JP7009076B2 - 塩、酸発生剤、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 - Google Patents
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Description
[1]式(I0)で表される酸発生剤及び酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂を含むレジスト組成物。
[式(I0)中、
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
m及びnは、それぞれ独立に、1又は2を表し、mが2のとき、2つのR1は同一又は相異なり、nが2のとき、2つのR2は同一又は相異なる。
R50は、炭素数3~12の直鎖のアルキル基を表す。
R3、R4、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
Xは、酸素原子、硫黄原子又はメチレン基を表す。
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
Lb1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の脂環式飽和炭化水素基を表し、該脂環式飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。]
[2]R50が、炭素数4~8の直鎖のアルキル基である[1]記載のレジスト組成物。
[3]Xが、酸素原子である[1]又は[2]記載のレジスト組成物。
[4]Yが、置換基を有していてもよいアダマンチル基を表し、該アダマンチル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい[1]~[3]のいずれか記載のレジスト組成物。
[5]酸不安定基を有する構造単位が、式(a1-0)、式(a1-1)及び式(a1-2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種である[1]~[4]のいずれか記載のレジスト組成物。
[式(a1-0)、式(a1-1)及び式(a1-2)中、
La01、La1及びLa2は、それぞれ独立に、-O-又は*-O-(CH2)k1-CO-O-を表し、k1は1~7のいずれかの整数を表し、*は-CO-との結合手を表す。
Ra01、Ra4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
Ra02、Ra03及びRa04は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~18の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表す。
Ra6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せることにより形成される基を表す。
m1は0~14のいずれかの整数を表す。
n1は0~10のいずれかの整数を表す。
n1’は0~3のいずれかの整数を表す。]
[6]樹脂が、さらに、ラクトン環を有する構造単位を含む[1]~[5]のいずれか記載のレジスト組成物。
[7]ラクトン環を有する構造単位が、式(a3-4)で表される構造単位である[6]記載のレジスト組成物。
[式(a3-4)中、
Ra24は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
La7は、-O-、*-O-La8-O-、*-O-La8-CO-O-、*-O-La8-CO-O-La9-CO-O-又は*-O-La8-O-CO-La9-O-を表す。
*は-CO-との結合手を表す。
La8及びLa9は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
Ra25は、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を表す。
w1は、0~8のいずれかの整数を表す。w1が2以上のとき、複数のRa25は互いに同一であってもよく、異なってもよい。]
[8]酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩をさらに含有する[1]~[7]のいずれかに記載のレジスト組成物。
[9]さらに、フッ素原子を有する構造単位を含む樹脂を含有する[1]~[8]のいずれかに記載のレジスト組成物。
[10](1)[1]~[9]のいずれかに記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含むレジストパターンの製造方法。
[11]式(I)で表される塩。
[式(I)中、
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
m及びnは、それぞれ独立に、1又は2を表し、mが2のとき、2つのR1は同一又は相異なり、nが2のとき、2つのR2は同一又は相異なる。
RC5は、炭素数7~12の直鎖のアルキル基を表す。
R3、R4、R6、R7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
Xは、酸素原子、硫黄原子又はメチレン基を表す。
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
Lb1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。]
「(メタ)アクリル系モノマー」とは、「CH2=CH-CO-」又は「CH2=C(CH3)-CO-」の構造を有するモノマーの少なくとも1種を意味する。同様に「(メタ)アクリレート」及び「(メタ)アクリル酸」とは、それぞれ「アクリレート及びメタクリレートの少なくとも1種」及び「アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種」を意味する。
「レジスト組成物の固形分」とは、レジスト組成物の総量から、後述する溶剤(E)を除いた成分の合計を意味する。
本発明のレジスト組成物は、
式(I0)で表される酸発生剤(以下、「酸発生剤(I0)」という場合がある)と、酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂(以下、「樹脂(A)」という場合がある)とを含有する。
本発明のレジスト組成物は、酸発生剤(I0)と樹脂(A)に加えて、さらにクエンチャー(以下「クエンチャー(C)」という場合がある)及び/又は溶剤(以下「溶剤(E)」という場合がある)を含有していることが好ましい。
本発明のレジスト組成物は、さらに、弱酸分子内塩(以下「弱酸分子内塩(D)」という場合がある)等を包含する酸性度の弱い酸を発生する塩を含有していることが好ましい。
[式(I0)中、
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
m及びnは、それぞれ独立に、1又は2を表し、mが2のとき、2つのR1は同一又は相異なり、nが2のとき、2つのR2は同一又は相異なる。
R50は、炭素数3~12の直鎖のアルキル基を表す。
R3、R4、R6、R7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
Xは、酸素原子、硫黄原子又はメチレン基を表す。
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
Lb1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の脂環式飽和炭化水素基を表し、該脂環式飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。]
アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基及びドデシル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、2-アルキルアダマンタン-2-イル基、1-(アダマンタン-1-イル)アルカン-1-イル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
これらを組み合わせることにより形成される基としては、アラルキル基が挙げられ、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
炭化水素基に含まれる-CH2-が、-O-又は-CO-に置き換わった基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等の炭素数1~12のアルコキシ基;アセチル基;メトキシカルボニル基、アセチルオキシ基、ブトキシカルボニルオキシ基等の炭素数2~12のアルコキシカルボニル基;ベンゾイルオキシ基等の炭素数2~12のアシルオキシ基が挙げられる。
nは、2であることが好ましい。
m及びnのうち、少なくとも一つが2であることが好ましく、m及びnがともに2であることがより好ましい。
R1は、水素原子が好ましい。
R2は、水素原子が好ましい。
R1及びR2は、ともに水素原子であることが好ましい。
アルキル基に含まれる-CH2-が、-O-又は-CO-に置き換わった基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、エトキシエトキシ基、エトキシエトキシエトキシ基、エトキシエトキシエトキシエトキシ基、エトキシエトキシエトキシエトキシエトキシ基、アセチル基、メトキシカルボニル基、アセチルオキシ基、ブトキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
R3、R4、R6及びR7は、それぞれ独立して、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より好ましい。
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であることが好ましく、ともにフッ素原子であることがより好ましい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、ヘプタン-1,7-ジイル基、オクタン-1,8-ジイル基、ノナン-1,9-ジイル基、デカン-1,10-ジイル基、ウンデカン-1,11-ジイル基、ドデカン-1,12-ジイル基、トリデカン-1,13-ジイル基、テトラデカン-1,14-ジイル基、ペンタデカン-1,15-ジイル基、ヘキサデカン-1,16-ジイル基及びヘプタデカン-1,17-ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
