WO2021200179A1 - 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、感活性光線性又は感放射線性膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
(A)酸の作用により極性が増大する樹脂、及び
(B)活性光線又は放射線の照射によって酸を発生する化合物であって、下記一般式(I)で表される、化合物
を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
上記樹脂(A)が下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
RA、RB、及びRC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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、RCはArAと結合して環を形成していてもよく、その場合のRCは単結合又はアルキレン基を表す。
LAは、単結合又は2価の連結基を表す。
ArAは、(n+1)価の芳香環基を表す。ArAがRCと結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1~5の整数を表す。
M1 +、及びM2 +は、それぞれ独立に、カチオンを表す。
Xは、単結合又は(m+1)価の連結基を表す。
A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、アニオン性基を表す。A1 -は、A2 -で表される酸アニオン基とは異なる構造を表す。
mは1又は2を表す。mが2を表す場合は、複数のM1 +は同一であっても異なっていてもよい。mが2を表す場合は、複数のA1 -は同一であっても異なっていてもよい。
但し、一般式(I)で表される化合物のM1 +及びM2 +がそれぞれ水素原子で置換された化合物(PI)が、HA1で表される基の酸解離定数a1と、A2Hで表される基の酸解離定数a2とを有し、酸解離定数a1は、酸解離定数a2よりも低く、酸解離定数a1は-1.5以上である。
上記一般式(I)中、A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、下記一般式(B-1)~(B-27)で表される基からなる群より選ばれる基である、[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
YF1は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y1は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-2)中、
Y2は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-3)中、
YF2は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y3は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Raは、有機基を表す。
Y4は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ra1は、有機基を表す。
一般式(B-5)中、
YF3は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y5は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rbは、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-6)中、
Y6は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rb1は、水素原子、又は有機基を表す。
YF4は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y7は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rcは、有機基を表す。
一般式(B-8)中、
Y8は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rc1は、有機基を表す。
一般式(B-9)中、
YF5は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y9は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rdは、有機基を表す。
Y10は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rd1は、有機基を表す。
一般式(B-12)中、
Reは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表す。
oは1~4の整数を表す。
oが2以上の整数を表す場合は、複数のReは同一であっても異なっていても良い。
YF6は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y11は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-14)中、
Y12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-15)中、
YF7は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y13は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rfは、有機基を表す。
Y14は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rf1は、有機基を表す。
一般式(B-17)中、
YF8は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y15は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rgは、有機基を表す。
Rhは、有機基を表す。
一般式(B-18)中、
Y16は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rg1は、有機基を表す。
Rh1は、有機基を表す。
YF9は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y17は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-20)中、
Y18は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-21)中、
YF10は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y19は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Riは、有機基を表す。
Rjは、有機基を表す。
Y20は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ri1は、有機基を表す。
Rj1は、有機基を表す。
一般式(B-23)中、
Rkは、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
pは1~4の整数を表す。
pが2以上の整数を表す場合は、複数のRkは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-24)中、
Rlは、水素原子、有機基、又は、ハロゲン原子を表す。
qは1~4の整数を表す。
qが2以上の整数を表す場合は、複数のRlは同一であっても異なっていても良い。
Rc2は、有機基を表す。
YF11は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rc3は、有機基を表す。
一般式(B-26)中、
YF12は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rd2は、有機基を表す。
一般式(B-27)中、
YF13は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
一般式(B-1)~(B-27)において、
*は、結合位置を表す。
上記化合物(PI)において、上記酸解離定数a1と上記酸解離定数a2との差が2.0以上である、[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]
上記化合物(PI)において、上記酸解離定数a2が2.0以上である、[1]~[3]のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
上記一般式(I)において、A1 -が上記一般式(B-2)又は(B-23)で表される基である、[2]~[4]のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[6]
上記一般式(I)において、A1 -が上記一般式(B-2)で表される基である、[2]~[5]のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(A)酸の作用により極性が増大する樹脂が、酸分解性基を有する繰り返し単位を含み、上記酸分解性基を有する繰り返し単位は、酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基、及び酸の作用により分解してフェノール性水酸基を生じる基からなる群より選ばれる繰り返し単位である、[1]~[6]のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
上記酸分解性基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)~(7)で表される繰り返し単位から選ばれる1種以上を含む、[7]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
L2は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R8~R10は、それぞれ独立に、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。なお、R8~R10のうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
X1は、-CO-、-SO-、又は-SO2-を表す。
Y1は、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、又は-NR34-を表す。R34は、水素原子又は有機基を表す。
L3は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R15~R17は、それぞれ独立に、アルキル基、フッ素原子を有していてもよいシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。なお、R15~R17のうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
L4は、単結合又は2価の連結基を表す。
Ar1は、芳香環基を表す。
R25~R27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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。なお、R26とR27とは、互いに結合して環を形成してもよい。また、Ar1は、R24又はR25と結合して環を形成してもよい。
L5は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R31及びR32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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。
R33は、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。なお、R32とR33とは、互いに結合して環を形成してもよい。
上記酸分解性基を有する繰り返し単位が、上記一般式(6)で表される繰り返し単位、及び上記一般式(7)で表される繰り返し単位から選ばれる1種以上を含む、[8]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
[10]
上記酸分解性基を有する繰り返し単位が、ハロゲン原子を含まない[7]~[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。
上記樹脂(A)が下記一般式(A)で表される繰り返し単位を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
RA、RB、及びRC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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、RCはArAと結合して環を形成していてもよく、その場合のRCは単結合又はアルキレン基を表す。
LAは、単結合又は2価の連結基を表す。
ArAは、(n+1)価の芳香環基を表す。ArAがRCと結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1~5の整数を表す。
M1 +、及びM2 +は、それぞれ独立に、カチオンを表す。
Xは、(m+1)価の連結基を表す。
A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、下記一般式(B-1)~(B-27)で表される基からなる群より選ばれる基である。
YF1は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y1は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-2)中、
Y2は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-3)中、
YF2は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y3は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Raは、有機基を表す。
Y4は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ra1は、有機基を表す。
一般式(B-5)中、
YF3は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y5は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rbは、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-6)中、
Y6は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rb1は、水素原子、又は有機基を表す。
YF4は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y7は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rcは、有機基を表す。
一般式(B-8)中、
Y8は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rc1は、有機基を表す。
一般式(B-9)中、
YF5は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y9は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rdは、有機基を表す。
Y10は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rd1は、有機基を表す。
一般式(B-12)中、
Reは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表す。
oは1~4の整数を表す。
oが2以上の整数を表す場合は、複数のReは同一であっても異なっていても良い。
YF6は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y11は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-14)中、
Y12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-15)中、
YF7は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y13は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rfは、有機基を表す。
Y14は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rf1は、有機基を表す。
一般式(B-17)中、
YF8は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y15は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rgは、有機基を表す。
Rhは、有機基を表す。
一般式(B-18)中、
Y16は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rg1は、有機基を表す。
Rh1は、有機基を表す。
YF9は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y17は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-20)中、
Y18は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-21)中、
YF10は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y19は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Riは、有機基を表す。
Rjは、有機基を表す。
Y20は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ri1は、有機基を表す。
Rj1は、有機基を表す。
一般式(B-23)中、
Rkは、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
pは1~4の整数を表す。
pが2以上の整数を表す場合は、複数のRkは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-24)中、
Rlは、水素原子、有機基、又は、ハロゲン原子を表す。
qは1~4の整数を表す。
qが2以上の整数を表す場合は、複数のRlは同一であっても異なっていても良い。
Rc2は、有機基を表す。
YF11は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rc3は、有機基を表す。
一般式(B-26)中、
YF12は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rd2は、有機基を表す。
一般式(B-27)中、
YF13は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
一般式(B-1)~(B-27)において、
*は、結合位置を表す。
A1 -は、A2 -で表される基とは異なる構造を表す。
mは1又は2を表す。mが2を表す場合は、複数のM1 +は同一であっても異なっていてもよい。mが2を表す場合は、複数のA1 -は同一であっても異なっていてもよい。
[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により形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
[13]
[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を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、上記レジスト膜を露光する露光工程と、露光された上記レジスト膜を、現像液を用いて現像する現像工程と、を含むパターン形成方法。
[14]
[13]に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されない。
本明細書中における「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV:Extreme Ultraviolet)、X線、軟X線、及び電子線(EB:Electron Beam)等を意味する。本明細書中における「光」とは、活性光線又は放射線を意味する。本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線、X線、及びEUV等による露光のみならず、電子線、及びイオンビーム等の粒子線による描画も含む。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
