JP6898770B2 - 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 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1及び2には、炭素−炭素二重結合を有する特定の樹脂を含むレジスト組成物が記載されている。特許文献3には、特定の構造を有する光酸発生剤を含むレジスト組成物が記載されている。
[1]
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R14及びR15の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R14及びR15は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、Rxは、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、下記一般式(b−2)で表される1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
一般式(b−2)中、Rzはアルキル基を表し、
Ybは単結合又はアルキレン基を表し、
*は上記一般式(b−1)中のRxとの結合手を表す。
[2]
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R14及びR15の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R14及びR15は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、Rxは、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
Rxで表される2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基が置換基を有する場合の置換基は、炭素数1〜20の炭化水素基若しくはオキシ炭化水素基、又はハロゲン原子である。
[3]
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R14及びR15の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R14及びR15は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、Rxは、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
ただし、一般式(b−1)中のSO3 −に隣接する炭素原子に結合するRF1、RF2及びRF3のうちの少なくともいずれかがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。
[4]
上記一般式(a−1)中のR14及びR15の少なくとも一方が1価の環状炭化水素基を表す[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。
[5]
上記一般式(a−1)中のR14及びR15の少なくとも一方がアダマンタン−1−イル基を表す[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。
[6]
上記一般式(a−1)中の、
R14及びR15の両方がそれぞれ1価の環状炭化水素基を表す、又は、
R14及びR15のいずれか一方のみが1価の環状炭化水素基を表し、かつR16、R17及びR18から選択される2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成する、[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。
[7]
上記一般式(b−1)中のibが0又は1を表す[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]
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
R y は、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、RF1及びRF3のいずれか少なくとも一方は水素原子又はアルキル基を表す。
ibは、1を表す。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。
[9]
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
R y は、1価の有機基を表し、
kbは、2を表す。複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ibが2以上の場合、複数のR F1 は同一でも異なっていてもよく、複数のR F2 は同一でも異なっていてもよい。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。
[10]
上記一般式(b−1)におけるRt及びRyが、Rxとしての上記脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基の環構造上の同一炭素原子に結合するか、又は互いに隣接する2つの炭素原子にそれぞれ結合している、[1]〜[9]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。
[11]
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
Ry は、下記一般式(b−2)で表される1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のR F1 は同一でも異なっていてもよく、複数のR F2 は同一でも異なっていてもよい。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。
一般式(b−2)中、Rzはアルキル基を表し、
Ybは単結合又はアルキレン基を表し、
*は上記一般式(b−1)中のRxとの結合手を表す。
[12]
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)と、下記一般式(d1−1)〜(d1−3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
R y は、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のR F1 は同一でも異なっていてもよく、複数のR F2 は同一でも異なっていてもよい。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。
一般式(d1−1)〜(d1−3)中、Rd1〜Rd4はアルキル基又はアルケニル基を表す。ただし、一般式(d1−2)中のRd2における、硫黄原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子は結合していないものとする。
Yd1は単結合又は2価の連結基を表し、
mは1以上の整数を表し、
Mdm+はそれぞれ独立にm価のカチオンを表す。
[13]
上記樹脂(A)が、更に、上記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、酸の作用により分解し極性が増大する基を含む繰り返し単位(a−4)を有する、[1]〜[12]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。
[14]
上記樹脂(A)が、更に、上記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を含む繰り返し単位(a−3)を有する、[1]〜[13]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。
[15]
[1]〜[14]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により形成される感活性光線性又は感放射線性膜。
[16]
(i)[1]〜[14]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によって感活性光線性又は感放射線性膜を支持体上に形成する工程、
(ii)上記感活性光線性又は感放射線性膜に活性光線又は放射線を照射する工程、及び、
(iii)上記活性光線又は放射線が照射された感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程、を有するパターン形成方法。
[17]
上記現像液が、有機溶剤を含有する現像液である、[16]に記載のパターン形成方法。
[18]
[16]又は[17]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。
本発明は上記[1]〜[18]に関するものであるが、本明細書には参考のためその他の事項についても記載した。
下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0又は1を表す。
ただし、R14及びR15がそれぞれ1価の鎖状炭化水素基を表し、かつR14及びR15が互いに結合して脂環構造を形成していない場合は、R16、R17及びR18のうちの2つ以上は互いに結合して脂環構造を形成する。
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
<2>
上記一般式(a−1)中のR14及びR15の少なくとも一方が1価の環状炭化水素基を表す<1>に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
<3>
上記一般式(a−1)中のR14及びR15の少なくとも一方がアダマンタン−1−イル基を表す<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>
上記一般式(a−1)中の、
R14及びR15の両方がそれぞれ1価の環状炭化水素基を表す、又は、
R14及びR15のいずれか一方のみが1価の環状炭化水素基を表し、かつR16、R17及びR18から選択される2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成する、
<1>に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
<5>
上記一般式(b−1)中のibが0又は1を表す<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。
<6>
上記一般式(b−1)中のibが1を表し、かつ、RF1及びRF3のいずれか少なくとも一方は水素原子又はアルキル基を表す、<5>に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
<7>
上記一般式(b−1)中のkbが2を表す<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>
上記一般式(b−1)におけるRt及びRyが、Rxとしての上記脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基の環構造上の同一炭素原子に結合するか、又は互いに隣接する2つの炭素原子にそれぞれ結合している、<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。
<9>
上記一般式(b−1)中のRyが下記一般式(b−2)で表される1価の有機基を表す、<1>〜<8>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。
Ybは単結合又はアルキレン基を表し、
*は上記一般式(b−1)中のRxとの結合手を表す。
<10>
更に、下記一般式(d1−1)〜(d1−3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含む<1>〜<9>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。