エタン-1,1-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ペンタン-2,4-ジイル基、2-メチルプロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,2-ジイル基、ペンタン-1,4-ジイル基、2-メチルブタン-1,4-ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;
シクロブタン-1,3-ジイル基、シクロペンタン-1,3-ジイル基、シクロヘキサン-1,4-ジイル基、シクロオクタン-1,5-ジイル基等のシクロアルカンジイル基である単環式の2価の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルナン-1,4-ジイル基、ノルボルナン-2,5-ジイル基、アダマンタン-1,5-ジイル基、アダマンタン-2,6-ジイル基等の多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基等が挙げられる。
[式(b1-1)中、
Lb2は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
Lb3は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
ただし、Lb2とLb3との炭素数合計は、22以下である。
式(b1-2)中、
Lb4は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
Lb5は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
ただし、Lb4とLb5との炭素数合計は、22以下である。
式(b1-3)中、
Lb6は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
Lb7は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
ただし、Lb6とLb7との炭素数合計は、23以下である。]
2価の飽和炭化水素基としては、Lb1の2価の飽和炭化水素基と同様のものが挙げられる。
Lb3は、好ましくは炭素数1~4の2価の飽和炭化水素基である。
Lb4は、好ましくは炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基であり、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。
Lb5は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
Lb6は、好ましくは単結合又は炭素数1~4の2価の飽和炭化水素基であり、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。
Lb7は、好ましくは単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基であり、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよく、該2価の飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
Lb1の2価の飽和炭化水素基に含まれる-CH2-が-O-又は-CO-で置き換わった基としては、式(b1-1)又は式(b1-3)で表される基が好ましい。
[式(b1-4)中、
Lb8は、単結合又は炭素数1~22の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。
式(b1-5)中、
Lb9は、炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb10は、単結合又は炭素数1~19の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。ただし、Lb9及びLb10の合計炭素数は20以下である。
式(b1-6)中、
Lb11は、炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb12は、単結合又は炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。ただし、Lb11及びLb12の合計炭素数は21以下である。
式(b1-7)中、
Lb13は、炭素数1~19の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb14は、単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb15は、単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。ただし、Lb13~Lb15の合計炭素数は19以下である。
式(b1-8)中、
Lb16は、炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb17は、炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb18は、単結合又は炭素数1~17の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子又はヒドロキシ基に置換されていてもよい。ただし、Lb16~Lb18の合計炭素数は19以下である。]
Lb9は、好ましくは炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
Lb10は、好ましくは単結合又は炭素数1~19の2価の飽和炭化水素基であり、より好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
Lb11は、好ましくは炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
Lb12は、好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
Lb13は、好ましくは炭素数1~12の2価の飽和炭化水素基である。
Lb14は、好ましくは単結合又は炭素数1~6の2価の飽和炭化水素基である。
Lb15は、好ましくは単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基であり、より好ましくは単結合又は炭素数1~8の2価の飽和炭化水素基である。
Lb16は、好ましくは炭素数1~12の2価の飽和炭化水素基である。
Lb17は、好ましくは炭素数1~6の2価の飽和炭化水素基である。
Lb18は、好ましくは単結合又は炭素数1~17の2価の飽和炭化水素基であり、より好ましくは単結合又は炭素数1~4の2価の飽和炭化水素基である。
[式(b1-9)中、
Lb19は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
Lb20は、単結合又は炭素数1~23の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に置換されていてもよい。ただし、Lb19及びLb20の合計炭素数は23以下である。
式(b1-10)中、
Lb21は、単結合又は炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
Lb22は、単結合又は炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb23は、単結合又は炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に置換されていてもよい。ただし、Lb21~Lb23の合計炭素数は21以下である。
式(b1-11)中、
Lb24は、単結合又は炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。
Lb25は、炭素数1~21の2価の飽和炭化水素基を表す。
Lb26は、単結合又は炭素数1~20の2価の飽和炭化水素基を表し、該2価の飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子、ヒドロキシ基又はアシルオキシ基に置換されていてもよい。該アシルオキシ基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該アシルオキシ基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基に置換されていてもよい。
ただし、Lb24~Lb26の合計炭素数は21以下である。]
Yで表される脂環式炭化水素基に含まれる-CH2-が-O-、-SO2-又は-CO-で置き換わる場合、その数は1つでもよいし、2以上の複数でもよい。そのような基としては、式(Y12)~式(Y38)で表される基が挙げられる。
つまり、Yが式(Y28)~式(Y33)等のスピロ環を構成する場合には、2つの酸素間のアルカンジイル基は、1以上のフッ素原子を有することが好ましい。また、ケタール構造に含まれるアルカンジイル基のうち、酸素原子に隣接するメチレン基には、フッ素原子が置換されていないものが好ましい。
Yで表される脂環式炭化水素基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数1~12のアルキル基、炭素数3~16の脂環式炭化水素基、炭素数1~12のアルコキシ基、炭素数6~18の芳香族炭化水素基、炭素数7~21のアラルキル基、炭素数2~4のアシル基、グリシジルオキシ基又は-(CH2)ja-O-CO-Rb1基(式中、Rb1は、炭素数1~16のアルキル基、炭素数3~16の脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の芳香族炭化水素基を表す。jaは、0~4のいずれかの整数を表す)等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p-メチルフェニル基、p-tert-ブチルフェニル基、p-アダマンチルフェニル基;トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-ジエチルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、ヘプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等が挙げられる。
ヒドロキシ基で置換されているアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基等のヒドロキシアルキル基が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基及びドデシルオキシ基等が挙げられる。
アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基及びナフチルエチル基等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基等が挙げられる。
