JP6313604B2 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6313604B2
JP6313604B2 JP2014020783A JP2014020783A JP6313604B2 JP 6313604 B2 JP6313604 B2 JP 6313604B2 JP 2014020783 A JP2014020783 A JP 2014020783A JP 2014020783 A JP2014020783 A JP 2014020783A JP 6313604 B2 JP6313604 B2 JP 6313604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
sensitive
ring
radiation
carbon atoms
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
JP2014020783A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015148688A (ja
Inventor
孝太郎 高橋
孝太郎 高橋
土村 智孝
智孝 土村
修平 山口
修平 山口
夏海 横川
夏海 横川
英宏 望月
英宏 望月
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
Priority to JP2014020783A priority Critical patent/JP6313604B2/ja
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to KR1020167016807A priority patent/KR20160090352A/ko
Priority to PCT/JP2014/082855 priority patent/WO2015118774A1/ja
Priority to EP14881770.3A priority patent/EP3106920B1/en
Priority to CN201480072319.3A priority patent/CN105900013B/zh
Priority to KR1020187009689A priority patent/KR101958690B1/ko
Priority to TW103144689A priority patent/TWI657111B/zh
Publication of JP2015148688A publication Critical patent/JP2015148688A/ja
Priority to US15/176,345 priority patent/US10120281B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6313604B2 publication Critical patent/JP6313604B2/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
    • 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
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • 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
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
    • 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
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
    • G03F1/24Reflection masks; Preparation thereof
    • 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
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/50Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
    • 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
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/66Containers specially adapted for masks, mask blanks or pellicles; Preparation thereof
    • 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
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/76Patterning of masks by imaging
    • G03F1/78Patterning of masks by imaging by charged particle beam [CPB], e.g. electron beam patterning of masks
    • 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
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0382Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative 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
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2059Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam
    • 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
    • G03F7/2051Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2059Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam
    • G03F7/2063Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam for the production of exposure masks or reticles
    • 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
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32Liquid compositions therefor, e.g. developers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Description

本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のファブリケーションプロセスに好適に用いられ、電子線や極紫外線を使用して高精細化したパターンを形成し得る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いた感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、フォトマスク、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、新規化合物、及び、新規化合物の製造方法に関する。本発明は、特に、特定の下地膜を有する基板を使用するプロセスに好適に用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いた感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、フォトマスク、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、新規化合物、及び、新規化合物の製造方法に関する。
従来、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィによる微細加工が行われ、各種リソグラフィー技術に適合した樹脂や添加剤の開発が行われている。例えば、特許文献1及び2には、リソグラフィー技術に適合した添加剤が開示されている。
近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、更にエキシマレーザー光にというように短波長化の傾向が見られ、現在では、電子線やX線を用いたリソグラフィも開発が進んでいる。
これら電子線やX線、あるいはEUV光リソグラフィーは、次世代若しくは次々世代のパターン形成技術として位置付けられ、高感度、高解像性のレジスト組成物が望まれている。ネガ型リソグラフィーに適したレジスト組成物としては、アルカリ可溶性樹脂、架橋剤及び酸発生剤を主成分とするいわゆるネガ型化学増幅型レジスト組成物が有効に使用されている(例えば、特許文献3−6を参照)。
しかしながら、レジストとしての総合性能の観点から、使用される樹脂、光酸発生剤、塩基性化合物、添加剤、溶剤等の適切な組み合わせを見い出すことは極めて困難であるのが実情である。特に線幅50nm以下のような超微細パターンを形成する場合には、高解像性、良好なラフネス特性に加え、パターン線幅の面内均一性(Critical Dimension Uniformity; CDU)並びにエッチング耐性に優れるネガ型化学増幅型レジスト組成物が求められている。
特開2008−273844号公報 特開2000−1448号公報 特開2011−35173号公報 特開2008−268935号公報 特開2013−44808号公報 特開2002−99085号公報
本発明の目的は、解像性、ラフネス特性、パターン線幅の面内均一性(CDU)及びエッチング耐性に優れた超微細パターン(例えば、線幅50nm以下)を形成することが可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いた感活性光線性又は感放射線性膜、該膜を備えたマスクブランクス、フォトマスク、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイスを提供することである。
本発明は、一態様において、以下の通りである。
[1] フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(A)、及び、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2以上有する架橋剤(C)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、分子量が420以上で且つ、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2〜4個有する架橋剤(C1)を、架橋剤(C1)を含む架橋剤(C)の全量に対して、60モル%〜100モル%の割合で含有し、且つ、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物中の固形分1gに対する架橋剤(C)が有するヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基の合計の濃度が、0.30mmol/g以上である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[2] 架橋剤(C1)は、下記一般式(I)又は(II)で表される化合物である[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(I)中、
は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、又は−CH−O−R11で表される基を表し、R11は、アリール基又はアシル基を表す。但し、分子全体において、2個以上4個以下のRは、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
は、nが2以上の場合は各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、又は−CO−Aで表される基を表し、Aは、アルキル基、アルコキシ基、N(R22を表し、R22は、炭素数4以下のアルキル基を表す。
は、nが1の場合は水素原子を表し、nが2以上の場合は連結基又は単結合を表す。
nは1〜4の整数を表す。
一般式(II)中、
及びXは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。但し、2つのXの少なくとも一方は、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
は、2つのXが共にヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である場合は、炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表し、1つのXがヒドロキシメチル基でもアルコキシメチル基でもない場合、Yは窒素原子であり、且つ、Xはヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
は、単結合、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
は、有機基を表す。
nは、Yが炭素原子のときn=2であり、Yが窒素原子のときn=1であり、Yが酸素原子のとき、n=0である。
、X及びYのいずれか二つが結合し、環を形成していてもよい。
[3] 架橋剤(C1)は、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2個有する化合物である[1]又は[2]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[4] 架橋剤(C1)は、下記一般式(I−b)で表される化合物である[1]〜[3]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
式中、
は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、又は−CH−O−R11で表される基を表し、R11は、アリール基又はアシル基を表す。但し、分子全体において、2個以上のRは、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
は、式中の炭素原子と共に環を形成するのに必要な原子群を表し、この環は置換基を有していてもよい。
[5] 架橋剤(C1)は、下記一般式(I−c)で表される化合物である[1]〜[4]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
式中、
Rは、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
1cは、各々独立に、アルキル基を表す。
は、式中の炭素原子と共に環を形成するのに必要な原子群を表し、この環は置換基を有していてもよい。
[6] 更に、塩基性物質(D)として少なくとも下記一般式(N−II)で表される化合物を含有する[1]〜[5]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
式中、
Aは、硫黄原子又はヨウ素原子を表し、
は、水素原子又は有機基を表し、Rが複数存在する場合、Rは同一であっても異なっていてもよく、
Rは、(o+1)価の有機基を表し、Rが複数存在する場合、Rは同一であっても異なっていてもよく、
Xは、単結合又は連結基を表し、Xが複数存在する場合、Xは同一であっても異なっていてもよく、
は、窒素原子を含んだ塩基性部位を表し、Aが複数存在する場合、Aは同一であっても異なっていてもよく、
Aが硫黄原子である場合、nは、1〜3の整数であり、mは、m+n=3なる関係を満たす整数であり、
Aがヨウ素原子である場合、nは、1又は2であり、mは、m+n=2なる関係を満たす整数であり、
oは、1〜10の整数を表し、
は、アニオンを表し、
、X、R、Aの少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
[7] 更に、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有する[1]〜[6]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[8] [1]〜[7]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
[9] [8]に記載の感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス。
[10] [9]に記載のマスクブランクスが備える感活性光線性又は感放射線性膜を露光すること、露光した感活性光線性又は感放射線性膜を現像することを含む方法により製造されたフォトマスク。
[11]− [1]〜[7]のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて感活性光線性又は感放射線性膜を形成すること、
− 該膜を露光すること、及び
− 該露光された膜を、現像液を用いて現像してパターンを形成すること
を含むパターン形成方法。
[12] 前記露光がX線、電子線又はEUVを用いて行われる、[11]に記載のパターン形成方法。
[13] [11]又は[12]に記載のパターン形成方法を含む電子デバイスの製造方法。
[14] [13]に記載の電子デバイスの製造方法によって製造された電子デバイス。
本発明により、解像性、ラフネス特性、パターン線幅の面内均一性(CDU)及びエッチング耐性に優れた超微細パターン(例えば、線幅50nm以下)を形成することが可能な感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いた感活性光線性又は感放射線性膜、該膜を備えたマスクブランクス、フォトマスク、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイスを提供することが可能となった。
実施例で合成した架橋剤(C−5)のNMRチャート(HNMR、acetone−d6)を示す図。
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。
なお、ここで「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線(EB)等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。
また、ここで「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
<架橋剤>
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、後述するフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂と、分子量が420以上で且つ、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2〜4個有する架橋剤(以下、「本発明の架橋剤」又は「架橋剤(C1)」ともいう)を含有する。
本発明の組成物は、架橋剤(C1)を、本発明の組成物に含有される架橋剤(C)の全量に対し、60モル%〜100モル%の割合で含有し、且つ、本発明の組成物中の固形分1gに対する架橋剤(C)が有するヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基の合計濃度が、0.30mmol/g以上となる割合で、架橋剤(C1)を含有する。ここで、「架橋剤(C)」とは、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2以上有する架橋剤を意味し、本発明の架橋剤(C1)も含まれる。
本発明者らの鋭意研究により、本発明の架橋剤(C1)を上述した割合で本発明の組成物に含有させることにより、線幅50nm以下の超微細パターンにおける解像性、ラフネス特性、パターン線幅の面内均一性(CDU)、及びエッチング耐性が改善されることがわかった。その理由は必ずしも明らかではないが、2〜4個の架橋基を有する本発明の架橋剤(C1)が特定の割合で配合されることにより、均一な架橋膜が形成される結果、感活性光線性又は感放射線性膜が低膨潤性となり、解像性、ラフネス特性、CDU、及びエッチング耐性が改善されるものと推測される。また、本発明の架橋剤(C1)は分子量が420以上であり、揮発が抑えられることが、CDUの更なる改善に寄与していると推測される。
まず、架橋剤(C1)について説明する。
架橋剤(C1)は、上述の通り、分子量が420以上で且つ、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2〜4個有する化合物である。
本発明の一形態において、架橋剤(C1)におけるヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基の数は、2個であることが好ましく、また、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基は、芳香族環またはヘテロ原子に結合していることが好ましい。
また、本発明の一形態において、架橋剤(C1)の分子量は、420〜1000が好ましく、430〜800がより好ましい。
架橋剤(C1)は、一形態において、下記一般式(I)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(I)中、
は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、又は−CH−O−R11で表される基を表し、R11は、アリール基又はアシル基を表す。但し、分子全体において、2個以上4個以下のRは、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
は、nが2以上の場合は各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、又は−CO−Aで表される基を表し、Aは、アルキル基、アルコキシ基、N(R22を表し、R22は、炭素数4以下のアルキル基を表す。
は、nが1の場合は水素原子を表し、nが2以上の場合は連結基又は単結合を表す。
nは1〜4の整数を表す。
一般式(I)で表される化合物は、上記の通り、分子全体に含まれるRの中で2個以上4個以下のRが、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。本発明の一形態において、分子全体に含まれるRの中で2個又は3個のRがヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基であることが好ましく、2個のRがヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基であることがより好ましい。また、2個のRで表されるヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基が、互いに異なるベンゼン環に置換していることが更に好ましい。
アルコキシメチル基におけるアルキル部位は、炭素数6以下のアルキル基が好ましく、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。
