WO2012121278A1 - レジストパターン形成方法、及びネガ型現像用レジスト組成物 - Google Patents
レジストパターン形成方法、及びネガ型現像用レジスト組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012121278A1 WO2012121278A1 PCT/JP2012/055776 JP2012055776W WO2012121278A1 WO 2012121278 A1 WO2012121278 A1 WO 2012121278A1 JP 2012055776 W JP2012055776 W JP 2012055776W WO 2012121278 A1 WO2012121278 A1 WO 2012121278A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- group
- carbon atoms
- alkyl group
- atom
- substituent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 0 CC(C)(*)N(C)C Chemical compound CC(C)(*)N(C)C 0.000 description 7
- LOCNJQPOHKCVAS-UHFFFAOYSA-N C=CC1(CCCCC1)OC(CCO)=O Chemical compound C=CC1(CCCCC1)OC(CCO)=O LOCNJQPOHKCVAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUPMDXYUMLXCSK-UHFFFAOYSA-N Cc(cc(cc1C)N(c2ccccc2)c2ccccc2)c1OC(C1(CC(C2)C3)CC3CC2C1)=O Chemical compound Cc(cc(cc1C)N(c2ccccc2)c2ccccc2)c1OC(C1(CC(C2)C3)CC3CC2C1)=O JUPMDXYUMLXCSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
- G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers
- G03F7/325—Non-aqueous compositions
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
- G03F7/0382—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/26—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
- C08F220/28—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
- C08F220/281—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing only one oxygen, e.g. furfuryl (meth)acrylate or 2-methoxyethyl (meth)acrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/26—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
- C08F220/28—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
- C08F220/282—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing two or more oxygen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/26—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
- C08F220/28—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
- C08F220/283—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing one or more carboxylic moiety in the chain, e.g. acetoacetoxyethyl(meth)acrylate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/38—Esters containing sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/38—Esters containing sulfur
- C08F220/382—Esters containing sulfur and containing oxygen, e.g. 2-sulfoethyl (meth)acrylate
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0046—Photosensitive materials with perfluoro compounds, e.g. for dry lithography
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
- G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
- G03F7/0397—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition the macromolecular compound having an alicyclic moiety in a side chain
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2041—Exposure; Apparatus therefor in the presence of a fluid, e.g. immersion; using fluid cooling means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/22—Esters containing halogen
- C08F220/24—Esters containing halogen containing perhaloalkyl radicals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/10—Esters
- C08F220/38—Esters containing sulfur
- C08F220/387—Esters containing sulfur and containing nitrogen and oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F224/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a heterocyclic ring containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F226/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
- C08F226/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a single or double bond to nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F228/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a bond to sulfur or by a heterocyclic ring containing sulfur
- C08F228/06—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a bond to sulfur or by a heterocyclic ring containing sulfur by a heterocyclic ring containing sulfur
Definitions
- a technique (pattern formation technique) in which a fine pattern is formed on a substrate and etching is performed using this as a mask to process a lower layer of the pattern is widely employed in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements.
- the fine pattern is usually made of an organic material, and is formed by a technique such as a lithography method or a nanoimprint method.
- a lithography method a resist film is formed on a support such as a substrate using a resist material containing a base material component such as a resin, and the resist film is selected by radiation such as light or an electron beam.
- a step of forming a resist pattern having a predetermined shape on the resist film is performed by performing a general exposure and developing.
- a structural unit having an acid-decomposable group that decomposes by the action of an acid generated from an acid generator to generate an alkali-soluble group a structural unit having a lactone structure, a structural unit having a polar group such as a hydroxyl group, etc. are used.
- the base resin is an acrylic resin
- the acid-decomposable group generally, a carboxy group in (meth) acrylic acid or the like is protected with an acid-dissociable group such as a tertiary alkyl group or an acetal group Is used.
- immersion exposure is expected to be able to form a resist pattern with low cost, high resolution, and excellent depth of focus, and in the manufacture of semiconductor devices that require a large capital investment.
- lithography characteristics such as resolution
- the semiconductor industry is attracting a great deal of attention.
- Immersion exposure is effective in forming all pattern shapes, and can be combined with super-resolution techniques such as the phase shift method and the modified illumination method that are currently under investigation.
- super-resolution techniques such as the phase shift method and the modified illumination method that are currently under investigation.
- As an immersion exposure technique a technique mainly using an ArF excimer laser as a light source is being actively researched.
- water is mainly studied as an immersion medium.
- the improvement is more important as the pattern dimension is smaller.
- the roughness of the pattern side wall surface causes a shape defect represented by non-uniform line width in the line and space pattern, distortion around the hole in the hole pattern, and the like. Such shape defects may adversely affect the formation of fine semiconductor elements.
- the resist pattern is likely to swell or fall in the positive development process.
- the negative development process since the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed by the organic developer, the resist pattern is unlikely to swell or fall.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and can form a resist pattern that can stably form a fine resist pattern with good lithography characteristics by a negative development process using a developer containing an organic solvent. It is an object of the present invention to provide a negative resist composition for use in the method and the resist pattern forming method.
- the ether solvent is an organic solvent containing C—O—C in the structure.
- organic solvents there are organic solvents that contain multiple types of functional groups that characterize each of the above solvents in the structure, but in that case, any of the solvent types that contain the functional groups of the organic solvent is applicable.
- diethylene glycol monomethyl ether corresponds to both alcohol solvents and ether solvents in the above classification.
- the hydrocarbon solvent is a hydrocarbon solvent made of hydrocarbon and having no substituent (a group or atom other than a hydrogen atom and a hydrocarbon group).
- Any one organic solvent that can be used in combination with a nitrile solvent may be used alone, or two or more organic solvents may be used. Moreover, you may use organic solvents other than the above.
- the substituent for substituting the hydrogen atom bonded to the ⁇ -position carbon atom is an atom or group other than a hydrogen atom, such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, hydroxy An alkyl group etc. are mentioned.
- the ⁇ -position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
- an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the ⁇ -position is substituted with a substituent may be referred to as an ⁇ -substituted acrylate ester.
- halogenated alkyl group as the substituent at the ⁇ -position include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the ⁇ -position” are substituted with a halogen atom. It is done.
- the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
- What is bonded to the ⁇ -position of the ⁇ -substituted acrylate ester is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a hydrogen atom having 1 to 5 carbon atoms
- An alkyl group or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferred, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferred from the viewpoint of industrial availability.
- a ′ and B ′ are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and m ′ is an integer of 0 to 3.
- H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group.
- the substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
- A′—O—B′— or — [A′—C ( ⁇ O) —O] m ′ —B′— A ′ and B ′ each independently have a substituent. It is also a good divalent hydrocarbon group.
- A is preferably a single bond, an ester bond [—C ( ⁇ O) —O—], an ether bond (—O—), an alkylene group or a combination thereof, and among these, an alkylene group Is particularly preferred.
- R 5 and R 6 are each independently an organic group.
- the organic groups of R 5 and R 6 are groups containing carbon atoms, and atoms other than carbon atoms (for example, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, etc.), etc.) You may have.
- As the organic group for R 5 and R 6 an aryl group or an alkyl group is preferable.
- the alkyl group for R 5 and R 6 is not particularly limited, and examples thereof include a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. From the viewpoint of excellent resolution, the number of carbon atoms is preferably 1 to 5. Specific examples include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, nonyl group, decanyl group, and the like. . Among them, a methyl group is preferable because it is more excellent in resolution and can be synthesized at a low cost.
- R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula.
- the ring structure formed together with the sulfur atom may contain a hetero atom such as a sulfur atom or an oxygen atom (—O—, ⁇ O).
- the ring formed include, for example, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, Thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring , Isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthridine ring,
- X ⁇ represents a counter anion.
- the counter anion of X ⁇ is not particularly limited, and the anion of the onium salt acid generator represented by the general formula (b-1) or (b-2) in the component (B) described later Part (R 4 ′′ SO 3 ⁇ ); examples of the anion represented by the general formula (b-3) or (b-4) in the component (B) described later include R 4 ′′ SO 3 ⁇
- the fluorinated alkyl sulfonate ion having 1 to 8 carbon atoms (preferably having 1 to 4 carbon atoms) or at least one selected from the general formulas (b1) to (b8) described later is preferable. .
- R f1 and R f2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, or a fluorinated alkyl group, and at least one of R f1 and R f2 is a fluorine atom or A fluorinated alkyl group;
- an alkyl group of R f1 and R f2 an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group.
- n is an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, and more preferably 1 or 2.
- M m + is a counter cation
- m is an integer of 1 to 3.
- the counter cation of M m + include a metal cation or an onium cation.
- the metal ion of M m + include alkali metal ions such as sodium, potassium and lithium, alkaline earth metal ions such as magnesium and calcium, iron ions and aluminum ions. Among these, sodium ion, potassium ion, and lithium ion are preferable because ion exchange to sulfonate is easy.
- Examples of the onium cation of M m + include a sulfonium cation, an iodonium cation, a phosphonium cation, a diazonium cation, an ammonium cation, and a pyridinium cation. Especially, it is preferable that it is the same as the cation part of the onium salt type acid generator represented by the general formula (b-1) or (b-2) in the component (B) described later.
- the structural unit (a0) of the present invention is a structural unit represented by the following general formula (a0-1), particularly from the viewpoints of acid strength, sensitivity, resolution, roughness, ease of synthesis, and the like.
- a structural unit represented by general formula (a0-2) is preferable.
- R 5 and R 6 are each independently an organic group, and R 5 and R 6 may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula well;
- X - is an counter anion;
- R f1, R f2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, or a fluorinated alkyl group, at least one of R f1, R f2 is a fluorine atom or a A fluorinated alkyl group;
- n is an integer from 1 to 8;
- M m + is a counter cation; and
- m is an integer from 1 to 3.
- R is as defined above, and is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- A, R 4 , R 5 , R 6 , X ⁇ , R f1 , R f2 , n, M m + , m are each represented by the above formula (a0-1) -1), the same as A, R 4 , R 5 , R 6 , X ⁇ , R f1 , R f2 , n, M m + , m in (a0-2-1).
- the structural unit (a0) as the structural unit (a0), one type of structural unit may be used, or two or more types may be used in combination.
- the proportion of the structural unit (a0) is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 1 to 35 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A1). 3 to 30 mol% is more preferable.
- the structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the ⁇ -position may be substituted with a substituent, and has an acid-decomposability that increases polarity by the action of an acid.
- a structural unit containing a group is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the ⁇ -position may be substituted with a substituent, and has an acid-decomposability that increases polarity by the action of an acid.
- the “acid-decomposable group” is an acid-decomposable group capable of cleaving at least part of the bond in the structure of the acid-decomposable group by the action of an acid generated from the component (A1) (the structural unit (a0)) upon exposure It is group which has.
- Examples of the acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid include a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group.
- the polar group include a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group (—SO 3 H), and the like.
- a polar group containing —OH in the structure (hereinafter sometimes referred to as “OH-containing polar group”) is preferable, a carboxy group or a hydroxyl group is preferable, and a carboxy group is particularly preferable.
- the acid-decomposable group include a group in which the polar group is protected with an acid-dissociable group (for example, a group in which a hydrogen atom of an OH-containing polar group is protected with an acid-dissociable group).
- the “acid-dissociable group” means that at least between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by the action of an acid generated from the component (A1) (structural unit (a0)) upon exposure. It is a group having acid dissociation property that can cleave the bond.
- the acid-dissociable group constituting the acid-decomposable group must be a group having a lower polarity than the polar group generated by dissociation of the acid-dissociable group. Is dissociated, a polar group having a polarity higher than that of the acid dissociable group is generated to increase the polarity. As a result, the polarity of the entire component (A1) increases. By increasing the polarity, the solubility in a developer containing an organic solvent (organic developer) is relatively reduced.
- the acid-dissociable group is not particularly limited, and those that have been proposed as acid-dissociable groups for base resins for chemically amplified resists can be used.
- a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group in (meth) acrylic acid or the like; an acetal-type acid dissociable group such as an alkoxyalkyl group is widely known.
- the “tertiary alkyl ester” is an ester formed by replacing the hydrogen atom of a carboxy group with a chain or cyclic alkyl group, and the carbonyloxy group (—C ( ⁇ O ) A structure in which the tertiary carbon atom of the chain or cyclic alkyl group is bonded to the terminal oxygen atom of —O—.
- a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom to form a carboxy group.
- the chain or cyclic alkyl group may have a substituent.
- a group that is acid dissociable by constituting a carboxy group and a tertiary alkyl ester is referred to as a “tertiary alkyl ester type acid dissociable group” for convenience.
- Examples of the tertiary alkyl ester type acid dissociable group include an aliphatic branched acid dissociable group and an acid dissociable group containing an aliphatic cyclic group.
- aliphatic branched means having a branched structure without aromaticity.
- the structure of the “aliphatic branched acid dissociable group” is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group.
- the “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
- Examples of the aliphatic branched acid dissociable group include a group represented by —C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 ).
- R 71 to R 73 are each independently a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- the group represented by —C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 ) preferably has 4 to 8 carbon atoms, and specifically includes a tert-butyl group and a 2-methyl-2-butyl group. 2-methyl-2-pentyl group, 3-methyl-3-pentyl group and the like. A tert-butyl group is particularly preferable.
- the “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
- the aliphatic cyclic group in the “acid-dissociable group containing an aliphatic cyclic group” may or may not have a substituent.
- the basic ring structure excluding the substituent of the aliphatic cyclic group is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
- the aliphatic cyclic group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the aliphatic cyclic group include one or more hydrogen atoms from a monocycloalkane which may or may not be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
- a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane; More specifically, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane; one or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane.
- An alicyclic hydrocarbon group such as a group excluding a hydrogen atom is exemplified. Further, a part of carbon atoms constituting the ring of these alicyclic hydrocarbon groups may be substituted with an ether group (—O—).
- Examples of the acid dissociable group containing an aliphatic cyclic group include: (I) a substituent on a carbon atom bonded to an atom adjacent to the acid dissociable group (for example, —O— in —C ( ⁇ O) —O—) on the ring skeleton of a monovalent aliphatic cyclic group ( An atom or group other than a hydrogen atom) to form a tertiary carbon atom; (Ii) a group having a monovalent aliphatic cyclic group and a branched alkylene having a tertiary carbon atom bonded thereto.
- R 14 represents an alkyl group, and g represents an integer of 0 to 8.
- R 15 and R 16 each independently represents an alkyl group.
- the alkyl group for R 14 may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear or branched.
- the linear alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and still more preferably 1 or 2.
- Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and an n-pentyl group.
- a methyl group, an ethyl group or an n-butyl group is preferable, and a methyl group or an ethyl group is more preferable.
- acetal type acid dissociable group examples include a group represented by the following general formula (p2).
- the linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, still more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
- a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
- the alkyl group in the alkyl alkylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- the linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent.
- the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom ( ⁇ O), and the like.
- the alicyclic hydrocarbon group may or may not have a substituent.
- substituents include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxygen atom ( ⁇ O).
- —O—, —C ( ⁇ O) —O—, —C ( ⁇ O) —, —O—C ( ⁇ O) —O—, —C ( O) —NH—, —NH— (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group, an acyl group, etc.), —S—, —S ( ⁇ O) 2 —, —S ( ⁇ O) 2 —O—, —NH—C ( ⁇ O) —, ⁇ N—, general formula —Y 21 —O—Y 22 —, — [Y 21 —C ( ⁇ O) —O] m ′ —Y 22 — Or a group represented by —Y 21 —O—C ( ⁇ O) —Y 22 —, wherein Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent.
- divalent linking group for Y 2 in particular, a linear or branched alkylene group, a divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent linking group containing a hetero atom is included. preferable. Among these, a linear or branched alkylene group or a divalent linking group containing a hetero atom is preferable.
- R, R 1 ′, R 2 ′, n ′, Y and Y 2 are the same as defined above, and X ′ represents a tertiary alkyl ester-type acid dissociable group.
- X ′ is the same as the tertiary alkyl ester-type acid dissociable group.
- the same thing is mentioned.
- the Y 2 the same groups as those described above for Y 2 in the general formula (a1-0-2).
- Specific examples of the structural units represented by the general formulas (a1-1) to (a1-4) are shown below.
- R ⁇ represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
- R independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- R 11 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
- R 12 represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
- h represents an integer of 1 to 6.
- R is the same as defined above.
- the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R 11 is the same as the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R, and is preferably a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group.
- R is the same as defined above.
- the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R 12 is the same as the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R, and is preferably a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group.
- h is preferably 1 or 2, and most preferably 2.
- a ′′ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group.
- z may be any of 0 to 2, and is most preferably 0. When z is 2, the plurality of R 7 may be the same or different.
- a linear or branched alkylene group or a divalent linking group containing an oxygen atom as a hetero atom is preferable.
- a linear alkylene group a methylene group or an ethylene group is preferable, and a methylene group is particularly preferable.
- a branched alkylene group an alkylmethylene group or an alkylethylene group is preferable, and —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 — or —C (CH 3 ) 2 CH 2 — is particularly preferable.
- R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is the same as R in the description of the component (A).
- Specific examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, and neopentyl.
- a lower linear or branched alkyl group is a lower linear or branched alkyl group.
- the alkyl group for R 51 and R 52 may be linear, branched, or cyclic.
- the linear or branched alkyl group an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable.
- the linear or branched alkyl group in R 51 and R 52 may have a cyclic alkyl group as a substituent.
- the cyclic alkyl group in R 51 and R 52 includes, as a substituent, a linear or branched alkyl group, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an oxygen atom ( ⁇ O), etc. You may have. Examples of the cyclic alkyl group and the linear or branched alkyl group as the substituent are the same as those described above.
- the alkyl group in R 51 and R 52 may contain an oxygen atom at any position.
- R 51 and R 52 are preferably a hydrogen atom, and R 51 and R More preferably, both of 52 are hydrogen atoms.
- the cyclic alkylene group which may have an oxygen atom at an arbitrary position represented by W is excellent in various lithographic properties, and therefore is a monocyclic group or a polycyclic group. Either is preferable. Among these, a polycyclic group is more preferable, and a 2- to 4-cyclic group is particularly preferable from the viewpoint that lithography properties are improved by increasing Tg and etching resistance is further improved.
- the alkylene group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 5 to 12 carbon atoms.
- Examples of the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms for R include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms have been substituted with halogen atoms.
- Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
- R is preferably a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group, from the viewpoint of industrial availability.
- the alkyl group is a linear, branched or cyclic monovalent saturated hydrocarbon group, preferably a saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, A saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable.
- R 41 and R 42 are an alkylene group which may be bonded and contain an oxygen atom or a sulfur atom at any position, —O— or —S—.
- the alkylene group formed by combining R 41 and R 42 is a linear, branched or cyclic divalent saturated hydrocarbon group, preferably having 1 to 4 carbon atoms and having 1 to 2 carbon atoms. More preferred is C1 (methylene group).
- the structural unit (a7) is represented by the following general formula (a7 -1-1), (a7-1-2) or (a7-1-3).
- the alkyl group is preferably a linear, branched or cyclic monovalent saturated hydrocarbon group, and is a saturated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. More preferably, it is a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
- a chain-like tertiary alkoxycarbonyl group such as a tert-butoxycarbonyl group or a tert-pentyloxycarbonyl group is particularly preferable.
- R, R 41 , R 42, R 44 is the same as R, R 41, R 42, R 44 in the formula (a7-1),
- X 1 is an acid dissociable, It is a group.
- an aliphatic branched tertiary alkyl group is preferable.
- “Aliphatic branched” means having a branched structure having no aromaticity.
- the aliphatic branched tertiary alkyl group of R 43 and R 44 is more preferably a tertiary alkyl group having 4 to 8 carbon atoms, specifically, a tert-butyl group, a tert-pentyl group, a tert- A heptyl group etc. are mentioned.
- a tert-butyl group is particularly preferable.
- Examples of the cyclic tertiary alkyl ester type acid dissociable group of R 43 and R 44 include a tertiary alkyl group containing an aliphatic cyclic group.
- the “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity. Specific examples of the aliphatic cyclic group include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as a lower alkyl group, monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane. it can.
- tertiary alkyl group containing an aliphatic cyclic group include a group having a tertiary carbon atom on the ring skeleton of a cyclic alkyl group.
- 2-methyl-2- Examples thereof include an adamantyl group and a 2-ethyl-2-adamantyl group.
- a group having an aliphatic cyclic group such as an adamantyl group and a branched alkylene group having a tertiary carbon atom bonded thereto can be used.
