WO2016006364A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、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 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern forming method using this composition, a method for manufacturing an electronic device, and an electronic device. More specifically, the present invention is suitable for use in semiconductor manufacturing processes such as ICs, circuit boards such as liquid crystals and thermal heads, and other photofabrication processes, lithographic printing plates, and acid curable compositions.
- the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, a pattern formation method using the composition, an electronic device manufacturing method, and an electronic device.
- an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method for resists in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption.
- the acid generator in the exposed area is decomposed by exposure to an excimer laser, an electron beam, extreme ultraviolet light, etc. to generate an acid, and a post-exposure baking (PEB: Post Exposure Bake)
- PEB Post Exposure Bake
- the generated acid is used as a reaction catalyst to change an alkali-insoluble group into an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed with an alkali developer.
- various alkali developers have been proposed as the alkali developer, but an aqueous alkali developer of 2.38% by mass TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) is widely used.
- the wavelength of the exposure light source has been shortened and the numerical aperture (high NA) of the projection lens has been increased.
- an ArF excimer laser having a 193 nm wavelength is used as a light source, and as a technology for further improving the resolution.
- An immersion lithography technique has been developed that fills the projection lens and the sample with a liquid having a high refractive index (hereinafter also referred to as “immersion liquid”), and immersion lithography is now the mainstream.
- Various techniques have been proposed for the composition used in the above-described chemical amplification image forming method. For example, line width roughness (LWR) and mask error enhancement as described in Patent Document 1 are proposed.
- a radiation-sensitive resin composition having a small factor (MEEF), excellent in density bias, good storage stability, and a predetermined resin as described in Patent Document 2, and having excellent sensitivity and MEEF A functional resin composition is disclosed.
- PEBS performance is becoming more important. That is, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that can form a highly rectangular cross-sectional film (resist) and exhibits good exposure margin and PEB temperature dependency is desired.
- the present inventors evaluated the above characteristics using the compositions specifically disclosed in Examples of Patent Documents 1 and 2, and found that the above three characteristics (rectangularity, exposure margin). , PEB temperature dependency) could not be satisfied at the same time, and further improvement was necessary.
- the present invention provides an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that can form a highly rectangular cross-sectional film (resist) and exhibits good exposure latitude and PEB temperature dependency.
- the task is to do.
- Another object of the present invention is to provide a pattern forming method using the above composition, a method for manufacturing an electronic device, and an electronic device.
- the present inventors have found that the above problems can be solved by using a predetermined resin. That is, it has been found that the above object can be achieved by the following configuration.
- the content of the repeating unit represented by the general formula (II) includes the repeating unit represented by the general formula (I) described later and the repeating unit represented by the general formula (II) described later.
- An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation each T independently represents a single bond or a divalent linking group.
- R 1 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- R 2 represents a hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms.
- R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom.
- R 4 , R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group.
- the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is an ionic compound containing a cation and an anion, and the anion is a sulfonate anion represented by the general formula (2) described later, (1)
- Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
- R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of R 7 and R 8 , R 7 and R 8 are the same But it can be different.
- L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
- A represents an organic group containing a cyclic structure.
- x represents an integer of 1 to 20.
- y represents an integer of 0 to 10.
- z represents an integer of 0 to 10.
- the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is an ionic compound containing a cation and an anion, and the anion is a sulfonate anion represented by the following general formula (B-1).
- each R b1 independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
- n represents an integer of 0 to 4.
- Xb1 represents a single bond, an alkylene group, an ether bond, an ester bond, a sulfonate bond, or a combination thereof.
- R b2 represents an organic group having 6 or more carbon atoms.
- the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is an ionic compound containing a cation and an anion, and the number of fluorine atoms contained in the anion is 2 to 3, (1) to (4 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of 1).
- the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is an ionic compound containing a cation and an anion, and the cation is represented by a cation represented by the general formula (ZI-3A) described later or a general formula (described later)
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (5), which is a cation represented by ZI-4).
- R 1 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group, or an alkenyl group.
- R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, and R 2 and R 3 may be linked to each other to form a ring, and R 1 and R 2 may be , May be linked together to form a ring. However, at least one of R 2 and R 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
- R X and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, or an alkoxycarbonylcycloalkyl group.
- R X and R y may be linked to each other to form a ring, and this ring structure may contain an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ether bond, an ester bond or an amide bond. .
- R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a cycloalkyl group.
- R 14 represents a group having a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group. If R 14 there are a plurality, R 14 may be the same or different.
- R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. Two R 15 s may be bonded to each other to form a ring, and the atoms constituting the ring may include an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. l represents an integer of 0-2. r represents an integer of 0 to 8. (7) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (6), wherein the resin further contains a repeating unit containing a lactone structure or a sultone structure. (8) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (7), further comprising a hydrophobic resin.
- Resin composition (11)
- an organic solvent is contained,
- radiation sensitive resin composition (13)
- a step of forming a film on a substrate using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (13), a step of exposing the film, and an exposed film The pattern formation method including the process of developing this.
- a method for manufacturing an electronic device comprising the pattern forming method according to (14).
- the resin contains a repeating unit in which R 8 in the general formula (III) described later is a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure having a cyano group as a substituent, 13)
- the actinic-ray sensitive or radiation sensitive resin composition which can form the film (resist) of highly rectangular cross-sectional shape, and shows a favorable exposure margin and PEB temperature dependence can be provided.
- the pattern formation method using the said composition, the manufacturing method of an electronic device, and an electronic device can also be provided.
- a notation that does not indicate substitution or non-substitution refers to a group (atomic group) having a substituent together with a group (atomic group) having no substituent.
- the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
- active light or “radiation” means, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams (EB), etc. To do.
- light means actinic rays or radiation.
- exposure in the present specification is not limited to exposure to far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, X-rays, EUV light and the like represented by mercury lamps and excimer lasers, but also electron beams, ion beams, and the like, unless otherwise specified. The exposure with the particle beam is also included in the exposure.
- “to” is used in the sense of including the numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value.
- “(meth) acrylate” represents acrylate and methacrylate
- “(meth) acryl” represents acryl and methacryl
- “(meth) acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl.
- a feature of the present invention is that a resin having a predetermined repeating unit described later is used. More specifically, first, the present inventors have found that the hydrophobicity of the resin is important in order to obtain a highly rectangular cross-sectional shape. In particular, in the case of a so-called positive type, the hydrophobicity of the resin is more important. Based on this knowledge, the portion represented by R 2 in the later-described general formula (I) can be made more hydrophobic by having 3 or more carbon atoms, and a desired effect is obtained.
- composition The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter also referred to as “composition”, “composition of the present invention”, or “resist composition of the present invention”) will be described below.
- the composition of the present invention may be used for positive development (development where exposed areas (areas with high exposure) are removed and unexposed areas remain as patterns), or negative development (exposed areas (exposure) (exposure). May be used for development in which an unexposed portion is removed. That is, development may be performed using either an alkali developer or a developer containing an organic solvent.
- the composition of the present invention is typically a chemically amplified resist composition.
- the composition of the present invention comprises: [1] a resin having a repeating unit represented by the following general formula (I) and a repeating unit represented by the general formula (II), and [2] irradiation with actinic rays or radiation. Contains at least a compound capable of generating an acid. Additional components that may be included in the composition according to the present invention include [3] hydrophobic resin, [4] acid diffusion controller, [5] solvent, and [6] surfactant.
- the composition of the present invention can be used for pattern formation, for example, according to a method described later as “pattern formation method”. First, each component used for a composition is demonstrated in order, and the pattern formation method using a composition is explained in full detail after that.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a resin having a repeating unit represented by the general formula (I) and a repeating unit represented by the general formula (II).
- This resin also corresponds to a resin that decomposes by the action of a so-called acid and increases the solubility in an alkaline developer (hereinafter also referred to as “acid-decomposable resin” or “resin”).
- the composition (mol%) of each repeating unit in the resin can be determined, for example, by measurement by 13 C-NMR.
- the resin is preferably insoluble or hardly soluble in an alkaline developer.
- the resin includes a repeating unit represented by the general formula (I) and a repeating unit represented by the general formula (II).
- each T independently represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, and —O—Rt— group.
- Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
- T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group, and more preferably a single bond.
- Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group, — (CH 2 ) 2 — group, or — (CH 2 ) 3 — group.
- R 1 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- the alkyl group may have a substituent.
- Examples of the alkyl group which may have a substituent include a methyl group or a group represented by —CH 2 —R 11 .
- R 11 represents a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxyl group or a monovalent organic group, and examples thereof include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group having 5 or less carbon atoms, preferably 3 or less carbon atoms. And more preferably a methyl group.
- R 1 and R 3 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
- R 2 represents a hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms (the number of carbon atoms).
- the hydrocarbon group may contain a hetero atom (for example, an oxygen atom (—O—) or the like).
- the number of carbons contained in the hydrocarbon group is 3 or more, a more rectangular cross-sectional shape can be obtained, a better exposure margin, and / or better PEB temperature dependency.
- the number of carbon atoms is preferably 3 to 10, more preferably 3 to 5 and even more preferably 3 in terms of the points shown (hereinafter also referred to simply as “the point where the effect of the present invention is more excellent”).
- One preferred embodiment of the hydrocarbon group is an alkyl group, a cycloalkyl group, or a combination thereof.
- R 2 may have a substituent (for example, a hydroxyl group).
- the alkyl group may be linear or branched, but is preferably branched because the effects of the present invention are more excellent. Examples of the alkyl group include n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and sec-butyl group.
- cycloalkyl group examples include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, and polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group.
- R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom.
- the alicyclic structure formed by R together with the carbon atom is preferably a monocyclic alicyclic structure, and the carbon number thereof is preferably 3 to 7, more preferably 5 or 6.
- the alicyclic structure is preferably a 3- to 7-membered ring, more preferably a 5- to 6-membered ring.
- a part of carbon atoms constituting the ring may be substituted with a heteroatom or a group having a heteroatom.
- the hetero atom that can form the ring include an oxygen atom and a sulfur atom.
- Examples of the group having a hetero atom include a carbonyl group.
- the group having a hetero atom is preferably not an ester group (ester bond).
- it is preferable that the said alicyclic structure is formed only from a carbon atom and a hydrogen atom.
- R 4 , R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group.
- the alkyl group is linear or branched.
- the alkyl group may have a substituent.
- those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and t-butyl group are preferable.
- Two of R 4 to R 6 are not bonded to each other to form a ring.
- One preferred embodiment of the repeating unit represented by the general formula (I) is a repeating unit represented by the following general formula (IA).
- the definitions of R 1 and R 2 in general formula (IA) are as described above.
- the content of the repeating unit represented by the general formula (II) is 10 mol% or more with respect to all the repeating units in the resin. Especially, 12 mol% or more is preferable at the point which the effect of this invention is more excellent. Although an upper limit in particular is not restrict
- the content of the repeating unit represented by the general formula (I) is not particularly limited, but is preferably 5 mol% or more with respect to all the repeating units in the resin in that the effect of the present invention is more excellent. 25 mol% or more is more preferable.
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably 60 mol% or less, and more preferably 50 mol% or less.
- Content ratio of repeating unit represented by general formula (I) and unit represented by general formula (II) (molar amount of repeating unit represented by general formula (I) / represented by general formula (II)
- the molar amount of the repeating unit is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 10 and more preferably 0.3 to 1.0 from the viewpoint that the effect of the present invention is more excellent.
- repeating unit represented by the general formula (I) are shown below, but are not limited thereto.
- repeating unit represented by the general formula (II) are listed below, but are not limited thereto.
- the above resin may contain other repeating units other than the repeating units represented by the general formula (I) and the general formula (II).
- the resin preferably contains a repeating unit having a cyclic carbonate structure.
- This cyclic carbonate structure is a structure having a ring including a bond represented by —O—C ( ⁇ O) —O— as an atomic group constituting the ring.
- the ring containing a bond represented by —O—C ( ⁇ O) —O— as the atomic group constituting the ring is preferably a 5- to 7-membered ring, and most preferably a 5-membered ring.
- the resin preferably contains a repeating unit having a lactone group or a sultone (cyclic sulfonic acid ester) group.
- the resin preferably contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure.
- the resin preferably contains a repeating unit having a lactone structure substituted with a cyano group or a sultone (cyclic sulfonic acid ester) structure, in which the effect of the present invention is more excellent, and the cyano group is substituted.
- repeating units having a lactone structure or a sultone structure it is more preferable to contain two types of repeating units having a lactone structure or a sultone structure and a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure in which the cyano group is not substituted (unsubstituted).
- the repeating unit having the lactone structure or sultone structure is contained in the resin, the content of the unit, the repeating unit represented by the general formula (I) and the repeating unit represented by the general formula (II)
- the molar ratio with the total content of is not particularly limited.
- Any lactone group or sultone group can be used as long as it has a lactone structure or a sultone structure, but it is preferably a 5- to 7-membered lactone structure or a sultone structure, and a 5- to 7-membered lactone A group in which another ring structure is condensed to the structure or sultone structure to form a bicyclo structure or a spiro structure is preferable. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17), (SL1-1) and (SL1-2). A lactone structure or a sultone structure may be directly bonded to the main chain.
- Preferred lactone structures or sultone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-8), and more preferably (LC1-4).
- the lactone structure portion or the sultone structure portion may or may not have a substituent (Rb 2 ).
- Preferred substituents (Rb 2 ) include alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 7 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, alkoxycarbonyl groups having 2 to 8 carbon atoms, and carboxyl groups. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. More preferred are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, and an acid-decomposable group.
- n 2 represents an integer of 0 to 4. When n 2 is 2 or more, a plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and a plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .
- the acid-decomposable group preferably has a structure protected with a group capable of decomposing and leaving an alkali-soluble group by the action of an acid.
- Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxyl groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imides.
- alkali-soluble groups include carboxyl groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol groups), and sulfonic acid groups.
- a preferable group as the acid-decomposable group is a group obtained by substituting the hydrogen atom of these alkali-soluble groups with a group capable of leaving with an acid.
- R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
- R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
- R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
- the acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
- the resin preferably contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure represented by the following general formula (III).
- the repeating unit represented by general formula (III) may use only 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
- the resin is a monovalent resin in which R 8 in the general formula (III) has a lactone structure (cyanolactone) or a sultone structure (cyanosultone) having a cyano group as a substituent in that the effect of the present invention is more excellent.
- R 8 in the general formula (III) is a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure having a cyano group as a substituent, and a general unit More preferably, R 8 in the formula (III) contains two kinds of repeating units which are monovalent organic groups having a lactone structure or a sultone structure having no cyano group as a substituent.
- A represents an ester bond (a group represented by —COO—) or an amide bond (a group represented by —CONH—).
- R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof. If R 0 is more, each R 0 is may be the same or different.
- Z is a single bond, ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond
- R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group each independently. When there are a plurality of Z, each Z may be the same or different.
- R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure. n is the number of repetitions of the structure represented by —R 0 —Z—, and represents an integer of 0-2.
- R 7 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group.
- the alkylene group and cycloalkylene group represented by R 0 may have a substituent.
- Z is preferably an ether bond or an ester bond, and particularly preferably an ester bond.
- the alkyl group for R 7 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
- the alkylene group of R 0 , the cycloalkylene group, and the alkyl group in R 7 may each be substituted.
- substituents examples include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom, a mercapto group, a hydroxy group Group, alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, t-butoxy group and benzyloxy group, and acetoxy group such as acetyloxy group and propionyloxy group.
- R 7 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
- a preferable chain alkylene group in R 0 is preferably a chain alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
- a preferred cycloalkylene group is a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a cyclohexylene group, a cyclopentylene group, a norbornylene group, and an adamantylene group.
- a chain alkylene group is more preferable, and a methylene group is particularly preferable.
- the monovalent organic group having a lactone structure or a sultone structure represented by R 8 is not limited as long as it has a lactone structure or a sultone structure, and is represented by the general formula (LC1-1) described above as a specific example. Examples include a lactone structure or a sultone structure represented by (LC1-17), (SL1-1), and (SL1-2), and a structure represented by (LC1-4) is particularly preferable. Further, n 2 in (LC1-1) to (LC1-17), (SL1-1) and (SL1-2) is more preferably 2 or less.
- R 8 is preferably a monovalent organic group having an unsubstituted lactone structure or sultone structure, or a monovalent organic group having a lactone structure or sultone structure having a methyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group as a substituent.
- a monovalent organic group having a lactone structure (cyanolactone) or a sultone structure (cyanosultone) having a cyano group as a substituent is more preferable.
- n is 1 or 2.
- Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure or a sultone structure represented by the general formula (III) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- R represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or a halogen atom, preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or an acetoxymethyl group.
- Me represents a methyl group.
- repeating unit having a lactone structure or a sultone structure a repeating unit represented by the following general formula (III-1) or (III-1 ′) is more preferable.
- R 7 , A, R 0 , Z, and n are as defined in the general formula (III).
- R 7 ′, A ′, R 0 ′, Z ′ and n ′ have the same meanings as R 7 , A, R 0 , Z and n in the general formula (III), respectively.
- R 9 is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, a hydroxyl group or an alkoxy group, attached the two R 9 when R 9 there is a plurality, may form a ring .
- each R 9 may be the same or different.
- R 9 ' represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, a hydroxyl group or an alkoxy group
- R 9' 2 both R 9 'are coupled if there is a plurality, to form a ring May be.
- each R 9 ′ may be the same or different.
- X and X ′ each independently represents an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
- m and m ′ are the number of substituents and each independently represents an integer of 0 to 5.
- m and m ′ are preferably each independently 0 or 1.
- the alkyl group for R 9 and R 9 ′ is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.
- Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
- Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group and the like.
- alkoxy group examples include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group. These groups may have a substituent, and examples of the substituent include an alkoxy group such as a hydroxy group, a methoxy group, and an ethoxy group, and a halogen atom such as a cyano group and a fluorine atom.
- R 9 and R 9 ′ are more preferably a methyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group, and even more preferably a cyano group.
- alkylene group for X and X ′ include a methylene group and an ethylene group.
- X and X ′ are preferably an oxygen atom or a methylene group, more preferably a methylene group.
- at least one of R 9 and R 9 ′ is preferably substituted at the ⁇ -position or ⁇ -position of the carbonyl group of lactone or the sulfoxide group of sultone, particularly substituted at the ⁇ -position. It is preferable.
- Specific examples of the group having a lactone structure represented by the general formula (III-1) and the repeating unit having a sultone structure represented by the general formula (III-1 ′) are shown below, but the present invention is not limited thereto. Is not to be done.
- R represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or a halogen atom, preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or an acetoxymethyl group.
- the content of the repeating unit represented by formula (III) is preferably 15 to 60 mol%, more preferably 20 to 60 mol%, based on the total number of repeating units in the resin when a plurality of types are contained. More preferably, it is 30 to 50 mol%.
- the resin may also contain a repeating unit having the above-mentioned lactone structure or sultone structure in addition to the unit represented by the general formula (III). Specific examples of the repeating unit having a lactone group or a sultone group include the following in addition to the specific examples given above, but the present invention is not limited thereto.
- particularly preferred repeating units include the following repeating units.
- the repeating unit having a lactone group or a sultone group usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used.
- One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used.
- the optical purity (ee) thereof is preferably 90% or more, more preferably 95% or more.
- the content of the repeating unit having a lactone structure or a sultone structure other than the repeating unit represented by the general formula (III) is 5 to 50 mol% in total with respect to all the repeating units in the resin when a plurality of types are contained. And more preferably 10 to 30 mol%.
- the resin may have a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group other than the general formula (III). This improves the substrate adhesion and developer compatibility.
- the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and preferably has no acid-decomposable group.
- the alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group.
- As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferred hydroxyl group or cyano group partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferred.
- R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. In the general formula (VIIa), more preferably, two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the rest are hydrogen atoms. Examples of the repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).
- R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
- R 2 c ⁇ R 4 c is in the general formula (VIIa) ⁇ (VIIc), the same meanings as R 2 c ⁇ R 4 c.
- the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group may or may not be contained in the resin, but when it is contained, the content thereof is preferably 5 to 40 mol% with respect to all repeating units in the resin, More preferably, it is 5 to 30 mol%. Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group are given below, but the present invention is not limited thereto.
- the resin used in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may have a repeating unit having an alkali-soluble group.
- the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, a hexafluoroisopropanol group) in which the ⁇ -position is substituted with an electron withdrawing group. It is more preferable to have a repeating unit. By containing the repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased.
- the repeating unit having an alkali-soluble group includes a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an alkali in the main chain of the resin through a linking group.
- a repeating unit to which a soluble group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced at the end of the polymer chain. Both are preferable, and the linking group is monocyclic or polycyclic. It may have a cyclic hydrocarbon structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.
- the content of the repeating unit having an alkali-soluble group is preferably from 0 to 20 mol%, more preferably from 3 to 15 mol%, still more preferably from 5 to 10 mol%, based on all repeating units in the resin.
- Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
- the resin of the present invention may further have an alicyclic hydrocarbon structure having no polar group (for example, an alkali-soluble group, a hydroxyl group, a cyano group, etc.) and a repeating unit that does not exhibit acid decomposability.
- a repeating unit include a repeating unit represented by the general formula (IV).
- R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having no polar group.
- Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a —CH 2 —O—Ra 2 group.
- Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
- Ra is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- the cyclic structure possessed by R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group.
- Examples of the monocyclic hydrocarbon group include cycloalkenyl having 3 to 12 carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group and the like, and cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms and cyclohexenyl group.
- a preferred monocyclic hydrocarbon group is a monocyclic hydrocarbon group having 3 to 7 carbon atoms, and more preferred examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
- the polycyclic hydrocarbon group includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group, and examples of the ring assembly hydrocarbon group include a bicyclohexyl group and a perhydronaphthalenyl group.
- the bridged cyclic hydrocarbon ring for example, bicyclic such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.)
- Hydrocarbon rings and tricyclic hydrocarbon rings such as homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane ring, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
- the bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydroindene.
- a condensed ring formed by condensing a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as a phenalene ring is also included.
- Preferred examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group, an adamantyl group, a bicyclooctanyl group, a tricyclo [5,2,1,0 2,6 ] decanyl group, and the like. More preferable examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group and an adamantyl group. These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent. Preferred examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group substituted with a hydrogen atom, and an amino group substituted with a hydrogen atom. It is done.
- Preferred halogen atoms include bromine, chlorine and fluorine atoms
- preferred alkyl groups include methyl, ethyl, butyl and t-butyl groups.
- the alkyl group described above may further have a substituent, and examples of the substituent that may further include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group substituted with a hydrogen atom, and an amino group substituted with a hydrogen atom. The group can be mentioned.
- Examples of the group in which the hydrogen atom is substituted include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group, and an aralkyloxycarbonyl group.
- Preferred alkyl groups include alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms
- preferred substituted methyl groups include methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl groups, and preferred substituted ethyl groups.
- acyl groups include aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl and pivaloyl groups, alkoxycarbonyl Examples of the group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the resin has an alicyclic hydrocarbon structure that does not have a polar group, and may or may not contain a repeating unit that does not exhibit acid decomposability. Is preferably from 1 to 40 mol%, more preferably from 2 to 20 mol%, based on all repeating units in the resin.
- Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
- the resin used in the composition of the present invention includes dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required characteristics of resist, resolving power and heat resistance.
- various repeating structural units can be included. Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
- the resin used in the composition of the present invention in particular, (1) solubility in coating solvent, (2) film-forming property (glass transition point), (3) alkali developability, (4 Fine adjustments such as () film slippage (selection of hydrophilicity / hydrophobicity, alkali-soluble group), (5) adhesion of unexposed part to substrate, (6) dry etching resistance, etc. are possible.
- a monomer for example, it has one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters and the like. A compound etc. can be mentioned.
- any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
- the molar ratio of each repeating structural unit is the resist dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution that is a general required performance of the resist. In order to adjust heat resistance, sensitivity, etc., it is set appropriately.
- the resin used in the composition of the present invention has substantially no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light. More specifically, the repeating unit having an aromatic group is preferably 5% by mole or less, more preferably 3% by mole or less, ideally 0% by mole during the entire repetition of the resin. That is, it is more preferable not to have a repeating unit having an aromatic group.
- the resin preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure. In addition, it is preferable that resin does not contain a fluorine atom and a silicon atom from a compatible viewpoint with hydrophobic resin (HR) mentioned later.
- the resin used in the composition of the present invention is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate repeating units.
- all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units.
- the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units.
- a copolymer having 5 to 30 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having a structure and 0 to 20 mol% of another (meth) acrylate-based repeating unit is also preferred.
- the resin preferably further has a hydroxystyrene-based repeating unit. . More preferably, it has a hydroxystyrene-based repeating unit, a hydroxystyrene-based repeating unit protected with an acid-decomposable group, and an acid-decomposable repeating unit such as a (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester.
- repeating unit having a preferable acid-decomposable group based on hydroxystyrene examples include, for example, a repeating unit of t-butoxycarbonyloxystyrene, 1-alkoxyethoxystyrene, (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester, and the like. More preferred are repeating units of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
- resin which has a hydroxy styrene-type repeating unit is shown.
- the resin in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
- a conventional method for example, radical polymerization
- a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours.
- the dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable.
- reaction solvent examples include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt
- the polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.
- a polymerization initiator a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization.
- azo initiator an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable.
- Preferable initiators include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like.
- an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery.
- the concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass.
- the reaction temperature is usually 10 ° C. to 150 ° C., preferably 30 ° C. to 120 ° C., more preferably 60 to 100 ° C.
- the solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used when recovering the resin may be a poor solvent for the resin.
- a precipitation or reprecipitation solvent a solvent containing at least an alcohol (particularly methanol or the like) or water is preferable.
- the amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, and the like, but is generally 100 to 10,000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin-containing solution. Part, more preferably 300 to 1000 parts by weight.
- the temperature at the time of precipitation or reprecipitation can be appropriately selected in consideration of efficiency and operability, but is usually about 0 to 50 ° C., preferably around room temperature (for example, about 20 to 35 ° C.).
- the precipitation or reprecipitation operation can be performed by a known method such as a batch method or a continuous method using a conventional mixing vessel such as a stirring tank.
- Precipitated or re-precipitated resin is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).
- step a After depositing and separating the resin once, it may be dissolved again in a solvent and brought into contact with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble. That is, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble is brought into contact, the resin is precipitated (step a), the resin is separated from the solution (step b), and the resin solution A is dissolved again in the solvent. Preparation (step c), and then contacting the resin solution A with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount less than 10 times that of the resin solution A (preferably not more than 5 times the volume amount).
- It may be a method including depositing a solid (step d) and separating the deposited resin (step e).
- step d depositing a solid
- step e separating the deposited resin
- the synthesized resin is dissolved in a solvent to form a solution.
- a step of heating at about 30 ° C. to 90 ° C. for about 30 minutes to 4 hours may be added.
- the weight average molecular weight of the resin is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 2,000 to 20,000, still more preferably from 3,000 to 15,000, as a polystyrene-converted value by the GPC method. Particularly preferred is 5,000 to 11,000.
