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JP5915067B2 - 化合物、樹脂、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 - Google Patents

化合物、樹脂、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法 Download PDF

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JP5915067B2
JP5915067B2 JP2011221031A JP2011221031A JP5915067B2 JP 5915067 B2 JP5915067 B2 JP 5915067B2 JP 2011221031 A JP2011221031 A JP 2011221031A JP 2011221031 A JP2011221031 A JP 2011221031A JP 5915067 B2 JP5915067 B2 JP 5915067B2
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Description

本発明は、化合物、樹脂、レジスト組成物及び該レジスト組成物を用いるレジストパターンの製造方法に関する。
近年、半導体の微細加工技術として、ArFエキシマレーザー(波長:193nm)等の短波長光を露光源とする光リソグラフィ技術が活発に検討されている。このような光リソグラフィ技術に用いられるレジスト組成物は、酸の作用によってアルカリ水溶液に対する溶解性が変化する樹脂と、酸発生剤とが含有されている。
例えば、特許文献1には、モノマー(a1−1−2)で表される構造単位、モノマー(a2−1−1)で表される構造単位及びモノマー(a3−1−1)で表される構造単位からなる以下で表される樹脂を含有するレジスト組成物が記載されている。
Figure 0005915067
特開2007−161707号公報
従来から知られる上記レジスト組成物では、得られるパターンのマスクエラーファクター(MEF)が必ずしも十分に満足できない場合があった。
本発明は、以下の〔1〕〜〔18〕記載の発明を含む。
〔1〕式(I)で表される化合物。
Figure 0005915067
[式(I)中、
は、単結合又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。
は、2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
mは0又は1を表す。
及びLは、それぞれ独立に、単結合又は2価の炭素数1〜6の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
環W及び環Wは、互いに独立に、炭素数3〜36の炭化水素環を表す。
及びRは、互いに独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
及びRは、互いに独立に、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
は、水素原子又はメチル基を表す。
tは、0〜2の整数を表す。tが2のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
uは、0〜2の整数を表す。uが2のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
〔2〕前記Tが、単結合である前記〔1〕記載の化合物。
〔3〕前記mが、0である前記〔1〕又は〔2〕記載の化合物。
〔4〕前記Lが、カルボニル基である前記〔1〕〜〔3〕のいずれか記載の化合物。
〔5〕前記Lが、メチレン基又は単結合である前記〔1〕〜〔4〕のいずれか記載の化合物。
〔6〕前記〔1〕〜〔5〕のいずれか記載の化合物に由来する構造単位を有する樹脂。
〔7〕酸に不安定な基を有するモノマー(但し、式(I)で表される化合物ではない)に由来する構造単位を、さらに有する前記〔6〕記載の樹脂。
〔8〕酸に不安定な基を有するモノマーが、式(a1−1)で表されるモノマー又は式(a1−2)で表されるモノマーである前記〔7〕記載の樹脂。
Figure 0005915067
[式(a1−1)及び式(a1−2)中、
a1及びLa2は、それぞれ独立に、−O−又は*−O−(CH2k1−CO−O−を表す。ここで、k1は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
a4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
m1は0〜14の整数を表す。
n1は0〜10の整数を表す。
n2は0〜3の整数を表す。]
〔9〕ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を、さらに有する前記〔6〕〜〔8〕のいずれか記載の樹脂。
〔10〕ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーが、式(a2−1)で表されるモノマーである前記〔9〕記載の樹脂。
Figure 0005915067
[式(a2−1)中、
a3は、−O−又は*−O−(CH2k2−CO−O−を表す。ここで、k2は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。]
〔11〕ラクトン環を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を、さらに有する前記〔6〕〜〔10〕のいずれか記載の樹脂。
〔12〕ラクトン環を有する酸安定モノマーが、式(a3−1)、式(a3−2)及び式(a3−3)で表されるモノマーから選ばれる少なくとも1種である前記〔11〕記載の樹脂。
Figure 0005915067
[式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は*−O−(CH2k3−CO−O−を表す。ここで、k3は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表す。
p1、q1又はr1が2以上のとき、それぞれ、複数存在するRa21、Ra22又はRa23は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
〔13〕前記〔6〕〜〔12〕のいずれか記載の樹脂、酸発生剤及び溶剤を含むレジスト組成物。
〔14〕フッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する樹脂を、さらに含有する前記〔13〕記載のレジスト組成物。
〔15〕フッ素原子を有する酸安定モノマーが、式(a4−1)で表されるモノマーである前記〔14〕記載のレジスト組成物。
Figure 0005915067
[式(a4−1)中、
41は、水素原子又はメチル基を表す。
41は、式(a4−g1)
Figure 0005915067
(式(a4−g1)中、
ssは0〜2の整数を表す。
40及びA43は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
ssが2のとき、複数存在するA40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
40は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
ssが2のとき、複数存在するX40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表す。
42は、フッ素原子を有する炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。該脂肪族炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。]
〔16〕酸発生剤が、式(B1)で表される塩である前記〔13〕〜〔15〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔17〕式(B1)におけるYが、置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基である前記〔16〕記載のレジスト組成物。
〔18〕(1)前記〔13〕〜〔17〕のいずれか記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を現像する工程、
を含むレジストパターンの製造方法。
本発明のレジスト組成物を用いれば、マスクエラーファクター(MEF)に優れたレジストパターンを製造できる。
<樹脂(A)>
本発明の樹脂は、式(I)で表される化合物(以下「化合物(I)」という場合がある)に由来する構造単位を有する。
Figure 0005915067
[式(I)中、
は、単結合又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。
は、2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
mは0又は1を表す。
及びLは、それぞれ独立に、単結合又は2価の炭素数1〜6の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
環W及び環Wは、互いに独立に、炭素数3〜36の炭化水素環を表す。
及びRは、互いに独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
及びRは、互いに独立に、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
は、水素原子又はメチル基を表す。
tは、0〜2の整数を表す。tが2のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
uは、0〜2の整数を表す。uが2のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
は、単結合又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。かかる芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。Tは、単結合であることが好ましい。
は、2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表す。かかる飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基、分枝鎖状アルカンジイル基及び環状飽和炭化水素基が挙げられる。
直鎖状アルカンジイル基としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ヘキサデカン−1,16−ジイル基、ヘプタデカン−1,17−ジイル基が挙げられる。
分枝鎖状アルカンジイル基としては、例えば、前記直鎖状アルカンジイル基に、炭素数1〜4のアルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等)の側鎖を付け加えたものが挙げられる。
2価の環状飽和炭化水素基としては、シクロアルカンジイル基(例えばシクロヘキサンジイル基)、2価の橋かけ環状炭化水素基(例えばアダマンタンジイル基)が挙げられる。
はこれらの基のうち2種以上を組み合わせたものでもよい。
また、Lの飽和炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。Lは、好ましくは式(L1−A)で表される。
Figure 0005915067
[式(L1−A)中、L11は炭素数1〜16の飽和炭化水素基を表す。*は結合手を表し、左側の結合手は酸素原子と、右側の結合手は環Wと、それぞれ結合する。]
11は、−CH−、−(CH−、−(CH−、−(CH−又は−(CH12−であることが好ましい。
及びLは、それぞれ独立に、単結合又は2価の炭素数1〜6の飽和炭化水素基を表す。かかる飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基又は分岐状アルカンジイル基が挙げられる。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;及び、該直鎖状アルキレン基に、アルキル基(好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基)の側鎖を有したもの、例えば、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;が挙げられる。
及びLで表される2価の炭素数1〜6の飽和炭化水素基におけるメチレン基が酸素原子又はカルボニル基で置き換わった基としては、例えば、カルボニル基(−CO−)、−CO−O−CH−CO−等が挙げられる。
は、単結合、メチレン基又はカルボニル基であることが好ましく、単結合又はカルボニル基であることがより好ましく、カルボニル基であることがさらに好ましい。
は、単結合、メチレン基又はカルボニル基であることが好ましく、単結合又はメチレン基であることがより好ましく、メチレン基であることがさらに好ましい。