Yd1は単結合又は2価の連結基を表し、
mは1以上の整数を表し、
Mdm+はそれぞれ独立にm価のカチオンを表す。
<11>
上記樹脂(A)が、更に、上記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、酸の作用により分解し極性が増大する基を含む繰り返し単位(a−4)を有する、<1>〜<10>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。
<12>
上記樹脂(A)が、更に、上記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を含む繰り返し単位(a−3)を有する、<1>〜<11>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。
<13>
<1>〜<12>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により形成される感活性光線性又は感放射線性膜。
<14>
(i)<1>〜<12>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によって感活性光線性又は感放射線性膜を支持体上に形成する工程、
(ii)上記感活性光線性又は感放射線性膜に活性光線又は放射線を照射する工程、及び、
(iii)上記活性光線又は放射線が照射された感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程、
を有するパターン形成方法。
<15>
上記現像液が、有機溶剤を含有する現像液である、<14>に記載のパターン形成方法。
<16>
<14>又は<15>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。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されない。
本明細書中における基(原子団)の表記について、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。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。また、本明細書中における「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
本明細書中における「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: Extreme Ultraviolet)、X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書中における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。
本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、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、X線、及びEUV等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
本明細書において、「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー(株)製HLC−8120GPC)によるGPC測定(溶媒:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー(株)製TSK gel Multipore HXL−M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する一般式(b−1)で表される化合物(B)(「光酸発生剤(B)」とも呼ぶ。)を含有する。
本発明のレジスト組成物は、典型的には、化学増幅型のレジスト組成物である。
以下、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「本発明の組成物」ともいう)に含まれる成分について詳述する。
図1は、互いに直交するX軸及びY軸を含むXY平面上に形成されたパターンの模式図であり、符号1で示された領域は非露光部であり、符号2で示されたそれ以外の領域は露光部である。非露光部1はX軸方向及びY軸方向に行列状に配置され、X軸方向には一定の間隔W1で、Y軸方向には一定の間隔W2でそれぞれ配置されている。W1は幅が狭い露光部の幅であり、W2は幅が広い露光部の幅である。また、P1はX軸方向のピッチであり、P2はY軸方向のピッチである。本発明の組成物を用いることで、幅が狭い露光部のCDU(図1におけるX軸方向のCDU)が良好になる。
また、図2は図1の露光部と非露光部とが反転したパターンの模式図である。図2中の符号1で示された領域は非露光部であり、符号2で示されたそれ以外の領域は露光部である。露光部2はX軸方向及びY軸方向に行列状に配置され、X軸方向には一定の間隔で、Y軸方向には一定の間隔でそれぞれ配置されている。W1は幅が狭い露光部の幅であり、W2は幅が広い露光部の幅である。また、P1はX軸方向のピッチであり、P2はY軸方向のピッチである。本発明の組成物を用いることで、幅が狭い露光部のCDU(図2におけるX軸方向のCDU)が良好になる。
樹脂(A)の一般式(a−1)で表される繰り返し単位は、極性基が酸の作用により脱離する基(「脱離基」又は「保護基」とも呼ぶ。)により置換された基である酸分解性基を有するが、特に、酸分解性基中に炭素−炭素二重結合と脂環構造とを含むことで、反応性が高くなり、分解しやすい、すなわち脱離基が酸の作用で容易に脱離しやすい(脱離反応しやすい)ものである。
また、光酸発生剤(B)は、一般式(b−1)で表される化合物であり、RXで表される脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基の嵩高い基を有し、更に−SO3 −M+とRXとの間に極性を有する基を含まず、かつ−SO3 −M+とRXとの間の炭素原子数が少ないため、一般式(b−1)で表される化合物から発生した酸の反応性が低く、かつ拡散性も低いものである。
本発明では、低反応性の光酸発生剤(B)を用いることで、反応性が高い樹脂(A)においても酸分解性基の脱離反応を適度に抑えることができ、EL性能が良好になる。
また、幅が狭い露光部においては、剛直かつ嵩高い構造の酸は拡散性が低いためCDUが安定しないものであるが、本発明では樹脂(A)を併用することで、反応初期に脱離反応が進行しやすく、脱離反応が進行することで膜中の低分子成分が増加し、膜の可塑化が進み、酸の拡散性が適度に向上し、CDUが向上すると推定している。
樹脂(A)は、下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する。
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0又は1を表す。
ただし、R14及びR15がそれぞれ1価の鎖状炭化水素基を表し、かつR14及びR15が互いに結合して脂環構造を形成していない場合は、R16、R17及びR18のうちの2つ以上は互いに結合して脂環構造を形成する。
酸分解性基は、酸の作用により分解し、極性基を生じる基である。
樹脂(A)は、酸の作用により分解して極性基を生じる樹脂であり、酸の作用により極性が変化する樹脂であり、酸の作用により、有機系現像液に対する溶解度が減少し、また、アルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂である。
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルネニル基等の多環のシクロアルケニル基などが挙げられる。
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
上記1価の脂環式炭化水素基としては、例えば上記R14で表される基として例示した1価の脂環式炭化水素基等が挙げられる。
上記1価の芳香族炭化水素基としては、例えば上記R14で表される基として例示した1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。
−O−、−SO−、−SO2−、−SO2O−等のヘテロ原子のみからなる基;
−CO−、−COO−、−COS−、−CONH−、−OCOO−、−OCOS−、−OCONH−、−SCONH−、−SCSNH−、−SCSS−等の炭素原子とヘテロ原子とを組み合わせた基などが挙げられる。
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等のシクロアルカン構造;
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等のシクロアルケン構造等が挙げられる。
一般式(a−1)中の、
R14及びR15の両方がそれぞれ1価の環状炭化水素基を表す、又は、
R14及びR15のいずれか一方のみが1価の環状炭化水素基を表し、かつR16、R17及びR18から選択される2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成する、ことが好ましい。
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造等の単環のシクロアルカン構造;
シクロプロペン構造、シクロブテン構造、シクロペンテン構造、シクロヘキセン構造等の単環のシクロアルケン構造等が挙げられる。
ビシクロ[2.2.1]ヘプテン構造、ビシクロ[2.2.2]オクタン構造、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン構造、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン構造、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン構造、アダマンタンジイル構造等の多環のシクロアルカン構造;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテン構造、ビシクロ[2.2.2]オクテン構造、トリシクロ[5.2.1.02,6]デセン構造、トリシクロ[3.3.1.1.3,7]デセン構造、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデセン構造等の多環のシクロアルケン構造等が挙げられる。
Ra04についての説明は同様であり、n2は、0〜3の整数である。上記一般式(a0−1−1)中、n1は、1〜4の整数である。
膜の溶解性制御の観点から、樹脂(A)は、上記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位(a−3)を有することが好ましい。
Aは、エステル結合(−COO−で表される基)又はアミド結合(−CONH−で表される基)を表す。
nは、−R0−Z−で表される構造の繰り返し数であり、0〜5の整数を表し、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。nが0である場合、−R0−Z−は存在せず、単結合となる。
R0は、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。R0は、複数個ある場合には各々独立にアルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。Zは、複数個ある場合には各々独立に、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。
R8は、ラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基を表す。
R7は、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基(好ましくはメチル基)を表す。
Zは好ましくは、エーテル結合、又はエステル結合であり、より好ましくはエステル結合である。