により表されるアルキル基としては、例えば、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、アリール基としては、例えば、炭素数6〜18のアリール基が好ましい。
としての−CH−O−R11における、R11により表されるアリール基としては、例えば、炭素数6〜18のアリール基が好ましく、アシル基としては、例えば、アルキル部位が炭素数1〜6のアルキル基であるアシル基が好ましい。
本発明の一形態において、ヒドロキシメチル基及びアルコキシメチル基以外のRとしては、アルキル基又はアリール基が好ましい。
により表されるアルキル基としては、例えば、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、アリール基としては、例えば、炭素数6〜18のアリール基が好ましい。
としての−CO−Aにおける、Aにより表されるアルキル基としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、アルコキシ基としては、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましい。本発明の一形態において、Aは炭素数6以下であることが好ましい。
本発明の一形態において、Rは、水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。
本発明の一形態において、nは2〜4の整数であることが好ましく、2であることがより好ましい。
は、上記の通り、nが1の場合は水素原子を表し、nが2以上の場合は連結基を表す。Zは、2〜4価の連結基であることが好ましく、2価の連結基であることがより好ましい。
により表される連結基は、特に限定されるものではなく、例えばZが2価の連結基の場合の具体例としては、アルキレン基、アリーレン基、又はこれらの2以上を組み合わせた基が挙げられ、これら連結基は更に置換基を有していてもよい。
が2価の連結基の場合、例えば、下式で表される構造であることが好ましい。下式において、R及びRは、後述する一般式(I−B)におけるR及びRと同義である。また、*は、一般式(I)の残部であるベンゼン環との結合部位を表す。
架橋剤(C1)は、一形態において、下記一般式(I−B)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(I−B)中、
は、一般式(I)のRと同義である。
及びRは、各々独立に、水素原子、又は有機基を表す。R及びRは、互いに結合して環を形成してもよい。
本発明の一形態において、R及びRにより表される有機基は、少なくとも一方は炭素数2以上の有機基であることが好ましく、双方が炭素数2以上の有機基であることがより好ましい。
及びRにより表される有機基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基等が挙げられ、また、R及びRが互いに結合して形成して以下に詳述する環を形成していることが好ましい。
及びRが互いに結合して形成される環としては、例えば、芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、芳香族若しくは非芳香族の複素環、又は、これらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環を挙げることができる。
これらの環は置換基を有していてもよく、このような置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アリール基、アルコキシメチル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、ハロゲン、又はヒドロキシ基等が挙げられる。
以下に、R及びRが互いに結合して形成する環の具体例を挙げる。式中の*は、フェノール核との連結部位を表す。
本発明の一形態において、一般式(I−B)中のR及びRが結合してベンゼン環を含む多環縮合環を形成していることが好ましく、フルオレン構造を形成していることがより好ましい。
架橋剤(C1)は、例えば、一般式(I−B)中のR及びRが結合して、下記一般式(I−d)で表されるフルオレン構造を形成していることが好ましい。
式中、
及びRは、各々独立に、置換基を表す。該置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アルコキシメチル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、ハロゲン原子、又はヒドロキシ基等が挙げられる。
n1及びn2は、各々独立に、0〜4の整数を表し、好ましくは0又は1を表す。
*は、フェノール核との連結部位を表す。
また、本発明の一形態において、架橋剤(C)は、下記一般式(I−b)で表されることが好ましい。
式中、
は、一般式(I)のRと同義である
は、式中の炭素原子と共に環を形成するのに必要な原子群を表し、この環は置換基を有していてもよい。
が式中の炭素原子と共に形成する環については、上述した一般式(I−B)の説明において、R及びRが互いに結合して形成する環について説明したものと同様である。
また、本発明の一形態において、架橋剤(C)は、下記一般式(I−b)で表されることが好ましい。
式中、
Rは、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
1cは、各々独立に、アルキル基を表す。
は、式中の炭素原子と共に環を形成するのに必要な原子群を表し、この環は置換基を有していてもよい。
一般式(I−c)において、Rにより表されるアルキル基としては、例えば、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、シクロアルキル基としては、例えば、炭素数3〜12のシクロアルキル基が好ましい。
1cにより表されるアルキル基としては、例えば、炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。
が式中の炭素原子と共に形成する環については、上述した一般式(I−B)の説明において、R及びRが互いに結合して形成する環について説明したものと同様である。
また、本発明の他の形態において、架橋剤(C1)は、下記一般式(I−e)、(I−f)又は(I−g)で表されることが好ましい。式中、Rは、一般式(I)のRと同義である。
架橋剤(C1)は、他の形態において、下記一般式(II)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(II)中、
及びXは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。但し、2つのXの少なくとも一方は、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
は、2つのXが共にヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である場合は、炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表し、1つのXがヒドロキシメチル基でもアルコキシメチル基でもない場合、Yは窒素原子であり、且つ、Xはヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
は、単結合、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
は、有機基を表す。
nは、Yが炭素原子のときn=2であり、Yが窒素原子のときn=1であり、Yが酸素原子のとき、n=0である。
、X及びYのいずれか二つが結合し、環を形成していてもよい。
およびXとしてのアルキル基は、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基である。具体的には、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、エイコシル基等を挙げることができる。
およびXとしてのアルキル基は、置換基を有していてもよい。
およびXとしてのシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、好ましくは炭素数3〜30のシクロアルキル基である。具体的には、例えば、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。
およびXとしてのシクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。
およびXとしてのアルコキシメチル基におけるアルコキシ基のアルキル部位としては、鎖状であっても環状であってもよく、例えば、上述したXおよびXとしてのアルキル基及びシクロアルキル基と同様の具体例が挙げることができる。アルコキシメチル基におけるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基がより好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
としてのアルキレン基は、炭素数が1〜10が好ましく、より好ましくは炭素数1〜5であり、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。
としてのシクロアルキレン基は、炭素数3〜20のシクロアルキレン基が好ましく、例えば、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基等が挙げられる。
により表される有機基としては、分子量100以上2000以下の有機基が好ましく、200以上、1500以下が特に好ましい。
以下に、架橋剤(C)の具体例を、分子量(Molecular weight)と共に示す。
本発明において架橋剤(C1)の含有率は、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分を基準として、好ましくは1〜50質量%であり、より好ましくは2〜40質量%である。
架橋剤(C1)は単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
上述したように、本発明の組成物中の固形分1gに対する架橋剤(C1)が有するヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基の合計濃度が、0.30mmol/g以上となる割合で、架橋剤(C1)を含有する。本発明の一形態において、本発明の組成物中の固形分1gに対する架橋剤(C)が有するヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基の合計濃度は、0.30〜1.00mmol/gであることが好ましく、0.40〜0.90mmol/gであることがより好ましい。
また本発明の組成物は、架橋剤(C1)を、本発明の組成物に含有される架橋剤(C)の全量に対し、60モル%〜100モル%の割合で含有する。本発明の一形態において、架橋剤(C1)の架橋剤(C)に対する割合は、70〜100モル%であることが好ましく、80〜100モル%であることがより好ましい。
ここで架橋剤(C)とは、上述したように、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2以上有する架橋剤を意味し、本発明の架橋剤(C1)も含まれる。
本発明の架橋剤(C1)以外の架橋剤(C)としては、例えば、ヒドロキシメチル化又はアルコキシメチル化系フェノール化合物、アルコキシメチル化メラミン系化合物、アルコキシメチルグリコールウリル系化合物類及びアルコキシメチル化ウレア系化合物から選ばれる架橋剤から本発明の架橋剤(C1)に該当しない化合物を適宜用いることができる。具体例としては、例えば、特開2013−44808号の段落0070〜0074に記載の架橋剤のうち本発明の架橋剤(C1)に該当しないものが挙げられる。
また、本発明の組成物は、架橋剤(C)以外の他の架橋剤を、本発明の効果を阻害しない範囲において更に含有していてもよい。
<アルカリ可溶性樹脂>
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(以下、「樹脂(A)」ともいう)を含有する。
本発明におけるフェノール性水酸基とは、芳香環基の水素原子をヒドロキシ基で置換してなる基である。該芳香環基の芳香環は単環又は多環の芳香環であり、ベンゼン環やナフタレン環等が挙げられる。
樹脂(A)を含有してなる本発明の組成物によれば、露光部においては、樹脂(A)が後述する活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生する構造部位を有する場合には該構造部位から、あるいは本発明の組成物が後述する酸発生剤(B)を含有する場合には該化合物から発生する酸の作用により、フェノール性水酸基を含む樹脂(A)と上述した架橋剤(C1)との間で架橋反応が進行し、ネガ型のパターンが形成される。
樹脂(A)が含有するフェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては特に限定されないが、下記一般式(II)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
式中、
は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基、又はハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)を表し;
B’は、単結合又は2価の連結基を表し;
Ar’は、芳香環基を表し;
mは1以上の整数を表す。
における置換基を有していてもよいメチル基としては、トリフルオロメチル基や、ヒドロキシメチル基等を挙げることができる。
は、水素原子又はメチル基であることが好ましく、水素原子であることが現像性の理由から好ましい。
B’の2価の連結基としては、カルボニル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)、スルホニル基(−S(=O)−)、−O−、−NH−又はこれらを組合せた2価の連結基が好ましい。
B’は、単結合、カルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)又は−C(=O)−NH−を表すことが好ましく、単結合又はカルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)を表すことがより好ましく、単結合であることがドライエッチング耐性向上の観点で特に好ましい。
Ar’の芳香族環は、単環又は多環の芳香族環であり、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの炭素数6〜18の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、又は、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香環ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が感度の観点で最も好ましい。
mは1〜5の整数であることが好ましく、1が最も好ましい。mが1でAr’がベンゼン環の時、−OHの置換位置はベンゼン環のB’(B’が単結合である場合にはポリマー主鎖)との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、架橋反応性の観点から、パラ位、メタ位が好ましく、パラ位がより好ましい。
Ar’の芳香族環は、上記−OHで表される基以外にも置換基を有していてもよく、置換基としては例えば、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールカルボニル基が挙げられる。
フェノール性水酸基を有する繰り返し単位は、下記一般式(II’)で表される繰り返し単位であることが架橋反応性、現像性、ドライエッチング耐性の理由でより好ましい。
一般式(II’)中、
12は、水素原子又はメチル基を表す。
Arは、芳香族環を表す。
12は、水素原子又はメチル基を表し、水素原子であることが現像性の理由から好ましい。
一般式(II’)におけるArは、上記一般式(II)におけるAr’と同義であり、好ましい範囲も同様である。一般式(II’)で表される繰り返し単位は、ヒドロキシスチレンから誘導される繰り返し単位(すなわち、一般式(II’)においてR12が水素原子であり、Arがベンゼン環である繰り返し単位)であることが感度の観点から好ましい。
樹脂(A)は、上記のようなフェノール性水酸基を有する繰り返し単位のみから構成されていてもよい。化合物(A)は、上記のようなフェノール性水酸基を有する繰り返し単位以外にも後述するような繰り返し単位を有していてもよい。その場合、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、10〜98モル%であることが好ましく、30〜97モル%であることがより好ましく、40〜95モル%であることが更に好ましい。これにより、特に、レジスト膜が薄膜である場合(例えば、レジスト膜の厚みが、10〜150nmである場合)、化合物(A)を用いて形成された本発明のレジスト膜における露光部のアルカリ現像液に対する溶解速度をより確実に低減できる(即ち、樹脂(A)を用いたレジスト膜の溶解速度を、より確実に最適なものに制御できる)。その結果、感度をより確実に向上させることができる。
以下、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位の例を記載するが、これに限定されるものではない。
樹脂(A)は、非酸分解性の炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有することが、高いガラス転移温度(Tg)が得られること、ドライエッチング耐性が良好となることから好ましい。
樹脂(A)が、前述の特定の構造を有することで、樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)が高くなり、非常に硬いレジスト膜を形成することができ、酸の拡散性やドライエッチング耐性を制御することができる。従って、電子線や極紫外線等の活性光線又は放射線の露光部における酸の拡散性が非常に抑制されるため、微細なパターンでの解像力、パターン形状及びLERが更に優れる。また、樹脂(A)が非酸分解性の炭化水素構造を有することが、ドライエッチング耐性の更なる向上に寄与するものと考えられる。更に、詳細は不明だが、炭化水素構造は水素ラジカルの供与性が高く、光酸発生剤の分解時の水素源となり、光酸発生剤の分解効率が更に向上し、酸発生効率が更に高くなっていると推定され、これがより優れた感度に寄与するものと考えられる。
本発明に係る樹脂(A)が有していてもよい前述の特定の構造は、ベンゼン環等の芳香族環と、非酸分解性の炭化水素構造を有する基とが、フェノール性水酸基に由来する酸素原子を介して連結している。前述のように、該構造は高いドライエッチング耐性に寄与するだけでなく、樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)を上げることができ、これらの組み合わせの効果により高い解像力が提供されるものと推定される。
本発明において、非酸分解性とは、光酸発生剤が発生する酸により、分解反応が起こらない性質を意味する。
より具体的には、非酸分解性の炭化水素構造を有する基は、酸及びアルカリに安定な基であることが好ましい。酸及びアルカリに安定な基とは、酸分解性及びアルカリ分解性を示さない基を意味する。ここで酸分解性とは、光酸発生剤が発生する酸の作用により分解反応を起こす性質を意味する。
またアルカリ分解性とは、アルカリ現像液の作用により分解反応を起こす性質を意味し、アルカリ分解性を示す基としてはポジ型の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物において好適に使用される樹脂中に含まれる、従来公知のアルカリ現像液の作用で分解しアルカリ現像液中への溶解速度が増大する基(例えばラクトン構造を有する基など)が挙げられる。
炭化水素構造を有する基とは、炭化水素構造を有する一価の基である限り特に限定されないが、総炭素数が5〜40であることが好ましく、7〜30であることがより好ましい。炭化水素構造は、環内に不飽和結合を有していてもよい。
炭化水素構造を有する基における炭化水素構造は、鎖状、分岐の炭化水素基、単環型の脂環炭化水素基を有する構造、若しくは、多環型の脂環炭化水素構造を意味し、有橋式であってもよい。単環型の脂環炭化水素基としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができ、これらの基を複数有してもよい。単環型の脂環炭化水素基を複数有する場合は、単環型の脂環炭化水素基を2〜4個有することが好ましく、2個有することが特に好ましい。
鎖状、分岐の炭化水素基としては、炭素数1〜20のものが挙げられ(より好ましくは炭素数1〜10、更に好ましくは炭素数1〜7)、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基などが挙げられる。
多環型の脂環炭化水素構造としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を挙げることができ、炭素数6〜30の多環シクロ構造が好ましく、例えば、アダマンタン構造、デカリン構造、ノルボルナン構造、ノルボルネン構造、セドロール構造、イソボルナン構造、ボルナン構造、ジシクロペンタン構造、α−ピネン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造、あるいはアンドロスタン構造を挙げることができる。なお、単環若しくは多環のシクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
上記の炭化水素構造の好ましいものとしては、アダマンタン構造、デカリン構造、ノルボルナン構造、ノルボルネン構造、セドロール構造、シクロヘキシル基を複数有する構造、シクロヘプチル基を複数有する構造、シクロオクチル基を複数有する構造、シクロデカニル基を複数有する構造、シクロドデカニル基を複数有する構造、トリシクロデカン構造があげられ、アダマンタン構造がドライエッチング耐性の観点で最も好ましい(すなわち、前記非酸分解性の炭化水素構造を有する基が、非酸分解性のアダマンタン構造を有する基であることが最も好ましい)。
これらの炭化水素構造の化学式を以下に表示する。
更に上記炭化水素構造は置換基を有してもよく、置換基としては例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜15)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基、カルボニル基、チオカルボニル基、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、及びこれら基を組み合わせてなる基(好ましくは総炭素数1〜30、より好ましくは総炭素数1〜15)が挙げられる。
上記炭化水素構造としては、上記式(7)、(23)、(40)、(41)及び(51)のいずれかで表される構造、上記式(48)の構造における任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基を2個有する構造が好ましく、上記式(23)、(40)及び(51)のいずれかで表される構造、上記式(48)の構造における任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基を2個有する構造がより好ましく、上記式(40)で表される構造が最も好ましい。
炭化水素構造を有する基としては、上記の炭化水素構造の任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基であることが好ましい。