酸発生剤(I0)としては、式(I)で表される塩(以下「塩(I)」という場合がある)が挙げられる。
[式(I)中、R1、R2、R3、R4、R6、R7、m、n、X、Q1、Q2、Lb1及びYは、上記と同じ意味を表す。
RC5は、炭素数7~12の直鎖のアルキル基を表す。]
(式中、R1~R4、R50、R6、R7、m、n、X、Q1、Q2、Lb1及びYは、前記と同義である。
Ra1~Ra3は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表す。
Ra4は、水素原子又は炭素数1~12の炭化水素基を表す。)
溶剤としては、アセトニトリル、クロロホルム等が挙げられる。
式(I-b)で表される塩としては、下記式で表される塩等が挙げられる。
溶剤としては、アセトニトリル、クロロホルム等が挙げられる。
触媒としては、酢酸銅(II)等が挙げられる。
溶剤としては、酢酸、無水酢酸等が挙げられる。
触媒としては、硫酸等が挙げられる。
溶剤としては、アセトニトリル、クロロホルム等が挙げられる。
触媒としては、酢酸銅(II)等が挙げられる。
酸発生剤として、酸発生剤(I0)及び酸発生剤(B)を含有する場合、酸発生剤(I0)と酸発生剤(B)との含有量の比(質量比、酸発生剤(I0):酸発生剤(B))は、通常、1:99~99:1、好ましくは2:98~98:2、より好ましくは5:95~95:5である。
酸発生剤(B)としては、イオン性酸発生剤でも、非イオン性発生剤でもよい。好ましくは、イオン性酸発生剤である。イオン性酸発生剤としては、公知のカチオンと公知のアニオンとの組み合わせからなるイオン性酸発生剤が挙げられる。
レジスト組成物において、酸発生剤(I0)及び酸発生剤(B)を酸発生剤として用いる場合、酸発生剤(I0)及び酸発生剤(B)の合計含有量は、樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは1.5~40重量部より好ましくは3~35重量部である。
樹脂(A)は、酸不安定基を有する構造単位(以下「構造単位(a1)」という場合がある)を有する。ここで、酸不安定基とは、脱離基を有し、酸との接触により脱離基が脱離して、親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)を形成する基を意味する。樹脂(A)は、さらに、構造単位(a1)以外の構造単位を含んでいることが好ましい。構造単位(a1)以外の構造単位としては、酸不安定基を有さない構造単位(以下「構造単位(s)」という場合がある)、その他の構造単位(以下「構造単位(t)」という場合がある)が挙げられる。
構造単位(a1)は、酸不安定基を有するモノマー(以下「モノマー(a1)」という場合がある)から導かれる。
樹脂(A)に含まれる酸不安定基は、式(1)で表される基及び/又は式(2)で表される基が好ましい。
[式(1)中、Ra1~Ra3は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せた基を表すか、Ra1及びRa2は互いに結合してそれらが結合する炭素原子とともに炭素数3~20の2価の脂環式炭化水素基を形成する。
naは、0又は1を表す。
*は結合手を表す。]
[式(2)中、Ra1’及びRa2’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、Ra3’は、炭素数1~20の炭化水素基を表すか、Ra2’及びRa3’は互いに結合してそれらが結合する炭素原子及びXとともに炭素数3~20の2価の複素環基を形成し、該炭化水素基及び該2価の複素環基に含まれる-CH2-は、-O-又は-S-で置き換わってもよい。
Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
*は結合手を表す。]
Ra1~Ra3の脂環式炭化水素基としては、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。Ra1~Ra3の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3~16の脂環式炭化水素基である。
naは、好ましくは0である。
アルキル基及び脂環式炭化水素基は、上記と同様のものが挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p-メチルフェニル基、p-tert-ブチルフェニル基、p-アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-ジエチルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。
Ra2’及びRa3’が互いに結合してそれらが結合する炭素原子及びXとともに形成する2価の複素環基としては、下記の基が挙げられる。*は、結合手を表す。
Ra1’及びRa2’のうち、少なくとも1つは水素原子であることが好ましい。
[式(a1-0)、式(a1-1)及び式(a1-2)中、
La01、La1及びLa2は、それぞれ独立に、-O-又は*-O-(CH2)k1-CO-O-を表し、k1は1~7のいずれかの整数を表し、*は-CO-との結合手を表す。
Ra01、Ra4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
Ra02、Ra03及びRa04は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~18の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表す。
Ra6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せることにより形成される基を表す。
m1は0~14のいずれかの整数を表す。
n1は0~10のいずれかの整数を表す。
n1’は0~3のいずれかの整数を表す。]
Ra4及びRa5は、好ましくはメチル基である。
Ra02、Ra03、Ra04、Ra6及びRa7のアルキル基の炭素数は、好ましくは1~6であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
Ra02、Ra03、Ra04、Ra6及びRa7の脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3~8であり、より好ましくは3~6である。
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた基は、これらアルキル基と脂環式炭化水素基とを組合せた合計炭素数が4~18であることが好ましい。このような基としては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基、メチルアダマンチル基、シクロヘキシルメチル基、メチルシクロへキシルメチル基、アダマンチルメチル基、ノルボルニルメチル基等が挙げられる。
Ra04は、好ましくは炭素数1~6のアルキル基又は炭素数5~12の脂環式炭化水素基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、シクロヘキシル基又はアダマンチル基である。
m1は、好ましくは0~3のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0~3のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
n1’は好ましくは0又は1である。
上記の構造単位では、式(a1-0)、式(a1-1)又は式(a1-2)におけるRa01、Ra4、Ra5に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位も、上記構造単位の具体例として挙げられる。
樹脂(A)が上記構造単位を含む場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、10~95モル%が好ましく、15~90モル%がより好ましく、20~85モル%がさらに好ましい。
[式(a1-5)中、
Ra8は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
Za1は、単結合又は*-(CH2)h3-CO-L54-を表し、h3は1~4のいずれかの整数を表し、*は、L51との結合手を表す。
L51、L52、L53及びL54は、それぞれ独立に、-O-又は-S-を表す。
s1は、1~3のいずれかの整数を表す。
s1’は、0~3のいずれかの整数を表す。]
式(a1-5)においては、Ra8は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基であることが好ましい。
L51は、酸素原子であることが好ましい。
L52及びL53のうち、一方が-O-であり、他方が-S-であることが好ましい。
s1は、1であることが好ましい。
s1’は、0~2のいずれかの整数であることが好ましい。
Za1は、単結合又は*-CH2-CO-O-であることが好ましい。
樹脂(A)が上記構造単位を含む場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、10~95モル%が好ましく、15~90モル%がより好ましく、20~85モル%がさらに好ましい。
構造単位(a1)は、好ましくは構造単位(a1-2)を含む。
本発明の樹脂(A)は、構造単位(a1)に加えて、さらに、ラクトン環を有する構造単位(以下「構造単位(a3)」という場合がある)を有することが好ましい。
La4、La5及びLa6は、それぞれ独立に、-O-又は*-O-(CH2)k3-CO-O-(k3は1~7のいずれかの整数を表す。)で表される基を表す。
La7は、-O-、*-O-La8-O-、*-O-La8-CO-O-、*-O-La8-CO-O-La9-CO-O-又は*-O-La8-O-CO-La9-O-を表す。
La8及びLa9は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルカンジイル基を表す。
*はカルボニル基との結合手を表す。
Ra18、Ra19及びRa20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
Ra24は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
Ra21は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を表す。
Ra22、Ra23及びRa25は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1~4の脂肪族炭化水素基を表す。
p1は0~5のいずれかの整数を表す。
q1は、0~3のいずれかの整数を表す。
r1は、0~3のいずれかの整数を表す。
w1は、0~8のいずれかの整数を表す。