環W及び環Wで表される炭素数3〜36の炭化水素環とは、炭素原子及び水素原子のみからなる環をいう。かかる飽和炭化水素環としては、例えば、シクロヘキサン環、アダマンタン環、芳香族環等が挙げられ、アダマンタン環が好ましい。
、R、R及びRで表される炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
及びRは、水素原子、ヒドロキシ基、メチル基又はエチル基であることが好ましく、水素原子、ヒドロキシ基又はメチル基であることがより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。
及びRは、ヒドロキシ基、メチル基又はエチル基であることが好ましく、ヒドロキシ基又はメチル基であることがより好ましい。
式(I)において、下記式(I−A)
Figure 0005915067
[式(I−A)中、R、環W及びtは、それぞれ上記と同じ意味を表す。*は結合手を表す。]
で表される基としては、例えば、下記の基等が挙げられる。
Figure 0005915067
Figure 0005915067
式(I)において、環Wとしては、例えば、以下の基等が挙げられる。
Figure 0005915067
式(I)で表される化合物は、例えば、以下で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
ここに示す式(I−1)〜式(I−54)で表される化合物(I)において、以下に示す部分構造Mを、以下に示す部分構造Aに置き換えたものも化合物(I)の具体例として挙げることができる。
Figure 0005915067
次に、化合物(I)の製造方法について説明する。例えば、式(I)においてTが単結合、mが0、Lがカルボニル基、かつ、Lがメチレン基である式(IA)で表される化合物の製造方法を下記に示す。
Figure 0005915067
(式中、環W、環W、R、R、R、R、R、t及びuは、それぞれ上記と同じ意味を表す。)
式(IA−a)で表される化合物と式(IA−b)で表される化合物とを塩基触媒の存在下、溶媒中で、反応させることにより、式(IA−c)で表される化合物を得ることができる。溶媒としては、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。塩基触媒としては、トリエチルアミン等が挙げられる。
Figure 0005915067
[上式中、環W、環W、R、R、R、R、R、t及びuは、それぞれ前記と同義である。X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、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、塩素原子が好ましい。]
式(IA−a)で表される化合物としては、以下で表される化合物などが挙げられる。
Figure 0005915067
式(IA−b)で表される化合物としては、以下で表される化合物などが挙げられる。
Figure 0005915067
式(IA−c)で表される化合物と式(IA−d)で表される化合物とを、触媒の存在下、溶剤中で反応させることにより、式(IA)で表される化合物を得ることができる。ここで、触媒としては、N−メチルピロリジンが好ましい。溶剤としては、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミドが好ましい。
Figure 0005915067
[上式中、環W、環W、R、R、R、R、R、t及びuは、それぞれ前記と同義である。Xは、ハロゲン原子又は(メタ)アクリロイルオキシ基を表す。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、塩素原子が好ましい。]
式(IA−d)で表される化合物としては、(メタ)アクリル酸クロライド、(メタ)アクリル酸無水物等が挙げられる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」「(メタ)アクリル」並びに「(メタ)アクリレート」なる記載は、それぞれ「アクリロイル及びメタクリロイルの総称」「アクリル及びメタクリルの総称」並びに「アクリレート及びメタクリレートの総称」をそれぞれ意味する。
樹脂(A)において、該樹脂(A)の全構造単位(100モル%)に対する式(I)で表される化合物に由来する構造単位の含有割合は1〜50モル%の範囲が好ましく、3〜40モル%の範囲がより好ましく、5〜30モル%の範囲がさらに好ましい。
樹脂(A)は、式(I)で表される化合物に由来する構造単位に加えて、酸に不安定な基を有するモノマー(但し、式(I)で表される化合物ではない)に由来する構造単位を含有していることが好ましい。
かかる酸に不安定な基を有するモノマー(以下「酸に不安定な基を有するモノマー(a1)」という場合がある)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
〈酸に不安定な基を有するモノマー(a1)〉
「酸に不安定な基」とは、酸と接触すると分解して、親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)に変化し得る基を意味する。酸に不安定な基としては、例えば、式(1)で表される基、式(2)で表される基等が挙げられる。
Figure 0005915067
[式(1)中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜20の脂環式炭化水素基を表すか、Ra1及びRa2は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成する。*は結合手を表す。]
Figure 0005915067
[式(2)中、Ra1’及びRa2’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra3’は、炭素数1〜20の炭化水素基を表すか、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成する。前記の各炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又は硫黄原子に置き換わっていてもよい。*は結合手を表す。]
a1〜Ra3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の飽和炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及び下記のような基(式中、*は結合手を表す。)等が挙げられる。式(1)では、脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16である。
Figure 0005915067
a1及びRa2が互いに結合して2価の炭化水素基を形成する場合、*−C(Ra1)(Ra2)(Ra3)基としては、下記の基(式中、*は結合手を表す。)が挙げられる。2価の炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜12である。
Figure 0005915067
式(1)で表される酸に不安定な基としては、例えば、1,1−ジアルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、Ra1〜Ra3がアルキル基である基、好ましくはtert−ブトキシカルボニル基)、2−アルキルアダマンタン−2−イルオキシカルボニル基(式(1)中、Ra1、Ra2及び炭素原子がアダマンチル基を形成し、Ra3がアルキル基である基)及び1−(アダマンタン−1−イル)−1−アルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、Ra1及びRa2がアルキル基であり、Ra3がアダマンチル基である基)等が挙げられる。
a1’〜Ra3’の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。
アルキル基及び脂環式炭化水素基は、上記Ra1〜Ra3と同様のものが挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
好ましくは、Ra1’及びRa2’のうち少なくとも1つが水素原子である。
式(2)で表される基の具体例としては、以下の基が挙げられる。
Figure 0005915067
酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、好ましくは、酸に不安定な基と炭素−炭素二重結合とを有するモノマー、より好ましくは酸に不安定な基を有する(メタ)アクリル系モノマーである。
酸に不安定な基を有する(メタ)アクリル系モノマーのうち、好ましくは、炭素数5〜20の脂環式炭化水素基を有するものが挙げられる。脂環式炭化水素基のような嵩高い構造を有するモノマー(a1)を重合して得られる樹脂を使用すれば、レジストの解像度を向上させることができる。
酸に不安定な基と脂環式炭化水素基とを有する(メタ)アクリル系モノマーとして、好ましくは式(a1−1)で表されるモノマー又は式(a1−2)で表されるモノマーが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
Figure 0005915067
[式(a1−1)及び式(a1−2)中、
a1及びLa2は、それぞれ独立に、−O−又は*−O−(CH2k1−CO−O−を表す。ここで、k1は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
a4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
m1は0〜14の整数を表す。
n1は0〜10の整数を表す。
n2は0〜3の整数を表す。]
a1及びLa2は、好ましくは、−O−又は*−O−(CH2k1−CO−O−であり、より好ましくは−O−である。k1は、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは1である。
a4及びRa5は、好ましくはメチル基である。
a6及びRa7のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。Ra6及びRa7のアルキル基は、好ましくは炭素数6以下である。
a6及びRa7の脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。多環式の飽和炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及び下記のような基等が挙げられる。
Figure 0005915067
脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数8以下、より好ましくは6以下である。
m1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
式(a1−1)で表されるモノマーとしては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーが挙げられる。下式(a1−1−1)〜(a1−1−8)で表されるモノマーが好ましく、下式(a1−1−1)〜(a1−1−4)で表されるモノマーがより好ましい。
Figure 0005915067
式(a1−2)で表されるモノマーとしては、例えば、2−メチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート、2−エチルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレート及び2−イソプロピルアダマンタン−2−イル(メタ)アクリレートが好ましく、2−メチルアダマンタン−2−イルメタクリレート、2−エチルアダマンタン−2−イルメタクリレート及び2−イソプロピルアダマンタン−2−イルメタクリレート等が挙げられる。下式(a1−2−1)〜(a1−2−10)で表されるモノマーが好ましく、下式(a1−2−3)〜(a1−2−4)で表されるモノマーがより好ましく、下式(a1−2−3)で表されるモノマーがさらに好ましい。
Figure 0005915067
樹脂(A)が式(a1−1)で表されるモノマー又は式(a1−2)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常10〜95モル%であり、好ましくは15〜90モル%であり、より好ましくは20〜85モル%である。
また、アダマンチル基を有するモノマー(特に酸に不安定な基を有するモノマー(a1−1))に由来する構造単位の含有率は、好ましくは酸に不安定な基を有するモノマー(a1)に対して15モル%以上である。アダマンチル基を有するモノマーの比率が増えると、レジストのドライエッチング耐性が向上する。
〈酸に不安定な基を有さないモノマー〉
樹脂(A)は、式(I)で表される化合物に由来する構造単位に加えて、酸に不安定な基を有さないモノマー(以下「酸安定モノマー」という場合がある)に由来する構造単位を含有していることが好ましい。
樹脂(A)は、さらに好ましくは、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)と、酸安定モノマーとの共重合体である。酸安定モノマーは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
