JP5703702B2 - 酸発生剤用の塩及びレジスト組成物 - Google Patents
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Description
[1] 式(I)で表される塩。
[式(I)中、
Q1及びQ2は、互いに独立に、フッ素原子又はC1-6ペルフルオロアルキル基を表す。
L1及びL2は、それぞれ独立に、C1-17アルキレン基を表し、該アルキレン基に含まれる−CH2−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
環W1は、C3-36飽和炭化水素環を表す。
R2は、水酸基、C1-6アルキル基又はC1-6アルコキシ基を表す。
sは、0〜2の整数を表す。sが2である場合、複数のR2は同じであっても異なっていてもよい。
環W2は、C4-36飽和炭化水素環を表し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH2−は、−CO−又は−O−で置き換わっていてもよい。但し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH2−の少なくとも1つは、−CO−に置き換わる。
R3は、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基又はC1-6アルコキシカルボニル基を表す。
tは、0〜2の整数を表す。tが2である場合、複数のR3は同じであっても異なっていてもよい。
Z+は、有機対イオンを表す。]
[式(I1)中、
Q1、Q2、L1、L2、環W1、R2、s、環W2、R3、t及びZ+は、前記と同じ意味を表す。
R1は、水素原子又はC1-6アルキル基を表すか、環W1に含まれる炭素原子と互いに結合して環を形成する。]
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。
本発明の塩は、式(I)で表される。
本明細書において、「Ca-b」は「炭素数a〜b」を意味する。
[式(I)中、
Q1及びQ2は、互いに独立に、フッ素原子又はC1-6ペルフルオロアルキル基を表す。
L1及びL2は、それぞれ独立に、C1-17アルキレン基を表し、該アルキレン基に含まれる−CH2−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
環W1は、C3-36飽和炭化水素環を表す。
R2は、水酸基、C1-6アルキル基又はC1-6アルコキシ基を表す。
sは、0〜2の整数を表す。sが2である場合、複数のR2は同じであっても異なっていてもよい。
環W2は、C4-36飽和炭化水素環を表し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH2−は、−CO−又は−O−で置き換わっていてもよい。但し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH2−の少なくとも1つは、−CO−に置き換わる。
R3は、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基又はC1-6アルコキシカルボニル基を表す。
tは、0〜2の整数を表す。tが2である場合、複数のR3は同じであっても異なっていてもよい。
Z+は、有機対イオンを表す。]
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又はC1-6ペルフルオロアルキル基を表す。ペルフルオロアルキル基としては、例えばペルフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基などが挙げられる。Q1及びQ2は、それぞれ独立に、好ましくはペルフルオロメチル基又はフッ素原子であり、より好ましくはフッ素原子である。
L1としては、*−CO−O−L3−及び*−CO−O−L4−O−がより好ましく、*−CO−O−、*−CO−O−CH2−又は*−CO−O−C2H5−O−がさらに好ましく、*−CO−O−が特に好ましい。
L2としては、*−O−L6−CO−O−又は*−CO−O−L9−CO−O−がより好ましく、*−O−CH2−CO−O−又は*−CO−O−CH2−CO−O−が特に好ましい。
[式(I1)中、
Q1、Q2、L1、L2、環W1、R2、s、環W2、R3、t及びZ+は、前記と同じ意味を表す。
R1は、水素原子又はC1-6アルキル基を表すか、環W1に含まれる炭素原子と互いに結合して環を形成する。]
式(I−A)で表される基としては、式(I−Aa)で表される基又は式(I−Ab)で表される基が好ましい。
環W2が有してもよい置換基としては、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基又はC1-6アルコキシカルボニル基が挙げられる。
C1-6アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、等が挙げられ、C1-4アルキル基が好ましく、C1-2アルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
C1-6アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基、等が挙げられ、C1-4アルコキシ基が好ましく、C1-2アルコキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
C1-6アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロピポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、sec−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、n−ペントキシカルボニル基、n−ヘキトキシカルボニル基、等が挙げられ、C4-6アルコキシカルボニル基が好ましく、C4-5アルコキシカルボニル基がより好ましく、tert−ブトキシカルボニル基が特に好ましい。
[X1及びX2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子を表す。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、塩素原子が好ましい。]
式(b1−e)で表される化合物と式(b1−f)で表される塩とを触媒下で反応させることにより、式(b1)で表される塩を得ることができる。溶媒としては、モノクロロベンゼン等が挙げられる。触媒としては、硫酸等が挙げられる。
[X3は、それぞれ独立に、ハロゲン原子を表す。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、臭素原子が好ましい。]
式(b2−b)で表される化合物と式(b1−f)で表される塩とを触媒下で反応させることにより、式(b2)で表される塩を得ることができる。溶媒としては、モノクロロベンゼン等が挙げられる。触媒としては、硫酸等が挙げられる。
