[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6515658B2 - レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物 - Google Patents

レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP6515658B2
JP6515658B2 JP2015088670A JP2015088670A JP6515658B2 JP 6515658 B2 JP6515658 B2 JP 6515658B2 JP 2015088670 A JP2015088670 A JP 2015088670A JP 2015088670 A JP2015088670 A JP 2015088670A JP 6515658 B2 JP6515658 B2 JP 6515658B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
monovalent
carbon
same
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015088670A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016206459A (ja
Inventor
準人 生井
準人 生井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Priority to JP2015088670A priority Critical patent/JP6515658B2/ja
Publication of JP2016206459A publication Critical patent/JP2016206459A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6515658B2 publication Critical patent/JP6515658B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

本発明は、レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物に関する。
半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるレジストパターンの微細化が要求され、短波長の放射線であるArFエキシマレーザーを用いて線幅90nm程度の微細なレジストパターンを形成することが検討されている。かかる短波長の放射線に対応できる種々のレジスト用組成物が検討されており、これらのレジスト用組成物としては放射線の照射(露光)によって露光部に酸を生成させ、この酸の触媒作用により露光部と非露光部の現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にレジストパターンを形成させる感放射線性樹脂組成物が知られている。
一方、かかる感放射線性樹脂組成物の特徴を利用し、かつ既存の装置を用いて工程を増やすことなく解像力を高める技術として、現像液にアルカリ水溶液よりも極性の低い有機溶媒を用いる技術が知られている(特開2000−199953号公報参照)。このように、有機溶媒を用いた場合、光学コントラストを高くすることができ、その結果、微細パターンを形成することができる。
かかる有機溶媒を現像液として用いるレジストパターン形成方法において、従来の感放射線性樹脂組成物を用いた場合、現像液に有機溶媒を用いることに起因して、レジスト膜の収縮が顕在化する傾向がある。つまり、レジスト膜を露光した後に行われるポストエクスポージャーベーク(PEB)により、露光部のレジスト膜は収縮する傾向があるが、アルカリ水溶液による現像では、収縮した露光部が除去されるため、レジスト膜の収縮が顕在化し難い。これに対し、PEB後に有機溶媒で現像すると、収縮した露光部のレジストパターンが残るため、レジスト膜の収縮が顕在化する傾向がある。
また、上述のようにレジスト膜の収縮が顕在化すると、これが影響するためか、LWR(Line Width Roughness)、解像性、断面形状の矩形性、焦点深度(Depth Of Focus(DOF))等を向上させることが難しくなっている。
特開2000−199953号公報
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、有機溶媒を含む現像液を用いることによって光学コントラストを高めつつ、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができるレジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物を提供することである。
上記課題を解決するためになされた発明は、感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する工程、上記レジスト膜を露光する工程、及び有機溶媒を含む現像液で上記露光されたレジスト膜を現像する工程を備えるレジストパターン形成方法であって、上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、上記第1基が、下記式(1)で表される置換基で置換されたアダマンタン環を含むことを特徴とする。
Figure 0006515658
(式(1)中、Rは、1価又は2価の有機基である。*は、上記アダマンタン環に結合する部位を示す。)
上記課題を解決するためになされた別の発明は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、下記式(2−1)、下記式(2−2)又は下記式(3)で表される第1酸解離性基を含む構造単位を有することを特徴とする。
Figure 0006515658
(式(2−1)中、Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。p1は、1〜14の整数である。p1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。p2は、0〜13の整数である。p2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、p1+p2は14以下である。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。)
Figure 0006515658
(式(2−2)中、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部を表す。R及びRは、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。q1は、0〜5の整数である。q1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRは同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR及び1又は複数のRのうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。q2は、1〜15の整数である。q2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R10は、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。q3は、0〜14の整数である。q3が2以上の場合、複数のR10は同一でも異なっていてもよく、複数のR10のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、q2+q3は15以下である。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。)
Figure 0006515658
(式(3)中、R11及びR12は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。rは、0〜15の整数である。rが2以上の場合、複数のR13は同一でも異なっていてもよく、複数のR13のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R11、R12及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。)