p1、q1、r1及びw1が2以上のとき、複数のRa21、Ra22、Ra23及び/又はRa25は互いに同一であってもよく、異なってもよい。]
Ra24のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
Ra24のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基及びn-ヘキシル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1~4のアルキル基が挙げられ、より好ましくはメチル基又はエチル基が挙げられる。
Ra24のハロゲン原子を有するアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec-ブチル基、ペルフルオロtert-ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基、トリヨードメチル基等が挙げられる。
La7は、好ましくは単結合又は*-La8-CO-O-であり、より好ましくは単結合、-CH2-CO-O-又は-C2H4-CO-O-である。
Ra18~Ra21は、好ましくはメチル基である。
Ra24は、好ましくは水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、より好ましくは水素原子、メチル基又はエチル基であり、さらに好ましくは水素原子又はメチル基である。
Ra22、Ra23及びRa25は、それぞれ独立に、好ましくはカルボキシ基、シアノ基又はメチル基である。
p1、q1、r1及びw1は、それぞれ独立に、好ましくは0~2のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
式(a3-4)は、式(a3-4)’が特に好ましい。
(式中、Ra24、La7は、上記と同じ意味を表す。)
また、構造単位(a3-1)、構造単位(a3-2)、構造単位(a3-3)及び構造単位(a3-4)の含有率は、それぞれ、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、5~60モル%であることが好ましく、5~50モル%であることがより好ましく、10~50モル%であることがさらに好ましい。
構造単位(a2)が有するヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基でも、フェノール性ヒドロキシ基でもよい。
本発明のレジスト組成物からレジストパターンを製造するとき、露光光源としてKrFエキシマレーザ(248nm)、電子線又はEUV(超紫外光)等の高エネルギー線を用いる場合には、構造単位(a2)として、フェノール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)を用いることが好ましい。また、ArFエキシマレーザ(193nm)等を用いる場合には、構造単位(a2)として、アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)が好ましい。構造単位(a2)としては、1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。
La3は、-O-又は*-O-(CH2)k2-CO-O-を表し、
k2は1~7のいずれかの整数を表す。*は-CO-との結合手を表す。
Ra14は、水素原子又はメチル基を表す。
Ra15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0~10のいずれかの整数を表す。]
Ra14は、好ましくはメチル基である。
Ra15は、好ましくは水素原子である。
Ra16は、好ましくは水素原子又はヒドロキシ基である。
o1は、好ましくは0~3のいずれかの整数であり、より好ましくは0又は1である。
上記構造単位においては、式(a2-1)中のRa14に相当するメチル基が水素原子に置き換わった化合物も、上記構造単位の具体例として挙げられる。
樹脂(A)が構造単位(a2-1)を含む場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位の合計に対して、通常1~45モル%であり、好ましくは1~40モル%であり、より好ましくは1~35モル%であり、さらに好ましくは2~20モル%である。
構造単位(t)としては、ハロゲン原子を有していてもよい構造単位(以下、場合により「構造単位(a4)」という。)及び非脱離炭化水素基を有する構造単位(以下「構造単位(a5)」という場合がある)などが挙げられる。
[式(a4-0)中、R5は、水素原子又はメチル基を表す。
L5は、単結合又は炭素数1~4の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
L3は、炭素数1~8のペルフルオロアルカンジイル基又は炭素数3~12のペルフルオロシクロアルカンジイル基を表す。
R6は、水素原子又はフッ素原子を表す。]
L3のペルフルオロシクロアルカンジイル基としては、ペルフルオロシクロヘキサンジイル基、ペルフルオロシクロペンタンジイル基、ペルフルオロシクロヘプタンジイル基、ペルフルオロアダマンタンジイル基等が挙げられる。
L3は、好ましくは炭素数1~6のペルフルオロアルカンジイル基であり、より好ましくは炭素数1~3のペルフルオロアルカンジイル基である。
[式(a4-1)中、Ra41は、水素原子又はメチル基を表す。
Ra42は、置換基を有していてもよい炭素数1~20の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。
Aa41は、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルカンジイル基又は式(a-g1)で表される基を表す。]
Aa42及びAa44は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~5の2価の脂肪族炭化水素基を表す。
Aa43は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1~5の2価の脂肪族炭化水素基を表す。
Xa41及びXa42は、それぞれ独立に、-O-、-CO-、-CO-O-又は-O-CO-を表す。
ただし、Aa42、Aa43、Aa44、Xa41及びXa42の炭素数の合計は7以下である。
*で表される2つの結合手のうち、右側の*が-O-CO-Ra42との結合手である。]
鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基は、炭素-炭素不飽和結合を有していてもよいが、鎖式及び環式の脂肪族飽和炭化水素基並びにこれらを組合せることにより形成される基が好ましい。該脂肪族飽和炭化水素基としては、直鎖又は分岐のアルキル基及び単環又は多環の脂環式炭化水素基、並びに、アルキル基及び脂環式炭化水素基を組み合わせることにより形成される脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニリル基、フェナントリル基及びフルオレニル基が挙げられる。
[式(a-g3)中、Xa43は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
Aa45は、少なくとも1つのハロゲン原子を有する炭素数1~17の脂肪族炭化水素基を表す。
*は結合手を表す。]
Ra42は、ハロゲン原子を有してもよい脂肪族炭化水素基であることが好ましく、ハロゲン原子を有するアルキル基及び/又は式(a-g3)で表される基を有する脂肪族炭化水素基であることがより好ましい。
Ra42がハロゲン原子を有する脂肪族炭化水素基である場合、Ra42は好ましくはフッ素原子を有する脂肪族炭化水素基であり、より好ましくはペルフルオロアルキル基又はペルフルオロシクロアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数が1~6のペルフルオロアルキル基であり、特に好ましくは炭素数1~3のペルフルオロアルキル基である。ペルフルオロアルキル基としては、ペルフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルフルオロヘプチル基及びペルフルオロオクチル基等が挙げられる。ペルフルオロシクロアルキル基としては、ペルフルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。
Ra42が、式(a-g3)で表される基を有する脂肪族炭化水素基である場合、式(a-g3)で表される基に含まれる炭素数を含めて、脂肪族炭化水素基の総炭素数は、15以下が好ましく、12以下がより好ましい。式(a-g3)で表される基を置換基として有する場合、その数は1個が好ましい。
Aa41のアルカンジイル基における置換基としては、ヒドロキシ基及び炭素数1~6のアルコキシ基等が挙げられる。
Aa41は、好ましくは炭素数1~4のアルカンジイル基であり、より好ましくは炭素数2~4のアルカンジイル基であり、さらに好ましくはエチレン基である。
該脂肪族飽和炭化水素基としては、アルキル基(当該アルキル基は直鎖でも分岐していてもよい)及び脂環式炭化水素基、並びに、アルキル基及び脂環式炭化水素基を組合せることにより形成される脂肪族炭化水素基等が挙げられる。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、1-メチルプロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,3-ジイル基、2-メチルプロパン-1,2-ジイル基等が挙げられる。
Aa42、Aa43及びAa44の脂肪族炭化水素基の置換基としては、ヒドロキシ基及び炭素数1~6のアルコキシ基等が挙げられる。
sは、0であることが好ましい。
[式(a4-4)中、Rf21は、水素原子又はメチル基を表す。
Af21は、-(CH2)j1-、-(CH2)j2-O-(CH2)j3-又は-(CH2)j4-CO-O-(CH2)j5-を表す。
j1~j5は、それぞれ独立に、1~6のいずれかの整数を表す。
Rf22は、フッ素原子を有する炭素数1~10の炭化水素基を表す。]
構造単位(a5)が有する非脱離炭化水素基としては、直鎖、分岐又は環状の炭化水素基が挙げられる。なかでも、構造単位(a5)は、脂環式炭化水素基を有する基であることが好ましい。
構造単位(a5)としては、例えば、式(a5-1)で表される構造単位が挙げられる。
[式(a5-1)中、R51は、水素原子又はメチル基を表す。
R52は、炭素数3~18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は炭素数1~8の脂肪族炭化水素基又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
但し、L55との結合位置にある炭素原子に結合する水素原子は、炭素数1~8の脂肪族炭化水素基で置換されない。