式(b3−a)で表される化合物と式(b1−b)で表される化合物を触媒下で、反応させることにより、式(b3−b)で表される化合物を得ることができる。溶媒としては、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。触媒としては、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム等が挙げられる。
式(b3−c)で表される化合物と式(b1−f)で表される塩とを触媒下で反応させることにより、式(b3)で表される塩を得ることができる。溶媒としては、モノクロロベンゼン等が挙げられる。触媒としては、硫酸等が挙げられる。
酸発生剤の含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上(より好ましくは3質量部以上)、好ましくは40質量部以下(より好ましくは35質量部以下)である。
樹脂(A)は、酸の作用によりアルカリ可溶となる樹脂である。酸の作用によりアルカリ可溶となる樹脂は、酸に不安定な基を有するモノマー(以下「酸に不安定な基を有するモノマー(a1)」という場合がある)を重合することによって製造でき、酸の作用によりアルカリ可溶となる。「酸の作用によりアルカリ可溶となる」とは、「酸との接触前ではアルカリ水溶液に不溶又は難溶であるが、酸との接触後にはアルカリ水溶液に可溶となる」ことを意味する。酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
「酸に不安定な基」とは、酸と接触すると脱離基が開裂して、親水性基(例えばヒドロキシ基又はカルボキシ基)を形成する基を意味する。酸に不安定な基としては、例えば、−O−が3級炭素原子(但し橋かけ環状炭化水素基の橋頭炭素原子を除く)と結合した式(1)で表されるアルコキシカルボニル基(即ち3級アルコール残基を有するエステル結合)が挙げられる。なお以下では、式(1)で表される基を「酸に不安定な基(1)」という場合がある。
[式(a1−4)中、R10は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよいC1-6アルキル基を表す。
R11は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
laは0〜4の整数を表す。laが2以上の整数である場合、複数のR11は同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。
R12及びR13はそれぞれ独立に、水素原子又はC1-12炭化水素基を表す。
Xa2は、単結合又は置換基を有していてもよいC1-17飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH2−は−CO−、−O−、−S−、−SO2−又は−N(Rc)−で置き換わっていてもよい。Rcは、水素原子又はC1-6アルキル基を表す。
Ya3は、C1-12脂肪族炭化水素基、C3-18飽和環状炭化水素基又はC6-18芳香族炭化水素基であり、該脂肪族炭化水素基、飽和環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。]
C1-6アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、等が挙げられ、C1-4アルキル基が好ましく、C1-2アルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
C1-6アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基、等が挙げられ、C1-4アルコキシ基が好ましく、C1-2アルコキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
C2-4アシル基としては、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル等が挙げられる。
C2-4アシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ等が挙げられる。
C1-12炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、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、シクロヘキシル基、アダマンチル基、2−アルキル−2−アダマンチル基、1−(1−アダマンチル)−1−アルキル基、イソボルニル基等が挙げられる。
C1-12脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等が挙げられる。
C3-18飽和環状炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、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、ノルボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、イソボルニル基、下記に示す基等が挙げられる。
C6-18芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントニル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基等が挙げられる。
樹脂(A)が酸に不安定な基を有するモノマー(a1)と酸安定モノマーとの共重合体である場合、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)に由来する構造単位は、全構造単位100モル%に対して、好ましくは10〜80モル%、より好ましくは20〜60モル%である。またアダマンチル基を有するモノマー(特に酸に不安定な基を有するモノマー(a1−1))に由来する構造単位を、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)100モル%に対して15モル%以上とすることが好ましい。アダマンチル基を有するモノマーの比率が増えると、レジストのドライエッチング耐性が向上する。
レジスト組成物をKrFエキシマレーザ露光(248nm)、電子線あるいはEUV光などの高エネルギー線露光に用いる場合、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、ヒドロキシスチレン類であるフェノール性水酸基を有する酸安定モノマー(a2−0)を使用することが好ましい。短波長のArFエキシマレーザ露光(193nm)などを用いる場合は、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、式(a2−1)で表されるヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーを使用することが好ましい。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
R8は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよいC1-6アルキル基を表す。