- the “acetal acid dissociable group” is bonded to the terminal nitrogen atom of the sulfonamide group (SO 2 N group).
- this acid acts to bond between the nitrogen atom and the acetal type acid dissociable group. Is disconnected.
- Examples of the acetal type acid dissociable group include the same as the acetal type acid dissociable group in the structural unit (a1).
- the “alkoxycarbonyl group” is bonded to the nitrogen atom at the terminal of the sulfonamide group (SO 2 N group).
- this acid acts to break the bond between the nitrogen atom and the alkoxycarbonyl group.
- the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a propyloxycarbonyl group, a butoxycarbonyl group, and a pentyloxycarbonyl group. Of these, a chain-like tertiary alkoxycarbonyl group such as a tert-butoxycarbonyl group or a tert-pentyloxycarbonyl group is preferable.
- R is the same as R in the formula (a7-1); a plurality of R 45 may be the same or different.
- at least one is a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; the remaining two R 45 are each independently a linear or branched chain having 1 to 4 carbon atoms Or a monovalent aliphatic cyclic group having 4 to 20 carbon atoms, or the remaining two R 45 's are bonded to each other to form a carbon number together with the carbon atom to which each is bonded. 4 to 20 divalent aliphatic cyclic groups are formed.
- the group represented by —C (R 45 ) 3 in formula (a7-1-12) is 1 -(1-adamantyl) -1-methylethyl group, 1- (1-adamantyl) -1-methylpropyl group, 1- (1-adamantyl) -1-methylbutyl group, 1- (1-adamantyl) -1- Methylpentyl group; 1- (1-cyclopentyl) -1-methylethyl group, 1- (1-cyclopentyl) -1-methylpropyl group, 1- (1-cyclopentyl) -1-methylbutyl group, 1- (1- Cyclopentyl) -1-methylpentyl group; -(1-cyclohexyl) -1-methylethyl group, 1- (1-cyclohexyl) -1-methylpropyl group, 1- (1-cyclohexyl) -1-methylbut
- One of the plurality of R 45 is a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the remaining two R 45 are bonded to each other, together with the carbon atom to which each is bonded,
- the group represented by —C (R 45 ) 3 in the formula (a7-1-12) is 2-methyl-2- Adamantyl group, 2-ethyl-2-adamantyl group, 1-methyl-1-cyclopentyl group, 1-ethyl-1-cyclopentyl group, 1-methyl-1-cyclohexyl group, 1-ethyl-1-cyclohexyl group, etc. It is done.
- a polymer compound comprising the structural units (a0), (a1), (a2), (a3) and (a5); a polymer comprising the structural units (a0), (a1) and (a2) Compound; polymer compound composed of structural units (a0), (a1), (a2) and (a6); polymer compound composed of structural units (a0), (a1), (a3) and (a5); Examples thereof include a polymer compound composed of (a0), (a1), (a5) and (a7).
- the component (A1) can be obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
- a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN).
- AIBN azobisisobutyronitrile
- the component (A1) is used in combination with a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH in the above polymerization, so that the terminal A —C (CF 3 ) 2 —OH group may be introduced into the.
- the negative developing resist composition of the present invention further contains an acid generator component (B) that does not correspond to the component (A) and generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as “component (B)”). May be.
- component (B) azo salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, diazomethanes such as poly (bissulfonyl) diazomethanes, etc.
- acid generators such as acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, and disulfone acid generators.
- onium salt acid generator for example, a compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) can be used.
- R 1 ′′ to R 3 ′′ each independently represents an aryl group, alkyl group or alkenyl group which may have a substituent. Any two of R 1 ′′ to R 3 ′′ may be bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula. Further, since the lithography properties and resist pattern shape is further improved, among the R 1 " ⁇ R 3", it is preferable that at least one is an aryl group, among the R 1 " ⁇ R 3", 2 or more Are more preferably aryl groups, and it is particularly preferable that all of R 1 ′′ to R 3 ′′ are aryl groups.
- an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms; some or all of the hydrogen atoms of the unsubstituted aryl group are alkyl groups, alkoxy groups, halogen atoms, hydroxyl groups Oxo group ( ⁇ O), aryl group, alkoxyalkyloxy group, alkoxycarbonylalkyloxy group, —C ( ⁇ O) —O—R 6 ′, —O—C ( ⁇ O) —R 7 ′, —O And substituted aryl groups substituted with —R 8 ′ and the like.
- R 6 ′, R 7 ′ and R 8 ′ are each a linear, branched or cyclic saturated hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms or a cyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or 2 to 5 carbon atoms. It is a linear or branched aliphatic unsaturated hydrocarbon group.
- the unsubstituted aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms because it can be synthesized at low cost. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
- the halogen atom as a substituent in the substituted aryl group is preferably a fluorine atom.
- the aryl group as a substituent in the substituted aryl group include the same aryl groups as those described above for R 1 ′′ to R 3 ′′, preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms. Group is more preferable, and phenyl group and naphthyl group are more preferable.
- alkoxyalkyloxy group in the substituted aryl group for example, General formula: —O—C (R 47 ) (R 48 ) —O—R 49 wherein R 47 and R 48 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group; R 49 is an alkyl group. ] Is represented.
- the alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms and may be linear or branched, and is preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group. At least one of R 47 and R 48 is preferably a hydrogen atom.
- the alkyl group for R 49 preferably has 1 to 15 carbon atoms and may be linear, branched or cyclic.
- the linear or branched alkyl group for R 49 preferably has 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group.
- the cyclic alkyl group for R 49 preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms.
- monocycloalkanes preferably, monocycloalkanes, bicycloalkanes, tricycloalkanes, tetracycloalkanes which may or may not be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group, etc.
- a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from the polycycloalkane examples include cyclopentane and cyclohexane.
- the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
- the tertiary alkyl group for R 56 includes a 2-methyl-2-adamantyl group, a 2-ethyl-2-adamantyl group, a 1-methyl-1-cyclopentyl group, a 1-ethyl-1-cyclopentyl group, and 1-methyl.
- R 56 ′ is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or an aliphatic cyclic group that may contain a hetero atom.
- alkyl group for R 56 ′ include the same alkyl groups as those described above for R 49 .
- fluorinated alkyl group for R 56 ′ include groups in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group for R 49 have been substituted with fluorine atoms.
- Examples of the aliphatic cyclic group which may contain a hetero atom in R 56 ′ include an aliphatic cyclic group containing no hetero atom, an aliphatic cyclic group containing a hetero atom in the ring structure, and an aliphatic cyclic group. Examples include those in which a hydrogen atom in the group is substituted with a heteroatom.
- the aliphatic cyclic group containing no hetero atom includes a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane. Can be mentioned.
- a group in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane, and the like. More specifically, one hydrogen atom was removed from a monocycloalkane such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, or a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Groups and the like.
- the cyclic saturated hydrocarbon group may have a substituent.
- part of the carbon atoms constituting the ring of the cyclic alkyl group may be substituted with a heteroatom, or the hydrogen atom bonded to the ring of the cyclic alkyl group may be substituted with a substituent.
- the former include one or more hydrogen atoms from a heterocycloalkane in which a part of the carbon atoms constituting the ring of the monocycloalkane or polycycloalkane is substituted with a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom.
- examples include groups other than atoms.
- the ring structure may have an ester bond (—C ( ⁇ O) —O—).
- a lactone-containing monocyclic group such as a group obtained by removing one hydrogen atom from ⁇ -butyrolactone, or a group obtained by removing one hydrogen atom from a bicycloalkane, tricycloalkane or tetracycloalkane having a lactone ring.
- other lactone-containing polycyclic groups examples include the same as those described above as the substituent that the linear or branched alkyl group may have, a lower alkyl group, and the like.
- R 6 ′, R 7 ′, and R 8 ′ may be a combination of a linear or branched alkyl group and a cyclic alkyl group.
- a combination of a linear or branched alkyl group and a cyclic alkyl group includes a group in which a cyclic alkyl group is bonded as a substituent to a linear or branched alkyl group, or a substituent to a cyclic alkyl group. And a group having a linear or branched alkyl group bonded thereto.
- Examples of the linear aliphatic unsaturated hydrocarbon group for R 6 ′, R 7 ′, and R 8 ′ include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), and a butynyl group.
- Examples of the branched aliphatic unsaturated hydrocarbon group for R 6 ′, R 7 ′, and R 8 ′ include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
- the linear or branched aliphatic unsaturated hydrocarbon group may have a substituent.
- Examples of the substituent include the same ones as those exemplified as the substituent that the linear or branched alkyl group may have.
- R 7 ′ and R 8 ′ among them, the lithography characteristics and the resist pattern shape are good, so that the linear or branched saturated hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, or the carbon number 3-20 cyclic saturated hydrocarbon groups are preferred.
- the aryl groups for R 1 ′′ to R 3 ′′ are each preferably a phenyl group or a naphthyl group.
- Examples of the alkyl group for R 1 ′′ to R 3 ′′ include a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Of these, the number of carbon atoms is preferably 1 to 5 from the viewpoint of excellent resolution. Specific examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, nonyl group, decyl group and the like. A methyl group is preferable because it is excellent in resolution and can be synthesized at low cost.
- any two of R 1 ′′ to R 3 ′′ are bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula, it is preferable to form a 3- to 10-membered ring including the sulfur atom, It is particularly preferable that a 5- to 7-membered ring is formed.
- the remaining one is preferably an aryl group. Examples of the aryl group include the same aryl groups as R 1 ′′ to R 3 ′′.
- g1 represents the number of repetitions and is an integer of 1 to 5.
- halogenated alkyl group for R 4 ′′ examples include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the linear, branched, or cyclic alkyl group have been substituted with halogen atoms.
- a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. are mentioned, A fluorine atom is preferable.
- the ratio of the number of halogen atoms to the total number of halogen atoms and hydrogen atoms contained in the halogenated alkyl group (halogenation rate (%)) is preferably 10 to 100%. 50 to 100% is preferable, and 100% is most preferable.
- the aryl group in R 4 ′′ is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
- the alkenyl group in R 4 ′′ is preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.
- “may have a substituent” means that a part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group, halogenated alkyl group, aryl group, or alkenyl group are a substituent (hydrogen atom). It may be substituted with other atoms or groups).
- the number of substituents in R 4 ′′ may be one, or two or more.
- Examples of the substituent include a halogen atom, a heteroatom, an alkyl group, and a formula: X b -Q 1- [wherein Q 1 is a divalent linking group containing an oxygen atom, and X b represents a substituent.
- the hydrocarbon group may have 3 to 30 carbon atoms. ] Etc. which are represented by these.
- Examples of the halogen atom and alkyl group include the same groups as those described as the halogen atom and alkyl group in the halogenated alkyl group in R 4 ′′.
- Examples of the hetero atom include an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom.
- the alkylene group for R 91 to R 93 is preferably a linear or branched alkylene group, and the alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms. preferable.
- alkylene group examples include a methylene group [—CH 2 —]; —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —C ( Alkyl methylene groups such as CH 3 ) (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ) (CH 2 CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 2 CH 3 ) 2 —; ethylene group [—CH 2 CH 2— ]; —CH (CH 3 ) CH 2 —, —CH (CH 3 ) CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 CH 2 —, —CH (CH 2 CH 3 ) CH 2 —, etc.
- Alkylethylene groups trimethylene group (n-propylene group) [—CH 2 CH 2 CH 2 —]; alkyl such as —CH (CH 3 ) CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 — trimethylene; tetramethylene group [-CH 2 CH 2 C 2 CH 2 -]; - CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - alkyl tetramethylene group and the like; pentamethylene group [-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —] and the like.
- Q 1 is preferably a divalent linking group containing an ester bond or an ether bond, and in particular, —R 91 —O—, —R 92 —O—C ( ⁇ O) — or —C ( ⁇ O) — O—R 93 —O—C ( ⁇ O) — is preferred.
- the hydrocarbon group of X b may be an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group.
- the aromatic hydrocarbon group may have a substituent.
- a part of carbon atoms constituting the aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a hetero atom, and the hydrogen atom bonded to the aromatic ring of the aromatic hydrocarbon group is substituted with the substituent.
- the former include heteroaryl groups in which some of the carbon atoms constituting the ring of the aryl group are substituted with heteroatoms such as oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, and aromatic hydrocarbons in the arylalkyl groups.
- heteroarylalkyl groups in which a part of carbon atoms constituting the ring is substituted with the heteroatom.
- Examples of the substituent of the aromatic hydrocarbon group in the latter example include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and an oxygen atom ( ⁇ O).
- the alkyl group as a substituent of the aromatic hydrocarbon group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group. preferable.
- the alkoxy group as a substituent of the aromatic hydrocarbon group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n-butoxy group, tert- A butoxy group is preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are most preferable.
- the halogen atom as a substituent for the aromatic hydrocarbon group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
- the halogenated alkyl group as the substituent of the aromatic hydrocarbon group include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
- the aliphatic hydrocarbon group for Xb may be a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group.
- the aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic.
- the aliphatic hydrocarbon group may be a group in which a part of carbon atoms constituting the aliphatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent containing a hetero atom, and hydrogen constituting the aliphatic hydrocarbon group. A part or all of the atoms may be substituted with a substituent containing a hetero atom.
- substituents may be included in the ring structure.
- the substituent that substitutes part or all of the hydrogen atoms include an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, an oxygen atom ( ⁇ O), and a cyano group.
- the alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, or a tert-butoxy group, and a methoxy group or an ethoxy group. Is most preferred.
- the halogenated alkyl group includes a part or all of hydrogen atoms of an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, And a group substituted with a halogen atom.
- aliphatic hydrocarbon group examples include a linear or branched saturated hydrocarbon group, a linear or branched monovalent unsaturated hydrocarbon group, or a cyclic aliphatic hydrocarbon group (aliphatic ring).
- Formula group is preferred.
- the linear saturated hydrocarbon group (alkyl group) preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms.
- the branched saturated hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms.
- alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms.
- Examples include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.
- the unsaturated hydrocarbon group preferably has 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 5, preferably 2 to 4, and particularly preferably 3.
- Examples of the linear monovalent unsaturated hydrocarbon group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), and a butynyl group.
- Examples of the branched monovalent unsaturated hydrocarbon group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
- the unsaturated hydrocarbon group is particularly preferably a propenyl group.
- a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane
- polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane.
- examples include a group excluding a hydrogen atom.
- the aliphatic cyclic group does not contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure, the aliphatic cyclic group is preferably a polycyclic group, and has one or more hydrogen atoms from the polycycloalkane.
- Excluded groups are preferred, and most preferred are groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane.
- the aliphatic cyclic group includes a substituent containing a hetero atom in the ring structure
- examples of the substituent containing a hetero atom include —O—, —C ( ⁇ O) —O—, —S—. , —S ( ⁇ O) 2 — and —S ( ⁇ O) 2 —O— are preferable.
- Specific examples of such aliphatic cyclic groups include groups represented by the following formulas (L1) to (L6) and (S1) to (S4).
- Q ′′ is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, —O—, —S—, —O—R 94 — or —S—R 95 —, wherein R 94 and R 95 are each independently carbon.
- the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, particularly preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
- Examples of the alkoxy group and the halogen atom are the same as those exemplified as the substituent for substituting part or all of the hydrogen atoms.
- Xb is particularly preferably one having a polar site because the lithography properties and the resist pattern shape are further improved.
- Examples of those having a polar moiety include a substituent in which part of the carbon atom constituting the aliphatic cyclic group of Xb includes a hetero atom, that is, —O—, —C ( ⁇ O) —O. —, —C ( ⁇ O) —, —O—C ( ⁇ O) —O—, —C ( ⁇ O) —NH—, —NH— (H is substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group. May be substituted with —S—, —S ( ⁇ O) 2 —, —S ( ⁇ O) 2 —O—, and the like.
- Examples of the fluorinated alkylene group for Y 3 include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group have been substituted with fluorine atoms.
- Y 3 specifically, -CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 CF 2 -, - CF (CF 3) CF 2 -, - CF (CF 2 CF 3) -, —C (CF 3 ) 2 —, —CF 2 CF 2 CF 2 —, —CF (CF 3 ) CF 2 CF 2 —, —CF (CF 3 ) CF 2 CF 2 —, —CF 2 CF (CF 3 ) CF 2 —, —CF (CF 3 ) CF (CF 3 ) —, —C (CF 3 ) 2 CF 2 —, —CF (CF 2 CF 3 ) CF 2 —, —CF (CF 2 CF 3 ) CF 2
- Y 3 is preferably a fluorinated alkylene group, and particularly preferably a fluorinated alkylene group in which the carbon atom bonded to the adjacent sulfur atom is fluorinated.
- fluorinated alkylene group -CF 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 CF 2 -, - CF (CF 3) CF 2 -, - CF 2 CF 2 CF 2 -, -CF (CF 3 ) CF 2 CF 2- , -CF 2 CF (CF 3 ) CF 2- , -CF (CF 3 ) CF 2- , -CF (CF 3 ) CF (CF 3 )-, -C (CF 3 ) 2 CF 2- , —CF (CF 2 CF 3 ) CF 2 —; —CH 2 CF 2 —, —CH 2 CH 2 CF 2 —, —CH 2 CF 2 CF 2 —; —CH 2 CH
- the alkylene group or fluorinated alkylene group may have a substituent.
- An alkylene group or a fluorinated alkylene group has a “substituent” means that part or all of the hydrogen atom or fluorine atom in the alkylene group or fluorinated alkylene group is substituted with an atom or group other than a hydrogen atom and a fluorine atom.
- substituent means that Examples of the substituent that the alkylene group or fluorinated alkylene group may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a hydroxyl group.
- R 5 ′′ to R 6 ′′ each independently represents an aryl group, alkyl group or alkenyl group which may have a substituent. Further, since the lithography properties and resist pattern shape is further improved, among R 5 " ⁇ R 6", it is preferable that at least one is an aryl group, at any aryl group R 5 " ⁇ R 6" More preferably.
- the aryl group for R 5 ′′ and R 6 ′′ the same as the aryl groups for R 1 ′′ to R 3 ′′ can be used.
- the alkyl group for R 5 ′′ to R 6 ′′ the same as the alkyl groups for R 1 ′′ to R 3 ′′ can be used.
- Examples of the alkenyl group for R 5 ′′ to R 6 ′′ include the same alkenyl groups for R 1 ′′ to R 3 ′′. Among these, it is most preferable that all of R 5 ′′ to R 6 ′′ are phenyl groups.
- Specific examples of the cation moiety in the compound represented by the formula (b-2) include diphenyliodonium, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium, and the like. "The, R 4 in the above formula (b-1)" R 4 in the formula (b-2) include the same as.
- onium salt acid generators represented by the formulas (b-1) and (b-2) include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium.
- Trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate or its Nonafluorobutanesulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, its heptaf Oropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, monophenyldimethylsulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate; diphen
- onium salts in which the anion portion of these onium salts is replaced with an anion represented by any of the following formulas (b1) to (b8) can be used.
- y is an integer of 1 to 3
- q1 to q2 are each independently an integer of 1 to 5
- q3 is an integer of 1 to 12
- t3 is an integer of 1 to 3
- r1 ⁇ r2 is each independently an integer of 0 to 3
- i is an integer of 1 to 20
- R 50 is a substituent
- m1 to m5 are each independently 0 or 1
- v0 to v5 are each Independently an integer from 0 to 3
- w1 to w5 are each independently an integer from 0 to 3
- Q ′′ is the same as above.
- R 50 examples of the substituent for R 50 are the same as those described above as the substituent that the aliphatic hydrocarbon group may have and the substituent that the aromatic hydrocarbon group may have in Xb . Is mentioned.
- the symbols (r1 to r2, w1 to w5) attached to R 50 are integers of 2 or more, a plurality of R 50 in the compound may be the same or different.
- the anion moiety (R 4 ′′ SO 3 ⁇ ) may be represented by the following general formula (b-3) or (b— An onium salt acid generator substituted with an anion represented by 4) can also be used (the cation moiety is the same as the cation moiety in the formula (b-1) or (b-2)).
- X ′′ represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom
- Y ′′ and Z ′′ each independently represent at least one hydrogen atom as a fluorine atom
- X ′′ is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 5 carbon atoms, Most preferably, it has 3 carbon atoms.
- Y ′′ and Z ′′ are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, Has 1 to 7 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
- the carbon number of the alkylene group of X ′′ or the carbon number of the alkyl group of Y ′′ and Z ′′ is preferably as small as possible because the solubility in the resist solvent is good within the above carbon number range.