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、下記式(4−1)又は下記式(4−2)で表される第1基を含む構造単位を有することを特徴とする。
Figure 0006515658
(式(4−1)中、R14及びR15は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。s1は、0〜5の整数である。s1が2以上の場合、複数のR14は同一でも異なっていてもよく、複数のR15は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR14及び1又は複数のR15のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R16は、炭素数1〜20の1価の有機基である。s2は、1〜14の整数である。s2が2以上の場合、複数のR16は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR16のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R17は、−OR16以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。s3は、0〜13の整数である。s3が2以上の場合、複数のR17は同一でも異なっていてもよく、複数のR17のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、s2+s3は14以下である。*1は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。*2は、上記構造単位に隣接する構造単位に結合する部位を示す。)
Figure 0006515658
(式(4−2)中、R18及びR19は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。t1は、0〜5の整数である。t1が2以上の場合、複数のR18は同一でも異なっていてもよく、複数のR19は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR18及び1又は複数のR19のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R20は、炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R20及びLが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R21は、炭素数1〜20の1価の有機基である。t2は、1〜14の整数である。t2が2以上の場合、複数のR21は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR21のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R22は、−OR21以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。t3は、0〜13の整数である。t3が2以上の場合、複数のR22は同一でも異なっていてもよく、複数のR22のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、t2+t3は14以下である。*1は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。*2は、上記構造単位に隣接する構造単位に結合する部位を示す。)
ここで、「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。「鎖状有機基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された有機基をいい、直鎖状有機基及び分岐状有機基の両方を含む。「炭化水素基」は、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基を含む。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環状構造として脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。ただし、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環状構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいい、単環の芳香族炭化水素基及び多環の芳香族炭化水素基の両方を含む。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。「複素環基」とは、炭素原子と炭素原子以外の原子とから構成される環状構造を含む基をいう。「脂肪族複素環基」とは、芳香環構造を含まない複素環基をいい、単環の脂肪族複素環基及び多環の脂肪族複素環基の両方を含む。ただし、複素環のみで構成されている必要はなく、複素環に炭化水素基及び=Oのうち少なくとも一方が結合していてもよい。「環員数」とは、環状構造を構成する原子数をいい、多環の場合は、この多環を構成する原子数をいう。「酸解離性基」とは、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の極性基の水素原子を置換する基であって、酸の作用により解離し得る基をいう。
本発明のレジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物によれば、有機溶媒を含む現像液を用いることによって光学コントラストを高めつつ、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。
<レジストパターン形成方法>
当該レジストパターン形成方法は、感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する工程(以下、「レジスト膜形成工程」ともいう。)、上記レジスト膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう。)、及び有機溶媒を含む現像液で上記露光されたレジスト膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう。)を備えるレジストパターン形成方法であって、上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、上記第1基が、後述する式(1)で表される置換基で置換されたアダマンタン環を含むことを特徴とする。以下、当該レジストパターン形成方法について説明する。
[レジスト膜形成工程]
本工程では、後述する感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する。レジスト膜を形成する基板としては、例えばシリコンウエハ、アルミニウム等で被覆されたウエハなどが挙げられる。塗布方法としては、例えば回転塗布、流延塗布、ロール塗布等が挙げられる。なお、形成されるレジスト膜の膜厚の下限としては、10nmが好ましい。上記膜厚の上限としては、1,000nmが好ましく、500nmがより好ましい。
後述する感放射線性樹脂組成物を塗布した後、必要に応じて、例えば70℃以上160℃以下の温度で加熱処理(以下、「プレベーク(PB)」ともいう。)を行ってもよい。
なお、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を軽減するため、例えば特開平5−188598号公報等に記載の保護膜をレジスト膜上に設けることもできる。
[露光工程]
本工程では、上記レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜を露光する。この露光は、例えば所定のマスクパターンを介して行う。
上記露光に使用される放射線としては、可視光線、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(波長13.5nm、EUV)、X線等の電磁波、電子線、α線等の荷電粒子線などを適宜選択することができるが、ArFエキシマレーザー光(波長193nm)及びKrFエキシマレーザー光(波長248nm)に代表される遠紫外線が好ましく、特にKrFエキシマレーザー光が好ましい。露光量等の露光条件は、感放射線性樹脂組成物の配合組成や添加剤の種類等に応じて適宜選定される。