L55は、単結合又は炭素数1~18の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。]
炭素数1~8の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基及び2-エチルヘキシル基等のアルキル基が挙げられる。
置換基を有した脂環式炭化水素基としては、3-ヒドロキシアダマンチル基、3-メチルアダマンチル基などが挙げられる。
R52は、好ましくは無置換の炭素数3~18の脂環式炭化水素基であり、より好ましくはアダマンチル基、ノルボルニル基又はシクロヘキシル基である。
2価の脂肪族飽和炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、ブタンジイル基及びペンタンジイル基等のアルカンジイル基が挙げられる。
2価の脂環式飽和炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式飽和炭化水素基としては、シクロペンタンジイル基及びシクロヘキサンジイル基等のシクロアルカンジイル基が挙げられる。多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基としては、アダマンタンジイル基及びノルボルナンジイル基等が挙げられる。
樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは、2,000以上(より好ましくは2,500以上、さらに好ましくは3,000以上)、50,000以下(より好ましくは30,000以下、さらに好ましくは15,000以下)である。本明細書では、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで実施例に記載の条件により求めた値である。
本発明のレジスト組成物は、樹脂(A)以外の樹脂を含んでもよい。このような樹脂としては、例えば、構造単位(s)のみからなる樹脂、構造単位(a4)を含む樹脂(ただし、構造単位(a1)を含まない、以下「樹脂(X)」という場合がある。)が挙げられ、樹脂(X)が好ましい。
樹脂(X)において、構造単位(a4)の含有率は、樹脂(X)の全構造単位に対して、40モル%以上が好ましく、45モル%以上がより好ましく、50モル%以上がさらに好ましい。
樹脂(X)がさらに有していてもよい構造単位としては、構造単位(a2)、構造単位(a3)及びその他の公知のモノマーに由来する構造単位が挙げられる。
樹脂(X)の重量平均分子量は、好ましくは、8,000以上(より好ましくは10,000以上)、80,000以下(より好ましくは60,000以下)である。かかる樹脂(X)の重量平均分子量の測定手段は、樹脂(A)の場合と同様である。
レジスト組成物が樹脂(X)を含む場合、その含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは1~60質量部であり、より好ましくは1~50質量部であり、さらに好ましくは1~40質量部であり、特に好ましくは2~30質量部である。
溶剤(E)の含有率は、通常、レジスト組成物中90質量%以上、好ましくは92質量%以上、より好ましくは94質量%以上であり、99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。溶剤(E)の含有率は、例えば液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィー等の公知の分析手段で測定できる。
本発明のレジスト組成物は、クエンチャー(以下「クエンチャー(C)」という場合がある)を含有していてもよい。クエンチャー(C)は、塩基性の含窒素有機化合物又は酸発生剤(B)よりも酸性度の弱い酸を発生する塩が挙げられる。
塩基性の含窒素有機化合物としては、アミン及びアンモニウム塩が挙げられる。アミンとしては、脂肪族アミン及び芳香族アミンが挙げられる。脂肪族アミンとしては、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンが挙げられる。
酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩における酸性度は酸解離定数(pKa)で示される。酸発生剤から発生する酸よりも酸性度の弱い酸を発生する塩は、該塩から発生する酸のpKaが、通常-3<pKaの塩であり、好ましくは-1<pKa<7の塩であり、より好ましくは0<pKa<5の塩である。酸発生剤から発生する酸よりも弱い酸を発生する塩としては、下記式で表される塩、特開2015-147926号公報記載の式(D)で表される弱酸分子内塩、並びに特開2012-229206号公報、特開2012-6908号公報、特開2012-72109号公報、特開2011-39502号公報及び特開2011-191745号公報記載の塩が挙げられる。
RD1及びRD2は、それぞれ独立に、炭素数1~12の炭化水素基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数2~7のアシル基、炭素数2~7のアシルオキシ基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、ニトロ基又はハロゲン原子を表す。
m’及びn’は、それぞれ独立に、0~4のいずれかの整数を表し、m’が2以上の場合、複数のRD1は同一であっても異なってもよく、n’が2以上の場合、複数のRD2は同一であっても異なってもよい。]
脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ノニル基等のアルキル基が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、単環式及び多環式のいずれでもよく、飽和及び不飽和のいずれでもよい。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、シクロノニル基、シクロドデシル基等のシクロアルキル基、ノルボニル基、アダマンチル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-エチルフェニル基、4-プロピルフェニル基、4-イソプロピルフェニル基、4-ブチルフェニル基、4-t-ブチルフェニル基、4-ヘキシルフェニル基、4-シクロヘキシルフェニル基、アントリル基、p-アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6-ジエチルフェニル基、2-メチル-6-エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
これらを組み合わせることにより形成される基としては、アルキル-シクロアルキル基、シクロアルキル-アルキル基、アラルキル基(例えば、フェニルメチル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニル-1-プロピル基、1-フェニル-2-プロピル基、2-フェニル-2-プロピル基、3-フェニル-1-プロピル基、4-フェニル-1-ブチル基、5-フェニル-1-ペンチル基、6-フェニル-1-ヘキシル基等)等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基、シクロヘキサンカルボニル基等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、上記アシル基にオキシ基(-O-)が結合した基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、上記アルコキシ基にカルボニル基(-CO-)が結合した基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
m’及びn’は、それぞれ独立に、0~2のいずれかの整数であることが好ましく、0であることがより好ましい。m’が2以上の場合、複数のRD1は同一であっても異なってもよく、n’が2以上の場合、複数のRD2は同一であっても異なってもよい。
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、上述の成分以外の成分(以下「その他の成分(F)」という場合がある。)を含有していてもよい。その他の成分(F)に特に限定はなく、レジスト分野で公知の添加剤、例えば、増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料等を利用できる。
本発明のレジスト組成物は、本発明の樹脂(A)及び酸発生剤(B)、並びに、必要に応じて、樹脂(X)、クエンチャー(C)、溶剤(E)及びその他の成分(F)を混合することにより調製することができる。混合順は任意であり、特に限定されるものではない。混合する際の温度は、10~40℃から、樹脂等の種類や樹脂等の溶剤(E)に対する溶解度等に応じて適切な温度を選ぶことができる。混合時間は、混合温度に応じて、0.5~24時間の中から適切な時間を選ぶことができる。なお、混合手段も特に制限はなく、攪拌混合等を用いることができる。
各成分を混合した後は、孔径0.003~0.2μm程度のフィルターを用いてろ過することが好ましい。
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含む。
現像後レジストパターンを超純水で洗浄し、次いで、基板及びパターン上に残った水を除去することが好ましい。
有機系現像液に含まれる有機溶剤としては、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン等のケトン溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル溶剤;酢酸ブチル等のエステル溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル溶剤;N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド溶剤;アニソール等の芳香族炭化水素溶剤等が挙げられる。
有機系現像液中、有機溶剤の含有率は、90質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に有機溶剤のみであることがさらに好ましい。
中でも、有機系現像液としては、酢酸ブチル及び/又は2-ヘプタノンを含む現像液が好ましい。有機系現像液中、酢酸ブチル及び2-ヘプタノンの合計含有率は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、90質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に酢酸ブチル及び/又は2-ヘプタノンのみであることがさらに好ましい。
有機系現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。また、有機系現像液には、微量の水分が含まれていてもよい。