- the alkylene group of X ′′ or the alkyl group of Y ′′ and Z ′′ as the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms increases, the strength of the acid increases, and high-energy light or electron beam of 200 nm or less This is preferable because the transparency to the surface is improved.
- the proportion of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.
- the anion moiety (R 4 ′′ SO 3 ⁇ ) is represented by R a —COO ⁇ [wherein R a Is an alkyl group or a fluorinated alkyl group], and an onium salt-based acid generator substituted with a cation moiety can be used (the cation moiety is the same as the cation moiety in the formula (b-1) or (b-2)).
- R a the same as R 4 ′′ can be mentioned.
- Specific examples of the above “R a —COO ⁇ ” include trifluoroacetate ion, acetate ion, 1-adamantanecarboxylate ion and the like.
- a sulfonium salt having a cation represented by the following general formula (b-5) or (b-6) in the cation part can also be used.
- R 81 to R 86 are each independently an alkyl group, acetyl group, alkoxy group, carboxy group, hydroxyl group or hydroxyalkyl group; n 1 to n 5 are each independently an integer of 0 to 3; N 6 is an integer of 0-2. ]
- the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n Particularly preferred is a -butyl group or a tert-butyl group.
- the alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkoxy group, and particularly preferably a methoxy group or an ethoxy group.
- the hydroxyalkyl group is preferably a group in which one or more hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with a hydroxy group, and examples thereof include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, and a hydroxypropyl group.
- n 1 to n 6 attached to R 81 to R 86 are integers of 2 or more, the plurality of R 81 to R 86 may be the same or different.
- n 1 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
- n 2 and n 3 are preferably each independently 0 or 1, more preferably 0.
- n 4 is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.
- n 5 is preferably 0 or 1, more preferably 0.
- n 6 is preferably 0 or 1, more preferably 1.
- Preferred examples of the cation represented by the formula (b-5) or the formula (b-6) include those shown below.
- a sulfonium salt having a cation represented by the following general formula (b-7) or general formula (b-8) in the cation part can also be used.
- R 9 and R 10 are each independently a phenyl group, a naphthyl group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkoxy group which may have a substituent. Group, hydroxyl group.
- substituents include a substituent in the substituted aryl group exemplified in the description of the aryl group of R 1 ′′ to R 3 ′′ (an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyloxy group, an alkoxycarbonylalkyloxy group, a halogen atom).
- R C represents a substituent (alkyl group, alkoxy group, alkoxyalkyloxy group, alkoxycarbonylalkyloxy group, halogen atom, hydroxyl group, oxo group ( ⁇ O) exemplified in the description of the substituted aryl group.
- the anion part of the sulfonium salt having cations represented by the formulas (b-5) to (b-8) in the cation part is not particularly limited, and the anion part of the onium salt acid generators proposed so far It may be similar.
- the anion moiety include fluorinated alkyl sulfonate ions such as the anion moiety (R 4 ′′ SO 3 ⁇ ) of the onium salt acid generator represented by the general formula (b-1) or (b-2).
- the oxime sulfonate acid generator is a compound having at least one group represented by the following general formula (B-1), and has the property of generating an acid upon irradiation (exposure) of radiation. It is what you have.
- Such oxime sulfonate-based acid generators are frequently used for chemically amplified resist compositions, and can be arbitrarily selected and used.
- R 31 and R 32 each independently represents an organic group.
- the organic groups of R 31 and R 32 are groups containing carbon atoms, and atoms other than carbon atoms (for example, hydrogen atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, etc.), etc.) You may have.
- a linear, branched, or cyclic alkyl group or aryl group is preferable.
- These alkyl groups and aryl groups may have a substituent.
- the substituent is not particularly limited and includes, for example, a fluorine atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- the alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 8 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms, and most preferably 1 to 4 carbon atoms.
- a partially or completely halogenated alkyl group (hereinafter sometimes referred to as a halogenated alkyl group) is particularly preferable.
- the partially halogenated alkyl group means an alkyl group in which a part of hydrogen atoms is substituted with a halogen atom, and the fully halogenated alkyl group means that all of the hydrogen atoms are halogen atoms.
- R 32 a linear, branched, or cyclic alkyl group, aryl group, or cyano group is preferable.
- the alkyl group and aryl group for R 32 the same alkyl groups and aryl groups as those described above for R 31 can be used.
- R 32 is particularly preferably a cyano group, an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- oxime sulfonate acid generator examples include compounds represented by the following general formula (B-2) or (B-3).
- R 33 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group.
- R 34 is an aryl group.
- R 35 represents an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group.
- R 36 represents a cyano group, an alkyl group having no substituent, or a halogenated alkyl group.
- R 37 is a divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group.
- R38 is an alkyl group having no substituent or a halogenated alkyl group.
- p ′′ is 2 or 3.
- the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 33 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, Numbers 1 to 6 are most preferable.
- R 33 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
- the fluorinated alkyl group for R 33 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more fluorinated, and 90% or more fluorinated. Particularly preferred.
- the alkyl group or halogenated alkyl group in the substituent preferably has 1 to 8 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms.
- the halogenated alkyl group is preferably a fluorinated alkyl group.
- the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 35 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and most preferably 1 to 6 carbon atoms.
- R 35 is preferably a halogenated alkyl group, more preferably a fluorinated alkyl group.
- the fluorinated alkyl group for R 35 is preferably such that the hydrogen atom of the alkyl group is 50% or more fluorinated, more preferably 70% or more fluorinated, and 90% or more fluorinated. Particularly preferred is the strength of the acid generated. Most preferably, it is a fully fluorinated alkyl group in which a hydrogen atom is 100% fluorine-substituted.
- the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 36 is the same as the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent for R 33. Is mentioned.
- Examples of the divalent or trivalent aromatic hydrocarbon group for R 37 include groups obtained by further removing one or two hydrogen atoms from the aryl group for R 34 .
- Examples of the alkyl group or halogenated alkyl group having no substituent of R 38 include the same alkyl groups or halogenated alkyl groups having no substituent as R 35 described above.
- p ′′ is preferably 2.
- oxime sulfonate acid generator examples include ⁇ - (p-toluenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, ⁇ - (p-chlorobenzenesulfonyloxyimino) -benzyl cyanide, ⁇ - (4-nitrobenzenesulfonyloxy).
- an oxime sulfonate-based acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014] [Chemical Formula 18] to [Chemical Formula 19]), pamphlet of International Publication No. 04/074242, An oxime sulfonate acid generator disclosed in Examples 1 to 40) on pages 65 to 85 can also be suitably used. Moreover, the following can be illustrated as a suitable thing.
- bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples thereof include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
- diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552, and JP-A-11-035573 can be suitably used.
- poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707.
- Door can be.
- the component (B) one type of acid generator described above may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the component (B) in the resist composition is 0.5 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). Is preferable, 1 to 50 parts by mass is more preferable, and 1 to 40 parts by mass is further preferable. By setting it within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, when each component of a resist composition is melt
- the negative developing resist composition of the present invention is a nitrogen-containing organic compound component (D) (hereinafter referred to as “(D)”) that does not fall under the components (A) and (B) as long as the effects of the present invention are not impaired.
- Component ") The component (D) is not particularly limited as long as it acts as an acid diffusion control agent, that is, a quencher that traps the acid generated from the component (A1) or component (B) by exposure. Any known one may be used arbitrarily. Examples thereof include amines such as aliphatic amines and aromatic amines, among which aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred.
- the aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 20 carbon atoms.
- the aliphatic amine include an amine (alkylamine or alkyl alcohol amine) or a cyclic amine in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 20 or less carbon atoms.
- the alkyl group and the alkyl group in the hydroxyalkyl group may be linear, branched or cyclic. When the alkyl group is linear or branched, the number of carbon atoms is more preferably 2 to 20, and further preferably 2 to 8.
- polycycloalkane examples include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
- alkylamine examples include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di-n- Dialkylamines such as heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri- and trialkylamines such as n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine,
- alkyl alcohol amine examples include diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n-octanolamine, tri-n-octanolamine, stearyl diethanolamine, lauryldiethanolamine and the like.
- cyclic amine examples include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom.
- the heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
- Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
- As the aliphatic polycyclic amine those having 6 to 10 carbon atoms are preferable.
- Other aliphatic amines include tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris ⁇ 2- (2-methoxyethoxy) ethyl ⁇ amine, tris ⁇ 2- (2-methoxyethoxymethoxy) ethyl ⁇ amine, tris ⁇ 2- (1-methoxyethoxy) ethyl ⁇ amine, tris ⁇ 2- (1-ethoxyethoxy) ethyl ⁇ amine, tris ⁇ 2- (1-ethoxypropoxy) ethyl ⁇ amine, tris [2- ⁇ 2- (2-hydroxyethoxy) ) Ethoxy ⁇ ethylamine and the like.
- Aromatic amines include aniline, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, diphenylamine, triphenylamine, tribenzylamine, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
- Component (D) is usually used in the range of 0.01 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A). By setting it as the above range, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are improved.
- the negative developing resist composition of the present invention includes, as optional components, an organic carboxylic acid, a phosphorus oxo acid, and its oxo acid for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape, retention stability over time, and the like. It may contain at least one compound (E) selected from the group consisting of derivatives (hereinafter referred to as “component (E)”).
- component (E) As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
- phosphorus oxo acids include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid. Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
- Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group.
- Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
- Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
- Examples of the phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
- phosphinic acid derivatives examples include phosphinic acid esters such as phenylphosphinic acid.
- a component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
- the component (E) is usually used in the range of 0.01 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
- the resist composition of the present invention may further contain, if desired, miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coatability, a dissolution inhibitor, Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added and contained as appropriate.
- miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coatability, a dissolution inhibitor, Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added and contained as appropriate.
- the resist composition of the present invention can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as “(S) component”).
- an organic solvent hereinafter sometimes referred to as “(S) component.
- any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution.
- any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
- organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- PGME propylene glycol monomethyl ether
- cyclohexanone EL
- EL ethylene glycol monomethyl ether
- the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is also preferable.
- the blending ratio may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
- the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2.
- the mass ratio of PGMEA: PGME is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2, and still more preferably 3: 7 to 7: 3.
- the mass ratio of PGMEA: (PGME + cyclohexanone) is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2, and still more preferably 3. : 7 to 7: 3.
- component (S) PGMEA, EL, or a mixed solvent of PGMEA and a polar solvent and a mixed solvent of ⁇ -butyrolactone are also preferable.
- the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
- the amount of component (S) used is not particularly limited, but is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness.
- the solid content concentration of the resist composition is 1 It is used so as to be in the range of ⁇ 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass.
- a fine resist pattern can be stably formed with good lithography characteristics by a negative development process using a developer containing an organic solvent.
- the base component of the resist composition is like a specific resin component having a structural unit that generates an acid upon exposure.
- the resist pattern could not be obtained. This is thought to be because the affinity between the resin component whose polarity is increased by the action of the acid used as the substrate component and the developer is low.
- the polarity of the developer is higher than before by using a developer containing a nitrile solvent as the developer, whereby the resin component and the developer are developed during development. It is presumed that the resolution becomes easier due to the increased affinity with the liquid.
- the component (A1) has a structural unit (a0) that generates an acid upon exposure. As a result, the structural unit (a0) is uniformly distributed in the resist film together with the component (A1), and the acid is uniformly generated from the structural unit (a0) in the exposed portion, whereby the (A1) component of the exposed portion. The decomposition of the acid-decomposable group therein proceeds uniformly.
- the structural unit (a1) containing an acid-decomposable group and the structural unit (a0) that generates acid upon exposure are copolymerized, it is possible to control the diffusion of the acid generated by exposure. It becomes. It is estimated that the above effects can be obtained by these actions.
- required by GPC measurement was 15000, and molecular weight dispersion degree (Mw / Mn) was 1.63.
- the resist film was selectively irradiated with an ArF excimer laser (193 nm) through a photomask targeting a pattern).
- PEB post-exposure heating
- the resist patterns formed by the methods of Examples 43 to 46 are less likely to collapse than the resist patterns formed by the method of Comparative Example 43, and show good resolution. It can be seen that the roughness is reduced. In the methods of Comparative Examples 44 to 45, the resist pattern was not resolved, and Eop, minimum dimension, and LWR could not be measured.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
本願は、2011年3月8日に日本に出願された、特願2011-050817号に基づき優先権主張し、その内容をここに援用する。
前記レジスト材料はポジ型とネガ型とに分けられ、露光した部分の現像液に対する溶解性が増大するレジスト材料をポジ型、露光した部分の現像液に対する溶解性が低下するレジスト材料をネガ型という。
前記現像液としては、通常、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液等のアルカリ水溶液(アルカリ現像液)が用いられている。また、芳香族系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アミド系溶剤、アルコール系溶剤等の有機溶剤を現像液として用いることも行われている(たとえば特許文献1参照)。
微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化(高エネルギー化)が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長(高エネルギー)のEB(電子線)、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
露光光源の短波長化に伴い、レジスト材料には、露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性の向上が求められる。このような要求を満たすレジスト材料として化学増幅型レジストが知られている。
化学増幅型レジストとしては、一般的に、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含有する組成物が用いられている。たとえば現像液がアルカリ現像液(アルカリ現像プロセス)の場合、基材成分として、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大するものが用いられている。
従来、化学増幅型レジスト組成物の基材成分としては主に樹脂(ベース樹脂)が用いられている。現在、ArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用される化学増幅型レジスト組成物のベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂(アクリル系樹脂)が主流である。
ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。
該ベース樹脂は、一般的に、リソグラフィー特性等の向上のために、複数の構成単位を含有している。たとえば、酸発生剤から発生した酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を生じる酸分解性基を有する構成単位とともに、ラクトン構造を有する構成単位、水酸基等の極性基を有する構成単位等が用いられている(たとえば特許文献2参照)。ベース樹脂がアクリル系樹脂である場合、前記酸分解性基としては、一般的に、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基を第三級アルキル基、アセタール基等の酸解離性基で保護したものが用いられている。
液浸露光によれば、同じ露光波長の光源を用いても、より短波長の光源を用いた場合や高NAレンズを用いた場合と同様の高解像性を達成でき、しかも焦点深度幅の低下もないといわれている。また、液浸露光は、既存の露光装置を応用して行うことができる。そのため、液浸露光は、低コストで、高解像性で、かつ焦点深度幅にも優れるレジストパターンの形成を実現できると予想され、多額な設備投資を必要とする半導体素子の製造において、コスト的にも、解像度等のリソグラフィー特性的にも、半導体産業に多大な効果を与えるものとして大変注目されている。