なお、高精度で微細なレジストパターンを安定して形成するために、露光後に、ポストエクスポージャーベーク(PEB)を行なうことが好ましい。PEBを行なうことにより、感放射線性樹脂組成物中の酸解離性基の解離反応を円滑に進行させることができる。酸解離性基の解離反応を円滑に進行させる観点から、PEBの加熱温度の下限としては、30℃が好ましく、50℃がより好ましい。同様の観点から上記温度の上限としては、200℃が好ましく、170℃がより好ましい。
[現像工程]
本工程では、有機溶媒を含む現像液を用いて、上記露光工程において露光したレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する。なお、当該レジストパターン形成方法に使用できる現像液は、低露光部及び非露光部を選択的に溶解又は除去する現像液である。このような現像液に含有される有機溶媒は、レジストパターンのコントラスト向上の観点から、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒及びこれらの2種以上の組み合わせが好ましい。
アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
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、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチ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ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ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プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピ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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
エーテル系溶媒としては、例えばジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル、メトキシベンゼン等が挙げられる。
ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
アミド系溶媒としては、例えばN,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
エステル系溶媒としては、例えばジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、酢酸アミル、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等が挙げられる。
炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、i−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−i−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。
これらの有機溶媒のうち、レジストパターンのコントラスト向上の観点から、酢酸n−ブチル、酢酸i−プロピル、酢酸アミル、メチルエチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、及びメチル−n−アミルケトンが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
レジストパターンのコントラスト向上の観点から、現像液中の有機溶媒の含有量の下限としては、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。同様の観点から、上記含有量の上限としては100質量%が好ましい。なお、現像液中の有機溶媒以外に配合できる成分としては、例えば水、シリコンオイル、界面活性剤等が挙げられる。
上記界面活性剤としては、例えばイオン性若しくは非イオン性のフッ素系界面活性剤及び/又はシリコン系の界面活性剤を用いることができる。
現像方法としては、例えば現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
当該レジストパターン形成方法では、現像工程後にレジスト膜をリンス液により洗浄することが好ましい。リンス工程におけるリンス液としては、発生したスカムを効率よく洗浄するために有機溶媒を使用することが好ましい。リンス液としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、アミド系溶媒等が好ましい。これらのうちアルコール系溶媒、エステル系溶媒が好ましく、炭素数6〜8の1価のアルコール系溶媒がより好ましい。炭素数6〜8の1価のアルコールとしては直鎖状、分岐状又は環状の1価のアルコールが挙げられ、例えば1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。これらのうち、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、4−メチル−2−ペンタノールが好ましい。
上記リンス液の各成分は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。なお、リンス液には界面活性剤を添加できる。
洗浄処理の方法としては、例えば一定速度で回転している基板上にリンス液を塗出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。
<感放射線性樹脂組成物>
次に、上述したレジストパターン形成方法において使用される感放射線性樹脂組成物(以下、「感放射線性樹脂組成物(I)」ともいう。)について説明する。感放射線性樹脂組成物(I)は、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう。)、感放射線性酸発生体(以下、「[B]酸発生体」ともいう。)及び溶媒(以下、「[C]溶媒」ともいう。)を含有する。また、感放射線性樹脂組成物(I)は、[D]酸拡散制御体を含有していてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の成分を含有していてもよい。
[A]重合体は、第1基(以下、「基(I)」ともいう。)を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう。)を有し、基(I)が、下記式(1)で表される置換基で置換されたアダマンタン環を含む。
Figure 0006515658
上記式(1)中、Rは、1価又は2価の有機基である。*は、上記アダマンタン環に結合する部位を示す。
上記Rとしては、炭素数1〜30の有機基が好ましい。上記置換基は、上記アダマンタン環を構成する1位の炭素原子及び2位の炭素原子のいずれに結合していてもよい。また、上記置換基は、上記アダマンタン環に1つ又は2つ以上結合していてもよい。上記アダマンタン環に上記置換基が2つ以上結合している場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。
当該レジストパターン形成方法において、感放射線性樹脂組成物(I)を使用すると、露光部では、感放射線性樹脂組成物(I)中の[B]酸発生体から発生した酸の作用により、[A]重合体の極性が増大し、有機溶媒を含有する現像液に難溶となることで、ネガ型のレジストパターンが得られる。当該レジストパターン形成方法では、感放射線性樹脂組成物(I)を使用することにより、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができる上、LWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度を向上させることができる。
感放射線性樹脂組成物(I)を使用することで、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制できる理由については必ずしも明らかではないが、例えば以下のように推察できる。感放射線性樹脂組成物(I)は、酸素原子を介して置換基が導入されることによって嵩高さを増したアダマンタン環を含むため、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制できるものと推察される。また、上記アダマンタン環を含む基(I)が酸解離性基である場合も、脱離した基(I)が上記アダマンタン環の嵩高さによって蒸散し難くなり、基(I)がレジスト膜中に留まり易くなるため、上記と同様の効果が得られると考えられる。また、LWR、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度(以下、これらをまとめて「LWR等」ともいう。)の向上の理由については、上記膜収縮を抑制したことに加え、上記アダマンタン環に結合した酸素原子が[B]酸発生体から発生した酸と適度に相互作用するため、上記酸の拡散長を適度に短くし、その結果、LWR等が向上するものと推察される。さらに、[B]酸発生体が後述する酸発生剤の場合は、上記アダマンタン環に結合した酸素原子が上記酸発生剤と適度に相互作用するため、レジスト膜中の上記酸発生剤の分布が均一化し、その結果、LWR等がより向上するものと推察される。以下、感放射線性樹脂組成物(I)の各構成成分について説明する。