- the degree of dispersion is usually 1.0 to 3.0, preferably 1.0 to 2.6, and more preferably 1.0 to 2.0.
- the measurement of a weight average molecular weight and dispersion degree is performed using GPC (gel permeation chromatography) on the following conditions. Specifically, 0.2 g of a 10 wt% propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate (PGMEA) solution sample was weighed, and 2 ml of tetrahydrofuran (THF) was added and dissolved uniformly through a filter. Then, a measurement solution is prepared. This solution is subjected to GPC measurement under the following conditions.
- GPC gel permeation chromatography
- the content of the resin in the whole composition is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 55 to 95% by mass in the total solid content.
- the resin of the present invention may be used alone or in combination in the composition.
- composition of the present invention contains a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter also referred to as “acid generator”).
- acid generator a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation
- the compound represented by the following general formula (ZI), (ZII), or (ZIII) can be mentioned.
- R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
- the organic group as R 201 , R 202 and R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
- Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
- Examples of the group formed by combining two members out of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
- the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient.
- at least one of R 201 to R 203 of the compound represented by the general formula (ZI) is a single bond or at least one of R 201 to R 203 of another compound represented by the general formula (ZI) It may be a compound having a structure bonded through a linking group.
- Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion (an anion having an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction).
- Z ⁇ include a sulfonate anion (an aliphatic sulfonate anion, an aromatic sulfonate anion, a camphor sulfonate anion, etc.), a carboxylate anion (an aliphatic carboxylate anion, an aromatic carboxylate anion, an aralkyl carboxylate anion).
- Etc. sulfonylimide anion, bis (alkylsulfonyl) imide anion, tris (alkylsulfonyl) methide anion and the like.
- the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion and aliphatic carboxylate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a carbon number. Examples include 3 to 30 cycloalkyl groups.
- the aromatic group in the aromatic sulfonate anion and aromatic carboxylate anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
- the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group mentioned above may have a substituent. Specific examples thereof include nitro groups, halogen atoms such as fluorine atoms, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, alkoxy groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl groups (preferably having 3 to 15 carbon atoms). ), An aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 2 carbon atoms).
- an alkylthio group preferably 1 to 15 carbon atoms
- an alkylsulfonyl group preferably 1 to 15 carbon atoms
- an alkyliminosulfonyl group preferably 2 to 15 carbon atoms
- an aryloxysulfonyl group preferably a carbon atom Number 6 to 20
- alkylaryloxysulfonyl group preferably having 7 to 20 carbon atoms
- cycloalkylary Examples thereof include an oxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), an alkyloxyalkyloxy group (preferably having 5 to 20 carbon atoms), a cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably having 8 to 20 carbon atoms), and the like.
- the aryl group and ring structure of each group may further have an alkyl group (preferably having 1 to 15 carbon atoms) as a substituent.
- the aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group, naphthylbutyl group and the like.
- Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.
- the alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- substituents for these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, cycloalkylaryloxysulfonyl groups, and the like.
- a fluorine atom or an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
- Z ⁇ examples include fluorinated phosphorus (for example, PF 6 ⁇ ), fluorinated boron (for example, BF 4 ⁇ ), fluorinated antimony (for example, SbF 6 ⁇ ), and the like.
- Z ⁇ represents an aliphatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom at least in the ⁇ -position of the sulfonic acid, an aromatic sulfonate anion substituted with a fluorine atom or a group having a fluorine atom, and an alkyl group substituted with a fluorine atom.
- the non-nucleophilic anion is more preferably a perfluoroaliphatic sulfonate anion (more preferably 4 to 8 carbon atoms), a benzenesulfonate anion having a fluorine atom, still more preferably a nonafluorobutanesulfonate anion, perfluoro An octane sulfonate anion, a pentafluorobenzene sulfonate anion, and a 3,5-bis (trifluoromethyl) benzene sulfonate anion.
- the pKa of the generated acid is preferably ⁇ 1 or less in order to improve sensitivity.
- Examples of the organic group for R 201 , R 202 and R 203 include an aryl group (preferably having 6 to 15 carbon atoms), a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (having 3 carbon atoms). To 15 are preferred).
- R 201 , R 202 and R 203 at least one is preferably an aryl group, more preferably all three are aryl groups.
- a heteroaryl group such as an indole residue and a pyrrole residue can be used.
- These aryl groups, alkyl groups and cycloalkyl groups as R 201 , R 202 and R 203 may further have a substituent.
- substituents include nitro groups, halogen atoms such as fluorine atoms, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, alkoxy groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl groups (preferably having 3 to 15 carbon atoms). ), An aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 7 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), an alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 2 carbon atoms). 7) and the like, but are not limited thereto.
- R 201 , R 202 and R 203 may be bonded via a single bond or a linking group.
- the linking group include, but are not limited to, an alkylene group (preferably having 1 to 3 carbon atoms), —O—, —S—, —CO—, —SO 2 — and the like.
- Preferred structures when at least one of R 201 , R 202 and R 203 is not an aryl group include paragraphs 0046 and 0047 of JP-A-2004-233661, paragraphs 0040 to 0046 of JP-A-2003-35948, US Compounds exemplified as Formulas (I-1) to (I-70) in Patent Application Publication No.
- More preferable examples of the compound represented by the general formula (ZI) include compounds represented by the following general formula (ZI-3) or general formula (ZI-4). First, the compound represented by general formula (ZI-3) is demonstrated.
- R 1 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryl group or an alkenyl group
- R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, and R 2 and R 3 may be linked to each other to form a ring
- R 1 and R 2 may combine with each other to form a ring
- R X and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, or an alkoxycarbonylcycloalkyl group
- R X and R y may be connected to each other to form a ring, and this ring structure may contain an oxygen atom, a nitrogen
- the alkyl group as R 1 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group And a branched alkyl group such as a linear alkyl group such as isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, and 2-ethylhexyl group.
- the alkyl group of R 1 may have a substituent, and examples of the alkyl group having a substituent include a cyanomethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a methoxycarbonylmethyl group, and an ethoxycarbonylmethyl group. Can be mentioned.
- the cycloalkyl group as R 1 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom or a sulfur atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.
- the cycloalkyl group represented by R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and an alkoxy group.
- the alkoxy group as R 1 is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, a t-butyloxy group, a t-amyloxy group, and an n-butyloxy group.
- the alkoxy group of R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and a cycloalkyl group.
- the cycloalkoxy group as R 1 is preferably a cycloalkoxy group having 3 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a cyclohexyloxy group, a norbornyloxy group, and an adamantyloxy group.
- the cycloalkoxy group for R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and a cycloalkyl group.
- the aryl group as R 1 is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group.
- the aryl group of R 1 may have a substituent, and preferred substituents include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group.
- the substituent is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group or a cycloalkoxy group, the same groups as the alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group and cycloalkoxy group as R 1 described above can be used.
- Examples of the alkenyl group as R 1 include a vinyl group and an allyl group.
- R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group, and R 2 and R 3 may be connected to each other to form a ring. However, at least one of R 2 and R 3 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group. Specific examples and preferred examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group for R 2 and R 3 include those similar to the specific examples and preferred examples described above for R 1 .
- the total number of carbon atoms that contribute to the formation of the ring contained in R 2 and R 3 is preferably 4 to 7, and is preferably 4 or 5 It is particularly preferred that
- R 1 and R 2 may be connected to each other to form a ring.
- R 1 is an aryl group (preferably a phenyl group or a naphthyl group which may have a substituent), and R 2 has 1 to 4 carbon atoms.
- An alkylene group preferably a methylene group or an ethylene group
- examples of the preferable substituent include the same substituents that the aryl group as R 1 may have.
- R 1 and R 2 are connected to each other to form a ring, it is also preferable that R 1 is a vinyl group and R 2 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group represented by R X and R y is preferably an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group.
- the cycloalkyl group represented by R X and R y is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group and the like.
- the alkenyl group represented by R X and R y is preferably 2 to 30 alkenyl groups such as a vinyl group, an allyl group, and a styryl group.
- aryl group represented by R X and R y for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable.
- a phenyl group, a naphthyl group, an azulenyl group, an acenaphthylenyl group, a phenanthrenyl group, a penalenyl group, a phenyl group examples thereof include a nantracenyl group, a fluorenyl group, an anthracenyl group, a pyrenyl group, and a benzopyrenyl group.
- Preferred are a phenyl group and a naphthyl group, and more preferred is a phenyl group.
- alkyl group moiety of the 2-oxoalkyl group and alkoxycarbonylalkyl group represented by R X and R y for example, those previously listed as R X and R y.
- Examples of the cycloalkyl group part of the 2-oxocycloalkyl group and alkoxycarbonylcycloalkyl group represented by R X and R y include those enumerated above as R X and Ry.
- Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
- the compound represented by the general formula (ZI-3) is preferably a compound represented by the following general formulas (ZI-3a) and (ZI-3b).
- R 1 , R 2 and R 3 are as defined in the general formula (ZI-3).
- Y represents an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, and is preferably an oxygen atom or a nitrogen atom.
- m, n, p and q represent integers, preferably 0 to 3, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.
- the alkylene group connecting S + and Y may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group.
- R 5 represents a monovalent organic group when Y is a nitrogen atom, and is absent when Y is an oxygen atom or a sulfur atom.
- R 5 is preferably a group containing an electron withdrawing group, and particularly preferably a group represented by the following general formulas (ZI-3a-1) to (ZI-3a-4).
- R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group.
- Specific examples and preferred examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group for R include those similar to the specific examples and preferred examples described above for R 1 in formula (ZI-3).
- * represents a bond connected to a nitrogen atom as Y in the compound represented by the general formula (ZI-3a).
- R 5 is particularly preferably a group represented by —SO 2 —R 4 .
- R 4 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group. Specific examples and preferred examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group for R 4 include those similar to the specific examples and preferred examples described above for R 1 .
- Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
- the compound represented by the general formula (ZI-3) is particularly preferably a compound represented by the following general formulas (ZI-3a ′) and (ZI-3b ′).
- R 1 , R 2 , R 3 , Y and R 5 are as defined in the general formulas (ZI-3a) and (ZI-3b). It is.
- Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
- R 13 represents a group having a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.
- R 14 represents a group having a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group. These groups may have a substituent.
- each R 14 may be the same or different.
- R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. Two R 15 may be bonded to each other to form a ring, and the atoms constituting the ring may include heteroatoms such as an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom. These groups may have a substituent.
- l represents an integer of 0-2.
- r represents an integer of 0 to 8.
- Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as Z ⁇ in formula (ZI).
- the alkyl groups of R 13 , R 14 and R 15 are linear or branched and preferably have 1 to 10 carbon atoms.
- Examples of the cycloalkyl group represented by R 13 , R 14 and R 15 include a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
- the alkoxy group for R 13 and R 14 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms.
- the alkoxycarbonyl group for R 13 and R 14 is preferably linear or branched and has 2 to 11 carbon atoms.
- Examples of the group having a cycloalkyl group of R 13 and R 14 include a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
- the alkyl group of the alkyl group of R 14 include the same specific examples and the alkyl group as R 13 ⁇ R 15 described above.
- the alkylsulfonyl group and cycloalkylsulfonyl group for R 14 are linear, branched, or cyclic and preferably have 1 to 10 carbon atoms.
- each of the above groups may have include a halogen atom (for example, a fluorine atom), a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkoxycarbonyloxy group.
- This divalent R 15 may have a substituent.
- substituents examples include a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group. Group, alkoxycarbonyloxy group and the like. There may be a plurality of substituents for the ring structure, or they may be bonded to each other to form a ring.
- R 15 in the general formula (ZI-4) is preferably a methyl group, an ethyl group, a naphthyl group, or a divalent group in which two R 15 are bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom.
- a divalent group in which two R 15 are bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom is particularly preferable.
- R 13 and R 14 may have is preferably a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom (particularly a fluorine atom).
- l is preferably 0 or 1, and more preferably 1.
- r is preferably from 0 to 2.
- R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group.
- the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 are the same as the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the aforementioned compound (ZI).
- the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have a substituent.
- substituents include those that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the aforementioned compound (ZI) may have.
- Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
- a compound represented by the following general formula (I ′) is also preferable as the acid generator.
- the exposure light transmittance is improved and LWR and DOF (Depth of Focus) are improved.
- X ′ represents an oxygen atom, a sulfur atom or —N (Rx) —.
- R 1 ′ and R 2 ′ each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
- R 3 ′ to R 9 ′ are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, acyl group, alkylcarbonyloxy group, aryl group, aryloxy group, aryloxycarbonyl group or arylcarbonyl Represents an oxy group.
- Rx represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an acyl group, an alkenyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryl group, an arylcarbonyl group or an aryloxycarbonyl group.
- R 1 ′ and R 2 ′ may be connected to each other to form a ring. Any two or more of R 6 ′ to R 9 ′, R 3 ′ and R 9 ′, R 4 ′ and R 5 ′, R 5 ′ and Rx, and R 6 ′ and Rx are connected to each other. To form a ring.
- X ′ is preferably a sulfur atom or —N (Rx) — from the viewpoint of keeping light absorbency (for example, absorbance at a wavelength of 193 nm) low.
- Z - is, for example, Z in the above general formula (ZI) - include those listed as.
- the alkyl group as R 1 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, sulfur in the alkyl chain You may have an atom and a nitrogen atom.
- branched alkyl groups such as a linear alkyl group, isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, and 2-ethylhexyl group.
- Examples of the alkyl group having a substituent for Rx include a cyanomethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a methoxycarbonylmethyl group, and an ethoxycarbonylmethyl group.
- Examples of the alkyl group having a substituent for R 1 ′ and R 2 ′ include a methoxyethyl group.
- a group in which a cycloalkyl group is substituted on a linear or branched alkyl group for example, an adamantylmethyl group, an adamantylethyl group, a cyclohexylethyl group, a camphor residue, etc.
- the cycloalkyl group as R 1 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and has an oxygen atom in the ring. Also good. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like.
- the acyl groups as R 3 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, and preferably an acyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples include an acetyl group, a propionyl group, and an isobutyryl group.
- the alkenyl group as Rx is preferably an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group.
- the alkoxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, a cyclohexyloxy group, and the like.
- the alkoxycarbonyl group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an isopropyloxycarbonyl group, and a cyclohexyloxycarbonyl group.
- the alkylcarbonyloxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an alkylcarbonyloxy group having 2 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an isopropylcarbonyloxy group, and a cyclohexylcarbonyloxy group.
- the aryl groups as R 1 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, and preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group and a naphthyl group.
- the aryloxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an aryloxy group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyloxy group and a naphthyloxy group. .
- the aryloxycarbonyl group as R 3 ′ to R 9 ′ and Rx may have a substituent, preferably an aryloxycarbonyl group having 7 to 15 carbon atoms, such as a phenyloxycarbonyl group, naphthyloxy A carbonyl group etc. are mentioned.
- the arylcarbonyloxy group as R 3 ′ to R 9 ′ may have a substituent, and is preferably an arylcarbonyloxy group having 7 to 15 carbon atoms, such as a phenylcarbonyloxy group or a naphthylcarbonyloxy group.
- the arylcarbonyl group as Rx may have a substituent and is preferably an arylcarbonyl group having 7 to 15 carbon atoms, such as a phenylcarbonyl group and a naphthylcarbonyl group.
- Halogen source such as Carboxyl group, hydroxyl group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), acyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms) and the like. Can be mentioned.
- Examples of the ring structure that R 1 ′ and R 2 ′ may be bonded to each other include divalent R 1 ′ and R 2 ′ (for example, ethylene group, propylene group, 1,2-cyclohexylene group, etc.) 5 or 6-membered ring formed together with the sulfur atom in the general formula (I ′), particularly preferably a 5-membered ring (that is, a tetrahydrothiophene ring).
- R 1 ′ and R 2 ′ are not bonded to each other to form a ring.
- R 6 ′ to R 9 ′, R 3 ′ and R 9 ′, R 4 ′ and R 5 ′, R 5 ′ and Rx, and R 6 ′ and Rx are bonded together.
- Preferred ring structures include preferably 5 or 6 membered rings, particularly preferably 6 membered rings.
- R 1 ′ and R 2 ′ are particularly preferably an alkyl group or an aryl group.
- Particularly preferred examples of R 3 ′ to R 9 ′ include an alkyl group which may have a substituent, or a hydrogen atom. When used in an ArF resist application, hydrogen is used in terms of absorption intensity of 193 nm. Atoms are particularly preferred.
- Rx is particularly preferably an alkyl group or an acyl group.
- Xf each independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
- R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of R 7 and R 8 , R 7 and R 8 are the same But it can be different.
- L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
- A represents an organic group containing a cyclic structure.
- x represents an integer of 1 to 20.
- y represents an integer of 0 to 10.
- z represents an integer of 0 to 10.
- Xf is a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom as described above, and the alkyl group in the alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
- the alkyl group substituted with a fluorine atom of Xf is preferably a perfluoroalkyl group.
- Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specifically, fluorine atom, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7 F 15 , C 8 F 17 , CH 2 CF 3 , CH 2 CH 2 CF 3, CH 2 C 2 F 5, CH 2 CH 2 C 2 F 5, CH 2 C 3 F 7, CH 2 CH 2 C 3 F 7, CH 2 C 4 F 9, CH 2 CH 2 C 4 F 9 is mentioned, among which fluorine atom and CF 3 are preferable. In particular, it is preferable that both Xf are fluorine atoms.
- R 7 and R 8 represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and the alkyl group preferably has 1 to 4 carbon atoms. More preferred is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- Specific examples of the alkyl group substituted with at least one fluorine atom of R 7 and R 8 include CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , and C 6 F 13.
- L represents a divalent linking group, and represents —COO—, —OCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —N (Ri) — (wherein Ri represents a hydrogen atom or alkyl), an alkylene group (preferably 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably 3 to 10 carbon atoms), an alkenylene group (preferably 2 to 6 carbon atoms), or a plurality of these And a divalent linking group in combination of —COO—, —OCO—, —CO—, —SO 2 —, —CON (Ri) —, —SO 2 N (Ri) —, —CON (Ri ) -Alkylene group-, -N (Ri) CO-alkylene group-, -COO-alkylene group- or -OCO-alkylene group-, preferably -COO-, -OCO-
- the alkyl group as Ri is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, etc.
- alkyl groups such as a linear alkyl group, isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, and 2-ethylhexyl group.
- alkyl group having a substituent include a cyanomethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a methoxycarbonylmethyl group, and an ethoxycarbonylmethyl group.
- the organic group containing the cyclic structure of A is not particularly limited as long as it has a cyclic structure, and is not limited to alicyclic groups, aryl groups, and heterocyclic groups (not only those having an aromatic attribute but also aromaticity).
- a tetrahydropyran ring and a lactone ring structure are also included.
- the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, and may be a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a cyclooctyl group, a norbornyl group, a norbornene-yl group, or a tricyclodecanyl group (for example, tricyclo [ 5.2.1.0 (2,6)] decanyl group), tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, adamantyl group and the like are preferable.
- a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a cyclooctyl group, a norbornyl group, a norbornene-yl group, or a tricyclodecanyl group (for example, tricyclo [ 5.2.1.0 (2,6)
- nitrogen atom-containing alicyclic groups such as piperidine group, decahydroquinoline group, decahydroisoquinoline group.
- an alicyclic group having a bulky structure of 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group, a decahydroquinoline group, and a decahydroisoquinoline group.
- diffusibility in the film in the PEB (post-exposure heating) step can be suppressed, which is preferable from the viewpoint of improving exposure latitude.
- aryl group examples include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and an anthracene ring.
- naphthalene having low absorbance is preferred from the viewpoint of light absorbance at 193 nm.
- heterocyclic group examples include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring.
- a furan ring, a thiophene ring, and a pyridine ring are preferable.
- the organic group containing the cyclic structure may have a substituent, and the substituent may be an alkyl group (which may be linear, branched or cyclic, preferably having 1 to 12 carbon atoms), An aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), a hydroxy group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, a sulfonic acid ester group, a cyano group and the like can be mentioned.
- an alkyl group which may be linear, branched or cyclic, preferably having 1 to 12 carbon atoms
- An aryl group preferably having 6 to 14 carbon atoms
- a hydroxy group an alkoxy group
- an ester group an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide
- the carbon constituting the organic group containing a cyclic structure may be a carbonyl carbon.
- X is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1.
- y is preferably 0 to 4, more preferably 0 or 1, and still more preferably 0.
- z is preferably 0 to 8, more preferably 0 to 4, and still more preferably 1.
- the number of fluorine atoms contained in the anion represented by the general formula (2) is preferably 2 or 3. Thereby, the effect by combined use with resin (A) can further be heightened.
- Xf is as defined in the general formula (2), and preferred examples are also the same.
- two Xf's may be linked to each other to form a ring structure.
- the alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- Two alkyl groups in the bis (alkylsulfonyl) imide anion may be linked to each other to form an alkylene group (preferably having 2 to 4 carbon atoms) and form a ring together with the imide group and the two sulfonyl groups.
- the ring structure that may be formed by the bis (alkylsulfonyl) imide anion is preferably a 5- to 7-membered ring, and more preferably a 6-membered ring.
- alkyl groups and alkylene groups formed by connecting two alkyl groups to each other can have a halogen atom, an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkyloxysulfonyl group, an aryl Examples thereof include an oxysulfonyl group and a cycloalkylaryloxysulfonyl group, and a fluorine atom or an alkyl group substituted with a fluorine atom is preferred.
- Z ⁇ is also preferably a sulfonate anion represented by the following general formula (B-1).
- R b1 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a trifluoromethyl group (CF 3 ).
- n represents an integer of 0 to 4.
- n is preferably an integer of 0 to 3, and more preferably 0 or 1.
- X b1 represents a single bond, an alkylene group, an ether bond, an ester bond (—OCO— or —COO—), a sulfonate ester bond (—OSO 2 — or —SO 3 —), or a combination thereof.
- X b1 is preferably an ester bond (—OCO— or —COO—) or a sulfonate bond (—OSO 2 — or —SO 3 —), and preferably an ester bond (—OCO— or —COO—). Is more preferable.
- R b2 represents an organic group having 6 or more carbon atoms.
- the organic group having 6 or more carbon atoms for R b2 is preferably a bulky group, and examples thereof include alkyl groups, alicyclic groups, aryl groups, and heterocyclic groups having 6 or more carbon atoms.
- the alkyl group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be linear or branched, and is preferably a linear or branched alkyl group having 6 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a linear or branched hexyl group, a linear or branched heptyl group, and a linear or branched octyl group. From the viewpoint of bulkiness, a branched alkyl group is preferable.
- the alicyclic group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be monocyclic or polycyclic.
- the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclohexyl group and a cyclooctyl group.
- the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group.
- an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group is a PEB (heating after exposure) step.
- PEB heating after exposure
- the aryl group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be monocyclic or polycyclic.
- Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group. Among these, a naphthyl group having a relatively low light absorbance at 193 nm is preferable.
- the heterocyclic group having 6 or more carbon atoms for R b2 may be monocyclic or polycyclic, but polycyclic can suppress acid diffusion more. Moreover, the heterocyclic group may have aromaticity or may not have aromaticity. Examples of the heterocyclic ring having aromaticity include a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, and a dibenzothiophene ring. Examples of the heterocyclic ring not having aromaticity include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
- the organic group having 6 or more carbon atoms for R b2 may further have a substituent.
- the further substituent include an alkyl group (which may be linear or branched, preferably 1 to 12 carbon atoms) and a cycloalkyl group (monocyclic, polycyclic or spiro ring). And preferably having 3 to 20 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), hydroxy group, alkoxy group, ester group, amide group, urethane group, ureido group, thioether group, sulfonamide group, And sulfonic acid ester groups.
- carbonyl carbon may be sufficient as the carbon (carbon which contributes to ring formation) which comprises the above-mentioned alicyclic group, an aryl group, or a heterocyclic group.
- Specific examples of the sulfonate anion structure represented by formula (B-1) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- Z ⁇ is also preferably a sulfonate anion represented by the following general formula (AI).
- R 1 is an alkyl group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, an aryl group, or a heteroaryl group.
- R 2 is a divalent linking group.
- Rf is a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
- n 1 and n 2 are each independently 0 or 1.
- the alkyl group represented by R 1 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. It is more preferable that the alkyl group has 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group include, for example, a methyl group, an ethyl group, a 1-propyl group, a 2-propyl group, a 1-butyl group, a 2-butyl group, a 2- (2-methylpropyl) group, and a 1-pentyl group.
- the alkyl group may have a substituent (preferably a fluorine atom), and the alkyl group having a substituent is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom. It is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- the alkyl group represented by R 1 is preferably a methyl group, an ethyl group, or a trifluoromethyl group, and more preferably a methyl group or an ethyl group.
- the monovalent alicyclic hydrocarbon group represented by R 1 preferably has 5 or more carbon atoms.
- the monovalent alicyclic hydrocarbon group preferably has 20 or less carbon atoms, and more preferably 15 or less.
- the monovalent alicyclic hydrocarbon group may be a monocyclic alicyclic hydrocarbon group or a polycyclic alicyclic hydrocarbon group. A part of —CH 2 — of the alicyclic hydrocarbon group may be substituted with —O— or —C ( ⁇ O) —.
- the monocyclic alicyclic hydrocarbon group those having 5 to 12 carbon atoms are preferable, and cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclododecanyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, Examples thereof include a cyclooctadienyl group and a piperidine ring group, and a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group are particularly preferable.
- polycyclic alicyclic hydrocarbon group those having 10 to 20 carbon atoms are preferable, and bicyclo [4.3.0] nonanyl group, decahydronaphthalenyl group, 1,2,3,4-tetrahydronaphtha.
- Renyl group tricyclo [5.2.1.0 (2,6)] decanyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, bornyl group, isobornyl group, norbornyl group, adamantyl group, noradamantyl group, 1,7,7-trimethyltricyclo [2.2.1.0 2,6 ] heptanyl group, 3,7,7-trimethylbicyclo [4.1.0] heptanyl group, decahydroisoquinoline ring group, etc.
- a norbornyl group, an adamantyl group and a noradamantyl group are preferred.
- the aryl group represented by R 1 preferably has 6 or more carbon atoms.
- the aryl group preferably has 20 or less carbon atoms, more preferably 15 or less.
- the heteroaryl group represented by R 1 preferably has 2 or more carbon atoms.
- the heteroaryl group preferably has 20 or less carbon atoms, and more preferably 15 or less.
- the aryl group and heteroaryl group may be a monocyclic aryl group or a monocyclic heteroaryl group, or may be a polycyclic aryl group or a polycyclic heteroaryl group.
- Examples of the monocyclic aryl group include a phenyl group.
- Examples of the polycyclic aryl group include a naphthyl group and an anthracenyl group.
- Examples of the monocyclic heteroaryl group include a pyridyl group, a thienyl group, and a furanyl group.
- Examples of the polycyclic heteroaryl group include a quinolyl group and an isoquinolyl group.
- the monovalent alicyclic hydrocarbon group, aryl group, and heteroaryl group as R 1 may further have a substituent.