前述の非酸分解性の炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造は、前述の非酸分解性の炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有する繰り返し単位として、樹脂(A)に含有されることが好ましく、フェノール性水酸基やフェノールのオルト位炭素のような、樹脂(A)中の架橋点の数を減らし、露光後にレジスト膜を放置した場合に発生した酸で膜内の反応が過剰に進行することを抑制し、PED安定性をより向上させる観点から、下記一般式(1)で表される繰り返し単位として樹脂(A)に含有されることがより好ましい。
一般式(1)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Xは非酸分解性の炭化水素基を有する基を表す。Arは芳香族環を表す。Lは2価の連結基を表す。
一般式(1)におけるRは水素原子又はメチル基を表すが、水素原子が特に好ましい。
一般式(1)のArの芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの炭素数6〜18の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、又は、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香環ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が最も好ましい。
Arの芳香族環は、上記−OXで表される基以外にも置換基を有していてもよく、置換基としては例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜15)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)が挙げられ、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基が好ましく、アルコキシ基がより好ましい。
Xは非酸分解性の炭化水素基を有する基を表し、非酸分解性の炭化水素構造を有する基を表すことが好ましい。Xで表される非酸分解性の炭化水素構造を有する基の具体例及び好ましい範囲は上述のものと同様である。Xは、後述の一般式(4)における−Y−Xで表される基であることがより好ましい。
Lの2価の連結基としては、カルボニル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)、スルホニル基(−S(=O)−)、−O−、−NH−又はこれらを組合せた2価の連結基が好ましい。
Lは、単結合、カルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)又は−C(=O)−NH−を表すことが好ましく、単結合又はカルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)を表すことがより好ましく、単結合であることがドライエッチング耐性向上の観点で特に好ましい。
本発明において、前記一般式(1)で表される繰り返し単位が、下記一般式(4)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(4)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)を使用すると、樹脂(A)のTgが高くなり、非常に硬いレジスト膜を形成するため、酸の拡散性やドライエッチング耐性をより確実に制御できる。
一般式(4)中、R13は水素原子又はメチル基を表す。
Yは単結合又は2価の連結基を表す。
は非酸分解性の炭化水素基を表す。
前記一般式(4)で表される繰り返し単位で、本発明に用いられる好ましい例を以下に記述する。
一般式(4)におけるR13は水素原子又はメチル基を表すが、水素原子が特に好ましい。
一般式(4)において、Yは2価の連結基であることが好ましい。Yの2価連結基として好ましい基は、カルボニル基、チオカルボニル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)、スルホニル基、−COCH−、−NH−又はこれらを組合せた2価の連結基(好ましくは総炭素数1〜20、より好ましくは総炭素数1〜10)であり、より好ましくはカルボニル基、−COCH−、スルホニル基、−CONH−、−CSNH−であり、更に好ましくはカルボニル基、−COCH−であり、特に好ましくはカルボニル基である。
は炭化水素基を表し、非酸分解性である。炭化水素基の総炭素数は5〜40であることが好ましく、7〜30であることがより好ましい。炭化水素基は、環内に不飽和結合を有していてもよい。
このような炭化水素基は、鎖状、分岐の炭化水素基、単環型の脂環炭化水素基を有する基、若しくは、多環型の脂環炭化水素基であり、有橋式であってもよい。単環型の脂環炭化水素基としては、炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができ、これらの基を複数有してもよい。単環型の脂環炭化水素基を複数有する場合は、単環型の脂環炭化水素基を2〜4個有することが好ましく、2個有することが特に好ましい。
鎖状、分岐の炭化水素基としては、炭素数1〜20のものが好ましく挙げられ、炭素数1〜10のものがより好ましく挙げられ、炭素数1〜7のものが更に好ましく挙げられる。 鎖状、分岐の炭化水素基としては、具体的には、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基などが挙げられる。
多環型の脂環炭化水素基としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、炭素数6〜30の多環シクロ構造を有する基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、ノルボルネニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基、あるいはアンドロスタニル基を挙げることができる。なお、単環若しくは多環のシクロアルキル基中の炭素原子の一部が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
上記Xの多環脂環炭化水素基としては、好ましくはアダマンチル基、デカリン基、ノルボルニル基、ノルボルネニル基、セドロール基、シクロヘキシル基を複数有する基、シクロヘプチル基を複数有する基、シクロオクチル基を複数有する基、シクロデカニル基を複数有する基、シクロドデカニル基を複数有する基、トリシクロデカニル基であり、アダマンチル基がドライエッチング耐性の観点で最も好ましい。Xの炭化水素基における炭化水素構造の化学式としては、前述の炭化水素構造を有する基における炭化水素構造の化学式と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。Xの炭化水素基は、前述の炭化水素構造における任意の一つの水素原子を結合手とした一価の基が挙げられる。
更に上記脂環炭化水素基は置換基を有してもよく、置換基としては炭化水素構造が有してもよい置換基として上述したものと同様のものが挙げられる。
一般式(4)における−O−Y−Xの置換位置はベンゼン環のポリマー主鎖との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、パラ位が好ましい。
本発明において、前記一般式(1)で表される繰り返し単位が、下記一般式(4’)で表される繰り返し単位であることが最も好ましい。
一般式(4’)中、R13は水素原子又はメチル基を表す。
一般式(4’)におけるR13は水素原子又はメチル基を表すが、水素原子が特に好ましい。
一般式(4’)におけるアダマンチルエステル基の置換位置はベンゼン環のポリマー主鎖との結合位置に対して、パラ位でもメタ位でもオルト位でもよいが、パラ位が好ましい。
非酸分解性の炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有する繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられる。
中でも、一般式(4)で表される繰り返し単位の具体例としては、以下のものが挙げられる。
樹脂(A)が、前述の非酸分解性の炭化水素構造を有する基で、フェノール性水酸基の水素原子が置換された構造を有する繰り返し単位を含有する樹脂である場合、該繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、1〜40モル%であることが好ましく、より好ましくは2〜30モル%である。
樹脂(A)は、架橋性基を有してもよく、架橋性基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
上述した架橋性基を有する繰り返し単位としては、以下の繰り返し単位(Q)が好ましく挙げられる。
(a)繰り返し単位(Q)
繰り返し単位(Q)は、置換基を有していてもよいメチロール基を少なくとも1つ含む構造である。
ここで、「メチロール基」とは、下記一般式(M)で表される基であり、本発明の一形態において、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基であることが好ましい。
式中、R、R及びZは、後述する一般式(Q−1)において定義する通りである。
まず、一般式(Q−1)について説明する。
一般式(Q−1)において、
は、水素原子、メチル基、又はハロゲン原子を表す。
及びRは、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Lは、2価の連結基もしくは単結合を表す。
Yは、メチロール基を除く1価の置換基を表す。
Zは、水素原子又は置換基を表す。
mは、0〜4の整数を表す。
nは、1〜5の整数を表す。
m+nは5以下である。
mが2以上である場合、複数のYは互いに同一であっても異なっていてもよい。
nが2以上である場合、複数のR、R及びZは互いに同一であっても異なっていてもよい。
また、Y、R、R及びZの2つ以上が互いに結合して環構造を形成していてもよい。ここで、「Y、R、R及びZの2つ以上が互いに結合して環構造を形成する」とは、同じ記号で表される基が複数ある場合には同じ記号で表される基同士で結合して環構造を形成していてもよく、あるいは、異なる記号で表される基が互いに結合して環を形成していてもよいことを意味する。
で表されるメチ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、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシル基、イソプロピル基を挙げることができる。置換基を有していてもよいメチル基としては、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基等を挙げることができる。Rのハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
およびRで表されるアルキル基としては、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基等を挙げることができ、シクロアルキル基としては、炭素数3〜10のシクロアルキル基を挙げることができる。具体的には、水素原子、メチル基、シクロヘキシル基、t−ブチル基が挙げられる。ここでのアルキル基及びシクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、Yの1価の置換基が有する置換基として後述するものと同様のものが挙げられる。
Lで表される2価の連結基としては、炭素数6〜18の単環もしくは多環の芳香環、−C(=O)−、−O−C(=O)−、−CH−O−C(=O)−、チオカルボニル基、直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは1〜6)、直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは2〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10、より好ましくは3〜6)、スルホニル基、−O−、−NH−、−S−、環状ラクトン構造又はこれらを組み合わせた2価の連結基(好ましくは総炭素数1〜50、より好ましくは総炭素数1〜30、更に好ましくは総炭素数1〜20)が挙げられる。
上記一般式(Q−1)のLにおける芳香環の好ましい例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの炭素数6〜18の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、又は、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香環ヘテロ環を挙げることができる。中でも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が最も好ましい。
Lで表される2価の連結基は、置換基を有していてもよく、この置換基としては、Yで表される1価の置換基が有する置換基として後述するものと同様のものが挙げられる。
Yで表される1価の置換基としては、アルキル基(直鎖又は分岐のいずれであってもよく、炭素数1〜12が好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環のいずれであってもよく炭素数3〜12が好ましい)、アリール基(炭素数6〜18が好ましい)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、ハロゲン原子、ハロアルキル基及びスルホン酸エステル基が挙げられる。好ましい例としては、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エステル基、アリール基が挙げられ、更に好ましい例としては、アルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基が挙げられる。
Yの1価の置換基は、さらに置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アルコキシアルキル基、これらを組み合わせた基が挙げられ、炭素数8以下が好ましい。
また、mが2以上の時、複数のYが単結合又は連結基を介して互いに結合し、環構造を形成していてもよい。この場合の連結基としては、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、アミド結合、カルボニル基、アルキレン基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、上記Rで表されるメチル基が有していてもよい置換基で挙げたものと同様のものが挙げられる。
ハロアルキル基としては、少なくとも1つ以上の水素原子がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子で置換された炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。具体例としては、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ウンデカフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。
Zで表される1価の置換基としては、アルキル基(直鎖又は分岐のいずれであってもよく、炭素数1〜12が好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3〜8が好ましい)、アリール基(単環、多環のいずれであってもよく炭素数6〜18が好ましい)、ハロアルキル基、アルカノイル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシアルキル基及び複素環基が挙げられる。好ましい例としては、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルカノイル基、アルケニル基、ハロアルキル基、アルコキシアルキル基が挙げられる。
ハロアルキル基として好ましいものは、上記一般式(Q−1)のYで挙げたものと同様である。
アルカノイル基としては、炭素数2〜20のアルカノイル基が好ましく、例えば、アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、トリフルオロメチルカルボニル基、ペンタノイル基、ベンゾイル基、1−ナフトイル基、2−ナフトイル基、4−メチルスルファニルベンゾイル基、4−フェニルスルファニルベンゾイル基、4−ジメチルアミノベンゾイル基、4−ジエチルアミノベンゾイル基、2−クロロベンゾイル基、2−メチルベンゾイル基、2−メトキシベンゾイル基、2−ブトキシベンゾイル基、3−クロロベンゾイル基、3−トリフルオロメチルベンゾイル基、3−シアノベンゾイル基、3−ニトロベンゾイル基、4−フルオロベンゾイル基、4−シアノベンゾイル基及び4−メトキシベンゾイル基が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基が好ましく、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、デシルオキシカルボニル基、オクタデシルオキシカルボニル基及びトリフルオロメチルオキシカルボニル基が挙げられる。
アリールオキシカルボニル基としては、炭素数7〜30のアリールオキシカルボニル基が挙げられ、例えば、フェノキシカルボニル基、1−ナフチルオキシカルボニル基、2−ナフチルオキシカルボニル基、4−メチルスルファニルフェニルオキシカルボニル基、4−フェニルスルファニルフェニルオキシカルボニル基、4−ジメチルアミノフェニルオキシカルボニル基、4−ジエチルアミノフェニルオキシカルボニル基、2−クロロフェニルオキシカルボニル基、2−メチルフェニルオキシカルボニル基、2−メトキシフェニルオキシカルボニル基、2−ブトキシフェニルオキシカルボニル基、3−クロロフェニルオキシカルボニル基、3−トリフルオロメチルフェニルオキシカルボニル基、3−シアノフェニルオキシカルボニル基、3−ニトロフェニルオキシカルボニル基、4−フルオロフェニルオキシカルボニル基、4−シアノフェニルオキシカルボニル基及び4−メトキシフェニルオキシカルボニル基が挙げられる。
アルキルスルホニルオキシ基としては、炭素数1〜20のアルキルスルホニルオキシ基が好ましく、例えば、メチルスルホニルオキシ基、エチルスルホニルオキシ基、プロピルスルホニルオキシ基、イソプロピルスルホニルオキシ基、ブチルスルホニルオキシ基、ヘキシルスルホニルオキシ基、シクロヘキシルスルホニルオキシ基、オクチルスルホニルオキシ基、2−エチルヘキシルスルホニルオキシ基、デカノイルスルホニルオキシ基、ドデカノイルスルホニルオキシ基、オクタデカノイルスルホニルオキシ基、シアノメチルスルホニルオキシ基、メトキシメチルスルホニルオキシ基及びパーフルオロアルキルスルホニルオキシ基が挙げられる。
アリールスルホニルオキシ基としては、炭素数6〜30のアリールスルホニルオキシ基が好ましく、例えば、フェニルスルホニルオキシ基、1−ナフチルスルホニルオキシ基、2−ナフチルスルホニルオキシ基、2−クロロフェニルスルホニルオキシ基、2−メチルフェニルスルホニルオキシ基、2−メトキシフェニルスルホニルオキシ基、2−ブトキシフェニルスルホニルオキシ基、3−クロロフェニルスルホニルオキシ基、3−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ基、3−シアノフェニルスルホニルオキシ基、3−ニトロフェニルスルホニルオキシ基、4−フルオロフェニルスルホニルオキシ基、4−シアノフェニルスルホニルオキシ基、4−メトキシフェニルスルホニルオキシ基、4−メチルスルファニルフェニルスルホニルオキシ基、4−フェニルスルファニルフェニルスルホニルオキシ基及び4−ジメチルアミノフェニルスルホニルオキシ基が挙げられる。
アルキルスルホニル基としては、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基が好ましく、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、イソプロピルスルホニル基、ブチルスルホニル基、ヘキシルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、オクチルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、デカノイルスルホニル基、ドデカノイルスルホニル基、オクタデカノイルスルホニル基、シアノメチルスルホニル基、メトキシメチルスルホニル基及びパーフルオロアルキルスルホニル基が挙げられる。
アリールスルホニル基としては、炭素数6〜30のアリールスルホニル基が好ましく、例えば、フェニルスルホニル基、1−ナフチルスルホニル基、2−ナフチルスルホニル基、2−クロロフェニルスルホニル基、2−メチルフェニルスルホニル基、2−メトキシフェニルスルホニル基、2−ブトキシフェニルスルホニル基、3−クロロフェニルスルホニル基、3−トリフルオロメチルフェニルスルホニル基、3−シアノフェニルスルホニル基、3−ニトロフェニルスルホニル基、4−フルオロフェニルスルホニル基、4−シアノフェニルスルホニル基、4−メトキシフェニルスルホニル基、4−メチルスルファニルフェニルスルホニル基、4−フェニルスルファニルフェニルスルホニル基及び4−ジメチルアミノフェニルスルホニル基が挙げられる。
アルキルチオ基としては、炭素数1〜30のアルキルチオ基が挙げられ、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基、ヘキシルチオ基、t−ブチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、デシルチオ基及びドデシルチオ基が挙げられる。
アリールチオ基としては、炭素数6〜30のアリールチオ基が挙げられ、例えば、フェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、トリルチオ基、メトキシフェニルチオ基、ナフチルチオ基、クロロフェニルチオ基、トリフルオロメチルフェニルチオ基、シアノフェニルチオ基及びニトロフェニルチオ基が挙げられる。
複素環基としては、好ましくは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はリン原子を含んだ芳香族若しくは脂肪族の複素環基が挙げられる。この複素環基としては、例えば、チエニル基、ベンゾ[b]チエニル基、ナフト[2,3−b]チエニル基、チアントレニル基、フリル基、ピラニル基、イソベンゾフラニル基、クロメニル基、キサンテニル基、フェノキサチイニル基、2H−ピロリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、インドリジニル基、イソインドリル基、3H−インドリル基、インドリル基、1H−インダゾリル基、プリニル基、4H−キノリジニル基、イソキノリル基、キノリル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサニリル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、プテリジニル基、4aH−カルバゾリル基、カルバゾリル基、β−カルボリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、ペリミジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナルサジニル基、イソチアゾリル基、フェノチアジニル基、イソキサゾリル基、フラザニル基、フェノキサジニル基、イソクロマニル基、クロマニル基、ピロリジニル基、ピロリニル基、イミダゾリジニル基、イミダゾリニル基、ピラゾリジニル基、ピラゾリニル基、ピペリジル基、ピペラジニル基、インドリニル基、イソインドリニル基、キヌクリジニル基、テトラヒドロピリミニジル基、テトラヒドロ−2−ピリミジノニル基、トリアジニル基、モルホリニル基及びチオキサントリル基が挙げられる。
nは、好ましくは1〜4の整数を表し、より好ましくは2〜4の整数を表し、特に好ましくは2又は3である。mは、好ましくは0又は1である。
