることが特に好ましく、感度が向上する。
酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。
〔(B)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂〕
(B)成分の樹脂は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂であり、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂である。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホン酸基が挙げられる。
酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
(B)成分の樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。酸分解性基を有する繰り返し単位としては下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。
一般式(AI)に於いて、
Xa1は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合してシクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH23−基がより好ましい。
Rx1〜Rx3の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、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1がメチル基またはエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している様態が好ましい。
酸分解性基を有する繰り返し単位の含有率は、 樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、 20〜50mol%が好ましく、より好ましくは25〜45mol%である。
好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位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。
下記に示す式において、Xaは、H、CH、CF、又はCHOHを表す。
(B)成分の樹脂は、一般式(AI)により表される繰り返し単位を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。(B)成分の樹脂が一般式(AI)により表される繰り返し単位を2種有する場合として、例えば以下に示すような場合が好ましく挙げられる。
(B)成分の樹脂は、更に、ラクトン基、水酸基、シアノ基及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
(B)成分の樹脂が含有し得るラクトン基を有する繰り返し単位について説明する。
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員環ラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造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、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)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。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。nは、0〜4の整数を表す。nが2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。
一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AII)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
一般式(AII)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。好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基であり、水素原子、メチル基が特に好ましい。
Abは、単結合、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、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。
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、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基であり、更に好ましくは、メチレン基又はエチレン基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)の内のいずれかで示される構造を有する基を表す。
ラクトン基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。
ラクトン基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、 15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。
ラクトン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。
下式において、Rは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基またはハロゲン原子を表し、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、アセトキシメチル基を表す。
特に好ましいラクトン基を有する繰り返し単位としては、下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン基を選択することにより、パターンプロファイル、粗密依存性が良好となる。
(B)成分の樹脂は、ラクトン基を有する繰り返し単位を2種以上有していてもよい。この場合、前記一般式(AII)において、Abが−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である場合のものを少なくとも1種有することが好ましい。
(B)成分の樹脂は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ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であることが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。好ましい水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
一般式(VIIa)〜(VIIc)に於いて、
2c〜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の内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
一般式(AIIa)〜(AIId)に於いて、
1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。
2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
水酸基又はシアノ基 を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、 5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。
水酸基又はシアノ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。