- a further substituent include a hydroxyl group, a halogen atom, Atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), nitro group, cyano group, amide group, sulfonamido group, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, hexyl group Alkyl groups such as 2-ethylhexyl group and octyl group, alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, hydroxyethoxy group, propoxy group, hydroxypropoxy group and butoxy group, alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group, Acyloxy such as formyl, acetyl, benzoyl and other
- R 1 is particularly preferably a cyclohexyl group or an adamantyl group.
- the divalent linking group represented by R 2 is not particularly limited, but is —COO—, —OCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, alkylene.
- a group preferably an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms
- a cycloalkylene group preferably a cycloalkylene group having 3 to 30 carbon atoms
- an alkenylene group preferably an alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms
- an arylene group preferably May be an arylene group having 6 to 30 carbon atoms
- a heteroarylene group preferably a heteroarylene group having 2 to 30 carbon atoms
- alkylene group, cycloalkylene group, alkenylene group, arylene group and heteroarylene group may further have a substituent, and specific examples of such a substituent include a monovalent alicyclic ring as R 1.
- the substituents that the hydrocarbon group, aryl group, and heteroaryl group may further have are the same as those described above.
- the divalent linking group represented by R 2 is preferably an alkylene group, a cycloalkylene group, an alkenylene group, an arylene group or a heteroarylene group, more preferably an alkylene group, and further an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
- An alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
- Rf is a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
- the alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
- Rf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- Rf is a fluorine atom, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7 F 15 , C 8 F 17 , CH 2 CF 3, CH 2 CH 2 CF 3, CH 2 C 2 F 5, CH 2 CH 2 C 2 F 5, CH 2 C 3 F 7, CH 2 CH 2 C 3 F 7, CH 2 C 4 F 9 Or CH 2 CH 2 C 4 F 9 , and more preferably a fluorine atom or CF 3 .
- n 1 is preferably 1.
- n 2 is preferably 1.
- Preferred specific examples of the sulfonate anion represented by the general formula (AI) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- Examples of the acid generator further include compounds represented by the following general formula (ZV).
- R 208 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
- A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
- Specific examples of the aryl group of R 208 include the same examples as the specific examples of the aryl group as R 201 to R 203 in the general formula (ZI).
- Specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group represented by R 208 include the same examples as the specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group represented by R 201 to R 203 in the general formula (ZI).
- the alkylene group of A is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms (for example, methylene group, ethylene group, propylene group, isopropylene group, butylene group, isobutylene group, etc.), and the alkenylene group of A is 2 carbon atoms.
- alkenylene groups for example, vinylene group, propenylene group, butenylene group, etc.
- arylene groups having 6 to 10 carbon atoms for example, phenylene group, tolylene group, naphthylene group, etc.
- the acid generator has a fluorine content represented by (total mass of all fluorine atoms contained in the acid generator) / (total mass of all atoms contained in the acid generator) of 0.30. Or less, more preferably 0.25 or less, still more preferably 0.20 or less, particularly preferably 0.15 or less, and most preferably 0.10 or less. .
- the ionic compound containing a cation and an anion is mentioned by the point which the effect of this invention is more excellent, and it is more preferable that it is a salt.
- the acid generator is an ionic compound will be described in detail.
- a preferred embodiment of the acid generator is an ionic compound containing a cation and an anion in that the effect of the present invention is more excellent, and an embodiment in which the anion is a sulfonate anion represented by the above general formula (2). It is done.
- the description of the sulfonate anion represented by the general formula (2) is as described above.
- the kind in particular of a cation is not restrict
- a preferred embodiment of the acid generator is an ionic compound containing a cation and an anion in that the effect of the present invention is more excellent, and the anion is a sulfonate anion represented by the above general formula (B-1) Is mentioned.
- the description of the sulfonate anion represented by formula (B-1) is as described above.
- the kind in particular of a cation is not restrict
- a preferred embodiment of the acid generator is an ionic compound containing a cation and an anion in that the effect of the present invention is more excellent, and an embodiment in which the number of fluorine atoms contained in the anion is 2 to 3 is mentioned.
- the type of the anion is not particularly limited, and a known anion can be used.
- the kind in particular of a cation is not restrict
- the cation (cation structure part) in the general formula (ZI) or (ZII) mentioned above is mentioned.
- a preferred embodiment of the acid generator is an ionic compound containing a cation and an anion, and the cation is a cation represented by the general formula (ZI-3A) or a cation represented by the general formula (ZI-4) Is mentioned.
- the cations represented by the general formula (ZI-3A) and the general formula (ZI-4A) are the cations in the acid generator represented by the general formula (ZI-3) and the general formula (ZI-4), respectively. And the definition of each group in the general formula (ZI-3A) and the general formula (ZI-4A) is as described above.
- the type of the anion is not particularly limited, and a known anion can be used.
- An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
- the content of the acid generator in the composition is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 3 to 25% by mass, and still more preferably 7 to 20% by mass, based on the total solid content of the composition. is there.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains a composition resin (hereinafter also referred to as “hydrophobic resin (HR)”), particularly when applied to immersion exposure. May be.
- HR composition resin
- the hydrophobic resin (HR) is unevenly distributed on the surface layer of the film, and when the immersion medium is water, the static / dynamic contact angle of the resist film surface with water is improved, and the immersion liquid followability is improved. be able to.
- HR extreme ultraviolet light
- Hydrophobic resin (HR) is unevenly distributed at the interface as described above, but unlike a surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule, and polar / nonpolar substances should be mixed uniformly. It does not have to contribute to
- the hydrophobic resin preferably has at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
- the fluorine atom and / or silicon atom in the hydrophobic resin (HR) may be contained in the main chain of the resin or may be contained in the side chain.
- the hydrophobic resin may be a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom. preferable.
- the alkyl group having a fluorine atom is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, You may have the substituent of.
- the cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have another substituent.
- aryl group having a fluorine atom examples include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and the aryl group may further have another substituent.
- the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom a group represented by any one of the following general formulas (F2) to (F4) is preferable.
- the present invention is not limited to this.
- R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group (straight or branched).
- R 57 to R 61 , at least one of R 62 to R 64 and at least one of R 65 to R 68 are a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. (Preferably having 1 to 4 carbon atoms).
- All of R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably fluorine atoms.
- R 62 , R 63 and R 68 are preferably a fluoroalkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), and more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- R 64 is a hydrogen atom.
- R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
- Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
- Specific examples of the group represented by the general formula (F3) include trifluoromethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2 -Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2 , 3,3-tetrafluorocyclobutyl group, perfluorocyclohexyl group and the like.
- Hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-t-butyl group and perfluoroisopentyl group are preferable, and hexafluoroisopropyl group and heptafluoroisopropyl group are preferable. Further preferred.
- the partial structure containing a fluorine atom may be directly bonded to the main chain, and further from the group consisting of an alkylene group, a phenylene group, an ether bond, a thioether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a urethane bond and a ureylene bond. You may couple
- Suitable repeating units having a fluorine atom include those shown below.
- R 10 and R 11 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group.
- the alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may have a substituent, and examples of the alkyl group having a substituent include a fluorinated alkyl group.
- W 3 to W 6 each independently represents an organic group containing at least one fluorine atom. Specifically, the atomic groups of (F2) to (F4) are mentioned.
- the hydrophobic resin may have a unit as shown below as a repeating unit having a fluorine atom.
- R 4 to R 7 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group.
- the alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may have a substituent, and examples of the alkyl group having a substituent include a fluorinated alkyl group.
- at least one of R 4 to R 7 represents a fluorine atom.
- R 4 and R 5 or R 6 and R 7 may form a ring.
- W 2 represents an organic group containing at least one fluorine atom. Specifically, the atomic groups of (F2) to (F4) are mentioned.
- L 2 represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group include a substituted or unsubstituted arylene group, a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted cycloalkylene group, —O—, —SO 2 —, —CO—, —N (R )-(Wherein R represents a hydrogen atom or alkyl), —NHSO 2 —, or a divalent linking group formed by combining a plurality of these.
- Q represents an alicyclic structure.
- the alicyclic structure may have a substituent, may be monocyclic, may be polycyclic, and may be bridged in the case of polycyclic.
- the monocyclic type is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, and a cyclooctyl group.
- Examples of the polycyclic type include groups having a bicyclo, tricyclo or tetracyclo structure having 5 or more carbon atoms, and a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, for example, an adamantyl group, norbornyl group, dicyclopentyl group , Tricyclodecanyl group, tetocyclododecyl group and the like.
- the hydrophobic resin may contain a silicon atom.
- the partial structure having a silicon atom preferably has an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure.
- Specific examples of the alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3).
- R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms).
- L 3 to L 5 each represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group includes an alkylene group, a phenylene group, an ether bond, a thioether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, or a group of two or more groups selected from the group consisting of a ureylene bond. A combination is mentioned.
- n represents an integer of 1 to 5.
- n is preferably an integer of 2 to 4.
- the repeating unit having at least either a fluorine atom or a silicon atom is preferably a (meth) acrylate repeating unit.
- Specific examples of the repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom include the repeating unit disclosed in paragraph 0576 of US Publication No. 2012/0135348, but the present invention is not limited thereto. Is not to be done.
- the hydrophobic resin preferably has a repeating unit (b) having at least one group selected from the group consisting of the following (x) to (z).
- (y) A group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in an alkali developer hereinafter also referred to as “polar conversion group”.
- Examples of the repeating unit (b) include the following types.
- the hydrophobic resin has a repeating unit (b ′) as the repeating unit (b).
- the repeating unit (b) having at least one group selected from the group consisting of the above (x) to (z) has at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
- the hydrophobic resin has a repeating unit (b *), a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom (a repeating unit different from the above repeating units (b ′) and (b ′′))
- a side chain having at least one group selected from the group consisting of (x) to (z) above and at least one of a fluorine atom and a silicon atom Are preferably bonded to the same carbon atom in the main chain, that is, in a positional relationship as shown in the following formula (K1).
- B1 represents a partial structure having at least one group selected from the group consisting of (x) to (z)
- B2 represents a partial structure having at least one of a fluor
- the group selected from the group consisting of (x) to (z) is preferably (x) an alkali-soluble group or (y) a polar conversion group, and more preferably (y) a polar conversion group.
- alkali-soluble group (x) include phenolic hydroxyl group, carboxylic acid group, fluorinated alcohol group, sulfonic acid group, sulfonamide group, sulfonylimide group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) ( Alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) )
- Preferred alkali-soluble groups include fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonimide groups, and bis (carbonyl) methylene groups.
- the repeating unit (bx) having an alkali-soluble group (x) a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a linking group is used. Examples include repeating units in which an alkali-soluble group is bonded to the main chain of the resin, and a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group can also be introduced at the end of the polymer chain during polymerization.
- the repeating unit (bx) is a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom (that is, when the repeating unit (bx) corresponds to the repeating unit (b ′) or (b ′′)), the repeating unit (bx)
- the repeating unit (bx) Examples of the partial structure having a fluorine atom include the same ones as mentioned in the repeating unit having at least one of the fluorine atom and the silicon atom, and preferably represented by the general formulas (F2) to (F4).
- the partial structure having a silicon atom in the repeating unit (bx) is the same as that described in the repeating unit having at least one of the fluorine atom and the silicon atom.
- groups represented by the above general formulas (CS-1) to (CS-3) can be exemplified.
- the content of the repeating unit (bx) having an alkali-soluble group (x) is preferably 1 to 50 mol%, more preferably 3 to 35 mol%, still more preferably 5 to 20 mol% based on all repeating units in the hydrophobic resin. %.
- Specific examples of the repeating unit (bx) having an alkali-soluble group (x) include the repeating unit disclosed in paragraph 0595 of US Published Patent Application 2012/0135348, but the present invention is not limited thereto. Is not to be done.
- Examples of the polar conversion group (y) include a lactone group, a carboxylic acid ester group (—COO—), an acid anhydride group (—C (O) OC (O) —), an acid imide group (—NHCONH—), A carboxylic acid thioester group (—COS—), a carbonic acid ester group (—OC (O) O—), a sulfuric acid ester group (—OSO 2 O—), a sulfonic acid ester group (—SO 2 O—), and the like.
- a lactone group is preferred.
- the polarity converting group (y) is, for example, introduced into the side chain of the resin by being included in a repeating unit of acrylic acid ester or methacrylic acid ester, or a polymerization initiator or chain having the polarity converting group (y). Any form in which a transfer agent is introduced at the end of the polymer chain using the polymerization is preferred.
- Specific examples of the repeating unit (by) having a polarity converting group (y) include repeating units having a lactone structure represented by the following formulas (KA-1-1) to (KA-1-17). Can do.
- the repeating unit (by) having the polarity converting group (y) is a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom (that is, the repeating unit (b ′), (b ′′) corresponds to the above repeating unit (b ′)).
- the resin having the repeating unit (by) is hydrophobic, but is particularly preferable from the viewpoint of reducing development defects.
- a repeating unit represented by the formula (K0) can be given.
- R k1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group containing a polarity converting group.
- R k2 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group containing a polarity converting group. However, at least one of R k1 and R k2 represents a group containing a polarity converting group.
- the polarity converting group represents a group that decomposes by the action of an alkali developer and increases the solubility in the alkali developer as described above.
- the polar converting group is preferably a group represented by X in the partial structure represented by the general formula (KA-1) or (KB-1).
- X in the general formula (KA-1) or (KB-1) is a carboxylic acid ester group: —COO—, an acid anhydride group: —C (O) OC (O) —, an acid imide group: —NHCONH—, Carboxylic acid thioester group: —COS—, carbonate ester group: —OC (O) O—, sulfate ester group: —OSO 2 O—, sulfonate ester group: —SO 2 O—.
- Y 1 and Y 2 may be the same or different and each represents an electron-withdrawing group.
- the repeating unit (by) has a group having a partial structure represented by the general formula (KA-1) or (KB-1), thereby increasing the solubility in a preferable alkaline developer.
- the group having a partial structure is a group having a monovalent or higher valent group excluding at least one arbitrary hydrogen atom in the partial structure.
- the partial structure represented by the general formula (KA-1) or (KB-1) is linked to the main chain of the hydrophobic resin through a substituent at an arbitrary position.
- the partial structure represented by the general formula (KA-1) is a structure that forms a ring structure (for example, an alicyclic structure) together with a group as X.
- X in the general formula (KA-1) is preferably a carboxylic acid ester group (that is, when a lactone ring structure is formed as KA-1), an acid anhydride group, or a carbonic acid ester group. More preferably, it is a carboxylic acid ester group.
- the ring structure represented by the general formula (KA-1) may have a substituent, for example, may have nka substituents Z ka1 .
- Z ka1 represents a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxyl group, an amide group, an aryl group, a lactone ring group, or an electron withdrawing group.
- each Z ka1 may or may not be the same.
- Z ka1 may be linked to form a ring.
- Examples of the ring formed by connecting Z ka1 to each other include a cycloalkyl ring and a hetero ring (a cyclic ether ring, a lactone ring, etc.).
- nka represents an integer of 0 to 10. It is preferably an integer of 0 to 8, more preferably an integer of 0 to 5, further preferably an integer of 1 to 4, and most preferably an integer of 1 to 3.
- the electron withdrawing group as Z ka1 is the same as the electron withdrawing group as Y 1 and Y 2 described later.
- the electron withdrawing group may be substituted with another electron withdrawing group.
- Z ka1 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxyl group, or an electron withdrawing group, and more preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, or an electron withdrawing group.
- an ether group the thing substituted by the alkyl group or the cycloalkyl group, ie, the alkyl ether group, etc. are preferable.
- the electron withdrawing group is as defined above.
- the halogen atom as Z ka1 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
- the alkyl group as Z ka1 may have a substituent and may be linear or branched.
- the linear alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms.
- the branched alkyl group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 3 to 20 carbon atoms. Those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group and t-butyl group are preferred.
- the cycloalkyl group as Z ka1 may have a substituent, and may be monocyclic or polycyclic.
- the cycloalkyl group may be a bridged type. That is, in this case, the cycloalkyl group may have a bridged structure.
- the monocyclic type is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclobutyl group, and a cyclooctyl group.
- Examples of the polycyclic type include groups having a bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms, and a cycloalkyl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, for example, an adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, Examples include a camphanyl group, a dicyclopentyl group, an ⁇ -pinel group, a tricyclodecanyl group, a tetocyclododecyl group, and an androstanyl group.
- the cycloalkyl group structural formulas (1) to (50) disclosed in paragraph 0619 of US Patent Publication No. 2012/0135348 are also preferable.
- At least one carbon atom in the cycloalkyl group may be substituted with a heteroatom such as an oxygen atom.
- Preferred examples of the alicyclic moiety include an adamantyl group, a noradamantyl group, a decalin group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and a cyclodecanyl group. And cyclododecanyl group.
- an adamantyl group More preferred are an adamantyl group, a decalin group, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, a cyclododecanyl group, and a tricyclodecanyl group.
- substituent of these alicyclic structures include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group.
- X in the general formula (KA-1) is a carboxylic acid ester group, and the partial structure represented by the general formula (KA-1) is preferably a lactone ring, and more preferably a 5- to 7-membered lactone ring.
- the 5- to 7-membered lactone ring as the partial structure represented by the general formula (KA-1) has a bicyclo structure, a spiro It is preferred that other ring structures are condensed in a form that forms the structure.
- Examples of the peripheral ring structure to which the ring structure represented by the general formula (KA-1) may be bonded include, for example, those in the following (KA-1-1) to (KA-1-17), or The thing according to can be mentioned.
- a structure containing a lactone ring structure represented by the general formula (KA-1) a structure represented by any of the following (KA-1-1) to (KA-1-17) is more preferable.
- the lactone structure may be directly bonded to the main chain.
- Preferred structures include (KA-1-1), (KA-1-4), (KA-1-5), (KA-1-6), (KA-1-13), (KA-1- 14) and (KA-1-17).
- the structure containing the lactone ring structure may or may not have a substituent.
- substituents include those similar to the substituent Z ka1 that the ring structure represented by the general formula (KA-1) may have.
- X in the general formula (KB-1) is preferably a carboxylic acid ester group (—COO—).
- Y 1 and Y 2 in formula (KB-1) each independently represent an electron-attracting group.
- the electron withdrawing group is a partial structure represented by the following formula (EW). * In the formula (EW) represents a bond directly connected to (KA-1) or a bond directly connected to X in (KB-1).
- R ew1 and R ew2 each independently represent an arbitrary substituent, for example, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
- n ew is the number of repeating linking groups represented by —C (R ew1 ) (R ew2 ) —, and represents an integer of 0 or 1. When n ew is 0, it represents a single bond, indicating that Y ew1 is directly bonded.
- Y ew1 represents a halogen atom, a cyano group, a nitrile group, a nitro group, a halo (cyclo) alkyl group or a haloaryl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 , an oxy group, a carbonyl group, a sulfonyl group Examples thereof include a group, a sulfinyl group, and a combination thereof.
- the electron-withdrawing group may have the following structure, for example.
- halo (cyclo) alkyl group represents an alkyl group and a cycloalkyl group that are at least partially halogenated
- haloaryl group represents an aryl group that is at least partially halogenated.
- R ew3 and R ew4 each independently represent an arbitrary structure.
- R ew3 and R ew4 may have any structure, and the partial structure represented by the formula (EW) may have an electron withdrawing property, and may be linked to, for example, the main chain of the resin.
- EW electron withdrawing property
- Y ew1 When Y ew1 is a divalent or higher group, the remaining bond forms a bond with an arbitrary atom or substituent. At least one group of Y ew1 , R ew1 , and R ew2 may be connected to the main chain of the hydrophobic resin through a further substituent.
- Y ew1 is preferably a halogen atom, or a halo (cyclo) alkyl group or haloaryl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 . At least two of R ew1 , R ew2 and Y ew1 may be connected to each other to form a ring.
- R f1 represents a halogen atom, a perhaloalkyl group, a perhalocycloalkyl group, or a perhaloaryl group, more preferably a fluorine atom, a perfluoroalkyl group, or a perfluorocycloalkyl group, still more preferably a fluorine atom or a trialkyl group.
- R f2 and R f3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or an organic group, and R f2 and R f3 may be linked to form a ring. Examples of the organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkoxy group.
- R f2 represents the same group as R f1 or is linked to R f3 to form a ring.
- R f1 to R f3 may be linked to form a ring, and examples of the ring formed include a (halo) cycloalkyl ring and a (halo) aryl ring.
- Examples of the (halo) alkyl group in R f1 to R f3 include the alkyl group in Z ka1 described above and a structure in which this is halogenated.
- Examples of the (per) halocycloalkyl group and the (per) haloaryl group in R f1 to R f3 or the ring formed by linking R f2 and R f3 include, for example, the above-described cycloalkyl group in Z ka1 is a halogen atom. More preferably a fluorocycloalkyl group represented by -C (n) F (2n-2) H and a perfluoroaryl group represented by -C (n) F (n-1). Can be mentioned.
- the number n of carbon atoms is not particularly limited, but preferably 5 to 13 and more preferably 6.
- the ring that may be formed by linking at least two of R ew1 , R ew2 and Y ew1 preferably includes a cycloalkyl group or a heterocyclic group, and the heterocyclic group is preferably a lactone ring group.
- the lactone ring include structures represented by the above formulas (KA-1-1) to (KA-1-17).
- part or all of the partial structure of the general formula (KA-1) may also serve as an electron withdrawing group as Y 1 or Y 2 in the general formula (KB-1).
- X in the general formula (KA-1) is a carboxylic acid ester group
- the carboxylic acid ester group functions as an electron withdrawing group as Y 1 or Y 2 in the general formula (KB-1).
- the repeating unit (by) corresponds to the above repeating unit (b *) or the repeating unit (b ′′) and has a partial structure represented by the general formula (KA-1)
- the repeating unit (by) can be a repeating unit having a partial structure represented by the general formula (KY-0).
- R 2 represents a chain or cyclic alkylene group, and when there are a plurality of R 2 groups, they may be the same or different.
- R 3 represents a linear, branched or cyclic hydrocarbon group in which part or all of the hydrogen atoms on the constituent carbons are substituted with fluorine atoms.
- R 4 is a halogen atom, cyano group, hydroxy group, amide group, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, phenyl group, acyl group, alkoxycarbonyl group, or R—C ( ⁇ O) — or R—C ( ⁇ O) represents a group represented by O— (R represents an alkyl group or a cycloalkyl group).
- R represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
- Z and Za represent a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond, and when there are a plurality of them, they may be the same or different.
- * represents a bond to the main chain or side chain of the resin. o is the number of substituents and represents an integer of 1 to 7. m is the number of substituents and represents an integer of 0 to 7. n represents the number of repetitions and represents an integer of 0 to 5.
- the structure represented by —R 2 —Z— is preferably a structure represented by — (CH 2 ) 1 —COO— (l represents an integer of 1 to 5).
- the preferred carbon number range and specific examples of the chain or cyclic alkylene group as R 2 are the same as those described for the preferred chain alkylene group and preferred cycloalkylene group in R 0 of formula (III).
- the linear, branched or cyclic hydrocarbon group as R 3 preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 in the case of a straight chain, and preferably 3 in the case of a branched chain. -30, more preferably 3-20, and in the case of a ring, 6-20.
- R 3 include specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group as Z ka1 described above.
- Preferred carbon numbers and specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R 4 and R are the same as those described in the alkyl group and cycloalkyl group as Z ka1 described above.
- the acyl group as R 4 is preferably one having 1 to 6 carbon atoms, and examples thereof include formyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, isobutyryl group, valeryl group, and pivaloyl group.
- Examples of the alkyl moiety in the alkoxy group and alkoxycarbonyl group as R 4 include a linear, branched or cyclic alkyl moiety, and the preferred carbon number of the alkyl moiety and specific examples thereof are those described above for Z ka1. The same as those described in the alkyl group and cycloalkyl group.
- Examples of the alkylene group as X include a chain or cyclic alkylene group, and preferred carbon numbers and specific examples thereof are the same as those described for the chain alkylene group and cyclic alkylene group as R 2 .
- the repeating unit which has a partial structure shown below as a specific structure of a repeating unit (by) is mentioned.
- X ′ represents an electron-withdrawing substituent, preferably a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, an alkylene group substituted with a fluorine atom, or a cycloalkylene group substituted with a fluorine atom.
- A represents a single bond or a divalent linking group represented by —C (Rx) (Ry) —.
- Rx and Ry are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms and optionally substituted with a fluorine atom or the like), or a cycloalkyl group (preferably a carbon atom). And may be substituted with a fluorine atom or the like.
- Rx and Ry are preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with a fluorine atom.
- X represents an electron withdrawing group, and specific examples thereof include the above-mentioned electron withdrawing groups as Y 1 and Y 2 , preferably a fluorinated alkyl group or a fluorinated cycloalkyl group.
- * Represents a bond to the main chain or side chain of the resin. That is, it represents a bond that bonds to the main chain of the resin through a single bond or a linking group.
- the receding contact angle with water of the resist film after alkali development is preferably 50 ° or less at a temperature of 23 ⁇ 3 ° C. and a humidity of 45 ⁇ 5%, more preferably 40 ° or less, still more preferably 35 ° or less. Most preferably, it is 30 ° or less.
- the receding contact angle is a contact angle measured when the contact line at the droplet-substrate interface recedes, and is useful for simulating the ease of movement of the droplet in a dynamic state. It is generally known. In simple terms, it can be defined as the contact angle when the droplet interface recedes when the droplet discharged from the needle tip is deposited on the substrate and then sucked into the needle again. It can be measured by using a contact angle measuring method generally called an expansion / contraction method.
- the hydrolysis rate of the hydrophobic resin with respect to the alkaline developer is preferably 0.001 nm / second or more, more preferably 0.01 nm / second or more, still more preferably 0.1 nm / second or more, Most preferably, it is 1 nm / second or more.
- the hydrolysis rate of the hydrophobic resin with respect to the alkaline developer was 23 ° C. when TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) (2.38 mass%) was used to form the resin film with only the hydrophobic resin. This is the rate at which the film thickness decreases.
- the repeating unit (by) is more preferably a repeating unit having at least two or more polar conversion groups.
- the repeating unit (by) When the repeating unit (by) has at least two polar conversion groups, the repeating unit (by) preferably has a group having a partial structure having two polar conversion groups represented by the following general formula (KY-1). Note that when the structure represented by the general formula (KY-1) does not have a bond, it is a group having a monovalent or higher valent group in which at least one arbitrary hydrogen atom in this structure is removed.
- R ky1 and R ky4 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, carbonyl group, carbonyloxy group, oxycarbonyl group, ether group, hydroxyl group, cyano group, amide group, or aryl group Represents.
- R ky1 and R ky4 may be bonded to the same atom to form a double bond.
- R ky1 and R ky4 are bonded to the same oxygen atom to form a part of a carbonyl group ( ⁇ O). May be formed.
- R ky2 and R ky3 are each independently an electron withdrawing group, or R ky1 and R ky2 are linked to form a lactone ring and R ky3 is an electron withdrawing group.
- the lactone ring to be formed the structures (KA-1-1) to (KA-1-17) are preferable.
- the electron withdrawing group include those similar to Y 1 and Y 2 in the above formula (KB-1), preferably a halogen atom, or —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3.