酸安定モノマーとしては、好ましくは、ヒドロキシ基又はラクトン環を有するモノマーが挙げられる。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(以下「ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)」という)又はラクトン環を含有する酸安定モノマー(以下「ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)」という)に由来する構造単位を有する樹脂を使用すれば、レジストの解像度及び基板への密着性を向上させることができる。
〈ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)〉
レジスト組成物をKrFエキシマレーザ露光(248nm)、電子線あるいはEUV光などの高エネルギー線露光に用いる場合、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、好ましくは、ヒドロキシスチレン類であるフェノール性水酸基を有する酸安定モノマー(a2−0)を使用する。短波長のArFエキシマレーザ露光(193nm)などを用いる場合は、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、好ましくは、式(a2−1)で表されるヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーを使用する。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
フェノール性水酸基を有するモノマー(a2−0)として、式(a2−0)で表されるp−又はm−ヒドロキシスチレンなどのスチレン系モノマーが挙げられる。
Figure 0005915067
[式(a2−0)中、
a30は、水素原子、ハロゲン原子又はハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a31は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
maは0〜4の整数を表す。maが2以上の整数である場合、複数のRa31は同一であっても異なってもよい。]
a30及びRa31のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が挙げられる。
a30及びRa31のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基が挙げられ、好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基であり、より好ましくは、炭素数1又は2のアルキル基であり、特に好ましくは、メチル基である。
a31のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基等が挙げられ、好ましくは、炭素数1〜4のアルコキシ基であり、より好ましくは、炭素数1又は2のアルコキシ基であり、特に好ましくは、メトキシ基である。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基などが挙げられる。
アシルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基等が挙げられる。
maは、好ましくは、0〜2であり、より好ましくは、0又は1であり、特に好ましくは、0である。
このようなフェノール性水酸基を有するモノマーに由来する構造単位を有する共重合樹脂を得る場合は、フェノール性水酸基がアセチルオキシ基に置き換わったものに相当するアセチルオキシスチレン類及び共重合させるモノマーをラジカル重合した後、酸によって脱アセチル化することによって製造することができる。
フェノール性水酸基を有するモノマーとしては、例えば、特開2010−204634号公報に記載されたモノマーが挙げられる。下式(a2−0−1)及び(a2−0−2)で表されるモノマーが好ましい。樹脂(A)を製造する際には、これらにあるフェノール性水酸基が適当な保護基で保護したものを用いることもできる。
Figure 0005915067
樹脂(A)が式(a2−0)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有率は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常5〜90モル%であり、好ましくは10〜85モル%であり、より好ましくは15〜80モル%である。
ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーとして、式(a2−1)で表されるモノマーが挙げられる。
Figure 0005915067
[式(a2−1)中、
a3は、−O−又は*−O−(CH2k2−CO−O−を表す。ここで、k2は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。]
式(a2−1)では、La3は、好ましくは、−O−、−O−(CH2f1−CO−O−であり(前記f1は、1〜4の整数である)、より好ましくは−O−である。
a14は、好ましくはメチル基である。
a15は、好ましくは水素原子である。
a16は、好ましくは水素原子又はヒドロキシ基である。
o1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマー(a2−1)としては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーが挙げられる。下式(a2−1−1)〜(a2−1−6)で表されるモノマーが好ましく、下式(a2−1−1)〜(a2−1−4)で表されるモノマーがより好ましく、下式(a2−1−1)又は(a2−1−3)で表されるモノマーがさらに好ましい。
Figure 0005915067
樹脂(A)が式(a2−1)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常3〜45モル%であり、好ましくは5〜40モル%であり、より好ましくは5〜35モル%である。
〈ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)〉
酸安定モノマー(a3)が有するラクトン環は、例えば、β−プロピオラクトン環、γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環のような単環でもよく、単環式のラクトン環と他の環との縮合環でもよい。これらラクトン環の中で、好ましくは、γ−ブチロラクトン環、又は、γ−ブチロラクトン環と他の環との縮合環が挙げられる。
ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)は、好ましくは、式(a3−1)、式(a3−2)又は式(a3−3)で表される。これらの1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
Figure 0005915067
[式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は*−O−(CH2k3−CO−O−を表す。ここで、k3は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表す。
p1、q1又はr1が2以上のとき、それぞれ、複数存在するRa21、Ra22又はRa23は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
式(a3−1)〜式(a3−3)では、La4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は*−O−(CH2k3−CO−O−であることが好ましく、より好ましくは−O−である。k3は、好ましくは1〜4の整数であり、より好ましくは1である。
a18〜Ra21は、好ましくはメチル基である。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、好ましくはカルボキシ基、シアノ基又はメチル基である。
p1〜r1は、それぞれ独立に、好ましくは0〜2、より好ましくは0又は1である。
ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)としては、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーが挙げられる。下式(a3−1−1)〜(a3−1−4)、(a3−2−1)〜(a3−2−4)、(a3−3−1)〜(a3−3−4)で表されるモノマーが好ましく、下式(a3−1−1)〜(a3−1−2)、(a3−2−3)〜(a3−2−4)で表されるモノマーがより好ましく、下式(a3−1−1)又は(a3−2−3)で表されるモノマーがさらに好ましい。
Figure 0005915067
樹脂(A)がラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)に由来する構造単位を含む場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常5〜70モル%であり、好ましくは10〜65モル%であり、より好ましくは10〜60モル%である。
〈その他のモノマー(a4)〉
樹脂(A)は、上記のモノマー以外のその他の公知のモノマー(a4)に由来する構造単位を有していてもよい。例えば、フッ素原子を有する式(a4−1)で表される化合物などが挙げられる。
Figure 0005915067
[式(a4−1)中、
41は、水素原子又はメチル基を表す。
41は、式(a4−g1)
Figure 0005915067
(式(a4−g1)中、
ssは0〜2の整数を表す。
40及びA43は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
ssが2のとき、複数存在するA40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
40は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
ssが2のとき、複数存在するX40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表す。
42は、フッ素原子を有する炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。該脂肪族炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。]
40及びA43の脂肪族炭化水素基としては、典型的には炭素数1〜5のアルカンジイル基である。該アルカンジイル基は、直鎖状であっても、分岐していてもよく、その具体例を示すと、メチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基及びペンタンジイル基などが挙げられる。そして、かかるアルカンジイル基を構成する水素原子は置換基に置き換わっていてもよい。該置換基としては、ヒドロキシ基及び炭素数1〜6のアルコキシ基などが挙げられる。
40は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基の原子又は原子団を含む2価の基である。
酸素原子を有する基(a4−g1)としては、
Figure 0005915067
などが挙げられる(*は結合手を表す)。
カルボニル基を有する基(a4−g1)としては、
Figure 0005915067
などが挙げられる(*は結合手を表す)。
カルボニルオキシ基を有する基(a4−g1)としては、
Figure 0005915067
などが挙げられる(*は結合手を表す)。
オキシカルボニル基を有する基(a4−g1)としては、
Figure 0005915067
などが挙げられる(*は結合手を表す)。
41は、上述した中でも、脂肪族炭化水素基が好ましく、置換基を有さない脂肪族炭化水素基がより好ましく、炭素数1〜4のアルカンジイル基がさらに好ましく、エチレン基が特に好ましい。
42のフッ素原子を有する脂肪族炭化水素基としては、鎖式及び環式のいずれか、並びに、これら鎖式及び環式のフッ素原子を有する脂肪族炭化水素基が組み合わせられたものをも包含する。また、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよいが、飽和のフッ素原子を有する脂肪族炭化水素基が好ましい。
鎖式のフッ素原子を有する脂肪族炭化水素基としては、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロピル基、ペルフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、ペルフルオロペンチル基及び1,1,1,2,2,3,3,4,4−ノナフルオロペンチル基などが挙げられる。
フッ素原子を有する脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、ペルフルオロシクロヘキシル基などのフッ素原子を有するシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ペルフルオロアダマンチル基などが挙げられる。
また、該脂肪族炭化水素基を構成しているメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基で置き換わった基としては、例えば、以下の式(a4−g2)で表される基が挙げられる。