液浸露光は、あらゆるパターン形状の形成において有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることも可能であるとされている。現在、液浸露光技術としては、主に、ArFエキシマレーザーを光源とする技術が活発に研究されている。また、現在、液浸媒体としては、主に水が検討されている。
また、レジスト膜を形成後、該レジスト膜に対して露光を2回以上行い、現像してレジストパターンを形成する二重露光法も提案されている。この二重露光法によれば、上述したダブルパターニングプロセスと同様、高解像性のレジストパターンを形成することが可能であり、また、ダブルパターニングに比べて工程数が少ないという利点がある。
しかし、該ポジ型現像プロセスによりトレンチパターン(孤立スペースパターン)やホールパターンを形成する場合、ラインパターンやドットパターンを形成する場合に比べて、弱い光入射強度下でのパターン形成を強いられ、露光部および未露光部にそれぞれ入射する光の強度のコントラストも小さい。そのため、解像力等のパターン形成能に制限が生じやすく、高解像のレジストパターンを形成することが難しい傾向がある。
逆に、ネガ型の化学増幅型レジスト組成物、つまり露光によりアルカリ現像液に対する溶解性が低下する化学増幅型レジスト組成物とアルカリ現像液とを組み合わせたネガ型現像プロセスは、前記ポジ型現像プロセスとは逆に、トレンチパターンやホールパターンの形成に有利と考えられる。
ネガ型現像プロセスとして、前記ポジ型の化学増幅型レジスト組成物と、有機溶剤を含有する現像液(以下「有機系現像液」ということがある。)とを組み合わせたプロセスも提案されている(たとえば特許文献3、4参照)。ポジ型の化学増幅型レジスト組成物は、露光によってアルカリ現像液に対する溶解性が増大するが、このとき相対的に有機溶剤に対する溶解性が低下する。そのため、該ネガ型現像プロセスにおいては、レジスト膜の未露光部が有機系現像液により溶解、除去されてレジストパターンが形成される。
しかし今後、リソグラフィー技術のさらなる進歩、応用分野の拡大等が予想されるなか、該ネガ型現像プロセスや該プロセスに用いられる化学増幅型レジスト組成物にも、種々のリソグラフィー特性の改善が求められる。たとえば解像性の向上、露光光源の短波長化(高エネルギー化)に伴う感度の向上はもとより、形成されるパターンの上面や側壁の表面の荒れ(ラフネス)の低減が求められる。ラフネスは、レジストパターンの形状不良の原因となるため、パターン寸法が小さいほどその改善が重要となる。たとえばパターン側壁表面のラフネスは、ラインアンドスペースパターンにおけるライン幅の不均一、ホールパターンにおけるホール周囲の歪み等に代表される形状不良の原因となる。このような形状不良は、微細な半導体素子の形成等に悪影響を与えるおそれがある。
また、パターンの微細化に伴い、ポジ型現像プロセスでは、レジストパターンの膨潤や倒れが発生しやすい問題がある。これに対して、ネガ型現像プロセスによれば、レジスト膜の未露光部が有機系現像液により溶解、除去されるため、レジストパターンの膨潤や倒れは発生しにくい。
しかしながら、本発明者らによる上記のラフネス低減の検討のなかで、ネガ型現像プロセスにおいては、化学増幅型レジスト組成物の基材成分として用いられるベース樹脂の違いにより、従来のケトン系溶剤又はエステル系溶剤等の有機溶剤を含有する現像液では、露光部と未露光部とのコントラストが得られず、パターンを形成できない場合があることが確認された。
すなわち、本発明の第一の態様は、酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(A)を含有するレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を、前記有機溶剤を含有する現像液を用いたネガ型現像によりパターニングしてレジストパターンを形成する工程、を含むレジストパターン形成方法であって、前記基材成分(A)として、露光により酸を発生する構成単位(a0)と、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(a1)とを有する樹脂成分(A1)を用い、前記現像液として、ニトリル系溶剤を含有する現像液を用いることを特徴とするレジストパターン形成方法である。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、「ハロゲン化アルキレン基」は、アルキレン基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「ヒドロキシアルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部または全部が水酸基で置換された基である。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
本発明のレジストパターン形成方法は、酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(A)を含有するレジスト組成物(以下「ネガ型現像用レジスト組成物」ということがある。)を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を、前記有機溶剤を含有する現像液を用いたネガ型現像によりパターニングしてレジストパターンを形成する工程、を含む。
かかるレジストパターン形成方法においては、前記基材成分(A)として、露光により酸を発生する構成単位(a0)と、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(a1)とを有する樹脂成分(A1)を用い、前記現像液として、ニトリル系溶剤を含有する現像液を用いることを特徴とする。
該ネガ型現像用レジスト組成物としては、後で説明する本発明のネガ型現像用レジスト組成物が使用できる。
まず支持体上に、前記ネガ型現像用レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、ベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理を、たとえば80~150℃の温度条件にて40~120秒間、好ましくは60~90秒間施してレジスト膜を形成する。次に、該レジスト膜に対し、例えばArF露光装置、電子線描画装置、EUV露光装置等の露光装置を用いて、所定のパターンが形成されたマスク(マスクパターン)を介した露光、またはマスクパターンを介さない電子線の直接照射による描画等による選択的露光を行った後、ベーク(ポストエクスポージャーベーク(PEB))処理を、たとえば80~150℃の温度条件にて40~120秒間、好ましくは60~90秒間施す。該レジスト膜を、有機系現像液を用いて現像処理した後、好ましくは有機溶剤を含有するリンス液を用いてリンス処理し、乾燥を行う。
前記現像処理またはリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。
また、場合によっては、現像処理、リンス処理または超臨界流体による処理の後、残存する有機溶剤を除去するために、ベーク(ポストベーク)処理を行ってもよい。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や多層レジスト法における下層有機膜等の有機膜が挙げられる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層有機膜)と、少なくとも一層のレジスト膜(上層レジスト膜)とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所要の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と、下層有機膜との二層構造とする方法(2層レジスト法)と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法(3層レジスト法)とに分けられる。
液浸露光は、予めレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で露光(浸漬露光)を行う露光方法である。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ露光されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ前記レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70~180℃のものが好ましく、80~160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2-ブチル-テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
液浸媒体としては、コスト、安全性、環境問題、汎用性等の観点から、水が好ましく用いられる。
「ニトリル系溶剤」は、構造中に-CNを含む有機溶剤である。
ニトリル系溶剤としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、ベンゾニトリル等が挙げられる。なかでも、高い解像度が得られやすいことから、アセトニトリル、プロピオニトリルが好ましく、アセトニトリルが特に好ましい。
有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)は、ニトリル系溶剤単独(100質量%)でもよく、露光部と未露光部とのコントラストが得られやすいことから、他の有機溶剤と併用することが好ましい。
他の有機溶剤と併用する場合、有機系現像液中のニトリル系溶剤の含有量は、併用する有機溶剤の種類によって適宜決定され、有機系現像液の全量に対して、1~99.9質量%が好ましく、5~70質量%がより好ましく、10~50質量%がさらに好ましい。
ケトン系溶剤は、構造中にC-C(=O)-Cを含む有機溶剤である。エステル系溶剤は、構造中にC-C(=O)-O-Cを含む有機溶剤である。アルコール系溶剤は、構造中にアルコール性水酸基を含む有機溶剤であり、「アルコール性水酸基」は、脂肪族炭化水素基の炭素原子に結合した水酸基を意味する。アミド系溶剤は構造中にアミド基を含む有機溶剤である。エーテル系溶剤は構造中にC-O-Cを含む有機溶剤である。有機溶剤の中には、構造中に上記各溶剤を特徴づける官能基を複数種含む有機溶剤も存在するが、その場合は、当該有機溶剤が有する官能基を含むいずれの溶剤種にも該当するものとする。たとえば、ジエチレングリコールモノメチルエーテルは、上記分類中の、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤いずれにも該当するものとする。また、炭化水素系溶剤は、炭化水素からなり、置換基(水素原子および炭化水素基以外の基または原子)を有さない炭化水素溶剤である。
エステル系溶剤としては、後述する一般式(1)で表される溶剤、又は後述する一般式(2)で表される溶剤を用いることが好ましく、一般式(1)で表される溶剤を用いることがより好ましく、酢酸アルキルを用いることがさらにより好ましく、酢酸ブチルを用いることが最も好ましい。
R00-C(=O)-O-R01 …(1)
R02-C(=O)-O-R03-O-R04 …(2)
[式(1)中、R00およびR01はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基、水酸基、シアノ基またはハロゲン原子であり、R00およびR01は互いに結合して環を形成してもよい。式(2)中、R02及びR04はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基、水酸基、シアノ基またはハロゲン原子であり、R02およびR04は互いに結合して環を形成してもよく、R03は、アルキレン基である。]
アルコキシ基、アルコキシカルボニル基におけるアルキル基として前記アルキル基と同様のものが挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
R00およびR01は、それぞれ、水素原子またはアルキル基が好ましい。
式(1)で表される溶剤の具体例としては、たとえば酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、炭酸エチル、炭酸プロピル、炭酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、ピルビン酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル等を挙げることができる。
式(1)で表される溶剤としては、上記の中でも、R00およびR01が無置換のアルキル基であるものが好ましく、酢酸アルキルがより好ましく、酢酸ブチルが特に好ましい。
R03におけるアルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、直鎖状または分岐鎖状が好ましく、その炭素数は1~5が好ましい。該アルキレン基は置換基を有していてもよい。置換基としてはたとえば水酸基、カルボキシ基、シアノ基等が挙げられる。また、該アルキレン基の炭素数が2以上である場合、該アルキレン基の炭素原子間に酸素原子(-O-)が介在してもよい。
式(2)で表される溶剤の具体例としては、たと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、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、メチル-3-メトキシプロピオネート、エチル-3-メトキシプロピオネート、エチル-3-エトキシプロピオネート、プロピル-3-メトキシプロピオネート、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、2-メトキシブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、4-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-エチル-3-メトキシブチルアセテート、2-エトキシブチルアセテート、4-エトキシブチルアセテート、4-プロポキシブチルアセテート、2-メトキシペンチルアセテート、3-メトキシペンチルアセテート、4-メトキシペンチルアセテート、2-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-3-メトキシペンチルアセテート、3-メチル-4-メトキシペンチルアセテート、4-メチル-4-メトキシペンチルアセテート等が挙げられる。
該他の溶剤としては、使用する式(1)または(2)で表される溶剤に分離することなく混合できるものであれば特に限定されず、たとえば上述したエステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤等のなかから適宜選択できる。
ニトリル系溶剤とエステル系溶剤との混合割合は、質量比で、ニトリル系溶剤/エステル系溶剤=90:10~1:99が好ましく、70:30~5:95がより好ましく、50:50~10:90がさらに好ましい。
該質量比の下限値以上である(ニトリル系溶剤が多くなる)と、解像しやすくなり、一方、上限値以下である(エステル系溶剤が多くなる)と、露光部と未露光部との間で、現像液に対する溶解性の差が生じやすくなり、ラフネスがより低減するなど、リソグラフィー特性が向上する。
有機系現像液に用いる有機溶剤の沸点は、50℃以上250℃未満が好ましい。
有機系現像液に用いる有機溶剤の発火点は、200℃以上が好ましい。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(DIC(株)製)、サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、有機系現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%であり、0.005~2質量%が好ましく、0.01~0.5質量%がより好ましい。
リンス液に用いる有機溶剤としては、たとえば前記有機系現像液に用いる有機溶剤として挙げた有機溶剤のうち、レジストパターンを溶解しにくいものを適宜選択して使用できる。通常、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、アミド系溶剤およびエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の溶剤を使用する。これらのなかでも、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びアミド系溶剤から選択される少なくとも1種類が好ましい。
これらの有機溶剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、上記以外の有機溶剤や水と混合して用いてもよい。ただし現像特性を考慮すると、リンス液中の水の配合量は、リンス液の全量に対し、30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下さらに好ましく、3質量%以下が特に好ましい。
本発明のネガ型現像用レジスト組成物(以下単に「レジスト組成物」ということがある。)は、酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(A)(以下「(A)成分」という。)を含有するものであり、該レジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を、前記有機溶剤を含有する現像液を用いたネガ型現像によりパターニングしてレジストパターンを形成する工程、を含むレジストパターン形成方法において、前記レジスト組成物として用いられる。前記(A)成分としては、露光により酸を発生する構成単位(a0)と、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(a1)とを有する樹脂成分(A1)が用いられる。
かかるレジスト組成物においては、放射線が照射(露光)されると、露光部では、(A1)成分から酸が発生し、該酸の作用により(A)成分の有機溶剤に対する溶解性が減少する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、当該レジスト膜における露光部の、前記有機溶剤を含有する有機系現像液に対する溶解性が減少する一方で、未露光部の該有機系現像液に対する溶解性は変化しないため、該有機系現像液を用いたネガ型現像を行うことにより未露光部が除去されてレジストパターンが形成される。
本発明において、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物を意味する。
基材成分としては、通常、分子量が500以上の有機化合物が用いられる。分子量が500以上であることにより、充分な膜形成能を備えるとともに、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすい。
「分子量が500以上の有機化合物」は、非重合体と重合体とに大別される。
非重合体としては、通常、分子量が500以上4000未満のものが用いられる。以下、「低分子化合物」という場合は、分子量が500以上4000未満の非重合体を示す。
重合体としては、通常、分子量が1000以上の高分子化合物が用いられる。本明細書および特許請求の範囲において「高分子化合物」は分子量が1000以上の重合体を示し、高分子化合物を「樹脂」ということがある。
高分子化合物の場合、「分子量」はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。
本発明において、(A)成分は、露光により酸を発生する構成単位(a0)と、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(a1)とを有する樹脂成分(A1)(以下「(A1)成分」という。)を含有する。
(A1)成分は、構成単位(a0)と(a1)に加えて、さらに、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であってラクトン含有環式基を含む構成単位(a2)を有することが好ましい。
(A1)成分は、構成単位(a0)と(a1)に加えて、又は構成単位(a0)と(a1)と(a2)に加えて、さらに、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(a3)を有することが好ましい。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH2=CH-COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して(α置換)アクリル酸エステルということがある。
α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該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、特にフッ素原子が好ましい。
α置換アクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、炭素数1~5のアルキル基または炭素数1~5のハロゲン化アルキル基が好ましく、水素原子、炭素数1~5のアルキル基または炭素数1~5のフッ素化アルキル基がより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
構成単位(a0)は、露光により酸を発生する構成単位である。
構成単位(a0)としては、露光により酸を発生するものであれば特に限定されず、例えば、後で説明する構成単位(a1)~(a6)等と共重合可能な構成単位に、従来化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを導入したものを用いることができる。
構成単位(a1)~(a6)等と共重合可能な構成単位としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいヒドロキシスチレンから誘導される構成単位等が好適なものとして挙げられる。
従来化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものとしては、後述する(B)成分が好適なものとして挙げられる。
Aの2価の連結基としては、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。
該炭化水素基が「置換基を有する」とは、該炭化水素基における水素原子の一部または全部が、水素原子以外の基または原子で置換されていることを意味する。
該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香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。
該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。
直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~8がより好ましく、1~5がさらに好ましく、1~2が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[-CH2-]、エチレン基[-(CH2)2-]、トリメチレン基[-(CH2)3-]、テトラメチレン基[-(CH2)4-]、ペンタメチレン基[-(CH2)5-]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、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。
環状の脂肪族炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式基としては、炭素数3~6のモノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該モノシクロアルカンとしてはシクロペンタン、シクロヘキサン等が例示できる。
多環式基としては、炭素数7~12のポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとして具体的には、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。
環状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む2価の連結基として、具体的には、-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、カーボネート結合(-O-C(=O)-O-)、-NH-、-NR05(R05はアルキル基)-、-NH-C(=O)-、=N-等が挙げられる。また、これらの「ヘテロ原子を含む2価の連結基」と2価の炭化水素基との組み合わせ等が挙げられる。2価の炭化水素基としては、上述した置換基を有していてもよい炭化水素基と同様のものが挙げられ、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましい。
Aがアルキレン基である場合、該アルキレン基は、炭素数1~10であることが好ましく、炭素数1~6であることがさらに好ましく、炭素数1~4であることが特に好ましく、炭素数1~3であることが最も好ましい。具体的には、前記で挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
Aが2価の脂肪族環式基である場合、該脂肪族環式基としては、前記「構造中に環を含む脂肪族炭化水素基」で挙げた環状の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
該脂肪族環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、イソボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンから水素原子が二個以上除かれた基であることが特に好ましい。
Aが-NH-の場合、そのHはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~8であることがさらに好ましく、1~5であることが特に好ましい。
-A’-O-B’-または-[A’-C(=O)-O]m’-B’-において、A’およびB’は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。
A’およびB’における置換基を有していてもよい2価の炭化水素基としては、前記でAにおける「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」として挙げたものと同様のものが挙げられる。
A’としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
B’としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1~3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
また、式-[A’-C(=O)-O]m’-B’-で表される基において、m’は0~3の整数であり、0~2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が最も好ましい。
本発明においてAとしては、単結合、又はエステル結合[-C(=O)-O-]、エーテル結合(-O-)、アルキレン基若しくはこれらの組合せであることが好ましく、これらの中でもアルキレン基が特に好ましい。
R4のアリーレン基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6~20のアリーレン基であって、該アリーレン基は、その水素原子の一部または全部が、置換されていてもよい。たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。
このようなアリーレン基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6~10のアリーレン基が好ましい。具体的には、たとえばフェニレン基、ナフチレン基が挙げられ、フェニレン基が特に好ましい。
前記アリーレン基の水素原子が置換されていてもよい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-ブチル基であることがより好ましく、メチル基が特に好ましい。
前記アリーレン基の水素原子が置換されていてもよい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-ブトキシ基であることがより好ましい。
前記アリーレン基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
R5、R6の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
R5、R6の有機基としては、アリール基またはアルキル基が好ましい。
このようなアリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6~10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられ、フェニル基が特に好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子としては、前記R4のアリーレン基が置換されていてもよいアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子と同様のものが挙げられる。
かかる場合、イオウ原子を含めて3~10員環を形成していることが好ましく、5~7員環を形成していることが特に好ましい。
当該イオウ原子と共に形成される環構造には、硫黄原子、酸素原子(-O-、=O)等のヘテロ原子が含まれていてもよい。
形成される環の具体例としては、たとえばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、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、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環等が挙げられる。
X-の対アニオンとしては、特に限定されるものではなく、後述する(B)成分中の、一般式(b-1)または(b-2)で表されるオニウム塩系酸発生剤のアニオン部(R4”SO3 -);後述する(B)成分中の、一般式(b-3)又は(b-4)で表されるアニオン等が挙げられ、特にR4”SO3 -であることが好ましく、炭素数1~8のフッ素化アルキルスルホン酸イオン(好ましくは炭素数1~4)または後述する一般式(b1)~(b8)から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
Rf1、Rf2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、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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
Rf1、Rf2のフッ素化アルキル基としては、上記Rf1、Rf2のアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が好ましい。
本発明においてRf1、Rf2としては、フッ素原子であることが好ましい。
Mm+の対カチオンとしては、金属カチオン又はオニウムカチオンが挙げられる。
Mm+の金属イオンとしては、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属イオン、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属イオン、鉄イオン、アルミニウムイオン等が挙げられる。なかでも、スルホネートへのイオン交換が容易であるため、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオンが好ましい。
Mm+のオニウムカチオンとしては、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ジアゾニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン等が挙げられる。なかでも、後述する(B)成分中の一般式(b-1)又は(b-2)で表されるオニウム塩系酸発生剤のカチオン部と同様のものであることが好ましい。
式(a0-1)、(a0-2)中、A、R4、R5、R6、X-、Rf1、Rf2、n、Mm+、m、はそれぞれ、上記式(a0-1-1)、(a0-2-1)中のA、R4、R5、R6、X-、Rf1、Rf2、n、Mm+、mと同様である。
(A1)成分中、構成単位(a0)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1~40モル%であることが好ましく、1~35モル%がより好ましく、3~30モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、ラフネスがより低減するなど、リソグラフィー特性が向上する。上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
構成単位(a1)は、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位である。
酸の作用により極性が増大する酸分解性基としては、たとえば、酸の作用により分解して極性基を生じる基が挙げられる。
極性基としては、たとえばカルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基(-SO3H)等が挙げられる。これらのなかでも、構造中に-OHを含有する極性基(以下「OH含有極性基」ということがある。)が好ましく、カルボキシ基または水酸基が好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
酸分解性基としてより具体的には、前記極性基を酸解離性基で保護した基(たとえばOH含有極性基の水素原子を酸解離性基で保護した基)が挙げられる。
「酸解離性基」は、露光により(A1)成分(構成単位(a0))から発生する酸の作用により、少なくとも、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る酸解離性を有する基である。酸分解性基を構成する酸解離性基は、当該酸解離性基の解離により生成する極性基よりも極性の低い基であることが必要で、これにより、酸の作用により該酸解離性基が解離した際に、該酸解離性基よりも極性の高い極性基が生じて極性が増大する。その結果、(A1)成分全体の極性が増大する。極性が増大することにより、相対的に、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)に対する溶解性が減少する。
ここで、「第3級アルキルエステル」とは、カルボキシ基の水素原子が、鎖状又は環状のアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(-C(=O)-O-)の末端の酸素原子に、前記鎖状又は環状のアルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断され、カルボキシ基が形成される。
前記鎖状又は環状のアルキル基は、置換基を有していてもよい。
以下、カルボキシ基と第3級アルキルエステルを構成することにより、酸解離性となっている基を、便宜上、「第3級アルキルエステル型酸解離性基」という。
ここで、「脂肪族分岐鎖状」とは、芳香族性を持たない分岐鎖状の構造を有することを示す。「脂肪族分岐鎖状酸解離性基」の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族分岐鎖状酸解離性基としては、たとえば、-C(R71)(R72)(R73)で表される基が挙げられる。式中、R71~R73は、それぞれ独立に、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基である。-C(R71)(R72)(R73)で表される基は、炭素数が4~8であることが好ましく、具体的にはtert-ブチル基、2-メチル-2-ブチル基、2-メチル-2-ペンチル基、3-メチル-3-ペンチル基などが挙げられる。
特にtert-ブチル基が好ましい。
「脂肪族環式基を含有する酸解離性基」における脂肪族環式基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
該脂肪族環式基の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、該炭化水素基は、飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
脂肪族環式基としては、例えば、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよい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;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等の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;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など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などの脂環式炭化水素基が挙げられる。また、これらの脂環式炭化水素基の環を構成する炭素原子の一部がエーテル基(-O-)で置換されたものであってもよい。
(i)1価の脂肪族環式基の環骨格上、当該酸解離性基に隣接する原子(たとえば-C(=O)-O-における-O-)と結合する炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合して第3級炭素原子が形成されている基;
(ii)1価の脂肪族環式基と、これに結合する第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレンとを有する基などが挙げられる。
前記(i)の基において、脂肪族環式基の環骨格上、当該酸解離性基に隣接する原子と結合する炭素原子に結合する置換基としては、たとえばアルキル基が挙げられる。該アルキル基としては、たとえば後述する式(1-1)~(1-9)中のR14と同様のものが挙げられる。
前記(i)の基の具体例としては、たとえば下記一般式(1-1)~(1-9)で表される基等が挙げられる。
前記(ii)の基の具体例としては、たとえば下記一般式(2-1)~(2-6)で表される基等が挙げられる。
該直鎖状のアルキル基は、炭素数が1~5であることが好ましく、1~4がより好ましく、1または2がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基またはn-ブチル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましい。
該分岐鎖状のアルキル基は、炭素数が3~10であることが好ましく、3~5がより好ましい。具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、イソプロピル基であることが最も好ましい。
gは0~3の整数が好ましく、1~3の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましい。
式(2-1)~(2-6)中、R15~R16のアルキル基としては、前記R14のアルキル基と同様のものが挙げられる。
上記式(1-1)~(1-9)、(2-1)~(2-6)中、環を構成する炭素原子の一部がエーテル性酸素原子(-O-)で置換されていてもよい。
また、式(1-1)~(1-9)、(2-1)~(2-6)中、環を構成する炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子、フッ素化アルキル基が挙げられる。
アセタール型酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(p1)で表される基が挙げられる。
R1’,R2’のアルキル基としては、上記α置換アクリル酸エステルについての説明で、α位の炭素原子に結合してもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
本発明においては、R1’,R2’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。すなわち、酸解離性基(p1)が、下記一般式(p1-1)で表される基であることが好ましい。
Yの脂肪族環式基としては、従来ArFレジスト等において多数提案されている単環又は多環式の脂肪族環式基の中から適宜選択して用いることができ、たとえば上記「脂肪族環式基を含有する酸解離性基」で挙げた脂肪族環式基と同様のものが例示できる。
特にR17、R18の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