- R ky2 is linked to R ky1
- R ky1 , R ky2 , and R ky4 may be connected to each other to form a monocyclic or polycyclic structure. Specific examples of R ky1 and R ky4 include the same groups as Z ka1 in formula (KA-1).
- the structures (KA-1-1) to (KA-1-17) are preferable.
- the electron withdrawing group include the same groups as Y 1 and Y 2 in the above formula (KB-1).
- the structure represented by the general formula (KY-1) is more preferably a structure represented by the following general formula (KY-2).
- the structure represented by the general formula (KY-2) is a group having a monovalent or higher group obtained by removing at least one arbitrary hydrogen atom in this structure.
- R ky6 to R ky10 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, carbonyl group, carbonyloxy group, oxycarbonyl group, ether group, hydroxyl group, cyano group, amide group, or aryl. Represents a group. Two or more of R ky6 to R ky10 may be linked to each other to form a monocyclic or polycyclic structure.
- R ky5 represents an electron withdrawing group.
- Examples of the electron withdrawing group include the same groups as those described above for Y 1 and Y 2, and are preferably a halogen atom or a halo (cyclo (cyclo) group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 above. ) An alkyl group or a haloaryl group.
- Specific examples of R ky5 to R ky10 include the same groups as Z ka1 in formula (KA-1).
- the structure represented by the formula (KY-2) is more preferably a partial structure represented by the following general formula (KY-3).
- L ky represents an alkylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
- alkylene group for L ky include a methylene group and an ethylene group.
- L ky is preferably an oxygen atom or a methylene group, and more preferably a methylene group.
- the repeating unit (b) is not limited as long as it is a repeating unit obtained by polymerization such as addition polymerization, condensation polymerization, addition condensation, etc., but is a repeating unit obtained by addition polymerization of a carbon-carbon double bond.
- Examples include acrylate-based repeating units (including those having substituents at the ⁇ -position and ⁇ -position), styrene-based repeating units (including those having substituents at the ⁇ -position and ⁇ -position), vinyl ether-based repeating units, norbornene-based Repeating units, repeating units of maleic acid derivatives (maleic anhydride and derivatives thereof, maleimides, etc.), acrylate repeating units, styrene repeating units, vinyl ether repeating units, norbornene repeating units Preferred are acrylate repeat units, vinyl ether repeat units, and norbornene repeat units, with acrylate repeat units being most preferred.
- the repeating unit (by) is a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom (that is, when the repeating unit (by) corresponds to the above repeating unit (b ′) or (b ′′)), the repeating unit (by)
- the partial structure having a fluorine atom include the same ones as mentioned in the repeating unit having at least one of the fluorine atom and the silicon atom, and preferably represented by the general formulas (F2) to (F4).
- the partial structure having a silicon atom in the repeating unit (by) has the same structure as that described in the repeating unit having at least one of the fluorine atom and the silicon atom.
- groups represented by the above general formulas (CS-1) to (CS-3) can be exemplified.
- the content of the repeating unit (by) in the hydrophobic resin is preferably from 10 to 100 mol%, more preferably from 20 to 99 mol%, still more preferably from 30 to 97 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin. Most preferably, it is 40 to 95 mol%.
- Specific examples of the repeating unit (by) having a group that increases the solubility in an alkali developer include the repeating unit disclosed in paragraph 0725 of US Patent Publication No. 2012/0135348. It is not limited.
- Examples of the method for synthesizing the monomer corresponding to the repeating unit (by) having the polar conversion group (y) as described above include the method described in International Publication No. 2010/069705, International Publication No. 2010/069705, or the like.
- Examples of the repeating unit (bz) having a group (z) capable of decomposing by the action of an acid are the same as the repeating unit having an acid-decomposable group exemplified in the resin.
- the repeating unit (bz) is a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom (that is, when the repeating unit corresponds to the above repeating unit (b ′) or (b ′′)), the repeating unit (bz)
- the partial structure having a fluorine atom include the same ones as mentioned in the repeating unit having at least one of the fluorine atom and the silicon atom, and preferably represented by the general formulas (F2) to (F4).
- the partial structure having a silicon atom in the repeating unit (by) has the same structure as that described in the repeating unit having at least one of the fluorine atom and the silicon atom.
- groups represented by the above general formulas (CS-1) to (CS-3) can be exemplified.
- the content of the repeating unit (bz) having a group (z) that decomposes by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol%, more preferably based on all repeating units in the hydrophobic resin. It is 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 60 mol%.
- the repeating unit (b) having at least one group selected from the group consisting of (x) to (z) has been described above.
- the content of the repeating unit (b) in the hydrophobic resin is hydrophobic It is preferably 1 to 98 mol%, more preferably 3 to 98 mol%, still more preferably 5 to 97 mol%, and most preferably 10 to 95 mol% with respect to all repeating units in the conductive resin.
- the content of the repeating unit (b ′) is preferably from 1 to 100 mol%, more preferably from 3 to 99 mol%, still more preferably from 5 to 97 mol%, most preferably from 10 to 100%, based on all repeating units in the hydrophobic resin. 95 mol%.
- the content of the repeating unit (b *) is preferably 1 to 90 mol%, more preferably 3 to 80 mol%, still more preferably 5 to 70 mol%, and most preferably 10 to 10 mol% with respect to all repeating units in the hydrophobic resin. 60 mol%.
- the content of the repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom used together with the repeating unit (b *) is preferably 10 to 99 mol%, more preferably 20%, based on all repeating units in the hydrophobic resin. It is ⁇ 97 mol%, more preferably 30 to 95 mol%, most preferably 40 to 90 mol%.
- the content of the repeating unit (b ′′) is preferably 1 to 100 mol%, more preferably 3 to 99 mol%, still more preferably 5 to 97 mol%, and most preferably 10 to 10 mol% with respect to all repeating units in the hydrophobic resin. 95 mol%.
- the hydrophobic resin may further have a repeating unit represented by the following general formula (CIII).
- R c31 represents a hydrogen atom, an alkyl group (which may be substituted with a fluorine atom or the like), a cyano group, or a —CH 2 —O—Rac 2 group.
- Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group.
- R c31 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- R c32 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group or an aryl group.
- L c3 represents a single bond or a divalent linking group.
- the alkyl group represented by R c32 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
- the cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
- the alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
- the cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
- the aryl group is preferably a phenyl group or naphthyl group having 6 to 20 carbon atoms, and these may have a substituent.
- R c32 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom.
- the divalent linking group of L c3 is preferably an alkylene group (preferably having a carbon number of 1 to 5), an oxy group, a phenylene group, or an ester bond (a group represented by —COO—).
- Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, CF 3 or CN. Note that the repeating unit in the case where Ra is CF 3 also corresponds to the repeating unit having at least one of the fluorine atom and the silicon atom.
- the hydrophobic resin like the above-mentioned resin, naturally has few impurities such as metals, and the residual monomer or oligomer component is preferably 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 5% by mass. %, 0 to 1% by mass is even more preferable. Thereby, a resist composition having no change over time such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained.
- the molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably in the range of 1 to 3, more preferably 1 to 2, and still more preferably from the viewpoints of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is in the range of 1 to 1.8, most preferably 1 to 1.5.
- hydrophobic resin various commercially available products can be used, and can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
- a conventional method for example, radical polymerization
- a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours.
- the dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable.
- reaction solvent the polymerization initiator, the reaction conditions (temperature, concentration, etc.), and the purification method after the reaction are the same as those described above for the resin (more specifically, the repeating unit represented by the general formula (I) and the general unit described above). This is the same as the content described for the resin having a repeating unit represented by formula (II).
- specific examples of the hydrophobic resin (HR) are shown below. Table 1 below shows the molar ratio of repeating units in each resin (the positional relationship of each repeating unit in each resin shown in the specific example corresponds to the positional relationship of the composition ratio numbers in Table 1), weight average Indicates molecular weight and degree of dispersion.
- the receding contact angle of the film is the temperature at the time of exposure, usually room temperature 23 ⁇ 3 ° C., humidity 45 ⁇ 5%.
- the angle is preferably 60 ° to 90 °, more preferably 65 ° or more, further preferably 70 ° or more, and particularly preferably 75 ° or more.
- the immersion head needs to move on the wafer following the movement of the exposure head to scan the wafer at high speed to form the exposure pattern.
- the contact angle of the immersion liquid with respect to the resist film is important, and the resist is required to follow the high-speed scanning of the exposure head without remaining droplets.
- Hydrophobic resins are hydrophobic, so that development residues (scum) and BLOB defects are likely to deteriorate after alkali development, but they have three or more polymer chains via at least one branch, compared to linear resins. Further, since the alkali dissolution rate is improved, development residue (scum) and BLO defect performance are improved.
- the hydrophobic resin has fluorine atoms
- the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass and more preferably 10 to 80% by mass with respect to the molecular weight of the hydrophobic resin.
- the repeating unit containing a fluorine atom is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin.
- the content of silicon atom is preferably 2 to 50% by mass, more preferably 2 to 30% by mass with respect to the molecular weight of the hydrophobic resin.
- the repeating unit containing a silicon atom is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, based on all repeating units of the hydrophobic resin.
- the weight average molecular weight of the hydrophobic resin is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 2,000 to 50,000, and still more preferably 3,000 to 35,000.
- the weight average molecular weight of the resin indicates a molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC (carrier: tetrahydrofuran (THF)).
- the content of the hydrophobic resin in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition can be appropriately adjusted and used so that the receding contact angle of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin film falls within the above range.
- the content is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, and still more preferably 0.1 to 10% by mass based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
- Hydrophobic resins can be used alone or in combination of two or more.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention preferably contains an acid diffusion controller (quencher).
- the acid diffusion controller acts as a quencher that traps the acid generated from the acid generator or the like.
- the acid diffusion controller include a basic compound, a low molecular compound having a nitrogen atom and a group capable of leaving by the action of an acid, a basic compound whose basicity is reduced or disappeared by irradiation with actinic rays or radiation, and onium Salts (onium salts that are weak acids relative to acid generators) and betaine compounds can be used, and are exemplified below.
- Basic compound (N) Preferred examples of the basic compound include compounds (N) having structures represented by the following formulas (A) to (E).
- R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20), a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 20) or an aryl group (having a carbon number). 6-20), wherein R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
- R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- the alkyl group having a substituent is preferably an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- the alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.
- Preferable compound (N) includes guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine, and more preferable compound (N) includes imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxy group.
- Compound (N) having an alkyl group structure, an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, etc. be able to.
- Examples of the compound (N) having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, 2-phenylbenzimidazole and the like.
- Examples of the compound (N) having a diazabicyclo structure 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5, 4,0] undec-7-ene and the like.
- Examples of the compound (N) having an onium hydroxide structure include tetrabutylammonium hydroxide, triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically, triphenylsulfonium hydroxide. , Tris (t-butylphenyl) sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, 2-oxopropylthiophenium hydroxide, and the like.
- the anion portion of the compound (N) having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate.
- the compound (N) having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine.
- the aniline compound (N) include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, N, N-dihexylaniline and the like.
- alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond examples include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-phenyldiethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine.
- aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond examples include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
- Preferred examples of the basic compound (N) further include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group.
- these compounds include compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in paragraph ⁇ 0066> of US Patent Application Publication No. 2007 / 02245539A1.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition may or may not contain the basic compound (N).
- the amount is usually 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass, based on the solid content of the radiation-sensitive resin composition.
- the acid generator / basic compound (N) (molar ratio) is more preferably from 5.0 to 200, still more preferably from 7.0 to 150.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition contains a basic compound or an ammonium salt compound (hereinafter also referred to as “compound (E)”) whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation. Is preferred.
- the compound (E) is preferably a compound (E-1) having a basic functional group or an ammonium group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with actinic rays or radiation.
- the compound (E) is a basic compound having a basic functional group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with active light or radiation, or an acidic functional group upon irradiation with an ammonium group and active light or radiation.
- An ammonium salt compound having a group to be generated is preferable.
- the compound of the following general formula (PA-I), (PA-II) or (PA) is produced as a compound with reduced basicity, which is generated by the decomposition of compound (E) or (E-1) by irradiation with actinic rays or radiation.
- compounds represented by -III In particular, from the viewpoint of achieving excellent effects on LWR, uniformity of local pattern dimensions, and DOF at a high level, in particular, a compound represented by the general formula (PA-II) or (PA-III) is used. preferable.
- a 1 represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group is preferably a divalent linking group having 2 to 12 carbon atoms, and examples thereof include an alkylene group and a phenylene group.
- the alkylene chain may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom. More preferred is an alkylene group having at least one fluorine atom, and the preferred carbon number is 2 to 6, more preferably 2 to 4.
- the alkylene chain may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom.
- the alkylene group is preferably an alkylene group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and more preferably, the carbon atom bonded to the Q site has a fluorine atom. Further, a perfluoroalkylene group is preferable, and a perfluoroethylene group, a perfluoropropylene group, and a perfluorobutylene group are more preferable.
- Q represents —SO 3 H or —CO 2 H. Q corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
- X represents —SO 2 — or —CO—.
- n represents 0 or 1.
- B represents a single bond, an oxygen atom or —N (Rx) —.
- Rx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- the monovalent organic group in Rx preferably has 4 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
- R and Rx are preferably bonded to form a ring.
- the number of carbon atoms forming the ring is preferably 4 to 20, and may be monocyclic or polycyclic, and may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the ring.
- Examples of the monocyclic structure include a 4- to 8-membered ring containing a nitrogen atom.
- Examples of the polycyclic structure include a structure composed of a combination of two or three or more monocyclic structures. The monocyclic structure and polycyclic structure may have a substituent.
- R represents a monovalent organic group having a basic functional group or a monovalent organic group having an ammonium group.
- Preferred partial structures of basic functional groups include, for example, the structures of crown ethers, primary to tertiary amines, and nitrogen-containing heterocyclic rings (pyridine, imidazole, pyrazine, etc.).
- Preferred examples of the partial structure of the ammonium group include primary to tertiary ammonium, pyridinium, imidazolinium, and pyrazinium structures.
- the basic functional group is preferably a functional group having a nitrogen atom, more preferably a structure having a primary to tertiary amino group, or a nitrogen-containing heterocyclic structure.
- the monovalent organic group in the monovalent organic group (group R) having such a structure preferably has 4 to 30 carbon atoms, such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group. Each group may have a substituent.
- Q 1 -X 1 -NH-X 2 -Q 2 (PA-II)
- Q 1 and Q 2 each independently represents a monovalent organic group.
- Q 1 or Q 2 has a basic functional group.
- Q 1 and Q 2 may combine to form a ring, and the formed ring may have a basic functional group.
- the monovalent organic group as Q 1 and Q 2 preferably has 1 to 40 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
- the definition of the basic functional group is as described above.
- X 1 and X 2 each independently represents —CO— or —SO 2 —.
- —NH— corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
- Q 1 -X 1 -NH-X 2 -A 2- (X 3 ) m -BQ 3 (PA-III)
- Q 1 and Q 3 each independently represents a monovalent organic group. However, either Q 1 or Q 3 has a basic functional group. Q 1 and Q 3 may combine to form a ring, and the formed ring may have a basic functional group.
- Q 1 has the same meaning as Q 1 in formula (PA-II).
- Examples of the organic group for Q 3 include the same organic groups as Q 1 and Q 2 in formula (PA-II).
- the definition of the basic functional group is as described above.
- X 1 , X 2 and X 3 each independently represents —CO— or —SO 2 —.
- a 2 represents a divalent linking group.
- the divalent linking group for A 2 is preferably a divalent linking group having a fluorine atom having 1 to 8 carbon atoms. Examples thereof include an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms and a phenylene group having a fluorine atom. An alkylene group having a fluorine atom is more preferable, and a preferable carbon number is 2 to 6, more preferably 2 to 4.
- the alkylene chain may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom.
- the alkylene group is preferably an alkylene group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, more preferably a perfluoroalkylene group, and particularly preferably a perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
- B represents a single bond, an oxygen atom or —N (Qx) —.
- Qx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- the monovalent organic group in Qx is preferably an organic group having 4 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
- —NH— corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
- a sulfonium salt compound of the compound represented by the general formula (PA-I), (PA-II) or (PA-III), the general formula (PA-I), (PA-II) or An iodonium salt compound of the compound represented by (PA-III) is preferable, and a compound represented by the following general formula (PA1) or (PA2) is more preferable.
- R ′ 201 , R ′ 202 and R ′ 203 each independently represent an organic group, and specifically, are the same as R 201 , R 202 and R 203 of the formula ZI in the acid generator.
- X ⁇ represents a sulfonate anion or carboxylate anion from which a hydrogen atom at the —SO 3 H site or —COOH site of the compound represented by the general formula (PA-I) is eliminated, or a general formula (PA-II) or ( An anion in which a hydrogen atom is eliminated from the —NH— site of the compound represented by PA-III).
- R ′ 204 and R ′ 205 each independently represents an aryl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group, and specifically, are the same as R 204 and R 205 of Formula ZII in the acid generator.
- X ⁇ represents a sulfonate anion or carboxylate anion from which a hydrogen atom at the —SO 3 H site or —COOH site of the compound represented by the general formula (PA-I) is eliminated, or a general formula (PA-II) or ( An anion in which a hydrogen atom is eliminated from the —NH— site of the compound represented by PA-III).
- the decrease in basicity upon irradiation with actinic rays or radiation means that the acceptor property to the proton (acid generated by irradiation with actinic rays or radiation) of compound (E) upon irradiation with actinic rays or radiation. Means lower.
- the acceptor property decreases when an equilibrium reaction occurs in which a non-covalent complex that is a proton adduct is formed from a compound having a basic functional group and a proton, or the counter cation of a compound having an ammonium group is exchanged for a proton. This means that when an equilibrium reaction occurs, the equilibrium constant at that chemical equilibrium decreases.
- the compound (E) include compounds (A-1) to (A-44) of US Patent Application Publication No. 2010/0233629, and those of US Patent Application Publication No. 2012/0156617. (A-1) to (A-23).
- the molecular weight of the compound (E) is preferably 500 to 1,000.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition may or may not contain the compound (E), but when it is contained, the content of the compound (E) is the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin.
- the content is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, based on the solid content of the composition.
- a compound (E-2) that generates an acid (weak acid) having a strength that does not decompose the acid-decomposable group of the resin (A) by acid irradiation or radiation irradiation. can also be mentioned.
- Examples of the compound include an onium salt of a carboxylic acid having no fluorine atom (preferably a sulfonium salt) and an onium salt of a sulfonic acid having no fluorine atom (preferably a sulfonium salt). More specifically, for example, among onium salts represented by the following general formula (6A), those in which the carboxylic acid anion does not have a fluorine atom, among onium salts represented by the following general formula (6B) Examples include those in which the sulfonate anion does not have a fluorine atom. As a cation structure of a sulfonium salt, the sulfonium cation structure mentioned by the acid generator (B) can be mentioned preferably.
- examples of the compound (E-2) include compounds listed in paragraph ⁇ 0170> of WO 2012/053527, and paragraphs ⁇ 0268> to ⁇ 0269> of JP2012-173419A. Compound etc. are mentioned.
- a compound (E) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition may contain a compound having a nitrogen atom and a group capable of leaving by the action of an acid (hereinafter also referred to as “compound (F)”).
- the group capable of leaving by the action of an acid is not particularly limited, but is preferably an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminal ether group, and a carbamate group or a hemiaminal ether group. It is particularly preferred.
- the molecular weight of the compound (F) having a group capable of leaving by the action of an acid is preferably 100 to 1000, more preferably 100 to 700, and particularly preferably 100 to 500.
- an amine derivative having a group capable of leaving by the action of an acid on the nitrogen atom is preferable.
- Compound (F) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom.
- the protecting group constituting the carbamate group can be represented by the following general formula (d-1).
- R b is independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably having 3 to 30 carbon atoms), an aralkyl group. (Preferably having 1 to 10 carbon atoms) or an alkoxyalkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms).
- R b may be connected to each other to form a ring.
- the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by R b are substituted with a functional group such as a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, and an oxo group, an alkoxy group, and a halogen atom. May be.
- R b is preferably a linear or branched alkyl group, cycloalkyl group, or aryl group. More preferably, it is a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group.
- Examples of the ring formed by connecting two R b to each other include an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic hydrocarbon group, or a derivative thereof.
- Examples of the specific structure of the group represented by the general formula (d-1) include the structure disclosed in paragraph ⁇ 0466> of US Patent Application Publication No. 2012/0135348. It is not limited.
- the compound (F) particularly preferably has a structure represented by the following general formula (6).
- R a represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
- l 2
- two R a may be the same or different, and two R a may be connected to each other to form a heterocyclic ring together with the nitrogen atom in the formula.
- the heterocycle may contain a heteroatom other than the nitrogen atom in the formula.
- R b has the same meaning as R b in formula (d-1), and preferred examples are also the same.
- l represents an integer of 0 to 2
- an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group as R a are groups in which the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group as R b may be substituted. It may be substituted with a group similar to the group described above.
- Preferred examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by R a (these alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group may be substituted with the above groups)
- Rb is mentioned.
- the heterocyclic ring formed by connecting R a to each other preferably has 20 or less carbon atoms.
- Specific examples of the preferred compound (F) include, but are not limited to, compounds disclosed in paragraph ⁇ 0475> of US Patent Application Publication No. 2012/0135348. Specific examples of the compound (F) are shown below.
- the compound represented by the general formula (6) can be synthesized based on JP2007-298869A, JP2009-199021A, and the like.
- the low molecular compound (F) can be used singly or in combination of two or more.
- the content of the compound (F) in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably 0.001 based on the total solid content of the composition. To 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass.
- Onium salt As a basic compound, you may include the onium salt represented by the following general formula (6A) or (6B). This onium salt is expected to control the diffusion of the generated acid in the resist system in relation to the acid strength of the photoacid generator usually used in the resist composition.
- Ra represents an organic group. However, those in which a fluorine atom is substituted for a carbon atom directly bonded to a carboxylic acid group in the formula are excluded.
- X + represents an onium cation.
- Rb represents an organic group. However, those in which a fluorine atom is substituted for a carbon atom directly bonded to the sulfonic acid group in the formula are excluded.
- X + represents an onium cation.
- the atom directly bonded to the carboxylic acid group or sulfonic acid group in the formula is preferably a carbon atom.
- the fluorine atom does not substitute for the carbon atom directly bonded to the sulfonic acid group or carboxylic acid group.
- the organic group represented by Ra and Rb include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms.
- a heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms can be used. In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted.
- substituents that the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group and heterocyclic group may have include a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group, a lactone group, and an alkylcarbonyl group.
- Examples of the onium cation represented by X + in the general formulas (6A) and (6B) include a sulfonium cation, an ammonium cation, an iodonium cation, a phosphonium cation, and a diazonium cation. Of these, a sulfonium cation is more preferable.
- As the sulfonium cation for example, an arylsulfonium cation having at least one aryl group is preferable, and a triarylsulfonium cation is more preferable.
- the aryl group may have a substituent, and the aryl group is preferably a phenyl group.
- Preferred examples of the sulfonium cation and the iodonium cation include the aforementioned sulfonium cation structure of the general formula (ZI) and the iodonium structure of the general formula (ZII) in the compound (B).
- onium salt represented by the general formula (6A) or (6B) is shown below.
- onium salt may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
- the composition includes a compound contained in the formula (I) of JP 2012-189977 A, a compound represented by the formula (I) of JP 2013-6827 A, Both an onium salt structure and an acid anion structure in one molecule, such as a compound represented by the formula (I) of No. 8020 and a compound represented by the formula (I) of JP 2012-252124 A
- a compound having the same hereinafter also referred to as betaine compound
- the onium salt structure include a sulfonium, iodonium, and ammonium structure, and a sulfonium or iodonium salt structure is preferable.
- a sulfonate anion or a carboxylate anion is preferable.
- this compound include the following.
- a betaine compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in the present invention may contain a solvent.
- the solvent include water and organic solvents.
- the organic solvent that can be used in preparing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, and alkyl alkoxypropionate.
- organic solvents such as cyclic lactones (preferably having 4 to 10 carbon atoms), monoketone compounds which may have a ring (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonates, alkyl alkoxyacetates and alkyl pyruvates. it can. Specific examples of these solvents include those described in paragraphs ⁇ 0441> to ⁇ 0455> of US Patent Application Publication No. 2008/0187860.
- a mixed solvent may be used as the solvent.
- alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate and the like are preferable, and propylene glycol monomethyl ether (PGME, also known as 1-methoxy-2-propanol), ethyl lactate, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxypropionate, containing a ring
- PGME propylene glycol monomethyl ether
- Solvent A propylene glycol monomethyl ether acetate
- Solvent A selected from propylene glycol monomethyl ether, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, ⁇ -butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate Species
- the mixing ratio (solvent A / solvent B) (mass ratio) of the mixed solvent is from 1/99 to 99/1, preferably from 10/90 to 90/10, more preferably from 20/80 to 60/40.
- the solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and is preferably a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
- the organic solvent is contained in the composition
- the propylene glycol monomethyl ether acetate is contained in the organic solvent
- the content of the propylene glycol monomethyl ether acetate with respect to the total mass of the organic solvent is more excellent in the effect of the present invention.
- the aspect which is more than 90 mass% is mentioned.
- As a suitable aspect of content with respect to the organic solvent total mass of propylene glycol monomethyl ether acetate 92 mass% or more is preferable.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in the present invention may further contain a surfactant.
- a surfactant either fluorine and / or silicon surfactant (fluorine surfactant, silicon surfactant, surfactant having both fluorine atom and silicon atom), or two kinds It is more preferable to contain the above.
- the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition contains a surfactant
- Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include surfactants described in paragraph ⁇ 0276> of U.S. Patent Application Publication No. 2008/0248425.
- Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
- PolyFox PF-6320 (manufactured by OMNOVA Solutions Inc .; fluorine type) can also be used.
- surfactants are derived from fluoroaliphatic compounds produced by the telomerization method (also referred to as the telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method).
- a surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used.
- the fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
- Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, F-472 manufactured by DIC Corporation
- surfactants other than the fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in paragraph ⁇ 0280> of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may also be used.
- surfactants may be used alone or in some combination.
- the amount of the surfactant used is based on the total amount of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (excluding the solvent).
- the content is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass.
- the amount of the surfactant added is 10 ppm or less with respect to the total amount of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (excluding the solvent)
- the surface unevenness of the hydrophobic resin is increased.
- the surface of the resist film can be made more hydrophobic, and the water followability during immersion exposure can be improved.
- composition in the present invention preferably contains a compound having a partial structure represented by the general formula (1).
- R 11 represents an alkylene group which may have a substituent.
- the number of carbon atoms of the alkylene group is not particularly limited, but is preferably 1 to 15, and more preferably 2.
- the substituent is not particularly limited, but is preferably an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms).
- n represents an integer of 1 or more. Among these, an integer of 1 to 20 is preferable. When n is 2 or more, a plurality of R 11 may be the same or different. The average value of n is preferably 1-10.
- * represents a bond.
- the compound having the partial structure represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (1-1) or the following general formula (1-2) in that the effect of the present invention is more excellent. Preferably there is.