Figure 0005915067
[式(a4−g2)中、
13は、フッ素原子を有していてもよい2価の炭素数1〜15の脂肪族炭化水素基を表す。
12aは、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
14aは、フッ素原子を有していてもよい1価の炭素数1〜15の脂肪族炭化水素基を表す。
ただし、A13及びA14aの炭素数の合計は16以下であり、それらのいずれかはフッ素原子を有している。]
13としては、鎖式及び環式のいずれか、並びに、これら鎖式及び環式のフッ素原子を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基が組み合わせられたものをも包含する。また、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよいが、飽和のフッ素原子を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基が好ましい。鎖式のフッ素原子を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、ジフルオロメチレン基、エチレン基、ペルフルオロエチレン基、プロパンジイル基、ペルフルオロプロパンジイル基、ブタンジイル基、ペルフルオロブタンジイル基、ペンタンジイル基及びペルフルオロペンタンジイル基などが挙げられる。
フッ素原子を有していてもよい2価の脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、シクロヘキサンジイル基、ペルフルオロシクロヘキサンジイル基などが挙げられる。多環式の2価の脂環式炭化水素基としては、アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基、ペルフルオロアダマンタンジイル基などが挙げられる。
14aとしては、鎖式及び環式のいずれか、並びに、これら鎖式及び環式のフッ素原子を有していてもよい脂肪族炭化水素基が組み合わせられたものをも包含する。また、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよいが、飽和のフッ素原子を有していてもよい脂肪族炭化水素基が好ましい。
鎖式のフッ素原子を有していてもよい脂肪族炭化水素基としては、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、メチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、エチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロピル基、プロピル基、ペルフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、ブチル基、ペルフルオロペンチル基、1,1,1,2,2,3,3,4,4−ノナフルオロペンチル基及びペンチル基、ヘキシル基、ペルフルオロヘキシル基、ヘプチル基、ペルフルオロヘプチル基、オクチル基及びペルフルオロオクチル基などが挙げられる。
フッ素原子を有していてもよい脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、シクロヘキシル基、ペルフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、アダマンチル基、ノルボルニル基、ペルフルオロアダマンチル基などが挙げられる。
また、式(a4−g2)においては、A13及びA14aは炭素数の合計が15以下であることが好ましい。A13の炭素数は1〜6の範囲が好ましく、2〜3の範囲がさらに好ましい。A14aの炭素数は5〜12の範囲が好ましく、6〜10の範囲がさらに好ましい。
なかでも、A14aは、好ましくは、炭素数6〜12の脂環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロヘキシル基、ノルボルニル基及びアダマンチル基である。
式(a4−g2)で表される基としては、例えば、以下の基が好ましい。
Figure 0005915067
Figure 0005915067
式(a4−1)で表される化合物としては、例えば、以下の式(a4−1−1)〜式(a4−1−22)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005915067
Figure 0005915067
なかでも、式(a4−1−3)、式(a4−1−4)、式(a4−1−7)、式(a4−1−8)、式(a4−1−11)、式(a4−1−12)、式(a4−1−15)、式(a4−1−16)、式(a4−1−19)、式(a4−1−20)、式(a4−1−21)及び式(a4−1−22)のいずれかで表される化合物が好ましい。
樹脂(A)は、好ましくは、少なくとも、式(I)で表される化合物に由来する構造単位、式(I)で表される化合物とは異なる酸に不安定な基を有するモノマー(a1)、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)及び/又はラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)を重合させた共重合体である。該共重合体において、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、より好ましくはアダマンチル基を有するモノマー(a1−1)及びシクロへキシル基を有するモノマー(a1−2)の少なくとも1種(さらに好ましくはアダマンチル基を有するモノマー(a1−1))であり、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、好ましくはヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマー(a2−1)であり、ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)は、より好ましくはγ−ブチロラクトン環を有する酸安定モノマー(a3−1)及びγ−ブチロラクトン環とノルボルナン環との縮合環を有する酸安定モノマー(a3−2)の少なくとも1種である。
樹脂(A)の構造単位の好ましい構成比としては、式(I)で表される化合物に由来する構造単位:式(I)で表される化合物とは異なる酸に不安定な基を有するモノマー(a1):ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)及び/又はラクトン環を有する酸安定モノマー(a3):その他のモノマー(a4)=1〜50:20〜60:30〜70:1〜20(好ましくは、3〜40:25〜55:35〜65:2〜15、より好ましくは、5〜30:25〜50:35〜65:3〜10)である。
樹脂(A)の構造単位のより好ましい構成比としては、式(I)で表される化合物に由来する構造単位:式(I)で表される化合物とは異なる酸に不安定な基を有するモノマー(a1):ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)及び/又はラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)=1〜50:20〜60:30〜70(好ましくは、3〜40:25〜55:35〜65、より好ましくは、5〜30:25〜50:35〜65)である。
樹脂(A)の構造単位のさらに好ましい構成比としては、式(I)で表される化合物に由来する構造単位:式(I)で表される化合物とは異なる酸に不安定な基を有するモノマー(a1):ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2):ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)=1〜50:20〜60:3〜35:25〜65(好ましくは、3〜40:25〜55:4〜30:30〜65、より好ましくは、5〜30:25〜50:5〜25:35〜60)である。
樹脂(A)のより好ましい具体例としては、下記(A−1)〜(A−54)の樹脂が挙げられる。
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
樹脂(A)は、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造できる。
樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは、2,500以上(より好ましくは3,000以上)、50,000以下(より好ましくは30,000以下)である。
樹脂(A)の含有率は、好ましくは、組成物の固形分中80質量%以上である。
なお「組成物中の固形分」とは、後述する溶剤(E)を除いたレジスト組成物成分の合計を意味する。組成物中の固形分及びこれに対する樹脂(A)の含有率は、例えば、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定することができる。
<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、上述した樹脂(A)、酸発生剤(以下「酸発生剤(B)」という場合がある)及び溶剤(以下「溶剤(E)」という場合がある)とを含む。
本発明のレジスト組成物は、フッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する樹脂(以下「樹脂(D)」という場合がある)を、さらに含有することが好ましい。
本発明のレジスト組成物は、塩基性化合物(以下「塩基性化合物(C)」という場合がある)を、さらに含有することがより好ましい。
〈酸発生剤(B)〉
酸発生剤(B)は、非イオン系とイオン系とに分類される。非イオン系酸発生剤としては、有機ハロゲン化物、スルホネートエステル類(例えば2−ニトロベンジルエステル、芳香族スルホネート、オキシムスルホネート、N−スルホニルオキシイミド、N−スルホニルオキシイミド、スルホニルオキシケトン、ジアゾナフトキノン 4−スルホネート)、スルホン類(例えばジスルホン、ケトスルホン、スルホニルジアゾメタン)等が挙げられる。イオン系酸発生剤は、オニウムカチオンを含むオニウム塩(例えばジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩)等が挙げられる。オニウム塩のアニオンとしては、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、スルホニルメチドアニオン等が挙げられる。
酸発生剤(B)としては、例えば特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号、米国特許第3,779,778号、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、欧州特許第126,712号等に記載の放射線によって酸を発生する化合物を使用できる。
酸発生剤(B)は、好ましくはフッ素含有酸発生剤であり、より好ましくは式(B1)で表されるスルホン酸塩である。
Figure 0005915067
[式(B1)中、
1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
b1は、単結合又は2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表し、該アルキル基及び該脂環式炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。]
1及びQ2のペルフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基などが挙げられる。
式(B1)では、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、好ましくはトリフルオロメチル基又はフッ素原子であり、より好ましくはフッ素原子である。
b1の2価の飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基、分岐状アルカンジイル基、単環式又は多環式の2価の脂環式炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組み合わせたものでもよい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ヘキサデカン−1,16−ジイル基、ヘプタデカン−1,17−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
該直鎖状アルキレンに、アルキル基(好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基)の側鎖を有したもの、例えば、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;
シクロブタン−1,3−ジイル基、1,3−シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、シクロオクタン−1,5−ジイル基等のシクロアルカンジイル基である単環式の2価の脂環式炭化水素基;