本明細書において表記される二価の基の結合方向は、特に断らない限り制限されない。例えば、「X-Y-Z」なる一般式で表される化合物中の、Yが-COO-である場合、Yは、-CO-O-であってもよく、-O-CO-であってもよい。また、上記化合物は「X-CO-O-Z」であってもよく「X-O-CO-Z」であってもよい。
本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(分子量分布ともいう)(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー株式会社製HLC-8120GPC)によるGPC測定(溶剤:テトラヒドロフラン、流量(サンプル注入量):10μL、カラム:東ソー株式会社製TSK gel Multipore HXL-M、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率検出器(Refractive Index Detector))によるポリスチレン換算値として定義される。
置換基Tとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基及びtert-ブトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基及びp-トリルオキシ基等のアリールオキシ基;メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基及びフェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基及びベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びメトキサリル基等のアシル基;メチルスルファニル基及びtert-ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基;フェニルスルファニル基及びp-トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基;アルキル基(例えば、炭素数1~10);シクロアルキル基(例えば、炭素数3~20);アリール基(例えば、炭素数6~20);ヘテロアリール基;水酸基;カルボキシ基;ホルミル基;スルホ基;シアノ基;アルキルアミノカルボニル基;アリールアミノカルボニル基;スルホンアミド基;シリル基;アミノ基;モノアルキルアミノ基;ジアルキルアミノ基;アリールアミノ基、ニトロ基;ホルミル基;並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
ソフトウェアパッケージ1: Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
H+解離自由エネルギーの計算方法については、例えばDFT(密度汎関数法)により計算できるが、他にも様々な手法が文献等で報告されており、これに制限されるものではない。なお、DFTを実施できるソフトウェアは複数存在するが、例えば、Gaussian16が挙げられる。
本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、「本発明の組成物」ともいう)は、
(A)酸の作用により極性が増大する樹脂、及び
(B)活性光線又は放射線の照射によって酸を発生する化合物であって、下記一般式(I)で表される、化合物
を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
上記樹脂(A)が下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物である。
RA、RB、及びRC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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、RCはArAと結合して環を形成していてもよく、その場合のRCは単結合又はアルキレン基を表す。
LAは、単結合又は2価の連結基を表す。
ArAは、(n+1)価の芳香環基を表す。ArAがRCと結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1~5の整数を表す。
M1 +、及びM2 +は、それぞれ独立に、カチオンを表す。
Xは、単結合又は(m+1)価の連結基を表す。
A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、アニオン性基を表す。A1 -は、A2 -で表される酸アニオン基とは異なる構造を表す。
mは1又は2を表す。mが2を表す場合は、複数のM1 +は同一であっても異なっていてもよい。mが2を表す場合は、複数のA1 -は同一であっても異なっていてもよい。
但し、一般式(I)で表される化合物のM1 +及びM2 +がそれぞれ水素原子で置換された化合物(PI)が、HA1で表される基の酸解離定数a1と、A2Hで表される基の酸解離定数a2とを有し、酸解離定数a1は、酸解離定数a2よりも低く、酸解離定数a1は-1.5以上である。
また、本発明の組成物は、化学増幅型のレジスト組成物であることが好ましく、化学増幅ポジ型レジスト組成物であることがより好ましい。
先ず、従来より、光酸発生剤と酸拡散制御剤とをそれぞれ単独の化合物として含むレジスト組成物が広く知られている。このようなレジスト組成物から形成されたレジスト膜においては、未露光部における酸拡散制御剤が、露光部において光酸発生剤から発生した酸を捕捉して、酸の未露光部への過剰な拡散を抑制できるとされている。酸拡散制御剤として、光酸発生剤が発生する酸よりも酸強度が弱い酸の塩(いわゆる弱酸塩)が知られている。
このように、レジスト組成物中に、光酸発生剤と、上記弱酸塩のような酸拡散制御剤とを含むことで、解像力に優れたパターンが形成されるものと考えられるが、近年の超微細のパターン形成の要請において、従来のレジスト組成物では、優れた解像力に加えて、優れたラフネス性能についても高次元で両立することが難しい等、求められる性能を得ることが難しくなってきている。
本発明者らは鋭意検討した結果、従来の上記レジスト組成物により形成されたレジスト膜においては、それぞれ単独の化合物として含まれる光酸発生剤及び酸拡散制御剤が、厳密には、光酸発生剤同士、及び、酸拡散制御剤同士で凝集しやすく、換言すれば、形成されたレジスト膜中に、光酸発生剤の濃度が高い(又は低い)部分、及び酸拡散制御剤の濃度が高い(又は低い)部分が存在しやすく、その結果、光酸発生剤と酸拡散制御剤との濃度分布が不均一になっているものと考えた。このような不均一性は、レジスト膜が露光された際に、特に超微細のパターンの形成においては、ラフネス性能の低下等に繋がる原因となっていたものと考えられる。
上記一般式(I)で表される化合物は、光酸発生剤に相当する機能を有する構造部位(A1 - M1 +)と、酸拡散制御剤に相当する機能を有する構造部位(A2 - M2 +(上記A1 - M1 +から発生する酸を捕捉する構造部位))との両方を一分子中に含むため、レジスト膜中において、光酸発生剤としても、また酸拡散制御剤としても機能する化合物をより均一に存在させることができる。
そのため、優れた解像力が得られるとともに、現像後に得られるパターンの幅が安定しやすい。つまり、形成されるパターンのラフネス性能が更に改善されるものと考えられる。
本発明の組成物における樹脂(A)は、後述の一般式(A)で表される繰り返し単位を有している。上記化合物(B)が、上記繰り返し単位の末端のヒドロキシ基と相互作用することで、化合物(B)の凝集を更に抑えることができ、形成されるパターンのラフネス性能が更に改善されたと考えられる。
また、光酸発生剤から発生する酸の強度が強すぎる場合は、露光部にて発生した酸が露光部にとどまらず、未露光部への過度の拡散を起こす傾向にある。
しかし、上記一般式(I)で表される化合物のM1 +及びM2 +がそれぞれ水素原子で置換された化合物(PI)における酸解離定数a1は-1.5以上となっている。言い換えると、上記化合物(B)において、光酸発生剤に相当する機能を有する構造部位(A1 - M1 +)から発生する酸の強度は、適度に強度を抑えた酸となっており、上記の未露光部への過度の拡散を抑制することができ、特に、超微細のパターン形成において、形成されるパターンのラフネス性能がさらに改善されるものと推測される。
上記したように、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物であって、下記一般式(I)で表される化合物(「化合物(B)」、「光酸発生剤(B)」ともいう)を含有する。
化合物(B)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(光酸発生剤)である。
M1 +、及びM2 +は、それぞれ独立に、カチオンを表す。
Xは、単結合又は(m+1)価の連結基を表す。
A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、アニオン性基を表す。A1 -は、A2 -で表される酸アニオン基とは異なる構造を表す。
mは1又は2を表す。mが2を表す場合は、複数のM1 +は同一であっても異なっていてもよい。mが2を表す場合は、複数のA1 -は同一であっても異なっていてもよい。
但し、一般式(I)で表される化合物のM1 +及びM2 +がそれぞれ水素原子で置換された化合物(PI)が、HA1で表される基の酸解離定数a1と、A2Hで表される基の酸解離定数a2とを有し、酸解離定数a1は、酸解離定数a2よりも低く、酸解離定数a1は-1.5以上である。
これらの2価の連結基は、更に、-S-、-SO-、及び-SO2-からなる群から選択される基を含んでいてもよい。
また、上記アルキレン基、上記シクロアルキレン基、上記アルケニレン基、及び上記2価の脂肪族複素環基、2価の芳香族複素環基、2価の芳香族炭化水素環基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、特に限定されないが、例えば上述の置換基Tが挙げられる。
YF1は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y1は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-2)中、
Y2は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-3)中、
YF2は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y3は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Raは、有機基を表す。
Y4は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ra1は、有機基を表す。
一般式(B-5)中、
YF3は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y5は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rbは、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-6)中、
Y6は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rb1は、水素原子、又は有機基を表す。
YF4は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y7は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rcは、有機基を表す。
一般式(B-8)中、
Y8は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rc1は、有機基を表す。
一般式(B-9)中、
YF5は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y9は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rdは、有機基を表す。
Y10は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rd1は、有機基を表す。
一般式(B-12)中、
Reは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表す。
oは1~4の整数を表す。
oが2以上の整数を表す場合は、複数のReは同一であっても異なっていても良い。
YF6は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y11は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-14)中、
Y12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-15)中、
YF7は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y13は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rfは、有機基を表す。
Y14は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rf1は、有機基を表す。
一般式(B-17)中、
YF8は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y15は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rgは、有機基を表す。
Rhは、有機基を表す。
一般式(B-18)中、
Y16は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rg1は、有機基を表す。
Rh1は、有機基を表す。
YF9は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y17は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-20)中、
Y18は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-21)中、
YF10は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y19は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Riは、有機基を表す。
Rjは、有機基を表す。
Y20は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ri1は、有機基を表す。
Rj1は、有機基を表す。
一般式(B-23)中、
Rkは、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
pは1~4の整数を表す。
pが2以上の整数を表す場合は、複数のRkは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-24)中、
Rlは、水素原子、有機基、又は、ハロゲン原子を表す。
qは1~4の整数を表す。
qが2以上の整数を表す場合は、複数のRlは同一であっても異なっていても良い。
Rc2は、有機基を表す。
YF11は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rc3は、有機基を表す。
一般式(B-26)中、
YF12は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rd2は、有機基を表す。
一般式(B-27)中、
YF13は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
一般式(B-1)~(B-27)において、
*は、結合位置を表す。
Y1で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、フッ素原子を有さない置換基であれば特に限定されないが、フッ素原子を有さない有機基が好ましく、例えば、フッ素原子及びパーフルオロアルキル基以外の有機基が挙げられ、パーフルオロアルキル基以外のアルキル基(直鎖状、又は分岐鎖状のいずれでもよい)、シクロアルキル基が好ましい。
上記アルキル基は、特に限定されないが、直鎖状又は分岐鎖状であってもよく、炭素数1~15のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましい。
シクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよく、特に限定されないが、炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、炭素数3~10のシクロアルキル基がより好ましい。
上記アルキル基、シクロアルキル基は、フッ素原子以外の置換基を有していてもよい。置換基としては、特に限定されないが、上記置換基T(フッ素原子を除く)が挙げられる。
一般式(B-3)中、YF2で表されるパーフルオロアルキル基としては、上記一般式(B-1)中のYF1で表されるパーフルオロアルキル基と同義であり、好適態様も同じである。
Y3で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
上記アルキル基は、特に限定されないが、直鎖状又は分岐鎖状であってもよく、炭素数1~15のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましい。
シクロアルキル基は、単環型でも、多環型でもよく、特に限定されないが、炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、炭素数3~10のシクロアルキル基がより好ましい。
アリール基は、特に限定されないが、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~10のアリール基がより好ましい。
上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、特に限定されないが、上記置換基Tが挙げられる。
Ra1で表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Y5で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Rbで表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Rb1で表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Y7で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Rcで表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Rc1で表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Y9で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Rdで表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Rd1で表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Reで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。
Y11で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
一般式(B-14)中、Y12で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Y13で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Rfで表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Rf1で表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Y15で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Rg、Rfで表される有機基としては、それぞれ上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Rg1、Rf1で表される有機基としては、それぞれ上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Y17で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
一般式(B-20)中、Y18で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Y19で表されるフッ素原子を有さない置換基としては、上記一般式(B-1)中のY1で表されるフッ素原子を有さない置換基と同義であり、好適態様も同じである。
Ri、Rjで表される有機基としては、それぞれ上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Ri1、Rj1で表される有機基としては、それぞれ上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
また、好ましい一態様として、Rlで表される有機基は、フッ素原子を有さない有機基であることが好ましい。
Rlで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。