R9は、ハロゲン原子、水酸基、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C2-4アシル基、C2-4アシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
maは0〜4の整数を表す。maが2以上の整数である場合、複数のR9は同一の種類の基であっても異なる種類の基であってもよい。]
C1-6アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、等が挙げられ、C1-4アルキル基が好ましく、C1-2アルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
C1-6アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基、等が挙げられ、C1-4アルコキシ基が好ましく、C1-2アルコキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
C2-4アシル基としては、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル等が挙げられる。
C2-4アシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ等が挙げられる。
フェノール性水酸基を有するモノマーとしては、例えば、以下のモノマーが挙げられる。
酸安定モノマー(a3)が有するラクトン環は、例えばβ−プロピオラクトン環、γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環のような単環でもよく、或いは単環式のラクトン環と他の環との縮合環でもよい。これらラクトン環の中で、γ−ブチロラクトン環、及びγ−ブチロラクトン環と他の環との縮合環が好ましい。
その他の酸安定モノマー(a4)としては、例えば、式(a4−1)で表される無水マレイン酸、式(a4−2)で表される無水イタコン酸、又は式(a4−3)で表されるノルボルネン環を有する酸安定モノマーなどが挙げられる。
本発明のレジスト組成物は、塩基性化合物(C)を含有する。塩基性化合物(C)の含有量は、レジスト組成物の固形分量を基準に、0.01〜1質量%程度であることが好ましい。
本発明のレジスト組成物は、溶剤(E)を、組成物中90質量%以上の量で含有していてもよい。溶剤(E)を含有する本発明のレジスト組成物は、薄膜レジストを製造するために適している。溶剤(E)の含有量は、組成物中90質量%以上(好ましくは92質量%以上、より好ましくは94質量%以上)、99.9質量%以下(好ましくは99質量%以下)である。溶剤(E)の含有量は、例えば液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定できる。
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、その他の成分(F)を含有していてもよい。成分(F)に特に限定はなく、レジスト分野で公知の添加剤、例えば増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料などを利用できる。
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)上述した本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程を含む。
加熱後の組成物層を、現像装置を用いて、通常、アルカリ現像液を利用して現像する。
ここで用いられるアルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であればよい。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が挙げられる。
現像後、超純水でリンスし、基板及びパターン上に残った水を除去することが好ましい。
本発明の組成物は、フォトレジスト組成物、特に、化学増幅型フォトレジスト組成物に有用であり、半導体の微細加工、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等、広範な用途に好適に利用することができる。特に、ArFやKrFなどのエキシマレーザリソグラフィならびにArF液浸露光リソグラフィ、EB露光リソグラフィ、EUV露光リソグラフィに好適な化学増幅型フォトレジスト組成として用いることができる。また、液浸露光のほか、ドライ露光などにも用いることができる。さらに、ダブルイメージング用にも用いることができ、工業的に有用である。
実施例及び比較例中、含有量及び使用量を表す%及び部は、特記ないかぎり質量基準である。
重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製HLC−8120GPC型、カラムは”TSKgel Multipore HXL−M”3本、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
式(B1−a)で表される化合物(商品名:HADM、出光製)26.44部、ジオキサン80.00部を仕込み、23℃で攪拌下、水酸化ナトリウム4.40部をイオン交換水80.00部に溶解した水溶液を30分かけて滴下し、90℃で36時間攪拌した。反応マスを冷却し、イオン交換水400.00部、酢酸エチル500.0部及び塩化ナトリウム200.0部を添加し、攪拌し、分液を行った。得られた有機層に3N塩酸塩化ナトリウム400.0部を添加し、攪拌し、分液を行った。得られた有機層にイオン交換水400.00部を添加し、攪拌し、分液を行った。この水洗を3回行った。回収された有機層を濃縮後、以下の条件でカラム分取することにより、式(B1−b)で表される化合物7.89部を得た。
展開媒体;シリカゲル60−200メッシュ;メルク社製
展開溶媒:n−ヘプタン/酢酸エチル=1/1(容量比)
展開媒体;シリカゲル60−200メッシュ;メルク社製
展開溶媒:酢酸エチル
MS(ESI(−)Spectrum):M− 547.2
MS(ESI(−)Spectrum):M− 531.2
MS(ESI(−)Spectrum):M− 519.1
式(B4−d)で表される塩2.19部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B4−c)で表される化合物2.34部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を5回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物に、アセトニトリル25部を添加して溶解し、濃縮し、酢酸エチル25部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル25部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をクロロホルムに溶解し、濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B4)で表される塩1.84部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 547.1