<[A]重合体>
[A]重合体は、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体であって、基(I)を含む構造単位(I)を有する。[A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位を有することが好ましい。この酸解離性基を含む構造単位は、構造単位(I)であってもよく、[A]重合体中の他の構造単位であってもよい。酸解離性基を含む他の構造単位としては、後述する構造単位(II)等が挙げられる。また、構造単位(I)が酸解離性基を含む場合は、基(I)が酸解離性基であってもよく、基(I)の一部が酸解離性基であってもよい。[A]重合体は、構造単位(I)以外に、上記構造単位(II)、後述する構造単位(III)を有していてもよく、また、構造単位(I)、(II)及び(III)以外にも、その他の構造単位を有していてもよい。[A]重合体は、各構造単位を1種又は2種以上有していてもよい。以下、各構造単位について説明する。
[構造単位(I)]
構造単位(I)は、基(I)を含む。レジスト膜の収縮をより抑制する観点及びLWR等をより向上させる観点から、基(I)が1つの酸素原子に結合した三級炭素原子を含むことが好ましい。また、基(I)は、酸解離性基であってもよく、酸解離性基でなくてもよいが、基(I)が酸解離性基である場合、酸の作用により解離した基(I)が蒸散せずに留まることで、レジスト膜中の極性部分が適度に増えるため、[B]酸発生体から発生した酸の拡散長をより適度に短くすることができる。これにより、LWR等をより向上させることができる。また、基(I)が酸解離性基である場合、酸の作用により解離した基(I)が蒸散せずに留まることで、レジスト膜の収縮をより抑制できる。
基(I)が酸解離性基である場合、レジスト膜の収縮をより抑制する観点、及びLWR等をより向上させる観点から、下記式(2−1)で表される酸解離性基が好ましい。
Figure 0006515658
上記式(2−1)中、Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。p1は、1〜14の整数である。p1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。p2は、0〜13の整数である。p2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、p1+p2は14以下である。*は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。
上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜20の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端にヘテロ原子含有基を有する基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。
上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば1価の鎖状炭化水素基、1価の脂環式炭化水素基、1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。
上記1価の鎖状炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
上記1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環のシクロアルキル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環のシクロアルケニル基;
ノルボルネニル基等の多環のシクロアルケニル基などが挙げられる。
上記1価の芳香族炭化水素基としては、例えば
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
上記ヘテロ原子含有基とは、構造中に2価以上のヘテロ原子を有する基をいう。上記ヘテロ原子含有基はヘテロ原子を1個有していてもよく、2個以上有していてもよい。
上記ヘテロ原子含有基が有する2価以上のへテロ原子としては、2価以上の原子価を有するヘテロ原子であれば特に限定されず、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子等が挙げられる。
上記ヘテロ原子含有基としては、例えば
−O−、−SO−、−SO−、−SOO−等のヘテロ原子のみからなる基;
−CO−、−COO−、−COS−、−CONH−、−OCOO−、−OCOS−、−OCONH−、−SCONH−、−SCSNH−、−SCSS−等の炭素原子とヘテロ原子とを組み合わせた基などが挙げられる。
上記これらの基の水素原子の一部又は全部を置換する置換基としては、例えば
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;
ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基、オキソ基等が挙げられる。
上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、上記列挙した基のうち、炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。
上記Rで表される炭素数3〜20の1価の鎖状有機基としては、例えばシアノエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状炭化水素基、この鎖状炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端にヘテロ原子含有基を有する基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。上記炭素数3〜20の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば上記Rで表される基として例示したもののうち、炭素数3〜20の鎖状炭化水素基等が挙げられる。上記ヘテロ原子含有基及び置換基については、上記Rで表される基の場合と同様である。
上記Rで表される炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば上記Rで表される基として例示したもののうち、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基等が挙げられる。
上記Rで表される炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基としては、例えば−O−C(O)−で表される連結基の構成原子を環構造の構成原子として含むラクトン構造;−O−C(O)−O−で表される連結基の構成原子を環構造の構成原子として含む環状カーボネート構造;環構造の一部にエーテル結合が1つ以上含まれる環状エーテル構造;環構造の一部にスルフィド結合が1つ以上含まれる環状スルフィド構造;−O−S(O)−で表される連結基の構成原子を環構造の構成原子として含むスルトン構造等の環構造を有する基、これらの基の水素原子の一部又は全部を炭化水素基で置換した基等が挙げられる。上記炭化水素基としては、上記Rで表される基として例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。水素原子の2つ以上が炭化水素基で置換される場合は、複数の炭化水素基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する原子又は上記環構造の一部と共に環員数3〜10の環構造を形成していてもよい。