R19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基であり、炭素数は好ましくは1~15であり、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
R19が直鎖状、分岐鎖状の場合は炭素数1~5であることが好ましく、エチル基、メチル基がさらに好ましく、エチル基が最も好ましい。
R19が環状の場合は炭素数4~15であることが好ましく、炭素数4~12であることがさらに好ましく、炭素数5~10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアル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などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、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などが挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
また、上記式(p2)においては、R17及びR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基(好ましくは炭素数1~5のアルキレン基)であって、R19の末端とR17の末端とが結合していてもよい。
この場合、R17と、R19と、R19が結合した酸素原子と、該酸素原子およびR17が結合した炭素原子とにより環式基が形成されている。該環式基としては、4~7員環が好ましく、4~6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
X1は、酸解離性基であれば特に限定されることはなく、たとえば上述した第3級アルキルエステル型酸解離性基、アセタール型酸解離性基などを挙げることができ、第3級アルキルエステル型酸解離性基が好ましい。
一般式(a1-0-2)において、Rは上記と同様である。
X2は、式(a1-0-1)中のX1と同様である。
炭化水素基が「置換基を有する」とは、該炭化水素基における水素原子の一部または全部が置換基(水素原子以外の基または原子)で置換されていることを意味する。
該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香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。
前記Y2における2価の炭化水素基としての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。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[-CH2-]、エチレン基[-(CH2)2-]、トリメチレン基[-(CH2)3-]、テトラメチレン基[-(CH2)4-]、ペンタメチレン基[-(CH2)5-]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前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。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。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2個の水素原子を除いた基が好ましい。該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2個の水素原子を除いた基が好ましく、該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。
前記脂環式炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前記Y2における2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、炭素数が3~30であることが好ましく、5~30であることがより好ましく、5~20がさらに好ましく、6~15が特に好ましく、6~10が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
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、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素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;等が挙げられる。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。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)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におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アルキレン基(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。
前記芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基が有する芳香族炭化水素環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前記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-ブチル基であることが最も好ましい。
前記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-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の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。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、-NH-C(=O)-、=N-、一般式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-または-Y21-O-C(=O)-Y22-で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0~3の整数である。]等が挙げられる。
Y2が-NH-の場合、そのHはアルキル基、アリール基(芳香族基)等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アリール基等)は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~8であることがさらに好ましく、1~5であることが特に好ましい。
式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-または-Y21-O-C(=O)-Y22-中、Y21およびY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記でY2における「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」として挙げたものと同様のものが挙げられる。
Y21としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Y22としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1~3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-で表される基において、m’は0~3の整数であり、0~2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-で表される基としては、式-Y21-C(=O)-O-Y22-で表される基が特に好ましい。なかでも、式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-で表される基が好ましい。該式中、a’は、1~10の整数であり、1~8の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1~10の整数であり、1~8の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、ヘテロ原子として酸素原子を有する直鎖状の基、例えばエーテル結合またはエステル結合を含む基、が好ましく、前記式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-または-Y21-O-C(=O)-Y22-で表される基がより好ましい。
R1’、R2’、n’、Yとしては、それぞれ、上述の「アセタール型酸解離性基」の説明において挙げた一般式(p1)におけるR1’、R2’、n’、Yと同様のものが挙げられる。
Y2としては、上述の一般式(a1-0-2)におけるY2と同様のものが挙げられる。
以下に、上記一般式(a1-1)~(a1-4)で表される構成単位の具体例を示す。
以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
さらに、構成単位(a1)としては、特に式(a1-1-1)~式(a1-1-3)および(a1-1-26)の構成単位を包括する下記一般式(a1-1-01)で表されるもの、式(a1-1-16)~(a1-1-17)および式(a1-1-20)~(a1-1-23)の構成単位を包括する下記一般式(a1-1-02)で表されるもの、式(a1-3-25)~(a1-3-26)の構成単位を包括する下記一般式(a1-3-01)で表されるもの、又は、式(a1-3-27)~(a1-3-28)の構成単位を包括する下記一般式(a1-3-02)で表されるものも好ましい。
R13は、水素原子が好ましい。
R14のアルキル基は、前記式(1-1)~(1-9)におけるR14と同じであり、炭素数1~5のアルキル基であることが好ましく、メチル基またはエチル基であることが特に好ましい。
hは、1または2が好ましく、2が最も好ましい。
qは、1~8の整数が好ましく、2~5の整数が特に好ましく、2が最も好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1~5のアルキル基または炭素数1~5のフッ素化アルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
「酸解離性基」は、酸(露光により(A1)成分(構成単位(a0))から発生する酸)の作用により、少なくとも、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る酸解離性を有する基である。本発明において、酸解離性基は、当該酸解離性基の解離により生成するアルコール性水酸基よりも親水性の低い基であることが必要で、これにより、アルコール性水酸基の水素原子を酸解離性基で置換した基において該酸解離性基が解離すると、アルコール性水酸基が生じて親水性が増大する。この結果、(A1)成分全体の親水性が増大し、相対的に、有機系現像液に対する溶解性が減少する。
酸解離性基としては、特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性基として提案されているものを使用することができ、たとえば上述した酸解離性基と同様のものが挙げられる。
酸解離性基としては、特に、レジスト組成物とする際の有機溶剤(レジスト溶剤)、有機系現像液等に対する溶解性がより向上することから、第3級アルキル基含有酸解離性基またはアセタール型酸解離性基が好ましい。
「第3級アルキル基」は、第3級炭素原子を有するアルキル基を示す。「アルキル基」は、上述のように、1価の飽和炭化水素基を示し、鎖状(直鎖状、分岐鎖状)のアルキル基および環状構造を有するアルキル基を包含する。
「第3級アルキル基含有酸解離性基」は、その構造中に第3級アルキル基を含む酸解離性基を示す。第3級アルキル基含有酸解離性基は、第3級アルキル基のみから構成されていてもよく、第3級アルキル基と、第3級アルキル基以外の他の原子または基とから構成されていてもよい。
第3級アルキル基とともに第3級アルキル基含有基を構成する前記「第3級アルキル基以外の他の原子または基」としては、たとえばカルボニルオキシ基、カルボニル基、アルキレン基、酸素原子(-O-)等が挙げられる。
「環状構造を有さない第3級アルキル基含有酸解離性基」は、第3級アルキル基として分岐鎖状の第3級アルキル基を含有し、かつ、その構造内に環状構造を有さない酸解離性基である。
分岐鎖状の第3級アルキル基としては、たとえば下記一般式(I)で表される基が挙げられる。
また、一般式(I)で表される基の全炭素数は、4~7であることが好ましく、4~6であることがより好ましく、4~5であることが最も好ましい。
一般式(I)で表される基としては、tert-ブチル基、tert-ペンチル基等が好ましく挙げられ、tert-ブチル基がより好ましい。
鎖状の第3級アルキルオキシカルボニル基としては、たとえば下記一般式(II)で表される基が挙げられる。
式(II)中のR21~R23は、前記式(I)中のR21~R23と同様である。
鎖状の第3級アルキルオキシカルボニル基としては、tert-ブチルオキシカルボニル基(t-boc)、tert-ペンチルオキシカルボニル基が好ましい。
式(III)中のR21~R23は、前記式(I)中のR21~R23と同様である。
fは1~3の整数であり、1または2が好ましい。
鎖状の第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基としては、tert-ブチルオキシカルボニルメチル基、tert-ブチルオキシカルボニルエチル基が好ましい。
環状構造を有する第3級アルキル基含有酸解離性基において、環状構造は、環を構成する炭素数が4~12であることが好ましく、5~10であることがより好ましく、6~10であることが最も好ましい。
環状構造としては、脂肪族環式基が好ましい。「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
該脂肪族環式基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
該脂肪族環式基の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、該炭化水素基は、飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
脂肪族環式基としては、例えば、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよい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、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等の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や、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など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などの脂環式炭化水素基が挙げられる。また、これらの脂環式炭化水素基の環を構成する炭素原子の一部がエーテル基(-O-)で置換されたものであってもよい。
[1]1価の脂肪族環式基の環骨格上、当該第3級アルキル基に隣接する原子と結合する炭素原子にアルキル基が結合して第3級炭素原子が形成されている第3級アルキル基。
[2]1価の脂肪族環式基と、第3級炭素原子を有するアルキレン基(分岐鎖状のアルキレン基)とを有し、該第3級炭素原子が当該第3級アルキル基に隣接する原子に結合している第3級アルキル基。
前記[1]または[2]の基において、1価の脂肪族環式基としては前記環状構造の説明で挙げた脂肪族環式基と同様のものが挙げられる。
該直鎖状のアルキル基は、炭素数が1~5であることが好ましく、1~4がより好ましく、1または2がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基またはn-ブチル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましい。
該分岐鎖状のアルキル基は、炭素数が3~10であることが好ましく、3~5がより好ましい。具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、イソプロピル基であることが最も好ましい。
前記[1]の基の具体例としては、たとえば上述した一般式(1-1)~(1-9)で表される基等が挙げられる。
前記[2]の基の具体例としては、たとえば上述した一般式(2-1)~(2-6)で表される基等が挙げられる。
該環状構造を有する第3級アルキル基としては、たとえば上述した[1]または[2]の基が挙げられる。
該第3級アルキルオキシカルボニル基として具体的には、前記一般式(II)中の-C(R21)(R22)(R23)部分を、環状構造を有する第3級アルキル基で置換した基が挙げられる。
該第3級アルキルオキシカルボニルアルキル基として具体的には、前記一般式(III)中の-C(R21)(R22)(R23)部分を、環状構造を有する第3級アルキル基で置換した基が挙げられる。
アセタール型酸解離性基は、露光により酸が発生すると、この酸が作用して、アセタール型酸解離性基と、当該アセタール型酸解離性基が結合した酸素原子との間で結合が切断される。
アセタール型酸解離性基としては、上述した「アセタール型酸解離性基」と同様のものが挙げられる。
式(a1-5)で表される構成単位において、アセタール型酸解離性基の好ましい具体例としては、メトキシメトキシ基、エトキシメトキシ基、n-ブトキシメトキシ基、シクロヘキシルオキシメトキシ基、アダマンチルオキシメトキシ基、1-エトキシエトキシ基、1-n-ブトキシエトキシ基、1-シクロヘキシルオキシエトキシ基、1-アダマンチルオキシエトキシ基等が挙げられる。
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。
Y1における脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基であってもよく、不飽和脂肪族炭化水素基であってもよい。また、脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
脂肪族炭化水素基が「置換基を有していてもよい」とは、当該脂肪族炭化水素基を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよく、当該脂肪族炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよいことを意味する。
Y1における「ヘテロ原子」としては、炭素原子および水素原子以外の原子であれば特に限定されず、たとえばハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む置換基は、前記ヘテロ原子のみからなるものであってもよく、前記ヘテロ原子と前記ヘテロ原子以外の基若しくは原子とを含む基であってもよい。具体的には、たとえば-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(Hがアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-等が挙げられる。脂肪族炭化水素基が環状である場合、これらの置換基を環構造中に含んでいてもよい。
当該脂肪族炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部を置換する置換基として、具体的には、たとえばアルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、シアノ基、アルキル基等が挙げられる。
前記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-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記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。
前記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-ブチル基等のアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
前記アルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基(低級アルキル基)、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。
脂肪族環式基は、多環式基、単環式基のいずれでもよい。脂肪族環式基としては、例えば、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、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2個以上の水素原子を除いた基等が挙げられる。
また、当該脂肪族環式基としては、例えば、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいテトラヒドロフラン、テトラヒドロピランから2個以上の水素原子を除いた基等も挙げられる。
式(a1-5)で表される構成単位において、かかる脂肪族環式基は、多環式基であることが好ましく、中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基が特に好ましい。
炭化水素基が「置換基を有していてもよい」とは、当該炭化水素基を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよく、当該炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよいことを意味する。
該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
前記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。
前記直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~8がより好ましく、1~5がさらに好ましく、1~2が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[-CH2-]、エチレン基[-(CH2)2-]、トリメチレン基[-(CH2)3-]、テトラメチレン基[-(CH2)4-]、ペンタメチレン基[-(CH2)5-]等が挙げられる。
分岐鎖状の炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。たとえば該脂肪族炭化水素基の水素原子の一部または全部を置換する置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
該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。
該脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。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2個の水素原子を除いた基が好ましい。
該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2個の水素原子を除いた基が好ましく、該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。
該脂環式炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
R1における芳香族炭化水素基の炭素数は3~30であることが好ましく、5~30であることがより好ましく、5~20がさらに好ましく、6~15が特に好ましく、6~12が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
該芳香族炭化水素基として、具体的には、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いたアリール基、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等が挙げられる。前記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。
該芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基が有する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ていてもよく、当該芳香族炭化水素基が有する芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。
前者の例としては、前記アリール基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基、前記アリールアルキル基中の芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部が前記ヘテロ原子で置換されたヘテロアリールアルキル基等が挙げられる。
後者の例における芳香族炭化水素基の置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前記芳香族炭化水素基の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-ブチル基であることが最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の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-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の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。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
ヘテロ原子を含む2価の連結基として具体的には、-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、カーボネート結合(-O-C(=O)-O-)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、-NH-、-NR06(R06はアルキル基、アシル基等の置換基である。)-、-NH-C(=O)-、=N-等の非炭化水素基、これらの非炭化水素基の少なくとも1種と2価の炭化水素基との組み合わせ等が挙げられる。該2価の炭化水素基としては、上述した置換基を有していてもよい2価の炭化水素基と同様のものが挙げられ、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましい。
R1がアルキレン基である場合、該アルキレン基は、炭素数1~10であることが好ましく、炭素数1~6であることがさらに好ましく、炭素数1~4であることが特に好ましく、炭素数1~3であることが最も好ましい。具体的には、前記で挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
R1が2価の脂環式炭化水素基である場合、該脂環式炭化水素基としては、前記「構造中に環を含む脂肪族炭化水素基」で挙げた脂環族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
該脂環式炭化水素基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、イソボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンから水素原子が二個以上除かれた基であることが特に好ましい。
R1が-NH-の場合、そのHはアルキル基、アリール基(芳香族基)等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アリール基等)は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~8であることがさらに好ましく、1~5であることが特に好ましい。
式-A-O-B-、-[A-C(=O)-O]m’-B-または-A-O-C(=O)-B-中、AおよびBは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記でR1における「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」として挙げたものと同様のものが挙げられる。
Aとしては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Bとしては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1~3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
式-[A-C(=O)-O]m’-B-で表される基において、m’は0~3の整数であり、0~2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式-[A-C(=O)-O]m’-B-で表される基としては、式-A-C(=O)-O-B-で表される基が特に好ましい。なかでも、式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-で表される基が好ましい。該式中、a’は、1~10の整数であり、1~8の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1~10の整数であり、1~8の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、ヘテロ原子として酸素原子を有する直鎖状の基、例えばエーテル結合またはエステル結合を含む基、が好ましく、前記式-A-O-B-、-[A-C(=O)-O]m’-B-または-A-O-C(=O)-B-で表される基がより好ましい。
aは1または2であることが好ましい。
bは0であることが好ましい。
a+bは1または2であることが好ましい。
dは0~3の整数であり、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
eは0~3の整数であり、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
なかでも、下記一般式(a1-511)、(a1-512)又は(a1-513)で表される構成単位が好ましい。
式(a1-513)中、c”は1~3の整数であり、1または2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
前記式(a1-513)におけるcが0の場合、アクリル酸エステルのカルボニルオキシ基(-C(=O)-O-)の末端の酸素原子は、環式基中の酸素原子に結合する炭素原子には結合していないことが好ましい。すなわち、cが0の場合、当該末端の酸素原子と当該環式基中の酸素原子との間には炭素原子が2つ以上存在する(この炭素原子の数が1である(すなわちアセタール結合となる)場合を除く)ことが好ましい。
(A1)成分中、構成単位(a1)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位に対し、5~80モル%が好ましく、10~80モル%がより好ましく、15~75モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、感度、解像性、LWR、EL等のリソグラフィー特性も向上する。上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
構成単位(a2)は、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であってラクトン含有環式基を含む構成単位である。
ここで、ラクトン含有環式基とは、-O-C(=O)-構造を含むひとつの環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
構成単位(a2)のラクトン環式基は、(A1)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高める上で有効なものである。
具体的には、ラクトン含有単環式基としては、4~6員環ラクトンから水素原子を1つ除いた基、たとえばβ-プロピオノラクトンから水素原子を1つ除いた基、γ-ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基、δ-バレロラクトンから水素原子を1つ除いた基が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。
R’の炭素数1~5の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、n-ブチル基、tert-ブチル基が挙げられる。
R’の炭素数1~5のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、tert-ブトキシ基が挙げられる。
R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。
R”は、水素原子または炭素数1~15の直鎖状、分岐鎖状もしくは環状のアルキル基であることが好ましい。
R”が直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素数1~10であることが好ましく、炭素数1~5であることがさらに好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素数3~15であることが好ましく、炭素数4~12であることがさらに好ましく、炭素数5~10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、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など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などが挙げられる。
A”としては、炭素数1~5のアルキレン基または-O-が好ましく、炭素数1~5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
R29は単結合または2価の連結基である。2価の連結基としては、前記一般式(a1-0-2)中のY2で説明した2価の連結基と同様であり、それらの中でも、アルキレン基、エステル結合(-C(=O)-O-)、もしくはそれらの組み合わせであることが好ましい。R29における2価の連結基としてのアルキレン基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基がより好ましい。具体的には、前記Y2のうち脂肪族炭化水素基で挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
s”は1~2の整数が好ましい。
以下に、前記一般式(a2-1)~(a2-5)で表される構成単位の具体例をそれぞれ例示する。
以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
構成単位(a2)としては、前記一般式(a2-1)~(a2-5)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、一般式(a2-1)~(a2-3)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種がより好ましい。なかでも、化学式(a2-1-1)、(a2-1-2)、(a2-2-1)、(a2-2-7)、(a2-2-12)、(a2-2-14)、(a2-3-1)および(a2-3-5)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
構成単位(a3)は、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(ただし、上述した構成単位(a0)、(a1)、(a2)に該当するものを除く)である。
(A1)成分が構成単位(a3)を有することにより、露光部の(A)成分の親水性が高まり、相対的に、有機系現像液に対する溶解性が減少して解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1~10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、環状の脂肪族炭化水素基(環式基)が挙げられる。該環式基としては、単環式基でも多環式基でもよく、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該環式基としては多環式基であることが好ましく、炭素数は7~30であることがより好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。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などのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
jは1であることが好ましく、特に、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
(A1)成分中、構成単位(a3)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5~50モル%であることが好ましく、5~40モル%がより好ましく、5~25モル%がさらに好ましい。下限値以上とすることにより、構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
(A1)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上述した構成単位以外のその他の構成単位を有してもよい。
かかるその他の構成単位は、上述の構成単位に分類されない構成単位であれば特に限定されるものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
かかるその他の構成単位としては、
α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸非解離性の脂肪族多環式基を含む構成単位(a4)、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって-SO2-含有環式基を含む構成単位(a5)、後述の一般式(a6-1)で表される構成単位(a6)、後述の一般式(a7-1)で表される構成単位(a7)等が挙げられる。
構成単位(a4)は、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸非解離性の脂肪族多環式基を含む構成単位である。
構成単位(a4)において、該多環式基は、たとえば、前記の構成単位(a1)の場合に例示した多環式基と同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特に、トリシクロデシル基、アダマンチル基、テトラシクロドデシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1~5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4-1)~(a4-5)で表される構造のものを例示することができる。
構成単位(a5)は、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって-SO2-含有環式基を含む構成単位である。
構成単位(a5)は、-SO2-含有環式基を含むことにより、(A1)成分を含有するレジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜の基板への密着性を高める。また、感度、解像性、露光余裕度(ELマージン)、LWR(ラインワイズラフネス)、LER(ラインエッジラフネス)、マスク再現性等のリソグラフィー特性の向上に寄与する。
-SO2-含有環式基においては、その環骨格中に-SO2-を含む環をひとつ目の環として数え、該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
-SO2-含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
-SO2-含有環式基は、特に、その環骨格中に-O-SO2-を含む環式基、すなわち-O-SO2-中の-O-S-が環式基の環骨格の一部を形成するスルトン(sultone)環であることが好ましい。
-SO2-含有環式基は、炭素数が3~30であることが好ましく、4~20であることが好ましく、4~15であることがより好ましく、4~12であることが特に好ましい。ただし、該炭素数は環骨格を構成する炭素原子の数であり、置換基における炭素数を含まないものとする。