リチウムアルミニウムハイドライド10.4部、無水テトラヒドロフラン120部を仕込み23℃で30分間攪拌した。次いで、式(B5−a)で表される塩62.2部を無水THF900部に溶かした溶液を氷冷下で滴下し、23℃で5時間攪拌した。反応マスに酢酸エチル50.0部、6N塩酸50.00部を添加、攪拌後、分液を行った。有機層を濃縮後、カラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B5−b)で表される塩を84.7部(純度60%)を得た。
式(B5−c)で表される化合物3.51部、無水THF75部を仕込み23℃で30分間攪拌した。次いで、カルボニルジイミダゾール2.89部、無水THF50部の混合溶液を23℃で滴下し、23℃で4時間攪拌した。得られた反応液を、式(B5−b)で表される塩6.04部(純度60%)、無水THF50部の混合液中に54〜60℃で、25分間で滴下し、65℃で18時間加熱し、冷却後、ろ過した。得られたろ液を濃縮し、濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B5−d)で表される塩2.99部を得た。
式(B5−d)で表される塩1.0部、クロロホルム30部を仕込み23℃で30分間攪拌した。次いで、式(B5−e)で表される塩0.83部を23℃で12時間攪拌した後、分液を行った。有機層にイオン交換水10部を添加、分液水洗を行った。この操作を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物に、アセトニトリル20部を添加して溶解し、濃縮し、酢酸エチル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をクロロホルムに溶解し、濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B5−f)で表される塩0.69部を得た。
式(B5−f)で表される化合物0.69部及びN,N’−ジメチルホルムアミド10.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、炭酸カリウム0.09部及びヨウ化カリウム0.05部を仕込み、50℃で1時間攪拌した。得られた混合物を、40℃まで冷却し、式(B1−c)で表される化合物0.26部をN,N’−ジメチルホルムアミド5.00部に溶解した溶液を1時間かけて滴下し、75℃で3時間攪拌した。得られた混合物を、23℃まで冷却し、クロロホルム30.00部及び1N塩酸10.00部を加えて攪拌し、分離した。回収された有機層をイオン交換水10.00部で水層が中性になるまで水洗を繰り返した。回収された有機層を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B5)で表される塩0.22部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 533.1
式(B6−a)で表される塩2.40部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B1−d)で表される化合物2.34部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物に、アセトニトリル20部を添加して溶解し、濃縮し、酢酸エチル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をクロロホルムに溶解し、濃縮することにより、式(B6)で表される塩1.21部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 547.2
式(B7−a)で表される塩2.28部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B1−d)で表される化合物2.34部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B7)で表される塩0.29部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 547.2
式(B8−a)で表される塩1.91部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B1−d)で表される化合物2.34部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B8)で表される塩0.14部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 547.2
式(B6−a)で表される塩2.40部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B2−c)で表される化合物2.24部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物に、アセトニトリル20部を添加して溶解し、濃縮し、酢酸エチル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をクロロホルムに溶解し、濃縮することにより、式(B9)で表される塩0.89部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 531.2
式(B7−a)で表される塩2.28部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B2−c)で表される化合物2.24部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B10)で表される塩0.25部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 531.2
式(B8−a)で表される塩1.91部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B2−c)で表される化合物2.24部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B11)で表される塩0.12部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 531.2
式(B6−a)で表される塩2.40部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B3−c)で表される化合物2.17部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物に、アセトニトリル20部を添加して溶解し、濃縮し、酢酸エチル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をクロロホルムに溶解し、濃縮することにより、式(B12)で表される塩1.01部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 519.1