ノルボルナン−1,4−ジイル基、ノルボルナン−2,5−ジイル基、1,5−アダマンタン−1,5−ジイル基、アダマンタン−2,6−ジイル基等の多環式の2価の脂環式炭化水素基;等が挙げられる。
b1の飽和炭化水素基を構成するメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基で置き換わった基としては、例えば、式(b1−1)〜式(b1−6)が挙げられる。Lb1は、好ましくは式(b1−1)〜式(b1−4)のいずれか、さらに好ましくは式(b1−1)又は式(b1−2)が挙げられる。なお、式(b1−1)〜式(b1−6)は、その左右を式(B1)に合わせて記載しており、左側でC(Q1)(Q2)−の炭素原子と結合し、右側で−Yと結合する。以下の式(b1−1)〜式(b1−6)の具体例も同様である。
Figure 0005915067
式(b1−1)〜式(b1−6)中、
b2は、単結合又は炭素数1〜15の飽和炭化水素基を表す。
b3は、単結合又は炭素数1〜12の飽和炭化水素基を表す。
b4は、炭素数1〜13の飽和炭化水素基を表す。但しLb3及びLb4の炭素数上限は13である。
b5は、炭素数1〜15の飽和炭化水素基を表す。
b6及びLb7は、それぞれ独立に、炭素数1〜15の飽和炭化水素基を表す。但しLb6及びLb7の炭素数上限は16である。
b8は、炭素数1〜14の飽和炭化水素基を表す。
b9及びLb10は、それぞれ独立に、炭素数1〜11の飽和炭化水素基を表す。但しLb9及びLb10の炭素数上限は12である。
中でも、好ましくは式(b1−1)で表される2価の基であり、より好ましくは、Lb2が単結合又は−CH−である式(b1−1)で表される2価の基である。
式(b1−1)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005915067
式(b1−2)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005915067
式(b1−3)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005915067
式(b1−4)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005915067
式(b1−5)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005915067
式(b1−6)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005915067
Yのアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、1−メチルエチル基(イソプロピル基)、1,1−ジメチルエチル基(tert−ブチル基)、2,2−ジメチルエチル基、プロピル基、1−メチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、ブチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−プロピルブチル基、ペンチル基、1−メチルペンチル基、ヘキシル基、1,4−ジメチルヘキシル基、ヘプチル基、1−メチルヘプチル基、オクチル基、メチルオクチル基、メチルノニル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等の直鎖又は分岐のアルキル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
Yの脂環式炭化水素基としては、以下の式(Y1)〜式(Y11)で表される基等が挙げられる。
アルキル基及び脂環式炭化水素基を構成するメチレン基が、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わった基としては、例えば、上述したアルキル基を構成するメチレン基が酸素原子又はカルボニル基に置き換わった基、以下の式(Y12)〜式(Y26)で表される基等が挙げられる。
Figure 0005915067
なかでも、好ましくは式(Y1)〜式(Y19)のいずれかで表される基であり、より好ましくは式(Y11)、式(Y14)、式(Y15)又は式(Y19)で表される基であり、さらに好ましくは式(Y11)又は式(Y14)で表される基である。
Yにおけるアルキル基及び脂環式炭化水素基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、ヒドロキシ基含有炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基、炭素数7〜21のアラルキル基、炭素数2〜4のアシル基、グリシジルオキシ基又は−(CH2j2−O−CO−Rb1基(式中、Rb1は、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。j2は、0〜4の整数を表す。)などが挙げられる。Yの置換基であるアルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアラルキル基等は、さらに置換基を有していてもよい。ここでの置換基は、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が挙げられる。
ヒドロキシ基含有アルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基などが挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
アラルキル基としては、ベンジル、フェネチル、フェニルプロピル、トリチル、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル等が挙げられる。
Yとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Yは、好ましくは置換基を有していてもよいアダマンチル基であり、より好ましくはアダマンチル基又はオキソアダマンチル基である。
式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、好ましくは、式(b1−1−1)〜式(b1−1−1−9)で表されるアニオンが挙げられる。以下の式においては、置換基の定義は上記と同じ意味であり、置換基Rb2及びRb3は、それぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基(好ましくは、メチル基)を表す。
式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、具体的には、特開2010−204646号公報に記載されたアニオンが挙げられる。
Figure 0005915067
酸発生剤(B)に含まれるカチオンは、有機オニウムカチオン、例えば、有機スルホニウムカチオン、有機ヨードニウムカチオン、有機アンモニウムカチオン、ベンゾチアゾリウムカチオン、有機ホスホニウムカチオンなどが挙げられ、好ましくは、有機スルホニウムカチオン又は有機ヨードニウムカチオンであり、より好ましくは、アリールスルホニウムカチオンである。
式(B1)中のZ+は、好ましくは式(b2−1)〜式(b2−4)のいずれかで表される。
Figure 0005915067
これらの式(b2−1)〜式(b2−4)において、
b4〜Rb6は、それぞれ独立に、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。Rb4とRb5が一緒になってヘテロ原子を有してもよい環を形成してもよい。該アルキル基は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基は、ハロゲン原子、炭素数2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数1〜12のアルコキシ基で置換されていてもよい。また、Rb4とRb5が一緒になってヘテロ原子を有してもよい環を形成してもよい。
b7及びRb8は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
m2及びn2は、それぞれ独立に0〜5の整数を表す。
b9及びRb10は、それぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
b11は、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。
b12は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。前記芳香族炭化水素基は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数1〜12のアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。
b9とRb10は、それらが結合する硫黄原子とともに互いに結合して3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)の脂環式炭化水素環を形成していてもよく、Rb11とRb12は、それらが結合する−CH−CO−とともに3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)の脂環式炭化水素環を形成していてもよい。
b13〜Rb18は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
b11は、−S−又は−O−を表す。
o2、p2、s2、及びt2は、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。
q2及びr2は、それぞれ独立に、0〜4の整数を表す。
u2は0又は1を表す。
o2〜t2のいずれかが2であるとき、それぞれ、複数のRb13〜Rb18のいずれかは互いに同一でも異なってもよい。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基及び2−エチルヘキシル基が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。多環式の飽和炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基、下記のような基等が挙げられる。*は、アダマンタン環又はシクロヘキサン環との結合手を表す。
Figure 0005915067
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基及びドデシルオキシ基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基などが挙げら
れる。
アルキルカルボニルオキシ基としては、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n−プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n−ブチルカルボニルオキシ基、sec−ブチルカルボニルオキシ基、tert−ブチルカルボニルオキシ基、ペンチルカルボニルオキシ基、ヘキシルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基及び2−エチルヘキシルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
b9〜Rb12のアルキル基は、好ましくは炭素数1〜12であり、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基及び2−エチルヘキシル基がより好ましい。
b9〜Rb11の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜18、より好ましくは炭素数4〜12であり、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、シクロヘプチル基、シクロデシル基、2−アルキル−2−アダマンチル基、1−(1−アダマンチル)−1−アルキル基及びイソボルニル基がより好ましい。
b12の芳香族炭化水素基は、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−シクロへキシルフェニル基、4−メトキシフェニル基、ビフェニリル基及びナフチル基が好ましい。
b12の芳香族炭化水素基とアルキル基が結合したものとしては、アラルキル基が挙げられ、具体的にはベンジル基等が挙げられる。
b9とRb10とが結合する硫黄原子とともに形成する環としては、例えば、チオラン−1−イウム環(テトラヒドロチオフェニウム環)、チアン−1−イウム環及び1,4−オキサチアン−4−イウム環などが挙げられる。
b11とRb12とが結合する−CH−CO−とともに形成する環としては、例えば、オキソシクロヘプタン環、オキソシクロヘキサン環、オキソノルボルナン環及びオキソアダマンタン環などが挙げられる。
カチオン(b2−1)〜カチオン(b2−4)の中でも、好ましくは、カチオン(b2−1)であり、より好ましくは、式(b2−1−1)で表されるカチオンであり、特に好ましくは、トリフェニルスルホニウムカチオン(式(b2−1−1)中、v2=w2=x2=0)又はトリトリルスルホニウムカチオン(式(b2−1−1)中、v2=w2=x2=1であり、Rb19、Rb20及びRb21がいずれもメチル基である。)である。