現像の際、有機系現像液とは異なる種類の溶剤に置換することにより、現像を停止してもよい。
洗浄後は、基板及びパターン上に残ったリンス液を除去することが好ましい。
本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、ArFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、電子線(EB)露光用のレジスト組成物又はEUV露光用のレジスト組成物、特にArFエキシマレーザ液浸露光用のレジスト組成物として好適であり、半導体の微細加工に有用である。
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで下記条件により求めた値である。
装置:HLC-8120GPC型(東ソー社製)
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
式(I-18-a)で表される化合物37.63部、式(I-18-b)で表される化合物20部、酢酸40部及び無水酢酸30部を混合し、23℃で30分間攪拌し、5℃まで冷却した。得られた混合物に、硫酸20部を加え、3時間撹拌した後、23℃に昇温し、更に、48時間撹拌した。得られた反応物に、tert-ブチルメチルエーテル60部、イオン交換水110部及び臭化ナトリウム10部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-18-c)で表される塩22.47部を得た。
式(I-18-c)で表される塩5.87部、式(I-18-d)で表される化合物1.57部及びクロロホルム45部を混合し、23℃で2時間攪拌することにより、式(I-18-e)で表される塩を含む溶液を得た。得られた溶液に、式(I-18-f)で表される塩5.87部を混合し、23℃で2時間攪拌した。得られた反応物に、イオン交換水21部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を3回繰り返した。回収された有機層を濃縮した。濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル60部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-18-g)で表される化塩6.85部を得た。
式(I-18-g)で表される化合物5.75部、式(I-18-h)で表される化合物0.82部及びクロロホルム30部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合液に、二酢酸銅(II)・一水和物0.02部を添加し、更に、60℃で15時間還流攪拌した。得られた反応物を23℃まで冷却後、5%シュウ酸水15部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層にイオン交換水15部を加えて23℃で30分間攪拌した。その後、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を6回繰り返した。得られた有機層を濃縮した。得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル30部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-18)で表される塩3.82部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 237.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 339.1
式(I-105-a)で表される化合物26.68部、式(I-105-b)で表される化合物10部、酢酸20部及び無水酢酸15部を混合し、23℃で30分間攪拌し、5℃まで冷却した。得られた混合物に、硫酸10部を混合し、3時間撹拌した。得られた混合物を23℃に昇温し、更に、48時間撹拌した。得られた反応物に、tert-ブチルメチルエーテル30部、イオン交換水75及び臭化ナトリウム5部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-105-c)で表される塩12.84部を得た。
式(I-105-c)で表される塩12.84部、式(I-105-d)で表される化合物2.77部及びクロロホルム60部を混合し、23℃で2時間攪拌することにより、式(I-105-e)で表される塩を含む溶液を得た。得られた溶液に、式(I-105-f)で表される塩9.33部を混合し、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%炭酸水素ナトリウム水溶液40部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この洗浄操作を4回繰り返した。回収された有機層に、イオン交換水40部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を3回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル115部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-105-g)で表される塩11.51部を得た。
式(I-105-g)で表される塩11.51部、式(I-105-h)で表される化合物1.45部及びクロロホルム60部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合液に、二酢酸銅(II)・一水和物0.03部を添加し、更に、60℃で15時間還流攪拌した。得られた反応物を23℃まで冷却し、5%シュウ酸水30部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層にイオン交換水30部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を6回繰り返した。得られた有機層を濃縮し、得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル50部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-105)で表される塩6.62部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 293.2
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 323.1
式(I-18-c)で表される塩22.47部、式(I-18-d)で表される化合物6.59部及びクロロホルム92部を混合し、23℃で3時間攪拌し、濃縮した。得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル100部を加えて、23℃で30分間攪拌し、上澄み液を除去し、濃縮することにより、式(I-18-e)で表される塩18.43部を得た。
式(I-18-e)で表される塩18.43部、式(I-18-h)で表される化合物3.81部及びクロロホルム86部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合液に、二酢酸銅(II)・一水和物0.07部を添加した後、更に、60℃で13時間還流攪拌し、濃縮した。得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル77部を加えて、23℃で30分間攪拌した後、上澄み液を除去し、濃縮することにより、式(I-17-a)で表される化合物12.85部を得た。
式(I-105-f)で表される塩13.08部、式(I-17-a)で表される塩12.85部及びクロロホルム66部を混合し、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%シュウ酸水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル100部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-17)で表される塩14.28部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 237.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 323.1
式(I-105-c)で表される塩12.84部、式(I-105-d)で表される化合物2.77部及びクロロホルム60部を混合し、23℃で2時間攪拌し、濃縮した。得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル100部を加えて、23℃で30分間攪拌した後、上澄み液を除去し、濃縮することにより、式(I-105-e)で表される塩8.42部を得た。
式(I-105-e)で表される塩6.86部、式(I-18-h)で表される化合物1.16部及びクロロホルム25部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合液に、二酢酸銅(II)・一水和物0.02部を添加し、60℃で8時間還流攪拌し、濃縮した。得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル45部を加えて、23℃で30分間攪拌し、上澄み液を除去し、濃縮することにより、式(I-90-a)で表される塩4.12部を得た。
式(I-90-b)で表される塩1.36部、式(I-90-a)で表される塩1.49部及びクロロホルム20部を仕込み、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%シュウ酸水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル100部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-90)で表される塩1.12部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 293.2
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 339.1
式(I-2-a)で表される塩1.36部、式(I-17-a)で表される塩1.29部及びクロロホルム10部を混合し、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%シュウ酸水5部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水5部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル100部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-2)で表される塩1.33部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 237.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 339.1