また、一般式(Q−1)で表される繰り返し単位(Q)は、好ましくは下記一般式(2)又は(3)で表される繰り返し単位である。
一般式(2)及び(3)において、
、R、R、Y、Z、m及びnは、前記一般式(Q−1)で定義した通りである。
Arは、芳香環を表す。
及びWは、2価の連結基又は単結合を表す。
、R2、R、Y、Z、m及びnの具体例としては、それぞれ上記一般式(Q−1)において述べたものと同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
Arで表される芳香環の具体例としては、上記一般式(Q−1)におけるLが芳香環である場合の具体例と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
及びWで表される2価の連結基としては、炭素数6〜18の置換基を有しても良い単環もしくは多環の芳香族炭化水素環、−C(=O)−、−O−C(=O)−、−CH−O−C(=O)−、チオカルボニル基、直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは1〜6)、直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは2〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10、より好ましくは5〜10)、スルホニル基、−O−、−NH−、−S−、環状ラクトン構造、又はこれらを組み合わせた2価の連結基が挙げられる。
また、一般式(Q−1)で表される繰り返し単位(Q)は、さらに好ましくは、下記一般式(2’)又は(3’)で表される。
上記一般式(2’)及び(3’)におけるR、Y、Z、m及びnは、上記一般式(Q−1)における各基と同義であり、具体例および好ましい範囲も同様である。上記一般式(2’)におけるArは、上記一般式(2)におけるArと同義であり、好ましい範囲も同様である。
上記一般式(3’)において、Wは、2価の連結基である。Wで表される2価の連結基としては、炭素数6〜18の置換基を有しても良い単環もしくは多環の芳香族炭化水素環、−C(=O)−、直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは1〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10、より好ましくは5〜10)、−O−、環状ラクトン構造又はこれらを組み合わせた2価の連結基が挙げられる。
上記一般式(2’)において、fは0〜6の整数である。0〜3の整数であることが好ましく、1〜3の整数であることがより好ましい。
上記一般式(2’)及び(3’)において、gは0又は1である。
また、一般式(2’)は、特に好ましくは、下記一般式(1−a)〜(1−c)のいずれかで表される。繰り返し単位(Q)は、下記一般式(1−a)〜(1−c)のいずれかで表される繰り返し単位又は上記一般式(3’)で表される繰り返し単位であることが特に好ましい。
上記一般式(1−a)〜(1−c)におけるR、Y及びZは、上記一般式(Q−1)における各基と同義であり、具体例及び好ましい範囲も同様である。
上記一般式(1−b)〜(1−c)において、
Y”は、水素原子又は1価の置換基を表す。1価の置換基としては、上述したYで表される1価の置換基と同様のものが挙げられる。ただし、Y”は、メチロール基であってもよい。
は、水素原子又は1価の置換基を表す。1価の置換基の具体例は、一般式(Q−1)におけるZが1価の置換基である場合と同様のものが挙げられる。
fは1〜6の整数を表す。好ましい範囲は、一般式(2’)で述べた通りである。
mは0又は1であり、nは1〜3の整数を表す。
上記一般式(1−b)および(1−c)において、Rは水素原子、アルキル基、(直鎖又は分岐のいずれであってもよく、炭素数1〜12が好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましい)、シクロアルキル基(炭素数3〜8が好ましい)、アリール基(単環、多環のいずれであってもよく炭素数6〜18が好ましい)、ハロアルキル基、アルカノイル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及び複素環基が挙げられる。好ましい例としては、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルカノイル基、が挙げられる。
ハロアルキル基、アルカノイル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、シアノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及び複素環基の具体例は、上記一般式(1)のYと同様であり、好ましい範囲も同様である。
繰り返し単位(Q)の含有率は、架橋効率と現像性の観点から、樹脂(A)に含まれる全繰り返し単位に対して、5〜50モル%であることが好ましく、10〜40モル%であることがより好ましい。
繰り返し単位(Q)の具体例としては、下記構造が挙げられる。
上記架橋性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(1−1)又は(1−2)で表される繰り返し単位も好ましく挙げられる。
上記式(1−1)及び(1−2)中、Aは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を示す。Rは水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を示す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。Arは2価の芳香環基を表す。Yは単結合又は2価の連結基を表す。
Aは、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
Lで表される2価の連結基は置換基を有してもよく、Lが表す2価の連結基、及び、2価の連結基が有してもよい置換基の具体例は、上述した一般式(1)中のLにおけるものと同様である。
Lは、単結合であることが好ましい。
Arで表される芳香環の具体例及び好ましい例としては、上記一般式(1)におけるLが芳香環である場合の具体例及び好ましい例と同様である。
Yで表される2価の連結基としては、炭素数6〜18の単環もしくは多環の芳香環、−C(=O)−、−O−C(=O)−、−CH−O−C(=O)−、チオカルボニル基、直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは1〜6)、直鎖状若しくは分岐状のアルケニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは2〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10、より好ましくは3〜6)、スルホニル基、−O−、−NH−、−S−、環状ラクトン構造又はこれらを組み合わせた2価の連結基(好ましくは総炭素数1〜50、より好ましくは総炭素数1〜30、更に好ましくは総炭素数1〜20)が挙げられる。
Yは、エチレン基又はメチレンカルボニル基であることが好ましい。
また、上記式(1−1)及び(1−2)中、Rは水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基を示す。上記炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、これらの構造異性体、シクロペンチル基、シクロへキシル基のアルキル基等が好ましく挙げられるが、特に好ましくはメチル基である。炭素数が6を超えると架橋形成能が下がるおそれがある。
上記一般式(1−1)及び(1−2)で示される繰り返し単位の好ましい具体例としては、下記のもの等が例示されるが、これらに限定されない。
(式中、Aは上記定義と同じである。)
樹脂(A)は、上記繰り返し単位を有しても有さなくてもよいが、有する場合、上記繰り返し単位の含有率は、樹脂(A)における全繰り返し単位に対して一般的に1〜30モル%、好ましくは1〜20モル%、より好ましくは2〜10モル%である。
樹脂(A)は解像度、ラフネス特性及びEL(露光ラチチュード)の少なくとも1つが向上させる観点から、活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生する構造部位(以下、「酸発生構造(a)」とも言う。)を有する繰り返し単位(A1)を含むことが好ましい。
樹脂(A)は、活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生する構造部位を有する繰り返し単位(A1)として、下記一般式(5)により表される繰り返し単位を有することも好ましい。また、樹脂(A)と後述する化合物(B)とが同一成分であることが好ましい。
41は、水素原子又はメチル基を表す。L41は、単結合又は2価の連結基を表す。L42は、2価の連結基を表す。Sは、活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生させる構造部位を表す。
41は上述したように水素原子又はメチル基であり、水素原子がより好ましい。
41及びL42の2価の連結基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、−O−、−SO−、−CO−、−N(R)−、−S−、−CS−及びこれらの2種以上の組み合わせが挙げられ、総炭素数が20以下のものが好ましい。ここで、Rは、アリール基、アルキル基又はシクロアルキルを表す。
42の2価の連結基は、アリーレン基であることが好ましく、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基などの炭素数6〜18(より好ましくは炭素数6〜10)のアリーレン基、あるいは、例えば、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等のヘテロ環を含む2価の芳香環基を好ましい例として挙げることができる。
41及びL42のアルキレン基としては、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基、及びドデカニレン基等の炭素数1〜12のものが挙げられる。
41及びL42のシクロアルキレン基としては、好ましくは、シクロペンチレン基及びシクロヘキシレン基等の炭素数5〜8のものが挙げられる。
41及びL42のアリーレン基としては、好ましくは、フェニレン基及びナフチレン基等の炭素数6〜14のものが挙げられる。
これらアルキレン基、シクロアルキレン基及びアリーレン基は、置換基を更に有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオエーテル基、アシル基、アシロキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基及びニトロ基が挙げられる。
酸発生構造(a)としては、スルホニウム塩構造又はヨードニウム塩構造(より好ましくはスルホニウム塩構造)を有することが好ましく、スルホニウム塩又はヨードニウム塩を含むイオン性構造部位(より好ましくはスルホニウム塩を含むイオン性構造部位)がより好ましい。より具体的には、酸発生構造(a)として、下記一般式(PZI)又は(PZII)で表される基が好ましい。
上記一般式(PZI)において、
201〜R203は、各々独立に、有機基を表す。
201〜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。R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成したものを用いると、露光時の分解物で露光機を汚染することを抑えることが期待でき、好ましい。
は、活性光線又は放射線の照射により分解して発生する酸アニオンを示し、非求核性アニオンが好ましい。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。これにより樹脂の経時安定性が向上し、組成物の経時安定性も向上する。
201〜R203の有機基としては、アリール基、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、インドリル基などが挙げられる。ここで、シクロアルキル基及びシクロアルケニル基は、環を形成する炭素原子の少なくとも1つがカルボニル炭素であってもよい。
201〜R203のうち、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、三つ全てがアリール基であることがより好ましい。
201、R202及びR203における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。
201、R202及びR203におけるアルキル基、シクロアルキル基、及び、シクロアルケニル基としては、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(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)、炭素数3〜10のシクロアルケニル基(例えば、ペンタジエニル基、シクロヘキセニル基)を挙げることができる。
201、R202及びR203としての、これらアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、インドリル基などの有機基は更に置換基を有していてもよい。その置換基としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルキル基(好ましくは炭素数1〜15)、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)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜14)、ヒドロキシアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルカルボニル基(好ましくは炭素数2〜15)、シクロアルキルカルボニル基(好ましくは炭素数4〜15)、アリールカルボニル基(好ましくは炭素数7〜14)、シクロアルケニルオキシ基(好ましくは炭素数3〜15)、シクロアルケニルアルキル基(好ましくは炭素数4〜20)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
201、R202及びR203の各基が有していても良い置換基としてのシクロアルキル基及びシクロアルケニル基は、環を形成する炭素原子の少なくとも1つがカルボニル炭素であってもよい。
201、R202及びR203の各基が有していても良い置換基は、更に置換基を有していてもよく、このような更なる置換基の例としては、R201、R202及びR203の各基が有していても良い置換基の上記例と同じものを挙げることができるが、アルキル基、シクロアルキル基が好ましい。
201〜R203のうち、少なくとも1つがアリール基でない場合の好ましい構造としては、特開2004−233661号公報の段落0046,0047、特開2003−35948号公報の段落0040〜0046、米国特許出願公開第2003/0224288号明細書に式(I−1)〜(I−70)として例示されている化合物、米国特許出願公開第2003/0077540号明細書に式(IA−1)〜(IA−54)、式(IB−1)〜(IB−24)として例示されている化合物等のカチオン構造を挙げることができる。
前記一般式(PZII)中、R204、R205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。これらアリール基、アルキル基、シクロアルキル基としては、前述の化合物(PZI)におけるR201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基として説明したアリール基と同様である。
204、R205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、R205のアリール基、アルキル基及びシクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としても、前述の化合物(PZI)におけるR201〜R203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ものが挙げられる。
は、活性光線又は放射線の照射により分解して発生する酸アニオンを示し、非求核性アニオンが好ましく、一般式(PZI)に於けるZと同様のものを挙げることができる。
酸発生構造(a)の好ましい具体例としては、特開2013−80002号公報の段落〔0145〕〜〔0148〕に記載の具体例を挙げることができる。
酸発生構造(a)は、より好ましくは下記一般式(6)で表される基である。
式中、L61は2価の連結基、Ar61はアリーレン基を表す。R201、R202及びR203は、それぞれ、上記一般式(PZI)におけるR201、R202及びR203と同義である。
61の2価の連結基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、−O−、−SO−、−CO−、−N(R)−、−S−、−CS−及びこれらの組み合わせが挙げられる。ここで、Rはアリール基、アルキル基又はシクロアルキルを表す。L61の2価の連結基の総炭素数は1〜15が好ましく、より好ましくは1〜10である。
61のアルキレン基としては、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基、及びドデカニレン基等の炭素数1〜12のものが挙げられる。
61のシクロアルキレン基としては、好ましくは、シクロペンチレン基及びシクロヘキシレン基等の炭素数5〜8のものが挙げられる。
61として好ましい基は、カルボニル基、メチレン基、−CO−(CH−O−、−CO−(CH−O−CO−、−(CH−COO−、−(CH−CONR−、又は−CO−(CH−NR−であり、特に好ましくは、カルボニル基、−CH−COO−、−CO−CH−O−、−CO−CH−O−CO−、−CH−CONR−、又は−CO−CH−NR−である。ここで、前記nは、1〜10の整数を表す。nは、1〜6の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましく、1が最も好ましい。また、は主鎖側の連結部位、すなわち、式中のO原子との連結部位を表す。
Ar61は、アリーレン基を表し、置換基を有していてもよい。Ar61が有していてもよい置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8、より好ましくは炭素数1〜4)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜8、より好ましくは炭素数1〜4)、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、より好ましくはフッ素原子)が挙げられる。Ar61の芳香族環は、芳香族炭化水素環(例えば、ベンゼン環、ナフタレン環)であっても、芳香族複素環(例えば、キノリン環)であってもよく、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜12である。
Ar61は、無置換又はアルキル基若しくはフッ素原子が置換したアリーレン基であることが好ましく、フェニレン基又はナフチレン基であることが更に好ましい。
201、R202及びR203の具体例及び好ましい例は、上記一般式(PZI)におけるR201、R202及びR203について説明したものと同様である。
活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生する構造部位を有する繰り返し単位(A1)に相当するモノマーの合成方法としては、特に限定されないが、例えばオニウム構造の場合、前記繰り返し単位に対応する重合性不飽和結合を有する酸アニオンと既知のオニウム塩のハライドを交換して合成する方法が挙げられる。
より具体的には、前記繰り返し単位に対応する重合性不飽和結合を有する酸の金属イオン塩(例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン等)又はアンモニウム塩(アンモニウム、トリエチルアンモニウム塩等)と、ハロゲンイオン(塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等)を有するオニウム塩を、水又はメタノールの存在下で攪拌し、アニオン交換反応を行い、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロキシフラン等の有機溶剤と水で分液及び洗浄操作をすることにより、目的とする一般式(5)で表される繰り返し単位に相当するモノマーを合成することができる。
また、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロキシフラン等の水との分離が可能な有機溶剤と水の存在下で攪拌してアニオン交換反応を行った後に、水で分液・洗浄操作をすることによって合成することもできる。
活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生する構造部位を有する繰り返し単位(A1)はまた、高分子反応によって側鎖に酸アニオン部位を導入し、塩交換によりオニウム塩を導入することによっても合成することが出来る。
以下に、活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生する構造部位を有する繰り返し単位(A1)の具体例としては、特開2013−80002号公報の段落〔0168〕〜〔0210〕に記載の具体例を挙げることができる。
樹脂(A)における活性光線又は放射線の照射により分解して側鎖に酸を発生する構造部位を有する繰り返し単位(A1)の含有量は、樹脂(A)の全繰り返し単位に対して、1〜40モル%の範囲が好ましく、2〜30モル%の範囲がより好ましく、4〜25モル%の範囲が特に好ましい。
本発明で用いられる樹脂(A)は、上記繰り返し単位以外の繰り返し単位として、下記のような繰り返し単位(以下、「他の繰り返し単位」ともいう)を更に有することも好ましい。
これら他の繰り返し単位を形成するための重合性モノマーの例としてはスチレン、アルキル置換スチレン、アルコキシ置換スチレン、ハロゲン置換スチレン、O−アルキル化スチレン、O−アシル化スチレン、水素化ヒドロキシスチレン、無水マレイン酸、アクリル酸誘導体(アクリル酸、アクリル酸エステル等)、メタクリル酸誘導体(メタクリル酸、メタクリル酸エステル等)、N−置換マレイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、置換基を有しても良いインデン等を挙げることができる。
樹脂(A)は、これら他の繰り返し単位を有してもしなくても良いが、有する場合、これら他の繰り返し単位の樹脂(A)中の含有量は、樹脂(A)を構成する全繰り返し単位に対して、一般的に1〜30モル%、好ましくは1〜20モル%、より好ましくは2〜10モル%である。
樹脂(A)は、公知のラジカル重合法やアニオン重合法やリビングラジカル重合法(イニファーター法等)により合成することができる。例えば、アニオン重合法では、ビニルモノマーを適当な有機溶媒に溶解し、金属化合物(ブチルリチウム等)を開始剤として、通常、冷却条件化で反応させて重合体を得ることができる。
樹脂(A)としては、芳香族ケトン又は芳香族アルデヒド、及び1〜3個のフェノール性水酸基を含有する化合物の縮合反応により製造されたポリフェノール化合物(例えば、特開2008−145539)、カリックスアレーン誘導体(例えば特開2004−18421)、Noria誘導体(例えば特開2009−222920)、ポリフェノール誘導体(例えば特開2008−94782)も適用でき、高分子反応で修飾して合成しても良い。
また、樹脂(A)は、ラジカル重合法やアニオン重合法で合成したポリマーに高分子反応で修飾して合成することが好ましい。
樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは1000〜200000であり、更に好ましくは2000〜50000であり、更により好ましくは2000〜15000である。
樹脂(A)の分散度(分子量分布)(Mw/Mn)は、好ましくは2.0以下であり、感度及び解像性の向上の観点で好ましくは1.0〜1.80であり、1.0〜1.60がより好ましく、1.0〜1.20が最も好ましい。リビングアニオン重合等のリビング重合を用いることで、得られる高分子化合物の分散度(分子量分布)が均一となり、好ましい。上記樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(Mw/Mn)は、GPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、カラム:東ソー社製TSK gel
Multipore HXL−M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:RI)によるポリスチレン換算値として定義される。
本発明の組成物における樹脂(A)の含有率は、組成物の全固形分に対して、好ましくは30〜95質量%、より好ましくは40〜90質量%、特に好ましくは50〜85質量%で用いられる。
樹脂(A)の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物>
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」、「光酸発生剤」又は「化合物(B)」と略称する)を含有していてもよい。
酸発生剤の好ましい形態として、オニウム化合物を挙げることができる。そのようなオニウム化合物としては、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩などを挙げることができる。
また、酸発生剤の別の好ましい形態として、活性光線又は放射線の照射により、スルホン酸、イミド酸又はメチド酸を発生する化合物を挙げることができる。その形態における酸発生剤は、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、オキシムスルホネート、イミドスルホネートなどを挙げることができる。
本発明に用いる酸発生剤としては、低分子化合物に限らず、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基を高分子化合物の主鎖又は側鎖に導入した化合物も用いることができる。更に前述したように、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基が、本発明に用いるアルカリ可溶性樹脂(A)の共重合成分となっている繰り返し単位中に存在する場合は、本発明のアルカリ可溶性樹脂とは別分子の酸発生剤(B)はなくてもかまわない。
酸発生剤は、電子線又は極紫外線の照射により酸を発生する化合物であることが好ましい。
本発明において、好ましいオニウム化合物として、下記一般式(7)で表されるスルホニウム化合物、若しくは一般式(8)で表されるヨードニウム化合物を挙げることができる。
一般式(7)及び(8)において、
a1、Ra2、Ra3、Ra4及びRa5は、各々独立に、有機基を表す。
は、有機アニオンを表す。
以下、一般式(7)で表されるスルホニウム化合物及び一般式(8)で表されるヨードニウム化合物を更に詳述する。
上記一般式(7)のRa1〜Ra3、並びに、上記一般式(8)のRa4及びRa5は、各々独立に有機基を表すが、好ましくはRa1〜Ra3の少なくとも1つ、並びに、Ra4及びRa5の少なくとも1つがそれぞれアリール基である。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。
上記一般式(7)及び(8)におけるXの有機アニオンは、例えばスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンなどが挙げられ、好ましくは、下記一般式(9)、(10)又は(11)で表される有機アニオンであり、より好ましくは下記一般式(9)で表される有機アニオンである。
上記一般式(9)、(10)及び(11)に於いて、Rc、Rc、Rc及びRcは、それぞれ、有機基を表す。
上記Xの有機アニオンが、電子線や極紫外線などの活性光線又は放射線の照射により発生する酸であるスルホン酸、イミド酸、メチド酸などに対応する。
上記Rc1〜Rc4の有機基としては、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はこれらの複数が連結された基を挙げることができる。これら有機基のうちより好ましくは1位がフッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたシクロアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。上記Rc2〜Rc4の有機基の複数が互いに連結して環を形成していてもよく、これら複数の有機基が連結された基としては、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたアルキレン基が好ましい。フッ素原子又はフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。ただし、末端基は置換基としてフッ素原子を含有しないことが好ましい。
また、本発明の一形態において、酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(IIIB)又は(IVB)で表される酸を発生する化合物であることが好ましい。下記一般式(IIIB)又は(IVB)で表される酸を発生する化合物であることにより環状の有機基を有するので、解像性、及び、ラフネス性能をより優れたものにできる。また、架橋剤(C1)との相乗効果により、本発明の効果をより高めることができる。
上記Xの有機アニオンとしては、下記一般式(IIIB)又は(IVB)で表される有機酸を生じるアニオンとすることができる。
上記一般式中、
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子、又は、アルキル基を表す。
Lは、各々独立に、2価の連結基を表す。
Cyは、環状の有機基を表す。
Rfは、フッ素原子を含んだ基を表す。
xは、1〜20の整数を表す。
yは、0〜10の整数を表す。
zは、0〜10の整数を表す。
Xfは、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。このアルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。また、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Xfは、好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。Xfは、フッ素原子又はCFであることがより好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
及びRは、各々独立に、水素原子、又は、アルキル基である。
及びRとしてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、炭素数1〜4のものが好ましい。R及びRは、好ましくは水素原子である。
Lは、2価の連結基を表す。この2価の連結基としては、例えば、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CO−、−O−、−S−、−SO−、−SO−、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜6)又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基などが挙げられる。これらの中でも、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CO−、−O−、−SO−、−COO−アルキレン基−、−OCO−アルキレン基−、−CONH−アルキレン基−又は−NHCO−アルキレン基−が好ましく、−COO−、−OCO−、−CONH−、−SO−、−COO−アルキレン基−又は−OCO−アルキレン基−がより好ましい。
Cyは、環状の有機基を表す。環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、及び複素環基が挙げられる。
脂環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEB(露光後加熱)工程での膜中拡散性の抑制及びMEEF(Mask Error Enhancement Factor)の向上の観点から好ましい。
アリール基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及びアントリル基が挙げられる。中でも、193nmにおける光吸光度が比較的低いナフチル基が好ましい。
複素環基は、単環式であってもよく、多環式であってもよいが、多環式の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、及びピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、又はデカヒドロイソキノリン環が特に好ましい。また、ラクトン環及びスルトン環の例としては、前述の樹脂(P)において例示したラクトン構造及びスルトン構造が挙げられる。
上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖、分岐のいずれであってもよく、炭素数1〜12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、スピロ環のいずれであってもよく、炭素数3〜20が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、及びスルホン酸エステル基が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。
xは1〜8が好ましく、中でも1〜4が好ましく、1が特に好ましい。yは0〜4が好ましく、0がより好ましい。zは0〜8が好ましく、0〜4がより好ましく、1であることが更に好ましい。
Rfで表されるフッ素原子を含んだ基としては、例えば、少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキル基、少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基、及び少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基が挙げられる。
これらアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、フッ素原子により置換されていてもよく、フッ素原子を含んだ他の置換基により置換されていてもよい。Rfが少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基又は少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基である場合、フッ素原子を含んだ他の置換基としては、例えば、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基が挙げられる。
また、これらアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、フッ素原子を含んでいない置換基によって更に置換されていてもよい。この置換基としては、例えば、先にCyについて説明したもののうち、フッ素原子を含んでいないものを挙げることができる。
Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキル基としては、例えば、Xfにより表される少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基として先に説明したのと同様のものが挙げられる。Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基としては、例えば、パーフルオロシクロペンチル基、及びパーフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。Rfにより表される少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基としては、例えば、パーフルオロフェニル基が挙げられる。
上記一般式中、特に好ましい態様は、xが1、2つのXfがフッ素原子、yが0〜4、全てのR及びRが水素原子で、zが1である態様である。このような態様は、フッ素原子が少なく、レジスト膜形成時に表面に偏在しにくく、レジスト膜中に均一に分散しやすい。
そして、本発明においては、前記酸を発生する化合物(B)は、露光で発生した酸の非露光部への拡散を抑制し解像性やパターン形状を良好にする観点から、体積130Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが好ましく、体積190Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることがより好ましく、体積270Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが更により好ましく、体積400Å以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが特に好ましい。ただし、感度や塗布溶剤溶解性の観点から、上記体積は、2000Å以下であることが好ましく、1500Å以下であることが更に好ましい。上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求めた。すなわち、まず、各例に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM3法を用いた分子軌道計算を行うことにより、各酸の「accessible volume」を計算することができる。
以下に本発明において、特に好ましい酸発生剤を以下に例示する。なお、例の一部には、体積の計算値を付記している(単位Å)。なお、ここで求めた計算値は、アニオン部にプロトンが結合した酸の体積値である。
また、本発明に用いる酸発生剤(好ましくはオニウム化合物)としては、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基(光酸発生基)を高分子化合物の主鎖又は側鎖に導入した高分子型酸発生剤も用いることができ、前述のアルカリ可溶性樹脂(A)の記載中に、光酸発生基を有する繰り返し単位として記載した。
酸発生剤の組成物中の含有量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、好ましくは0.1〜25質量%であり、より好ましくは0.5〜20質量%である。
酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。
<塩基性化合物>
本発明の組成物には、前記成分の他に、塩基性化合物を酸補足剤として含有することが好ましい。塩基性化合物を用いることにより、露光から後加熱までの経時による性能変化を小さくすることできる。このような塩基性化合物としては、有機塩基性化合物であることが好ましく、より具体的には、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシル基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシ基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体等が挙げられる。アミンオキサイド化合物(メチレンオキシ単位及び/又はエチレンオキシ単位を有するものが好ましく、例えば特開2008−102383号公報に記載の化合物が挙げられる。)、アンモニウム塩(好ましくはヒドロキシド又はカルボキシレートである。より具体的にはテトラブチルアンモニウムヒドロキシドに代表されるテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドがLERの観点で好ましい。)も適宜用いられる。
更に、酸の作用により塩基性が増大する化合物も、塩基性化合物の1種として用いることができる。
アミン類の具体例としては、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−デシルアミン、トリイソデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ジデシルアミン、メチルオクタデシルアミン、ジメチルウンデシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、メチルジオクタデシルアミン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン、2,4,6−トリ(t−ブチル)アニリン、トリエタノールアミン、N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミンや、米国特許第6040112号明細書のカラム3、60行目以降に例示の化合物、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)]−アミンや、米国特許出願公開第2007/0224539A1号明細書の段落[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)などが挙げられる。含窒素複素環構造を有する化合物としては、2−フェニルベンゾイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、N−ヒドロキシエチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ジメチルアミノピリジン、アンチピリン、ヒドロキシアンチピリン、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−7−エン、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
また、光分解性塩基性化合物(当初は塩基性窒素原子が塩基として作用して塩基性を示すが、活性光線あるいは放射線の照射により分解されて、塩基性窒素原子と有機酸部位とを有する両性イオン化合物を発生し、これらが分子内で中和することによって、塩基性が減少又は消失する化合物。例えば、特許第3577743号公報、特開2001−215689号公報、特開2001−166476公報、特開2008−102383公報に記載のオニウム塩)、光塩基発生剤(例えば、特開2010−243773号公報に記載の化合物)も適宜用いられる。
これら塩基性化合物の中でも解像性向上の観点でアンモニウム塩が好ましい。
また、下記一般式(N−II)で表される塩基性化合物(以下、「化合物(D1)」ともいう)も好ましい。
式中、
Aは、硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
は、水素原子又は有機基を表す。Rが複数存在する場合、Rは同一であっても異なっていてもよい。
Rは、(o+1)価の有機基を表す。Rが複数存在する場合、Rは同一であっても異なっていてもよい。
Xは、単結合又は連結基を表す。Xが複数存在する場合、Xは同一であっても異なっていてもよい。
は、窒素原子を含んだ塩基性部位を表す。Aが複数存在する場合、Aは同一であっても異なっていてもよい。
Aが硫黄原子である場合、nは、1〜3の整数であり、mは、m+n=3なる関係を満たす整数である。
Aがヨウ素原子である場合、nは、1又は2であり、mは、m+n=2なる関係を満たす整数である。
oは、1〜10の整数を表す。
は、アニオンを表す(詳細は、化合物(D1)のアニオン部として後述する通りである)。
、X、R、Aの少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
Rにより表される(o+1)価の有機基としては、例えば、鎖状(直鎖状、分岐状)又は環状の脂肪族炭化水素基、複素環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基が挙げられるが、好ましくは芳香族炭化水素基が挙げられる。Rが芳香族炭化水素基の場合、芳香族炭化水素基のp−位(1,4−位)で結合しているものが好ましい。
Xにより表される連結基は、上述した一般式(N−I)中のXにより表される連結基と同義であり、同様の具体例が挙げられる。
により表される塩基性部位は、化合物(D1)のカチオン部位の共役酸のpKaが−3以上となるような部位を意味している。このpKaは、−3〜15の範囲内にあることが好ましく、0〜15の範囲内にあることがより好ましい。なお、このpKaは、ACD/ChemSketch(ACD/Labs 8.00 Release Product Version:8.08)により求めた計算値を意味している。
上記塩基性部位は、例えば、アミノ基(アンモニア、1級アミン若しくは2級アミンから水素原子を1つ除いた基;以下同様)及び含窒素複素環基からなる群より選ばれる構造を含んでいる。前記アミノ基は、脂肪族アミノ基であることが好ましい。ここで、脂肪族アミノ基とは、脂肪族アミンから水素原子を1つ除いた基を意味する。
これら構造においては、構造中に含まれる窒素原子に隣接する原子の全てが、炭素原子又は水素原子であることが、塩基性向上の観点から好ましい。また、塩基性向上の観点では、窒素原子に対して、電子吸引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、ハロゲン原子など)が直結していないことが好ましい。
塩基性部位がアミノ基を含む場合、アミノ基としては、例えば、−N(R)(R)が好ましい。ここで、R及びRは、各々独立に、水素原子又は有機基を表し、R及びRは、互いに結合して環を形成していてもよい。R又はRにより表される有機基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、複素環式炭化水素基、アルコキシカルボニル基、及びラクトン基等が挙げられる。
により表される有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、脂肪族環式基、芳香族炭化水素基、及び、複素環式炭化水素基が挙げられる。m=2の場合、2つのRが互いに結合して、環を形成していてもよい。これら基又は環は、置換基を更に備えていてもよい。
により表されるアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基の炭素数は、1〜50であることが好ましく、1〜30であることがより好ましく、1〜20であることが更に好ましい。このような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、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクダデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1−エチルペンチル基、及び、2−エチルヘキシル基が挙げられる。
により表されるアルケニル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルケニル基の炭素数は、2〜50であることが好ましく、2〜30であることがより好ましく、3〜20であることが更に好ましい。このようなアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、及びスチリル基が挙げられる。
により表される脂肪族環式基は、例えば、シクロアルキル基である。シクロアルキル基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。この脂肪族環式基としては、好ましくは、シクロプロピル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等の炭素数3〜8の単環のシクロアルキル基が挙げられる。