環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位は、下記一般式(A−1)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
nは0以上の整数を表す。
RA 2は、置換基を表す。RA 2は、nが2以上の場合は各々独立して、置換基を表す。
Aは、単結合、又は2価の連結基を表す。
Zは、式中の−O−C(=O)−O−で表される基と共に単環構造又は多環構造を形成する原子団を表す。
酸の拡散制御の観点から、樹脂(A)は、上記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、酸の作用により分解し極性基を生じる基(酸分解性基)を含む繰り返し単位(a−4)を含むことが好ましい。
酸分解性基は、極性基が酸の作用により分解し脱離する基(「脱離基」又は「保護基」ともいう。)で保護された構造を有することが好ましい。
極性基としては、カルボキシル基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基(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中で解離する基)、ならびにアルコール性水酸基等が挙げられる。
酸の作用により脱離する基(脱離基)としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、及び−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01及びR02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
R36〜R39、R01及びR02のシクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよい。単環型としては、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、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、及びシクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数6〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、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、テトラシクロドデシル基、及びアンドロスタニル基等を挙げることができる。なお、シクロアルキル基中の少なくとも1つの炭素原子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。
R36〜R39、R01及びR02のアリール基は、炭素数6〜10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントリル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01及びR02のアラルキル基は、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、及びナフチルメチル基等を挙げることができる。
R36〜R39、R01及びR02のアルケニル基は、炭素数2〜8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、及びシクロへキセニル基等を挙げることができる。
R36とR37とが互いに結合して形成される環としては、シクロアルキル基(単環又は多環)であることが好ましい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Xa1は、水素原子、ハロゲン原子、又は1価の有機基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx1〜Rx3のいずれか2つが結合して環構造を形成してもよく、形成しなくてもよい。
Tは、単結合又は−COO−Rt−が好ましい。Rtは、炭素数1〜5の鎖状アルキレン基が好ましく、−CH2−、−(CH2)2−、又は−(CH2)3−がより好ましい。Tは、単結合であることがより好ましい。
Xa1のアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水酸基、及びハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)が挙げられる。
Xa1のアルキル基は、炭素数1〜4が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基及びトリフルオロメチル基等が挙げられる。Xa1のアルキル基は、メチル基であることが好ましい。
Rx1、Rx2及びRx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、及びフッ素化アルコール基等が挙げられる。
極性基を有する繰り返し単位(a−5)は、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましい。また、極性基を有する繰り返し単位は、酸分解性基を有さないことが好ましい。極性基で置換された脂環炭化水素構造における、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、又はノルボルナン基が好ましい。
樹脂(A)は、極性基を有する繰り返し単位(a−5)を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
樹脂(A)は極性基を有する繰り返し単位(a−5)を含んでいてもよいし、含まなくてもよいが、含む場合は、極性基を有する繰り返し単位(a−5)の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、5〜40モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましく、10〜25モル%が更に好ましい。
樹脂(A)は、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位を、1種単独で含んでもよく、2種以上を併用して含んでもよい。
樹脂(A)は酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位を含んでいてもよいし、含まなくてもよいが、含む場合は、酸分解性基及び極性基のいずれも有さない繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、5〜40モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましく、5〜25モル%が更に好ましい。
その他にも、上記種々の繰り返し単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
樹脂(A)において、各繰り返し単位の含有モル比は、種々の性能を調節するために適宜設定される。
本発明の組成物が、KrF露光用、EB露光用又はEUV露光用であるとき、樹脂(A)は、フェノール性水酸基の水素原子が酸の作用により分解し脱離する基(脱離基)で保護された構造を有することが好ましい。
この場合、樹脂(A)に含まれる芳香族炭化水素基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(A)中の全繰り返し単位に対して、30〜100モル%が好ましく、40〜100モル%がより好ましく、50〜100モル%が更に好ましい。
本発明の組成物の全固形分中の樹脂(A)の含有量は、20質量%以上であることが好ましく、40質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が特に好ましい。本発明の組成物の全固形分中の樹脂(A)の含有量の上限は特に制限されないが、99.5質量%以下が好ましく、99質量%以下がより好ましく、97質量%以下が更に好ましい。
以下、重合体溶液(「被精製溶液」とも呼ぶ。)の精製について説明する。
(ろ過前の粒子数−ろ過後の粒子数)/ろ過前の粒子数×100・・・(1)
ポアサイズが小さいほど、フィルターの目が細かいことを示す。
ろ過前後の差圧とは、フィルターに通液する被精製溶液の、ろ過膜に通液する前の重合体溶液にかかる圧力から通液後の重合体溶液にかかる圧力の値を引いた値のことである。通常、ろ過膜の通過抵抗があり通液する前の圧力が高くなるのでろ過前後の差圧は正の数値となる。
かかる高分子量の重合体又は共重合組成の偏った重合体は、被精製溶液中でゲル状物質となっていることが多く、熱又は応力の影響でその形状を一定に保たずに変形する。したがって、安定したろ過効率を保ったまま精製を行うために、ろ過前後の差圧が250kPa以下となるように維持させながらろ過することが好ましい。250kPa以下に維持しながらろ過する、とはろ過の開始時点(フィルターに通液を開始した時点)から、ろ過される溶液(フィルターに通液する被精製溶液)の90質量%の通液が終了する時点までの、ろ過前後の差圧が250kPaを超えないことを意味する。
上記ろ過前後の差圧の下限は特に制限されないが、ろ過速度が遅くなって生産性が落ちる点で10kPa以上を維持することが好ましく、20kPa以上を維持することがより好ましい。
ろ過効率を高い状態で維持するために、ろ過開始時点のろ過前後の差圧を190kPa以下に制御するのが好ましく、140kPa以下に制御するのがより好ましく、90kPa以下に制御するのが最も好ましい。
また、ろ過の開始時点(フィルターに通液を開始した時点)から、ろ過される溶液(フィルターに通液する被精製溶液)の90質量%の通液が終了する時点までの、ろ過前後の差圧を、常にろ過開始時点のろ過前後の差圧の±50kPa以内に保持しながらろ過することが好ましい。
具体的に、ろ過前後の差圧を所定の範囲内に維持する方法は、被精製溶液を一定圧力に加圧し、ろ過開始後に差圧が変動する場合はその差圧が一定となるように被精製溶液にかける圧力を制御する。被精製溶液を加圧する方法はポンプを用いて送液する方法、又は圧縮気体を用いて加圧する方法等を挙げることができる。
ろ過中の上記差圧を、ろ過開始時点の±50kPa以内に保持することでろ過中のろ過精度を一定に保ったままろ過することができ、安定した溶解性を示す重合体溶液を得ることができる。上記差圧を±40kPa以内に保持することが好ましく、±30kPa以内に保持することがより好ましい。
フィルター(ろ過膜)の材質は、極性基を有する重合体を含むことが好ましい。例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン重合体;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46等のポリアミド重合体等を含む重合体組成物からなる、ろ過膜が好ましい。
重合反応で副生した、目的とする重量平均分子量よりも高分子量の重合体又は共重合組成の偏った重合体を効率的に除去することができる点で、極性基としてアミド結合を有するポリアミド重合体を含むろ過膜を有するフィルターを用いることが好ましい。
フィルターの表面積、重合体溶液の温度、および通液させる際の流速は、ろ過される溶液(フィルターに通液する被精製溶液)の量、粘度等により適宜調整することが好ましい。
フィルターに通液される被精製溶液の温度は、通液の開始から終了までほぼ一定に保たれることが好ましい。例えばx±3℃(xは0〜35℃)の範囲内に保持されることが好ましい。上記xは5〜30℃がより好ましく、10〜30℃がさらに好ましい。
ろ過を二段階以上に分けて行う場合、第一段階のろ過と第二段階以上のろ過では、フィルターのポアサイズと材質を任意の組み合わせで用いることができる。フィルターの目詰まりによるろ過性の低下を防ぐ点で、第一段階のろ過フィルターとして、ポアサイズが最も大きいフィルターを用い、第二段階以降に進むにつれ、ろ過フィルターのポアサイズが漸次小さくなることが好ましい。
ポアサイズが0.1μm以下のフィルターを二段階以上に分けてろ過を行う場合、最初のポアサイズが0.1μm以下のフィルターの通液前の重合体溶液にかかる圧力と、最後のポアサイズが0.1μm以下のフィルターの通液後の重合体溶液にかかる圧力との差が250kPa以下となっていればよい。