- R 11 in the general formula (1-1) specific examples and preferred embodiment is the same as R 11 in general formula (1).
- R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group.
- the number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1-15.
- m represents an integer of 1 or more. In particular, it is preferably an integer of 1 to 20, and more preferably 10 or less.
- the average value of m is preferably 20 or less, more preferably 1 to 10, more preferably 8 or less, and particularly preferably 4 to 6. Is particularly preferred.
- a plurality of R 11 may be the same or different.
- R 11 in the general formula (1-2) specific examples and preferred embodiment is the same as R 11 in general formula (1).
- the definition and preferred embodiment of m in the general formula (1-2) are the same as m in the general formula (1-1) described above.
- Examples of the compound represented by the general formula (1-2) include crown ether.
- the average molecular weight of the compound is not particularly limited, but is preferably 80 to 1000, more preferably 80 to 500, and still more preferably 100 to 300.
- the average molecular weight of the compound is preferably 400 or less.
- a compound does not contain a basic site
- the content of the compound is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 parts by mass, more preferably 3 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin described above. The amount is more preferably 4 to 15 parts by mass, and particularly preferably 5 to 10 parts by mass.
- composition in the present invention may or may not contain a carboxylic acid onium salt.
- carboxylic acid onium salts include those described in US Patent Application Publication No. 2008/0187860 ⁇ 0605> to ⁇ 0606>.
- These carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
- the content thereof is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably based on the total solid content of the composition. Is 1 to 7% by mass.
- the composition of the present invention may further include an acid proliferator, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, and a compound that promotes solubility in a developer ( For example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound) can be contained.
- Such a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, etc. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
- alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
- the composition in the present invention is preferably a resist film having a thickness of 80 nm or less from the viewpoint of improving the resolution.
- a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property.
- the solid content concentration of the composition in the present invention is usually 1.0 to 10% by mass, preferably 2.0 to 5.7% by mass, and more preferably 2.0 to 5.3% by mass.
- the solid content concentration is 10% by mass or less, preferably 5.7% by mass or less, which suppresses aggregation of the material in the resist solution, particularly the photoacid generator. As a result, it is considered that a uniform resist film was formed.
- the solid content concentration is a mass percentage of the mass of other resist components excluding the solvent with respect to the total weight of the composition.
- the composition in the present invention and various materials used in the pattern forming method of the present invention for example, a developer, a rinsing liquid, a composition for forming an antireflection film, a composition for forming a top coat, etc.
- a developer for example, a developer, a rinsing liquid, a composition for forming an antireflection film, a composition for forming a top coat, etc.
- the pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and still more preferably 0.03 ⁇ m or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon.
- circulation filtration may be performed, or filtration may be performed by connecting a plurality of types of filters in series or in parallel.
- the composition may be filtered multiple times. Furthermore, you may perform a deaeration process etc. with respect to a composition before and behind filter filtration. Furthermore, it is needless to say that the content of the metal impurity element in the composition is preferably low for the use of the composition / various materials. For this reason, it is preferable that the metal impurity content of various raw materials be managed low. In addition, it is preferable to use a container for storing and transporting the composition in consideration of reduction of impurity elution.
- the composition of the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition whose properties change upon irradiation with actinic rays or radiation. More specifically, the present invention relates to semiconductor manufacturing processes such as ICs, circuit boards such as liquid crystals and thermal heads, production of imprint mold structures, and other photofabrication processes, lithographic printing plates, acid-curing properties. The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in the composition.
- the pattern forming method of the present invention preferably includes at least the following steps. (1) forming a film (composition film, resist film) containing the composition of the present invention on a substrate; (2) a step of exposing the film (exposure step), and (3) a step of developing the exposed film (development step), As will be described later, a heating step (PB; Prebake) is provided between step (1) and step (2), and a heating step (PEB; Post) is provided between step (2) and step (3). (Exposure Bake) may be performed after the step (3), respectively. In the following, these steps are also described in detail.
- Step (1) is a step of forming a film on the substrate using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
- the method for forming a film on the substrate using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is not particularly limited, and a known method can be adopted. Especially, the method of apply
- the application method is not particularly limited, and a known method can be adopted. Among these, spin coating is preferably used in the semiconductor manufacturing field. Moreover, you may implement the drying process for removing a solvent as needed after apply
- the method for the drying treatment is not particularly limited, and examples thereof include heat treatment and air drying treatment.
- the substrate on which the film is formed is not particularly limited, and an inorganic substrate such as silicon, SiN, SiO 2 or SiN, a coated inorganic substrate such as SOG (Spin-On-Glass), a semiconductor manufacturing process such as an IC, A substrate generally used in a manufacturing process of a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and also in other photofabrication lithography processes can be used. Further, if necessary, an organic antireflection film may be formed between the film and the substrate.
- the receding contact angle of the film (resist film) formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is preferably 70 ° or more at a temperature of 23 ⁇ 3 ° C. and a humidity of 45 ⁇ 5%. It is suitable for the case of exposing via a light source, more preferably 75 ° or more, and further preferably 75 to 85 °.
- the receding contact angle of the resist film is in the above range, it is suitable for exposure through an immersion medium. If the receding contact angle is too small, it cannot be suitably used for exposure through an immersion medium, and the effect of reducing water residue (watermark) defects cannot be sufficiently exhibited.
- the receding contact angle may be improved by forming a coating layer (so-called “topcoat”) of a hydrophobic resin composition on the resist film.
- topcoat those known in the art can be appropriately used.
- the top coat includes not only a resin but also a basic compound (quencher) as described in JP 2013-61647 A, particularly OC-5 to OC-11 in Example Table 3 thereof. It is also preferable to apply a top coat.
- the top coat described in this publication is considered to be particularly useful when pattern formation is performed in the organic solvent development step described later.
- the thickness of the resist film is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 nm and more preferably 1 to 100 nm because a fine pattern with higher accuracy can be formed.
- Heating process (PB; Prebake) It is also preferable to include a preheating step (PB; Prebake) after the film formation and before the step (2) described later.
- the heating temperature is preferably 70 to 130 ° C, more preferably 80 to 120 ° C.
- the heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds. Heating can be performed by means provided in a normal exposure / developing machine, and may be performed using a hot plate or the like. The reaction of the exposed part is promoted by baking, and the sensitivity and pattern profile are improved.
- Step (2) is a step of exposing the film formed in step (1). More specifically, it is a step of selectively exposing the film so that a desired pattern is formed. As a result, the film is exposed in a pattern, and the solubility of the resist film changes only in the exposed part. “Exposing” intends to irradiate actinic rays or radiation.
- the light source wavelength used for exposure Infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, an electron beam, etc. can be mentioned, Preferably it is 250 nm or less, More preferably Far ultraviolet light having a wavelength of 220 nm or less, particularly preferably 1 to 200 nm, specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, EUV (13 nm) , An electron beam, etc., preferably a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, EUV or an electron beam, more preferably an ArF excimer laser.
- the method for selectively exposing the film is not particularly limited, and a known method can be used.
- a binary mask (Binary-Mask) in which the transmittance of the light shielding portion is 0% or a halftone phase shift mask (HT-Mask) in which the transmittance of the light shielding portion is 6% can be used.
- a binary mask is used in which a chromium film, a chromium oxide film, or the like is formed on a quartz glass substrate as a light shielding portion.
- the halftone phase shift mask generally, a quartz glass substrate on which a MoSi (molybdenum silicide) film, a chromium film, a chromium oxide film, a silicon oxynitride film, or the like is formed as a light shielding portion is used.
- the exposure is not limited to exposure through a photomask, and selective exposure (pattern exposure) may be performed by exposure without using a photomask, for example, drawing with an electron beam or the like. This step may include multiple exposures.
- immersion exposure As a suitable aspect of exposure, for example, liquid immersion exposure can be mentioned. By using immersion exposure, a finer pattern can be formed. Note that immersion exposure can be combined with super-resolution techniques such as a phase shift method and a modified illumination method.
- the immersion liquid used for immersion exposure is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as much as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist film. Small liquids are preferred.
- the exposure light source is an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm)
- an additive liquid that decreases the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element.
- an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water is preferable, and specific examples include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like.
- an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained.
- an opaque material or impurities whose refractive index is significantly different from water are mixed with respect to 193 nm light, the optical image projected on the resist is distorted. For this reason, distilled water is preferable as the water to be used.
- pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
- the water used as the immersion liquid preferably has an electric resistance of 18.3 M ⁇ cm or more, a TOC (organic substance concentration) of 20 ppb or less, and is preferably deaerated.
- the surface of the resist film may be washed with an aqueous chemical solution before exposure and / or after exposure (before heat treatment).
- Heating process PEB; Post Exposure Bake
- PEB Post Exposure Bake
- the heating temperature is preferably 70 to 130 ° C, more preferably 80 to 120 ° C.
- the heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds. Heating can be performed by means provided in a normal exposure / developing machine, and may be performed using a hot plate or the like. The reaction of the exposed part is promoted by baking, and the sensitivity and pattern profile are improved.
- Step (3) is a step of developing the exposed film. By carrying out this step, a desired pattern is formed.
- one preferred embodiment includes a step of developing the exposed film using an alkali developer (alkali developing step). By this method, a portion having a high exposure intensity is removed.
- alkali developer examples include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, Secondary amines such as di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium Hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapentylammonium hydroxide, tetrahexylammonium hydroxide, tetraoctylammonium hydroxide, ethyl Tetraalkylammonium hydroxide such as limethylammoni
- Alkaline aqueous solutions of quaternary ammonium salts, cyclic amines such as pyrrole and piperidine can be used. Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
- the alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
- the pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0. The alkali concentration and pH of the alkali developer can be appropriately adjusted and used.
- the alkali developer may be used after adding a surfactant or an organic solvent.
- the surfactant used in the alkali developer is not particularly limited.
- ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used.
- these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, US Pat. No. 5,405,720,
- it is a nonionic surfactant.
- it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant.
- the amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.
- a development method for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc.
- dip method a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time
- paddle a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time
- spray method a method of spraying the developer on the substrate surface
- the discharge pressure of the discharged developer (the flow rate per unit area of the discharged developer) is Preferably it is 2 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1.5 mL / sec / mm 2 or less, More preferably, it is 1 mL / sec / mm 2 or less.
- There is no particular lower limit on the flow rate but 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.
- the details of this mechanism are not clear, but perhaps by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied by the developer to the resist film will decrease, and the resist film / resist pattern may be inadvertently cut or collapsed. This is considered to be suppressed.
- the developer discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) is a value at the developing nozzle outlet in the developing device.
- Examples of the method for adjusting the discharge pressure of the developer include a method of adjusting the discharge pressure with a pump or the like, and a method of changing the pressure by adjusting the pressure by supply from a pressurized tank.
- organic solvent development process Although the alkali development step has been described above, in this step, a developer containing a solvated solvent is used without performing alkali development or before or after the alkali development step (hereinafter also referred to as “organic developer” as appropriate). You may implement the process (organic solvent image development process) which develops the film
- polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents
- ketone solvents include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetylalcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
- ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl.
- the alcohol solvents include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, alcohols such as n-octyl alcohol and n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butano It can be mentioned glycol ether solvents such as Le.
- Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent.
- Examples of amide solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like.
- Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
- a plurality of the above solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water.
- the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture. That is, the amount of the organic solvent used in the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, with respect to the total amount of the developer.
- the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. .
- the vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C.
- the vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C.
- An appropriate amount of a surfactant can be added to the organic developer as required.
- the surfactant include surfactant love that may be contained in the alkali developer described above.
- the amount of the surfactant used is usually from 0.001 to 5% by mass, preferably from 0.005 to 2% by mass, more preferably from 0.01 to 0.5% by mass, based on the total amount of the developer.
- the organic developer may contain a basic compound.
- basic compounds include nitrogen-containing basic compounds, such as nitrogen-containing compounds described in JP-A-2013-11833, particularly ⁇ 0021> to ⁇ 0063>.
- the organic solvent development step may be performed after the alkali development step.
- a portion with high exposure intensity is removed by performing an alkali development step, and further, a portion with low exposure strength is removed by performing an organic solvent development step to form a finer pattern. it can.
- a pattern can be formed without dissolving only the intermediate exposure intensity region, so that a finer pattern than usual can be formed (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-292975 ⁇ 0077). The same mechanism as>.
- a rinse solution As necessary.
- the rinsing liquid is not particularly limited as long as the resist film is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used.
- the rinsing liquid is a rinsing liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents. More preferably, it is a rinsing liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, alcohol solvents or ester solvents. More preferably, it is a rinsing liquid containing a monohydric alcohol, and most preferably a rinsing liquid containing a monohydric alcohol with 5 or more carbon atoms.
- hydrocarbon solvent ketone solvent, ester solvent, alcohol solvent, amide solvent and ether solvent
- monohydric alcohol examples include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols. More specifically, 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1 -Pentanol, 3-methyl-1-butanol and the like.
- the rinse liquid may contain a plurality of solvents. Moreover, the rinse liquid may contain an organic solvent other than the above.
- the water content of the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, better development characteristics can be obtained.
- the vapor pressure of the rinse liquid is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C., more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less, and most preferably 0.12 kPa or more and 3 kPa or less.
- An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.
- Specific examples and usage amounts of the surfactant are the same as those of the organic developer described above.
- the wafer subjected to the organic solvent development is cleaned using the rinsing liquid.
- the method of the cleaning process is not particularly limited. For example, a method of continuing to discharge the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), and immersing the substrate in a bath filled with the rinse liquid for a certain period of time. A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid onto the substrate surface (spray method), and the like can be applied. Among these, a method of performing a cleaning process by a spin coating method, rotating the substrate at a rotational speed of 2000 rpm to 4000 rpm after cleaning, and removing the rinse liquid from the substrate is preferable.
- the heat treatment after the rinsing treatment is usually performed at 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.
- the pattern obtained by the pattern forming method of the present invention is generally suitably used as an etching mask for a semiconductor device or the like, but can also be used for other purposes.
- Other uses include, for example, guide pattern formation in DSA (Directed Self-Assembly) (see, for example, ACS Nano Vol. 4, No. 8, Page 4815-4823), use as a core material (core) of a so-called spacer process (for example, JP-A-3-270227, JP-A-2013-164509, etc.).
- the present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the pattern forming method of the present invention described above, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
- the electronic device of the present invention is suitably mounted on electrical and electronic equipment (home appliances, OA / media related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).
- ⁇ Preparation of actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition The components shown in Table 2 below are dissolved in a solvent, and a solution having a solid content concentration of 3.5% by mass is prepared for each, and this is filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 ⁇ m, and actinic ray sensitive or radiation sensitive.
- a photosensitive resin composition (positive photosensitive resin composition) was prepared.
- the prepared positive photosensitive resin composition was evaluated by the following method, and the results are shown in Table 2.
- the structures and properties (molecular weight, dispersity) of the resins (P-1) to (P-33) are summarized in Table 3 below.
- the “structure” column is the structure of the repeating unit of each resin
- the “composition (mol%)” column is the composition (mol%) of each repeating unit relative to all repeating units in the resin
- the column shows the weight average molecular weight Mw of each resin
- the “dispersion degree (Mw / Mn)” column shows the dispersion degree (Mw / Mn) of each resin.
- composition (mol%) the composition (mol%) of the repeating unit shown in the “Structure” column is shown in order from the left.
- the mol% of the leftmost repeating unit corresponds to 35 mol%.
- Acid diffusion control agent (quencher) As the acid diffusion control agent, the following were used.
- Q-1”, “Q-2”, and “Q-3” correspond to a low molecular compound (F) having a nitrogen atom and a group capable of leaving by the action of an acid.
- PA-67 corresponds to a basic compound or an ammonium salt compound (E) whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation.
- W-1 Megafuck F176 (DIC Corporation; Fluorine)
- W-2 Megafuck R08 (DIC Corporation; fluorine and silicon)
- W-3 Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; silicon-based)
- W-4 Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
- W-5 KH-20 (Asahi Glass Co., Ltd.)
- W-6 PolyFox PF-6320 (manufactured by OMNOVA Solutions Inc .; fluorine system)
- hydrophobic resin The hydrophobic resin in the table corresponds to the above-mentioned compound, but the structure is shown below again.
- hydrophobic resins “B-23”, “B-29”, “B-33”, and “B-52” have groups that are decomposed by the action of an alkali developer to increase the solubility in the alkali developer. .
- An organic antireflection coating composition ARC29SR (Nissan Chemical Co., Ltd.) is applied onto a 300 mm aperture (12 inch aperture) silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an organic antireflection coating with a thickness of 98 nm. did.
- the positive photosensitive resin composition prepared thereon was applied and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a photosensitive film (resist film) having a thickness of 90 nm.
- the obtained wafer was used with an ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML, XT1700i, NA 1.20, C-Quad, outer sigma 0.981, inner sigma 0.895, XY deflection) with a line width of 50 nm, 1: 1. Exposure was through a 6% halftone mask with a line and space pattern. Ultra pure water was used as the immersion liquid. Then, after heating at 95 ° C. for 60 seconds (PEB treatment), developing with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern .
- PEB treatment aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds
- LWR evaluation LWR (nm)
- the line pattern of the line width of 50 nm with the optimum exposure amount obtained by the exposure latitude evaluation was measured for 50 points of the line width in the range of 2 ⁇ m in the longitudinal direction of the line pattern, the standard deviation was obtained, and 3 ⁇ was calculated. A smaller value indicates better performance. In addition, 4.0 or less is preferable.
- PEB temperature dependence PEBS (nm / ° C)
- PEB treatment was performed at three temperatures of + 2 ° C., ⁇ 0 ° C., and ⁇ 2 ° C. (93 ° C., 95 ° C., 97 ° C.) with respect to (PEB treatment) 95 ° C., and developed to obtain a pattern.
- PEB temperature dependency was defined as the fluctuation of the line width per PEB temperature change of 1 ° C., and was calculated by the following formula.
- PEB temperature dependency (nm / ° C.)
- Example 8 As shown in Table 8 above, it was confirmed that the desired effect was obtained when the composition of the present invention was used. From the comparison between Example 2 and Example 31, the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is an ionic compound containing a cation and an anion, and the anion is represented by the general formula (2). It was confirmed that a more excellent effect was obtained when the sulfonate anion (or the sulfonate anion represented by the general formula (B-1)) was obtained.
- Example 2 From the comparison between Example 2 and Example 31, the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is an ionic compound containing a cation and an anion, and the number of fluorine atoms contained in the anion is 2 to 2 If it is three, it can be said that a more excellent effect is obtained. Further, from comparison between Example 2 and Example 32, the compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is an ionic compound containing a cation and an anion, and the cation is represented by the general formula (ZI-4). In the case of the cation represented, it was confirmed that a more excellent effect was obtained.
- Example 2 and Example 33 when the composition contains a basic compound or an ammonium salt compound whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation, a more excellent effect can be obtained.
- Example 2 and Example 34 when the composition contains a low molecular compound having a nitrogen atom and having a group capable of leaving by the action of an acid, a more excellent effect can be obtained. confirmed.
- Example 1 and Example 35 when the hydrophobic resin has a group that is decomposed by the action of the alkali developer and increases the solubility in the alkali developer, a more excellent effect can be obtained. confirmed.
- Comparative Examples 1 to 3 in which a predetermined resin was not used, the desired effect was not obtained.
- a resist pattern was formed by the same procedure as described above, and the same evaluation was performed to confirm that the pattern could be formed. Moreover, in the said Example, it developed by the butyl acetate solvent instead of the development by tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and it confirmed that pattern formation could be performed. Furthermore, in this development with a butyl acetate solvent, a specific topcoat composition (topcoat composition) as described in OC-5 to OC-11 in Example Table 3 of JP2013-61647A is used. It was confirmed that the pattern could be formed even when the resist film was further coated and evaluated.