(B)成分の樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。アルカリ可溶性基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子吸引性基で置換された脂肪族アルコール(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、 0〜20mol%が好ましく、より好ましくは3〜15mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位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。
ラクトン基、水酸基、シアノ基及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位として、更に好ましくは、ラクトン基、水酸基、シアノ基、アルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも2つを有する繰り返し単位であり、好ましくはシアノ基とラクトン基を有する繰り返し単位である。特に好ましくは前記(LCI−4)のラクトン構造にシアノ基が置換した構造を有する繰り返し単位である。
(B)成分の樹脂は、更に、脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できる。このような繰り返し単位として、例えば1−アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位などが挙げられる。
(B)成分の樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造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。
これにより、(B)成分の樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
このような単量体として、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から選ばれる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。
(B)成分の樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。
本発明のポジ型感光性組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から(B)成分の樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。
(B)成分の樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。より好ましくは、一般式(AI)で表される、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5〜30モル%、更にその他の(メタ)アクリレート系繰り返し単位を0〜20モル%含む共重合ポリマーである。
本発明のポジ型感光性組成物にKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射する場合には、(B)成分の樹脂はヒドロキシスチレン繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくはヒドロキシスチレン/酸分解基で保護されたヒドロキシスチレン共重合体(この場合の保護基としては、アセタール保護基が好ましい)、ヒドロキシスチレン/(メタ)アクリル酸3級アルキルエステルが好ましい。
また、これらヒドロキシスチレン繰り返し単位を有する樹脂は、更に、側鎖にシクロアルキル基(シクロヘキシル基などの単環のものが好ましい)、アリール基(フェニル基、ナフチル基およびビフェニル基が好ましい)、アラルキル基(ベンジル基が好ましい)のいずれかを有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。この繰り返し単位の主鎖構造は、(メタ)アクリル酸であることが好ましい。この繰り返し単位を有することで、、溶解コントラストの調節やエッチング耐性の向上等が期待できる。
本発明に使用されるヒドロキシスチレン繰り返し単位を有する樹脂の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
上記具体例において、tBuはt−ブチル基を表す。
酸で分解し得る基の含有率は、樹脂中の酸で分解し得る基の数(B)と酸で脱離する基で保護されていないアルカリ可溶性基の数(S)をもって、B/(B+S)で表される。含有率は、好ましくは0.01〜0.7、より好ましくは0.05〜0.50、更に好ましくは0.05〜0.40である。
(B)成分の樹脂は、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ポジ型感光性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60〜100℃である。
(B)成分の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1,000〜200,000であり、より好ましくは2,000〜20,000、更により好ましくは3,000〜15,000、特に好ましくは3,000〜10,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜3であり、好ましくは1〜2.6、更に好ましくは1〜2、特に好ましくは1.4〜1.7の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
本発明のポジ型感光性組成物において、(B)成分の樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99.9質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%である。
また、本発明において、(B)成分の樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
〔溶剤〕
前記各成分を溶解させてポジ型感光性組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を含有しても良いモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、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、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、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が好ましく挙げられる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、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、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を好ましく挙げられる。
乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルを好ましく挙げられる。
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。
環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが好ましく挙げられる。
環を含有しても良いモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。
アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、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が好ましく挙げられる。
好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、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アセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。