Rc2で表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Rc3で表される有機基としては、上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Rd2で表される有機基としては、それぞれ上記一般式(B-3)中のRaで表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
上記一般式(I)において、A2 -が上記一般式(B-6)、(B-8)、(B-10)、(B-11)、(B-12)又は(B-24)で表される基であることが好ましく、上記(B-10)、(B-11)、(B-12)又は(B-24)で表される基であることがより好ましく、上記(B-11)又は(B-24)で表される基であることが更に好ましい。
上記一般式(I)において、A1 -とA2 -の組み合わせは、A1 -とA2 -それぞれが好ましい基の組み合わせであることがより好ましい。
化合物PIの酸解離定数a1及び酸解離定数a2について、以下に具体的に説明する。
一般式(I)においてmが1を表す場合、化合物PIの酸解離定数を求めた場合において、化合物PI(化合物PIは、「HA1とHA2を有する化合物」に該当する。)が「A1 -とHA2を有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a1であり、上記「A1 -とHA2を有する化合物」が「A1 -とA2 -を有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a2である。
一般式(I)において、mが2を表す場合、化合物PIの酸解離定数を求めた場合化合物PIは「2つのHA1とHA2を有する化合物」に該当する。この化合物PIの酸解離定数を求めた場合、化合物PIが「1つのA1 -と1つのHA1とHA2とを有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a1であり、「2つのA1 -とHA2とを有する化合物」が「2つのA1 -とA2 -を有する化合物」となる際のpKaが酸解離定数a2である。つまり、化合物PIが、HA1で表される酸性部位に由来する酸解離定数を2つ有する場合、その最も小さい値を酸解離定数a1とみなす。
また、上記化合物PIとは、一般式(I)で表される化合物に活性光線又は放射線を照射することにより発生する酸に該当する。
また、酸解離定数a2の上限値は、特に制限されないが、例えば、10.0以下であり、7.0以下が好ましく、6.0以下がより好ましい。
mが1を表す場合は、M1 +とM2 +が、単結合又は連結基を介して結合して、2価のカチオンを形成していてもよい。
また、mが2を表す場合は、2つのM1 +とM2 +における少なくとも2つが、単結合又は連結基を介して結合して、2価又は3価のカチオンを形成していてもよい。
M1 +及びM2 +で表されるカチオンは、特に限定されないが、それぞれ独立に、オニウムカチオンが好ましく、下記一般式(ZIA)、又は一般式(ZIIA)で表されるカチオンが好ましい。
R201、R202及びR203は、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。
R201、R202及びR203としての置換基としては、有機基が好ましく、有機基の炭素数は、一般的に1~30であり、好ましくは1~20である。
また、R201~R203のうち2つが互いに結合して環(環構造ともいう)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、又はカルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが互いに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)及び-CH2-CH2-O-CH2-CH2-が挙げられる。
カチオンは、一般式(ZIA)で表される構造を複数有するカチオンであってもよい。このようなカチオンとしては、例えば、一般式(ZIA)で表されるカチオンのR201~R203の少なくとも1つと、一般式(ZIA)で表されるもうひとつのカチオンのR201~R203の少なくとも一つとが、単結合又は連結基を介して結合した構造を有する2価のカチオンなどを挙げることができる。
カチオン(ZI-11)は、上記一般式(ZIA)のR201~R203の少なくとも1つがアリール基である、カチオン、すなわち、アリールスルホニウムカチオンである。
アリールスルホニウムカチオンは、R201~R203の全てがアリール基でもよいし、R201~R203の一部がアリール基であり、残りがアルキル基又はシクロアルキル基であってもよい。
アリールスルホニウムカチオンとしては、例えば、トリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールアルキルスルホニウムカチオン、アリールジアルキルスルホニウムカチオン、ジアリールシクロアルキルスルホニウムカチオン、及びアリールジシクロアルキルスルホニウムカチオンが挙げられる。
アリールスルホニウムカチオンが必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1~15の直鎖状アルキル基、炭素数3~15の分岐鎖状アルキル基、又は炭素数3~15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
ラクトン環基としては、例えば、後述する(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表される構造から水素原子を除した基が挙げられる。
カチオン(ZI-12)は、式(ZIA)におけるR201~R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含む芳香族環も包含する。
R201~R203としての芳香環を有さない有機基は、一般的に炭素数1~30であり、炭素数1~20が好ましい。
R201~R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はビニル基であり、より好ましくは直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基、2-オキソシクロアルキル基、又はアルコキシカルボニルメチル基、更に好ましくは直鎖状又は分岐鎖状の2-オキソアルキル基である。
R201~R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1~5)、水酸基、シアノ基、又はニトロ基によって更に置換されていてもよい。
Mで表されるアリール基としては、フェニル基、又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。アリール基は、酸素原子又は硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、及びベンゾチオフェン環等が挙げられる。
なお、Mが環構造を有する場合、上記環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、及び、炭素-炭素二重結合の少なくとも1種を含んでいてもよい。
R1c及びR2cで表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。
Rx及びRyで表されるアルケニル基としては、アリル基又はビニル基が好ましい。
上記Rx及びRyは、更に置換基を有していてもよい。この態様として、例えば、Rx及びRyとして2-オキソアルキル基又はアルコキシカルボニルアルキル基などが挙げられる。
Rx及びRyで表される2-オキソアルキル基としては、例えば、炭素数1~15(好ましくは炭素数1~10)のものが挙げられ、具体的には、2-オキソプロピル基、及び2-オキソブチル基等が挙げられる。
Rx及びRyで表されるアルコキシカルボニルアルキル基としては、例えば、炭素数1~15(好ましくは炭素数1~10)のものが挙げられる。また、RxとRyは、結合して環を形成してもよい。
RxとRyとが互いに連結して形成される環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、又は、炭素-炭素二重結合を含んでいてもよい。
カチオン(ZI-13A)は、下記一般式(ZI-13A)で表される、フェナシルスルフォニウムカチオンである。
R1c~R5c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、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表す。
R6c及びR7cとしては、上述した一般式(ZI-13)中のR1c及びR2cと同義であり、その好ましい態様も同じである。
Rx及びRyとしては、上述した一般式(ZI-13)中のRx及びRyと同義であり、その好ましい態様も同じである。
上記環構造としては、芳香族又は非芳香族の炭化水素環、芳香族又は非芳香族の複素環、及びこれらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環が挙げられる。環構造としては、3~10員環が挙げられ、4~8員環が好ましく、5又は6員環がより好ましい。
R5cとR6c、及びR5cとRxが結合して形成する基としては、単結合又はアルキレン基が好ましい。アルキレン基としては、メチレン基、及びエチレン基等が挙げられる。
カチオン(ZI-14)は、下記一般式(ZI-14)で表される。
lは0~2の整数を表す。
rは0~8の整数を表す。
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、又は単環若しくは多環のシクロアルキル骨格を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は、複数存在する場合は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、又は単環若しくは多環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
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。これらの基は置換基を有してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成してもよい。2つのR15が互いに結合して環を形成するとき、環骨格内に、酸素原子、又は窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよい。一態様において、2つのR15がアルキレン基であり、互いに結合して環構造を形成することが好ましい。
一般式(ZIIA)中、R204及びR205は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204及びR205のアリール基としてはフェニル基、又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R204及びR205のアリール基は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基の骨格としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、及びベンゾチオフェン等が挙げられる。
R204及びR205のアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状アルキル基又は炭素数3~10の分岐鎖状アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及びペンチル基)、又は、炭素数3~10のシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びノルボルニル基)が好ましい。
ラクトン環基としては、例えば、後述する(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表される構造から水素原子を除した基が挙げられる。
本発明の組成物中、化合物(B)の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分を基準として、0.1~35質量%が好ましく、0.5~25質量%がより好ましく、1~20質量%が更に好ましく、5~20質量%が特に好ましい。
本発明の組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、化合物(B)以外の活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有することができる。
(A)酸の作用により極性が増大する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」又は「樹脂(A)」ともいう)について説明する。
樹脂(A)を含むレジスト組成物を用いたパターン形成において、典型的には、現像液としてアルカリ現像液を採用した場合には、ポジ型パターンが好適に形成され、現像液として有機系現像液を採用した場合には、ネガ型パターンが好適に形成される。
樹脂(A)は、通常、酸の作用により分解し極性が増大する基(以下、「酸分解性基」ともいう)を含み、酸分解性基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。
以下において、樹脂(A)が含み得る繰り返し単位について説明する。
RA、RB、及びRC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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、RCはArAと結合して環を形成していてもよく、その場合のRCは単結合又はアルキレン基を表す。
LAは、単結合又は2価の連結基を表す。
ArAは、(n+1価)の芳香環基を表す。RCと結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1~5の整数を表す。
一般式(AI)におけるRA、RB、及びRCのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
一般式(AI)におけるRA、RB、及びRCのアルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記RA、RB、及びRCにおけるアルキル基と同様のものが好ましい。
(n+1)価の芳香環基は、更に置換基を有していてもよい。
アルキレン基としては、特に限定されないが、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、及びオクチレン基等の炭素数1~8のアルキレン基が好ましい。
R64のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、及びドデシル基等の炭素数20以下のアルキル基が挙げられ、炭素数8以下のアルキル基が好ましい。
一般式(AI)で表される繰り返し単位は、ヒドロキシスチレン構造を備えていることが好ましい。即ち、ArAは、ベンゼン環基であることが好ましい。
nは、1~3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。
酸分解性基とは、酸の作用により分解して極性基を生じる基をいう。酸分解性基は、酸の作用により脱離する脱離基で極性基が保護された構造を有することが好ましい。つまり、樹脂(A)は、酸の作用により分解し、極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する。この繰り返し単位を有する樹脂は、酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解度が増大し、有機溶剤に対する溶解度が減少する。
極性基としては、アルカリ可溶性基が好ましく、例えば、カルボキシ基、フェノール性水酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、リン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基、並びにアルコール性水酸基等が挙げられる。
なかでも、極性基としては、カルボキシ基、フェノール性水酸基、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)、又はスルホン酸基が好ましい。特に、極性基としては、カルボキシ基、又はフェノール性水酸基がより好ましい。つまり、酸分解性基としては、酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基、又は酸の作用により分解してフェノール性水酸基を生じる基が好ましい。
上記樹脂(A)が、酸分解性基を有する繰り返し単位を含み、上記酸分解性基を有する繰り返し単位は、酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基、及び酸の作用により分解してフェノール性水酸基を生じる基からなる群より選ばれる繰り返し単位であることが好ましい。
式(Y1):-C(Rx1)(Rx2)(Rx3)
式(Y2):-C(=O)OC(Rx1)(Rx2)(Rx3)
式(Y3):-C(R36)(R37)(OR38)
式(Y4):-C(Rn)(H)(Ar)
なかでも、Rx1~Rx3は、それぞれ独立に、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表すことが好ましく、Rx1~Rx3は、それぞれ独立に、直鎖状のアルキル基を表すことがより好ましい。
Rx1~Rx3の2つが互いに結合して環(単環及び多環のいずれであってもよい)を形成してもよい。
Rx1~Rx3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、及びt-ブチル基等の炭素数1~5のアルキル基が好ましい。
Rx1~Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1~Rx3のアリール基としては、炭素数6~10のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントリル基等が挙げられる。
Rx1~Rx3のアラルキル基としては、上述したRx1~Rx3のアルキル基中の1個の水素原子を炭素数6~10のアリール基(好ましくはフェニル基)で置換した基が好ましく、例えば、ベンジル基等が挙げられる。
Rx1~Rx3のアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成される環としては、シクロアルキル基が好ましい。Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
Rx1~Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
式(Y1)又は式(Y2)で表される基は、例えば、Rx1がメチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
なお、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基には、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基が含まれていてもよい。例えば、上記アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、例えば、メチレン基の1つ以上が、酸素原子等のヘテロ原子及び/又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
また、R38は、繰り返し単位の主鎖が有する別の置換基と互いに結合して、環を形成してもよい。R38と繰り返し単位の主鎖が有する別の置換基とが互いに結合して形成する基は、メチレン基等のアルキレン基が好ましい。
Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
Qは、ヘテロ原子を含んでいてもよいアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基、アルデヒド基、又はこれらを組み合わせた基(例えば、アルキル基とシクロアルキル基とを組み合わせた基)を表す。
アルキル基及びシクロアルキル基は、例えば、メチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又はカルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
なお、L1及びL2のうち一方は水素原子であり、他方はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアルキレン基とアリール基とを組み合わせた基であることが好ましい。
Q、M、及びL1の少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
パターンの微細化の点では、L2が2級又は3級アルキル基であることが好ましく、3級アルキル基であることがより好ましい。2級アルキル基としては、イソプロピル基、シクロヘキシル基又はノルボルニル基が挙げられ、3級アルキル基としては、tert-ブチル基又はアダマンタン基が挙げられる。これらの態様では、Tg(ガラス転移温度)及び活性化エネルギーが高くなるため、膜強度の担保に加え、かぶりの抑制ができる。
L2は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R8~R10は、それぞれ独立に、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。なお、R8~R10のうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
R5、R6、及びR7で表されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
R5、R6、及びR7で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子又はヨウ素原子が好ましい。