式(I-18-f)で表される塩1.51部、式(I-90-a)で表される塩1.49部及びクロロホルム20部を混合し、23℃で2時間攪拌した。得られた反応物に、5%シュウ酸水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル50部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-106)で表される塩1.12部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 293.2
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 339.1
式(I-18-g)で表される塩5.75部、式(I-128-h)で表される化合物0.95部及びクロロホルム30部を混合し、23℃で30分間攪拌した。得られた混合液に、二酢酸銅(II)・一水和物0.02部を添加した後、更に、60℃で15時間還流攪拌した。得られた反応物を23℃まで冷却後、5%シュウ酸水15部を加えて23℃で30分間攪拌した後、分液して有機層を取り出した。回収された有機層にイオン交換水15部を加えて23℃で30分間攪拌した後、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を6回繰り返した。得られた有機層を濃縮した後、得られた残渣に、tert-ブチルメチルエーテル30部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-128)で表される塩2.68部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 253.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 339.1
式(I-128-h)で表される化合物0.95部を、式(I-238-h)で表される化合物0.81部に置き換えた以外は、合成例4と同様にして式(I-238)で表される塩を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 235.2
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 339.1
式(I-3-f)で表される塩13.08部、式(I-17-a)で表される塩12.85部及びクロロホルム80部を混合し、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%シュウ酸水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル100部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-3)で表される塩13.98部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 237.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 323.0
式(I-3-f)で表される塩3.93部、式(I-90-a)で表される塩4.47部及びクロロホルム100部を仕込み、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%シュウ酸水100部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水100部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル30部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-91)で表される塩3.42部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 293.2
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 323.0
式(I-3)で表される塩2.39部及び1,2-ジクロロエタン20部を仕込み、23℃で30分間攪拌した。その後、式(I-16-a)で表される化合物3.62部及びp-トルエンスルホン酸0.15部を添加し、100℃で、3時間還流攪拌した。得られた反応物を23℃まで冷却し、クロロホルム60部及び8.7%炭酸水素ナトリウム水溶液17.7部を加え、23℃で30分間攪拌した。その後、静置し、分液した。回収された有機層に、イオン交換水60部を仕込み23℃で30分間攪拌し、分液することにより有機層を回収した。この水洗の操作を5回行った。得られた有機層に活性炭0.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。ろ液を濃縮することにより、式(I-16)で表される塩2.01部を得た。
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 517.1
式(I-91)で表される塩2.63部及び1,2-ジクロロエタン20部を仕込み、23℃で30分間攪拌した。その後、式(I-16-a)で表される化合物3.62部及びp-トルエンスルホン酸0.15部を添加し、100℃で、3時間還流攪拌した。得られた反応物を23℃まで冷却し、クロロホルム60部及び8.7%炭酸水素ナトリウム水溶液17.7部を加え、23℃で30分間攪拌した。その後、静置し、分液した。回収された有機層に、イオン交換水60部を仕込み23℃で30分間攪拌し、分液することにより有機層を回収した。この水洗の操作を5回行った。得られた有機層に活性炭0.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。ろ液を濃縮することにより、式(I-104)で表される塩1.98部を得た。
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 517.1
式(I-19-f)で表される塩13.51部、式(I-17-a)で表される塩12.85部及びクロロホルム80部を混合し、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%シュウ酸水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水33部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル100部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-19)で表される塩12.46部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 237.1
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 337.1
式(I-19-f)で表される塩4.06部、式(I-90-a)で表される塩4.47部及びクロロホルム100部を仕込み、23℃で2時間攪拌した。回収された反応物に、5%シュウ酸水100部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。回収された有機層に、イオン交換水100部を加えて23℃で30分間攪拌し、分液して有機層を取り出した。この水洗操作を5回繰り返した。回収された有機層を濃縮し、濃縮マスに、tert-ブチルメチルエーテル30部を加えて攪拌し、ろ過することにより、式(I-107)で表される塩3.69部を得た。
MASS(ESI(+)Spectrum):M+ 293.2
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 337.1
式(I-19)で表される塩2.45部及び1,2-ジクロロエタン20部を仕込み、23℃で30分間攪拌した。その後、式(I-16-a)で表される化合物3.62部及びp-トルエンスルホン酸0.15部を添加し、100℃で、3時間還流攪拌した。得られた反応物を23℃まで冷却し、クロロホルム60部及び8.7%炭酸水素ナトリウム水溶液17.7部を加え、23℃で30分間攪拌した。その後、静置し、分液した。回収された有機層に、イオン交換水60部を仕込み23℃で30分間攪拌し、分液することにより有機層を回収した。この水洗の操作を5回行った。得られた有機層に活性炭0.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。ろ液を濃縮することにより、式(I-22)で表される塩1.98部を得た。
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 531.1
式(I-107)で表される塩2.69部及び1,2-ジクロロエタン20部を仕込み、23℃で30分間攪拌した。その後、式(I-16-a)で表される化合物3.62部及びp-トルエンスルホン酸0.15部を添加し、100℃で、3時間還流攪拌した。得られた反応物を23℃まで冷却し、クロロホルム60部及び8.7%炭酸水素ナトリウム水溶液17.7部を加え、23℃で30分間攪拌した。その後、静置し、分液した。回収された有機層に、イオン交換水60部を仕込み23℃で30分間攪拌し、分液することにより有機層を回収した。この水洗の操作を5回行った。得られた有機層に活性炭0.50部を仕込み、23℃で30分間攪拌し、ろ過した。ろ液を濃縮することにより、式(I-110)で表される塩1.98部を得た。
MASS(ESI(-)Spectrum):M- 531.1
モノマーとして、モノマー(a1-1-3)、モノマー(a1-2-11)、モノマー(a1-0-1)、モノマー(a2-1-1)及びモノマー(a3-4-2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1-1-3):モノマー(a1-2-11):モノマー(a1-0-1):モノマー(a2-1-1):モノマー(a3-4-2)〕が15:25:10:3:47となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.9×103の樹脂A1(共重合体)を収率78%で得た。この樹脂A1は、以下の構造単位を有するものである。