本発明に於いては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、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、プロピレングリコール、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、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルが特に好ましい。
水酸基を含有しない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。
〔塩基性化合物〕
本発明のポジ型感光性組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
一般式(A)及び(E)中、
200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。R203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、2−フェニルベンゾイミダゾール等が挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エン等が挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはテトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等が挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等が挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−フェニルジエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。
アミン化合物は、1級、2級、3級のアミン化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアミン化合物が好ましい。アミン化合物は、3級アミン化合物であることがより好ましい。アミン化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。アミン化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
アンモニウム塩化合物は、1級、2級、3級、4級のアンモニウム塩化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアンモニウム塩化合物が好ましい。アンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。アンモニウム塩化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。 アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、フォスフェート等が挙げられるが、中でもハロゲン原子、スルホネートが好ましい。ハロゲン原子としてはクロライド、ブロマイド、アイオダイドが特に好ましく、スルホネートとしては、炭素数1〜20の有機スルホネートが特に好ましい。有機スルホネートとしては、炭素数1〜20のアルキルスルホネート、アリールスルホネートが挙げられる。アルキルスルホネートのアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基としては例えばフッ素、塩素、臭素、アルコキシ基、アシル基、アリール基等が挙げられる。アルキルスルホネートとして、具体的にはメタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。アリールスルホネートのアリール基としてはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられる。ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基として、具体的にはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル等が挙げられる。他の置換基としては炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。
フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物とは、アミン化合物又はアンモニウム塩化合物のアルキル基の窒素原子と反対側の末端にフェノキシ基を有するものである。フェノキシ基は、置換基を有していてもよい。フェノキシ基の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシロキシ基、アリールオキシ基等が挙げられる。置換基の置換位は、2〜6位のいずれであってもよい。置換基の数は、1〜5の範囲で何れであってもよい。
フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
スルホン酸エステル基を有するアミン化合物、スルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物に於ける、スルホン酸エステル基としては、アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキル基スルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルのいずれであっても良く、アルキルスルホン酸エステルの場合にアルキル基は炭素数1〜20、シクロアルキルスルホン酸エステルの場合にシクロアルキル基は炭素数3〜20、アリールスルホン酸エステルの場合にアリール基は炭素数6〜12が好ましい。アルキルスルホン酸エステル、シクロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステルは置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基が好ましい。
スルホン酸エステル基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン基を有することが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、さらに好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)もしくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−もしくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、さらに好ましくはオキシエチレン基である。
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、ポジ型感光性組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。
〔界面活性剤〕
本発明のポジ型感光性組成物は、更に界面活性剤を含有することが好ましく、フッ素系及び/又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、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
本発明のポジ型感光性組成物が上記界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、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号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書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、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、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(株)製)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等のフッ素系界面活性剤又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。