により表される芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜14のものが好ましい。このような基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基などのアリール基が挙げられる。Rにより表される芳香族炭化水素基は、好ましくは、フェニル基である。
により表される複素環式炭化水素基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。この複素環式炭化水素基は、芳香族性を有していることが好ましい。
上記の基に含まれる複素環は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このような複素環としては、例えば、イミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、2H−ピロール環、3H−インドール環、1H−インダゾール、プリン環、イソキノリン環、4H−キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、ペリミジン環、トリアジン環、ベンズイソキノリン環、チアゾール環、チアジアジン環、アゼピン環、アゾシン環、イソチアゾール環、イソオキサゾール環、及びベンゾチアゾール環が挙げられる。
は、芳香族炭化水素基であるか、又は、2つのRが結合して環を形成していることが好ましい。
、X、R、Aの少なくとも2つが互いに結合して形成してもよい環は、4〜7員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましく、5員環であることが特に好ましい。また、環骨格中に、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を含んでいても良い。
により表される基又は2つのRが互いに結合して形成される環が置換基を更に備えている場合、この置換基としては、例えば、以下のものが挙げられる。即ち、この置換基としては、例えば、ハロゲン原子(−F、−Br、−Cl、又は−I)、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルキルスルホキシ基、アリールスルホキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、ウレイド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基、カルバモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ基(−SOH)及びその共役塩基基(スルホナト基と称する)、アルコキシスルホニル基、アリーロキシスルホニル基、スルフィナモイル基、ホスホノ基(−PO)及びその共役塩基基(ホスホナト基と称する)、ホスホノオキシ基(−OPO)及びその共役塩基基(ホスホナトオキシ基と称する)、シアノ基、ニトロ基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロ環基、シリル基、並びに、アルキル基が挙げられる。
これら置換基のうち、ヒドロキシル基、アルコキシ基、シアノ基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、アルキル基等が好ましい。
一般式(N−II)において、oは、1〜4の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
一般式(N−II)により表される化合物(D1)は、一態様において、式中のn個のRの内の少なくとも1つが芳香族炭化水素基であることが好ましい。そして、この芳香族炭化水素基の少なくとも1つに結合するo個の−(X−A)基の内の少なくとも1つにおけるXは、該芳香族炭化水素基との結合部が炭素原子である連結基であることが好ましい。
即ち、この態様における化合物(D1)では、Aにより表される塩基性部位が、Rにより表される芳香族炭化水素基に直結した炭素原子を介して、上記芳香族炭化水素基に結合している。
Rにより表される芳香族炭化水素基は、芳香族炭化水素基における芳香環として、複素環を含んでいてもよい。また、芳香環は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
芳香環基は、炭素数が6〜14であることが好ましい。このような基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントリル基等のアリール基が挙げられる。芳香環基が複素環を含んでいる場合、複素環としては、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、及びチアゾール環が挙げられる。
Rにより表される芳香族炭化水素基は、フェニル基又はナフチル基であることが好ましく、フェニル基であることが特に好ましい。
Rにより表される芳香族炭化水素基は、以下に説明する−(X−A)により表される基以外に、置換基を更に備えていてもよい。置換基としては、例えば、先にRにおける置換基として列挙したものを用いることができる。
また、この態様において、上記の芳香環Rに置換する少なくとも1つの−(X−A)基におけるXとしての連結基は、Rにより表される芳香族炭化水素基との結合部が炭素原子であれば、特に限定されない。連結基は、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、−COO−、−CO−、若しくは、これらの組み合わせを含んでいる。連結基は、これら各基と、−O−、−S−、−OCO−、−S(=O)−、−S(=O)−、−OS(=O)−、及び−NR’−からなる群より選択される少なくとも1つとの組み合わせを含んでいてもよい。ここで、R’は、例えば、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。
Xにより表される連結基が含み得るアルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキレン基の炭素数は、1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。このようなアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、及びブチレン基が挙げられる。
Xにより表される連結基が含み得るシクロアルキレン基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このシクロアルキレン基の炭素数は、3〜20であることが好ましく、3〜10であることがより好ましい。このようなシクロアルキレン基としては、例えば、1,4−シクロヘキシレン基が挙げられる。
Xにより表される連結基が含み得るアリーレン基の炭素数は、6〜20であることが好ましく、6〜10であることがより好ましい。このようなアリーレン基としては、例えば、フェニレン基及びナフチレン基が挙げられる。
少なくとも1つのXは、下記一般式(N−III)又は(N−IV)により表されることが好ましい。
式中、
及びRは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、脂肪族環式基、芳香族炭化水素基、又は複素環式炭化水素基を表す。RとRとは、互いに結合して、環を形成していてもよい。R及びRの少なくとも一方は、Eと互いに結合して、環を形成していてもよい。
Eは、連結基又は単結合を表す。
式中、
Jは、酸素原子、又は、硫黄原子を表す。
Eは、連結基又は単結合を表す。
及びRにより表される各基並びにこれらが更に備え得る置換基としては、例えば、先にRについて説明したのと同様のものが挙げられる。RとRとが結合して形成し得る環、及び、R及びRの少なくとも一方がEと結合して形成し得る環は、4〜7員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。R及びRは、各々独立に、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
Eにより表される連結基は、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、−COO−、−CO−、−O−、−S−、−OCO−、−S(=O)−、−S(=O)−、−OS(=O)−、−NR−、又はこれらの組み合わせを含んでいる。ここで、Rは、例えば、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表す。
Eにより表される連結基は、アルキレン結合、エステル結合、エーテル結合、チオエーテル結合、ウレタン結合
、ウレア結合
、アミド結合、及びスルホンアミド結合からなる群より選択される少なくとも1つであることが好ましい。Eにより表される連結基は、より好ましくは、アルキレン結合、エステル結合、又はエーテル結合である。
なお、化合物(D1)は、窒素原子を含んだ部位を複数有する化合物であってもよい。例えば、化合物(D1)は、一般式(N−II)におけるRの少なくとも一つが、一般式(N−I)で表される構造を有する化合物であってもよい。
一般式(N−II)により表される化合物(D1)は、一態様において、下記一般式(N−V)により表される。
式中、X、A及びYは、一般式(N−II)における各基と同義であり、具体例及び好ましい例も同様である。
14は複数存在する場合は各々独立して、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよく、環を構成する原子として、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子などのヘテロ原子を含んでも良い。これらの基は置換基を有してもよい。
lは0〜2の整数を表す。
rは0〜8の整数を表す。
一般式(N−V)において、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましい。
14及びR15のシクロアルキル基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基が挙げられる。
14のアルコキシ基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましい。
14のアルコキシカルボニル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数2〜11のものが好ましい。
14のシクロアルキル基を有する基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基を有する基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。
14のアルキルカルボニル基のアルキル基としては、上述したR14、R15としてのアルキル基と同様の具体例が挙げられる。
14のアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基としては、直鎖状、分岐状、環状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましい。
上記各基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。
2個のR15が互いに結合して形成してもよい環構造としては、2個のR15が一般式(N−V)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環又は2,5−ジヒドロチオフェン環)が挙げられ、アリール基又はシクロアルキル基と縮環していてもよい。この2価のR15は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。前記環構造に対する置換基は、複数個存在しても良く、また、それらが互いに結合して環を形成しても良い。
一般式(N−V)におけるR15としては、メチル基、エチル基、ナフチル基、及び2個のR15が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基等が好ましく、2個のR15が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基が特に好ましい。
14が有し得る置換基としては、水酸基、アルコキシ基、又はアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)が好ましい。
lとしては、0又は1が好ましく、1がより好ましい。
rとしては、0〜2が好ましい。
また、一般式(N−II)により表される化合物(D1)は、一態様において、下記一般式(N−VI)により表される。
一般式(N−VI)中、
Aは、硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
11は、各々独立に、アルキル基、アルケニル基、脂肪族環式基、芳香族炭化水素基、又は複素環式炭化水素基を表す。m=2の場合、2つのR11が互いに結合して、環を形成していてもよい。
Arは、各々独立に、芳香族炭化水素基を表す。
は、各々独立に、2価の連結基を表す。
12は、各々独立に、水素原子又は有機基を表す。
前記Aが硫黄原子である場合、mは、1〜3の整数であり、nは、m+n=3なる関係を満たす整数である。
前記Aがヨウ素原子である場合、mは、1又は2の整数であり、nは、m+n=2なる関係を満たす整数である。
は、アニオンを表す(詳細は、化合物(D1)のアニオン部として後述する通りである)。
11としてのアルキル基、アルケニル基、脂肪族環式基、芳香族炭化水素基、及び、複素環式炭化水素基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(N−II)におけるRとしてのアルキル基、アルケニル基、脂肪族環式基、芳香族炭化水素基、及び、複素環式炭化水素基の具体例及び好ましい例と同様である。
Arとしての芳香族炭化水素基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(N−II)におけるRとしての芳香族炭化水素基の具体例及び好ましい例と同様である。
としての2価の連結基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(N−II)におけるXとしての連結基の具体例及び好ましい例と同様である。
12としての有機基の具体例及び好ましい例は、上記一般式(N−I)におけるR及びRとしての有機基の具体例及び好ましい例と同様である。
Xがアルキレン基(例えば、メチレン基)であり、2つのR12が互いに結合して環を形成する態様が、露光後加熱(PEB)温度依存性及び露光後線幅(PED)安定性の観点からは特に好ましい。
化合物(D1)のアニオン部は、特に制限はない。化合物(D1)が含んでいるアニオンは、非求核性アニオンであることが好ましい。ここで、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、本発明に係る組成物の経時安定性が向上する。
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。
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。また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおける2つのアルキル基が、互いに結合して環状構造を形成している態様も好ましい。この場合、形成される環状構造は5〜7員環であることが好ましい。
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。
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。
化合物(D1)のアニオン部分の好ましい態様としては、上述した酸発生剤(B)の好ましいアニオン構造として例示する構造(例えば、上述した一般式(IIIB)及び(IVB)で表される有機酸を生じるアニオンなどの構造)を挙げることができる。
また、化合物(D1)は、(化合物中に含まれる全フッ素原子の質量の合計)/(化合物中に含まれる全原子の質量の合計)により表されるフッ素含有率が0.30以下であることが好ましく、0.25以下であることがより好ましく、0.20以下であることが更に好ましく、0.15以下であることが特に好ましく、0.10以下であることが最も好ましい。
以下に、化合物(D1)の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
本発明において、塩基性化合物は単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明で使用される塩基性化合物の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して、0.01〜10質量%が好ましく、0.03〜5質量%がより好ましく、0.05〜3質量%が特に好ましい。
<界面活性剤>
本発明の組成物は、更に、塗布性を向上させるため界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤の例としては、特に限定されるものではないが、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アルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルなどのノニオン系界面活性剤、メガファックF171(大日本インキ化学工業製)やフロラードFC430(住友スリーエム製)やサーフィノールE1004(旭硝子製)、OMNOVA社製のPF656及びPF6320、等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーが挙げられる。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の使用量は、該組成物の全量(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0.0005〜1質量%である。
<有機カルボン酸>
本発明の組成物には、前記成分の他に、有機カルボン酸を含有することが好ましい。このような有機カルボン酸化合物として、脂肪族カルボン酸、脂環式カルボン酸、不飽和脂肪族カルボン酸、オキシカルボン酸、アルコキシカルボン酸、ケトカルボン酸、安息香酸誘導体、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2−ナフトエ酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸などを挙げることができるが、電子線露光を真空化で行なう際にはレジスト膜表面より揮発して描画チャンバー内を汚染してしまう恐れがあるので、好ましい化合物としては、芳香族有機カルボン酸、その中でも例えば安息香酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸が好適である。
有機カルボン酸の配合量としては、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対し、0.01〜10質量部の範囲内が好ましく、より好ましくは0.01〜5質量部、更により好ましくは0.01〜3質量部である。
本発明の組成物は、必要に応じて、更に、染料、可塑剤、酸増殖剤(国際公開第95/29968号公報、国際公開第98/24000号公報、特開平8−305262号公報、特開平9−34106号公報、特開平8−248561号公報、特表平8−503082号公報、米国特許第5,445,917号明細書、特表平8−503081号公報、米国特許第5,534,393号明細書、米国特許第5,395,736号明細書、米国特許第5,741,630号明細書、米国特許第5,334,489号明細書、米国特許第5,582,956号明細書、米国特許第5,578,424号明細書、米国特許第5,453,345号明細書、米国特許第5,445,917号明細書、欧州特許第665,960号明細書、欧州特許第757,628号明細書、欧州特許第665,961号明細書、米国特許第5,667,943号明細書、特開平10−1508号公報、特開平10−282642号公報、特開平9−512498号公報、特開2000−62337号公報、特開2005−17730号公報、特開2008−209889号公報等に記載)等を含有してもよい。これらの化合物については、いずれも特開2008−268935号公報に記載のそれぞれの化合物を挙げることができる。
<カルボン酸オニウム塩>
本発明の組成物は、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、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸スルホニウム塩が好ましい。更に、本発明においては、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、単環若しくは多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。更に好ましくはこれらのアルキル基の一部又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。また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。
本発明の組成物に使用される溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1−メトキシ−2−プロパノール)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA、別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、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アセテート、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エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、トルエン、キシレン、酢酸シクロヘキシル、ジアセトンアルコール、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどが好ましい。これらの溶剤は単独若しくは組合せて用いられる。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分は、上記溶剤に溶解し、固形分濃度として、1〜40質量%で溶解することが好ましい。より好ましくは1〜30質量%、更に好ましくは3〜20質量%である。
本発明は、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成された感活性光線性又は感放射線性膜にも関し、このような感活性光線性又は感放射線性膜は、例えば、該組成物が基板等の支持体上に塗布されることにより形成される。この感活性光線性又は感放射線性膜の厚みは、0.02〜0.1μmが好ましい。基板上に塗布する方法としては、スピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により基板上に塗布されるが、スピン塗布が好ましく、その回転数は1000〜3000rpmが好ましい。塗布膜は60〜150℃で1〜20分間、好ましくは80〜120℃で1〜10分間プリベークして薄膜を形成する。
被加工基板及びその最表層を構成する材料は、例えば半導体用ウエハの場合、シリコンウエハを用いることができ、最表層となる材料の例としては、Si,SiO,SiN,SiON,TiN,WSi,BPSG,SOG,有機反射防止膜等が挙げられる。