一度ろ過した重合体溶液を再び同じフィルターに繰り返し通液させる循環ろ過を行う場合、ろ過効率が高くなる点で循環ろ過回数は3回以上行うことが好ましく、4回以上行うことがより好ましく、5回以上行うことがさらに好ましい。
本発明の組成物は、活性光線又は放射線により酸を発生する一般式(b−1)で表される化合物(B)(光酸発生剤(B))を含有する。
光酸発生剤(B)は、RXで表される脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基の嵩高い基を有し、更に−SO3 −M+とRXとの間に極性を有する基を含まず、かつ−SO3 −M+とRXとの間の炭素原子数が少ないため、一般式(b−1)で表される化合物から発生した酸の反応性が低く、かつ拡散性も低いものである。
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
シクロペンタン−1,1−ジイル基、シクロヘキサン−1,1−ジイル基等の単環シクロアルカン−1,1−ジイル基;
シクロペンテン−1,1−ジイル基、シクロヘキセン−1,1−ジイル基等の単環シクロアルケン−1,1−ジイル基;
ノルボルナン−1,1−ジイル基、トリシクロデカン−1,1−ジイル基等の多環シクロアルカン−1,1−ジイル基;
ノルボルネン−1,1−ジイル基等の多環シクロアルケン−1,1−ジイル基;
シクロペンタン−1,2−ジイル基、シクロヘキサン−1,2−ジイル基等の単環シクロアルカン−1,2−ジイル基;
シクロペンテン−1,2−ジイル基、シクロヘキセン−1,2−ジイル基等の単環シクロアルケン−1,2−ジイル基;
ノルボルナン−1,2−ジイル基、トリシクロデカン−1,2−ジイル基等の多環シクロアルカン−1,2−ジイル基;
ノルボルネン−1,2−ジイル基等の多環シクロアルケン−1,2−ジイル基などが挙げられる。
オキサシクロヘキサン構造等の環状エーテル構造;
ブチロラクトン構造、バレロラクトン構造、シクロヘキサンラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造;
エチレンカーボネート構造等の環状カーボネート構造;
オキソシクロヘキサン構造等の環状ケトン構造;
チアシクロヘキサン構造等の環状スルフィド構造;
ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造;
オキサゾリジノン構造等の環状ウレタン構造;
環状シロキサン構造等の環状シリル構造を含む基などが挙げられる。
Xbは−O−又は−NRXb−を表し、RXbは水素原子又は1価の有機基を表し、
Ybは単結合又はアルキレン基を表し、
*は一般式(b−1)中のRxとの結合手を表す。
上記Ybは、単結合又はメチレン基であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。
Ybは単結合又はアルキレン基を表し、
*は一般式(b−1)中のRxとの結合手を表す。
上記Rzは、エチル基であることが好ましい。
上記RF1、RF2及びRF3がフッ素化アルキル基を表す場合のフッ素化アルキル基としては、炭素数1〜20のフッ素化アルキル基が好ましい。炭素数1〜20のフッ素化アルキル基としては、例えばトリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基等が挙げられる。
また、反応性の観点から、上記一般式(b−1)中のibが1を表し、かつ、RF1及びRF3のいずれか少なくとも一方は水素原子又はアルキル基を表すことが好ましい。
上記RC及びRDは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換若しくは非置換の環員数5〜25の1価の脂環式炭化水素基又は置換若しくは非置換の環員数6〜12の1価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記一般式(X−2)におけるs及びtとしては、0〜2の整数が好ましく、0及び1がより好ましく、0がさらに好ましい。
化合物(b−2−1)は、下記一般式(b−2−1)で表される。
上記炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基及びハロゲン原子としては、例えば上記Rxで表される脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基が有してもよい置換基として記載した炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基及びハロゲン原子として例示した基と同様の基等が挙げられる。
化合物(b−2−1)としては、例えば下記一般式(1−1)(以下、「化合物(1−1)」ともいう)で表される化合物等が挙げられる。
化合物(1−1)としては、例えば下記一般式(1−a)で表される化合物(以下、「化合物(1−a)」ともいう)、下記一般式(1−b)で表される化合物(以下、「化合物(1−b)」ともいう)、下記一般式(1−c)で表される化合物(以下、「化合物(1−c)」ともいう)、下記一般式(1−d)で表される化合物(以下、「化合物(1−d)」ともいう)等が挙げられる。
化合物(b−2−1’)は、下記一般式(b−2−1’)で表される。
化合物(b−2−1’)としては、例えば下記一般式(b−2−1’−a)で表される化合物(「化合物(b−2−1’−a)」ともいう)又は下記一般式(b−2−1’−b)で表される化合物(「化合物(b−2−1’−b)」ともいう)等が挙げられる。
光酸発生剤としては、活性光線又は放射線の照射により有機酸を発生する化合物が好ましい。例えば、スルホニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物、ジアゾニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物、イミドスルホネート化合物、オキシムスルホネート化合物、ジアゾジスルホン化合物、ジスルホン化合物、及びo−ニトロベンジルスルホネート化合物を挙げることができる。
光酸発生剤は、低分子化合物の形態であることが好ましい。
酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量は3,000以下が好ましく、2,000以下がより好ましく、1,000以下が更に好ましい。
酸発生剤が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、前述した樹脂(A)の一部に組み込まれてもよく、樹脂(A)とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
酸発生剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、本発明の組成物が化合物(B)以外の光酸発生剤を含む場合においては、化合物(B)及び化合物(B)以外の光酸発生剤の含有量の合計が、上記範囲となることが好ましい。
本発明の組成物は、酸拡散制御剤(D)を含有することが好ましい。酸拡散制御剤(D)は、露光時に酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性基を有する繰り返し単位を有する樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用するものである。例えば、塩基性化合物(DA)、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DD)、又はカチオン部に窒素原子を有するオニウム塩化合物(DE)等を酸拡散制御剤として使用することができる。本発明の組成物においては、公知の酸拡散制御剤を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0627]〜[0664]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0095]〜[0187]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0403]〜[0423]、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0259]〜[0328]に開示された公知の化合物を酸拡散制御剤(D)として好適に使用できる。
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表す。R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、各々独立に、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認することができる。
酸発生剤と、酸発生剤から生じた酸に対して相対的に弱酸である酸を発生するオニウム塩とを混合して用いた場合、活性光線性又は放射線の照射により酸発生剤から生じた酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると、塩交換により弱酸を放出して強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため、見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。
Yd1は単結合又は2価の連結基を表し、
mは1以上の整数を表し、
Mdm+はそれぞれ独立にm価のカチオンを表す。
(d1−1)成分のアニオン部:
一般式(d1−1)中、Rd1は置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
上記環式基は、環状の炭化水素基であることが好ましく、上記環状の炭化水素基は、芳香族炭化水素基であってもよく、脂肪族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。また、脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
Rd1における芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ビフェニル、又はこれらの芳香環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環などが挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
Rd1における芳香族炭化水素基として具体的には、上記芳香環から水素原子を1つ除いた基(アリール基:たとえば、フェニル基、ナフチル基など)、上記芳香環の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基など)等が挙げられる。上記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
この構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を1個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。
上記脂環式炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
上記脂環式炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。上記モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましく、上記ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基がより好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等の水素原子の一部または全部が上記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
置換基としてのカルボニル基(−C(=O)−)、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)は、環状の炭化水素基を構成するメチレン基(−CH2−)を置換する基である。