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C613基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オ
キシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C37基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体などを挙げることができる。
また、本発明では、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使用することもできる。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ールエーテル類、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は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。
界面活性剤の使用量は、ポジ型感光性組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
〔カルボン酸オニウム塩〕
本発明におけるポジ型感光性組成物は、カルボン酸オニウム塩を含有してもよい。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。更に、本発明のカルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいても良い。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
フッ素置換されたカルボン酸のアニオンとしては、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオン等が挙げられる。
これらのカルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。
カルボン酸オニウム塩の組成物中の含量は、組成物の全固形分に対し、一般的には0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
〔溶解阻止化合物〕
本発明のポジ型感光性組成物は、酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物(以下、「溶解阻止化合物」ともいう)を含有してもよい。溶解阻止化合物としては、220nm以下の透過性を低下させないため、ProceedingofSPIE, 2724,355 (1996)に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体の様な、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。酸分解性基、脂環式構造としては、(B)成分の樹脂のところで説明したものと同様のものが挙げられる。
本発明のポジ型感光性組成物をKrFエキシマレーザーで露光するか、或いは電子線で照射する場合には、フェノール化合物のフェノール性水酸基を酸分解基で置換した構造を含有するものが好ましい。フェノール化合物としてはフェノール骨格を1〜9個含有するものが好ましく、さらに好ましくは2〜6個含有するものである。
本発明における溶解阻止化合物の分子量は、3000以下であり、好ましくは300〜3000、更に好ましくは500〜2500である。
溶解阻止化合物の添加量は、ポジ型感光性組成物の固形分に対し、好ましくは3〜50質量%であり、より好ましくは5〜40質量%である。
以下に溶解阻止化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
〔その他の添加剤〕
本発明のポジ型感光性組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
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4,916,210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、当業者において容易に合成することができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
パターン形成方法
本発明のポジ型感光性組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。ポジ型感光性組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
ポジ型感光性組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%、より好ましくは1〜8.0質量%、さらに好ましくは1.0〜6.0質量%である。
本発明のポジ型感光性組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
例えば、ポジ型感光性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、乾燥し、レジスト膜を形成する。
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光、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)、X線、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子ビームが好ましい。
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。ポジ型感光性組成物のアルカリ現像液としては、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。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
さらに、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。
リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
<実施例1〜14、比較例1〜3>
光酸発生剤の合成
〈化合物X10の合成〉
化合物P−1は、特開2008-170983号公報に記載の方法を参考に合成した。化合物P−1(3g、純度62.5%)をTHF(20g)に溶解した後、1−アダマンタンメチルアミン(2.27g)を加え、室温で12時間攪拌した。反応液をエバポレーターにて濃縮し、P−2を粗生成物(白色固体)として得た。得られた粗成生物を水20gとアセトニトリル20gの混合液に溶解した後、トリフェニルスルホニウムブロミド(4.29g)を加え、15分間攪拌した。反応液をエバポレーターにて濃縮し、アセトニトリルを除いた後、クロロホルムそれぞれ50gを用いて2回抽出を行い、有機層を脱イオン水それぞれ100gを用いて3回洗浄した。有機層をエバポレーターで濃縮し、化合物X10を白色固体として得た(4.53g、収率62%)。
得られた化合物X10のHNMRチャートを図1に示す。
HNMRスペクトル(DMSO-d6):σ (ppm) 1.429(6H,d), 1.598(6H,dd), 1.900(3H,s), 2.502(2H,m), 7.768-7.887(15H,m), 7.889-8.000(1H,M)
他の光酸発生剤(X11〜X13、X16、X21,X24、X32)についても同様の手法を用いて合成した。
樹脂の合成
〈樹脂RA−1の合成〉
窒素気流下シクロヘキサノン53.22gを3つ口フラスコに入れこれを80℃に加熱した。これに2−エチル−2−アダマンチルメタクリレートを12.42g、γブチロラクトンメタクリレートを8.51g、3−ヒドロキシアダマンチル−1−メタクリレートを5.91g、および開始剤V−601 1.43g(モノマーに対し5.0mol%、和光純薬製)をシクロヘキサノン98.84gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後、メタノール900ml/水100mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると樹脂(RA−1)が18g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で10700、分散度(Mw/Mn)は1.81であった。