R5、R6、及びR7で表されるアルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基としては直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。アルコキシカルボニル基中に含まれるアルキル基の炭素数は特に制限されないが、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。
R8~R10で表されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、並びにノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましい。
R8~R10で表されるアリール基としては、フェニル基が好ましい。
R8~R10で表されるアラルキル基としては、上述したR8~R10で表されるアルキル基中の1個の水素原子を炭素数6~10のアリール基(好ましくはフェニル基)で置換した基が好ましく、例えば、ベンジル基等が挙げられる。
R8~R10で表されるアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。
R8~R10の2つが結合して形成される環としては、シクロアルキル基が好ましい。R8~R10の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
R8~R10の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
X1は、-CO-、-SO-、又は-SO2-を表す。
Y1は、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、又は-NR34-を表す。R34は、水素原子又は有機基を表す。
L3は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R15~R17は、それぞれ独立に、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。なお、R15~R17のうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
R11~R14で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基としては、上述した一般式(3)中のR8~R10で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基と同様の基が挙げられる。
R34で表される有機基としては、上述したR11~R14で表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
Y1としては、-O-が好ましい。
L3で表される2価の連結基としては、上述した一般式(3)中のL2で表される2価の連結基と同義であり、好適態様も同じである。
R15~R17で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基としては、上述した一般式(3)中のR8~R10で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基と同様の基が挙げられる。
R15~R17の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
R20及びR21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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。なお、R20とR21とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R18及びR19で表される有機基としては、上述した一般式(4)中のR11~R14で表される有機基と同義であり、好適態様も同じである。
R20及びR21で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基としては、上述した一般式(3)中のR8~R10で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基と同様の基が挙げられる。
R20及びR21で表される、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、及びアルケニル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、上記置換基Tが挙げられる。
R20及びR21が結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
L4は、単結合、又は2価の連結基を表す。
Ar1は、芳香環基を表す。
R25~R27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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。なお、R26とR27とは、互いに結合して環を形成してもよい。また、Ar1は、R24又はR25と結合して環を形成してもよい。
Ar1で表される芳香環基としては特に制限されないが、例えばベンゼン環又はナフタレン環が挙げられ、ベンゼン環が好ましい。
R25~R27で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基としては、上述した一般式(3)中のR8~R10で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基と同様の基が挙げられる。
R25~R27で表される、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、及びアルケニル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、上記置換基Tが挙げられる。
R26とR27、Ar1とR24、及びR25とAr1が結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
L5は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R31及びR32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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。
R33は、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。なお、R32とR33とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R31、R32、及びR33表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基としては、上述した一般式(3)中のR8~R10で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基と同様の基が挙げられる。
R31、R32、及びR33で表される、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、及びアルケニル基は置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、上記置換基Tが挙げられる。
R32とR33が結合して形成される環としては、シクロアルキル基が好ましい。R32とR33が結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、若しくは、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基、又はノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、若しくは、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が好ましく、炭素数5~6の単環のシクロアルキル基がより好ましい。
R32とR33が結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基、又はビニリデン基で置き換わっていてもよい。また、これらのシクロアルキル基は、シクロアルカン環を構成するエチレン基の1つ以上が、ビニレン基で置き換わっていてもよい。
例えば、樹脂(A)は、以下のA群からなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位、及び/又は以下のB群からなる群から選択される少なくとも1種の繰り返し単位を含んでいてもよい。
A群:以下の(20)~(29)の繰り返し単位からなる群。
(20)後述する、酸基を有する繰り返し単位
(21)後述する、フッ素原子又はヨウ素原子を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位
(22)後述する、ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位
(23)後述する、光酸発生基を有する繰り返し単位
(24)後述する、一般式(V-1)又は下記一般式(V-2)で表される繰り返し単位
(25)後述する、式(A)で表される繰り返し単位
(26)後述する、式(B)で表される繰り返し単位
(27)後述する、式(C)で表される繰り返し単位
(28)後述する、式(D)で表される繰り返し単位
(29)後述する、式(E)で表される繰り返し単位
B群:以下の(30)~(32)の繰り返し単位からなる群。
(30)後述する、ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位
(31)後述する、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
(32)後述する、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、一般式(III)で表される繰り返し単位
また、組成物がEUV用の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として用いられる場合、樹脂(A)は、フッ素原子及びヨウ素原子の少なくとも一方を含むことが好ましく、フッ素原子を含むことがより好ましい。樹脂(A)がフッ素原子及びヨウ素原子の両方を含む場合、樹脂(A)は、フッ素原子及びヨウ素原子の両方を含む1つの繰り返し単位を有していてもよいし、樹脂(A)は、フッ素原子を有する繰り返し単位とヨウ素原子を含む繰り返し単位との2種を含んでいてもよい。
また、組成物がEUV用の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物として用いられる場合、樹脂(A)が、芳香族基を有する繰り返し単位を有することも好ましい。
樹脂(A)は、一般式(AI)で表される繰り返し単位とは異なる酸基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
酸基としては、例えば、カルボキシ基、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、スルホンアミド基、又はイソプロパノール基等が好ましい。
また、上記ヘキサフルオロイソプロパノール基は、フッ素原子の1つ以上(好ましくは1~2つ)が、フッ素原子以外の基(アルコキシカルボニル基等)で置換されてもよい。このように形成された-C(CF3)(OH)-CF2-も、酸基として好ましい。また、フッ素原子の1つ以上がフッ素原子以外の基に置換されて、-C(CF3)(OH)-CF2-を含む環を形成してもよい。
酸基を有する繰り返し単位は、上述の酸の作用により脱離する脱離基で極性基が保護された構造を有する繰り返し単位、及び後述するラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
1価の有機基としては、-L4-R8で表される基が好ましい。L4は、単結合、又はエステル基を表す。R8は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はこれらを組み合わせた基が挙げられる。
L3は、(n+m+1)価の脂環式炭化水素環基を表す。脂環式炭化水素環基としては、単環であっても、多環であってもよく、例えば、シクロアルキル環基が挙げられる。
R6は、水酸基、又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基)を表す。
R7は、ハロゲン原子を表す。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。
mは、1以上の整数を表す。mは、1~3の整数が好ましく、1~2の整数がより好ましい。
nは、0又は1以上の整数を表す。nは、1~4の整数が好ましい。
なお、(n+m+1)は、1~5の整数が好ましい。
樹脂(A)は、上述した「(酸分解性基を有する繰り返し単位)」及び「(酸基を有する繰り返し単位)」とは別に、フッ素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位を有していてもよい。また、ここでいう「(フッ素原子又はヨウ素原子を有する繰り返し単位)」は、後述の「(ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位)」、及び「(光酸発生基を有する繰り返し単位)」等の、A群に属する他の種類の繰り返し単位とは異なることが好ましい。
なお、上述した「(フッ素原子又はヨウ素原子を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位)」は、主鎖が環員原子(言い換えると、環構造を構成する原子)を含まないことが好ましい。
R9は、水素原子、又はフッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。
R10は、水素原子、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいシクロアルキル基、フッ素原子若しくはヨウ素原子を有していてもよいアリール基、又はこれらを組み合わせた基を表す。
樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、及びカーボネート基からなる群から選択される少なくとも1種を有する繰り返し単位(以下、総称して「ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位」とも言う)を有していてもよい。
ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位は、ヘキサフルオロプロパノール基等の酸基を有さないものも好ましい。
樹脂(A)は、下記一般式(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表されるラクトン構造、又は下記一般式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造の環員原子から、水素原子を1つ以上引き抜いてなるラクトン基又はスルトン基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
また、ラクトン基又はスルトン基が主鎖に直接結合していてもよい。例えば、ラクトン基又はスルトン基の環員原子が、樹脂(A)の主鎖を構成してもよい。
Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、及びハロゲン原子が挙げられる。
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。Rb0は、水素原子又はメチル基が好ましい。
Abは、単結合、アルキレン基、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシ基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。なかでも、単結合、又は-Ab1-CO2-で表される連結基が好ましい。Ab1は、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又は単環若しくは多環のシクロアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、又はノルボルニレン基が好ましい。
Vは、一般式(LC1-1)~(LC1-21)のいずれかで表されるラクトン構造の環員原子から水素原子を1つ引き抜いてなる基、又は一般式(SL1-1)~(SL1-3)のいずれかで表されるスルトン構造の環員原子から水素原子を1つ引き抜いてなる基を表す。
環状炭酸エステル基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(A-1)で表される繰り返し単位が好ましい。
nは0以上の整数を表す。
RA 2は、置換基を表す。nが2以上の場合、複数存在するRA 2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Aは、単結合又は2価の連結基を表す。上記2価の連結基としては、アルキレン基、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシ基、又はこれらを組み合わせた2価の基が好ましい。
Zは、式中の-O-CO-O-で表される基と共に単環又は多環を形成する原子団を表す。
樹脂(A)は、上記以外の繰り返し単位として、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基(以下「光酸発生基」ともいう)を有する繰り返し単位を有していてもよい。
この場合、この光酸発生基を有する繰り返し単位が、後述する活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(「光酸発生剤」ともいう。)に相当すると考えることができる。
このような繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(4)で表される繰り返し単位が挙げられる。
樹脂(A)は、下記一般式(V-1)、又は下記一般式(V-2)で表される繰り返し単位を有していてもよい。
下記一般式(V-1)、及び下記一般式(V-2)で表される繰り返し単位は上述の繰り返し単位とは異なる繰り返し単位であることが好ましい。
R6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR又は-COOR:Rは炭素数1~6のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。アルキル基としては、炭素数1~10の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が好ましい。
n3は、0~6の整数を表す。
n4は、0~4の整数を表す。
X4は、メチレン基、酸素原子、又は硫黄原子である。
一般式(V-1)又は(V-2)で表される繰り返し単位を以下に例示する。
樹脂(A)は、発生酸の過剰な拡散又は現像時のパターン崩壊を抑制できる観点から、ガラス転移温度(Tg)が高い方が好ましい。Tgは、90℃より大きいことが好ましく、100℃より大きいことがより好ましく、110℃より大きいことが更に好ましく、125℃より大きいことが特に好ましい。なお、過度な高Tg化は現像液への溶解速度低下を招くため、Tgは400℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましい。
なお、本明細書において、樹脂(A)等のポリマーのガラス転移温度(Tg)は、以下の方法で算出する。まず、ポリマー中に含まれる各繰り返し単位のみからなるホモポリマーのTgを、Bicerano法によりそれぞれ算出する。以後、算出されたTgを、「繰り返し単位のTg」という。次に、ポリマー中の全繰り返し単位に対する、各繰り返し単位の質量割合(%)を算出する。次に、Foxの式(Materials Letters 62(2008)3152等に記載)を用いて各質量割合におけるTgを算出して、それらを総和して、ポリマーのTg(℃)とする。
Bicerano法はPrediction of polymer properties, Marcel Dekker Inc, New York(1993)等に記載されている。またBicerano法によるTgの算出は、ポリマーの物性概算ソフトウェアMDL Polymer(MDL Information Systems, Inc.)を用いて行うことができる。
(a)主鎖への嵩高い置換基の導入
(b)主鎖への複数の置換基の導入
(c)主鎖近傍への樹脂(A)間の相互作用を誘発する置換基の導入
(d)環状構造での主鎖形成
(e)主鎖への環状構造の連結
なお、樹脂(A)は、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位を有することが好ましい。
なお、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位の種類は特に制限されず、Bicerano法により算出されるホモポリマーのTgが130℃以上である繰り返し単位であればよい。なお、後述する式(A)~式(E)で表される繰り返し単位中の官能基の種類によっては、ホモポリマーのTgが130℃以上を示す繰り返し単位に該当する。
上記(a)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(A)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
式(A)で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位が挙げられる。