- topcoat composition topcoat composition
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Abstract
Description
上記のような化学増幅の画像形成方法に用いられる組成物としては、種々の技術が提案されており、例えば、特許文献1に記載されるような、ラインウィドゥスラフネス(LWR)及びマスクエラーエンハンスメントファクター(MEEF)が小さく、粗密バイアスにも優れ、保存安定性が良好な感放射線性樹脂組成物や、特許文献2に記載されるような、所定の樹脂を含み、感度及びMEEFに優れる感放射線性樹脂組成物が開示されている。
また、昨今、パターンのより一層の微細化が望まれており、それに伴って露光余裕度(Exposure Latitude:EL)の向上も求められている。
さらに、上記パターンの微細化を実施しようとすると、プロセスにおける線幅(CD)の管理もよりシビアになってきており、PEB温度依存性(PEBS(PEB sensitivity))
も重要な性能項目となってきている。例えば、従来は100nmの線幅に対しPEBSが3nm/℃の場合、1度でのCD変動は線幅の3%であったが、微細化が進み40nmの線幅の場合には変動率が7.5%となり、よりPEBS性能が重要となってきている。
つまり、矩形性の高い断面形状の膜(レジスト)を形成でき、良好な露光余裕度及びPEB温度依存性を示す感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が望まれている。
本発明者らは、特許文献1及び2の実施例欄などで具体的に開示されている組成物を用いて、上記特性の評価を行ったところ、上記3つの特性(矩形性、露光余裕度、PEB温度依存性)を同時に満たすことができず、さらなる改良が必要であった。
また、本発明は、上記組成物を用いたパターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法及び電子デバイスを提供することも課題とする。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、を含有する、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物
R1及びR3は、各々独立して、水素原子又はアルキル基を表す。
R2は、炭素数3以上の炭化水素基を表す。
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。
R4、R5、及び、R6は、各々独立して、アルキル基を表す。
(2) Tが単結合である、(1)に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(3) 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、アニオンが後述する一般式(2)で表されるスルホン酸アニオンである、(1)又は(2)に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(4) 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、アニオンが後述する一般式(B-1)で表されるスルホン酸アニオンである、(1)又は(2)に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(5) 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、アニオン中に含まれるフッ素原子数が2~3個である、(1)~(4)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(6) 活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、カチオンが後述する一般式(ZI-3A)で表されるカチオン又は後述する一般式(ZI-4)で表されるカチオンである、(1)~(5)のいずれか記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
R2及びR3は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、R2とR3が互いに連結して環を形成してもよく、R1とR2は、互いに連結して環を形成してもよい。ただし、R2及びR3のうち少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基を表す。
RX及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、又は、アルコキシカルボニルシクロアルキル基を表し、RXとRyが互いに連結して環を形成してもよく、この環構造は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケトン基、エーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでいてもよい。
一般式(ZI-4A)中、R13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又は、シクロアルキル基を有する基を表す。
R14は、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又は、シクロアルキル基を有する基を表す。R14が複数ある場合、R14は同一でも異なっていてもよい。
R15は、各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15は互いに結合して環を形成してもよく、環を構成する原子として、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでもよい。
lは0~2の整数を表す。rは0~8の整数を表す。
(7) 樹脂が、さらに、ラクトン構造またはスルトン構造を含む繰り返し単位を含む、(1)~(6)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(8) さらに、疎水性樹脂を含有する、(1)~(7)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(9) 疎水性樹脂が、アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基を有する、(8)に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(10) さらに、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物を含有する、(1)~(9)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(11) さらに、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物を含有する、(1)~(9)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(12) さらに、有機溶剤を含有し、
有機溶剤中にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが含まれ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの有機溶剤全質量に対する含有量が90質量%超である、(1)~(11)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(13) さらに、γ-ブチロラクトンを含有する、(1)~(12)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(14) (1)~(13)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて基板上に膜を形成する工程と、膜を露光する工程と、露光した膜を現像する工程を含むパターン形成方法。
(15) (14)に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
(16) (15)に記載の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイス。
(17)樹脂が、シアノ基が置換されたラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有する、(1)~(13)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(18)樹脂が、後述する一般式(III)中のR8がシアノ基を置換基として有するラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基である繰り返し単位を含有する、(1)~(13)のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
また、本発明によれば、上記組成物を用いたパターン形成方法、並びに、電子デバイスの製造方法及び電子デバイスを提供することもできる。
本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線(EB)等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。
また、本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
また、本明細書中において、"(メタ)アクリレート"はアクリレート及びメタクリレートを表し、"(メタ)アクリル"はアクリル及びメタクリルを表し、"(メタ)アクリロイル"はアクリロイル及びメタクリロイルを表す。
より具体的には、まず、本発明者らは、矩形性の高い断面形状を得るためには、樹脂の疎水性が重要である点を見出している。特に、いわゆるポジ型の場合、樹脂の疎水性がより重要である。この知見に基づいて、後述する一般式(I)中のR2で表される部分を炭素数3以上とすることにより、より疎水的にすることが出来、所望の効果が得られている。
また、良好な露光余裕度には、後述する一般式(II)のような保護基のサイズが小さい繰り返し単位を所定量以上用いることで、一つの保護基が脱保護することによる溶解速度変化が小さく、発生した酸量に忠実な画像形成に有利であることを見出している。また、上述したように、一般式(I)で表される繰り返し単位ではR2が炭素数3以上であることで、脱保護に必要な活性化エネルギーが抑えられ、疎水性の高さに反して、解像力が高いことも見出している。
さらに、良好なPEB温度依存性を得るためには、温度に対する依存性を抑える必要があり、一般式(I)で表される繰り返し単位にてR2を炭素数3以上にすることで、脱保護に必要な活性化エネルギーが抑えられ、上記特性が良好であることが見出されている。
本発明の組成物は、ポジ型の現像(露光部(露光量が多い領域)が除去され、未露光部がパターンとして残る現像)に用いてもよく、ネガ型の現像(露光部(露光量が多い領域)がパターンとして残り、未露光部が除去される現像)に用いてもよい。即ち、アルカリ現像液及び有機溶剤を含む現像液のいずれを用いて現像を行ってもよい。
また、本発明の組成物は、典型的には化学増幅型のレジスト組成物である。
本発明の組成物は、[1]後述する一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位を有する樹脂、及び、[2]活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を少なくとも含有する。
本発明に係る組成物が含み得るさらなる成分としては、[3]疎水性樹脂、[4]酸拡散制御剤、[5]溶剤、及び、[6]界面活性剤などが挙げられる。本発明の組成物は、例えば「パターン形成方法」として後述する方法に従って、パターン形成用に使用され得る。
まず、組成物に使用される各成分について順に説明し、その後、組成物を用いたパターン形成方法について詳述する。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位を有する樹脂を含有する。この樹脂は、いわゆる酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」又は「樹脂」ともいう。)にも該当する。なお、樹脂中の各繰り返し単位の組成(モル%)は、たとえば、13C-NMRによる測定で求められる。
樹脂は、好ましくはアルカリ現像液に不溶又は難溶性である。
樹脂には、一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位が含まれる。
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、-COO-Rt-基、-O-Rt-基が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は-COO-Rt-基が好ましく、単結合がより好ましい。Rtは、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH2-基、-(CH2)2-基、-(CH2)3-基がより好ましい。
置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH2-R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子など)、ヒドロキシル基又は1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、炭素数5以下のアシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。R1及びR3は、一態様において、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基である。
上記炭化水素基中に含まれる炭素数は3以上であり、より矩形性の高い断面形状が得られる点、より良好な露光余裕度を示す点、及び/又は、より良好なPEB温度依存性を示す点(以後、単に「本発明の効果がより優れる点」とも称する。)で、炭素数は3~10が好ましく、3~5がより好ましく、3がさらに好ましい。
炭化水素基の好適態様の一つとしては、アルキル基、シクロアルキル基、又は、これらの組み合わせが挙げられる。より具体的には、炭素数3以上のアルキル基、炭素数3以上のシクロアルキル基が挙げられる。なお、R2は置換基(例えば、水酸基など)を有していてもよい。
上記アルキル基は、直鎖状でも、分岐鎖状でもよいが、本発明の効果がより優れる点で、分岐鎖状であることが好ましい。
上記アルキル基の例としては、例えば、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基又はsec-ブチル基などが挙げられる。
上記シクロアルキル基の例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
脂環構造は、環を構成する炭素原子の一部が、ヘテロ原子、又は、ヘテロ原子を有する基で置換されていてもよい。環を構成し得るヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子等が挙げられ、ヘテロ原子を有する基としては、カルボニル基等が挙げられる。ただし、ヘテロ原子を有する基は、エステル基(エステル結合)ではないことが好ましい。
また、上記脂環構造は、炭素原子と水素原子とのみから形成されることが好ましい。
アルキル基は、置換基を有していてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基などの炭素数1~4のものが好ましい。
なお、R4~R6の2つが互いに結合して環を形成することはない。
樹脂中、一般式(I)で表される繰り返し単位の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、樹脂中の全繰り返し単位に対して、5モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、60モル%以下が好ましく、50モル%以下がより好ましい。
一般式(I)で表される繰り返し単位と一般式(II)で表される単位との含有比率(一般式(I)で表される繰り返し単位のモル量/一般式(II)で表される繰り返し単位のモル量)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、0.2~10が好ましく、0.3~1.0がより好ましい。
上記樹脂には、一般式(I)及び一般式(II)で表される繰り返し単位以外の他の繰り返し単位が含まれていてもよい。
樹脂は、一態様において、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。この環状炭酸エステル構造は、環を構成する原子群として-O-C(=O)-O-で表される結合を含む環を有する構造である。環を構成する原子群として-O-C(=O)-O-で表される結合を含む環は、5~7員環であることが好ましく、5員環であることが最も好ましい。このような環は、他の環と縮合し、縮合環を形成していてもよい。
樹脂は、ラクトン基又はスルトン(環状スルホン酸エステル)基を有する繰り返し単位を含有することが好ましく、言い換えれば、ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、樹脂は、シアノ基が置換されたラクトン構造又はスルトン(環状スルホン酸エステル)構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましく、シアノ基が置換されたラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位、及び、シアノ基が置換されていない(無置換の)ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位の2種を含有することがより好ましい。
なお、上記ラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位が樹脂に含有される場合、当該ユニットの含有量と、一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位の合計含有量とのモル比は特に制限されない。
ラクトン基又はスルトン基としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5~7員環のラクトン構造又はスルトン構造であり、5~7員環のラクトン構造又はスルトン構造に他の環構造が縮環してビシクロ構造、スピロ構造を形成している基が好ましい。下記一般式(LC1-1)~(LC1-17)、(SL1-1)及び(SL1-2)のいずれかで表されるラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造又はスルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造又はスルトン構造としては(LC1-1)、(LC1-4)、(LC1-5)、(LC1-8)であり、(LC1-4)であることがより好ましい。特定のラクトン構造又はスルトン構造を用いることでLWR、現像欠陥が良好になる。
アルカリ可溶性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、スルホン酸基が挙げられる。
酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、-C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36~R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01及びR02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
なかでも、本発明の効果がより優れる点で、樹脂は、一般式(III)中のR8がシアノ基を置換基として有するラクトン構造(シアノラクトン)又はスルトン構造(シアノスルトン)を有する1価の有機基である繰り返し単位を含有することが好ましく、一般式(III)中のR8がシアノ基を置換基として有するラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基である繰り返し単位、及び、一般式(III)中のR8がシアノ基を置換基として有さないラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基である繰り返し単位の2種を含有することがより好ましい。
Aは、エステル結合(-COO-で表される基)又はアミド結合(-CONH-で表される基)を表す。
R0は、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はその組み合わせを表す。R0が複数ある場合は、各R0は同一でも異なっていてもよい。
Zは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合
R8は、ラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基を表す。
nは、-R0-Z-で表される構造の繰り返し数であり、0~2の整数を表す。
R7は、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
R0のアルキレン基、シクロアルキレン基は置換基を有してよい。
Zは好ましくは、エーテル結合、エステル結合であり、特に好ましくはエステル結合である。
R7のアルキル基は、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。R0のアルキレン基、シクロアルキレン基、R7におけるアルキル基は、各々、置換されていてもよく、置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、メルカプト基、ヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基、ベンジルオキシ基等のアルコキシ基、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基等のアセトキシ基が挙げられる。R7は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基が好ましい。
R0における好ましい鎖状アルキレン基としては炭素数が1~10の鎖状のアルキレン基が好ましく、より好ましくは炭素数1~5であり、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。好ましいシクロアルキレン基としては、炭素数3~20のシクロアルキレン基であり、例えば、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基等が挙げられる。本発明の効果を発現するためには鎖状アルキレン基がより好ましく、メチレン基が特に好ましい。
R8で表されるラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基は、ラクトン構造又はスルトン構造を有していれば限定されるものではなく、具体例として上述した一般式(LC1-1)~(LC1-17)、(SL1-1)及び(SL1-2)で表されるラクトン構造又はスルトン構造が挙げられ、これらのうち(LC1-4)で表される構造が特に好ましい。また、(LC1-1)~(LC1-17)、(SL1-1)及び(SL1-2)におけるn2は2以下であることがより好ましい。
また、R8は無置換のラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基、或いはメチル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を置換基として有するラクトン構造又はスルトン構造を有する1価の有機基が好ましく、シアノ基を置換基として有するラクトン構造(シアノラクトン)又はスルトン構造(シアノスルトン)を有する1価の有機基がより好ましい。
一般式(III)において、nが1又は2であることが好ましい。
以下に一般式(III)で表されるラクトン構造又はスルトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
下記具体例中、Rは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又はハロゲン原子を表し、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、アセトキシメチル基を表す。
下記式中、Meはメチル基を表す。
R7、A、R0、Z、及びnは、上記一般式(III)と同義である。
R7’、A’、R0’、Z’及びn’は、上記一般式(III)におけるR7、A、R0、Z及びnとそれぞれ同義である。
R9は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、水酸基又はアルコキシ基を表し、R9が複数個ある場合には2つのR9が結合し、環を形成していてもよい。R9が複数個ある場合、各R9は同一であっても、異なっていてもよい。
R9’は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、水酸基又はアルコキシ基を表し、R9’が複数個ある場合には2つのR9’が結合し、環を形成していてもよい。R9’が複数個ある場合、各R9’は同一であっても、異なっていてもよい。
X及びX’は、それぞれ独立にアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
m及びm’は、置換基数であって、それぞれ独立に0~5の整数を表す。m及びm’はそれぞれ独立に0又は1であることが好ましい。
R9及びR9’のアルキル基としては、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が最も好ましい。シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基を挙げることができる。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、n-ブトキシカルボニル基、t-ブトキシカルボニル基等を挙げることができる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等を挙げることができる。これらの基は置換基を有していてもよく、置換基としてはヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、シアノ基、フッ素原子などのハロゲン原子を挙げることができる。R9及びR9’はメチル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基であることがより好ましく、シアノ基であることが更に好ましい。
X及びX’のアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等が挙げられる。X及びX’は酸素原子又はメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることが更に好ましい。
m及びm’が1以上である場合、少なくとも1つのR9及びR9’は、ラクトンのカルボニル基またはスルトンのスルホキシド基のα位又はβ位に置換することが好ましく、特にα位に置換することが好ましい。
一般式(III-1)で表されるラクトン構造を有する基、及び、一般式(III-1’)で表されるスルトン構造を有する繰り返し単位の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。下記具体例中、Rは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又はハロゲン原子を表し、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、アセトキシメチル基を表す。
樹脂は、また、一般式(III)で表される単位以外にも、上述したラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を含有していてもよい。
ラクトン基又はスルトン基を有する繰り返し単位の具体例として、上記に挙げた具体例に加え、以下を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
一般式(III)で表される繰り返し単位以外のラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位の含有量は、複数種類含有する場合は合計して樹脂中の全繰り返し単位に対し、5~50モル%が好ましく、より好ましくは10~30モル%である。
R2c~R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c~R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c~R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c~R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
一般式(VIIa)~(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)~(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
R1cは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
R2c~R4cは、一般式(VIIa)~(VIIc)に於ける、R2c~R4cと同義である。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、樹脂中に含まれていてもいなくてもよいが、含まれる場合、その含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、5~40モル%が好ましく、より好ましくは5~30モル%である。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、0~20モル%が好ましく、より好ましくは3~15モル%、更に好ましくは5~10モル%である。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、RxはH,CH3,CH2OH,又はCF3を表す。
Raは水素原子、アルキル基又は-CH2-O-Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Raは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
R5が有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などの炭素数3~12のシクロアルキル基、シクロへキセニル基など炭素数3~12のシクロアルケニル基が挙げられる。好ましい単環式炭化水素基としては、炭素数3~7の単環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
多環式炭化水素基には環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が含まれ、環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基などが含まれる。架橋環式炭化水素環として、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ビシクロオクタン環(ビシクロ[2.2.2]オクタン環、ビシクロ[3.2.1]オクタン環等)などの2環式炭化水素環、及び、ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環などの3環式炭化水素環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ-1,4-メタノ-5,8-メタノナフタレン環などの4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン環などの5~8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環も含まれる。
好ましい架橋環式炭化水素環として、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビシクロオクタニル基、トリシクロ[5、2、1、02,6]デカニル基などが挙げられる。より好ましい架橋環式炭化水素環として、ノルボニル基、アダマンチル基が挙げられる。
これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよく、好ましい置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、水素原子が置換されたヒドロキシル基、水素原子が置換されたアミノ基などが挙げられる。好ましいハロゲン原子としては臭素、塩素、フッ素原子、好ましいアルキル基としてはメチル、エチル、ブチル、t-ブチル基が挙げられる。上記のアルキル基は更に置換基を有していてもよく、更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、水素原子が置換されたヒドロキシル基、水素原子が置換されたアミノ基を挙げることができる。
上記水素原子が置換された基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換メチル基、置換エチル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基が挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数1~4のアルキル基、好ましい置換メチル基としてはメトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t-ブトキシメチル、2-メトキシエトキシメチル基、好ましい置換エチル基としては、1-エトキシエチル、1-メチル-1-メトキシエチル、好ましいアシル基としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などの炭素数1~6の脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基としては炭素数1~4のアルコキシカルボニル基などが挙げられる。
樹脂は、極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を含有していても含有していなくてもよいが、含有する場合、この繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、1~40モル%が好ましく、より好ましくは2~20モル%である。
極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH3、CH2OH、又はCF3を表す。
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これにより、本発明の組成物に用いられる樹脂に要求される性能、特に、(1)塗布溶剤に対する溶解性、(2)製膜性(ガラス転移点)、(3)アルカリ現像性、(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、(5)未露光部の基板への密着性、(6)ドライエッチング耐性、等の微調整が可能となる。
このような単量体として、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
本発明の組成物に用いられる樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更にはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。
なお、樹脂は、後述する疎水性樹脂(HR)との相溶性の観点から、フッ素原子及び珪素原子を含有しないことが好ましい。
本発明の組成物に用いられる樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50モル%以下であることが好ましい。また、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20~50モル%、ラクトン基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20~50モル%、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5~30モル%、更にその他の(メタ)アクリレート系繰り返し単位を0~20モル%含む共重合ポリマーも好ましい。
本発明の組成物にKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射する場合には、樹脂は、更に、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくはヒドロキシスチレン系繰り返し単位と、酸分解性基で保護されたヒドロキシスチレン系繰り返し単位、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル等の酸分解性繰り返し単位を有するが好ましい。
ヒドロキシスチレン系の好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位としては、例えば、t-ブトキシカルボニルオキシスチレン、1-アルコキシエトキシスチレン、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステルによる繰り返し単位等を挙げることができ、2-アルキル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート及びジアルキル(1-アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位がより好ましい。
以下に、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位を有する樹脂の一例を示す。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘-アゾビス(2-メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5~50質量%であり、好ましくは10~30質量%である。反応温度は、通常10℃~150℃であり、好ましくは30℃~120℃、更に好ましくは60~100℃である。
また、組成物の調製後に樹脂が凝集することなどを抑制する為に、例えば、特開2009-037108号公報に記載のように、合成された樹脂を溶剤に溶解して溶液とし、その溶液を30℃~90℃程度で30分~4時間程度加熱するような工程を加えてもよい。
分散度(分子量分布)は、通常1.0~3.0であり、好ましくは1.0~2.6、更に好ましくは1.0~2.0の範囲のものが使用される。分子量分布が小さいほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
なお、重量平均分子量及び分散度の測定は、下記条件で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて行う。具体的には、10wt%のプロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセタート(PGMEA)溶液試料0.2gを秤量後、テトラヒドロフラン(THF)2mlを加えて均一に溶解させたものをフィルタ-でろ過し、測定溶液を作製する。この溶液を下記条件にてGPC測定する。
<GPC測定条件>
カラム:TSK gel HXLシリーズ
ガードカラム:TSK guard column MP(XL)
本カラム:TSK gel Multipore Hxl-M溶離液:THF注入量/流速:100μl/1.0ml/min恒温槽:40℃検出:RI検量線:ポリスチレン
また、本発明の樹脂は、組成物中、1種のみ使用してもよいし、複数併用してもよい。更に、本発明の樹脂と、本発明の樹脂に該当しない樹脂を組み合わせて用いてもよい。その際、本発明の樹脂が、組成物中に含まれる全ての樹脂を基準として50質量%以上使用されることが好ましい。
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生剤」ともいう)を含有する。
酸発生剤としては、公知のものであれば特に限定されないが、好ましい一例としては下記一般式(ZI)、(ZII)、又は(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1~30、好ましくは1~20である。
また、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
Z-としては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなど)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなど)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等を挙げられる。
芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6~14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
Z-としては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくはパーフルオロ脂肪族スルホン酸アニオン(更に好ましくは炭素数4~8)、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、パーフルオロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
R201、R202及びR203のうち、少なくとも1つがアリール基であることが好ましく、3つ全てがアリール基であることがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などの他に、インドール残基、ピロール残基などのヘテロアリール基も可能である。
R201、R202及びR203のうち少なくとも1つがアリール基でない場合の好ましい構造としては、特開2004-233661号公報の段落0046,0047、特開2003-35948号公報の段落0040~0046、米国特許出願公開第2003/0224288A1号明細書に式(I-1)~(I-70)として例示されている化合物、米国特許出願公開第2003/0077540A1号明細書に式(IA-1)~(IA-54)、式(IB-1)~(IB-24)として例示されている化合物等のカチオン構造を挙げることができる。
R1は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又はアルケニル基を表し、
R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、R2とR3が互いに連結して環を形成してもよく、
R1とR2は、互いに連結して環を形成してもよく、
RX及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アルコキシカルボニルシクロアルキル基を表し、RXとRyが互いに連結して環を形成してもよく、この環構造は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケトン基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。
Z-は、非求核性アニオンを表す。
上記(ZI-3a-1)~(ZI-3a-4)において、*は一般式(ZI-3a)で表される化合物中のYとしての窒素原子に接続する結合手を表す。
R13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。R14が複数ある場合、各R14は同一であっても異なっていてもよい。
R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよく、環を構成する原子として、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子などのヘテロ原子を含んでもよい。これらの基は置換基を有してもよい。
lは0~2の整数を表す。
rは0~8の整数を表す。
Z-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-と同様の非求核性アニオンを挙げることができる。
R13、R14及びR15のシクロアルキル基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基が挙げられる。
R13及びR14のアルコキシ基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素数1~10のものが好ましい。
R13及びR14のアルコキシカルボニル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素数2~11のものが好ましい。
R13及びR14のシクロアルキル基を有する基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基を有する基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。
R14のアルキルカルボニル基のアルキル基としては、上述したR13~R15としてのアルキル基と同様の具体例が挙げられる。
R14のアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基としては、直鎖状、分岐状、環状であり、炭素数1~10のものが好ましい。
lとしては、0又は1が好ましく、1がより好ましい。
rとしては、0~2が好ましい。
R204~R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204~R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基としては、前述の化合物(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基と同様である。
R204~R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としても、前述の化合物(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよいものが挙げられる。
Z-は、例えば、前述の一般式(ZI)におけるZ-として列挙したものが挙げられる。
X’は、酸素原子、硫黄原子又は-N(Rx)-を表す。
R1’及びR2’はそれぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
R3’~R9’はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールオキシカルボニル基又はアリールカルボニルオキシ基を表す。
Rxは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基を表す。
R1’及びR2’は互いに連結して環を形成していてもよい。また、R6’~R9’中のいずれか2つ以上、R3’とR9’、R4’とR5’、R5’とRx、R6’とRxは、それぞれ、互いに連結して環を形成していてもよい。
X’は、吸光性(例えば、波長193nmにおける吸光度)を低く抑える観点から、硫黄原子又は-N(Rx)-であることが好ましい。
Z-は、例えば、前述の一般式(ZI)におけるZ-として列挙したものが挙げられる。
R1’、R2’についての置換基を有するアルキル基としては、メトキシエチル基等が挙げられる。
また、特に直鎖又は分岐アルキル基にシクロアルキル基が置換した基(例えば、アダマンチルメチル基、アダマンチルエチル基、シクロヘキシルエチル基、カンファー残基など)なども挙げられる。
R3’~R9’、Rxとしてのアシル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~10のアシル基である。具体的には、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル基等が挙げられる。
Rxとしてのアルケニル基は、炭素数2~8のアルケニル基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられる。
R3’~R9’としてのアルコキシ基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1~20のアルコキシ基である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基などを挙げることができる。
R3’~R9’としてのアリールカルボニルオキシ基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~15のアリールカルボニルオキシ基であり、例えばフェニルカルボニルオキシ基、ナフチルカルボニルオキシ基などが挙げられる。
Rxとしてのアリールカルボニル基は、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7~15のアリールカルボニル基であり、例えばフェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基などが挙げられる。
R1’及びR2’が互いに結合して形成してもよい環構造としては、2価のR1’及びR2’(例えば、エチレン基、プロピレン基、1,2-シクロヘキシレン基等)が一般式(I’)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられる。ただし、酸アニオン発生の分解効率の観点から、R1’及びR2’は互いに結合して環を形成しないことが好ましい。
R1’、R2’としては、アルキル基又はアリール基であることが特に好ましい。
R3’~R9’の特に好ましい例としては、置換基を有してもよいアルキル基、又は水素原子が挙げられるが、ArFレジスト用途で用いる場合には、193nmの吸収強度の点で水素原子が特に好ましい。
Rxとしては、アルキル基又はアシル基であることが特に好ましい。
まず、一般式(2)で表されるスルホン酸アニオンについて説明する。
Xfは、各々独立に、フッ素原子、又は少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R7及びR8は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも一つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR7及びR8は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
Aは、環状構造を含む有機基を表す。