他の樹脂(RA-2〜RA-12)についても同様の手法を用いて合成した。重量平均分子量は開始剤の量を変更することで調製した。
以下に各樹脂における繰り返し単位(モル比)、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を示す。
<レジスト調製>
下記表1に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度5質量%の溶液を調製し、これを0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果も表1に示した。
<レジスト評価>
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℃で、60秒間ベークを行い、膜厚78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型感光性組成物を塗布し、110℃で、60秒間ベークを行い、膜厚160nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、Annular(σo/σi=0.89/0.65))を用いてパターン露光した。その後110℃で、60秒間加熱した後、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30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。
〔露光ラチチュード〕
85nm 1:1ラインアンドスペースのマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、露光量を変化させた際にパターンサイズが85nm±10%を許容する露光量幅を求め、この値を最適露光量で割って百分率表示した。値が大きいほど露光量変化による性能変化が小さく、露光ラチチュードが良好である。
〔ラインエッジラフネス〕
ラインエッジエッジラフネスの測定は、測長SEM((株)日立製作所S−9260)を使用して、最適露光量における120nmの孤立パターンを観察し、ラインパターンの長手方向のエッジが5μmの範囲についてエッジの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。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
〔スカム〕
○:スカムは全く見られない。
△:限界解像力付近の線幅においてスカムが見られた。
×:限界解像度よりも広い線幅においてスカムが見られた。
〔感度〕
85nmラインアンドスペースのマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、これを感度として評価した。
使用した各成分は、以下のとおりである。
〔酸発生剤〕
酸発生剤(A):X10〜X12、X13、X15、X16、X20、X21、X24、X32は、先に例示したものである。
併用酸発生剤:Y−1、Y−3は先に例示したものであり、A−56は下記化合物である。
〔樹脂(B)〕
RA−1〜RA−12は、上記で調製したものである。
〔塩基性化合物〕
TPSA:トリフェニルスルホニウムアセテート
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
DBA:N,N−ジブチルアニリン
PBI:2−フェニルベンズイミダゾール
TMEA:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
PBMA:2−[2−{2−(2,2−ジメトキシ−フェノキシエトキシ)エチル}−ビス−(2−メトキシエチル)]−アミン
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート
S2:2−ヘプタノン
S3:シクロヘキサノン
S4:γ−ブチロラクトン
S5:プロピレングリコールメチルエーテル
表1の結果から、本発明の組成物は、ArF光の照射による特性評価において、比較例の組成物よりも感度、解像力、露光マージンに優れていることがわかった。
<実施例15、比較例4>
表2に示した成分を溶剤に溶解させ、これを0.1μmのポアサイズを有するポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して固形分濃度8質量%のポジ型レジスト溶液を調製し、下記の通り評価を行った。
<レジスト評価>
調製したポジ型レジスト溶液を、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基板上に均一に塗布し、120℃にて60秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、膜厚0.15μmのレジスト膜を作製した。
〔感度及びγ値〕
得られたレジスト膜にEUV光(波長13nm)を用いて、露光量を0〜10.0mJ/cmの範囲で0.5mJ/cmずつ変えながら面露光を行い、さらに110℃で、90秒間ベークした。その後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、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値が大きいほど溶解コントラストに優れている。
〔ラインエッジラフネス〕
上記の感度を示す照射量における50nmラインパターンの長さ方向50μmにおける任意の30点について、走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−9220)を用いてエッジがあるべき基準線からの距離を測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。この値が小さい程、良好な性能であることを意味する。
使用した各成分のうち、表1に記載のない成分は以下のとおりである。
〔樹脂B〕
<p−(1−(シクロヘキシルエトキシ)エトキシ)スチレン/p−ヒドロキシスチレン(40/60)(樹脂RA-13)の合成>
p−ヒドロキシスチレン(日本曹達製VP−8000)70g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(PGMEA)320gに加熱溶解させ、減圧留去により脱水した後20℃まで冷却した。そこへシクロヘキシルビニルエーテル41.4gを添加、攪拌したところへ、p−トルエンスルホン酸100mgを添加し、3時間反応させた。反応液にトリエチルアミン0.28g、酢酸エチル320mlを加え、これを蒸留水150mlで3回洗浄した。溶剤を留去、濃縮した。得られたオイルをアセトン100mlに溶解させこれを、蒸留水2Lにゆっくりと注いだ。析出した粉体をろ取、乾燥すると目的物(RA−13)が54g得られた。(重量平均分子量10000、分散度1.30)
〔塩基性化合物〕
TEA:トリエタノールアミン
表2の結果から、本発明のレジスト組成物は、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解像力に優れていることがわった。

Claims (14)

  1. 下記一般式(II)で表される少なくとも1種の化合物、及び酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂を含むことを特徴とするポジ型感光性組成物。
    〔式(II)中、A は式(VIII)、式(IIIb)、式(IIIc)又は式(IIId)のいずれかで示されるカチオンを表し、X 、X は互いに独立にフッ素原子、またはフルオロアルキル基を表す。R は多環構造を有する基を表し、該多環構造は置換基を有していてもよい。R は水素原子、鎖式アルキル基、単環式アルキル基、多環構造を有する基、又は単環式アリール基を表し、該鎖式アルキル基、該単環式アルキル基、該多環構造、該単環式アリール基は、置換基を有していてもよい。R とR は互いに結合し多環構造を形成していてもよい。nは1又は2を表す。〕