Figure 0005915067
式(b2−1−1)中、
b19、Rb20及びRb21は、それぞれ独立に、ハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)、ヒドロキシ基、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基で置換されていてもよく、Rb19〜Rb21から選ばれる2つが一緒になってヘテロ原子を有してもよい環を形成してもよい。
v2、w2及びx2は、それぞれ独立に0〜5の整数(好ましくは0又は1)を表す。
v2〜x2のいずれかが2以上のとき、それぞれ、複数のRb19〜Rb21のいずれかは、互いに同一でも異なってもよい。
b19〜Rb21のアルキル基は、好ましくは炭素数が1〜12である。
脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数が4〜18である。
なかでも、Rb19、Rb20及びRb21は、それぞれ独立に、好ましくは、ハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基である。
カチオンとしては、具体的には、特開2010−204646号公報に記載されたカチオンが挙げられる。
酸発生剤(B1)は、上述のスルホン酸アニオン及び有機カチオンの組合せである。上述のアニオンとカチオンとは任意に組み合わせることができ、好ましくは、アニオン(b1−1−1)〜アニオン(b1−1−9)のいずれかとカチオン(b2−1−1)との組合せ、並びにアニオン(b1−1−3)〜(b1−1−5)のいずれかとカチオン(b2−3)との組合せが挙げられる。
酸発生剤(B1)としては、好ましくは、式(B1−1)〜式(B1−20)で表される塩が挙げられ、より好ましくは、トリフェニルスルホニウムカチオン及びトリトリルスルホニウムカチオンを含む酸発生剤(B1−1)、(B1−2)、(B1−3)、(B1−6)、(B1−7)、(B1−11)、(B1−12)、(B1−13)及び(B1−14)が挙げられる。
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
Figure 0005915067
酸発生剤(B)の含有率は、樹脂(A)において、好ましくは1質量%以上(より好ましくは3質量%以上)、好ましくは40質量%以下(より好ましくは35質量%以下)である。
〈塩基性化合物(C)〉
本発明のレジスト組成物に含有される塩基性化合物(C)はクエンチャーとして作用する。
塩基性化合物(C)は、好ましくは塩基性の含窒素有機化合物であり、例えばアミン及びアンモニウム塩が挙げられる。アミンとしては、脂肪族アミン及び芳香族アミンが挙げられる。脂肪族アミンとしては、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンが挙げられる。塩基性化合物(C)として、好ましくは、式(C1)で表される化合物〜式(C8)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(C1−1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005915067
[式(C1)中、Rc1、Rc2及びRc3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数5〜10の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、該アルキル基及び該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、アミノ基又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数5〜10の脂環式炭化水素又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基で置換されていてもよい。]
Figure 0005915067
[式(C1−1)中、Rc2及びRc3は、上記と同じ意味を表す。
c4は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数5〜10の脂環式炭化水素又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。
m3は0〜3の整数を表し、m3が2以上のとき、複数のRc4は、互いに同一でも異なってもよい。]
Figure 0005915067
[式(C2)、式(C3)及び式(C4)中、Rc5、Rc6、Rc7及びRc8は、それぞれ独立に、Rc1と同じ意味を表す。
c9は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6の脂環式炭化水素基又は炭素数2〜6のアルカノイル基を表す。
n3は0〜8の整数を表し、n3が2以上のとき、複数のRc9は、互いに同一でも異なってもよい。]
Figure 0005915067
[式(C5)及び式(C6)中、Rc10、Rc11、Rc12、Rc13及びRc16は、それぞれ独立に、Rc1と同じ意味を表す。
c14、Rc15及びRc17は、それぞれ独立に、Rc4と同じ意味を表す。
o3及びp3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、o3又はp3が2以上であるとき、それぞれ、複数のRc14及びRc15は互いに同一でも異なってもよい。
c1は、炭素数1〜6のアルキレン基、−CO−、−C(=NH)−、−S−又はこれらを組合せた2価の基を表す。]
Figure 0005915067
[式(C7)及び式(C8)中、Rc18、Rc19及びRc20は、それぞれ独立に、Rc4と同じ意味を表す。
q3、r3及びs3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、q3、r3及びs3が2以上であるとき、それぞれ、複数のRc18、Rc19及びRc20は互いに同一でも異なってもよい。
c2は、単結合又は炭素数1〜6のアルキレン基、−CO−、−C(=NH)−、−S−又はこれらを組合せた2価の基を表す。]
式(C1)〜式(C8)においては、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アルカンジイル基は、上述したものと同様のものが挙げられる。
アルカノイル基としては、アセチル基、2−メチルアセチル基、2,2−ジメチルアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、2,2−ジメチルプロピオニル基等が挙げられる。
式(C1)で表される化合物としては、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、アニリン、ジイソプロピルアニリン、2−,3−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、メチルジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルアミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロパノールアミンエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン等が挙げられ、好ましくはジイソプロピルアニリンが挙げられ、特に好ましくは2,6−ジイソプロピルアニリンが挙げられる。
式(C2)で表される化合物としては、ピペラジン等が挙げられる。
式(C3)で表される化合物としては、モルホリン等が挙げられる。
式(C4)で表される化合物としては、ピペリジン及び特開平11−52575号公報に記載されているピペリジン骨格を有するヒンダードアミン化合物等が挙げられる。
式(C5)で表される化合物としては、2,2’−メチレンビスアニリン等が挙げられる。
式(C6)で表される化合物としては、イミダゾール、4−メチルイミダゾール等が挙げられる。
式(C7)で表される化合物としては、ピリジン、4−メチルピリジン等が挙げられる。
式(C8)で表される化合物としては、1,2−ジ(2−ピリジル)エタン、1,2−ジ(4−ピリジル)エタン、1,2−ジ(2−ピリジル)エテン、1,2−ジ(4−ピリジル)エテン、1,3−ジ(4−ピリジル)プロパン、1,2−ジ(4−ピリジルオキシ)エタン、ジ(2−ピリジル)ケトン、4,4’−ジピリジルスルフィド、4,4’−ジピリジルジスルフィド、2,2’−ジピリジルアミン、2,2’−ジピコリルアミン、ビピリジン等が挙げられる。
アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、3−(トリフルオロメチル)フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムサリチラート及びコリン等が挙げられる。
塩基性化合物(C)の含有率は、レジスト組成物の固形分量を基準に、好ましくは、0.01〜5質量%程度であり、より好ましく0.01〜3質量%程度であり、さらに好ましく0.01〜1質量%程度である。
〈樹脂(D)〉
樹脂(D)は、フッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する樹脂である。かかる樹脂としては、上記式(a4−1)からなる群より選ばれる酸安定モノマーを単独重合又は共重合したものが好ましい。
樹脂(D)は、単独重合又は共重合するモノマーを選択した後、該モノマーを公知の重合法(例えばラジカル重合法)に供することにより製造できる。
上述の樹脂(D)の重量平均分子量は、8,000以上80,000以下が好ましく、10,000以上60,000以下がさらに好ましい。
樹脂(D)の含有率は、レジスト組成物の固形分量を基準に、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは0.3〜5質量%であり、さらに好ましくは0.5〜3質量%である。
〈溶剤(以下「溶剤(E)」という場合がある〉
本発明のレジスト組成物は、溶剤(E)を含む。溶剤(E)の含有率は、例えばレジスト組成物中90質量%以上、好ましくは92質量%以上、より好ましくは94質量%以上であり、例えば99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。
溶剤(E)の含有率は、例えば液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィー等の公知の分析手段で測定できる。
溶剤(E)としては、例えば、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのようなグリコールエーテルエステル;プロピレングリコールモノメチルエーテルのようなグリコールエーテル;乳酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチルのようなエステル;アセトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン及びシクロヘキサノンのようなケトン;γ−ブチロラクトンのような環状エステル;等を挙げることができる。溶剤(E)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
〈その他の成分(以下「その他の成分(F)」という場合がある)〉
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、その他の成分(F)を含有していてもよい。成分(F)に特に限定はなく、レジスト分野で公知の添加剤、例えば、増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料等を利用できる。
<レジスト組成物の調製方法>
レジスト組成物は、樹脂(A)、酸発生剤(B)及び溶剤(E)、任意に塩基性化合物(C)、樹脂(D)、その他の成分(F)を混合することにより調製することができる。混合順は任意であり、特に限定されるものではない。混合する際の温度は、10〜40℃の範囲から、樹脂などの種類や樹脂等の溶剤(E)に対する溶解度等に応じて適切な温度範囲を選ぶことができる。混合時間は、混合温度に応じて、0.5〜24時間の中から適切な時間を選ぶことができる。なお、混合手段も特に制限はなく、攪拌混合などを用いることができる。
このように、樹脂(A)、酸発生剤(B)及び溶剤(E)並びに必要に応じて用いられる塩基性化合物(C)、樹脂(D)又は成分(F)の各々を好ましい含有量で混合した後は、孔径0.2μm程度のフィルタを用いてろ過等することにより、レジスト組成物は調製できる。
〈レジストパターンの製造方法〉
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層を露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含む。
レジスト組成物の基体上への塗布は、スピンコーター等、通常、用いられる装置によって行うことができる。
塗布後の組成物を乾燥させて溶剤を除去する。溶剤の除去は、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いて溶剤を蒸発させることにより行われるか、あるいは減圧装置を用いて行われ、溶剤が除去された組成物層が形成される。この場合の温度は、例えば、50〜200℃程度にすることが好ましい。また、圧力は、1〜1.0×10Pa程度にすることが好ましい。