-SO2-含有環式基は、-SO2-含有脂肪族環式基であってもよく、-SO2-含有芳香族環式基であってもよい。好ましくは-SO2-含有脂肪族環式基である。
-SO2-含有脂肪族環式基としては、その環骨格を構成する炭素原子の一部が-SO2-または-O-SO2-で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基が挙げられる。より具体的には、その環骨格を構成する-CH2-が-SO2-で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基、その環を構成する-CH2-CH2-が-O-SO2-で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基等が挙げられる。
該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。
該脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、炭素数3~6のモノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該モノシクロアルカンとしてはシクロペンタン、シクロヘキサン等が例示できる。多環式の脂環式炭化水素基としては、炭素数7~12のポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとして具体的には、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。
該置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましい。該アルキル基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
該置換基としての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。該アルコキシ基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基に酸素原子(-O-)に結合した基が挙げられる。
該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。
該置換基のハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
該置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としてはフッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
前記-COOR”、-OC(=O)R”におけるR”は、いずれも、水素原子または炭素数1~15の直鎖状、分岐鎖状もしくは環状のアルキル基であることが好ましい。
R”が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素数1~10であることが好ましく、炭素数1~5であることがさらに好ましく、メチル基またはエチル基であることが特に好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素数3~15であることが好ましく、炭素数4~12であることがさらに好ましく、炭素数5~10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などを例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、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など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などが挙げられる。
該置換基としてのヒドロキシアルキル基としては、炭素数が1~6であるものが好ましく、具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換された基が挙げられる。
-SO2-含有環式基として、より具体的には、下記一般式(3-1)~(3-4)で表される基が挙げられる。
A”における炭素数1~5のアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
該アルキレン基が酸素原子または硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に-O-または-S-が介在する基が挙げられ、たとえば-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-S-CH2-、-CH2-S-CH2-等が挙げられる。
A”としては、炭素数1~5のアルキレン基または-O-が好ましく、炭素数1~5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
zは0~2のいずれであってもよく、0が最も好ましい。
zが2である場合、複数のR7はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
R7におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、前記で-SO2-含有環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基と同様のものが挙げられる。
以下に、前記一般式(3-1)~(3-4)で表される具体的な環式基を例示する。なお、式中の「Ac」はアセチル基を示す。
Rにおける炭素数1~5のアルキル基は、炭素数1~5の直鎖状または分岐鎖状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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
Rにおけるハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1~5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該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、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1~5のアルキル基または炭素数1~5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
R29’は、単結合又は2価の連結基のいずれであってもよい。本発明の効果に優れることから、2価の連結基であることが好ましい。
R29’における2価の連結基としては、上述した構成単位(a1)の説明の中で挙げた一般式(a1-0-2)中のY2における2価の連結基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
R29’の2価の連結基としては、アルキレン基、2価の脂環式炭化水素基またはヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。これらの中でも、アルキレン基、エステル結合(-C(=O)-O-)を含むものが好ましい。
該アルキレン基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。具体的には、前記Y2における脂肪族炭化水素基として挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
エステル結合を含む2価の連結基としては、特に、一般式:-R2-C(=O)-O-[式中、R2は2価の連結基である。]で表される基が好ましい。すなわち、構成単位(a5)は、下記一般式(a5-0-1)で表される構成単位であることが好ましい。
R2の2価の連結基としては、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基、またはヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。
該直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、それぞれ、前記のR29’で好ましいものとして挙げた直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基と同様のものが挙げられる。
上記の中でも、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、またはヘテロ原子として酸素原子を含む2価の連結基が好ましい。
直鎖状のアルキレン基としては、メチレン基またはエチレン基が好ましく、メチレン基が特に好ましい。
分岐鎖状のアルキレン基としては、アルキルメチレン基またはアルキルエチレン基が好ましく、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-または-C(CH3)2CH2-が特に好ましい。
酸素原子を含む2価の連結基としては、エーテル結合またはエステル結合を含む2価の連結基が好ましく、前記の式-Y21-O-Y22-、式-[Y21-C(=O)-O]m’- Y22-または式-Y21-O-C(=O)-Y22-で表される基がより好ましい。Y21、Y22、m’は、それぞれ前記と同じである。
なかでも、式-Y21-O-C(=O)-Y22-で表される基が好ましく、式-(CH2)c’-O-C(=O)-(CH2)d’-で表される基が特に好ましい。c’は1~5の整数であり、1~3の整数が好ましく、1または2がより好ましい。d’は1~5の整数であり、1~3の整数が好ましく、1または2がより好ましい。
R2としては、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、または酸素原子を含む2価の連結基が好ましい。R2における直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、酸素原子を含む2価の連結基としては、それぞれ、前記で挙げた直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、酸素原子を含む2価の連結基と同様のものが挙げられる。
式(a5-0-12)で表される構成単位としては、特に、下記一般式(a5-0-12a)または(a5-0-12b)で表される構成単位が好ましい。
(A1)成分中の構成単位(a5)の割合は、当該(A1)成分を含有するレジスト組成物を用いて形成されるレジストパターン形状が良好となり、ELマージン、LWR、マスク再現性等のリソグラフィー特性にも優れることから、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1~60モル%であることが好ましく、5~55モル%がより好ましく、10~50モル%がさらに好ましく、15~50モル%が最も好ましい。
構成単位(a6)は、下記一般式(a6-1)で表される構成単位である。
Rにおける炭素数1~5のアルキル基として、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、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの低級の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。
Rにおける炭素数1~5のハロゲン化アルキル基として、具体的には、上記低級アルキル基の水素原子の一部または全部が、ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該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、特にフッ素原子が好ましい。フッ素化アルキル基の場合、直鎖状または分岐鎖状のフッ素化アルキル基が好ましく、例えば、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロイソブチル基、パーフルオロ-tert-ブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロネオペンチル基などが挙げられる。
Rは、水素原子、炭素数1~5のアルキル基または炭素数1~5のフッ素化アルキル基であることが好ましく、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基であることが好ましく、水素原子またはメチル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
直鎖状または分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1~8のアルキル基が好ましく、炭素数1~5のアルキル基がより好ましく、例えばメチル基、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、t-ブチル基、2-メチル-2-ブチル基、3-メチル-2-ブチル基、1-ペンチル基、2-ペンチル基、3-ペンチル基、後述の分岐鎖状第3級アルキル基などが挙げられる。
環状のアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、1-メチル-1-シクロペンチル基、1-エチル-1-シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1-メチル-1-シクロペンチル基、1-エチル-1-シクロペンチル基、1-メチル-1-シクロヘキシル基、1-エチル-1-シクロヘキシル基、1-メチル-1-シクロヘプチル基、1-エチル-1-シクロヘプチル基、1-メチル-1-シクロオクチル基、1-エチル-1-シクロオクチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2-イル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、2-メチル-2-アダマンチル基、2-エチル-2-アダマンチル基などが挙げられる。
R51およびR52における直鎖状または分岐鎖状のアルキル基は、置換基として、環状のアルキル基を有していてもよい。また、R51およびR52における環状のアルキル基は、置換基として、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、フッ素原子、炭素数1~5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等を有していてもよい。かかる置換基としての、環状のアルキル基、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基は、それぞれ上記と同様のものが挙げられる。
R51およびR52におけるアルキル基は、任意の位置に酸素原子を含んでいてもよい。アルキル基が酸素原子を含むとは、アルキル基の炭素鎖中に酸素原子(-O-)が導入されていることを示す。酸素原子を含むアルキル基としては、たとえばアルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性基が挙げられる。
ここで「酸解離性基」とは、上述した構成単位(a1)における酸解離性基と同様である。かかる酸解離性基としては、第3級アルキルエステル型酸解離性基(脂肪族分岐鎖状酸解離性基、脂肪族環式基を含有する酸解離性基)、アセタール型酸解離性基が挙げられる。これら酸解離性基としては、上記構成単位(a1)における酸解離性基と同様のものがそれぞれ挙げられる。
構成単位(a6)におけるR51およびR52の少なくとも一方が当該アセタール型酸解離性基である場合、当該アセタール型酸解離性基は、スルファモイルオキシ基(-OSO2N-基)の末端の窒素原子と結合している。このアセタール型酸解離性基においては、レジスト組成物としてレジストパターンを形成する際に、露光により(A1)成分(構成単位(a0))から酸が発生すると、この酸が作用して窒素原子とアセタール型酸解離性基との間で結合が切断される。
該アルキレン基の炭素数は3~20であることが好ましく、5~12であることがより好ましい。
該アルキレン基としては、例えばシクロプロパンジイル基、シクロブタ-1,2-ジイル基、シクロブタ-1,3-ジイル基、シクロペンタ-1,2-ジイル基、シクロペンタ-1,3,-ジイル基、シクロヘキサ-1,2-ジイル基、シクロヘキサ-1,3-ジイル基、シクロヘキサ-1,4-ジイル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,3-ジイル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,5-ジイル基、7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,5-ジイル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,6-ジイル基、7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,6-ジイル基、アダマンタ-1,3-ジイル基、アダマンタ-1,2-ジイル基などが挙げられる。
以下の各式中、「Me」はメチル基を表す。
(A1)成分中、構成単位(a6)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1~50モル%が好ましく、1~40モル%がより好ましく、5~40モル%がさらに好ましい。
構成単位(a6)の割合が上記範囲の下限値以上であると、レジストパターンの形成において、解像性の高いレジストパターンが形成されやすくなる。また、アルカリ現像液に対する溶解性が高まり、欠陥が低減した良好な形状のレジストパターンが形成されやすくなる。上限値以下であると、他の構成単位とのバランスをとることができる。
構成単位(a7)は、下記一般式(a7-1)で表される構成単位である。
Rの炭素数1~5のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの直鎖状または分岐鎖状の低級アルキル基が挙げられる。
Rの炭素数1~5のハロゲン化アルキル基としては、前記炭素数1~5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基が挙げられる。当該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、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、工業上の入手の容易さから、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基であることが好ましく、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
R41およびR42が結合して形成されるアルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状および環状の2価の飽和炭化水素基であり、炭素数1~4が好ましく、炭素数1~2がより好ましく、炭素数1(メチレン基)が特に好ましい。
R41およびR42が、結合して任意の位置に酸素原子若しくは硫黄原子を含んでもよいアルキレン基、-O-、若しくは-S-である場合、構成単位(a7)は、下記一般式(a7-1-1)、(a7-1-2)または(a7-1-3)で表される。
式(a7-1-1)において、A1”は、任意の位置に酸素原子または硫黄原子を含んでもよいアルキレン基であり、好ましくは、任意の位置に酸素原子または硫黄原子を含んでもよい炭素数1~5のアルキレン基である。具体的には、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)2-、-CH2-S-CH2-、-CH2-S-(CH2)2-等が挙げられる。
たとえばR43、R44の一方が酸解離性基である場合、構成単位(a7)として、具体的には、下記一般式(a7-1-4)で表される構成単位が挙げられる。
「脂肪族分岐鎖状」とは、芳香族性を持たない分岐鎖状の構造を有することを示す。
R43、R44の脂肪族分岐鎖状第3級アルキル基としては、炭素数4~8の第3級アルキル基がより好ましく、具体的にはtert-ブチル基、tert-ペンチル基、tert-ヘプチル基等が挙げられる。特にtert-ブチル基が好ましい。
「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基または多環式基であることを示す。
脂肪族環式基の具体例としては、例えば、低級アルキル基、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などを例示できる。具体的には、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、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など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などが挙げられる。
脂肪族環式基を含有する第3級アルキル基としては、例えば環状のアルキル基の環骨格上に第3級炭素原子を有する基を挙げることができ、具体的には2-メチル-2-アダマンチル基や、2-エチル-2-アダマンチル基等が挙げられる。あるいは、アダマンチル基等の脂肪族環式基と、これに結合する、第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレン基とを有する基が挙げられる。
アセタール型酸解離性基としては、前述した構成単位(a1)におけるアセタール型酸解離性基と同様のものが挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロピルオキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基などが挙げられる。なかでも、tert-ブトキシカルボニル基、tert-ペンチルオキシカルボニル基などの鎖状第3級アルコキシカルボニル基が好ましい。
炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基である。
複数のR45がそれぞれ独立して炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基である場合、式(a7-1-12)中の-C(R45)3で表される基としては、tert-ブチル基、tert-ペンチル基、tert-ヘキシル基等が挙げられる。
複数のR45の1つが炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基であり、残りの2つのR45が、それぞれ独立して炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、または炭素数4~20の1価の脂肪族環式基である場合、式(a7-1-12)中の-C(R45)3で表される基としては、1-(1-アダマンチル)-1-メチルエチル基、1-(1-アダマンチル)-1-メチルプロピル基、1-(1-アダマンチル)-1-メチルブチル基、1-(1-アダマンチル)-1-メチルペンチル基;1-(1-シクロペンチル)-1-メチルエチル基、1-(1-シクロペンチル)-1-メチルプロピル基、1-(1-シクロペンチル)-1-メチルブチル基、1-(1-シクロペンチル)-1-メチルペンチル基;1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルエチル基、1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルプロピル基、1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルブチル基、1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルペンチル基、などが挙げられる。
複数のR45の1つが炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基であり、残りの2つのR45が相互に結合して、それぞれが結合している炭素原子と共に炭素数4~20の2価の脂肪族環式基を形成している場合、式(a7-1-12)中の-C(R45)3で表される基としては、2-メチル-2-アダマンチル基、2-エチル-2-アダマンチル基、1-メチル-1-シクロペンチル基、1-エチル-1-シクロペンチル基、1-メチル-1-シクロヘキシル基、1-エチル-1-シクロヘキシル基等が挙げられる。
(A1)成分中、構成単位(a7)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1~50モル%が好ましく、5~40モル%がより好ましく、5~30モル%がさらに好ましい。
構成単位(a7)の割合が上記範囲の下限値以上であると、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、上限値以下であると、他の構成単位とのバランスをとることができる。
(A1)成分のなかで好適なものとしては、構成単位(a0)と構成単位(a1)とを有する高分子化合物が挙げられる。かかる高分子化合物として具体的には、構成単位(a0)、(a1)、(a2)及び(a3)からなる高分子化合物;構成単位(a0)、(a1)、(a2)及び(a5)からなる高分子化合物;構成単位(a0)、(a1)、(a2)、(a3)及び(a5)からなる高分子化合物;構成単位(a0)、(a1)及び(a2)からなる高分子化合物;構成単位(a0)、(a1)、(a2)及び(a6)からなる高分子化合物;構成単位(a0)、(a1)、(a3)及び(a5)からなる高分子化合物;構成単位(a0)、(a1)、(a5)及び(a7)からなる高分子化合物等が例示できる。
分散度(Mw/Mn)は、特に限定されず、1.0~5.0が好ましく、1.0~3.0がより好ましく、1.0~2.5が最も好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
また、(A1)成分には、上記重合の際に、たとえばHS-CH2-CH2-CH2-C(CF3)2-OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に-C(CF3)2-OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
各構成単位を誘導するモノマーは、市販のものを用いてもよく、公知の方法を利用して合成してもよい。
前記(A1)成分に該当しない基材成分としては、特に限定されず、化学増幅型レジスト組成物用の基材成分として従来から知られている多数のもの、たとえば、前記構成単位(a1)を必須とし、構成単位(a2)~(a4)を任意に有する高分子化合物;ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン(PHS)系樹脂等のベース樹脂、低分子化合物成分などから適宜選択して用いることができる。
低分子化合物成分としては、たとえば、分子量が500以上4000未満であって、上述の(A1)成分の説明で例示したような酸解離性基と親水性基とを有する低分子化合物が挙げられる。当該低分子化合物として具体的には、複数のフェノール骨格を有する化合物における水酸基の水素原子の一部が上記酸解離性基で置換されたもの等が挙げられる。
本発明のネガ型現像用レジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
本発明のネガ型現像用レジスト組成物は、さらに、前記(A)成分に該当しない、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」という。)を含有してもよい。
(B)成分としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
オニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記一般式(b-1)又は(b-2)で表される化合物を用いることができる。
また、リソグラフィー特性とレジストパターン形状がより向上することから、R1”~R3”のうち、少なくとも1つはアリール基であることが好ましく、R1”~R3”のうち、2つ以上がアリール基であることがより好ましく、R1”~R3”のすべてがアリール基であることが特に好ましい。
R1”~R3”において、無置換のアリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6~10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
R1”~R3”の置換アリール基におけ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-ブチル基であることが最も好ましい。
置換アリール基における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-ブトキシ基であることが最も好ましい。
置換アリール基における置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
置換アリール基における置換基としてのアリール基としては、前記R1”~R3”のアリール基と同様のものが挙げられ、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、フェニル基、ナフチル基がさらに好ましい。
一般式:-O-C(R47)(R48)-O-R49[式中、R47、R48はそれぞれ独立して水素原子または直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基であり、R49はアルキル基である。]で表される基が挙げられる。
R47、R48において、アルキル基の炭素数は好ましくは1~5であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
R47、R48は、少なくとも一方が水素原子であることが好ましい。特に、一方が水素原子であり、他方が水素原子またはメチル基であることがより好ましい。
R49のアルキル基としては、好ましくは炭素数が1~15であり、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
R49における直鎖状、分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が1~5であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基などが挙げられる。
R49における環状のアルキル基としては、炭素数4~15であることが好ましく、炭素数4~12であることがさらに好ましく、炭素数5~10が最も好ましい。具体的には炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などが挙げられる。モノシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。ポリシクロアルカンとしては、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が挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
一般式:-O-R55-C(=O)-O-R56[式中、R55は直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基であり、R56は第3級アルキル基である。]で表される基が挙げられる。
R55における直鎖状、分岐鎖状のアルキレン基としては、炭素数が1~5であることが好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1,1-ジメチルエチレン基などが挙げられる。
R56における第3級アルキル基としては、2-メチル-2-アダマンチル基、2-エチル-2-アダマンチル基、1-メチル-1-シクロペンチル基、1-エチル-1-シクロペンチル基、1-メチル-1-シクロヘキシル基、1-エチル-1-シクロヘキシル基、1-(1-アダマンチル)-1-メチルエチル基、1-(1-アダマンチル)-1-メチルプロピル基、1-(1-アダマンチル)-1-メチルブチル基、1-(1-アダマンチル)-1-メチルペンチル基;1-(1-シクロペンチル)-1-メチルエチル基、1-(1-シクロペンチル)-1-メチルプロピル基、1-(1-シクロペンチル)-1-メチルブチル基、1-(1-シクロペンチル)-1-メチルペンチル基;1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルエチル基、1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルプロピル基、1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルブチル基、1-(1-シクロヘキシル)-1-メチルペンチル基、tert-ブチル基、tert-ペンチル基、tert-ヘキシル基などが挙げられる。
さらに、前記一般式:-O-R55-C(=O)-O-R56におけるR56を、R56’で置き換えた基も挙げられる。R56’は、水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基、又はヘテロ原子を含んでいてもよい脂肪族環式基である。
R56’におけるアルキル基は、前記R49のアルキル基と同様のものが挙げられる。
R56’におけるフッ素化アルキル基は、前記R49のアルキル基中の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。
R56’における、ヘテロ原子を含んでいてもよい脂肪族環式基としては、ヘテロ原子を含まない脂肪族環式基、環構造中にヘテロ原子を含む脂肪族環式基、脂肪族環式基中の水素原子がヘテロ原子に置換されたもの等が挙げられる。
R56’について、ヘテロ原子を含まない脂肪族環式基としては、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などが挙げられる。モノシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。ポリシクロアルカンとしては、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が挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
R56’について、環構造中にヘテロ原子を含む脂肪族環式基として具体的には、後述の式(L1)~(L6)、(S1)~(S4)で表される基等が挙げられる。
R56’について、脂肪族環式基中の水素原子がヘテロ原子に置換されたものとして具体的には、脂肪族環式基中の水素原子が酸素原子(=O)に置換されたもの等が挙げられる。
直鎖状若しくは分岐鎖状の飽和炭化水素基は、炭素数1~25であり、炭素数1~15であることが好ましく、4~10であることがより好ましい。
直鎖状の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。
分岐鎖状の飽和炭化水素基としては、第3級アルキル基を除き、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。
前記直鎖状または分岐鎖状の飽和炭化水素基は、置換基を有していてもよい。該置換基としては、たとえばアルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、シアノ基、カルボキシ基等が挙げられる。
前記直鎖状または分岐鎖状の飽和炭化水素基の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-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記直鎖状または分岐鎖状の飽和炭化水素基の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。
前記直鎖状または分岐鎖状の飽和炭化水素基の置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記直鎖状または分岐鎖状の飽和炭化水素基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
R6’、R7’、R8’における炭素数3~20の環状の飽和炭化水素基としては、多環式基、単環式基のいずれでもよく、例えば、モノシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、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個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
該環状の飽和炭化水素基は、置換基を有していてもよい。たとえば当該環状のアルキル基が有する環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換されていてもよく、当該環状のアルキル基が有する環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。
前者の例としては、前記モノシクロアルカンまたはポリシクロアルカンの環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換された複素シクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。また、前記環の構造中にエステル結合(-C(=O)-O-)を有していてもよい。具体的には、γ-ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基等のラクトン含有単環式基や、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基等のラクトン含有多環式基等が挙げられる。
後者の例における置換基としては、上述した直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が有してもよい置換基として挙げたものと同様のもの、低級アルキル基等が挙げられる。
また、R6’、R7’、R8’は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基と、環状アルキル基との組み合わせであってもよい。
直鎖状または分岐鎖状のアルキル基と環状アルキル基との組合せとしては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基に置換基として環状のアルキル基が結合した基、環状のアルキル基に置換基として直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が結合した基等が挙げられる。
R6’、R7’、R8’における直鎖状の脂肪族不飽和炭化水素基としては、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。
R6’、R7’、R8’における分岐鎖状の脂肪族不飽和炭化水素基としては、例えば、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。
該直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族不飽和炭化水素基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、前記直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が有していてもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
R7’、R8’においては、上記のなかでも、リソグラフィー特性、レジストパターン形状が良好であることから、炭素数1~15の直鎖状若しくは分岐鎖状の飽和炭化水素基、又は炭素数3~20の環状の飽和炭化水素基が好ましい。
R1”~R3”のうち、いずれか二つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、残りの1つは、アリール基であることが好ましい。前記アリール基は、前記R1”~R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
R4”におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
前記直鎖状または分岐鎖状のアルキル基は、炭素数1~10であることが好ましく、炭素数1~8であることがさらに好ましく、炭素数1~4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、炭素数4~15であることが好ましく、炭素数4~10であることがさらに好ましく、炭素数6~10であることが最も好ましい。
R4”におけるハロゲン化アルキル基としては、前記直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該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。