    〔式(VIII)中、R 1b 〜R 3b は、互いに独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数3〜30の環式炭化水素基を表す。R 1b 〜R 3b のいずれかが直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、R 1b 〜R 3b が環式炭化水素基である場合には、水酸基、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、又は炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。〕
    〔式(IIIb)中、P 、P は、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。〕
    〔式(IIIc)中、P 、P は、互いに独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。又はP とP が結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。P は水素原子を表し、P は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は芳香環基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該芳香環基は置換基を有していてもよい。又はP とP が結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。ここで、2価の炭化水素基に含まれる炭素原子は、いずれも、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子に置換されていてもよい。〕
    〔式(IIId)中、P 10 〜P 21 は、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。Yは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1を表す。〕
  2. 般式(II)中、X及びXがフッ素原子である、請求項1に記載のポジ型感光性組成物。
  3. 一般式(II)中、A式(IIIa)で示されるカチオンである、請求項1又は2に記載のポジ型感光性組成物。
    〔式(IIIa)中、P1a〜P1e、P2a〜P2e、P3a〜P3eは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基を表す。該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。また、P1aとP3e、P1eとP2a、P2eとP3aは、各々、単結合、メチレン、エーテル結合、スルフィド結合により互いに結合していてもよい。
  4. 一般式(II)中、Aが式(IIIe)で示されるカチオンである、請求項3に記載のポジ型感光性組成物。
    〔式中、P22〜P24は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基は置換基を有していてもよい。〕
  5. 請求項1〜のいずれかに記載のポジ型感光性組成物により塗膜を形成し、該塗膜を活性光線又は放射線を用いて露光する工程、アルカリ現像液を用いて現像する工程を含むパターン形成方法。
  6. 下記一般式(II)で表される化合物。
    〔式(II)中、A は式(VIII)、式(IIIb)、式(IIIc)又は式(IIId)のいずれかで示されるカチオンを表し、X 、X は互いに独立にフッ素原子、またはフルオロアルキル基を表す。R は多環構造を有する基を表し、該多環構造は置換基を有していてもよい。R は水素原子、鎖式アルキル基、単環式アルキル基、多環構造を有する基、又は単環式アリール基を表し、該鎖式アルキル基、該単環式アルキル基、該多環構造、該単環式アリール基は、置換基を有していてもよい。R とR は互いに結合し多環構造を形成していてもよい。nは1又は2を表す。〕
    〔式(VIII)中、R 1b 〜R 3b は、互いに独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数3〜30の環式炭化水素基を表す。R 1b 〜R 3b のいずれかが直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基である場合には、水酸基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又は炭素数3〜12の環式炭化水素基の一つ以上を置換基として含んでいてもよく、R 1b 〜R 3b が環式炭化水素基である場合には、水酸基、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、又は炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基の一つ以上を置換基として含んでいてもよい。〕
    〔式(IIIb)中、P 、P は、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。〕
    〔式(IIIc)中、P 、P は、互いに独立に、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。又はP とP が結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。P は水素原子を表し、P は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は芳香環基を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該芳香環基は置換基を有していてもよい。又はP とP が結合して炭素数3〜12の2価の炭化水素基を表す。ここで、2価の炭化水素基に含まれる炭素原子は、いずれも、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子に置換されていてもよい。〕
    〔式(IIId)中、P 10 〜P 21 は、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。Yは、硫黄原子又は酸素原子を表す。mは、0又は1を表す。〕
  7. 般式(II)中、X及びXがフッ素原子である、請求項に記載の化合物。
  8. 一般式(II)中、A式(IIIa)で示されるカチオンである、請求項6又は7に記載の化合物。
    〔式(IIIa)中、P1a〜P1e、P2a〜P2e、P3a〜P3eは、互いに独立に、水素原子、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は炭素数1〜12の鎖式又は脂環式アルコキシ基を表す。該アルキル基、該シクロアルキル基、該アルコキシ基は置換基を有していてもよい。また、P1aとP3e、P1eとP2a、P2eとP3aは、各々、単結合、メチレン、エーテル結合、スルフィド結合により互いに結合していてもよい。
  9. 一般式(II)中、Aが式(IIIe)で示されるカチオンである、請求項8に記載の化合物。
    〔式中、P22〜P24は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基は置換基を有していてもよい。〕
  10. 一般式(IV)で表される化合物。
    〔式(IV)中、Mは金属イオンを表す。X、Xは互いに独立にフッ素原子、またはフルオロアルキル基を表す。Rは多環構造を有する基を表す。Rは水素原子、鎖式アルキル基、単環式アルキル基、多環構造を有する基、又は単環式アリール基を表し、該鎖式アルキル基、該単環式アルキル基、該単環式アリール基は、置換基を有していてもよい。RとRは互いに結合し多環構造を形成していてもよい。〕
  11. 一般式(IV)中、X及びXがフッ素原子であることを特徴とする、請求項10に記載の化合物。
  12. 下記一般式(V)で表されるアミンと下記一般式(VI)で表されるエステル化合物とを反応させることを特徴とする、請求項10又は請求項11に記載の一般式(IV)で表される化合物の製造方法。
    〔一般式(V)中、R及びRは、各々、一般式(IV)におけるR及びRと同義である。〕