得られた組成物層は、通常、露光機を用いて露光する。露光機は、液浸露光機であってもよい。この際、通常、求められるパターンに相当するマスクを介して露光が行われる。露光光源としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、F2エキシマレーザ(波長157nm)のような紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源(YAG又は半導体レーザ等)からのレーザ光を波長変換して遠紫外域または真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの等、種々のものを用いることができる。また、露光機は、電子線又は超紫外光(EUV)を照射するものであってもよい。
露光後の組成物層は、脱保護基反応を促進するための加熱処理が行われる。加熱温度としては、通常50〜200℃程度、好ましくは70〜150℃程度である。
加熱後の組成物層を、現像装置を用いて、通常、アルカリ現像液を利用して現像する。
ここで用いられるアルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であればよい。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が挙げられる。
現像後、超純水でリンスし、基板及びパターン上に残った水を除去することが好ましい。
<用途>
本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、ArFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、電子線(EB)照射用のレジスト組成物又はEUV露光機用のレジスト組成物として好適である。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例及び比較例中、含有量及び使用量を表す%及び部は、特記ないかぎり質量基準である。
重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製HLC−8120GPC型、カラムは”TSKgel Multipore HXL−M”3本、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
実施例1:式(I1)で表される化合物の合成
Figure 0005915067
式(I1−a)で表される化合物5.00部及びジメチルホルムアミド25部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、トリエチルアミン3.87部を滴下し、さらに、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I1−b)で表される化合物6.57部をジメチルホルムアミド6.57部に溶解した溶液を30分かけて滴下し、さらに、23℃で2時間攪拌した。得られた反応マスに、イオン交換水23.50部及び酢酸エチル140.99部を加え、23℃で30分間攪拌した後、分液し、有機層を回収した。回収された有機層に、イオン交換水70.50部を仕込み23℃で30分間攪拌した後、分液し、有機層を回収した。この水洗の操作をさらに6回行った。得られた有機層を濃縮し、得られた濃縮物に、n−ヘプタン92.20部を添加して攪拌した後、ろ過することにより、式(I1−c)で表される化合物2.85部を得た。
Figure 0005915067
式(I1−c)で表される化合物2.30部、N−メチルピロリジン1.83部、メチルイソブチルケトン20部を仕込み、攪拌下、式(I1−d)で表される化合物1.28部を添加し、60℃で24時間攪拌した。その後、反応マスにイオン交換水10部、メチルイソブチルケトン20部を添加、攪拌後、分液水洗を行った。この水洗の操作を3回行った。回収された有機層を濃縮後、カラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ、展開溶媒:酢酸エチル)分取することにより、式(I1)で表される化合物1.72部を得た。
MS:442.3
実施例2:式(I2)で表される化合物の合成
Figure 0005915067
式(I2−a)で表される化合物5.00部及びジメチルホルムアミド25部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、トリエチルアミン3.87部を滴下し、さらに、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I2−b)で表される化合物6.57部をジメチルホルムアミド6.57部に溶解した溶液を30分かけて滴下し、さらに、23℃で2時間攪拌した。得られた反応マスに、イオン交換水23.50部及び酢酸エチル140.99部を加え、23℃で30分間攪拌した後、分液し、有機層を回収した。回収された有機層に、イオン交換水70.50部を仕込み23℃で30分間攪拌した後、分液し、有機層を回収した。この水洗の操作をさらに6回行った。得られた有機層を濃縮し、得られた濃縮物に、n−ヘプタン90部を添加して攪拌した後、ろ過することにより、式(I2−c)で表される化合物3.12部を得た。
Figure 0005915067
式(I2−c)で表される化合物2.30部、N−メチルピロリジン1.83部、メチルイソブチルケトン20部を仕込み、攪拌下、式(I2−d)で表される化合物1.28部を添加し、60℃で24時間攪拌した。その後、反応マスにイオン交換水10部、メチルイソブチルケトン20部を添加、攪拌後、分液水洗を行った。この水洗の操作を3回行った。回収された有機層を濃縮後、カラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ、展開溶媒:酢酸エチル)分取することにより、式(I2)で表される化合物1.98部を得た。
MS:442.3
実施例3:式(I3)で表される化合物の合成
Figure 0005915067
式(I1−a)で表される化合物5.00部及びジメチルホルムアミド25部を仕込み、23℃で30分間攪拌した後、トリエチルアミン3.87部を滴下し、さらに、23℃で30分間攪拌した。得られた混合物に、式(I1−b)で表される化合物6.14部をジメチルホルムアミド6.14部に溶解した溶液を30分かけて滴下し、さらに、23℃で2時間攪拌した。得られた反応マスに、イオン交換水25部及び酢酸エチル150部を加え、23℃で30分間攪拌した後、分液し、有機層を回収した。回収された有機層に、イオン交換水75部を仕込み23℃で30分間攪拌した後、分液し、有機層を回収した。この水洗の操作をさらに5回行った。得られた有機層を濃縮し、得られた濃縮物に、n−ヘプタン92.20部を添加して攪拌した後、ろ過することにより、式(I3−c)で表される化合物2.69部を得た。
Figure 0005915067
式(I3−c)で表される化合物2.21部、N−メチルピロリジン1.83部、メチルイソブチルケトン20部を仕込み、攪拌下、式(I3−d)で表される化合物1.28部を添加し、60℃で24時間攪拌した。その後、反応マスにイオン交換水10部、メチルイソブチルケトン20部を添加、攪拌後、分液水洗を行った。この水洗の操作を3回行った。回収された有機層を濃縮後、カラム(メルク シリカゲル60−200メッシュ、展開溶媒:酢酸エチル)分取することにより、式(I3)で表される化合物1.48部を得た。
MS:428.3
樹脂の合成
樹脂[樹脂(A)など]の合成において使用した化合物(モノマー)を下記に示す。
Figure 0005915067
以下、これらのモノマーを、それぞれ「モノマー(a1−1−2)」、「モノマー(a2−1−1)」、「モノマー(a3−1−1)」、「モノマー(a3−2−3)」、「モノマー(a1−2−3)」、「モノマー(a4−1−7)」、「モノマー(I1)」、「モノマー(I2)」及び「モノマー(I3)」という。
実施例4〔樹脂A1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−2−3)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(I1)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1):モノマー(I1))が30:6:8:20:30:6となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.7×10の樹脂A1(共重合体)を収率71%で得た。この樹脂A1は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0005915067
実施例5〔樹脂A2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(I1)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(I1))が35:25:25:15となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.6×10の樹脂A2(共重合体)を収率73%で得た。この樹脂A2は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0005915067
実施例6〔樹脂A3の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−2−3)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(I2)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1):モノマー(I2))が30:6:8:20:30:6となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.8×10の樹脂A3(共重合体)を収率73%で得た。この樹脂A3は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0005915067
実施例7〔樹脂A4の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(I2)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(I2))が35:25:25:15となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量8.0×10の樹脂A4(共重合体)を収率76%で得た。この樹脂A4は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0005915067
合成例1〔樹脂A5の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a2−1−1)及びモノマー(a3−1−1)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1))が50:25:25となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを80℃で約8時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量9.2×10の樹脂A5(共重合体)を収率60%で得た。この樹脂A5は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0005915067
実施例8〔樹脂A6の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−2−3)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(I1)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1):モノマー(I3))が30:8:6:20:30:6となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.8×10の樹脂A1(共重合体)を収率79%で得た。この樹脂A6は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0005915067
合成例2〔樹脂D1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a4−1−7)を用い、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。当該溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、0.7mol%及び2.1mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。かくして得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量1.8×10の樹脂A6(共重合体)を収率77%で得た。この樹脂D1は、以下の構造単位を有するものである。
Figure 0005915067
実施例9〜19及び比較例1