Raは、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、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’’又は-COOR’’’:R’’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び上記アルケニル基は、それぞれ、置換基を有してもよい。また、Raで表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
また、R’及びR’’は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’’又は-COOR’’’:R’’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び上記アルケニル基は、それぞれ、置換基を有してもよい。また、R’及びR’’で表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
L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、例えば、―COO-、-CO-、-O-、-S―、-SO-、-SO2-、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基、及びこれらの複数が連結した連結基等が挙げられる。
m及びnは、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。m及びnの上限は特に制限されないが、2以下の場合が多く、1以下の場合がより多い。
上記(b)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(B)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
また、有機基の少なくとも1つが、繰り返し単位中の主鎖に直接環構造が連結している基である場合、他の有機基の種類は特に制限されない。
また、有機基のいずれも繰り返し単位中の主鎖に直接環構造が連結している基ではない場合、有機基の少なくとも2つ以上は、水素原子を除く構成原子の数が3つ以上である置換基である。
R’は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’又は-COOR’’:R’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び上記アルケニル基は、それぞれ、置換基を有してもよい。また、R’で表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
mは0以上の整数を表す。mの上限は特に制限されないが、2以下の場合が多く、1以下の場合がより多い。
上記(c)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(C)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
R’は、水素原子又は有機基を表す。有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基、等の有機基が挙げられる。なお、有機基中の水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
上記(d)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(D)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
上記式中、R’は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’又は-COOR’’:R’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び上記アルケニル基は、それぞれ、置換基を有してもよい。また、R’で表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
mは0以上の整数を表す。mの上限は特に制限されないが、2以下の場合が多く、1以下の場合がより多い。
上記(e)の具体的な達成手段の一例としては、樹脂(A)に式(E)で表される繰り返し単位を導入する方法が挙げられる。
「Cyclic」は、主鎖の炭素原子を含む環状基である。環状基に含まれる原子数は特に制限されない。
R’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、アリール基、アラルキル基、及びアルケニル基、水酸基、アルコキシ基、アシロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン原子、エステル基(-OCOR’’又は-COOR’’:R’’は炭素数1~20のアルキル基又はフッ素化アルキル基)、又はカルボキシ基を表す。なお、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アリール基、上記アラルキル基、及び上記アルケニル基は、それぞれ、置換基を有してもよい。また、R’で表される基中の炭素原子に結合している水素原子は、フッ素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
mは0以上の整数を表す。mの上限は特に制限されないが、2以下の場合が多く、1以下の場合がより多い。
また、式(E-2)、式(E-4)、式(E-6)、及び式(E-8)中、2つRは互いに結合して環を形成していてもよい。
樹脂(A)は、ラクトン基、スルトン基、カーボネート基、水酸基、シアノ基、及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位を有していてもよい。
樹脂(A)が有するラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位としては、上述した「(ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位)」で説明した繰り返し単位が挙げられる。好ましい含有量も上述した「(ラクトン基、スルトン基、又はカーボネート基を有する繰り返し単位)」で説明した通りである。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、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繰り返し単位であることが好ましい。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、酸分解性基を有さないことが好ましい。水酸基又はシアノ基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が挙げられる。
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、それぞれ独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c~R4cのうちの少なくとも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。より好ましくは、R2c~R4cの内の2つが水酸基で、残りが水素原子である。
アルカリ可溶性基としては、カルボキシ基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール基(例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール基)が挙げられ、カルボキシ基が好ましい。樹脂(A)がアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含むことにより、コンタクトホール用途での解像性が増す。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸及び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が挙げられる。なお、連結基は、単環又は多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸又はメタクリル酸による繰り返し単位が好ましい。
樹脂(A)は、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有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できる。このような繰り返し単位として、例えば、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、又はシクロヘキシル(メタ)アクリレート由来の繰り返し単位等が挙げられる。
樹脂(A)は、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない、一般式(III)で表される繰り返し単位を有していてもよい。
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。
架橋環式炭化水素基として、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビシクロオクタニル基、又はトリシクロ[5、2、1、02,6]デカニル基が好ましく、ノルボルニル基又はアダマンチル基がより好ましい。
ハロゲン原子としては、臭素原子、塩素原子、又はフッ素原子が好ましい。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基、又はt-ブチル基が好ましい。上記アルキル基は更に置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、又は保護基で保護されたアミノ基が挙げられる。
アルキル基としては、炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
置換メチル基としては、メトキシメチル基、メトキシチオメチル基、ベンジルオキシメチル基、t-ブトキシメチル基、又は2-メトキシエトキシメチル基が好ましい。
置換エチル基としては、1-エトキシエチル基、又は1-メチル-1-メトキシエチル基が好ましい。
アシル基としては、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、及びピバロイル基等の炭素数1~6の脂肪族アシル基が好ましい。
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が好ましい。
一般式(III)で表され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。式中、Raは、H、CH3、CH2OH、又はCF3を表す。
更に、樹脂(A)は、上述した繰り返し単位以外の繰り返し単位を有してもよい。
例えば樹脂(A)は、オキサチアン環基を有する繰り返し単位、オキサゾロン環基を有する繰り返し単位、ジオキサン環基を有する繰り返し単位、及びヒダントイン環基を有する繰り返し単位からなる群から選択される繰り返し単位を有していてもよい。
このような繰り返し単位を以下に例示する。
GPC法によりポリスチレン換算値として、樹脂(A)の重量平均分子量は、1,000~200,000が好ましく、2,000~30,000がより好ましく、3,000~20,000が更に好ましい。樹脂(A)の重量平均分子量を、1,000~200,000とすることにより、耐熱性及びドライエッチング耐性の劣化をより一層抑制できる。また、現像性の劣化、及び粘度が高くなって製膜性が劣化することもより一層抑制できる。
樹脂(A)の分散度(分子量分布)は、通常1.0~5.0であり、1.0~3.0が好ましく、1.0~2.5がより好ましく、1.0~2.0が更に好ましい。分散度が小さいものほど、解像度、及びレジスト形状がより優れ、更に、レジストパターンの側壁がよりスムーズであり、ラフネス性にもより優れる。
なお、固形分とは、組成物中の溶剤を除いた成分を意図し、溶剤以外の成分であれば液状成分であっても固形分とみなす。
また、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
本発明の組成物は、酸拡散制御剤を含有することが好ましい。酸拡散制御剤は、露光時に光酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用する。
酸拡散制御剤としては、例えば、塩基性化合物(DA)、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(DB)、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩(DC)、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(DD)、又はカチオン部に窒素原子を有するオニウム塩化合物(DE)等を酸拡散制御剤として使用できる。本発明の組成物においては、公知の酸拡散制御剤を適宜使用できる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0627]~[0664]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0095]~[0187]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0403]~[0423]、及び、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0259]~[0328]に開示された公知の化合物を酸拡散制御剤として好適に使用できる。
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表す。R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基を表す。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認することができる。
光酸発生剤と、光酸発生剤から生じた酸に対して相対的に弱酸である酸を発生するオニウム塩とを混合して用いた場合、活性光線性又は放射線の照射により光酸発生剤から生じた酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると、塩交換により弱酸を放出して強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため、見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。
化合物(DCA)としては、下記一般式(C-1)~(C-3)のいずれかで表される化合物が好ましい。
R1、R2、及びR3は、各々独立に炭素数1以上の置換基を表す。
L1は、カチオン部位とアニオン部位とを連結する2価の連結基又は単結合を表す。
-X-は、-COO-、-SO3 -、-SO2 -、及び-N--R4から選択されるアニオン部位を表す。R4は、隣接するN原子との連結部位に、カルボニル基(-C(=O)-)、スルホニル基(-S(=O)2-)、及びスルフィニル基(-S(=O)-)のうち少なくとも1つを有する1価の置換基を表す。
R1、R2、R3、R4、及びL1は、互いに結合して環構造を形成してもよい。また、一般式(C-3)において、R1~R3のうち2つを合わせて1つの2価の置換基を表し、N原子と2重結合により結合していてもよい。
酸の作用により脱離する基としては、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、又はヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、又はヘミアミナールエーテル基がより好ましい。
化合物(DD)の分子量は、100~1000が好ましく、100~700がより好ましく、100~500が更に好ましい。
化合物(DD)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(d-1)で表される。
Rbは、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30)、アリール基(好ましくは炭素数3~30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1~10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を表す。Rbは相互に結合して環を形成していてもよい。
Rbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、各々独立にヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。Rbが示すアルコキシアルキル基についても同様である。
2つのRbが相互に連結して形成する環としては、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環式炭化水素及びその誘導体等が挙げられる。
一般式(d-1)で表される基の具体的な構造としては、米国特許公報US2012/0135348A1号明細書の段落[0466]に開示された構造が挙げられるが、これに限定されない。
lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
Raは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。lが2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。この複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
Rbは、上記一般式(d-1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
一般式(6)において、Raとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、各々独立にRbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。
本発明における特に好ましい化合物(DD)の具体例としては、米国特許出願公開2012/0135348A1号明細書の段落[0475]に開示された化合物が挙げられるが、これに限定されない。
化合物(DE)の好ましい具体例としては、米国特許出願公開2015/0309408A1号明細書の段落[0203]に開示された化合物が挙げられるが、これに限定されない。
酸拡散制御剤の本発明の組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、組成物の全固形分に対して、0.001~20質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましい。
本発明の組成物は、溶剤を含有することが好ましい。
本発明の組成物においては、公知のレジスト溶剤を適宜使用できる。例えば、米国特許出願公開2016/0070167A1号明細書の段落[0665]~[0670]、米国特許出願公開2015/0004544A1号明細書の段落[0210]~[0235]、米国特許出願公開2016/0237190A1号明細書の段落[0424]~[0426]、及び、米国特許出願公開2016/0274458A1号明細書の段落[0357]~[0366]に開示された公知の溶剤を好適に使用できる。
組成物を調製する際に使用できる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4~10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4~10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及びピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。
水酸基を有する溶剤、及び水酸基を有さない溶剤としては、前述の例示化合物を適宜選択できるが、水酸基を含む溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、又は乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)、2-ヒドロキシイソ酪酸メチル、又は乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を有さない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を有していてもよいモノケトン化合物、環状ラクトン、又は酢酸アルキル等が好ましく、これらの中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチルエトキシプロピオネート、2-ヘプタノン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン、エチルエトキシプロピオネート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン又は2-ヘプタノンが更に好ましい。水酸基を有さない溶剤としては、プロピレンカーボネートも好ましい。
水酸基を有する溶剤と水酸基を有さない溶剤との混合比(質量比)は、1/99~99/1であり、10/90~90/10が好ましく、20/80~60/40がより好ましい。水酸基を有さない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が、塗布均一性の点で好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有することが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶剤でもよいし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤でもよい。
本発明の組成物は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。界面活性剤を含有することにより、波長が250nm以下、特には220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥のより少ないパターンを形成することが可能となる。
界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を用いることが特に好ましい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられる。また、エフトップEF301若しくはEF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431若しくは4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120若しくはR08(DIC(株)製);サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105若しくは106(旭硝子(株)製);トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製);GF-300若しくは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若しくはEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320若しくはPF6520(OMNOVA社製);又は、FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D若しくは222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、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。
また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。
本発明の組成物は、上記に説明した成分以外にも、カルボン酸、カルボン酸オニウム塩、Proceeding of SPIE, 2724,355 (1996)等に記載の分子量3000以下の溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、酸化防止剤などを適宜含有することができる。
固形分濃度とは、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量の質量百分率である。
本発明の組成物は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明の組成物は、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶若しくはサーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、その他のフォトファブリケーション工程、又は平版印刷版、若しくは酸硬化性組成物の製造に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。本発明において形成されるパターンは、エッチング工程、イオンインプランテーション工程、バンプ電極形成工程、再配線形成工程、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等において使用できる。
本発明は、本発明の感活性光線又は感放射線性組成物により形成された感活性光線性又は感放射線性膜(好ましくはレジスト膜)にも関する。このような膜は、例えば、本発明の組成物が基板等の支持体上に塗布されることにより形成される。この膜の厚みは、0.02~0.1μmが好ましい。基板上に塗布する方法としては、スピンコート、ロールコート、フローコート、ディップコート、スプレーコート、ドクターコート等の適当な塗布方法により基板上に塗布されるが、スピン塗布が好ましく、その回転数は1000~3000rpm(rotations per minute)が好ましい。塗布膜は60~150℃で1~20分間、好ましくは80~120℃で1~10分間プリベークして薄膜を形成する。
被加工基板及びその最表層を構成する材料は、例えば、半導体用ウエハの場合、シリコンウエハを用いることができ、最表層となる材料の例としては、Si、SiO2、SiN、SiON、TiN、WSi、BPSG、SOG、有機反射防止膜等が挙げられる。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV-40シリーズ、シプレー社製のAR-2、AR-3、AR-5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。
トップコートについては、特に限定されず、従来公知のトップコートを、従来公知の方法によって形成でき、例えば、特開2014-059543号公報の段落0072~0082の記載に基づいてトップコートを形成できる。
例えば、特開2013-61648号公報に記載されたような塩基性化合物を含有するトップコートをレジスト膜上に形成することが好ましい。トップコートが含み得る塩基性化合物の具体的な例は、上述の酸拡散抑制剤と同様である。
また、トップコートは、エーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合及びエステル結合からなる群より選択される基又は結合を少なくとも一つ含む化合物を含むことが好ましい。
疎水性樹脂に関しては、特開2013-61647号公報の[0017]~[0023](対応する米国公開特許公報2013/244438号の[0017]~[0023])、及び特開2014-56194号公報の[0016]~[0165]の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
トップコートは、芳香環を有する繰り返し単位を含有する樹脂を含むことが好ましい。芳香環を有する繰り返し単位を含有することで、特に電子線またはEUV露光の際に、二次電子の発生効率、及び活性光線又は放射線により酸を発生する化合物からの酸発生効率が高くなり、パターン形成時に高感度化、高解像化の効果が期待できる。
トップコート形成用組成物は、各成分を溶剤に溶解し、フィルター濾過することが好ましい。フィルターとしては、ポアサイズ0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のものが好ましい。また、組成物の固形分濃度が高い場合(例えば、25質量%以上)は、フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは3μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が更に好ましい。このフィルターは、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、又はナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば日本国特許出願公開第2002-62667号明細書(特開2002-62667)に開示されるように、循環的な濾過を行ってもよく、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ってもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
トップコート形成用組成物は、金属等の不純物を含まないことが好ましい。これら材料に含まれる金属成分の含有量としては、10ppm以下が好ましく、5ppm以下がより好ましく、1ppm以下が更に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。
レジスト組成物の原料(樹脂及び光酸発生剤等)の製造工程(原料を合成する工程等)に用いられる装置の装置内を、一部または全部グラスライニング処理することも、レジスト組成物の金属不純物の含有量を少量(例えば、質量ppmオーダー)にするために好ましい。このような方法が、例えば、2017年12月21日の化学工業日報に記載されている。
なお、トップコート形成用組成物を、レジスト膜の表面に、レジスト膜を溶解せずに均一に塗布するために、トップコート形成用組成物は、レジスト膜を溶解しない溶剤を含有することが好ましい。レジスト膜を溶解しない溶剤としては、後に詳述する有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)とは異なる成分の溶剤を用いることがさらに好ましい。
トップコートを形成後、必要に応じて基板を加熱(PB)する。
トップコートの屈折率は、解像性の観点から、レジスト膜の屈折率に近いことが好ましい。
トップコートは液浸液に不溶であることが好ましく、水に不溶であることがより好ましい。
トップコートの後退接触角は、液浸液追随性の観点から、トップコートに対する液浸液の後退接触角(23℃)が50~100度であることが好ましく、80~100度であることがより好ましい。
液浸露光においては、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ことから、動的な状態におけるトップコートに対する液浸液の接触角が重要になり、より良好なレジスト性能を得るためには、上記範囲の後退接触角を有することが好ましい。
ここで、トップコートの有機系現像液に対する溶解速度とは、トップコートを成膜した後に現像液に暴露した際の膜厚減少速度であり、本発明においては23℃の酢酸ブチルに浸漬させた際の速度とする。
トップコートの有機系現像液に対する溶解速度を1/sec秒以上、好ましくは10nm/sec以上とすることによって、レジスト膜を現像した後の現像欠陥発生が低減する効果がある。また、300nm/sec以下、好ましくは100nm/secとすることによって、おそらくは、液浸露光時の露光ムラが低減した影響で、レジスト膜を現像した後のパターンのラインエッジラフネスがより良好になるという効果がある。
トップコートはその他の公知の現像液、例えば、アルカリ水溶液などを用いて除去してもよい。使用できるアルカリ水溶液として具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液が挙げられる。
本発明は、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、レジスト膜を露光する露光工程と、露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する現像工程と、を含むパターン形成方法にも関する。
本発明において、上記露光は、電子線、ArFエキシマレーザー又は極紫外線を用いて行われることが好ましく、電子線又は極紫外線を用いて行われることがより好ましい。
次いで、ホットプレート上で、好ましくは60~150℃で5秒~20分間、より好ましくは80~120℃で15秒~10分間、さらに好ましくは80~120℃で1~10分間、露光後加熱(ポストエクスポージャーベーク)を行い、次いで、現像、リンス、乾燥することによりパターンを形成する。ここで、露光後加熱は、樹脂(A)における酸分解性基を有する繰り返し単位の酸分解性によって、適宜調整される。酸分解性が低い場合、露光後加熱の温度は110℃以上、加熱時間は45秒以上であることも好ましい。
現像液は適宜選択されるが、アルカリ現像液(代表的にはアルカリ水溶液)又は有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液ともいう)を用いることが好ましい。現像液がアルカリ水溶液である場合には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)等の、0.1~5質量%、好ましくは2~3質量%アルカリ水溶液で、0.1~3分間、好ましくは0.5~2分間、浸漬(dip)法、パドル(puddle)法、スプレー(spray)法等の常法により現像する。アルカリ現像液には、アルコール類及び/又は界面活性剤を、適当量添加してもよい。こうして、ネガ型パターンの形成おいては、未露光部分の膜は溶解し、露光された部分は現像液に溶解し難いことにより、またポジ型パターンの形成おいては、露光された部分の膜は溶解し、未露光部の膜は現像液に溶解し難いことにより、基板上に目的のパターンが形成される。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1~20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0~15.0である。
特に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%の水溶液が望ましい。
また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
特に、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の溶剤を含有する現像液であることが好ましい。
上記エステル系溶剤のヘテロ原子は、炭素原子および水素原子以外の原子であって、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。ヘテロ原子数は、2以下が好ましい。
炭素原子数が7以上かつヘテロ原子数が2以下のエステル系溶剤の好ましい例としては、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸2-メチルブチル、酢酸1-メチルブチル、酢酸ヘキシル、プロピオン酸ペンチル、プロピオン酸ヘキシル、プロピオン酸ヘプチル、ブタン酸ブチル、イソブタン酸イソブチルなどが挙げられ、酢酸イソアミル、又はイソブタン酸イソブチルを用いることが特に好ましい。
エステル系溶剤と炭化水素系溶剤とを組み合わせて用いる場合には、エステル系溶剤として酢酸イソアミルを用いることが好ましい。また、炭化水素系溶剤としては、レジスト膜の溶解性を調製するという観点から、飽和炭化水素溶剤(例えば、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン、ヘキサデカンなど)を用いることが好ましい。
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、2,5-ジメチル-4-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、ジイソブチルケトン、2,5-ジメチル-4-ヘキサノンを用いることが特に好ましい。
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、酢酸イソアミル、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、酪酸ブチル、2-ヒドロキシイソ酪酸メチ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、4-メチル-2-ペンタノール、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。
エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、アニソール、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
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使用できる。
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、ウンデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
なお、炭化水素系溶剤である脂肪族炭化水素系溶剤においては、同じ炭素数で異なる構造の化合物の混合物であってもよい。例えば、脂肪族炭化水素系溶媒としてデカンを使用した場合、同じ炭素数で異なる構造の化合物である2-メチルノナン、2,2-ジメチルオクタン、4-エチルオクタン、イソオクタンなどが脂肪族炭化水素系溶媒に含まれていてもよい。
また、上記同じ炭素数で異なる構造の化合物は、1種のみが含まれていてもよいし、上記のように複数種含まれていてもよい。
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。
有機系現像液における有機溶剤(複数混合の場合は合計)の濃度は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは50~100質量%、さらに好ましくは85~100質量%、さらにより好ましくは90~100質量%、特に好ましくは95~100質量%である。最も好ましくは、実質的に有機溶剤のみからなる場合である。なお、実質的に有機溶剤のみからなる場合とは、微量の界面活性剤、酸化防止剤、安定剤、消泡剤などを含有する場合を含むものとする。
特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。
5kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、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、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソアミル、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、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、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系溶剤、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、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、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のアミド系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、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。
特に好ましい範囲である2kPa以下の蒸気圧を有する具体的な例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン、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、フェニルアセトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、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、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、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系溶剤、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、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のアミド系溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号公報、特開昭61-226746号公報、特開昭61-226745号公報、特開昭62-170950号公報、特開昭63-34540号公報、特開平7-230165号公報、特開平8-62834号公報、特開平9-54432号公報、特開平9-5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、好ましくは0.0001~2質量%、さらに好ましくは0.0001~1質量%、特に好ましくは0.0001~0.1質量%である。
上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm2以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm2以下、更に好ましくは1mL/sec/mm2以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm2以上が好ましい。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、レジスト膜・パターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm2)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものを挙げることができ、特に、酢酸ブチル及びメチルイソブチルカルビノールを好適に挙げることができる。
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、より好ましくは、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、更に好ましくは、アルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行うことが好ましい。
なお、上記脂肪族炭化水素系溶剤の炭素原子数の上限値は特に限定されないが、例えば、16以下が挙げられ、14以下が好ましく、12以下がより好ましい。
上記脂肪側炭化水素系溶剤の中でも、特に好ましくは、デカン、ウンデカン、ドデカンであり、最も好ましくはウンデカンである。