Rd1の鎖状のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましく、1〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましく、3〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。
Rd1の鎖状のアルケニル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、炭素数が2〜10であることが好ましく、2〜5がより好ましく、2〜4がさらに好ましく、3が特に好ましい。直鎖状のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。分岐鎖状のアルケニル基としては、例えば、1−メチルビニル基、2−メチルビニル基、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基などが挙げられる。
鎖状のアルケニル基としては、上記の中でも、ビニル基、プロペニル基がより好ましく、ビニル基が特に好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等の水素原子の一部または全部が上記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
置換基としてのカルボニル基(−C(=O)−)、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)は、鎖状のアルキル基またはアルケニル基を構成するメチレン基(−CH2−)を置換する基である。
上記芳香族炭化水素基としては、フェニル基もしくはナフチル基がより好ましい。
上記脂肪族環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
上記鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜10であることが好ましく、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、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状のアルキル基;1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基等の分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。
一般式(d1−1)中、Mdm+はm価のカチオンである。mは1であることが好ましい。
カチオンとしては、有機カチオンであることが好ましく、特開2014−191061号公報の段落番号〔0171〕〜〔0180〕に記載の一般式(ca−1)〜(ca−4)でそれぞれ表されるカチオンと同様のものが好適に挙げられ、下記式(ca−1−1)〜(ca−1−16)でそれぞれ表されるカチオンが具体的なものとして挙げられる。
(d1−2)成分のアニオン部:
一般式(d1−2)中、Rd2としては、上記一般式(d1−1)中のRd1と同様のものが挙げられる。
ただし、Rd2における、硫黄原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子は結合していない(フッ素置換されていない)ものとする。これにより、(d1−2)成分のアニオンが適度な弱酸アニオンとなり、酸拡散制御剤としてのクエンチング能が向上する。
Rd2としては、置換基を有していてもよい脂肪族環式基であることが好ましく、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等から1個以上の水素原子を除いた基(置換基を有していてもよい);カンファー等から1個以上の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
Rd2の炭化水素基は置換基を有していてもよく、上記置換基としては、上記一般式(d1−1)のRd1における炭化水素基(芳香族炭化水素基、脂肪族炭化水素基)が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
一般式(d1−2)中、Mdm+はm価のカチオンであり、、上記一般式(d1−1)中のMdm+と同様である。mは1であることが好ましい。
(d1−2)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(d1−3)成分のアニオン部:
一般式(d1−3)中、Rd3としては、上記一般式(d1−1)中のRd1と同様のものが挙げられ、フッ素原子を含む環式基、鎖状のアルキル基、又は鎖状のアルケニル基であることが好ましい。中でも、フッ素化アルキル基が好ましく、上記Rd1のフッ素化アルキル基と同様のものがより好ましい。
中でも、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、環式基であることが好ましい。
Yd1における2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基(脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基)、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が挙げられる。
一般式(d1−3)中、Mdm+はm価のカチオンであり、、上記一般式(d1−1)中のMdm+と同様である。mは1であることが好ましい。
(d1−3)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記のなかでも、一般式(d1−1)又は(d1−2)で表される化合物を少なくとも1種用いることがより好ましく、少なくとも1種の一般式(d1−2)で表される化合物を用いることが特に好ましい。
また、上記一般式(d1−1)〜(d1−3)のいずれかで表される化合物としては、上記光酸発生剤として用いた成分が露光により発生する酸の酸解離定数(pKa)よりも、相対的に大きいpKaをもつ酸を露光により発生する成分が好適に用いられる。上記一般式(d1−1)〜(d1−3)のいずれかで表される化合物が露光により発生する酸のpKaは、好ましくは0超であり、より好ましくは1以上であり、さらに好ましくは1〜7である。
化合物(DCA)としては、下記一般式(C−1)〜(C−3)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。
R1、R2、及びR3は、各々独立に炭素数1以上の置換基を表す。
L1は、カチオン部位とアニオン部位とを連結する2価の連結基又は単結合を表す。
−X−は、−COO−、−SO3 −、−SO2 −、及び−N−−R4から選択されるアニオン部位を表す。R4は、隣接するN原子との連結部位に、カルボニル基(−C(=O)−)、スルホニル基(−S(=O)2−)、及びスルフィニル基(−S(=O)−)のうち少なくとも1つを有する1価の置換基を表す。
R1、R2、R3、R4、及びL1は、互いに結合して環構造を形成してもよい。また、一般式(C−3)において、R1〜R3のうち2つを合わせて1つの2価の置換基を表し、N原子と2重結合により結合していてもよい。
酸の作用により脱離する基としては、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、又はヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、又はヘミアミナールエーテル基がより好ましい。
化合物(DD)の分子量は、100〜1000が好ましく、100〜700がより好ましく、100〜500が更に好ましい。
化合物(DD)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(d−1)で表すことができる。
Rbは、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜30)、アリール基(好ましくは炭素数3〜30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)を表す。Rbは相互に連結して環を形成していてもよい。
Rbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、各々独立にヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。Rbが示すアルコキシアルキル基についても同様である。
2つのRbが相互に連結して形成する環としては、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環式炭化水素及びその誘導体等が挙げられる。
一般式(d−1)で表される基の具体的な構造としては、米国特許公報US2012/0135348A1号明細書の段落[0466]に開示された構造を挙げることができるが、これに限定されない。
lは0〜2の整数を表し、mは1〜3の整数を表し、l+m=3を満たす。
Raは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。lが2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。この複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
Rbは、上記一般式(d−1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
一般式(6)において、Raとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、各々独立にRbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。
本発明における特に好ましい化合物(DD)の具体的な構造としては、米国特許出願公開2012/0135348A1号明細書の段落[0475]に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
化合物(DE)の好ましい具体的な構造としては、米国特許出願公開2015/0309408A1号明細書の段落[0203]に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されない。
酸拡散制御剤(D)の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%、がより好ましい。
本発明の組成物は、疎水性樹脂(E)を含有してもよい。なお、疎水性樹脂(E)は、樹脂(A)とは異なる樹脂であることが好ましい。
本発明の組成物が、疎水性樹脂(E)を含有することにより、感活性光線性又は感放射線性膜の表面における静的/動的な接触角を制御することができる。これにより、現像特性の改善、アウトガスの抑制、液浸露光における液浸液追随性の向上、及び液浸欠陥の低減等が可能となる。
疎水性樹脂(E)は、レジスト膜の表面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
疎水性樹脂(E)が、フッ素原子及び/又はケイ素原子を含む場合、疎水性樹脂(E)における上記フッ素原子及び/又はケイ素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
(x)酸基
(y)アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基(以下、極性変換基ともいう)
(z)酸の作用により分解する基
酸基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホンイミド基、又はビス(アルキルカルボニル)メチレン基が好ましい。