xは、1~20の整数を表す。yは、0~10の整数を表す。zは、0~10の整数を表す。
Xfは、上記の通り、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基であり、フッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましい。また、Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Xfは、上記一般式(2)で定義した通りであり、好ましい例も同様である。一般式(2’)において、2つのXfは互いに連結して環構造を形成してもよい。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおける2つのアルキル基が互いに連結してアルキレン基(好ましくは炭素数2~4)を成し、イミド基及び2つのスルホニル基とともに環を形成していてもよい。ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンが形成していてもよい上記の環構造としては、5~7員環であることが好ましく、6員環であることがより好ましい。
Rb1は、各々独立に、水素原子、フッ素原子又はトリフルオロメチル基(CF3)を表す。
nは0~4の整数を表す。
nは0~3の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。
Xb1は単結合、アルキレン基、エーテル結合、エステル結合(-OCO-若しくは-COO-)、スルホン酸エステル結合(-OSO2-若しくは-SO3-)、又はそれらの組み合わせを表す。
Xb1はエステル結合(-OCO-若しくは-COO-)又はスルホン酸エステル結合(-OSO2-若しくは-SO3-)であることが好ましく、エステル結合(-OCO-若しくは-COO-)であることがより好ましい。
Rb2は炭素数6以上の有機基を表す。
一般式(B-1)で表されるスルホン酸アニオン構造の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
R1は、アルキル基、1価の脂環式炭化水素基、アリール基、又は、ヘテロアリール基である。
R2は、2価の連結基である。
Rfは、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基である。
n1及びn2は、それぞれ独立して、0又は1である。
上記R1で表されるヘテロアリール基は、炭素数が2以上であることが好ましい。また、ヘテロアリール基は炭素数が20以下であることが好ましく、15以下であることがより好ましい。
上記アリール基、ヘテロアリール基は、単環式アリール基、単環式ヘテロアリール基であっても、多環式アリール基、多環式ヘテロアリール基であってもよい。
多環式のアリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。
単環式のヘテロアリール基としては、ピリジル基、チエニル基、フラニル基等が挙げられる。
多環式のヘテロアリール基としては、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。
Rfは、好ましくは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。より具体的には、Rfは、フッ素原子、CF3、C2F5、C3F7、C4F9、C5F11、C6F13、C7F15、C8F17、CH2CF3、CH2CH2CF3、CH2C2F5、CH2CH2C2F5、CH2C3F7、CH2CH2C3F7、CH2C4F9、又はCH2CH2C4F9であることが好ましく、フッ素原子又はCF3であることがより好ましい。
n2は1であることが好ましい。
上記一般式(A-I)で表されるスルホン酸アニオンの好ましい具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
R208はアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
R208のアリール基の具体例としては、上記一般式(ZI)におけるR201~R203としてのアリール基の具体例と同様のものを挙げることができる。
R208のアルキル基及びシクロアルキル基の具体例としては、それぞれ、上記一般式(ZI)におけるR201~R203としてのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例と同様のものを挙げることができる。
酸発生剤の好適態様としては、本発明の効果がより優れる点で、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物が挙げられ、塩であることがより好ましい。
以下、酸発生剤がイオン性化合物の場合の好適態様について詳述する。
なお、カチオンの種類は特に制限されず、公知のカチオンを使用することができ、例えば、上述した一般式(ZI)又は(ZII)中のカチオン(カチオン構造部)が挙げられる。
なお、カチオンの種類は特に制限されず、公知のカチオンを使用することができ、例えば、上述した一般式(ZI)又は(ZII)中のカチオン(カチオン構造部)が挙げられる。
アニオンの種類は特に制限されず、公知のアニオンを使用することができ、例えば、上記一般式(2)(又は、一般式(B-1))で表されるスルホン酸アニオンや、一般式(2’)で表されるジスルホニルイミド酸アニオン、又は、一般式(2’’)で表されるトリスルホニルメチド酸アニオンが挙げられる。
なお、カチオンの種類は特に制限されず、公知のカチオンを使用することができ、例えば、上述した一般式(ZI)又は(ZII)中のカチオン(カチオン構造部)が挙げられる。
アニオンの種類は特に制限されず、公知のアニオンを使用することができ、例えば、上記一般式(2)(又は、一般式(B-1))で表されるスルホン酸アニオンや、一般式(2’)で表されるジスルホニルイミド酸アニオン、一般式(2’’)で表されるトリスルホニルメチド酸アニオンが挙げられる。
酸発生剤の組成物中の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.1~30質量%が好ましく、より好ましくは3~25質量%、更に好ましくは7~20質量%である。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、特に液浸露光に適用する際、組成性樹脂(以下、「疎水性樹脂(HR)」ともいう)が含有されていてもよい。これにより、膜表層に疎水性樹脂(HR)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角を向上させ、液浸液追随性を向上させることができる。また、本発明の組成物を、極紫外光(EUV光)でのパターニングに適用する場合は、疎水性樹脂(HR)を適用することで、いわゆるアウトガスを抑制することが期待できる。
疎水性樹脂(HR)は前述のように界面に偏在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。
疎水性樹脂がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
フッ素原子を有するアルキル基は、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又は分岐アルキル基であり、好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~4であり、更に他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環又は多環のシクロアルキル基であり、更に他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、更に他の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、下記一般式(F2)~(F4)のいずれかで表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
R57~R68は、各々独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基(直鎖若しくは分岐)を表す。但し、R57~R61の少なくとも1つ、R62~R64の少なくとも1つ及びR65~R68の少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1~4)を表す。
R57~R61及びR65~R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、フルオロアルキル基(好ましくは炭素数1~4)が好ましく、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であることが更に好ましい。R62及びR63がパーフルオロアルキル基であるとき、R64は水素原子であることが好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p-フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2-メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ-t-ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2-メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ-t-ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、-C(CF3)2OH、-C(C2F5)2OH、-C(CF3)(CH3)OH、-CH(CF3)OH等が挙げられ、-C(CF3)2OHが好ましい。
フッ素原子を含む部分構造は、主鎖に直接結合してもよく、更に、アルキレン基、フェニレン基、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合及びウレイレン結合よりなる群から選択される基、あるいはこれらの2つ以上を組み合わせた基を介して主鎖に結合してもよい。
W3~W6は、各々独立に、少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する有機基を表す。具体的には上記(F2)~(F4)の原子団が挙げられる。
また、疎水性樹脂は、これら以外にも、フッ素原子を有する繰り返し単位として下記に示すような単位を有していてもよい。
ただし、R4~R7の少なくとも1つはフッ素原子を表す。R4とR5若しくはR6とR7は環を形成していてもよい。
W2は、少なくとも1つのフッ素原子を含有する有機基を表す。具体的には上記(F2)~(F4)の原子団が挙げられる。
L2は、単結合、あるいは2価の連結基を示す。2価の連結基としては、置換又は無置換のアリーレン基、置換又は無置換のアルキレン基、置換又は無置換のシクロアルキレン基、-O-、-SO2-、-CO-、-N(R)-(式中、Rは水素原子又はアルキルを表す)、-NHSO2-又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基を示す。
Qは脂環式構造を表す。脂環式構造は置換基を有していてもよく、単環型でもよく、多環型でもよく、多環型の場合は有橋式であってもよい。単環型としては、炭素数3~8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、炭素数6~20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、ジシクロペンチル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基等を挙げることができる。なお、シクロアルキル基中の少なくとも1つの炭素原子が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。Qとして特に好ましくはノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基等を挙げることができる。
疎水性樹脂は、珪素原子を含有してもよい。
珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、又は環状シロキサン構造を有することが好ましい。
アルキルシリル構造、又は環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS-1)~(CS-3)で表される基などが挙げられる。
R12~R26は、各々独立に、直鎖若しくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1~20)又はシクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)を表す。
L3~L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニレン基、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、又はウレイレン結合よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを挙げられる。
nは、1~5の整数を表す。nは、好ましくは、2~4の整数である。
フッ素原子又は珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位は、(メタ)アクリレート系繰り返し単位であることが好ましい。
フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位の具体例としては米国公開特許公報2012/0135348号の段落0576に開示されている繰り返し単位を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
(x)アルカリ可溶性基
(y)アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基(以下、「極性変換基」ともいう。)
(z)酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基
繰り返し単位(b)としては、以下の類型が挙げられる。
・1つの側鎖上に、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかと、上記(x)~(z)からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有する繰り返し単位(b’)
・上記(x)~(z)からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有し、かつ、フッ素原子及び珪素原子を有さない繰り返し単位(b*)
・1つの側鎖上に上記(x)~(z)からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有し、かつ、同一繰り返し単位内の上記側鎖と異なる側鎖上に、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位(b”)
疎水性樹脂は、繰り返し単位(b)として繰り返し単位(b’)を有することがより好ましい。すなわち、上記(x)~(z)からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有する繰り返し単位(b)が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有することがより好ましい。
なお、疎水性樹脂が、繰り返し単位(b*)を有する場合、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位(上記繰り返し単位(b’)、(b”)とは異なる繰り返し単位)とのコポリマーであることが好ましい。また、繰り返し単位(b”)における、上記(x)~(z)からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有する側鎖とフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する側鎖とは、主鎖中の同一の炭素原子に結合している、すなわち下記式(K1)のような位置関係にあることが好ましい。
式中、B1は上記(x)~(z)からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有する部分構造、B2はフッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する部分構造を表す。
アルカリ可溶性基(x)としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、スルホンイミド基、ビス(カルボニル)メチレン基が挙げられる。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位(bx)としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、又は、連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、更にはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入することもでき、いずれの場合も好ましい。
繰り返し単位(bx)が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位である場合(すなわち、上記繰り返し単位(b’)又は(b”)に相当する場合)、繰り返し単位(bx)におけるフッ素原子を有する部分構造としては、上記フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位において挙げたものと同様のものが挙げられ、好ましくは、上記一般式(F2)~(F4)で表される基を挙げることができる。またこの場合、繰り返し単位(bx)における珪素原子を有する部分構造は、上記フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位において挙げたものと同様のものが挙げられ、好ましくは上記一般式(CS-1)~(CS-3)で表される基を挙げることができる。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位(bx)の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1~50mol%が好ましく、より好ましくは3~35mol%、更に好ましくは5~20mol%である。
アルカリ可溶性基(x)を有する繰り返し単位(bx)の具体例としては米国公開特許公報2012/0135348号の段落0595に開示されている繰り返し単位を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。
極性変換基(y)は、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステルによる繰り返し単位中に含まれることにより、樹脂の側鎖に導入される形態、あるいは極性変換基(y)を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入される形態のいずれも好ましい。
極性変換基(y)を有する繰り返し単位(by)の具体例としては、後述の式(KA-1-1)~(KA-1-17)で表されるラクトン構造を有する繰り返し単位を挙げることができる。
更に、極性変換基(y)を有する繰り返し単位(by)は、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位である(すなわち、上記繰り返し単位(b’)、(b”)に相当する)ことが好ましい。上記繰り返し単位(by)を有する樹脂は疎水性を有するものであるが、特に現像欠陥の低減の点で好ましい。
繰り返し単位(by)として、例えば、式(K0)で示される繰り返し単位を挙げることができる。
Rk2はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は極性変換基を含む基を表す。
但し、Rk1、Rk2の少なくとも一方は、極性変換基を含む基を表す。
極性変換基とは、上述したようにアルカリ現像液の作用により分解しアルカリ現像液中での溶解度が増大する基を表す。極性変換基としては、一般式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造におけるXで表される基であることが好ましい。
Y1及びY2は、それぞれ同一でも異なってもよく、電子求引性基を表す。
なお、繰り返し単位(by)は、一般式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造を有する基を有することで、好ましいアルカリ現像液中での溶解度が増大する基を有するが、一般式(KA-1)で表される部分構造、Y1及びY2が1価である場合の(KB-1)で表される部分構造の場合のように、部分構造が結合手を有しない場合は、部分構造を有する基とは、部分構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基を有する基である。
一般式(KA-1)又は(KB-1)で表される部分構造は、任意の位置で置換基を介して疎水性樹脂の主鎖に連結している。
一般式(KA-1)で表される部分構造は、Xとしての基とともに環構造(例えば、脂環式構造)を形成する構造である。
一般式(KA-1)で表される環構造は、置換基を有していてもよく、例えば、置換基Zka1をnka個有していてもよい。
Zka1は、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシル基、アミド基、アリール基、ラクトン環基、又は電子求引性基を表す。Zka1が複数ある場合は、各Zka1は同一であっても異なっていてもよい。
Zka1同士が連結して環を形成してもよい。Zka1同士が連結して形成する環としては、例えば、シクロアルキル環、ヘテロ環(環状エーテル環、ラクトン環など)が挙げられる。
nkaは0~10の整数を表す。好ましくは0~8の整数、より好ましくは0~5の整数、更に好ましくは1~4の整数、最も好ましくは1~3の整数である。
Zka1としての電子求引性基は、後述のY1及びY2としての電子求引性基と同様である。なお、上記電子求引性基は、別の電子求引性基で置換されていてもよい。
Zka1は好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシル基、又は電子求引性基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又は電子求引性基である。なお、エーテル基としては、アルキル基又はシクロアルキル基等で置換されたもの、すなわち、アルキルエーテル基等が好ましい。電子求引性基は上記と同義である。
Zka1としてのハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
Zka1としてのシクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、単環型でもよく、多環型でもよい。多環型の場合、シクロアルキル基は有橋式であってもよい。即ち、この場合、シクロアルキル基は橋かけ構造を有していてもよい。単環型としては、炭素数3~8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。多環型としては、炭素数5以上のビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができ、炭素数6~20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α-ピネル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基、アンドロスタニル基が挙げられる。シクロアルキル基としては、米国公開特許公報2012/0135348号の段落0619に開示されている構造式(1)~(50)も好ましい。なお、シクロアルキル基中の少なくとも1つの炭素原子が、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。
上記脂環部分の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基、トリシクロデカニル基である。
これらの脂環式構造の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。
一般式(KA-1)におけるXがカルボン酸エステル基であり、一般式(KA-1)が示す部分構造がラクトン環であることが好ましく、5~7員環ラクトン環であることが好ましい。
なお、下記(KA-1-1)~(KA-1-17)におけるように、一般式(KA-1)で表される部分構造としての5~7員環ラクトン環に、ビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環していることが好ましい。
一般式(KA-1)で表される環構造が結合してもよい周辺の環構造については、例えば、下記(KA-1-1)~(KA-1-17)におけるもの、又はこれに準じたものを挙げることができる。
一般式(KB-1)のXとして好ましくは、カルボン酸エステル基(-COO-)を挙げることができる。
一般式(KB-1)におけるY1及びY2は、それぞれ独立に、電子求引性基を表す。
電子求引性基は、下記式(EW)で示す部分構造である。式(EW)における*は(KA-1)に直結している結合手、又は(KB-1)中のXに直結している結合手を表す。
Rew1、Rew2は、各々独立して任意の置換基を表し、例えば水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
newは-C(Rew1)(Rew2)-で表される連結基の繰り返し数であり、0又は1の整数を表す。newが0の場合は単結合を表し、直接Yew1が結合していることを示す。
Yew1は、ハロゲン原子、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基、オキシ基、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、及びこれらの組み合わせをあげることができ、電子求引性基は例えば下記構造であってもよい。なお、「ハロ(シクロ)アルキル基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアルキル基及びシクロアルキル基を表し、「ハロアリール基」とは、少なくとも一部がハロゲン化したアリール基を表す。下記構造式において、Rew3、Rew4は、各々独立して任意の構造を表す。Rew3、Rew4はどのような構造でも式(EW)で表される部分構造は電子求引性を有し、例えば樹脂の主鎖に連結していてもよいが、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、フッ化アルキル基である。
Yew1は、好ましくはハロゲン原子、又は、-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基である。
Rew1、Rew2及びYew1の少なくとも2つが互いに連結して環を形成していてもよい。
ここでRf1はハロゲン原子、パーハロアルキル基、パーハロシクロアルキル基、又はパーハロアリール基を表し、より好ましくはフッ素原子、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロシクロアルキル基、更に好ましくはフッ素原子又はトリフルオロメチル基を表す。
Rf2、Rf3は各々独立して水素原子、ハロゲン原子又は有機基を表し、Rf2とRf3とが連結して環を形成してもよい。有機基としては例えばアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基等を表す。Rf2はRf1と同様の基を表すか、又はRf3と連結して環を形成していることがより好ましい。
Rf1~Rf3とは連結して環を形成してもよく、形成する環としては、(ハロ)シクロアルキル環、(ハロ)アリール環等が挙げられる。
Rf1~Rf3における(ハロ)アルキル基としては、例えば前述したZka1におけるアルキル基、及びこれがハロゲン化した構造が挙げられる。
Rf1~Rf3における、又は、Rf2とRf3とが連結して形成する環における(パー)ハロシクロアルキル基及び(パー)ハロアリール基としては、例えば前述したZka1におけるシクロアルキル基がハロゲン化した構造、より好ましくは-C(n)F(2n-2)Hで表されるフルオロシクロアルキル基、及び、-C(n)F(n-1)で表されるパーフルオロアリール基が挙げられる。ここで炭素数nは特に限定されないが、5~13のものが好ましく、6がより好ましい。
Rew1、Rew2及びYew1の少なくとも2つが互いに連結して形成してもよい環としては、好ましくはシクロアルキル基又はヘテロ環基が挙げられ、ヘテロ環基としてはラクトン環基が好ましい。ラクトン環としては、例えば上記式(KA-1-1)~(KA-1-17)で表される構造が挙げられる。
なお、繰り返し単位(by)中に、一般式(KA-1)で表される部分構造を複数、あるいは、一般式(KB-1)で表される部分構造を複数、あるいは、一般式(KA-1)で表される部分構造と一般式(KB-1)で表される部分構造の両方を有していてもよい。
また、繰り返し単位(by)が、上記繰り返し単位(b*)又は繰り返し単位(b”)に該当し、かつ、一般式(KA-1)で表される部分構造を有する場合、一般式(KA-1)で表される部分構造は、極性変換基が、一般式(KA-1)で示す構造における-COO-で表される部分構造であることがより好ましい。
R2は、鎖状若しくは環状アルキレン基を表し、複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
R3は、構成炭素上の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換され、直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基を示す。
R4は、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、又はR-C(=O)-若しくはR-C(=O)O-で表される基(Rは、アルキル基若しくはシクロアルキル基を表す。)を表す。R4が複数個ある場合は、同じでも異なっていてもよく、また、2つ以上のR4が結合し、環を形成していてもよい。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
Z、Zaは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表し、複数ある場合は、同じでも異なっていてもよい。
*は、樹脂の主鎖又は側鎖への結合手を表す。
oは、置換基数であって、1~7の整数を表す。
mは、置換基数であって、0~7の整数を表す。
nは、繰り返し数を表し、0~5の整数を表す。
R2としての鎖状若しくは環状アルキレン基の好ましい炭素数範囲及び具体例は、一般式(III)のR0における好ましい鎖状アルキレン基及び好ましいシクロアルキレン基で説明したものと同様である。
R3としての直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基の炭素数は、直鎖状の場合、好ましくは1~30、更に好ましくは1~20であり、分岐状の場合、好ましくは3~30、更に好ましくは3~20であり、環状の場合、6~20である。R3の具体例としては、上記したZka1としてのアルキル基及びシクロアルキル基の具体例を挙げることができる。
R4及びRとしてのアルキル基及びシクロアルキル基における好ましい炭素数、及び、具体例は、上記したZka1としてのアルキル基及びシクロアルキル基において記載したものと同様である。
R4としてのアシル基としては、炭素数1~6のものが好ましく、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ピバロイル基などを挙げることができる。
R4としてのアルコキシ基及びアルコキシカルボニル基におけるアルキル部位としては、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル部位を挙げることができ、アルキル部位の好ましい炭素数、及び、具体例は、上記したZka1としてのアルキル基及びシクロアルキル基において記載したものと同様である。
Xとしてのアルキレン基としては、鎖状若しくは環状アルキレン基を挙げることができ、好ましい炭素数及びその具体例は、R2としての鎖状アルキレン基及び環状アルキレン基で説明したものと同様である。
また、繰り返し単位(by)の具体的な構造として、以下に示す部分構造を有する繰り返し単位も挙げられる。
X’は、電子求引性の置換基を表し、好ましくは、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、フッ素原子で置換されているアルキレン基、フッ素原子で置換されているシクロアルキレン基である。
Aは、単結合又は-C(Rx)(Ry)-で表される2価の連結基を表す。ここで、Rx、Ryは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~6で、フッ素原子等で置換されていてもよい)、又はシクロアルキル基(好ましくは炭素数5~12で、フッ素原子等で置換されていてもよい)を表す。Rx,Ryとして好ましくは、水素原子、アルキル基、フッ素原子で置換されているアルキル基である。
*は、樹脂の主鎖又は側鎖への結合手を表す。即ち、単結合あるいは連結基を通じて樹脂の主鎖に結合する結合手を表す。
なお、X’がカルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基であるとき、Aは単結合ではない。
極性変換基がアルカリ現像液の作用により分解し極性変換がなされることによって、アルカリ現像後のレジスト膜の水との後退接触角を下げることが出来る。アルカリ現像後における膜の水との後退接触角が下がることは、現像欠陥の抑制の観点から好ましい。
アルカリ現像後のレジスト膜の水との後退接触角は、温度23±3℃、湿度45±5%において50°以下であることが好ましく、より好ましくは40°以下、更に好ましくは35°以下、最も好ましくは30°以下である。
疎水性樹脂のアルカリ現像液に対する加水分解速度は0.001nm/秒以上であることが好ましく、0.01nm/秒以上であることがより好ましく、0.1nm/秒以上であることが更に好ましく、1nm/秒以上であることが最も好ましい。
ここで疎水性樹脂のアルカリ現像液に対する加水分解速度は23℃のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液)(2.38質量%)に対して、疎水性樹脂のみで樹脂膜を製膜した際の膜厚が減少する速度である。
また、繰り返し単位(by)は、少なくとも2つ以上の極性変換基を有する繰り返し単位であることがより好ましい。
繰り返し単位(by)が少なくとも2つの極性変換基を有する場合、下記一般式(KY-1)で示す、2つの極性変換基を有する部分構造を有する基を有することが好ましい。なお、一般式(KY-1)で表される構造が、結合手を有さない場合は、この構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基を有する基である。
Rky1、Rky4はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、エーテル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミド基、又はアリール基を表す。或いは、Rky1、Rky4が同一の原子と結合して二重結合を形成していてもよく、例えばRky1、Rky4が同一の酸素原子と結合してカルボニル基の一部(=O)を形成してもよい。
Rky2、Rky3はそれぞれ独立して電子求引性基であるか、又はRky1とRky2が連結してラクトン環を形成するとともにRky3が電子求引性基である。形成するラクトン環としては、上記(KA-1-1)~(KA-1-17)の構造が好ましい。電子求引性基としては、上記式(KB-1)におけるY1、Y2と同様のものが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、又は、上記-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基である。好ましくはRky3がハロゲン原子、又は、上記-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基であり、Rky2はRky1と連結してラクトン環を形成するか、ハロゲン原子を有さない電子求引性基である。
Rky1、Rky2、Rky4はそれぞれ互いに連結して単環又は多環構造を形成してもよい。
Rky1、Rky4は具体的には式(KA-1)におけるZka1と同様の基が挙げられる。
Rky1とRky2が連結して形成するラクトン環としては、上記(KA-1-1)~(KA-1-17)の構造が好ましい。電子求引性基としては、上記式(KB-1)におけるY1、Y2と同様のものが挙げられる。
一般式(KY-1)で表される構造としては、下記一般式(KY-2)で示す構造であることがより好ましい。なお、一般式(KY-2)で表される構造は、この構造における任意の水素原子を少なくとも1つ除いた1価以上の基を有する基である。
Rky6~Rky10は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、エーテル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミド基、又はアリール基を表す。
Rky6~Rky10は、2つ以上が互いに連結して単環又は多環構造を形成してもよい。
Rky5は電子求引性基を表す。電子求引性基は上記Y1、Y2におけるものと同様のものが挙げられ、好ましくはハロゲン原子、又は、上記-C(Rf1)(Rf2)-Rf3で表されるハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基である。
Rky5~Rky10は具体的には式(KA-1)におけるZka1と同様の基が挙げられる。
式(KY-2)で表される構造は、下記一般式(KY-3)で示す部分構造であることがより好ましい。
Lkyはアルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。Lkyのアルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等が挙げられる。Lkyは酸素原子又はメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることが更に好ましい。
繰り返し単位(b)は、付加重合、縮合重合、付加縮合、等、重合により得られる繰り返し単位であれば限定されるものではないが、炭素-炭素2重結合の付加重合により得られる繰り返し単位であることが好ましい。例として、アクリレート系繰り返し単位(α位、β位に置換基を有する系統も含む)、スチレン系繰り返し単位(α位、β位に置換基を有する系統も含む)、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位、マレイン酸誘導体(マレイン酸無水物やその誘導体、マレイミド、等)の繰り返し単位、等を挙げることが出来、アクリレート系繰り返し単位、スチレン系繰り返し単位、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位が好ましく、アクリレート系繰り返し単位、ビニルエーテル系繰り返し単位、ノルボルネン系繰り返し単位が好ましく、アクリレート系繰り返し単位が最も好ましい。
疎水性樹脂に於ける、繰り返し単位(by)の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、10~100mol%が好ましく、より好ましくは20~99mol%、更に好ましくは30~97mol%、最も好ましくは40~95mol%である。
アルカリ現像液中での溶解度が増大する基を有する繰り返し単位(by)の具体例としては米国公開特許公報2012/0135348号の段落0725に開示されている繰り返し単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
疎水性樹脂に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位(bz)は、樹脂で挙げる酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。
繰り返し単位(bz)が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位である場合(すなわち、上記繰り返し単位(b’)又は(b”)に相当する場合)、繰り返し単位(bz)におけるフッ素原子を有する部分構造としては、上記フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位において挙げたものと同様のものが挙げられ、好ましくは、上記一般式(F2)~(F4)で表される基を挙げることができる。またこの場合、繰り返し単位(by)における珪素原子を有する部分構造は、上記フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位において挙げたものと同様のものが挙げられ、好ましくは上記一般式(CS-1)~(CS-3)で表される基を挙げることができる。
以上、上記(x)~(z)からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有する繰り返し単位(b)について説明したが、疎水性樹脂に於ける、繰り返し単位(b)の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1~98mol%が好ましく、より好ましくは3~98mol%、更に好ましくは5~97mol%、最も好ましくは10~95mol%である。
繰り返し単位(b’)の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1~100mol%が好ましく、より好ましくは3~99mol%、更に好ましくは5~97mol%、最も好ましくは10~95mol%である。
繰り返し単位(b*)の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1~90mol%が好ましく、より好ましくは3~80mol%、更に好ましくは5~70mol%、最も好ましくは10~60mol%である。繰り返し単位(b*)と共に用いられる、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、10~99mol%が好ましく、より好ましくは20~97mol%、更に好ましくは30~95mol%、最も好ましくは40~90mol%である。
繰り返し単位(b”)の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1~100mol%が好ましく、より好ましくは3~99mol%、更に好ましくは5~97mol%、最も好ましくは10~95mol%である。
Rc31は、水素原子、アルキル基(フッ素原子等で置換されていてもよい)、シアノ基又は-CH2-O-Rac2基を表す。式中、Rac2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Rc31は、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
Rc32は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基又はアリール基を有する基を表す。これら基はフッ素原子、珪素原子を含む基等で置換されていてもよい。
Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(CIII)に於ける、Rc32のアルキル基は、炭素数3~20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数3~20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3~20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3~20のシクロアルケニル基が好ましい。
アリール基は、炭素数6~20のフェニル基、ナフチル基が好ましく、これらは置換基を有していてもよい。
Rc32は無置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されているアルキル基が好ましい。
Lc3の2価の連結基は、アルキレン基(好ましくは炭素数1~5)、オキシ基、フェニレン基、エステル結合(-COO-で表される基)が好ましい。
疎水性樹脂は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及び開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1~10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。
反応溶媒、重合開始剤、反応条件(温度、濃度等)、及び、反応後の精製方法は、上述した樹脂(より詳細には、上述した、一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位を有する樹脂)で説明した内容と同様である。
以下に疎水性樹脂(HR)の具体例を示す。また、下記の表1に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(具体例に示した各樹脂における各繰り返し単位の位置関係と、表1における組成比の数字の位置関係は対応する)、重量平均分子量、分散度を示す。
液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウエハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウエハ上を動く必要があるので、動的な状態に於けるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、液滴が残存することなく、露光ヘッドの高速なスキャンに追随する性能がレジストには求められる。
疎水性樹脂は、疎水的であるためアルカリ現像後に現像残渣(スカム)、BLOB欠陥が悪化しやすいが、少なくとも1つの分岐部を介してポリマー鎖を3つ以上有することで直鎖型樹脂に比べ、アルカリ溶解速度が向上するため現像残渣(スカム)、BLO欠陥性能が改善される。
疎水性樹脂がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、疎水性樹脂の分子量に対し、5~80質量%であることが好ましく、10~80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位が、疎水性樹脂中の全繰り返し単位に対し、10~100モル%であることが好ましく、30~100モル%であることがより好ましい。
疎水性樹脂が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、疎水性樹脂の分子量に対し、2~50質量%であることが好ましく、2~30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂の全繰り返し単位に対し、10~90モル%であることが好ましく、20~80モル%であることがより好ましい。
疎水性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは1,000~100,000、より好ましくは2,000~50,000、更に好ましくは3,000~35,000である。ここで、樹脂の重量平均分子量は、GPC(キャリア:テトラヒドロフラン(THF))によって測定したポリスチレン換算分子量を示す。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物中の疎水性樹脂の含有量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂膜の後退接触角が上記範囲になるよう適宜調整して使用できるが、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、0.01~20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~15質量%、更に好ましくは0.1~10質量%であり、特に好ましくは0.2~8質量%である。
疎水性樹脂は1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、酸拡散制御剤(クエンチャー)を含有することが好ましい。酸拡散制御剤は、酸発生剤等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る。酸拡散制御剤としては、塩基性化合物、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物、オニウム塩(酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩)、ベタイン化合物を使用することができ、以下に例示する。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物(N)を挙げることができる。
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1~20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
好ましい化合物(N)として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物(N)として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物(N)、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。
218]~<0219>、国際公開第2011/158687号の段落<0416>~<0438>に記載されている化合物等を使用することもできる。
これらの塩基性化合物(N)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
酸発生剤と塩基性化合物(N)の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(N)(モル比)=2.5~300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時によるレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(N)(モル比)は、より好ましくは5.0~200、更に好ましくは7.0~150である。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(以下、「化合物(E)」ともいう。)を含有することが好ましい。