このようにリンス液に含まれる有機溶剤として炭化水素系溶剤(特に脂肪族炭化水素系溶剤)を用いることで、現像後にわずかにレジスト膜に染み込んでいた現像液が洗い流されて、膨潤がより抑制され、パターン倒れが抑制されるという効果が一層発揮される。
これら材料に含まれる不純物の含有量としては、1ppm以下が好ましく、1ppb以下がより好ましく、100ppt(parts per trillion)以下が更に好ましく、10ppt以下が特に好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が最も好ましい。
各種材料から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、フィルターを用いた濾過を挙げることができる。フィルター孔径としては、ポアサイズ10nm以下が好ましく、5nm以下がより好ましく、3nm以下が更に好ましい。フィルターの材質としては、ポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のフィルターが好ましい。フィルターは、これらの材質とイオン交換メディアを組み合わせた複合材料であってもよい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルター濾過工程では、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種類のフィルターを使用する場合は、孔径及び/又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用しても良い。また、各種材料を複数回濾過してもよく、複数回濾過する工程が循環濾過工程であっても良い。
また、各種材料に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う、装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。各種材料を構成する原料に対して行うフィルター濾過における好ましい条件は、上記した条件と同様である。
フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行っても良く、フィルター濾過と吸着材を組み合わせて使用しても良い。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができ、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材を使用することができる。
また、本発明の有機系処理液に含まれる金属等の不純物を低減する方法としては、各種材料を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、各種材料を構成する原料に対してフィルター濾過を行う、装置内をテフロン(登録商標)でライニングする等してコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。各種材料を構成する原料に対して行うフィルター濾過における好ましい条件は、上記した条件と同様である。
フィルター濾過の他、吸着材による不純物の除去を行ってもよく、フィルター濾過と吸着材を組み合わせて使用してもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができ、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材を使用することができる。
現像液及びリンス液に使用し得る有機溶剤(「有機系処理液」ともいう)としては、収容部を有する、化学増幅型又は非化学増幅型レジスト膜のパターニング用有機系処理液の収容容器に保存されたものを使用することが好ましい。この収容容器としては、例えば、収容部の、有機系処理液に接触する内壁が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及び、ポリエチレン-ポリプロピレン樹脂のいずれとも異なる樹脂、又は、防錆・金属溶出防止処理が施された金属から形成された、レジスト膜のパターニング用有機系処理液の収容容器であることが好ましい。この収容容器の上記収容部に、レジスト膜のパターニング用有機系処理液として使用される予定の有機溶剤を収容し、レジスト膜のパターニング時において、上記収容部から排出したものを使用することができる。
・JFE社製 鋼製ドラム缶(接液内面;燐酸亜鉛皮膜)
配管に通す溶剤としては、レジストを溶解し得るものであれば特に限定されず、例えば上述した有機溶媒が挙げられ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチ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、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチ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、2-ヘプタノン、乳酸エチル、1-プロパノール、アセトン、等を用いることができる。中でも好ましくは、PGMEA,PGME,シクロヘキサノンを用いることができる。
また、本発明は、上記したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法にも関する。本発明の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイスは、電気電子機器(例えば、家電、OA(Office Automation)関連機器、メディア関連機器、光学用機器、及び通信機器等)に、好適に搭載される。
(A)酸の作用により極性が増大する樹脂、及び
(B)活性光線又は放射線の照射によって酸を発生する化合物であって、下記一般式(I)で表される、化合物
を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
上記樹脂(A)が下記一般式(A)で表される繰り返し単位を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
RA、RB、及びRC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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、RCはArAと結合して環を形成していてもよく、その場合のRCは単結合又はアルキレン基を表す。
LAは、単結合又は2価の連結基を表す。
ArAは、(n+1)価の芳香環基を表す。ArAがRCと結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1~5の整数を表す。
一般式(I)中、
M1 +、及びM2 +は、それぞれ独立に、カチオンを表す。
Xは、(m+1)価の連結基を表す。
A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、下記式(B-1)~(B-27)で表される基からなる群より選ばれる基である。
YF1は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y1は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-2)中、
Y2は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-3)中、
YF2は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y3は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Raは、有機基を表す。
Y4は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ra1は、有機基を表す。
一般式(B-5)中、
YF3は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y5は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rbは、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-6)中、
Y6は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rb1は、水素原子、又は有機基を表す。
YF4は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y7は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rcは、有機基を表す。
一般式(B-8)中、
Y8は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rc1は、有機基を表す。
一般式(B-9)中、YF5は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y9は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rdは、有機基を表す。
Y10は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rd1は、有機基を表す。
一般式(B-12)中、
Reは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表す。
oは1~4の整数を表す。
oが2以上の整数を表す場合は、複数のReは同一であっても異なっていても良い。
YF6は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y11は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-14)中、
Y12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-15)中、
YF7は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y13は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rfは、有機基を表す。
Y14は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rf1は、有機基を表す。
一般式(B-17)中、
YF8は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y15は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rgは、有機基を表す。
Rhは、有機基を表す。
一般式(B-18)中、
Y16は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rg1は、有機基を表す。
Rh1は、有機基を表す。
YF9は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y17は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-20)中、
Y18は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-21)中、
YF10は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y19は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Riは、有機基を表す。
Rjは、有機基を表す。
Y20は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ri1は、有機基を表す。
Rj1は、有機基を表す。
一般式(B-23)中、
Rkは、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
pは1~4の整数を表す。
pが2以上の整数を表す場合は、複数のRkは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-24)中、
Rlは、水素原子、有機基、又は、ハロゲン原子を表す。
qは1~4の整数を表す。
qが2以上の整数を表す場合は、複数のRlは同一であっても異なっていても良い。
Rc2は、有機基を表す。
YF11は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rc3は、有機基を表す。
一般式(B-26)中、
YF12は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rd2は、有機基を表す。
一般式(B-27)中、
YF13は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
一般式(B-1)~(B-27)において、
*は、結合位置を表す。
A1 -は、A2 -で表される基とは異なる構造を表す。
mは1又は2を表す。mが2を表す場合は、複数のM1 +は同一であっても異なっていてもよい。mが2を表す場合は、複数のA1 -は同一であっても異なっていてもよい。
一般式(I)中のM1 +、M2 +、X、及び一般式(B-1)~(B-27)における各基は、上記化合物(B)における一般式(I)中のM1 +、M2 +、X、及び一般式(B-1)~(B-27)における各基とそれぞれ同様である。
使用した樹脂(A)の繰り返し単位の構造及びその含有量(モル比率)、重量平均分子量(Mw)、及び分散度(Mw/Mn)を以下に示す。
なお、樹脂A’-1は、樹脂(A)ではないが、便宜上、以下に記載した。
化合物(B-1)~(B-27)は、表1に記載のカチオンと表1に記載のアニオンを組み合わせてなるものである。なお、カチオンについては、化合物中に含まれるカチオンの数についても併記した。
表2に、光酸発生剤から発生する酸の酸解離定数pKaを示す。
なお、光酸発生剤から発生する酸の酸解離定数pKaの測定に当たっては、具体的には、化合物B-1~B-27における各カチオン部位をH+に置き換えて形成される化合物(例えば、化合物B-1の場合、トリフェニルスルホニウムカチオンをH+に置き換えて形成される化合物)を対象として、上述した通り、ACD/Labs社のソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を計算により求めた。また、上記手法によりpKaが算出できない場合には、DFT(密度汎関数法)に基づいてGaussian16により得られる値を採用した。
下記表中、「pKa1」とは第一段階目の酸解離定数を示し、「pKa2」とは第二段階目の酸解離定数を示し、「pKa3」とは第三段階目の酸解離定数を示す。pKaの値が小さいほど、酸性度が高いことを意味する。
化合物B-15から発生する酸(化合物B-15のスルホニウムカチオンをH+に置き換えて形成される化合物)は対称構造であるため、2つの第1の酸性部位(HA1)の酸解離定数pKaは、理論上では同じ値となる。しかしながら、上述した算出方法では、2つの第1の酸性部位(HA1)の酸解離定数が、第一段階目の酸解離定数pKa1と第二段階目の酸解離定数pKa2として求められる。化合物B-15から発生する酸については、2つの第1の酸性部位(HA1)の酸解離定数pKaのうち最も小さい値(つまり酸解離定数pKa1)が上述した酸解離定数a1に該当する。
使用した酸拡散制御剤の構造を以下に示す。
使用した光酸発生剤(B’)の構造を以下に示す。
界面活性剤としては、下記W-1~W-4を用いた。
W-1:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製;フッ素及びシリコン系)
W-2: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-3:トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製;フッ素系)
W-4:PF6320(OMNOVA社製;フッ素系)
使用した溶剤を以下に示す。
S-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
S-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
S-3:乳酸エチル(EL)
S-4:3-エトキシプロピオン酸エチル(EEP)
S-5:2-ヘプタノン(MAK)
S-6:3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP)
S-7:酢酸3-メトキシブチル
(1)支持体の準備
酸化窒化Crを蒸着した8インチウェハー(通常のフォトマスクブランクスに使用する遮蔽膜処理を施した物)を準備した。
(2)レジスト組成物の調製
表3に示す成分を同表に示す溶剤に溶解させて溶液を調製し、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レジスト組成物を調製した。
(3)レジスト膜の作製
上記8インチウェハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いてレジスト組成物を塗布し、120℃、600秒間ホットプレート上で乾燥して、膜厚100nmのレジスト膜を得た。すなわち、レジスト塗布ウェハーを得た。
(4)レジストパターンの作製
上記(3)で得られたレジスト膜に電子線描画装置((株)アドバンテスト製;F7000S、加速電圧50KeV)を用いて、パターン照射を行った。照射後に、100℃、600秒ホットプレート上で加熱し、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。
(5)レジストパタ-ンの評価
得られたパターンを下記の方法で、解像性、ラフネス性能について評価した。結果を後掲の表4に示す。
上記感度(Eop)を示す露光量における限界解像力(ラインとスペース(ライン:スペース=1:1)が分離解像する最小の線幅)を解像力(nm)とした。
上記感度(Eop)における孤立スペース(ライン:スペース=100:1)の限界解像力(ラインとスペースが分離解像する最小のスペース幅)を求めた。そして、この値を「孤立スペースパターン解像力(nm)」とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
ライン幅が平均30nmのラインパターンを解像する時の最適露光量にて解像した20nm(1:1)のラインアンドスペースのパターンに対して、測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S-9380II))を使用してパターン上部から観察する際、線幅を任意のポイントで観測し、その測定ばらつきを3σ(nm)で評価した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
(4)レジストパターンの作製
上記(3)で得られたレジスト膜の塗布されたウェハを、EUV露光装置(Exitech社製 Micro Exposure Tool、NA(開口数)0.3、Quadrupole、アウターシグマ0.68、インナーシグマ0.36)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を使用して、パターン露光を行った。露光後、ホットプレート上で、100℃で90秒間加熱した後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスした。その後、4000rpmの回転数で30秒間ウェハを回転させた後、95℃で60秒間ベークを行い乾燥した。
(5)レジストパタ-ンの評価
得られたパターンを下記の方法で、解像性、ラフネス性能について評価した。結果を後掲の表5に示す。
上記感度(Eop)を示す露光量における限界解像力(ラインとスペース(ライン:スペース=1:1)が分離解像する最小の線幅)を解像力(nm)とした。
上記感度(Eop)における孤立スペース(ライン:スペース=100:1)の限界解像力(ラインとスペースが分離解像する最小のスペース幅)を求めた。そして、この値を「孤立スペースパターン解像力(nm)」とした。この値が小さいほど性能が良好であることを示す。
ライン幅が平均30nmのラインパターンを解像する時の最適露光量にて解像した20nm(1:1)のラインアンドスペースのパターンに対して、測長走査型電子顕微鏡(SEM((株)日立製作所S-9380II))を使用してパターン上部から観察する際、線幅を任意のポイントで観測し、その測定ばらつきを3σ(nm)で評価した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
なお、本出願は、2020年3月31日出願の日本特許出願(特願2020-65191)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (14)
- (A)酸の作用により極性が増大する樹脂、及び
(B)活性光線又は放射線の照射によって酸を発生する化合物であって、下記一般式(I)で表される、化合物
を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
前記樹脂(A)が下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(AI)中、
RA、RB、及びRC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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、RCはArAと結合して環を形成していてもよく、その場合のRCは単結合又はアルキレン基を表す。
LAは、単結合又は2価の連結基を表す。
ArAは、(n+1)価の芳香環基を表す。ArAがRCと結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1~5の整数を表す。