また、本発明は、上記のようにして得られる感活性光線性又は感放射線性膜を備えるマスクブランクスにも関する。このような感活性光線性又は感放射線性膜を備えるマスクブランクスを得るために、フォトマスク作製用のフォトマスクブランクス上にレジストパターンを形成する場合、使用される透明基板としては、石英、フッ化カルシウム等の透明基板を挙げることができる。一般には、該基板上に、遮光膜、反射防止膜、更に位相シフト膜、追加的にはエッチングストッパー膜、エッチングマスク膜といった機能性膜の必要なものを積層する。機能性膜の材料としては、ケイ素、又はクロム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、チタン、ニオブ等の遷移金属を含有する膜が積層される。また、最表層に用いられる材料としては、ケイ素又はケイ素に酸素及び/又は窒素を含有する材料を主構成材料とするもの、更にそれらに遷移金属を含有する材料を主構成材料とするケイ素化合物材料や、遷移金属、特にクロム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、チタン、ニオブ等より選ばれる1種以上、又は更にそれらに酸素、窒素、炭素より選ばれる元素を1以上含む材料を主構成材料とする遷移金属化合物材料が例示される。
遮光膜は単層でも良いが、複数の材料を塗り重ねた複層構造であることがより好ましい。複層構造の場合、1層当たりの膜の厚みは、特に限定されないが、5nm〜100nmであることが好ましく、10nm〜80nmであることがより好ましい。遮光膜全体の厚みとしては、特に限定されないが、5nm〜200nmであることが好ましく、10nm〜150nmであることがより好ましい。
これらの材料のうち、一般にクロムに酸素や窒素を含有する材料を最表層に持つフォトマスクブランク上で化学増幅型レジスト組成物を用いてパターン形成を行った場合、基板付近でくびれ形状が形成される、いわゆるアンダーカット形状となりやすいが、本発明を用いた場合、従来のものに比べてアンダーカット問題を改善することができる。
次いで、この感活性光線性又は感放射線性膜には活性光線又は放射線(電子線等)を照射し、好ましくはベーク(通常80〜150℃、より好ましくは90〜130℃で、通常1〜20分間、好ましくは1〜10分間)を行った後、現像する。これにより良好なパターンを得ることができる。そして、このパターンをマスクとして用いて、適宜エッチング処理及びイオン注入などを行い、半導体微細回路及びインプリント用モールド構造体やフォトマスク等を作成する。
なお、本発明の組成物を用いてインプリント用モールドを作成する場合のプロセスについては、例えば、特許第4109085号公報、特開2008−162101号公報、及び「ナノインプリントの基礎と技術開発・応用展開―ナノインプリントの基板技術と最新の技術展開―編集:平井義彦(フロンティア出版)」に記載されている。
本発明の組成物の使用形態及びレジストパターン形成方法を次に説明する。
本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性膜又は感活性光線性又は感放射線性膜を備えるマスクブランクスを露光すること、及び、該露光された感活性光線性又は感放射線性膜又は感活性光線性又は感放射線性膜を備えるマスクブランクスを現像することを含む、パターン形成方法にも関する。本発明において、前記露光が電子線又は極紫外線を用いて行われることが好ましい。
精密集積回路素子の製造などにおいて感活性光線性又は感放射線性膜上への露光(パターン形成工程)は、まず本発明の感活性光線性又は感放射線性膜にパターン状に電子線又は極紫外線(EUV)照射を行うことが好ましい。露光量は電子線の場合0.1〜20μC/cm程度、好ましくは3〜10μC/cm程度、極紫外線の場合0.1〜20mJ/cm程度、好ましくは3〜15mJ/cm程度となるように露光する。次いで、ホットプレート上で60〜150℃で1〜20分間、好ましくは80〜120℃で1〜10分間、露光後加熱(ポストエクスポージャベーク)を行い、ついで現像、リンス、乾燥することによりレジストパターンを形成する。現像液は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)等の好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは2〜3質量%アルカリ水溶液で、好ましくは0.1〜3分間、より好ましくは0.5〜2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像する。アルカリ現像液には、アルコール類及び/又は界面活性剤を、適当量添加してもよい。アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。特に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%質量の水溶液が望ましい。
現像液には、必要に応じてアルコール類及び/又は界面活性剤を適当量添加することができる。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、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、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm以下、更に好ましくは1mL/sec/mm以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm以上が好ましい。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液が感活性光線性又は感放射線性膜に与える圧力が小さくなり、感活性光線性又は感放射線性膜・パターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することで変える方法などを挙げることができる。
また、現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
アルカリ現像の後に行うリンス処理におけ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。
こうして、本発明の組成物を用いてのネガ型パターン形成方法では、未露光部分の感活性光線性又は感放射線性膜は溶解し、露光された部分は高分子化合物が架橋しているので現像液に溶解され難く、基板上に目的のパターンが形成される。
本発明のパターン形成方法は、DSA(Directed Self-Assembly)におけるガイドパターン形成(例えば、ACS Nano Vol.4 No.8 Page4815-4823参照)にも用いることができる。
また、上記の方法によって形成されたレジストパターンは、例えば特開平3−270227号公報及び特開2013−164509号公報に開示されたスペーサープロセスの芯材(コア)として使用できる。
また本発明は、上記マスクブランクスが備える感活性光線性又は感放射線性膜を露光すること、露光した該膜を現像することを含む方法により得られるフォトマスクにも関する。露光及び現像としては、上記に記載の工程が適用される。該フォトマスクは半導体製造用として好適に使用される。
本発明におけるフォトマスクは、ArFエキシマレーザー等で用いられる光透過型マスクであっても、EUV光を光源とする反射系リソグラフィーで用いられる光反射型マスクであっても良い。
また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、半導体デバイスの製造方法、及び、この製造方法により製造された半導体デバイスにも関する。
本発明の半導体デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
<架橋剤の合成>
〔合成例1:架橋剤(C−5)の合成〕
(化合物(C−5A)の合成)
9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(和光純薬)18.8g、50%ジメチルアミン水溶液 19.8g、パラホルムアルデヒド 6.6g、エタノール 10mLの混合物を80℃で2時間攪拌した。エタノールを留去した後、酢酸エチル50mLと水50mLを加えて分液操作を行い、有機層を水50mLで2回洗浄した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後ろ過し、ろ液の溶媒を留去することで、粗生成物として(C−5A)23.4g(収率95%)を得た。
(化合物(C−5B)の合成)
上記で得られた化合物(C−5A)23.4gに無水酢酸 37.2gを加え、80℃で6時間攪拌した。放冷した後、酢酸と無水酢酸を留去し、化合物(C−5B)27.1gを得た。得られた化合物(C−5B)はこれ以上の精製は行うことなく、化合物(C−5)の合成に使用した。
(化合物(C−5)の合成)
上記で得られた化合物(C−5B)27.1gにメタノール58gと炭酸カリウム6.9gを加え、60℃で2時間攪拌した。放冷した後、メタノールを留去した。酢酸エチル100mLと水100mLを加えて分液操作を行い、有機層を1N塩酸水溶液100mLで洗浄し、さらに水100mLで3回洗浄した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤をろ過し、ろ液の溶媒を留去することで、化合物(C−5)を19.8g得た(トータル収率85%)。図1に、化合物(C−5)のH−NMR(acetone−d6)チャートを示す。
〔合成例2:架橋剤(C−11)の合成〕
(化合物(C−11A)の合成)
フラスコ中で、化合物1(4g)、ケトプロフェン(10g)をアセトニトリル(80g)中で混合した後、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(15g)、ジメチルアミノピリジン(0.24g)を加え、室温で3時間攪拌した。得られた化合物を含む反応液を水200gに注ぎ、酢酸エチル200gを加えて抽出を行い、得られた有機層を水洗(水200g×3回)した後、濃縮し、化合物C−11Aの粗生成物12gを得た。
(化合物(C−11)の合成)
特開2012−31233号公報の段落0044〜0047に記載の方法を用いて、化合物C−11A 12gから粗生成物C−11 15gを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて生成し、化合物C−11 3.3gを得た。
架橋剤(C−5)及び(C−11)以外の下記に示す架橋剤(C)についても、上記と同様の方法で合成した。
後掲の表1に記載の実施例及び比較例では、以下に記載の成分を使用した。
〔架橋剤(C)〕
架橋剤としては、以下のものを用いた。
〔アルカリ可溶性樹脂〕
アルカリ可溶性樹脂として、下記に示す樹脂(A−1)〜(A−3)を使用した。組成比(モル比)、重量平均分子量(Mw)及び分散度(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn):PDI)を以下に示す。
ここで、重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算)、数平均分子量Mn(ポリスチレン換算)及び分散度Mw/Mn(PDI)は、GPC(溶媒:THF)測定により算出した。また、組成比(モル比)はH−NMR測定により算出した。
〔酸発生剤〕
酸発生剤としては、以下のものを用いた。
(塩基性化合物)
塩基性化合物としては、以下の化合物D−1、D−2を使用した。
〔添加剤〕
E−1:安息香酸
〔界面活性剤〕
F−1:PF6320(OMNOVA(株)製)
〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
S2:プロピレングリコールモノメチルエーテル
〔支持体の準備〕
酸化Cr蒸着した6インチウェハー(通常のフォトマスクブランクスに使用する遮蔽膜処理を施したもの)を準備した。
〔レジスト溶液の調製〕
下記表に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度3.5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テトラフルオロエチレンフィルターで精密濾過してレジスト溶液を得た。
〔レジスト膜の作製〕
上記6インチウェハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いてレジスト溶液を塗布し、110℃、90秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚80nmのレジスト膜を得た。すなわち、レジスト塗布マスクブランクスを得た。
〔ネガ型レジストパターンの作製〕
このレジスト膜に電子線描画装置((株)エリオニクス社製;ELS−7500、加速電圧50KeV)を用いて、パターン照射を行った。照射後に、110℃、90秒間ホットプレート上で加熱し、現像液として2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に60秒間浸漬した後、30秒間、純水でリンスして乾燥した。
〔レジストパタ−ンの評価〕
得られたパターンを下記の方法で、解像力、ラインエッジラフネス(LER)、CDU、及びエッチング耐性について評価した。
〔解像力〕
得られたパターンの断面形状を、走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。線幅100nm(ライン:スペース=1:1)のレジストパターンを解像するときの露光量(電子線照射量)における限界解像力(ラインとスペース(ライン:スペース=1:1)とが分離解像する最小の線幅)を解像力(nm)とした。
〔ラインエッジラフネス(LER)〕
上記の感度を示す露光量で、線幅100nmのラインパターン(L/S=1/1)を形成した。そして、その長さ方向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た。そして、この距離の標準偏差を求め、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。
〔ドライエッチング耐性〕
上記の感度を示す露光量で線幅100nm(ライン:スペース=1:1)のレジストパターンを形成したレジスト膜を、HITACHI U−621でAr/C/Oガス(体積比率100/4/2の混合ガス)を用いて15秒間ドライエッチングを行った。その後レジスト残膜率を測定し、ドライエッチング耐性の指標とした。
非常に良好(A):残膜率95%以上
良好(B):残膜率95%未満90%以上
不良(C):残膜率90%未満
〔線幅の面内均一性(CDU)〕
ラインアンドスペース1:1パターンの線幅が100nmとなる露光量において、各ラインパターン中の100個の線幅を測定し、その測定結果から算出した平均値の標準偏差(σ)の3倍値(3σ)を求めて線幅の面内均一性(CDU)(nm)を評価した。以上から求められる3σは、その値が小さいほど、当該レジスト膜に形成された各ラインCDの面内均一性(CDU)が高いことを意味する。
評価結果を表1に示す。なお、表1において「メチロール基の濃度(mmol/g)」とは、レジスト組成物中の固形分1gに対する架橋剤(C)が有するヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基の合計濃度(mmol/g)を意味する。

Claims (11)

  1. フェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性樹脂(A)、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物、及び、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2以上有する架橋剤(C)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、分子量が420以上で且つ、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2〜4個有する、下記一般式(I)又は(II)で表される架橋剤(C1)を、架橋剤(C1)を含む架橋剤(C)の全量に対して、60モル%〜100モル%の割合で含有し、且つ、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物中の固形分1gに対する架橋剤(C)が有するヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基の合計の濃度が、0.30mmol/g以上である感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    一般式(I)中、
    は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、又は−CH−O−R11で表される基を表し、R11は、アリール基又はアシル基を表す。但し、分子全体において、2個以上4個以下のRは、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
    は、水素原子、アルキル基、アリール基、又は−CO−Aで表される基を表し、Aは、アルキル基、アルコキシ基、N(R22を表し、R22は、炭素数4以下のアルキル基を表す。nが2の場合、複数存在するRは同一でも異なっていてもよい。
    は、nが1の場合は水素原子を表し、nが2の場合は下式で表される連結基から選択されるいずれかの連結基又は単結合を表す。
    nは1又は2の整数を表す。
    上記式中、*は一般式(I)の残部であるベンゼン環との結合部位を表す。
    及びRは、各々独立に、水素原子又は炭素数2以上の有機基を表す。あるいは、R及びRは、互いに結合して環を形成している。
    一般式(II)中、
    及びXは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を表す。但し、2つのXの少なくとも一方は、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
    は、2つのXが共にヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である場合は、炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表し、1つのXがヒドロキシメチル基でもアルコキシメチル基でもない場合、Yは窒素原子であり、且つ、Xはヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
    は、単結合、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
    は、有機基を表す。
    nは、Yが炭素原子のときn=2であり、Yが窒素原子のときn=1であり、Yが酸素原子のとき、n=0である。
    、X及びYのいずれか二つが結合し、環を形成していてもよい。
  2. 架橋剤(C1)は、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を分子内に合計で2個有する化合物である請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  3. 架橋剤(C1)は、下記一般式(I−b)で表される化合物である請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    式中、
    は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、又は−CH−O−R11で表される基を表し、R11は、アリール基又はアシル基を表す。但し、分子全体において、2個以上のRは、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基である。
    は、式中の炭素原子と共に環を形成するのに必要な原子群を表し、この環は置換基を有していてもよい。
  4. 架橋剤(C1)は、下記一般式(I−c)で表される化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    式中、
    Rは、各々独立に、アルキル基を表す。
    1cは、各々独立に、アルキル基を表す。
    は、式中の炭素原子と共に環を形成するのに必要な原子群を表し、この環は置換基を有していてもよい。
  5. 更に、塩基性物質(D)として少なくとも下記一般式(N−II)で表される化合物を含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
    式中、
    Aは、硫黄原子又はヨウ素原子を表し、
    は、水素原子又は有機基を表し、Rが複数存在する場合、Rは同一であっても異なっていてもよく、
    Rは、(o+1)価の有機基を表し、Rが複数存在する場合、Rは同一であっても異なっていてもよく、
    Xは、単結合又は連結基を表し、Xが複数存在する場合、Xは同一であっても異なっていてもよく、
    は、窒素原子を含んだ塩基性部位を表し、Aが複数存在する場合、Aは同一であっても異なっていてもよく、
    Aが硫黄原子である場合、nは、1〜3の整数であり、mは、m+n=3なる関係を満たす整数であり、
    Aがヨウ素原子である場合、nは、1又は2であり、mは、m+n=2なる関係を満たす整数であり、
    oは、1〜10の整数を表し、
    は、アニオンを表し、
    、X、R、Aの少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
  6. 前記一般式(N−II)において、AがR、X及びRのいずれかと環を形成することはない、請求項5に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
  8. 請求項7に記載の感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス。
  9. − 請求項1〜6のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて感活性光線性又は感放射線性膜を形成すること、
    − 該膜を露光すること、及び
    − 該露光された膜を、現像液を用いて現像してパターンを形成することを含むパターン形成方法。
  10. 前記露光がX線、電子線又はEUVを用いて行われる、請求項9に記載のパターン形成方法。
  11. 請求項9又は10に記載のパターン形成方法を含む電子デバイスの製造方法。
JP2014020783A 2014-02-05 2014-02-05 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 Active JP6313604B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014020783A JP6313604B2 (ja) 2014-02-05 2014-02-05 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
PCT/JP2014/082855 WO2015118774A1 (ja) 2014-02-05 2014-12-11 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、フォトマスク、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス
EP14881770.3A EP3106920B1 (en) 2014-02-05 2014-12-11 Active light sensitive or radiation sensitive resin composition, active light sensitive or radiation sensitive film, mask blank provided with active light sensitive or radiation sensitive film, photomask, pattern forming method, method for manufacturing electronic device, and electronic device