    〔一般式(VI)中、M、X及びXは、各々、一般式(IV)におけるM、X及びXと同義である。Rは、鎖式アルキル基、シクロアルキル基、多環構造を有する基を表し、該鎖式アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。〕
  13. 下記一般式(V)で表されるアミンと下記一般式(VII)で表されるエステル化合物とを反応させることを特徴とする、請求項6〜9のいずれかに記載の一般式(II)で表される化合物の製造方法。
    〔一般式(V)中、R及びRは、各々、一般式(II)におけるR及びRと同義である。〕
    〔一般式(VII)中、A、X及びXは、各々、一般式(II)におけるA、X及びXと同義である。Rは、鎖式アルキル基、シクロアルキル基、多環構造を有する基を表し、該鎖式アルキル基、該シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。〕
  14. 請求項6〜9のいずれかに記載の化合物からなる光酸発生剤。
JP2009239108A 2008-10-31 2009-10-16 ポジ型感光性組成物 Active JP5460230B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009239108A JP5460230B2 (ja) 2008-10-31 2009-10-16 ポジ型感光性組成物

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008282610 2008-10-31
JP2008282610 2008-10-31
JP2008301006 2008-11-26
JP2008301006 2008-11-26
JP2009239108A JP5460230B2 (ja) 2008-10-31 2009-10-16 ポジ型感光性組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010150234A JP2010150234A (ja) 2010-07-08
JP5460230B2 true JP5460230B2 (ja) 2014-04-02

Family

ID=42223144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009239108A Active JP5460230B2 (ja) 2008-10-31 2009-10-16 ポジ型感光性組成物

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8148044B2 (ja)
JP (1) JP5460230B2 (ja)
KR (1) KR101488755B1 (ja)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9551928B2 (en) * 2009-04-06 2017-01-24 Fujifilm Corporation Actinic-ray- or radiation-sensitive resin composition and method of forming pattern therewith
KR101725552B1 (ko) * 2010-02-10 2017-04-10 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 염 및 포토레지스트 조성물
JP5879696B2 (ja) * 2010-03-03 2016-03-08 住友化学株式会社 塩及びレジスト組成物
JP5624906B2 (ja) 2010-03-23 2014-11-12 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、化学増幅型レジスト組成物、及び、レジスト膜
EP2383611A3 (en) * 2010-04-27 2012-01-25 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Photoacid generators and photoresists comprising same
JP5750317B2 (ja) * 2010-06-29 2015-07-22 住友化学株式会社 塩、酸発生剤及びレジスト組成物
JP5538120B2 (ja) * 2010-07-30 2014-07-02 富士フイルム株式会社 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物、膜及び該組成物を用いたパターン形成方法
WO2012023374A1 (ja) 2010-08-17 2012-02-23 Jsr株式会社 感放射線性組成物及び新規化合物
JP5568405B2 (ja) * 2010-08-17 2014-08-06 富士フイルム株式会社 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物、膜及び該組成物を用いたパターン形成方法
JP5651411B2 (ja) * 2010-09-03 2015-01-14 富士フイルム株式会社 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物、膜及び該組成物を用いたパターン形成方法
JP5961363B2 (ja) 2010-11-15 2016-08-02 ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーRohm and Haas Electronic Materials LLC ラクトン光酸発生剤、これを含む樹脂およびフォトレジスト
KR101229312B1 (ko) 2011-01-03 2013-02-04 금호석유화학 주식회사 술포늄 화합물, 광산발생제 및 이의 제조방법
JP5723648B2 (ja) * 2011-03-25 2015-05-27 東京応化工業株式会社 レジスト組成物、レジストパターン形成方法
JP5966403B2 (ja) * 2011-04-05 2016-08-10 住友化学株式会社 塩、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5793331B2 (ja) * 2011-04-05 2015-10-14 東京応化工業株式会社 レジスト組成物及びレジストパターン形成方法
JP6022788B2 (ja) * 2011-04-07 2016-11-09 住友化学株式会社 レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5985898B2 (ja) * 2011-07-19 2016-09-06 住友化学株式会社 レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5990041B2 (ja) * 2011-07-19 2016-09-07 住友化学株式会社 レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP6167544B2 (ja) * 2012-02-16 2017-07-26 住友化学株式会社 レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP5953158B2 (ja) * 2012-07-26 2016-07-20 富士フイルム株式会社 パターン形成方法及び該方法に使用するための感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物
US9304396B2 (en) * 2013-02-25 2016-04-05 Lam Research Corporation PECVD films for EUV lithography
JP6645464B2 (ja) * 2017-03-17 2020-02-14 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びパターン形成方法
JP6648726B2 (ja) * 2017-03-22 2020-02-14 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びパターン形成方法