一般式(I)中、
M1 +、及びM2 +は、それぞれ独立に、カチオンを表す。
Xは、単結合又は(m+1)価の連結基を表す。
A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、アニオン性基を表す。A1 -は、A2 -で表される酸アニオン基とは異なる構造を表す。
mは1又は2を表す。mが2を表す場合は、複数のM1 +は同一であっても異なっていてもよい。mが2を表す場合は、複数のA1 -は同一であっても異なっていてもよい。
但し、一般式(I)で表される化合物のM1 +及びM2 +がそれぞれ水素原子で置換された化合物(PI)が、HA1で表される基の酸解離定数a1と、A2Hで表される基の酸解離定数a2とを有し、酸解離定数a1は、酸解離定数a2よりも低く、酸解離定数a1は-1.5以上である。 - 前記一般式(I)中、A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、下記一般式(B-1)~(B-27)で表される基からなる群より選ばれる基である、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。
一般式(B-1)中、
YF1は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y1は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-2)中、
Y2は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-3)中、
YF2は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y3は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Raは、有機基を表す。
一般式(B-4)中、
Y4は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ra1は、有機基を表す。
一般式(B-5)中、
YF3は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y5は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rbは、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-6)中、
Y6は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rb1は、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-7)中、
YF4は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y7は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rcは、有機基を表す。
一般式(B-8)中、
Y8は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rc1は、有機基を表す。
一般式(B-9)中、
YF5は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y9は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rdは、有機基を表す。
一般式(B-10)中、
Y10は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rd1は、有機基を表す。
一般式(B-12)中、
Reは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表す。
oは1~4の整数を表す。
oが2以上の整数を表す場合は、複数のReは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-13)中、
YF6は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y11は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-14)中、
Y12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-15)中、
YF7は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y13は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rfは、有機基を表す。
一般式(B-16)中、
Y14は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rf1は、有機基を表す。
一般式(B-17)中、
YF8は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y15は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rgは、有機基を表す。
Rhは、有機基を表す。
一般式(B-18)中、
Y16は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rg1は、有機基を表す。
Rh1は、有機基を表す。
一般式(B-19)中、
YF9は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y17は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-20)中、
Y18は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-21)中、
YF10は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y19は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Riは、有機基を表す。
Rjは、有機基を表す。
一般式(B-22)中、
Y20は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ri1は、有機基を表す。
Rj1は、有機基を表す。
一般式(B-23)中、
Rkは、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
pは1~4の整数を表す。
pが2以上の整数を表す場合は、複数のRkは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-24)中、
Rlは、水素原子、有機基、又は、ハロゲン原子を表す。
qは1~4の整数を表す。
qが2以上の整数を表す場合は、複数のRlは同一であっても異なっていても良い。
Rc2は、有機基を表す。
一般式(B-25)中、
YF11は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rc3は、有機基を表す。
一般式(B-26)中、
YF12は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rd2は、有機基を表す。
一般式(B-27)中、
YF13は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
一般式(B-1)~(B-27)において、
*は、結合位置を表す。 - 前記化合物(PI)において、前記酸解離定数a1と前記酸解離定数a2との差が2.0以上である、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。
- 前記化合物(PI)において、前記酸解離定数a2が2.0以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 前記一般式(I)において、A1 -が前記一般式(B-2)又は(B-23)で表される基である、請求項2~4のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 前記一般式(I)において、A1 -が前記一般式(B-2)で表される基である、請求項2~5のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- (A)酸の作用により極性が増大する樹脂が、酸分解性基を有する繰り返し単位を含み、前記酸分解性基を有する繰り返し単位は、酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基、及び酸の作用により分解してフェノール性水酸基を生じる基からなる群より選ばれる繰り返し単位である、請求項1~6のいずれか一項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
- 前記酸分解性基を有する繰り返し単位が、下記一般式(3)~(7)で表される繰り返し単位から選ばれる1種以上を含む、請求項7に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(3)中、R5、R6、及びR7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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
L2は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R8~R10は、それぞれ独立に、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。なお、R8~R10のうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
一般式(4)中、R11~R14は、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表す。但し、R11及びR12のうち少なくとも一方は、有機基を表す。
X1は、-CO-、-SO-、又は-SO2-を表す。
Y1は、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、又は-NR34-を表す。R34は、水素原子又は有機基を表す。
L3は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R15~R17は、それぞれ独立に、アルキル基、フッ素原子を有していてもよいシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。なお、R15~R17のうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。
一般式(5)中、R18及びR19は、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表す。
R20及びR21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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。なお、R20とR21とは、互いに結合して環を形成してもよい。
一般式(6)中、R22、R23、及びR24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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
L4は、単結合又は2価の連結基を表す。
Ar1は、芳香環基を表す。
R25~R27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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。なお、R26とR27とは、互いに結合して環を形成してもよい。また、Ar1は、R24又はR25と結合して環を形成してもよい。
一般式(7)中、R28、R29、及びR30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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。
L5は、単結合、又は2価の連結基を表す。
R31及びR32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、アリール基、アラルキル基、又はアルケニル基を表す。
R33は、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。なお、R32とR33とは、互いに結合して環を形成してもよい。 - 前記酸分解性基を有する繰り返し単位が、前記一般式(6)で表される繰り返し単位、及び前記一般式(7)で表される繰り返し単位から選ばれる1種以上を含む、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。
- 前記酸分解性基を有する繰り返し単位が、ハロゲン原子を含まない請求項7~9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。
- (A)酸の作用により極性が増大する樹脂、及び
(B)活性光線又は放射線の照射によって酸を発生する化合物であって、下記一般式(I)で表される、化合物
を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、
前記樹脂(A)が下記一般式(A)で表される繰り返し単位を含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(AI)中、
RA、RB、及びRC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、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。但し、RCはArAと結合して環を形成していてもよく、その場合のRCは単結合又はアルキレン基を表す。
LAは、単結合又は2価の連結基を表す。
ArAは、(n+1)価の芳香環基を表す。ArAがRCと結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。
nは、1~5の整数を表す。
一般式(I)中、
M1 +、及びM2 +は、それぞれ独立に、カチオンを表す。
Xは、(m+1)価の連結基を表す。
A1 -、及びA2 -は、それぞれ独立に、下記一般式(B-1)~(B-27)で表される基からなる群より選ばれる基である。
一般式(B-1)中、
YF1は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y1は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-2)中、
Y2は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-3)中、
YF2は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y3は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Raは、有機基を表す。
一般式(B-4)中、
Y4は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ra1は、有機基を表す。
一般式(B-5)中、
YF3は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y5は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rbは、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-6)中、
Y6は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rb1は、水素原子、又は有機基を表す。
一般式(B-7)中、
YF4は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y7は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rcは、有機基を表す。
一般式(B-8)中、
Y8は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rc1は、有機基を表す。
一般式(B-9)中、
YF5は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y9は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rdは、有機基を表す。
一般式(B-10)中、
Y10は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rd1は、有機基を表す。
一般式(B-12)中、
Reは、水素原子、有機基、又はハロゲン原子を表す。
oは1~4の整数を表す。
oが2以上の整数を表す場合は、複数のReは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-13)中、
YF6は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y11は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-14)中、
Y12は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-15)中、
YF7は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y13は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rfは、有機基を表す。
一般式(B-16)中、
Y14は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rf1は、有機基を表す。
一般式(B-17)中、
YF8は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y15は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rgは、有機基を表す。
Rhは、有機基を表す。
一般式(B-18)中、
Y16は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Rg1は、有機基を表す。
Rh1は、有機基を表す。
一般式(B-19)中、
YF9は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y17は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-20)中、
Y18は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
一般式(B-21)中、
YF10は、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Y19は、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Riは、有機基を表す。
Rjは、有機基を表す。
一般式(B-22)中、
Y20は、それぞれ独立に、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
Ri1は、有機基を表す。
Rj1は、有機基を表す。
一般式(B-23)中、
Rkは、水素原子、又は、フッ素原子を有さない置換基を表す。
pは1~4の整数を表す。
pが2以上の整数を表す場合は、複数のRkは同一であっても異なっていても良い。
一般式(B-24)中、
Rlは、水素原子、有機基、又は、ハロゲン原子を表す。
qは1~4の整数を表す。
qが2以上の整数を表す場合は、複数のRlは同一であっても異なっていても良い。
Rc2は、有機基を表す。
一般式(B-25)中、
YF11は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rc3は、有機基を表す。
一般式(B-26)中、
YF12は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
Rd2は、有機基を表す。
一般式(B-27)中、
YF13は、それぞれ独立に、フッ素原子、又はパーフルオロアルキル基を表す。
一般式(B-1)~(B-27)において、
*は、結合位置を表す。
A1 -は、A2 -で表される基とは異なる構造を表す。
mは1又は2を表す。mが2を表す場合は、複数のM1 +は同一であっても異なっていてもよい。mが2を表す場合は、複数のA1 -は同一であっても異なっていてもよい。 - 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により形成された感活性光線性又は感放射線性膜。
- 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を用いてレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記レジスト膜を露光する露光工程と、露光された前記レジスト膜を、現像液を用いて現像する現像工程と、を含むパターン形成方法。
- 請求項13に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
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