<レジスト組成物の調製>
実施例4〜8、合成例1〜2で得られた樹脂A1〜樹脂A6、樹脂D1;
以下に示す酸発生剤B1〜B2;
以下に示す塩基性化合物C1;
の各々を表1に示す質量部で、以下に示す溶剤に溶解し、さらに孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターで濾過して、レジスト組成物を調製した。
Figure 0005915067
<樹脂>
A1〜A5:樹脂A1〜樹脂A5
D1:樹脂D1
<酸発生剤>
B1:
Figure 0005915067
B2:
Figure 0005915067
<塩基性化合物:クエンチャー>
C1:2,6−ジイソプロピルアニリン
<溶剤>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 265.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20.0部
2−ヘプタノン 20.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部
<レジストパターンの製造及びその評価>
実施例及び比較例のレジスト組成物は以下のようにして欠陥評価、並びに、液浸露光によるマスクエラーファクター(MEF)評価を行った。以下、実施例及び比較例のレジスト組成物を総称して、「レジスト組成物」ということがある。
<レジスト組成物の液浸露光評価>
12インチのシリコン製ウェハー上に、有機反射防止膜用組成物[ARC−29;日産化学(株)製]を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、厚さ780Åの有機反射防止膜を形成させた。次いで、前記の有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物を乾燥後の膜厚が85nmとなるようにスピンコートした。
レジスト組成物塗布後、得られたシリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベーク(PB)した。こうしてレジスト組成物膜を形成したウェハーに、液浸露光用ArFエキシマステッパー[XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏光]を用いて、露光量を段階的に変化させてラインアンドスペースパターンを液浸露光した。
露光後、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベーク(PEB)を行い、さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行った。
各レジスト膜において、50nmのラインアンドスペースパターンが1:1となる露光量となる露光量を実効感度とした。
(マスクエラーファクター(MEF)評価)
ピッチ幅100nmのラインアンドスペースパターン(1:1)マスク(ラインパターンのマスクサイズが50nm)で露光したラインパターンの線幅が50nmとなる露光量で露光し、ラインパターンのマスクサイズが48nm、50nm、52nmのマスクを使用し、パターンをそれぞれ形成した。マスクサイズを横軸に、各マスクパターンを用いて形成したラインパターンの線幅を縦軸にプロットした。直線の傾きが、
2.3以下のものを◎、
2.3を超え3.0以下のものを○、
3.0を超えるものを×とした。
これらの結果を表2に示す。
Figure 0005915067
本レジスト組成物(実施例9〜実施例19)を用いて得られるレジストパターンは、マスクエラーファクター(MEF)に優れる。一方、比較例1のレジスト組成物では、レジストパターン製造時のマスクエラーファクター(MEF)が不良であった。
本発明のレジスト組成物は、半導体の微細加工に利用できる。

Claims (12)

  1. 式(I)で表される化合物に由来する構造単位、式(a1−1)で表されるモノマーに由来する構造単位及び式(a1−2)で表されるモノマーに由来する構造単位を有する樹脂。
    Figure 0005915067
    [式(I)中、
    は、単結合又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。
    は、2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    mは0又は1を表す。
    及びL は、それぞれ独立に、単結合又は2価の炭素数1〜6の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    環W 及び環W は、互いに独立に、炭素数3〜36の炭化水素環を表す。
    及びR は、互いに独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    及びR は、互いに独立に、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    は、水素原子又はメチル基を表す。
    tは、0〜2の整数を表す。tが2のとき、複数存在するR は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
    uは、0〜2の整数を表す。uが2のとき、複数存在するR は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
    Figure 0005915067
    [式(a1−1)及び式(a1−2)中、
    a1 及びL a2 は、それぞれ独立に、−O−又は*−O−(CH 2 k1 −CO−O−を表す。ここで、k1は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
    a4 及びR a5 は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
    a6 及びR a7 は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
    m1は0〜14の整数を表す。
    n1は0〜10の整数を表す。
    n2は0〜3の整数を表す。]
  2. ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を、さらに有する請求項記載の樹脂。
  3. ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーが、式(a2−1)で表されるモノマーである請求項記載の樹脂。
    Figure 0005915067
    [式(a2−1)中、
    a3は、−O−又は*−O−(CH2k2−CO−O−を表す。ここで、k2は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
    a14は、水素原子又はメチル基を表す。
    a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
    o1は、0〜10の整数を表す。]
  4. ラクトン環を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を、さらに有する請求項1〜3のいずれか記載の樹脂。
  5. ラクトン環を有する酸安定モノマーが、式(a3−1)、式(a3−2)及び式(a3−3)で表されるモノマーから選ばれる少なくとも1種である請求項記載の樹脂。
    Figure 0005915067
    [式(a3−1)〜式(a3−3)中、
    a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は*−O−(CH2k3−CO−O−を表す。ここで、k3は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
    a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
    a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
    p1は0〜5の整数を表す。
    a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
    q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表す。
    p1、q1又はr1が2以上のとき、それぞれ、複数存在するRa21、Ra22又はRa23は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
  6. 請求項1〜5のいずれか記載の樹脂、酸発生剤及び溶剤を含むレジスト組成物。
  7. フッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する樹脂を、さらに含有する請求項記載のレジスト組成物。
  8. フッ素原子を有する酸安定モノマーが、式(a4−1)で表されるモノマーである請求項記載のレジスト組成物。
    Figure 0005915067
    [式(a4−1)中、
    41は、水素原子又はメチル基を表す。
    41は、式(a4−g1)
    Figure 0005915067
    (式(a4−g1)中、
    ssは0〜2の整数を表す。
    40及びA43は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
    ssが2のとき、複数存在するA40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
    40は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
    ssが2のとき、複数存在するX40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)で表される基を表す。
    42は、フッ素原子を有する炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。該脂肪族炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。]
  9. 酸発生剤が、式(B1)で表される塩である請求項6〜8のいずれか記載のレジスト組成物。
    Figure 0005915067
    [式(B1)中、
    1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
    b1は、単結合又は2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表し、該アルキル基及び該脂環式炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    +は、有機カチオンを表す。]
  10. 式(B1)におけるYが、置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基である請求項記載のレジスト組成物。
  11. (1)請求項6〜10のいずれか記載のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
    (2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
    (3)組成物層に露光する工程、
    (4)露光後の組成物層を加熱する工程、
    (5)加熱後の組成物層を現像する工程、
    を含むレジストパターンの製造方法。
  12. 式(I)で表される化合物。
    Figure 0005915067
    [式(I)中、
    は、単結合又は炭素数6〜14の芳香族炭化水素基を表す。
    は、2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    mは0又は1を表す。
    は、カルボニル基を表す。
    は、単結合又は2価の炭素数1〜6の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成しているメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
    環W 及び環W は、互いに独立に、アダマンタン環を表す。
    及びR は、互いに独立に、水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    及びR は、互いに独立に、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    は、水素原子又はメチル基を表す。
    tは、0〜2の整数を表す。tが2のとき、複数存在するR は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
    uは、0〜2の整数を表す。uが2のとき、複数存在するR は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
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