US10871711B2 (en) 2017-09-25 2020-12-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist composition and patterning process
US11435665B2 (en) 2018-05-31 2022-09-06 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist composition and patterning process
JP7354986B2 (ja) 2019-11-20 2023-10-03 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びパターン形成方法
JP7388346B2 (ja) 2020-02-14 2023-11-29 信越化学工業株式会社 レジスト材料及びパターン形成方法
KR20230078412A (ko) 2021-11-26 2023-06-02 한국기계연구원 Ai 기반의 인쇄 신뢰성 평가장치, 이를 이용한 신뢰성 평가방법 및 신뢰성 평가가 가능한 인쇄 시스템

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6749987B2 (en) 2000-10-20 2004-06-15 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive photosensitive composition
JP4150509B2 (ja) * 2000-11-20 2008-09-17 富士フイルム株式会社 ポジ型感光性組成物
JP2002351063A (ja) 2001-05-28 2002-12-04 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型感光性組成物
US7192681B2 (en) * 2001-07-05 2007-03-20 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive photosensitive composition
TWI437364B (zh) * 2006-12-14 2014-05-11 Sumitomo Chemical Co 化學放大型阻劑組成物
US8283106B2 (en) * 2007-11-01 2012-10-09 Central Glass Company, Limited Sulfonic acid salt and derivative thereof, photoacid generator agent, and resist material and pattern formation method using the photoacid generator agent
JP5292078B2 (ja) * 2008-12-05 2013-09-18 富士フイルム株式会社 感活性光線または感放射線性樹脂組成物及び該組成物を用いたパターン形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100048921A (ko) 2010-05-11
JP2010150234A (ja) 2010-07-08
US20100136479A1 (en) 2010-06-03
KR101488755B1 (ko) 2015-02-03
US8148044B2 (en) 2012-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5460230B2 (ja) ポジ型感光性組成物
JP5292078B2 (ja) 感活性光線または感放射線性樹脂組成物及び該組成物を用いたパターン形成方法
KR101744608B1 (ko) 감활성 광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 및 이 조성물을 이용한 감활성 광선성 또는 감방사선성 막 및 패턴 형성 방법
JP5297714B2 (ja) 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
JP5315035B2 (ja) 感活性光線または感放射線性樹脂組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP5530651B2 (ja) 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物、及び該組成物を用いたパターン形成方法
JP5645510B2 (ja) 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物およびこれを用いたパターン形成方法
JP4966886B2 (ja) 感光性組成物、該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び該感光性組成物に用いられる化合物
JP5645459B2 (ja) 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物およびこれを用いたパターン形成方法
JP5210755B2 (ja) ポジ型レジスト組成物、及び該レジスト組成物を用いたパターン形成方法
JP2009192618A (ja) 感光性組成物、該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び該感光性組成物に用いられる化合物
TWI529479B (zh) 感光化射線性或感放射線性樹脂組合物、感光化射線性或感放射線性膜及圖案形成方法
JP2009020510A (ja) パターン形成用表面処理剤、及び該処理剤を用いたパターン形成方法
JP5459998B2 (ja) ポジ型感光性組成物、該ポジ型感光性組成物を用いたパターン形成方法、及び、該ポジ型感光性組成物に用いられる樹脂
JP2008311474A (ja) パターン形成方法
JP5037402B2 (ja) ポジ型感光性樹脂組成物およびそれを用いたパターン形成方法
JP2008116703A (ja) 感光性組成物、該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び該感光性組成物に於ける化合物
JP5068710B2 (ja) レジストパターン形成用表面処理剤および該表面処理剤を用いたレジストパターン形成方法
JP2010039147A (ja) 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
JP2009229773A (ja) ポジ型レジスト組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該ポジ型レジスト組成物に用いられる化合物
JP2010091638A (ja) レジストパターンの表面処理方法及び該表面処理方法を用いたレジストパターンの形成方法
JP5469820B2 (ja) ポジ型レジスト組成物およびそれを用いたパターン形成方法
JP2009244396A (ja) ポジ型感光性樹脂組成物およびそれを用いたパターン形成方法
JP5277022B2 (ja) 感活性光線性または感放射線性樹脂組成物及び該組成物を用いたパターン形成方法
JP2009063986A (ja) ポジ型レジスト組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該ポジ型レジスト組成物に用いられる化合物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120516

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130717

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130806

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131007

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5460230

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130717

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250