上記Rで表される炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記列挙した炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基のうちの1つ又は2つ以上の基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記Rで表される基として例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基等が挙げられる。
また、上記Rが酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部の極性がより増大することによって、有機溶媒を含有する現像液に対する難溶性が増すため、露光部と非露光部との溶解コントラストをより向上させることができる。
上記Rが酸解離性基を含む基である場合、Rとしては、例えば下記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式(2−1−a)中、R30は、メチレン基又は炭素数2〜10のアルキレン基である。R31、R32及びR33は、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基であるか、又はこれらの基のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜10の環構造の一部を表す。*は、アダマンタン環に結合する酸素原子への結合部位である。
上記Rで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記Rで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。
上記p1としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記p2としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。
上記式(2−1)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。
Figure 0006515658
基(I)が酸解離性基である場合の別の好適な例としては、下記式(2−2)で表される酸解離性基が挙げられる。この酸解離性基を用いても上記式(2−1)で表される酸解離性基と同様の効果が得られる。
Figure 0006515658
上記式(2−2)中、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部を表す。R及びRは、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。q1は、0〜5の整数である。q1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRは同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR及び1又は複数のRのうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。q2は、1〜15の整数である。q2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R10は、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。q3は、0〜14の整数である。q3が2以上の場合、複数のR10は同一でも異なっていてもよく、複数のR10のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、q2+q3は15以下である。*は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。
上記R、R、R及びRで表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。
上記Rで表される基の具体例としては、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。
また、上記Rが酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部の極性がより増大することによって、有機溶媒を含有する現像液に対する難溶性が増すため、露光部と非露光部との溶解コントラストをより向上させることができる。
上記Rが酸解離性基を含む基である場合、Rとしては、例えば上記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。
上記R10で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。
上記q1としては、0が好ましい。上記q2としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記q3としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。
上記式(2−2)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。
Figure 0006515658
基(I)が酸解離性基である場合のさらに別の好適な例としては、下記式(3)で表される酸解離性基が挙げられる。この酸解離性基を用いても上記式(2−1)で表される酸解離性基と同様の効果が得られる上、酸の作用により解離する部位とアダマンタン環との間に酸素原子が存在するため、基(I)の可動性を適度に向上させることができる。これにより、[B]酸発生体から発生した酸の拡散長をより適度に制御することができる。
Figure 0006515658
上記式(3)中、R11及びR12は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。rは、0〜15の整数である。rが2以上の場合、複数のR13は同一でも異なっていてもよく、複数のR13のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R11、R12及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。*は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。
上記R11、R12及びR13で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の1価の炭化水素基がより好ましい。
上記Lで表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のRでとして例示した炭素数1〜20の1価の有機基から1つの水素原子を除いた基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の2価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の2価の炭化水素基がより好ましい。
上記rとしては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。
上記式(3)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
基(I)が上記式(2−1)、式(2−2)又は式(3)で表される場合、構造単位(I)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式中、Yは、上記式(2−1)、式(2−2)又は式(3)で表される基(I)である。上記式(2−1)、式(2−2)及び式(3)中の*が、Yに隣接するエステル基への結合部位を示す。
基(I)が酸解離性基でない場合は、露光部において嵩高いアダマンタン環が脱離しないため、PEB等の際のレジスト膜の収縮をより効果的に抑制できる。なお、上記「基(I)が酸解離性基でない場合」とは、本明細書においては、上記アダマンタン環を含む部分が酸の作用により脱離しないことを意味する。よって、アダマンタン環に結合する上記式(1)で表される置換基中のRが酸解離性基を含む場合も、上記アダマンタン環を含む部分が酸の作用により脱離しない限り、「基(I)が酸解離性基でない場合」に含まれる。
このような酸解離性基でない基(I)としては、レジスト膜の収縮をより抑制する観点、及びLWR等をより向上させる観点から、下記式(4−1)で表される基が好ましい。
Figure 0006515658