式(B7−a)で表される塩2.28部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B3−c)で表される化合物2.17部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B13)で表される塩0.42部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 519.1
式(B8−a)で表される塩1.91部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B3−c)で表される化合物2.17部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物をカラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1)分取することにより、式(B14)で表される塩0.28部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 519.1
式(B6−a)で表される塩2.40部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B4−c)で表される化合物2.34部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物に、アセトニトリル20部を添加して溶解し、濃縮し、酢酸エチル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をクロロホルムに溶解し、濃縮することにより、式(B15)で表される塩1.29部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 547.1
式(B16−f)で表される塩2.26部、モノクロロベンゼン50.00部及び式(B4−c)で表される化合物2.34部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、硫酸0.20部及びモレキュラーシーブ(商品名:モレキュラーシーブ 4A、和光純薬製)10.00部を仕込み、130℃で3時間還流脱水した。得られた反応物を濃縮後、クロロホルム100部及びイオン交換水50部を仕込み、攪拌、分液を行った。水洗を3回行った。得られた有機層に活性炭1.00部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、ろ過した。ろ液を濃縮した後、得られた濃縮物に、アセトニトリル20部を添加して溶解し、濃縮し、酢酸エチル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣にtert−ブチルメチルエーテル20部を加えて攪拌し、上澄液を除去した。得られた残渣をクロロホルムに溶解し、濃縮することにより、式(B16)で表される塩1.48部を得た。
MS(ESI(−)Spectrum):M− 547.1
モノマーE、モノマーF、モノマーB、モノマーC及びモノマーDを、モル比30:14:6:20:30の割合で仕込んだ。次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1.00mol%と3.00mol%との割合で添加し、これを73℃で約5時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(4:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約8.1×103である共重合体を収率65%で得た。得られた共重合体は、次式の各モノマーから導かれる構造単位を有するものであり、これを樹脂A1とした。
モノマーA、モノマーB及びモノマーCを、モル比50:25:25の割合で仕込み、次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1mol%と3mol%との割合で添加し、これを77℃で約5時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(3:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約8.0×103である共重合体を収率60%で得た。この共重合体は、次式の各モノマーから導かれる構造単位を有するものであり、これを樹脂A2とした。
モノマーA、モノマーF、モノマーB、モノマーC及びモノマーDを、モル比30:14:6:20:30の割合で仕込んだ。次いで、全モノマーの合計質量に対して、1.5質量倍のジオキサンを加えた。得られた混合物に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)とを全モノマーの合計モル数に対して、それぞれ、1.00mol%と3.00mol%との割合で添加し、これを73℃で約5時間加熱した。その後、反応液を、大量のメタノールと水との混合溶媒(4:1)に注いで沈殿させる操作を3回行うことにより精製し、重量平均分子量が約7.8×103である共重合体を収率68%で得た。得られた共重合体は、次式の各モノマーから導かれる構造単位を有するものであり、これを樹脂A3とした。
樹脂A1〜A3
<酸発生剤>
酸発生剤B1:式(B1)で表される塩
酸発生剤B2:式(B2)で表される塩
酸発生剤B3:式(B3)で表される塩
酸発生剤B4:式(B4)で表される塩
酸発生剤B5:式(B5)で表される塩
酸発生剤B6:式(B6)で表される塩
酸発生剤B7:式(B7)で表される塩
酸発生剤B8:式(B8)で表される塩
酸発生剤B9:式(B9)で表される塩
酸発生剤B10:式(B10)で表される塩
酸発生剤B11:式(B11)で表される塩
酸発生剤B12:式(B12)で表される塩
酸発生剤B13:式(B13)で表される塩
酸発生剤B14:式(B14)で表される塩
酸発生剤B15:式(B15)で表される塩
酸発生剤B16:式(B16)で表される塩
酸発生剤H1:
酸発生剤H2:
クエンチャーC1:2,6−ジイソプロピルアニリン
<溶剤>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 265部
2−ヘプタノン 20.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部
レジスト組成物塗布後、得られたシリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベーク(PB)した。こうしてレジスト組成物膜を形成したウェハーに、液浸露光用ArFエキシマステッパー[XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏光]を用いて、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを液浸露光した。
露光後、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベーク(PEB)を行い、さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行った。