これらの基を含んだ繰り返し単位は、樹脂の主鎖にこれらの基が直接結合している繰り返し単位であり、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルによる繰り返し単位等が挙げられる。この繰り返し単位は、これらの基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合していてもよい。あるいは、この繰り返し単位は、これらの基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。
ラクトン基を有する繰り返し単位としては、例えば、先に樹脂(A)の項で説明したラクトン構造を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。
疎水性樹脂(E)は、更に、上述した繰り返し単位とは別の繰り返し単位を有していてもよい。
表面エネルギーが異なる2種以上の疎水性樹脂(E)を混合して使用することが、液浸露光における液浸液追随性と現像特性の両立の観点から好ましい。
疎水性樹脂(E)の組成物中の含有量は、本発明の組成物中の全固形分に対し、0.01〜10質量%が好ましく、0.05〜8質量%がより好ましい。
本発明の組成物は、通常、溶剤を含有する。
本発明の組成物においては、公知のレジスト溶剤を適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0665]〜[0670]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0210]〜[0235]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0424]〜[0426]、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0357]〜[0366]に開示された公知の溶剤を好適に使用できる。
組成物を調製する際に使用できる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及びピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。
水酸基を含有する溶剤、及び水酸基を含有しない溶剤としては、前述の例示化合物を適宜選択できるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、又は乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、又は乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有してもよいモノケトン化合物、環状ラクトン、又は酢酸アルキル等が好ましく、これらの中でも、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)、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、エチルエトキシプロピオネート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は2−ヘプタノンが更に好ましい。水酸基を含有しない溶剤としては、プロピレンカーボネートも好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量比)は、1/99〜99/1であり、10/90〜90/10が好ましく、20/80〜60/40がより好ましい。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が、塗布均一性の点で好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶剤でもよいし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤ででもよい。
本発明の組成物は、酸の作用により樹脂を架橋する化合物(以下、架橋剤(G)ともいう)を含有してもよい。架橋剤(G)としては、公知の化合物を適宜に使用することができる。例えば、米国特許出願公開2016/0147154A1号明細書の段落[0379]〜[0431]、米国特許出願公開2016/0282720A1号明細書の段落[0064]〜[0141]に開示された公知の化合物を架橋剤(G)として好適に使用できる。
架橋剤(G)は、樹脂を架橋しうる架橋性基を有している化合物であり、架橋性基としては、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、アシルオキシメチル基、アルコキシメチルエーテル基、オキシラン環、及びオキセタン環などを挙げることができる。
架橋性基は、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、オキシラン環又はオキセタン環であることが好ましい。
架橋剤(G)は、架橋性基を2個以上有する化合物(樹脂も含む)であることが好ましい。
架橋剤(G)は、ヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基を有する、フェノール誘導体、ウレア系化合物(ウレア構造を有する化合物)又はメラミン系化合物(メラミン構造を有する化合物)であることがより好ましい。
架橋剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
架橋剤(G)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、1〜50質量%が好ましく、3〜40質量%が好ましく、5〜30質量%が更に好ましい。
本発明の組成物は、界面活性剤を含有してもよいし、含有しなくてもよい。界面活性剤を含有する場合、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(具体的には、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、又はフッ素原子とケイ素原子との両方を有する界面活性剤)が好ましい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落[0276]に記載の界面活性剤が挙げることができる。
また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落[0280]に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。
本発明の組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.0001〜2質量%が好ましく、0.0005〜1質量%がより好ましい。
一方、界面活性剤の含有量が、組成物の全固形分に対して10ppm以上とすることにより、疎水性樹脂の表面偏在性が上がる。それにより、感活性光線性又は感放射線性膜の表面をより疎水的にすることができ、液浸露光時の水追随性が向上する。
本発明の組成物は、更に、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤、又は溶解促進剤等を含有してもよい。
本発明の組成物の固形分濃度は、通常1.0〜10質量%であり、2.0〜5.7質量%が好ましく、2.0〜5.3質量%がより好ましい。固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量の質量百分率である。
本発明の組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは上記混合溶剤に溶解し、これをフィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下が好ましく、0.05μm以下がより好ましく、0.03μm以下が更に好ましい。このフィルターは、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば日本国特許出願公開第2002−62667号明細書(特開2002−62667)に開示されるように、循環的な濾過を行ってもよく、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ってもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明の組成物は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、その他のフォトファブリケーション工程、又は平版印刷版、若しくは酸硬化性組成物の製造に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。本発明において形成されるレジストパターンは、エッチング工程、イオンインプランテーション工程、バンプ電極形成工程、再配線形成工程、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等において使用することができる。
本発明は上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法にも関する。以下、本発明のパターン形成方法について説明する。また、パターン形成方法の説明と併せて、本発明の感活性光線性又は感放射線性膜(典型的には、レジスト膜)についても説明する。
(i)上述した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって感活性光線性又は感放射線性膜を支持体上に形成する工程(成膜工程)、
(ii)上記感活性光線性又は感放射線性膜に活性光線又は放射線を照射する工程(露光工程)、及び、
(iii)上記活性光線又は放射線が照射された感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程(現像工程)、
を有する。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程における露光方法が、液浸露光であってもよい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程の前に、(iv)前加熱(PB:PreBake)工程を含むことが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程の後、かつ、(iii)現像工程の前に、(v)露光後加熱(PEB:Post Exposure Bake)工程を含むことが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、(ii)露光工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(iv)前加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(v)露光後加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
また、必要に応じて、感活性光線性又は感放射線性膜と支持体との間にレジスト下層膜(例えば、SOG(Spin On Glass)、SOC(Spin On Carbon)、反射防止膜)を形成してもよい。レジスト下層膜としては、公知の有機系又は無機系の材料を適宜用いることができる。
感活性光線性又は感放射線性膜の上層に、保護膜(トップコート)を形成してもよい。保護膜としては、公知の材料を適宜用いることができる。例えば、米国特許出願公開第2007/0178407号明細書、米国特許出願公開第2008/0085466号明細書、米国特許出願公開第2007/0275326号明細書、米国特許出願公開第2016/0299432号明細書、米国特許出願公開第2013/0244438号明細書、国際特許出願公開第2016/157988A号明細書に開示された保護膜形成用組成物を好適に使用することができる。保護膜形成用組成物としては、上述した酸拡散制御剤を含むものが好ましい。
上述した疎水性樹脂を含有する感活性光線性又は感放射線性膜の上層に保護膜を形成してもよい。
加熱時間は、(iv)前加熱工程及び(v)露光後加熱工程のいずれにおいても、30〜300秒が好ましく、30〜180秒がより好ましく、30〜90秒が更に好ましい。
加熱は、露光装置及び現像装置に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