上記式(4−1)中、R14及びR15は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。s1は、0〜5の整数である。s1が2以上の場合、複数のR14は同一でも異なっていてもよく、複数のR15は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR14及び1又は複数のR15のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R16は、炭素数1〜20の1価の有機基である。s2は、1〜14の整数である。s2が2以上の場合、複数のR16は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR16のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R17は、−OR16以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。s3は、0〜13の整数である。s3が2以上の場合、複数のR17は同一でも異なっていてもよく、複数のR17のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、s2+s3は14以下である。*1は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。*2は、構造単位(I)に隣接する構造単位に結合する部位を示す。
上記R14、R15及びR16で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。
また、上記R16が酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部においてアダマンタン環を含む部分の極性が増大し、有機溶媒を含有する現像液に難溶となることで、ネガ型のレジストパターンが得られる。
上記R16が酸解離性基を含む基である場合、R16としては、例えば上記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。
上記R17で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR16以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。
上記s1としては、1及び2が好ましい。上記s2としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記s3としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。
上記構造単位に隣接する構造単位とは、構造単位(I)同士が隣接している場合は構造単位(I)であり、構造単位(I)と他の構造単位とが隣接している場合は他の構造単位である。後述する下記式(4−2)で表される基の場合も同様である。
上記式(4−1)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。
Figure 0006515658
基(I)が酸解離性基でない場合の別の好適な例としては、下記式(4−2)で表される基が挙げられる。この基を用いても上記式(4−1)で表される基と同様の効果が得られる。
Figure 0006515658
上記式(4−2)中、R18及びR19は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。t1は、0〜5の整数である。t1が2以上の場合、複数のR18は同一でも異なっていてもよく、複数のR19は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR18及び1又は複数のR19のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R20は、炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R20及びLが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R21は、炭素数1〜20の1価の有機基である。t2は、1〜14の整数である。t2が2以上の場合、複数のR21は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR21のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R22は、−OR21以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。t3は、0〜13の整数である。t3が2以上の場合、複数のR22は同一でも異なっていてもよく、複数のR22のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、t2+t3は14以下である。*1は、構造単位(I)の基(I)以外の部分に結合する部位を示す。*2は、構造単位(I)に隣接する構造単位に結合する部位を示す。
上記R18、R19、R20及びR21で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。
また、上記R21が酸解離性基を含む基であってもよい。この場合、露光部においてアダマンタン環を含む部分の極性が増大し、有機溶媒を含有する現像液に難溶となることで、ネガ型のレジストパターンが得られる。
上記R21が酸解離性基を含む基である場合、R21としては、例えば上記式(2−1−a)で表される基等が挙げられる。
上記Lで表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示した炭素数1〜20の1価の有機基から1つの水素原子を除いた基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜20の2価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の2価の炭化水素基がより好ましい。
上記Lとアダマンタン環との間に位置するエステル基は、アダマンタン環を構成する1位の炭素原子に結合するか、2位かつ2級の炭素原子に結合することが好ましい。
上記R22で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、−OR21以外の基である限り、特に限定されないが、例えば上記式(2−1)のRで表される基として例示したものと同様の基等が挙げられる。
上記t1としては、1及び2が好ましい。上記t2としては、1〜4が好ましく、1及び2がより好ましい。上記t3としては、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。
上記式(4−2)で表される基(I)の具体例としては、例えば下記式で表される基等が挙げられる。
Figure 0006515658
基(I)が上記式(4−1)又は式(4−2)で表される場合、構造単位(I)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式中、RY1及びRY2は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基である。Yは、上記式(4−1)又は式(4−2)で表される基である。上記式(4−1)及び式(4−2)中の*1が、RY1及びRY2が結合する炭素原子への結合部位を示す。上記式(4−1)及び式(4−2)中の*2が、構造単位(I)に隣接する構造単位への結合部位を示す。
構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、1モル%が好ましく、2モル%がより好ましく、5モル%がさらに好ましい。また、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、50モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記特定範囲とすることで、レジスト膜の収縮をより抑制できる上、LWR等をより向上させることができる。
[構造単位(II)]
[A]重合体は、酸解離性基を含む構造単位(II)を有していてもよい。構造単位(II)としては、例えば下記式(5)で表される構造単位等が挙げられる。なお、構造単位(II)は、基(I)を含まない。
Figure 0006515658
上記式(5)中、R35は、水素原子又はメチル基である。R36は、1価の酸解離性基である。
上記R35としては、水素原子が好ましい。
上記R36で表される1価の酸解離性基としては、例えばt−ブチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−エチルシクロペンチル基、2−メチルアダマンチル基、2−エチルアダマンチル基等が挙げられる。