モノマーとして、モノマー(a5-1-1)及びモノマー(a4-0-12)を用い、そのモル比〔モノマー(a5-1-1):モノマー(a4-0-12)〕が50:50となるように混合し、全モノマー量の1.2質量倍のメチルイソブチルケトンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して3mol%添加し、70℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過し、重量平均分子量1.0×104の樹脂X1(共重合体)を収率91%で得た。この樹脂X1は、以下の構造単位を有するものである。
以下に示す成分の各々を表2に示す質量部で混合して溶剤に溶解させた後、孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターでろ過して、レジスト組成物を調製した。
A1、X1:樹脂A1、樹脂X1
<酸発生剤>
I-2:式(I-2)で表される塩
I-3:式(I-3)で表される塩
I-16:式(I-16)で表される塩
I-17:式(I-17)で表される塩
I-18:式(I-18)で表される塩
I-19:式(I-19)で表される塩
I-22:式(I-22)で表される塩
I-90:式(I-90)で表される塩
I-91:式(I-91)で表される塩
I-104:式(I-104)で表される塩
I-105:式(I-105)で表される塩
I-106:式(I-106)で表される塩
I-107:式(I-107)で表される塩
I-110:式(I-110)で表される塩
I-128:式(I-128)で表される塩
I-238:式(I-238)で表される塩
B1-21:式(B1-21)で表される塩(特開2012-224611号公報の実施例に従って合成)
B1-X1:式(B1-X1)で表される塩(特開2012-224611号公報の実施例に従って合成)
B1-X2:式(B1-X2)で表される塩(特開2014-166983号公報を参考にして合成)
<化合物(D)>
D1:(東京化成工業(株)製)
<溶剤>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 265部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20部
2-ヘプタノン 20部
γ-ブチロラクトン 3.5部
シリコンウェハに、有機反射防止膜用組成物(ARC-29;日産化学(株)製)を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、ウェハ上に膜厚78nmの有機反射防止膜を形成した。次いで、この有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物を乾燥後の膜厚が85nmとなるように塗布(スピンコート)した。塗布後、シリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表2の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベークし、組成物層を形成した。組成物層が形成されたシリコンウェハに、液浸露光用ArFエキシマステッパー(XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X-Y偏光)で、コンタクトホールパターン(ホールピッチ90nm/ホール径55nm)を形成するためのマスクを用いて、露光量を段階的に変化させて露光した。なお、液浸媒体としては超純水を使用した。
露光後、ホットプレート上にて、表2の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベークを行った。次いで、このシリコンウェハ上の組成物層を、現像液として酢酸ブチル(東京化成工業(株)製)を用いて、23℃で20秒間ダイナミックディスペンス法によって現像を行うことにより、ネガ型レジストパターンを製造した。
実効感度において、マスクホール径(マスクが有する透光部のホール径)がそれぞれ57nm、56nm、55nm、54nm、53nm(ホールピッチはいずれも90nm)のマスクを用いて、レジストパターンを形成した。マスクホール径を横軸に、露光によって基板に形成(転写)されたレジストパターンのホール径を縦軸にプロットした時の回帰直線の傾きをMEF値として算出した。
MEF値が、4.7以下のものを、MEFが良好であると評価して、○と、
MEF値が、4.7を超えるものを、MEFが良好でないと評価して、×とした。
その結果を表3に示す。括弧内の数値はMEF値を示す。
Claims (9)
- 式(I0-1)で表される酸発生剤及び酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂を含むレジスト組成物。
[式(I0-1)中、
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
mm及びnnは、それぞれ2を表し、2つのR1は同一又は相異なり、2つのR2は同一又は相異なる。
R50は、炭素数3~12の直鎖のアルキル基を表す。
R3、R4、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
Xは、酸素原子、硫黄原子又はメチレン基を表す。
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
Lb1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の脂環式飽和炭化水素基を表し、該脂環式飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。] - 式(I0-2)で表される酸発生剤及び酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂を含むレジスト組成物。
[式(I0-2)中、
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
m及びnは、それぞれ独立に、1又は2を表し、mが2のとき、2つのR1は同一又は相異なり、nが2のとき、2つのR2は同一又は相異なる。
R50は、炭素数3~12の直鎖のアルキル基を表す。
R3、R4、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
X2は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
Lb1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の脂環式飽和炭化水素基を表し、該脂環式飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。] - R50が、炭素数4~8の直鎖のアルキル基である請求項1又は2に記載のレジスト組成物。
- Xが、酸素原子又は硫黄原子である請求項1又は請求項1を引用する請求項3に記載のレジスト組成物。
- Yが、置換基を有していてもよいアダマンチル基を表し、該アダマンチル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい請求項1~4のいずれか記載のレジスト組成物。
- 酸不安定基を有する構造単位が、式(a1-0)、式(a1-1)及び式(a1-2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1~5のいずれか記載のレジスト組成物。
[式(a1-0)、式(a1-1)及び式(a1-2)中、
La01、La1及びLa2は、それぞれ独立に、-O-又は*-O-(CH2)k1-CO-O-を表し、k1は1~7のいずれかの整数を表し、*は-CO-との結合手を表す。
Ra01、Ra4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
Ra02、Ra03及びRa04は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~18の脂環式炭化水素基又はこれらを組み合わせた基を表す。
Ra6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、炭素数3~18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合せることにより形成される基を表す。
m1は0~14のいずれかの整数を表す。
n1は0~10のいずれかの整数を表す。
n1’は0~3のいずれかの整数を表す。] - (1)請求項1~6のいずれかに記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。 - 式(I-1)で表される塩。
[式(I-1)中、
RC1及びRC2は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
qq及びppは、それぞれ2を表し、2つのR1は同一又は相異なり、2つのR2は同一又は相異なる。
RC5は、炭素数7~12の直鎖のアルキル基を表す。
RC3、RC4、RC6、RC7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
XCは、酸素原子、硫黄原子又はメチレン基を表す。
QA1及びQA2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
LAb1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
YAは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。] - 式(I-2)で表される塩。
[式(I-2)中、
RC1及びRC2は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
q及びpは、それぞれ独立に、1又は2を表し、qが2のとき、2つのRC1は同一又は相異なり、pが2のとき、2つのRC2は同一又は相異なる。
RC5は、炭素数7~12の直鎖のアルキル基を表す。
RC3、RC4、RC6、RC7は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-で置き換わっていてもよい。
X2Cは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
QA1及びQA2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1~6のペルフルオロアルキル基を表す。
LAb1は、炭素数1~24の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
YAは、置換基を有していてもよいメチル基又は置換基を有していてもよい炭素数3~18の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-SO2-又は-CO-に置き換わっていてもよい。]
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