本発明においては、有機溶剤を含有する現像液であることが、解像性の観点から好ましい。
さらに、上記アルカリ現像液は、アルコール類、及び/又は界面活性剤を適当量含有してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。アルカリ現像液のpHは、通常10〜15である。
アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、通常10〜300秒である。
アルカリ現像液のアルカリ濃度、pH、及び現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整することができる。
有機系現像液に対する有機溶剤の含有量は、現像液の全量に対して、50質量%以上100質量%以下が好ましく、80質量%以上100質量%以下がより好ましく、90質量%以上100質量%以下が更に好ましく、95質量%以上100質量%以下が特に好ましい。
炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものが挙げられる。
この場合のリンス工程に用いるリンス液としては、1価アルコールを含有するリンス液がより好ましい。
リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。含水率を10質量%以下とすることで、良好な現像特性が得られる。
リンス工程においては、有機系現像液を用いる現像を行った基板を有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス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)、又は基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等を適用することができる。中でも、回転塗布法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2,000〜4,000rpm(rotation per minute)の回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。この加熱工程によりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程において、加熱温度は通常40〜160℃であり、70〜95℃が好ましく、加熱時間は通常10秒〜3分であり、30秒〜90秒が好ましい。
フィルター濾過のほか、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材を組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができ、例えば、シリカゲル若しくはゼオライト等の無機系吸着材、又は活性炭等の有機系吸着材を使用することができる。金属吸着剤としては、例えば、日本国特許出願公開第2016−206500号明細書(特開2016−206500)に開示されるものを挙げることができる。
また、上記各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う、又は装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法が挙げられる。各種材料を構成する原料に対して行うフィルター濾過における好ましい条件は、上記した条件と同様である。
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、例えば日本国特許出願公開第1991−270227号明細書(特開平3−270227)及び米国特許出願公開第2013/0209941号明細書に開示されたスペーサープロセスの芯材(Core)として使用できる。
また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。本発明の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイスは、電気電子機器(例えば、家電、OA(Office Automation)関連機器、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。
下記表2に示す成分からなる溶液を調製し、さらに0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過することで、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト組成物)を調製した。表2中、樹脂、光酸発生剤、及び溶剤について、複数の化合物を用いたものについては、「/」で区切って示しているが、各化合物の種類と質量とは左から順に対応している。resist−21には樹脂としてPolymer−20を用いているが、レジスト組成物の調製の際には、前述のPolymer−20溶液を用いて調製し、得られるレジスト組成物中のPolymer−20の質量が3g、溶剤の1種であるS−1(PGMEA)の質量が82gとなるように、用いるPolymer−20溶液の量を調整した。なお、Polymer−20以外の樹脂は粉末として用いてレジスト組成物を調製した。
S−1: 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:1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)
S−2: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
S−3: γ−ブチロラクトン
表4に示した各成分を固形分濃度が3質量%となるように混合して、トップコート組成物を調製した。ここでいう固形分とは、溶剤以外の全ての成分を意味する。トップコート組成物は、最初に孔径50nmのポリエチレン製フィルター、次に孔径10nmのナイロン製フィルター、最後に孔径5nmのポリエチレン製フィルターの順番で濾過した。表4中、添加剤及び溶剤について、複数の化合物を用いたものについては、「/」で区切って示しているが、各化合物の種類と質量又は質量比とは左から順に対応している。
FT−1:4−メチル−2−ペンタノール(MIBC)
FT−2:n−デカン
FT−3:ジイソアミルエーテル
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29SR(Brewer社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い膜厚98nmの反射防止膜を形成し、その上に、下記表5に記載のレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間に亘ってベークを行い、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。
また、実施例12〜14では、レジスト膜の上に、更に表5に記載したトップコート組成物を用いてトップコートを形成した。具体的には、レジスト膜の上にトップコート組成物を塗布し、120℃で60秒間に亘ってベークを行い、膜厚100nmのトップコートを形成した。
上記のようにして得られたレジスト膜又はレジスト膜及びトップコートを形成したウエハをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA(numerical aperture)1.20、C−Quad、アウターシグマ0.98、インナーシグマ0.89、XY偏向)を用い、非露光部のX軸方向のサイズが45nm、ピッチ(図1のP1)が90nm、非露光部のY軸方向のサイズが60nm、ピッチ(図1のP2)が120nmのパターン形成用のマスク(6%ハーフトーン)を介して露光した。上記マスクは、図1に示すように非露光部がX軸方向及びY軸方向に行列状に配置され、X軸方向には45nm間隔(図1のW1)で、Y軸方向には60nm間隔(図1のW2)でそれぞれ配置されている。すなわち、露光部のX軸方向の幅W1は45nmであり、露光部のY軸方向の幅W2は60nmである。液浸液としては超純水を使用した。その後下記表5に記載のPEB温度で60秒間加熱した後、有機現像液である酢酸ブチルで30秒間現像し、スピン乾燥してパターン(楕円形状のホールパターン)を得た。
(露光ラチチュード;EL性能)
測長走査型電子顕微鏡(SEM(株)日立製作所S−9380II)によりホールサイズを観察し、X軸方向のホールサイズ(ホールのX軸方向のサイズのうち最大のサイズ)が平均45nmのホールパターンを解像する時の最適露光量を感度(Eopt)(mJ/cm2)とした。求めた最適露光量(Eopt)を基準とし、次いでホールサイズが目的の値である45nmの±10%(即ち、40.5nm及び49.5nm)となるときの露光量を求めた。そして、次式で定義される露光ラチチュード(EL)を算出した。ELの値が大きいほど、露光量変化による性能変化が小さく、良好である。
[EL(%)]=[(ホールサイズが40.5nmとなる露光量)−(ホールサイズが49.5nmとなる露光量)]/Eopt ×100
上記最適露光量(Eopt)で露光された1ショット内において、互いの間隔が1μmの20箇所の領域において、各領域ごとに任意の25個(すなわち、計500個)のX軸方向のホールサイズを測定し、これらの標準偏差(σ)を求め、3σを算出した。値が小さいほど寸法のばらつきが小さく、良好な性能であることを示す。
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29SR(Brewer社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い膜厚98nmの反射防止膜を形成し、その上に、下記表6に記載のレジスト組成物を塗布し、100℃で60秒間に亘ってベークを行い、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。
また、実施例112では、レジスト膜の上に、更に表6に記載したトップコート組成物を用いてトップコートを形成した。具体的には、レジスト膜の上にトップコート組成物を塗布し、120℃で60秒間に亘ってベークを行い、膜厚100nmのトップコートを形成した。
上記のようにして得られたレジスト膜又はレジスト膜及びトップコートを形成したウエハをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製;XT1700i、NA1.20、C−Quad、アウターシグマ0.98、インナーシグマ0.89、XY偏向)を用い、露光部のX軸方向のサイズが45nm、ピッチ(図2のP1)が90nm、露光部のY軸方向のサイズが60nm、ピッチ(図2のP2)が120nmのパターン形成用のマスク(6%ハーフトーン)を介して露光した。上記マスクは、図2に示すように露光部がX軸方向及びY軸方向に行列状に配置され、X軸方向には45nm間隔で、Y軸方向には60nm間隔でそれぞれ配置されている。すなわち、露光部のX軸方向の幅W1は45nmであり、露光部のY軸方向の幅W2は60nmである。液浸液としては超純水を使用した。その後下記表6に記載のPEB温度で60秒間加熱した後、アルカリ現像液であるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してパターン(楕円形状のホールパターン)を得た。
(露光ラチチュード;EL性能)
測長走査型電子顕微鏡(SEM(株)日立製作所S−9380II)によりホールサイズを観察し、X軸方向のホールサイズ(ホールのX軸方向のサイズのうち最大のサイズ)が平均45nmのホールパターンを解像する時の最適露光量を感度(Eopt)(mJ/cm2)とした。求めた最適露光量(Eopt)を基準とし、次いでホールサイズが目的の値である45nmの±10%(即ち、40.5nm及び49.5nm)となるときの露光量を求めた。そして、次式で定義される露光ラチチュード(EL)を算出した。ELの値が大きいほど、露光量変化による性能変化が小さく、良好である。
[EL(%)]=[(ホールサイズが40.5nmとなる露光量)−(ホールサイズが49.5nmとなる露光量)]/Eopt ×100