構造単位(II)を与える単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸1−メチルシクロペンチル、(メタ)アクリル酸1−エチルシクロペンチル、(メタ)アクリル酸2−メチルアダマンチル、(メタ)アクリル酸2−エチルアダマンチル等が挙げられる。
[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。また、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合が80モル%を超えると、ドライエッチング耐性が不十分となる場合がある。
[構造単位(III)]
[A]重合体は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを有する構造単位(以下、「構造単位(III)」ともいう。)をさらに有することが好ましい。[A]重合体が構造単位(III)をさらに有することで、レジスト膜と基板との密着性等、レジスト基本特性をより向上させることができる。また、レジスト膜の現像液への溶解性を高めることができる。なお、構造単位(III)は、基(I)を含まない。
上記ラクトン構造を有する構造単位(III)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
上記環状カーボネート構造を有する構造単位(III)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
上記スルトン構造を有する構造単位(III)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式中、RL1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。
[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、構造単位(III)の含有割合の下限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、10モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましい。また、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記特定範囲とすることで、レジスト膜と基板との密着性、及びレジスト膜の現像液への溶解性をより向上させることができる。
[その他の構造単位]
[A]重合体は、上記構造単位(I)〜(III)以外にもその他の構造単位を有していてもよい。上記その他の構造単位としては、例えば
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−メチルプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチルプロピル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸1−エチル−2−アダマンチル等の(メタ)アクリル酸エステル類;
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、けい皮酸等の不飽和カルボン酸(無水物)類;
(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸2−カルボキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸3−カルボキシ−n−プロピル等の不飽和カルボン酸のカルボキシアルキルエステル類;
(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、クロトンニトリル、マレインニトリル、フマロニトリル等の不飽和ニトリル化合物;
(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、クロトンアミド、マレインアミド、フマルアミド等の不飽和アミド化合物;
マレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等の不飽和イミド化合物;
N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニルピロリドン、2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニルイミダゾール、4−ビニルイミダゾール等の含窒素ビニル化合物などの単量体に由来する構造単位(IV)が挙げられる。なお、構造単位(IV)は、基(I)を含まない。
構造単位(IV)の含有割合の上限としては、[A]重合体を構成する全構造単位に対して、通常25モル%であり、15モル%が好ましい。構造単位(IV)の含有割合が上記上限を超えると、形成されるレジストパターンの解像度が低下する場合がある。
<[A]重合体の合成方法>
[A]重合体は、例えばラジカル開始剤を使用して所定の各構造単位に対応する単量体を適当な溶媒中で重合することにより製造できる。例えば単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法;各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等の方法で合成することが好ましい。
重合反応により得られた樹脂は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち、重合反応終了後、重合液を再沈溶媒に投入することにより、目的の樹脂を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、樹脂を回収することもできる。
[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、3,000がさらに好ましい。また、上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、40,000がより好ましく、30,000がさらに好ましい。[A]重合体のMwを上記下限以上とすることにより、レジストとしたときの耐熱性を向上させることができる。一方、[A]重合体のMwを上記上限以下とすることにより、レジストとしたときの現像性を向上させることができる。
また、[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、通常1である。また、上記比(Mw/Mn)の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。Mw/Mnを上記範囲とすることで、レジスト膜が解像性能に優れたものとなる。
本明細書のMw及びMnは、例えば東ソー社のGPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、流量1.0mL/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするGPCにより測定した値をいう。
感放射線性樹脂組成物(I)における[A]重合体の含有量の下限としては、全固形分([C]溶媒以外の成分の合計質量)に対して、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。また、上記含有量の上限としては、99質量%が好ましい。[A]重合体の含有割合を上記特定範囲とすることで、レジスト膜の収縮をより抑制できる上、LWR等をより向上させることができる。なお、[A]重合体は、1種又は2種以上を用いることができる。
<[B]酸発生体>
[B]酸発生体は、露光により酸を発生し、その酸により[A]重合体中に存在する酸解離性基を解離させる。その結果、[A]重合体の極性が増大する。感放射線性樹脂組成物(I)における[B]酸発生体の含有形態としては、後述するような化合物の形態(以下、適宜「[B]酸発生剤」ということがある。)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[B]酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。これらの[B]酸発生剤のうち、オニウム塩化合物が好ましい。
オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩(テトラヒドロチオフェニウム塩を含む。)、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。