ハロゲン化アルキル基においては、当該ハロゲン化アルキル基に含まれるハロゲン原子および水素原子の合計数に対するハロゲン原子の数の割合(ハロゲン化率(%))が、10~100%であることが好ましく、50~100%であることが好ましく、100%が最も好ましい。該ハロゲン化率が高いほど、酸の強度が強くなるため好ましい。
前記R4”におけるアリール基は、炭素数6~20のアリール基であることが好ましい。
前記R4”におけるアルケニル基は、炭素数2~10のアルケニル基であることが好ましい。
前記R4”において、「置換基を有していてもよい」とは、前記のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、またはアルケニル基における水素原子の一部もしくは全部が置換基(水素原子以外の他の原子または基)で置換されていてもよいことを意味する。
R4”における置換基の数は、1つであってもよく、2つ以上であってもよい。
前記ハロゲン原子、アルキル基としては、R4”において、ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子、アルキル基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
前記ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。
Q1は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、たとえば炭素原子、水素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む2価の連結基としては、たとえば、酸素原子(エーテル結合;-O-)、エステル結合(-C(=O)-O-)、アミド結合(-C(=O)-NH-)、カルボニル基(-C(=O)-)、カーボネート結合(-O-C(=O)-O-)等の非炭化水素系の酸素原子含有連結基;該非炭化水素系の酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。
該組み合わせとしては、たとえば、-R91-O-、-R92-O-C(=O)-、-C(=O)-O-R93-O-C(=O)-(式中、R91~R93はそれぞれ独立にアルキレン基である。)等が挙げられる。
R91~R93におけるアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、該アルキレン基の炭素数は、1~12が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が特に好ましい。
該アルキレン基として、具体的には、たとえばメチレン基[-CH2-];-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;エチレン基[-CH2CH2-];-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-等のアルキルエチレン基;トリメチレン基(n-プロピレン基)[-CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;テトラメチレン基[-CH2CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基;ペンタメチレン基[-CH2CH2CH2CH2CH2-]等が挙げられる。
Q1としては、エステル結合またはエーテル結合を含む2価の連結基が好ましく、なかでも、-R91-O-、-R92-O-C(=O)-または-C(=O)-O-R93-O-C(=O)-が好ましい。
芳香族炭化水素基として、具体的には、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いたアリール基、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等が挙げられる。前記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。
前者の例としては、前記アリール基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基、前記アリールアルキル基中の芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部が前記ヘテロ原子で置換されたヘテロアリールアルキル基等が挙げられる。
後者の例における芳香族炭化水素基の置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前記芳香族炭化水素基の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-ブチル基であることが最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の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-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の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。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
Xbにおいて、脂肪族炭化水素基は、当該脂肪族炭化水素基を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよく、当該脂肪族炭化水素基を構成する水素原子の一部または全部がヘテロ原子を含む置換基で置換されていてもよい。
Xbにおける「ヘテロ原子」としては、炭素原子および水素原子以外の原子であれば特に限定されず、たとえばハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む置換基は、前記ヘテロ原子のみからなるものであってもよく、前記ヘテロ原子以外の基または原子を含む基であってもよい。
炭素原子の一部を置換する置換基として、具体的には、たとえば-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(Hがアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-等が挙げられる。脂肪族炭化水素基が環状である場合、これらの置換基を環構造中に含んでいてもよい。
水素原子の一部または全部を置換する置換基として、具体的には、たとえばアルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、シアノ基等が挙げられる。
前記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-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記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。
前記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-ブチル基等のアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
直鎖状の飽和炭化水素基(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、デシル基、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。
分岐鎖状の飽和炭化水素基(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。
不飽和炭化水素基としては、上記の中でも、特にプロペニル基が好ましい。
具体的には、たとえば、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;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等の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;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など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などが挙げられる。
脂肪族環式基が、その環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含まない場合は、脂肪族環式基としては、多環式基が好ましく、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、アダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が最も好ましい。
脂肪族環式基が、その環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含むものである場合、該ヘテロ原子を含む置換基としては、-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-が好ましい。かかる脂肪族環式基の具体例としては、たとえば下記式(L1)~(L6)、(S1)~(S4)で表される基等が挙げられる。
これらの脂肪族環式基は、その環構造を構成する炭素原子に結合した水素原子の一部が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえばアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前記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-ブチル基であることが特に好ましい。
前記アルコキシ基、ハロゲン原子はそれぞれ前記水素原子の一部または全部を置換する置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
前記芳香族炭化水素基としては、置換基を有していてもよいナフチル基、または置換基を有していてもよいフェニル基が好ましい。
置換基を有していてもよい脂肪族環式基としては、置換基を有していてもよい多環式の脂肪族環式基が好ましい。該多環式の脂肪族環式基としては、前記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、前記(L2)~(L5)、(S3)~(S4)で表される基等が好ましい。
極性部位を有するものとしては、たとえば、上述したXbの脂肪族環式基を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基、すなわち、-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(Hがアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-等、で置換されたものが挙げられる。
Xb-Q1-Y3-で表される基において、Y3のアルキレン基としては、前記Q1で挙げたアルキレン基のうち炭素数1~4のものと同様のものが挙げられる。
Y3のフッ素化アルキレン基としては、該アルキレン基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。
Y3として、具体的には、-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2-、-CF(CF2CF3)-、-C(CF3)2-、-CF2CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CF(CF3)-、-C(CF3)2CF2-、-CF(CF2CF3)CF2-、-CF(CF2CF2CF3)-、-C(CF3)(CF2CF3)-;-CHF-、-CH2CF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2-、-CH(CF2CF3)-、-C(CH3)(CF3)-、-CH2CH2CH2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2CH2-、-CH2CH(CF3)CH2-、-CH(CF3)CH(CF3)-、-C(CF3)2CH2-;-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH(CH3)CH2-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-CH(CH2CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH3)-等が挙げられる。
これらの中でも、-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-、又はCH2CF2CF2-が好ましく、-CF2-、-CF2CF2-又は-CF2CF2CF2-がより好ましく、-CF2-が特に好ましい。
アルキレン基またはフッ素化アルキレン基が有していてもよい置換基としては、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、水酸基等が挙げられる。
また、リソグラフィー特性とレジストパターン形状がより向上することから、R5”~R6”のうち、少なくとも1つはアリール基であることが好ましく、R5”~R6”のいずれもアリール基であることがより好ましい。
R5”~R6”のアリール基としては、R1”~R3”のアリール基と同様のものが挙げられる。
R5”~R6”のアルキル基としては、R1”~R3”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
R5”~R6”のアルケニル基としては、R1”~R3”のアルケニル基と同様のものが挙げられる。
これらの中でも、R5”~R6”は、すべてフェニル基であることが最も好ましい。
前記式(b-2)で表される化合物におけるカチオン部の具体例としては、ジフェニルヨードニウム、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム等が挙げられる。
前記式(b-2)中のR4”としては、上記式(b-1)におけるR4”と同様のものが挙げられる。
R50に付された符号(r1~r2、w1~w5)が2以上の整数である場合、当該化合物中の複数のR50はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1~10であり、好ましくは炭素数1~7、より好ましくは炭素数1~3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。
該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70~100%、さらに好ましくは90~100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
前記式中、Raとしては、前記R4”と同様のものが挙げられる。
上記「Ra-COO-」の具体例としては、たとえばトリフルオロ酢酸イオン、酢酸イオン、1-アダマンタンカルボン酸イオン等が挙げられる。
アルコキシ基は、炭素数1~5のアルコキシ基が好ましく、なかでも直鎖状または分岐鎖状のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
ヒドロキシアルキル基は、上記アルキル基中の一個又は複数個の水素原子がヒドロキシ基に置換した基が好ましく、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
R81~R86に付された符号n1~n6が2以上の整数である場合、複数のR81~R86はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
n1は、好ましくは0~2であり、より好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。
n2およびn3は、好ましくはそれぞれ独立して0又は1であり、より好ましくは0である。
n4は、好ましくは0~2であり、より好ましくは0又は1である。
n5は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。
n6は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは1である。
R4’は炭素数1~5のアルキレン基である。
uは1~3の整数であり、1または2が最も好ましい。
前記式(b-7)又は式(b-8)で表されるカチオンの好適なものとしては、たとえば以下に示すもの等が挙げられる。式中、RCは、上記置換アリール基についての説明のなかで例示した置換基(アルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキルオキシ基、アルコキシカルボニルアルキルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、オキソ基(=O)、アリール基、-C(=O)-O-R6’、-O-C(=O)-R7’、-O-R8’)である。
R31の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1~6の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部若しくは全部が置換基で置換されていることを意味する。
アルキル基としては、炭素数1~20が好ましく、炭素数1~10がより好ましく、炭素数1~8がさらに好ましく、炭素数1~6が特に好ましく、炭素数1~4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。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、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
アリール基は、炭素数4~20が好ましく、炭素数4~10がより好ましく、炭素数6~10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
R31としては、特に、置換基を有さない炭素数1~4のアルキル基、または炭素数1~4のフッ素化アルキル基が好ましい。
R32の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
R32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1~8のアルキル基、または炭素数1~8のフッ素化アルキル基が好ましい。
R33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
R33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、90%以上フッ素化されていることが特に好ましい。
R34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、およびこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
R34のアリール基は、炭素数1~10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していてもよい。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1~8であることが好ましく、炭素数1~4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1~10であることが好ましく、炭素数1~8がより好ましく、炭素数1~6が最も好ましい。
R35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
R35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため特に好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
R37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
R38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p”は、好ましくは2である。
また、特開平9-208554号公報(段落[0012]~[0014]の[化18]~[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、国際公開第04/074242号パンフレット(65~85頁目のExample1~40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、好適なものとして以下のものを例示することができる。
また、特開平11-035551号公報、特開平11-035552号公報、特開平11-035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11-322707号公報に開示されている、1,3-ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4-ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6-ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10-ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2-ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3-ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6-ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10-ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
本発明のネガ型現像用レジスト組成物において(B)成分を用いる場合、該レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.5~60質量部が好ましく、1~50質量部がより好ましく、1~40質量部がさらに好ましい。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、レジスト組成物の各成分を有機溶剤に溶解した際、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
(D)成分としては、酸拡散制御剤、すなわち露光により前記の(A1)成分や(B)成分から発生する酸をトラップするクエンチャーとして作用するものであれば特に限定されず、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いればよい。
たとえば脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミンが挙げられ、なかでも脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1~20であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、たとえば、アンモニアNH3の水素原子の少なくとも1つを、炭素数20以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキル基、およびヒドロキシアルキル基におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
該アルキル基が直鎖状または分岐鎖状である場合、その炭素数は2~20であることがより好ましく、2~8であることがさらに好ましい。
該アルキル基が環状である場合(シクロアルキル基である場合)、その炭素数は、3~30であることが好ましく、3~20がより好ましく、3~15がさらに好ましく、炭素数4~12であることが特に好ましく、炭素数5~10が最も好ましい。該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。具体的には、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、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなど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等を例示できる。前記モノシクロアルカンとして、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。また、前記ポリシクロアルカンとして、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。
前記アルキルアミンの具体例としては、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、n-ノニルアミン、n-デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジ-n-ヘプチルアミン、ジ-n-オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリ-n-ブチルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリ-n-ヘキシルアミン、トリ-n-ヘプチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、トリ-n-ノニルアミン、トリ-n-デカニルアミン、トリ-n-ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;が挙げられる。
前記アルキルアルコールアミンの具体例としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ-n-オクタノールアミン、トリ-n-オクタノールアミン、ステアリルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン等が挙げられる。
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6~10のものが好ましく、具体的には、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
その他の脂肪族アミンとして、トリス(2-メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2-(2-メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(2-メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(1-メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(1-エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(1-エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2-{2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチルアミン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、アニリン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾールまたはこれらの誘導体、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミンなどが挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01~5.0質量部の範囲で用いられる。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1~5のアルキル基、炭素数6~15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ-n-ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸-ジ-n-ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸エステルなどが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01~5.0質量部の範囲で用いられる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ-ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル-n-ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2-ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2の範囲内とすることが好ましい。たとえば極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2、さらに好ましくは3:7~7:3である。また、極性溶剤としてPGMEおよびシクロヘキサノンを配合する場合は、PGMEA:(PGME+シクロヘキサノン)の質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2、さらに好ましくは3:7~7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA、EL、または前記PGMEAと極性溶剤との混合溶媒と、γ-ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30~95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が1~20質量%、好ましくは2~15質量%の範囲内となる様に用いられる。
ネガ型現像プロセスにおいて、従来のケトン系溶剤又はエステル系溶剤を含有する現像液を用いた場合、露光により酸を発生する構成単位を有する特定の樹脂成分のように、レジスト組成物の基材成分の種類によっては解像せず、レジストパターンが得られなかった。これは、基材成分として用いられる酸の作用により極性が増大する樹脂成分と、現像液との親和性が低いため、と考えられる。
本発明のレジストパターン形成方法においては、現像液としてニトリル系溶剤を含有する現像液を用いることにより、従来よりも現像液の極性が高まると考えられ、これにより、現像の際に樹脂成分と現像液との親和性が高まることで解像しやすくなっている、と推測される。加えて、本発明では(A1)成分が、露光により酸を発生する構成単位(a0)を有する。このことにより、構成単位(a0)は(A1)成分と共にレジスト膜内で均一に分布し、露光部では該構成単位(a0)から均一に酸が発生することで、露光部の(A1)成分中の酸分解性基の分解が均一に進行する。さらに、本発明では、酸分解性基を含む構成単位(a1)と、露光により酸を発生する構成単位(a0)とが共重合されているため、露光により発生する酸の拡散の制御も可能となる。これらの作用により、上記効果が得られると推測される。
本実施例では、化学式(1)で表される単位を「化合物(1)」と記載し、他の式で表される化合物についても同様に記載する。
温度計、還流管及び窒素導入管を繋いだセパラブルフラスコ内で、10.00g(58.77mmol)の化合物(1)と、14.71g(58.77mmol)の化合物(5)と、6.94g(29.38mmol)の化合物(15)と、9.87g(20.03mmol)の化合物(19)とを、53.35gのメチルエチルケトン(MEK)/シクロヘキサノン(CH)=50/50(質量比)の混合溶剤に溶解させた。この溶液に、重合開始剤としてアゾビスイソ酪酸ジメチル(V-601)15.03mmolを添加し溶解させた。
これを、80℃に加熱した28.94gのMEK/CH=50/50(質量比)混合溶剤に、窒素雰囲気下、4時間かけて滴下した。滴下終了後、反応液を1時間加熱攪拌し、その後、反応液を室温まで冷却した。
得られた反応重合液を、大量のイソプロパノールに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別し、イソプロパノール、メタノール、MEKにて洗浄、乾燥して、目的物である高分子化合物(1)27.1gを得た。
この高分子化合物(1)について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は15000であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.63であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C-NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n/o=35.2/32.6/19.4/12.8であった。
高分子化合物(2)~(20)は、各高分子化合物を構成する構成単位を誘導する下記化合物(1)~(21)を所定のモル比で用いた以外は、上記(A1)成分合成例1と同様の方法により合成した。
各高分子化合物について、各構成単位を誘導する化合物、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C-NMR)により求めた共重合組成比、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量、及び分子量分散度(Mw/Mn)を表1に示す。
表2に示す各成分を混合、溶解してネガ型現像用レジスト組成物を調製した。
(A)-1~(A)-20:前記の高分子化合物(1)~高分子化合物(20)。
(D)-1:トリ-n-オクチルアミン。
(E)-1:サリチル酸。
(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。
(S)-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル。
(S)-3:シクロヘキサノン。
(実施例21)
有機系反射防止膜組成物「ARC29」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチのシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、上記実施例1のネガ型現像用レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、130℃で60秒間のプレベーク(PAB)を行い、乾燥することにより、膜厚60nmのレジスト膜を形成した。
次に、該レジスト膜に対して、ArF露光装置NSR-S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60、2/3Annular)により、ライン幅160nm/ピッチ320nmのラインアンドスペースパターン(LSパターン)をターゲットとするフォトマスクを介して、前記レジスト膜に対してArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、110℃で60秒間の露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて、現像液として酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=70/30(質量比)]を用いて60秒間の溶剤現像を行った。その後、100℃で60秒間のポストベーク処理をした。
その結果、レジスト膜の未露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表3に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=70/30(質量比)]の代わりに、2.38質量%のTMAH水溶液(商品名:NMD-3、東京応化工業(株)製)を用いた以外は、実施例21と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜の露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表3に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=70/30(質量比)]の代わりに、酢酸ブチルのみを用いた以外は、実施例21と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜は未露光部及び露光部のいずれも溶解せず、解像しなかった。
ライン幅160m、ピッチ320nmをターゲット寸法とするLSパターン形成において、選択的露光における露光時間を次第に長くし、Eopより露光量を大きくしていったときにパターンが倒れる直前のライン幅(解像している限界の寸法)を測定した。その結果を「最小寸法(nm)」として表3に示した。
前記Eopで形成されたライン幅160nm、ピッチ320nmのLSパターンにおいて、測長SEM(走査型電子顕微鏡、加速電圧800V、商品名:S-9380、日立製作所社製)により、ライン幅を、ラインの長手方向に400箇所測定し、その結果から標準偏差(s)の3倍値(3s)を求め、5箇所の3sについて平均化した値を「LWR(nm)」として算出した。その結果を表3に示した。
この3sの値が小さいほど、その線幅のラフネスが小さく、より均一幅のLSパターンが得られたことを意味する。
比較例2の方法においては、レジストパターンが解像せず、Eop、最小寸法、LWRの測定が不可であった。
(実施例22)
シリコンウェーハ上に有機系下層膜を有する支持体上に、上記実施例1のネガ型現像用レジスト組成物を、スピンナーを用いて均一に塗布し、130℃で90秒間のベーク処理(PAB)を行ってレジスト膜(膜厚40nm)を成膜した。
次に、前記レジスト膜に対し、電子線描画装置ELS-7500(Elionix社製)を用い、加速電圧50keVにて、幅40nmのラインがピッチ80nmで配置されたLSパターンをターゲットとする描画(露光)を行った。
そして、120℃で90秒間の条件でベーク処理(PEB)を行い、さらに23℃にて、現像液として酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=70/30(質量比)]を用いて60秒間の溶剤現像を行った。
その結果、レジスト膜の未露光部が溶解、除去されて、幅40nmのラインが等間隔(ピッチ80nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表4に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=70/30(質量比)]の代わりに、2.38質量%のTMAH水溶液(商品名:NMD-3、東京応化工業(株)製)を用いた以外は、実施例22と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜の露光部が溶解、除去されて、幅40nmのラインが等間隔(ピッチ80nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表4に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=70/30(質量比)]の代わりに、酢酸ブチルのみを用いた以外は、実施例22と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜は未露光部及び露光部のいずれも溶解せず、解像しなかった。
前記Eopにおいて、パターンサイズを変更し、解像するパターンの最小寸法である限界解像度(nm)を求めた。その結果を表4に示した。
前記Eopで形成されたライン幅40nm、ピッチ80nmのLSパターンにおいて、上記と同様にして「LWR(nm)」を算出した。その結果を表4に示した。
比較例4の方法においては、レジストパターンが解像せず、Eop、限界解像度、LWRの測定が不可であった。
(実施例23~41)
有機系反射防止膜組成物「ARC29」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチのシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、上記実施例2~20のネガ型現像用レジスト組成物を、スピンナーを用いてそれぞれ塗布し、ホットプレート上で、表5に示すベーク温度(PAB,℃)で60秒間のプレベーク(PAB)を行い、乾燥することにより、膜厚60nmのレジスト膜を形成した。
次に、該レジスト膜に対して、ArF露光装置NSR-S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60、2/3Annular)により、ライン幅160nm/ピッチ320nmのラインアンドスペースパターン(LSパターン)をターゲットとするフォトマスクを介して、前記レジスト膜に対してArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、表5に示すベーク温度(PEB,℃)で60秒間の露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて、現像液として