実効感度において、ラインの線幅が47.5nm以上52.5nm以下を保持するフォーカス範囲をDOFとして求めた。さらに、DOFが0.15μm以上0.17μm未満を○とし、DOFが0.17μm以上の場合を◎とし、DOFが0.15μm未満の場合を×とする3水準で判定した。
DOFはその数値が大きい方が、下地基板の膜厚の振れがあっても、同一露光量でライン線幅を保つことができ好ましい。より好ましくは、DOFが0.15μm以上であると、下地基板の膜厚の振れを吸収することができる。DOFが狭くなると、下地基板の膜厚の振れにより、線幅が変動し好ましくない。括弧内の数値はDOF(μm)を示す。
12インチのシリコン製ウェハー上に、有機反射防止膜用組成物[ARC−29;日産化学(株)製]を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、厚さ780Åの有機反射防止膜を形成させた。次いで、前記の有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物を乾燥後の膜厚が85nmとなるようにスピンコートした。
レジスト組成物塗布後、得られたシリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベーク(PB)した。こうしてレジスト組成物膜を形成したウェハーに、液浸露光用ArFエキシマステッパー[XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏光]を用いて、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを液浸露光した。
露光後、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベーク(PEB)を行い、さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行った。
45nmのラインアンドスペースパターンが1:1となる露光量を基準とし、露光量を0.2mJ/cm2づつアップさせてオーバー露光による線幅変動を観察した時、ラインパターンの線幅が38nmより細くなっても、ラインパターンの倒れ又は剥がれによるパターン消失が観察されない場合を○、ラインパターンの線幅が38nm以上で、倒れ、又は剥がれによるパターン消失が観察される場合を×とした。括弧内の数値は線幅(nm)を示す。
Claims (11)
- 式(I)で表される塩。
[式(I)中、
Q1及びQ2は、互いに独立に、フッ素原子又はC1-6ペルフルオロアルキル基を表す。
L 1 は、C 1-17アルキレン基を表し、該アルキレン基に含まれる−CH2−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
L 2 は、 * −O−L 6 −CO−O−、 * −O−L 7 −CO−O−L 8 −O−、 * −CO−O−L 9 −CO−O−、 * −CO−O−L 10 −O−又は * −O−L 11 −O−を表し、L 6 〜L 11 は、それぞれ独立に、C 1-6 アルキレン基を表し、*は環W 1 との結合手を表す。
環W1は、C3-36飽和炭化水素環を表す。
R2は、水酸基、C1-6アルキル基又はC1-6アルコキシ基を表す。
sは、0〜2の整数を表す。sが2である場合、複数のR2は同じであっても異なっていてもよい。
環W2は、C4-36飽和炭化水素環を表し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH2−は、−CO−又は−O−で置き換わっていてもよい。但し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH2−の少なくとも1つは、−CO−に置き換わる。
R3は、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基又はC1-6アルコキシカルボニル基を表す。
tは、0〜2の整数を表す。tが2である場合、複数のR3は同じであっても異なっていてもよい。
Z+は、有機対イオンを表す。] - 式(I1)で表される塩。
[式(I1)中、
Q 1 及びQ 2 は、互いに独立に、フッ素原子又はC 1-6 ペルフルオロアルキル基を表す。
L 1 及びL 2 は、それぞれ独立に、C 1-17 アルキレン基を表し、該アルキレン基に含まれる−CH 2 −は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
環W 1 は、C 3-36 飽和炭化水素環を表す。
R 2 は、水酸基、C 1-6 アルキル基又はC 1-6 アルコキシ基を表す。
sは、0〜2の整数を表す。sが2である場合、複数のR 2 は同じであっても異なっていてもよい。
環W 2 は、C 4-36 飽和炭化水素環を表し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH 2 −は、−CO−又は−O−で置き換わっていてもよい。但し、前記飽和炭化水素環に含まれる−CH 2 −の少なくとも1つは、−CO−に置き換わる。
R 3 は、C 1-6 アルキル基、C 1-6 アルコキシ基又はC 1-6 アルコキシカルボニル基を表す。
tは、0〜2の整数を表す。tが2である場合、複数のR 3 は同じであっても異なっていてもよい。
Z + は、有機対イオンを表す。
R1 は、C 1-6アルキル基を表す。] - L 2 が、 * −O−L 6 −CO−O−、 * −O−L 7 −CO−O−L 8 −O−、 * −CO−O−L 9 −CO−O−、 * −CO−O−L 10 −O−又は * −O−L 11 −O−(L 6 〜L 11 は、それぞれ独立に、C 1-6 アルキレン基を表し、*は環W 1 との結合手を表す。)である請求項2記載の塩。
- L1が、*−CO−O−L3−、*−CO−O−L4−O−又は*−L5−O−CO−(L3は、単結合又はC1-6アルキレン基を表し、L4及びL5は、それぞれ独立に、C1-6アルキレン基を表し、*は−C(Q1)(Q2)−との結合手を表す。)である請求項1〜3のいずれか記載の塩。
- 環W1がアダマンタン環である請求項1〜4のいずれか記載の塩。
- Z+が、トリアリールスルホニウムカチオンである請求項1〜6のいずれか記載の塩。
- 請求項1〜7のいずれか記載の塩を含有する酸発生剤。
- 請求項8記載の酸発生剤と樹脂とを含有し、該樹脂は酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸の作用によりアルカリ水溶液で溶解し得る樹脂であるレジスト組成物。
- さらに塩基性化合物を含有する請求項9記載のレジスト組成物。
- (1)請求項9又は10記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を、現像装置を用いて現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。
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