上記最適露光量(Eopt)で露光された1ショット内において、互いの間隔が1μmの20箇所の領域において、各領域ごとに任意の25個(すなわち、計500個)のX軸方向のホールサイズを測定し、これらの標準偏差(σ)を求め、3σを算出した。値が小さいほど寸法のばらつきが小さく、良好な性能であることを示す。
2 露光部
W1 X軸方向の露光部の幅
W2 Y軸方向の露光部の幅
P1 X軸方向のパターンのピッチ
P2 Y軸方向のパターンのピッチ
Claims (18)
- 下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R14及びR15の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R14及びR15は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、Rxは、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、下記一般式(b−2)で表される1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
一般式(b−2)中、Rzはアルキル基を表し、
Ybは単結合又はアルキレン基を表し、
*は前記一般式(b−1)中のRxとの結合手を表す。 - 下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R14及びR15の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R14及びR15は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、Rxは、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
Rxで表される2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基が置換基を有する場合の置換基は、炭素数1〜20の炭化水素基若しくはオキシ炭化水素基、又はハロゲン原子である。 - 下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R13は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R14及びR15は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R14及びR15は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R16、R17及びR18は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R16、R17及びR18は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R14及びR15の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R14及びR15は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、Rxは、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
Rtは、炭素原子を表し、
Ryは、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のRxは同一でも異なっていてもよく、複数のRyは同一でも異なっていてもよい。
RF1、RF2及びRF3は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のRF1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF2は同一でも異なっていてもよい。
RF3が複数の場合、複数のRF3は同一でも異なっていてもよい。
M+は、1価のカチオンである。
ただし、一般式(b−1)中のSO3 −に隣接する炭素原子に結合するRF1、RF2及びRF3のうちの少なくともいずれかがフッ素原子又はパーフルオロアルキル基を表す。 - 前記一般式(a−1)中のR14及びR15の少なくとも一方が1価の環状炭化水素基を表す請求項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。
- 前記一般式(a−1)中のR14及びR15の少なくとも一方がアダマンタン−1−イル基を表す請求項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。
- 前記一般式(a−1)中の、
R14及びR15の両方がそれぞれ1価の環状炭化水素基を表す、又は、
R14及びR15のいずれか一方のみが1価の環状炭化水素基を表し、かつR16、R17及びR18から選択される2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成する、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。 - 前記一般式(b−1)中のibが0又は1を表す請求項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。
- 下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
R y は、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、RF1及びRF3のいずれか少なくとも一方は水素原子又はアルキル基を表す。
ibは、1を表す。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。 - 下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
R y は、1価の有機基を表し、
kbは、2を表す。複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ibが2以上の場合、複数のR F1 は同一でも異なっていてもよく、複数のR F2 は同一でも異なっていてもよい。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。 - 前記一般式(b−1)におけるRt及びRyが、Rxとしての前記脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基の環構造上の同一炭素原子に結合するか、又は互いに隣接する2つの炭素原子にそれぞれ結合している、請求項1〜9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。
- 下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
Ry は、下記一般式(b−2)で表される1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のR F1 は同一でも異なっていてもよく、複数のR F2 は同一でも異なっていてもよい。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。
一般式(b−2)中、Rzはアルキル基を表し、
Ybは単結合又はアルキレン基を表し、
*は前記一般式(b−1)中のRxとの結合手を表す。 - 下記一般式(a−1)で表される繰り返し単位を有する樹脂(A)と、活性光線又は放射線により酸を発生する下記一般式(b−1)で表される化合物(B)(ただし、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネートを除く)と、下記一般式(d1−1)〜(d1−3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物とを含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(a−1)中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表し、
R 13 は、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
R 14 及びR 15 は、それぞれ独立して、1価の鎖状炭化水素基、又は1価の環状炭化水素基を表し、
R 14 及びR 15 は、互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
R 16 、R 17 及びR 18 は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基を表し、
R 16 、R 17 及びR 18 は、これらのうちの2つ以上が互いに結合して脂環構造を形成してもよく、
n11は、0を表す。
ただし、R 14 及びR 15 の少なくとも一方は1価の環状炭化水素基を表すか、又は、R 14 及びR 15 は互いに結合して脂環構造を形成する。
一般式(b−1)中、R x は、2価の脂環式炭化水素基又は脂肪族複素環基を表し、
R t は、炭素原子を表し、
R y は、1価の有機基を表し、
kbは、1〜3の整数を表す。kbが2以上の場合、複数のR x は同一でも異なっていてもよく、複数のR y は同一でも異なっていてもよい。
R F1 、R F2 及びR F3 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、又はアルキル基を表し、
ibは、0〜3の整数を表す。ただし、ibが0の場合、kbは1又は2である。ibが2以上の場合、複数のR F1 は同一でも異なっていてもよく、複数のR F2 は同一でも異なっていてもよい。
R F3 が複数の場合、複数のR F3 は同一でも異なっていてもよい。
M + は、1価のカチオンである。
一般式(d1−1)〜(d1−3)中、Rd1〜Rd4はアルキル基又はアルケニル基を表す。ただし、一般式(d1−2)中のRd2における、硫黄原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子は結合していないものとする。
Yd1は単結合又は2価の連結基を表し、
mは1以上の整数を表し、
Mdm+はそれぞれ独立にm価のカチオンを表す。 - 前記樹脂(A)が、更に、前記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、酸の作用により分解し極性が増大する基を含む繰り返し単位(a−4)を有する、請求項1〜12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。
- 前記樹脂(A)が、更に、前記一般式(a−1)で表される繰り返し単位とは異なる、ラクトン構造、スルトン構造、及びカーボネート構造からなる群から選択される少なくとも1種を含む繰り返し単位(a−3)を有する、請求項1〜13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。
- 請求項1〜14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により形成される感活性光線性又は感放射線性膜。
- (i)請求項1〜14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によって感活性光線性又は感放射線性膜を支持体上に形成する工程、
(ii)前記感活性光線性又は感放射線性膜に活性光線又は放射線を照射する工程、及び、
(iii)前記活性光線又は放射線が照射された感活性光線性又は感放射線性膜を、現像液を用いて現像する工程、を有するパターン形成方法。 - 前記現像液が、有機溶剤を含有する現像液である、請求項16に記載のパターン形成方法。
- 請求項16又は17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。
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