実施例23では酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=80/20(質量比)]、
実施例25では酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]、
実施例24、26~41では酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=70/30(質量比)]、
を用いて60秒間の溶剤現像をそれぞれ行った。その後、100℃で60秒間のポストベーク処理をした。
その結果、いずれの例においても、レジスト膜の未露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンがそれぞれ形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表5に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤の代わりに、2.38質量%のTMAH水溶液(商品名:NMD-3、東京応化工業(株)製)を用いた以外は、実施例23~41と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、いずれの例においても、レジスト膜の露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表5に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤の代わりに、酢酸ブチルのみを用いた以外は、実施例23~41と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、いずれの例においても、レジスト膜は未露光部及び露光部のいずれも溶解せず、解像しなかった。
ライン幅160m、ピッチ320nmをターゲット寸法とする各例のLSパターン形成において、選択的露光における露光時間を次第に長くし、Eopより露光量を大きくしていったときにパターンが倒れる直前のライン幅(解像している限界の寸法)をそれぞれ測定した。その結果を「最小寸法(nm)」として表5に示した。
各例におけるEopで形成されたライン幅160nm、ピッチ320nmのLSパターンにおいて、測長SEM(走査型電子顕微鏡、加速電圧800V、商品名:S-9380、日立製作所社製)により、ライン幅を、ラインの長手方向に400箇所測定し、その結果から標準偏差(s)の3倍値(3s)を求め、5箇所の3sについて平均化した値を「LWR(nm)」として算出した。その結果を表5に示した。
比較例24~42の方法においては、レジストパターンが解像せず、Eop、限界解像度、LWRの測定が不可であった。
前記化合物(16)、前記化合物(8)及び前記化合物(19)を所定のモル比で用いた以外は、前記(A1)成分合成例1と同様の方法により高分子化合物(21)を合成した。
この高分子化合物(21)について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12000であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.57であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C-NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))は(16)/(8)/(19)=45.4/40.6/14.0であった。
表6に示す各成分を混合、溶解してネガ型現像用レジスト組成物を調製した。
(A)-21:前記の高分子化合物(21)。
(D)-1:トリ-n-オクチルアミン。
(E)-1:サリチル酸。
(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。
(S)-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル。
(S)-3:シクロヘキサノン。
(実施例43)
有機系反射防止膜組成物「ARC29」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチのシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で、205℃で60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
該有機系反射防止膜上に、上記実施例42のネガ型現像用レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、130℃で60秒間のプレベーク(PAB)を行い、乾燥することにより、膜厚60nmのレジスト膜を形成した。
次に、該レジスト膜に対して、ArF露光装置NSR-S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60、2/3Annular)により、ライン幅160nm/ピッチ320nmのラインアンドスペースパターン(LSパターン)をターゲットとするフォトマスクを介して、前記レジスト膜に対してArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、110℃で60秒間の露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて、現像液として酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]を用いて60秒間の溶剤現像を行った。その後、100℃で60秒間のポストベーク処理をした。
その結果、レジスト膜の未露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表7に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]の代わりに、酢酸ブチルとプロピオニトリルの混合溶剤[酢酸ブチル/プロピオニトリル=50/50(質量比)]を用いた以外は、実施例43と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜の露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表7に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]の代わりに、ブチロニトリルのみを用いた以外は、実施例43と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜の露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表7に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]の代わりに、バレロニトリルのみを用いた以外は、実施例43と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜の露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表7に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]の代わりに、2.38質量%のTMAH水溶液(商品名:NMD-3、東京応化工業(株)製)を用いた以外は、実施例43と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜の露光部が溶解、除去されて、幅160nmのラインが等間隔(ピッチ320nm)に配置されたLSパターンが形成された。該LSパターンが形成される最適露光量Eop(mJ/cm2)を表7に示した。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]の代わりに、酢酸ブチルのみを用いた以外は、実施例21と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜は未露光部及び露光部のいずれも溶解せず、解像しなかった。
現像液として、酢酸ブチルとアセトニトリルとの混合溶剤[酢酸ブチル/アセトニトリル=60/40(質量比)]の代わりに、2-ヘプタノンのみを用いた以外は、実施例21と同様にしてレジストパターン形成を行った。
その結果、レジスト膜は未露光部及び露光部のいずれも溶解せず、解像しなかった。
ライン幅160m、ピッチ320nmをターゲット寸法とする各例のLSパターン形成において、選択的露光における露光時間を次第に長くし、Eopより露光量を大きくしていったときにパターンが倒れる直前のライン幅(解像している限界の寸法)をそれぞれ測定した。その結果を「最小寸法(nm)」として表7に示した。
前記Eopで形成されたライン幅160nm、ピッチ320nmのLSパターンにおいて、測長SEM(走査型電子顕微鏡、加速電圧800V、商品名:S-9380、日立製作所社製)により、ライン幅を、ラインの長手方向に400箇所測定し、その結果から標準偏差(s)の3倍値(3s)を求め、5箇所の3sについて平均化した値を「LWR(nm)」として算出した。その結果を表7に示した。
この3sの値が小さいほど、その線幅のラフネスが小さく、より均一幅のLSパターンが得られたことを意味する。
比較例44~45の方法においては、レジストパターンが解像せず、Eop、最小寸法、LWRの測定が不可であった。
Claims (10)
- 酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(A)を含有するレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を、前記有機溶剤を含有する現像液を用いたネガ型現像によりパターニングしてレジストパターンを形成する工程、を含むレジストパターン形成方法であって、
前記基材成分(A)として、露光により酸を発生する構成単位(a0)と、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(a1)とを有する樹脂成分(A1)を用い、
前記現像液として、ニトリル系溶剤を含有する現像液を用いることを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 前記構成単位(a0)が、下記一般式(a0-1)又は(a0-2)で表される構成単位である請求項1記載のレジストパターン形成方法。
[式中、Rは水素原子、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のハロゲン化アルキル基であり;Aは単結合又は2価の連結基であり;R4は置換基を有していてもよいアリーレン基であり;R5、R6はそれぞれ独立に有機基であり、R5、R6は相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成していてもよく;X-は対アニオンであり;Rf1、Rf2はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、フッ素原子、又はフッ素化アルキル基であり、Rf1、Rf2のうち少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化アルキル基であり;nは1~8の整数であり;Mm+は対カチオンであり;mは1~3の整数である。] - 前記樹脂成分(A1)が、さらに、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であってラクトン含有環式基を含む構成単位(a2)を有する請求項1又は2記載のレジストパターン形成方法。
- 前記樹脂成分(A1)が、さらに、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(a3)を有する請求項1~3のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。
- 酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する基材成分(A)を含有するレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を、前記有機溶剤を含有する現像液を用いたネガ型現像によりパターニングしてレジストパターンを形成する工程、を含むレジストパターン形成方法に用いられるレジスト組成物であって、
前記基材成分(A)として、露光により酸を発生する構成単位(a0)と、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(a1)とを有する樹脂成分(A1)を含有することを特徴とするネガ型現像用レジスト組成物。 - 前記構成単位(a0)が、下記一般式(a0-1)又は(a0-2)で表される構成単位である請求項6記載のネガ型現像用レジスト組成物。
[式中、Rは水素原子、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のハロゲン化アルキル基であり;Aは単結合又は2価の連結基であり;R4は置換基を有していてもよいアリーレン基であり;R5、R6はそれぞれ独立に有機基であり、R5、R6は相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成していてもよく;X-は対アニオンであり;Rf1、Rf2はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、フッ素原子、又はフッ素化アルキル基であり、Rf1、Rf2のうち少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化アルキル基であり;nは1~8の整数であり;Mm+は対カチオンであり;mは1~3の整数である。] - 前記樹脂成分(A1)が、さらに、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であってラクトン含有環式基を含む構成単位(a2)を有する請求項6又は7記載のネガ型現像用レジスト組成物。
- 前記樹脂成分(A1)が、さらに、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(a3)を有する請求項6~8のいずれか一項に記載のネガ型現像用レジスト組成物。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020137025472A KR101845121B1 (ko) | 2011-03-08 | 2012-03-07 | 레지스트 패턴 형성 방법, 및 네거티브형 현상용 레지스트 조성물 |
| JP2013503569A JP6084157B2 (ja) | 2011-03-08 | 2012-03-07 | レジストパターン形成方法 |
| US14/003,708 US9250531B2 (en) | 2011-03-08 | 2012-03-07 | Method of forming resist pattern and negative tone-development resist composition |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011-050817 | 2011-03-08 | ||
| JP2011050817 | 2011-03-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2012121278A1 true WO2012121278A1 (ja) | 2012-09-13 |
Family
ID=46798234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/055776 Ceased WO2012121278A1 (ja) | 2011-03-08 | 2012-03-07 | レジストパターン形成方法、及びネガ型現像用レジスト組成物 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9250531B2 (ja) |
| JP (1) | JP6084157B2 (ja) |
| KR (1) | KR101845121B1 (ja) |
| TW (1) | TWI523873B (ja) |
| WO (1) | WO2012121278A1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220572A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | ネガ型現像用レジスト組成物、及びレジストパターン形成方法 |
| WO2013047396A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Fujifilm Corporation | Pattern forming method, electron beam-sensitive or extreme ultraviolet-sensitive composition, resist film, method for manufacturing electronic device using the same, and electronic device |
| JP2014041325A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-03-06 | Fujifilm Corp | 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、これらを用いた電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス |
| JP2015043067A (ja) * | 2013-03-29 | 2015-03-05 | 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、及び、レジスト膜、並びに、これらを用いた電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス |
| WO2015194330A1 (ja) * | 2014-06-19 | 2015-12-23 | 富士フイルム株式会社 | 感放射線性又は感活性光線性樹脂組成物、並びに、それを用いたレジスト膜、マスクブランクス、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイス |
| CN116515035A (zh) * | 2022-01-28 | 2023-08-01 | 信越化学工业株式会社 | 聚合物、抗蚀剂组成物及图案形成方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013141222A1 (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Jsr株式会社 | レジストパターン形成方法及びフォトレジスト組成物 |
| JP2014219487A (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、電子デバイス及びその製造方法、現像液 |
| JP6267533B2 (ja) | 2014-02-14 | 2018-01-24 | 信越化学工業株式会社 | パターン形成方法 |
| TWI655506B (zh) * | 2016-06-29 | 2019-04-01 | 奇美實業股份有限公司 | 負型感光性樹脂組成物、間隙體、保護膜以及液晶顯示元件 |
| KR20250029997A (ko) * | 2021-01-22 | 2025-03-05 | 후지필름 가부시키가이샤 | 패턴 형성 방법, 및 전자 디바이스의 제조 방법 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1062995A (ja) * | 1996-08-15 | 1998-03-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 遠紫外線露光用感光性樹脂組成物 |
| JP2006045311A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 高分子化合物、酸発生剤、ポジ型レジスト組成物、およびレジストパターン形成方法 |
| JP2006215526A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-08-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法 |
| JP2010139996A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Fujifilm Corp | ネガ型現像用レジスト組成物及びこれを用いたパターン形成方法 |
| JP2010197619A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Fujifilm Corp | ネガ型現像用レジスト組成物及びこれを用いたパターン形成方法 |
| JP2010237661A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-10-21 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法 |
| JP2010266842A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-11-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | パターン形成方法及びレジスト材料 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4743529A (en) * | 1986-11-21 | 1988-05-10 | Eastman Kodak Company | Negative working photoresists responsive to shorter visible wavelengths and novel coated articles |
| JPH06194847A (ja) | 1992-12-22 | 1994-07-15 | Tokuyama Sekiyu Kagaku Kk | ネガ型フォトレジスト用現像液 |
| JP3798458B2 (ja) | 1996-02-02 | 2006-07-19 | 東京応化工業株式会社 | オキシムスルホネート化合物及びレジスト用酸発生剤 |
| JP3854689B2 (ja) | 1997-07-24 | 2006-12-06 | 東京応化工業株式会社 | 新規な光酸発生剤 |
| JP3980124B2 (ja) | 1997-07-24 | 2007-09-26 | 東京応化工業株式会社 | 新規ビススルホニルジアゾメタン |
| US5945517A (en) | 1996-07-24 | 1999-08-31 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Chemical-sensitization photoresist composition |
| JP3865473B2 (ja) | 1997-07-24 | 2007-01-10 | 東京応化工業株式会社 | 新規なジアゾメタン化合物 |
| JP3935267B2 (ja) | 1998-05-18 | 2007-06-20 | 東京応化工業株式会社 | 新規なレジスト用酸発生剤 |
| US6153733A (en) | 1998-05-18 | 2000-11-28 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | (Disulfonyl diazomethane compounds) |
| JP2002090991A (ja) | 2000-09-13 | 2002-03-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | ポジ型レジスト組成物 |
| JP3895224B2 (ja) | 2001-12-03 | 2007-03-22 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物及びそれを用いたレジストパターン形成方法 |
| AU2003280571A1 (en) * | 2002-10-29 | 2004-05-25 | Jsr Corporation | Radiation-sensitive resin composition |
| WO2004074242A2 (en) | 2003-02-19 | 2004-09-02 | Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. | Halogenated oxime derivatives and the use thereof as latent acids |
| US7063931B2 (en) * | 2004-01-08 | 2006-06-20 | International Business Machines Corporation | Positive photoresist composition with a polymer including a fluorosulfonamide group and process for its use |
| US7459261B2 (en) | 2005-01-06 | 2008-12-02 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist composition and patterning process using the same |
| US7629106B2 (en) * | 2005-11-16 | 2009-12-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist composition and patterning process using the same |
| JP4822010B2 (ja) * | 2006-04-25 | 2011-11-24 | 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 |
| JP4969916B2 (ja) * | 2006-05-25 | 2012-07-04 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法 |
| JP4554665B2 (ja) | 2006-12-25 | 2010-09-29 | 富士フイルム株式会社 | パターン形成方法、該パターン形成方法に用いられる多重現像用ポジ型レジスト組成物、該パターン形成方法に用いられるネガ現像用現像液及び該パターン形成方法に用いられるネガ現像用リンス液 |
| JP4998746B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2012-08-15 | 信越化学工業株式会社 | スルホニウム塩を含む高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法 |
| JP5557550B2 (ja) | 2009-02-20 | 2014-07-23 | 富士フイルム株式会社 | 電子線又はeuv光を用いた有機溶剤系現像又は多重現像パターン形成方法 |
| JP5445320B2 (ja) * | 2009-05-29 | 2014-03-19 | 信越化学工業株式会社 | 化学増幅型レジスト材料及びパターン形成方法 |
| JP5597460B2 (ja) * | 2010-01-05 | 2014-10-01 | 東京応化工業株式会社 | ポジ型レジスト組成物、レジストパターン形成方法、高分子化合物 |
| JP5750272B2 (ja) * | 2010-02-18 | 2015-07-15 | 東京応化工業株式会社 | レジストパターン形成方法 |
| JP5387601B2 (ja) * | 2010-03-24 | 2014-01-15 | 信越化学工業株式会社 | アセタール化合物、高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法 |
| JP5521996B2 (ja) * | 2010-11-19 | 2014-06-18 | 信越化学工業株式会社 | スルホニウム塩を含む高分子化合物、レジスト材料及びパターン形成方法、並びにスルホニウム塩単量体及びその製造方法 |
-
2012
- 2012-03-07 KR KR1020137025472A patent/KR101845121B1/ko active Active
- 2012-03-07 JP JP2013503569A patent/JP6084157B2/ja active Active
- 2012-03-07 WO PCT/JP2012/055776 patent/WO2012121278A1/ja not_active Ceased
- 2012-03-07 US US14/003,708 patent/US9250531B2/en active Active
- 2012-03-08 TW TW101107923A patent/TWI523873B/zh active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1062995A (ja) * | 1996-08-15 | 1998-03-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 遠紫外線露光用感光性樹脂組成物 |
| JP2006045311A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 高分子化合物、酸発生剤、ポジ型レジスト組成物、およびレジストパターン形成方法 |
| JP2006215526A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-08-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法 |
| JP2010139996A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Fujifilm Corp | ネガ型現像用レジスト組成物及びこれを用いたパターン形成方法 |
| JP2010266842A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-11-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | パターン形成方法及びレジスト材料 |
| JP2010197619A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Fujifilm Corp | ネガ型現像用レジスト組成物及びこれを用いたパターン形成方法 |
| JP2010237661A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-10-21 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | ポジ型レジスト材料並びにこれを用いたパターン形成方法 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220572A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | ネガ型現像用レジスト組成物、及びレジストパターン形成方法 |
| WO2013047396A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Fujifilm Corporation | Pattern forming method, electron beam-sensitive or extreme ultraviolet-sensitive composition, resist film, method for manufacturing electronic device using the same, and electronic device |
| JP2013080002A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Fujifilm Corp | パターン形成方法、感電子線性又は感極紫外線性樹脂組成物、及び、レジスト膜、並びに、これらを用いた電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス |
| US9411230B2 (en) | 2011-09-30 | 2016-08-09 | Fujifilm Corporation | Pattern forming method, electron beam-sensitive or extreme ultraviolet-sensitive composition, resist film, method for manufacturing electronic device using the same, and electronic device |
| JP2014041325A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-03-06 | Fujifilm Corp | 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、これらを用いた電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス |
| JP2015043067A (ja) * | 2013-03-29 | 2015-03-05 | 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、及び、レジスト膜、並びに、これらを用いた電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス |
| US9766547B2 (en) | 2013-03-29 | 2017-09-19 | Fujifilm Corporation | Pattern forming method, actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, resist film, method of manufacturing electronic device using the same, and electronic device |
| TWI602024B (zh) * | 2013-03-29 | 2017-10-11 | 富士軟片股份有限公司 | 圖案形成方法以及使用其的電子元件的製造方法 |
| KR101856553B1 (ko) * | 2013-03-29 | 2018-05-10 | 후지필름 가부시키가이샤 | 패턴 형성 방법, 감활성 광선성 또는 감방사선성 수지 조성물, 레지스트막, 이것들을 사용한 전자 디바이스의 제조 방법, 및 전자 디바이스 |
| WO2015194330A1 (ja) * | 2014-06-19 | 2015-12-23 | 富士フイルム株式会社 | 感放射線性又は感活性光線性樹脂組成物、並びに、それを用いたレジスト膜、マスクブランクス、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイス |
| JPWO2015194330A1 (ja) * | 2014-06-19 | 2017-04-20 | 富士フイルム株式会社 | 感放射線性又は感活性光線性樹脂組成物、並びに、それを用いたレジスト膜、マスクブランクス、レジストパターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイス |
| CN116515035A (zh) * | 2022-01-28 | 2023-08-01 | 信越化学工业株式会社 | 聚合物、抗蚀剂组成物及图案形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9250531B2 (en) | 2016-02-02 |
| KR20140018269A (ko) | 2014-02-12 |
| JP6084157B2 (ja) | 2017-02-22 |
| US20140004467A1 (en) | 2014-01-02 |
| TWI523873B (zh) | 2016-03-01 |
| TW201302818A (zh) | 2013-01-16 |
| KR101845121B1 (ko) | 2018-04-03 |
| JPWO2012121278A1 (ja) | 2014-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5750272B2 (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| JP5639795B2 (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| JP5518671B2 (ja) | レジスト組成物、レジストパターン形成方法、高分子化合物 | |
| JP5846889B2 (ja) | レジスト組成物、レジストパターン形成方法、化合物 | |
| JP6084157B2 (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| JP5557656B2 (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| JP6410871B2 (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| JP5802394B2 (ja) | レジスト組成物、レジストパターン形成方法及び高分子化合物 | |
| JP5793331B2 (ja) | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 | |
| JP5775783B2 (ja) | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 | |
| JP5752388B2 (ja) | ポジ型レジスト組成物、レジストパターン形成方法 | |
| JP5906076B2 (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| JP5663338B2 (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| JP2012145868A (ja) | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 | |
| JP2013003512A (ja) | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 | |
| JP5723624B2 (ja) | レジスト組成物、レジストパターン形成方法、および高分子化合物 | |
| JP5677128B2 (ja) | レジスト組成物、レジストパターン形成方法 | |
| JP5743593B2 (ja) | レジスト組成物、レジストパターン形成方法および高分子化合物 | |
| JP2012088448A (ja) | ポジ型レジスト組成物、レジストパターン形成方法 | |
| JP5645740B2 (ja) | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12755326 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2013503569 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 14003708 Country of ref document: US |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20137025472 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12755326 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |



































































