化合物(E)は、塩基性官能基又はアンモニウム基と、活性光線又は放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する化合物(E-1)であることが好ましい。すなわち、化合物(E)は、塩基性官能基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する塩基性化合物、又は、アンモニウム基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有するアンモニウム塩化合物であることが好ましい。
化合物(E)又は(E-1)が、活性光線又は放射線の照射により分解して発生する、塩基性が低下した化合物として、下記一般式(PA-I)、(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物を挙げることができる。なかでも、LWR、局所的なパターン寸法の均一性及びDOFに関して優れた効果を高次元で両立できるという観点から、特に、一般式(PA-II)又は(PA-III)で表される化合物が好ましい。
Q-A1-(X)n-B-R (PA-I)
一般式(PA-I)中、
A1は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、好ましくは炭素数2~12の2価の連結基であり、例えば、アルキレン基、フェニレン基等が挙げられる。アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子などの連結基を有していてもよい。より好ましくは少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキレン基であり、好ましい炭素数は2~6、より好ましくは炭素数2~4である。アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子などの連結基を有していてもよい。アルキレン基は、特に水素原子の数の30~100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、Q部位と結合した炭素原子がフッ素原子を有することがより好ましい。更にはパーフルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロエチレン基、パーフルオロプロピレン基、パーフルオロブチレン基がより好ましい。
Qは、-SO3H、又は-CO2Hを表す。Qは、活性光線又は放射線の照射により発生する酸性官能基に相当する。
Xは、-SO2-又は-CO-を表す。
nは、0又は1を表す。
Bは、単結合、酸素原子又は-N(Rx)-を表す。
Rxは、水素原子又は1価の有機基を表す。Rxにおける1価の有機基としては、好ましくは炭素数4~30であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。
Bが-N(Rx)-の時、RとRxが結合して環を形成していることが好ましい。環構造を形成することによって、安定性が向上し、これを用いた組成物の保存安定性が向上する。環を形成する炭素数は4~20が好ましく、単環式でも多環式でもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでいてもよい。
単環式構造としては、窒素原子を含む4~8員環等を挙げることができる。多環式構造としては、2又は3以上の単環式構造の組み合わせから成る構造を挙げることができる。単環式構造、多環式構造は、置換基を有していてもよい。
塩基性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル、一~三級アミン、含窒素複素環(ピリジン、イミダゾール、ピラジンなど)の構造が挙げられる。アンモニウム基の好ましい部分構造として、例えば、一~三級アンモニウム、ピリジニウム、イミダゾリニウム、ピラジニウム構造などを挙げることが出来る。
なお、塩基性官能基としては、窒素原子を有する官能基が好ましく、1~3級アミノ基を有する構造、又は含窒素複素環構造がより好ましい。これら構造においては、構造中に含まれる窒素原子に隣接する原子の全てが、炭素原子又は水素原子であることが、塩基性向上の観点から好ましい。また、塩基性向上の観点では、窒素原子に対して、電子求引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、ハロゲン原子など)が直結していないことが好ましい。
このような構造を含む一価の有機基(基R)における一価の有機基としては、好ましい炭素数は4~30であり、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができ、各基は置換基を有していてもよい。
Q1-X1-NH-X2-Q2 (PA-II)
一般式(PA-II)中、
Q1及びQ2は、各々独立に、1価の有機基を表す。但し、Q1及びQ2のいずれか一方は、塩基性官能基を有する。Q1とQ2は、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有してもよい。Q1、Q2としての1価の有機基は、好ましくは炭素数1~40であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。塩基性官能基の定義は、上述の通りである。
X1及びX2は、各々独立に、-CO-又は-SO2-を表す。
なお、-NH-は、活性光線又は放射線の照射により発生する酸性官能基に相当する。
Q1-X1-NH-X2-A2-(X3)m-B-Q3 (PA-III)
一般式(PA-III)中、
Q1及びQ3は、各々独立に、1価の有機基を表す。但し、Q1及びQ3のいずれか一方は、塩基性官能基を有する。Q1とQ3は、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有していてもよい。Q1は、一般式(PA-II)に於けるQ1と同義である。Q3の有機基としては、一般式(PA-II)に於けるQ1、Q2の有機基と同様のものを挙げることができる。塩基性官能基の定義は、上述の通りである。
X1、X2及びX3は、各々独立に、-CO-又は-SO2-を表す。
A2は、2価の連結基を表す。A2における2価の連結基としては、好ましくは炭素数
1~8のフッ素原子を有する2価の連結基である。例えば、炭素数1~8のフッ素原子を有するアルキレン基、フッ素原子を有するフェニレン基等が挙げられる。より好ましくはフッ素原子を有するアルキレン基であり、好ましい炭素数は2~6、より好ましくは炭素数2~4である。アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子などの連結基を有していてもよい。アルキレン基は、水素原子の数の30~100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、更にはパーフルオロアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のパーフルオロアルキレン基が特に好ましい。
Bは、単結合、酸素原子又は-N(Qx)-を表す。
Qxは、水素原子又は1価の有機基を表す。Qxにおける1価の有機基としては、好ましくは炭素数4~30の有機基であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。
Bが、-N(Qx)-の時、Q3とQxが結合して環を形成してもよい。
mは、0又は1を表す。
なお、-NH-は、活性光線又は放射線の照射により発生する酸性官能基に相当する。
R’201、R’202及びR’203は、各々独立に、有機基を表し、具体的には、酸発生剤における式ZIのR201、R202及びR203と同様である。
X-は、一般式(PA-I)で示される化合物の-SO3H部位若しくは-COOH部位の水素原子が脱離したスルホン酸アニオン若しくはカルボン酸アニオン、又は一般式(PA-II)若しくは(PA-III)で表される化合物の-NH-部位から水素原子が脱離したアニオンを表す。
R’204及びR’205は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、具体的には、酸発生剤における式ZIIのR204及びR205と同様である。
X-は、一般式(PA-I)で示される化合物の-SO3H部位若しくは-COOH部位の水素原子が脱離したスルホン酸アニオン若しくはカルボン酸アニオン、又は一般式(PA-II)若しくは(PA-III)で表される化合物の-NH-部位から水素原子が脱離したアニオンを表す。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は化合物(E)を含有してもしていなくてもよいが、含有する場合、化合物(E)の含有量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の固形分を基準として、0.1~20質量%が好ましく、より好ましくは0.1~10質量%である。
また、化合物(E)の一態様として、活性光線又は放射線の照射により分解し、樹脂(A)の酸分解基を酸分解させない程度の強度の酸(弱酸)を発生する化合物(E-2)も挙げることができる。
この化合物としては、例えば、フッ素原子を有さないカルボン酸のオニウム塩(好ましくはスルホニウム塩)、フッ素原子を有さないスルホン酸のオニウム塩(好ましくはスルホニウム塩)などを挙げることができる。より具体的には、例えば、後述する一般式(6A)で表されるオニウム塩のうちカルボン酸アニオンがフッ素原子を有さないもの、後述する一般式(6B)で表されるオニウム塩のうちスルホン酸アニオンがフッ素原子を有さないもの、などが挙げられる。スルホニウム塩のカチオン構造としては、酸発生剤(B)で挙げているスルホニウムカチオン構造を好ましく挙げることができる。
化合物(E-2)として、より具体的には、国際公開第2012/053527号の段落<0170>で挙げられている化合物、特開2012-173419号公報の段落<0268>~<0269>の化合物などが挙げられる。
化合物(E)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する化合物(以下「化合物(F)」ともいう)を含有してもよい。
酸の作用により脱離する基としては特に限定されないが、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、ヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、ヘミアミナールエーテル基であることが特に好ましい。
酸の作用により脱離する基を有する化合物(F)の分子量は、100~1000が好ましく、100~700がより好ましく、100~500が特に好ましい。
化合物(F)としては、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体が好ましい。
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30)、アリール基(好ましくは炭素数3~30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1~10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を表す。Rbは相互に連結して環を形成していてもよい。
Rbとして好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基である。より好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基である。
一般式(d-1)で表される基の具体的な構造としては、米国特許出願公開第2012/0135348号明細書の段落<0466>に開示された構造を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
Rbは、上記一般式(d-1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
Raのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基(これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、上記基で置換されていてもよい)の好ましい例としては、Rbについて前述した好ましい例と同様な基が挙げられる。
また、Raが相互に連結して形成する複素環としては、好ましくは炭素数20以下であり、例えば、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン、1,2,3,4-テトラヒドロキノリン、1,2,3,6-テトラヒドロピリジン、ホモピペラジン、4-アザベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、5-アザベンゾトリアゾール、1H-1,2,3-トリアゾール、1,4,7-トリアザシクロノナン、テトラゾール、7-アザインドール、インダゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾ[1,2-a]ピリジン、(1S,4S)-(+)-2,5-ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デック-5-エン、インドール、インドリン、1,2,3,4-テトラヒドロキノキサリン、パーヒドロキノリン、1,5,9-トリアザシクロドデカン等の複素環式化合物に由来する基、これらの複素環式化合物に由来する基を直鎖状、分岐状のアルカンに由来する基、シクロアルカンに由来する基、芳香族化合物に由来する基、複素環化合物に由来する基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基の1種以上或いは1個以上で置換した基等が挙げられる。
また、化合物(F)の具体例を以下に示す。
本発明において、低分子化合物(F)は、一種単独でも又は2種以上を混合しても使用することができる。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物における化合物(F)の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.001~20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.001~10質量%、更に好ましくは0.01~5質量%である。
また、塩基性化合物として、下記一般式(6A)又は(6B)で表されるオニウム塩を含んでもよい。このオニウム塩は、レジスト組成物で通常用いられる光酸発生剤の酸強度との関係で、レジスト系中で、発生酸の拡散を制御することが期待される。
Raは、有機基を表す。但し、式中のカルボン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換しているものを除く。X+は、オニウムカチオンを表す。
一般式(6B)中、Rbは、有機基を表す。但し、式中のスルホン酸基に直接結合する炭素原子にフッ素原子が置換しているものを除く。X+はオニウムカチオンを表す。
Ra及びRbにより表される有機基としては、例えば、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~20のシクロアルキル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアラルキル基又は炭素数3~30の複素環基等が挙げられる。これらの基は水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。
上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基及び複素環基が有し得る置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、ラクトン基、アルキルカルボニル基等が挙げられる。
スルホニウムカチオンとしては、例えば、少なくとも1つのアリール基を有するアリールスルホニウムカチオンが好ましく、トリアリールスルホニウムカチオンがより好ましい。アリール基は置換基を有していてもよく、アリール基としては、フェニル基が好ましい。
スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンの例としては、前述の、化合物(B)における一般式(ZI)のスルホニウムカチオン構造や一般式(ZII)におけるヨードニウム構造も好ましく挙げることができる。
なお、オニウム塩は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
更に、組成物は、特開2012-189977号公報の式(I)に含まれる化合物、特開2013-6827号公報の式(I)で表される化合物、特開2013-8020号公報の式(I)で表される化合物、特開2012-252124号公報の式(I)で表される化合物などのような、1分子内にオニウム塩構造と酸アニオン構造の両方を有する化合物(以下、ベタイン化合物ともいう)も好ましく用いることができる。このオニウム塩構造としては、スルホニウム、ヨードニウム、アンモニウム構造が挙げられ、スルホニウム又はヨードニウム塩構造であることが好ましい。また、酸アニオン構造としては、スルホン酸アニオン又はカルボン酸アニオンが好ましい。この化合物の例としては、例えば以下が挙げられる。
なお、ベタイン化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明で使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、溶剤を含んでいてもよい。溶剤としては、水又は有機溶剤が挙げられる。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を調製する際に使用することができる有機溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4~10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4~10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
これらの溶剤の具体例は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書の段落<0441>~<0455>に記載のものを挙げることができる。
例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1-メトキシ-2-プロパノール)、乳酸エチル、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有してもよいモノケトン化合物、環状ラクトン、酢酸アルキルなどから選ばれる2種以上の混合溶剤が好ましく、これらの内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、別名1-メトキシ-2-アセトキシプロパン)(以下、溶剤Aともいう)と、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルエトキシプロピオネート、2-ヘプタノン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、及び酢酸ブチルから選ばれる1種又は2種の溶剤(以下、溶剤Bともいう)との混合溶剤が好ましい。溶剤Bとしては、γ-ブチロラクトンが最も好ましい。
混合溶剤の混合比(溶剤A/溶剤B)(質量比)は、1/99~99/1、好ましくは10/90~90/10、更に好ましくは20/80~60/40である。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶媒、又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。
本発明で使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、更に界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含有する場合、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子とケイ素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落<0276>に記載の界面活性剤が挙げられ、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(DIC(株)製)、サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105、106、KH-20(旭硝子(株)製)、トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)、GF-300、GF-150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS-393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等である。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。さらに、PolyFox PF-6320(OMNOVA Solutions Inc.製;フッ素系)も用いることができる。
上記に該当する界面活性剤として、メガファックF178、F-470、F-473、F-475、F-476、F-472(DIC(株)製)、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C3F7基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体等を挙げることができる。
一方、界面活性剤の添加量を、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全量(溶剤を除く)に対して、10ppm以下とすることで、疎水性樹脂の表面偏在性があがり、それにより、レジスト膜表面をより疎水的にすることができ、液浸露光時の水追随性を向上させることが出来る。
本発明における組成物は、一般式(1)で表される部分構造を有する化合物を含有することが好ましい。
上記一般式(1)中、nは、1以上の整数を表す。なかでも、1~20の整数であることが好ましい。nが2以上である場合、複数あるR11は同一であっても異なってもよい。nの平均値は、1~10であることが好ましい。
上記一般式(1)中、*は、結合手を表す。
上記一般式(1-1)中、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~15であることが好ましい。
上記一般式(1-1)中、mは、1以上の整数を表す。なかでも、1~20の整数であることが好ましく、そのなかでも、10以下であることがより好ましい。mの平均値は、20以下であることが好ましく、なかでも、1~10であることがより好ましく、そのなかでも、8以下であることがさらに好ましく、そのなかでも、4~6であることが特に好ましい。mが2以上である場合、複数あるR11は同一であっても異なってもよい。
化合物が一般式(1-1)で表される化合物である場合、化合物の平均分子量は、400以下であることが好ましい。
化合物は、塩基性部位(例えば、アミノ基、後述するプロトンアクセプター性官能基)を含有しないことが好ましい。
本発明の組成物において、上記化合物の含有量は特に制限されないが、上述した樹脂100質量部に対して1~30質量部であることが好ましく、3~25質量部であることがより好ましく、4~15質量部であることが更に好ましく、5~10質量部であることが特に好ましい。
これらのカルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。
本発明の組成物には、必要に応じて更に、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
本発明における組成物の固形分濃度は、通常1.0~10質量%であり、好ましくは、2.0~5.7質量%、更に好ましくは2.0~5.3質量%である。固形分濃度を上記範囲とすることで、レジスト溶液を基板上に均一に塗布することができ、更にはラインウィズスラフネスに優れたレジストパターンを形成することが可能になる。その理由は明らかではないが、恐らく、固形分濃度を10質量%以下、好ましくは5.7質量%以下とすることで、レジスト溶液中での素材、特には光酸発生剤の凝集が抑制され、その結果として、均一なレジスト膜が形成できたものと考えられる。
固形分濃度とは、組成物の総重量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の質量の質量百分率である。
更に、組成物/各種材料の用途上、組成物中の金属不純物元素の含有量は低いほうが好ましいことは言うまでもない。このために、各種原料の金属不純物含量は低く管理されることが好ましい。また、組成物を貯蔵、運搬する容器などについても、不純物の溶出低減が考慮されたものを用いることが好ましい。
次に、本発明に係るパターン形成方法について説明する。
本発明のパターン形成方法は、以下の工程を少なくとも有することが好ましい。
(1)本発明の組成物を含む膜(組成物膜、レジスト膜)を基板上に形成する工程、
(2)膜を露光する工程(露光工程)、及び
(3)露光した膜を現像する工程(現像工程)、
なお、後述するように、工程(1)と工程(2)との間には加熱工程(PB;Prebake)が、工程(2)と工程(3)との間には加熱工程(PEB;Post Exposure Bake)が、工程(3)の後にはリンス処理工程がそれぞれ実施されてもよい。以下においては、これらの工程についても合わせて詳述する。
工程(1)は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて基板上に膜を形成する工程である。
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて基板上に膜を形成する方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。なかでも、膜の厚みの調整がより容易である点から、基板上に感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布して、膜を形成する方法が挙げられる。
なお、塗布の方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。なかでも、半導体製造分野においてはスピンコートが好ましく用いられる。
また、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を塗布後、必要に応じて、溶媒を除去するための乾燥処理を実施してもよい。乾燥処理の方法は特に制限されず、加熱処理や風乾処理などが挙げられる。
上記後退接触角が小さすぎると、液浸媒体を介して露光する場合に好適に用いることができず、かつ水残り(ウォーターマーク)欠陥低減の効果を十分に発揮することができない。好ましい後退接触角を実現する為には、上記の疎水性樹脂を上記感活性光線性又は放射線性組成物に含ませることが好ましい。あるいは、レジスト膜の上に、疎水性の樹脂組成物によるコーティング層(いわゆる「トップコート」)を形成することにより後退接触角を向上させてもよい。トップコートとしては本分野で公知のものを適宜使用することができる。
また、トップコートとしては、特開2013-61647号公報、特にその実施例表3のOC-5~OC-11に記載されているような、樹脂だけでなく塩基性化合物(クエンチャー)も含むトップコートを適用することも好ましい。この公報に記載のトップコートは、特に、後述の有機溶剤現像工程でパターン形成を行う場合に有用と考えられる。
レジスト膜の厚みは特に制限されないが、より高精度な微細パターンを形成することができる理由から、1~500nmであることが好ましく、1~100nmであることがより好ましい。
製膜後、後述する工程(2)の前に、前加熱工程(PB;Prebake)を含むことも好ましい。
加熱温度は70~130℃で行うことが好ましく、80~120℃で行うことがより好ましい。加熱時間は30~300秒が好ましく、30~180秒がより好ましく、30~90秒が更に好ましい。
加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターンプロファイルが改善する。
工程(2)は、工程(1)で形成された膜を露光する工程である。より具体的には、所望のパターンが形成されるように、膜を選択的に露光する工程である。これにより、膜がパターン状に露光され、露光された部分のみレジスト膜の溶解性が変化する。
なお、「露光する」とは、活性光線又は放射線を照射することを意図する。
バイナリーマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてクロム膜、酸化クロム膜等が形成されたものが用いられる。
ハーフトーン型位相シフトマスクは、一般的には石英ガラス基板上に、遮光部としてMoSi(モリブデン・シリサイド)膜、クロム膜、酸化クロム膜、酸窒化シリコン膜等が形成されたものが用いられる。
なお、本発明では、フォトマスクを介して行う露光に限定されず、フォトマスクを介さない露光、例えば、電子線等による描画により選択的露光(パターン露光)を行ってもよい。
本工程は複数回の露光を含んでいてもよい。
露光の好適な態様として、例えば、液浸露光が挙げられる。液浸露光を用いることで、より微細なパターンを形成することができる。なお、液浸露光は、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が可能である。
液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに界面活性力を増大させる添加剤(液体)を僅かな割合で添加してもよい。この添加剤はレジスト膜を溶解させず、かつレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。
このような添加剤としては、例えば、水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。
一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト上に投影される光学像の歪みを招く。このため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。
液浸液として用いる水は、電気抵抗が18.3MΩcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)が20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いたりしてもよい。
上記工程(2)の後かつ工程(3)の前に、露光後加熱工程(PEB;Post Exposure Bake)を含むことが好ましい。
加熱温度は70~130℃で行うことが好ましく、80~120℃で行うことがより好ましい。加熱時間は30~300秒が好ましく、30~180秒がより好ましく、30~90秒が更に好ましい。
加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターンプロファイルが改善する。
工程(3)は、露光した膜を現像する工程である。本工程を実施することにより、所望のパターンが形成される。
本工程の方法は特に制限されないが、好適態様の一つとして、アルカリ現像液を用いて露光した膜を現像する工程(アルカリ現像工程)が挙げられる。本方法により、露光強度の強い部分が除去される。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、レジスト膜・レジストパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm2)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
上記ではアルカリ現像工程について述べたが、本工程では、アルカリ現像を行わずに、あるいはアルカリ現像工程の前または後に、有溶溶剤を含む現像液(以後、適宜「有機系現像液」とも称する)を用いて露光した膜を現像する工程(有機溶剤現像工程)を実施してもよい。
本工程は、使用する現像液の種類以外は、上述したアルカリ現像工程と同じであり、その手順の説明は省略し、使用される有機系現像液について以下で述べる。
ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、アセトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。
エステル系溶剤としては、例えば、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、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチ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、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-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、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、乳酸プロピル等を挙げることができる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、n-デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。
アミド系溶剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が挙げられる。
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
界面活性剤の種類としては、上述したアルカリ現像液にて含まれてもよい界面活性愛が挙げられる。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%、好ましくは0.005~2質量%、更に好ましくは0.01~0.5質量%である。
上記現像工程の後には、必要に応じて、リンス液を用いて洗浄するのが好ましい。
リンス液としては、レジスト膜を溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。
上記1価アルコールとしては、例えば、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールなどが挙げられ、より具体的には、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノールなどが挙げられる。
上記リンス液は、複数の溶剤を含有するものでもよい。また、上記リンス液は、上記以外の有機溶剤を含有してもよい。
また、リンス処理の後に加熱処理(Post Bake)を行うのが好ましい。パターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が加熱処理により除去される。リンス処理の後の加熱処理は、通常40~160℃、好ましくは70~95℃で、通常10秒~3分、好ましくは30秒から90秒間行う。
本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
下記表2に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度3.5質量%の溶液を調製し、これを0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過して感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(ポジ型感光性樹脂組成物)を調製した。調製したポジ型感光性樹脂組成物を下記の方法で評価し、結果を表2に示した。
上記表2中、「繰り返し単位の種類」欄は樹脂中に含まれる繰り返し単位の種類を示し、「繰り返し単位の組成(モル%)」欄は樹脂中の全繰り返し単位に対する各繰り返し単位の含有量(モル%)を表す。「一般式(III)(n=0)」は上述した一般式(III)中のnが0である繰り返し単位を意図し、「一般式(III)(n=1)」は上述した一般式(III)中のnが1である繰り返し単位を意図する。
上記表2中の「繰り返し単位の種類」欄に記載される記号に対応する構造式を以下に示す。なお、以下式中、「I-8」は一般式(I)で表される繰り返し単位には該当しない。
また、以下式中、「A」は一般式(I)で表される繰り返し単位に該当する。
下記表3中、「構造」欄は各樹脂の繰り返し単位の構造、「組成(モル%)」欄は樹脂中の全繰り返し単位に対する各繰り返し単位の組成(モル%)、「分子量(Mw)」欄は各樹脂の重量平均分子量Mw、及び、「分散度(Mw/Mn)」欄は各樹脂の分散度(Mw/Mn)を示す。なお、表3において、「組成(モル%)」欄においては、「構造」欄で示す繰り返し単位の組成(モル%)を左から順に示し、例えば、樹脂P-1の「構造」欄中の一番左側の繰り返し単位のモル%は35モル%に該当する。
表2中の酸発生剤は上述した化合物に該当するが、改めて以下に構造を示す。
なお、上記表2中、「酸発生剤」欄の「比率(質量比)」は種類1及び種類2に記載される酸発生剤の使用量比(種類1/種類2)の質量%を表す。
酸拡散制御剤としては、以下のものを用いた。
なお、以下式中、「Q-1」「Q-2」「Q-3」は、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(F)に該当し、「PA-67」は、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(E)に該当する。
界面活性剤としては、以下のものを用いた。
W-1: メガファックF176(DIC(株)製;フッ素系)
W-2: メガファックR08(DIC(株)製;フッ素及びシリコン系)
W-3: ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製;シリコン系)
W-4: トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)
W-5: KH-20(旭硝子(株)製)
W-6: PolyFox PF-6320(OMNOVA Solutions Inc.製;フッ素系)
表中の疎水性樹脂は上述した化合物に該当するが、改めて以下に構造を示す。
なお、以下の疎水性樹脂中、「B-23」「B-29」「B-33」「B-52」はアルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基を有する。
溶剤としては、以下のものを用いた。
なお、上記表2中、「溶剤」欄の「比率(質量比)」は各溶媒の使用量の質量%を表し、「種類」欄に示す溶媒の組成(質量%)を左から順に示す。
SL-1: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
SL-2: プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート
SL-3: 2-ヘプタノン
SL-4: 乳酸エチル
SL-5: プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
SL-6: シクロヘキサノン
SL-7: γ-ブチロラクトン
SL-8: プロピレンカーボネート
300mm口径(12インチ口径)シリコンウエハ上に有機反射防止膜形成用組成物ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、膜厚98nmの有機反射防止膜を形成した。その上に調製したポジ型感光性樹脂組成物を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚90nmの感光性膜(レジスト膜)を形成した。得られたウエハをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製 XT1700i、NA1.20、C-Quad、アウターシグマ0.981、インナーシグマ0.895、XY偏向)を用い、線幅50nmの1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して露光した。液浸液としては超純水を使用した。その後、95℃で60秒間加熱した後(PEB処理)、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
以下に示す各評価を実施した。なお、得られた結果は、後述する表4にまとめて示す。
得られたラインパターンを測長走査型電子顕微鏡(日立社製S9380II)で観察した。線幅50nmのラインアンドスペースのマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、露光量を変化させた際にパターンサイズが50nm±10%を許容する露光量幅を求めた。ELは、露光量幅を最適露光量で割って百分率表示した値である。値が大きいほど露光量変化による性能変化が小さく、露光ラチチュードが良好である。
なお、実用上、20.0%以上が好ましい。
露光ラチチュード評価で得られた最適露光量の線幅50nmのラインパターンを、ラインパターンの長手方向の2μmの範囲について、線幅を50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。なお、4.0以下が好ましい。
上記手順に従って膜厚98nmの反射防止膜及び膜厚90nmの感光性膜(レジスト膜)がこの順で配置されたシリコンウエハを3枚用い、露光ラチチュード評価で得られた最適露光量で、露光を行った。次いで、(PEB処理)95℃に対して、+2℃、±0℃、及び-2℃(93℃、95℃、97℃)の3つの温度でPEB処理を行い、現像しパターンを得た。各々得られたラインアンドスペースを測長し、それらの線幅L1、L0、及びL2を求めた。PEB温度依存性をPEB温度変化1℃あたりの線幅の変動と定義し、下記の式により算出した。
PEB温度依存性(nm/℃)=|L1-L2|/4
値が小さいほど温度変化に対する性能変化が小さく良好であることを示す。
なお、実用上、3.0nm/℃以下が好ましい。
画像性能試験で得られた、線幅50nmのラインアンドスペース(1:1)のパターンを、SEM((株)日立製作所S-4800)にて、断面形状の観察をし、パターンの形状が垂直なものを90°とし、その角度αを測定し、以下の基準に従って評価した。なお、上記角度αは、図1に示すように、パターンを支持する基材10(シリコンウエハ)と、パターン12とのなす角度αを意図する。
なお、実用上、A~Cが好ましい。
「A」:88°≦α≦92°
「B」:86°≦α<88°または、92°<α≦94°
「C」:84°≦α<86°または、94°<α≦96°
「D」:82°≦α<84°または、96°<α≦98°
「E」:82°<α、または、α>98°
また、実施例2と実施例31との比較より、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、アニオンが上記一般式(2)で表されるスルホン酸アニオン(または、一般式(B-1)で表されるスルホン酸アニオン)である場合、より優れた効果が得られることが確認された。なお、実施例2と実施例31との比較より、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、アニオン中に含まれるフッ素原子数が2~3個である場合、より優れた効果が得られるともいえる。
また、実施例2と実施例32との比較より、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、カチオンが上記一般式(ZI-4)で表されるカチオンである場合、より優れた効果が得られることが確認された。
また、実施例2と実施例33との比較より、組成物が活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物を含有する場合、より優れた効果が得られることが確認された。
また、実施例2と実施例34との比較より、組成物が窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物を含有する場合、より優れた効果が得られることが確認された。
また、実施例1と実施例35との比較より、疎水性樹脂が、アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基を有する場合、より優れた効果が得られることが確認された。
一方、所定の樹脂を使用していない比較例1~3では、所望の効果は得られなかった。
また、上記実施例において、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液による現像のかわりに酢酸ブチル溶剤による現像を行い、パターン形成が行えることを確認した。更に、この酢酸ブチル溶剤による現像では、特開2013-61647号公報の実施例表3のOC-5~OC-11に記載されているような、特定の上塗り組成物(トップコート組成物)をレジスト膜上に更に塗布して評価を行ってもパターン形成を行えることを確認した。
12 パターン
Claims (16)
- 下記一般式(I)で表される繰り返し単位、及び、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を含み、前記一般式(II)で表される繰り返し単位の含有量が全繰り返し単位に対して10モル%以上である樹脂と、
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物と、を含有する、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物
R1及びR3は、各々独立して、水素原子又はアルキル基を表す。
R2は、炭素数3以上の炭化水素基を表す。
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。
R4、R5、及び、R6は、各々独立して、アルキル基を表す。 - 前記Tが単結合である、請求項1に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 前記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、前記アニオンが一般式(2)で表されるスルホン酸アニオンである、請求項1又は2に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 前記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、前記アニオン中に含まれるフッ素原子数が2~3個である、請求項1~4のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 前記活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物が、カチオン及びアニオンを含むイオン性化合物であり、前記カチオンが一般式(ZI-3A)で表されるカチオン又は一般式(ZI-4)で表されるカチオンである、請求項1~5のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
R2及びR3は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、R2とR3が互いに連結して環を形成してもよく、R1とR2は、互いに連結して環を形成してもよい。ただし、R2及びR3のうち少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基を表す。
RX及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、又は、アルコキシカルボニルシクロアルキル基を表し、RXとRyが互いに連結して環を形成してもよく、この環構造は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケトン基、エーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでいてもよい。
一般式(ZI-4A)中、R13は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又は、シクロアルキル基を有する基を表す。
R14は、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又は、シクロアルキル基を有する基を表す。R14が複数ある場合、R14は同一でも異なっていてもよい。
R15は、各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15は互いに結合して環を形成してもよく、環を構成する原子として、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含んでもよい。
lは0~2の整数を表す。rは0~8の整数を表す。 - 前記樹脂が、さらに、ラクトン構造またはスルトン構造を含む繰り返し単位を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- さらに、疎水性樹脂を含有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 前記疎水性樹脂が、アルカリ現像液の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する基を有する、請求項8に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- さらに、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物を含有する、請求項1~9のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- さらに、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物を含有する、請求項1~9のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- さらに、有機溶剤を含有し、
前記有機溶剤中にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが含まれ、前記プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの前記有機溶剤全質量に対する含有量が90質量%超である、請求項1~11のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。 - さらに、γ-ブチロラクトンを含有する、請求項1~12のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて基板上に膜を形成する工程と、前記膜を露光する工程と、露光した膜を現像する工程を含むパターン形成方法。
- 請求項14に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
- 請求項15に記載の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイス。
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