CN201480072319.3A CN105900013B (zh) 2014-02-05 2014-12-11 感活性光线性或感放射线性树脂组合物以及膜
KR1020167016807A KR20160090352A (ko) 2014-02-05 2014-12-11 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 감활성광선성 또는 감방사선성막, 감활성광선성 또는 감방사선성막을 구비한 마스크 블랭크, 포토마스크, 패턴 형성 방법, 전자 디바이스의 제조 방법, 및 전자 디바이스
KR1020187009689A KR101958690B1 (ko) 2014-02-05 2014-12-11 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 감활성광선성 또는 감방사선성막, 감활성광선성 또는 감방사선성막을 구비한 마스크 블랭크, 포토마스크, 패턴 형성 방법, 전자 디바이스의 제조 방법, 및 전자 디바이스
TW103144689A TWI657111B (zh) 2014-02-05 2014-12-22 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、感光化射線性或感放射線性膜、具有感光化射線性或感放射線性膜的空白罩幕、光罩、圖案形成方法、電子元件的製造方法及電子元件
US15/176,345 US10120281B2 (en) 2014-02-05 2016-06-08 Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, mask blank provided with actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film, photomask, pattern forming method, method for manufacturing electronic device, and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014020783A JP6313604B2 (ja) 2014-02-05 2014-02-05 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015148688A JP2015148688A (ja) 2015-08-20
JP6313604B2 true JP6313604B2 (ja) 2018-04-18

Family

ID=53777590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014020783A Active JP6313604B2 (ja) 2014-02-05 2014-02-05 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10120281B2 (ja)
EP (1) EP3106920B1 (ja)
JP (1) JP6313604B2 (ja)
KR (2) KR101958690B1 (ja)
CN (1) CN105900013B (ja)
TW (1) TWI657111B (ja)
WO (1) WO2015118774A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5919122B2 (ja) * 2012-07-27 2016-05-18 富士フイルム株式会社 樹脂組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP6122754B2 (ja) * 2013-09-30 2017-04-26 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
JP6267982B2 (ja) * 2014-02-05 2018-01-24 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、新規化合物、及び、新規化合物の製造方法
JP6220695B2 (ja) * 2014-02-18 2017-10-25 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法
WO2016190887A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 Intel Corporation A means to decouple the diffusion and solubility switch mechanisms of photoresists
JP6459989B2 (ja) * 2016-01-20 2019-01-30 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
KR102765319B1 (ko) * 2016-03-31 2025-02-11 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법
JP2018160527A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 東芝メモリ株式会社 半導体パッケージ、及び、半導体パッケージのマーキング方法
WO2018180070A1 (ja) 2017-03-31 2018-10-04 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法
KR102374206B1 (ko) 2017-12-05 2022-03-14 삼성전자주식회사 반도체 장치 제조 방법
JPWO2019188595A1 (ja) 2018-03-26 2020-12-03 富士フイルム株式会社 感光性樹脂組成物及びその製造方法、レジスト膜、パターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法
CN112996795B (zh) 2018-09-18 2024-11-12 尼坎治疗公司 作为src同源-2磷酸酶抑制剂的稠合的三环衍生物
CN113166327A (zh) 2018-11-22 2021-07-23 富士胶片株式会社 感光化射线性或感放射线性树脂组合物、抗蚀剂膜、图案形成方法及电子器件的制造方法
EP3919528B1 (en) 2019-01-28 2024-11-20 FUJIFILM Corporation Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, pattern formation method, and electronic device manufacturing method
TW202128970A (zh) 2019-08-29 2021-08-01 日商富士軟片股份有限公司 感光化射線性或感放射線性樹脂組成物、感光化射線性或感放射線性膜、圖案形成方法及電子裝置之製造方法
JP7656538B2 (ja) 2019-08-29 2025-04-03 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び、電子デバイスの製造方法
US11550220B2 (en) 2019-10-31 2023-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Negative tone photoresist for EUV lithography
KR102740107B1 (ko) * 2019-12-10 2024-12-06 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 포토레지스트 패턴 형성 방법
KR102834817B1 (ko) 2020-03-30 2025-07-17 후지필름 가부시키가이샤 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 감활성광선성 또는 감방사선성막, 패턴 형성 방법, 전자 디바이스의 제조 방법, 포토마스크 제조용 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 및 포토마스크의 제조 방법

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3039926A1 (de) * 1980-10-23 1982-05-27 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Lichtempfindliches gemisch, daraus hergestelltes lichtempfindliches kopiermaterial und verfahren zur herstellung einer druckform aus dem kopiermaterial
JP3016231B2 (ja) * 1991-11-15 2000-03-06 ジェイエスアール株式会社 ネガ型レジスト組成物
JP2944327B2 (ja) * 1992-09-14 1999-09-06 富士写真フイルム株式会社 ポジ型感光性平版印刷版
TW419615B (en) * 1997-09-18 2001-01-21 Ibm Photo crosslinkable, aqueous base developable negative photoresist composition and method for use thereof
JP4022314B2 (ja) 1998-06-15 2007-12-19 本州化学工業株式会社 新規な多核体ポリフェノール化合物
JP2000035669A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Fuji Photo Film Co Ltd ネガ型画像記録材料
JP3929653B2 (ja) * 1999-08-11 2007-06-13 富士フイルム株式会社 ネガ型レジスト組成物
US6455231B1 (en) * 1999-11-03 2002-09-24 Shipley Company, L.L.C. Dry film photoimageable compositions
US6887645B2 (en) * 2000-08-31 2005-05-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Negative resist composition
JP4276773B2 (ja) 2000-09-25 2009-06-10 富士フイルム株式会社 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2002229209A (ja) * 2001-02-06 2002-08-14 Fuji Photo Film Co Ltd 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物
JP2002372783A (ja) * 2001-06-15 2002-12-26 Fuji Photo Film Co Ltd ネガ型レジスト組成物
JP3856290B2 (ja) * 2001-10-12 2006-12-13 富士フイルムホールディングス株式会社 ネガ型レジスト組成物
JP3790960B2 (ja) * 2001-10-19 2006-06-28 富士写真フイルム株式会社 ネガ型レジスト組成物
JP3841398B2 (ja) * 2001-12-17 2006-11-01 富士写真フイルム株式会社 ネガ型レジスト組成物
JP3841406B2 (ja) * 2002-04-15 2006-11-01 富士写真フイルム株式会社 レジスト組成物
JP2006091765A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Fuji Photo Film Co Ltd 平版印刷版原版
US8871422B2 (en) * 2005-09-22 2014-10-28 Hitachi Chemical Dupont Microsystems Ltd. Negative-type photosensitive resin composition, pattern forming method and electronic parts
JP4946094B2 (ja) * 2006-03-01 2012-06-06 Jsr株式会社 新規化合物、それを用いた感放射線性酸発生剤及びポジ型感放射線性樹脂組成物
US20080241745A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-02 Fujifilm Corporation Negative resist composition and pattern forming method using the same
JP4958821B2 (ja) 2007-03-29 2012-06-20 富士フイルム株式会社 ネガ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP5129502B2 (ja) 2007-04-06 2013-01-30 大阪瓦斯株式会社 フェノール性水酸基およびメチロール基を有する新規なフルオレン化合物およびその製造方法
JP2010060935A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Fujifilm Corp ネガ型平版印刷版原版及びその製版方法
JP5779835B2 (ja) * 2008-09-30 2015-09-16 大日本印刷株式会社 架橋剤、ネガ型レジスト組成物、並びに、当該レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び電子部品
JP5656413B2 (ja) * 2009-01-30 2015-01-21 富士フイルム株式会社 ネガ型レジストパターン形成方法、それに用いられる現像液及びネガ型化学増幅型レジスト組成物、並びにレジストパターン
JP2011035173A (ja) 2009-07-31 2011-02-17 Fujifilm Corp ネガ型化学増幅レジスト組成物及びこれを用いたモールドの作成方法
JP5723626B2 (ja) * 2010-02-19 2015-05-27 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
JP5434980B2 (ja) * 2010-07-28 2014-03-05 信越化学工業株式会社 高分子化合物、化学増幅ネガ型レジスト組成物及びパターン形成方法
KR101651162B1 (ko) * 2010-12-24 2016-08-25 후지필름 가부시키가이샤 감활성광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 이 조성물을 사용한 감활성광선성 또는 감방사선성 막 및 패턴형성방법
JP5618815B2 (ja) * 2010-12-24 2014-11-05 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、この組成物を用いた感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法
JP5453358B2 (ja) * 2011-07-26 2014-03-26 富士フイルム株式会社 化学増幅型レジスト組成物、並びに、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、レジストパターン形成方法、及び、フォトマスク
JP5651636B2 (ja) * 2011-07-28 2015-01-14 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス
JP5377596B2 (ja) 2011-08-22 2013-12-25 富士フイルム株式会社 レジストパターン形成方法、レジストパターン、ナノインプリント用モールドの製造方法、及びフォトマスクの製造方法
JP5659119B2 (ja) * 2011-09-22 2015-01-28 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、これを用いたレジスト膜、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス
JP5723829B2 (ja) * 2011-11-10 2015-05-27 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、マスクブランクス及びパターン形成方法
JP2013156388A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Fujifilm Corp ネガ型化学増幅型レジスト組成物、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、レジストパターン形成方法、及び、フォトマスク
JP5856991B2 (ja) * 2012-05-21 2016-02-10 富士フイルム株式会社 化学増幅型レジスト組成物、ネガ型化学増幅型レジスト組成物、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、フォトマスクの製造方法及びパターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法
JP6088827B2 (ja) * 2013-01-10 2017-03-01 富士フイルム株式会社 ネガ型レジスト組成物、それを用いたレジスト膜及びパターン形成方法、並びにレジスト膜を備えたマスクブランクス
JP6247858B2 (ja) * 2013-08-01 2017-12-13 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、及びこれを用いた電子デバイスの製造方法
JP6122754B2 (ja) * 2013-09-30 2017-04-26 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
JP6267982B2 (ja) * 2014-02-05 2018-01-24 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、新規化合物、及び、新規化合物の製造方法
JP6209103B2 (ja) * 2014-02-25 2017-10-04 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、レジストパターン形成方法、及び、フォトマスク

Also Published As

Publication number Publication date
TW201531514A (zh) 2015-08-16
EP3106920A1 (en) 2016-12-21
WO2015118774A1 (ja) 2015-08-13
KR20160090352A (ko) 2016-07-29
JP2015148688A (ja) 2015-08-20
EP3106920B1 (en) 2019-07-10
US10120281B2 (en) 2018-11-06
TWI657111B (zh) 2019-04-21
CN105900013A (zh) 2016-08-24
US20160282720A1 (en) 2016-09-29
CN105900013B (zh) 2019-12-24
KR20180038072A (ko) 2018-04-13
KR101958690B1 (ko) 2019-03-15
EP3106920A4 (en) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6313604B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
JP6088827B2 (ja) ネガ型レジスト組成物、それを用いたレジスト膜及びパターン形成方法、並びにレジスト膜を備えたマスクブランクス
JP5919122B2 (ja) 樹脂組成物及びそれを用いたパターン形成方法
JP5865199B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び、フォトマスクの製造方法
JP6267982B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、新規化合物、及び、新規化合物の製造方法
JP6255499B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、レジスト塗布マスクブランクス、及び電子デバイスの製造方法
JPWO2016052095A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイス
JP6220695B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法及び電子デバイスの製造方法
JP2013156388A (ja) ネガ型化学増幅型レジスト組成物、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、レジストパターン形成方法、及び、フォトマスク
JP6408021B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
JP5927095B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性組成物、並びに、それを用いたレジスト膜、マスクブランクス、及びレジストパターン形成方法
JP2015031850A (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いたレジスト膜、レジスト塗布マスクブランクス、フォトマスク及びパターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法及び電子デバイス
JP6461187B2 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法
WO2015046450A1 (ja) 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、感活性光線性又は感放射線性膜を備えたマスクブランクス、パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス及び新規化合物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170214

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171204

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: 20180306

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180323

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6313604

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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