スルホニウム塩としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、トリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネート等が挙げられる。これらのスルホニウム塩のうち、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート及びトリフェニルホスホニウム1,1,2,2−テトラフルオロ−6−(1−アダマンタンカルボニロキシ)−ヘキサン−1−スルホネートが好ましい。
テトラヒドロチオフェニウム塩としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのテトラヒドロチオフェニウム塩のうち、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート及び1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。
ヨードニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート等が挙げられる。これらのヨードニウム塩のうち、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネートが好ましい。
N−スルホニルオキシイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−(3−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカニル)−1,1−ジフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等が挙げられる。これらのN−スルホニルオキシイミド化合物のうち、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミドが好ましい。
また、[A]重合体との相互作用により酸の拡散長を適度に短くするためには、脂環構造を有する下記式(B−1)で表される[B]酸発生剤を用いることが好ましい。下記式(B−1)で表される[B]酸発生剤を用いると、[A]重合体との相溶性が高まるため、レジスト膜中の[B]酸発生剤の分散性を向上させることもできる。[B]酸発生剤の分散性が向上すると、得られるレジストパターンのリソグラフィー特性をより向上させることができる。
Figure 0006515658
上記式(B−1)において、Rf及びRfは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基である。nは、1〜3の整数である。ただし、スルホネート基のα位の炭素に結合するRf及びRfの両方が水素原子である場合はない。nが2以上の場合、複数のRfは同一でも異なっていてもよく、複数のRfは同一でも異なっていてもよい。Rは、脂環構造を有する炭素数3〜20の1価の有機基である。Xは、1価のカチオンである。
上記Rf及びRfで表される炭素数1〜4のフッ素化アルキル基としては、例えばフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、フルオロプロピル基、ジフルオロプロピル基、トリフルオロプロピル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基、フルオロブチル基、ジフルオロブチル基、トリフルオロブチル基、テトラフルオロブチル基、ペンタフルオロブチル基、パーフルオロブチル基等が挙げられる。
上記Rで表される脂環構造を有する1価の有機基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−ノルボルニル基、2−ノルボルニル基、1−ノルボルネニル基、2−ノルボルネニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、フリル基、及びこれらの基が結合したメチレン基若しくはエチレン基、プロピレン基、ブチレン基等のアルキレン基などが挙げられる。この中で、ノルボルニル基、アダマンチル基等の多環の脂環構造を有する基が好ましく、アダマンチル基を有する基がより好ましい。
上記Rが有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。この置換基としては、例えばヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基、オキソ基等が挙げられる。
上記Rで表される脂環構造を有する1価の有機基としては、下記式(i)で表される基が好ましい。
Figure 0006515658
上記式(i)において、Aは、(m+1)価の連結基である。mは、1〜3の整数である。Rr1は、脂環構造を有する炭素数3〜20の1価の有機基である。
上記Aで表される(m+1)価の連結基としては、例えば
2価の連結基として、エステル基、エーテル基、カルボニル基、アミド基、イミノ基、アルカンジイル基、シクロアルカンジイル基、アリーレン基、アラルキレン基等が挙げられる。
3価の連結基として、アルカントリイル基、シクロアルカントリイル基、アレーントリイル基等が挙げられる。
4価の連結基として、アルカンテトライル基、シクロアルカンテトライル基、アレーンテトライル基等が挙げられる。
上記Rr1で表される脂環構造を有する炭素数3〜20の1価の有機基の例としては、上記Rの例を挙げることができる。
上記Xで表されるカチオンとしては、硫黄、ヨウ素、リン、窒素等を含むオニウムカチオンが挙げられ、具体的には、スルホニウムカチオン、テトラヒドロチオフェニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ジアゾニウムカチオン、ピリジニウムカチオン等が挙げられる。この中で、スルホニウムカチオン及びテトラヒドロチオフェニウムカチオンが好ましく、スルホニウムカチオンがより好ましい。
上記式(B−1)で表される[B]酸発生剤としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式中、Xは、上記式(B−1)と同義である。
これらの[B]酸発生体は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。[B]酸発生体が[B]酸発生剤である場合の含有量の下限としては、レジストとしての感度及び現像性を確保する観点から、[A]重合体100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。同様の観点から、上記含有量の上限としては、50質量部が好ましく、40質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましい。
<[C]溶媒>
感放射線性樹脂組成物(I)に含まれる[C]溶媒としては、少なくとも上記の[A]重合体、[B]酸発生体、及び必要に応じて加えられる任意成分を溶解又は分散できれば特に限定されず、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、これらの2種以上の混合溶媒等が使用できる。[C]溶媒の具体例としては、上記現像工程の現像液に使用できる有機溶媒として例示したものと同様の溶媒等が挙げられる。これらのうち、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル及びシクロヘキサノンが好ましい。これらの溶媒は1種でもよく、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
<[D]酸拡散制御体>
感放射線性樹脂組成物(I)は、[D]酸拡散制御体を含有していてもよい。[D]酸拡散制御体は、露光により[B]酸発生体から生じる酸のレジスト膜中における拡散現象を制御することによって、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、感放射線性樹脂組成物(I)の貯蔵安定性が向上するため、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができる。これにより、プロセス安定性に優れた感放射線性樹脂組成物が得られる。感放射線性樹脂組成物(I)における[D]酸拡散制御体の含有形態としては、遊離の化合物の形態(以下、適宜「[D]酸拡散制御剤」ということがある。)でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[D]酸拡散制御剤としては、例えばアミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。
アミン化合物としては、例えばモノ(シクロ)アルキルアミン類;ジ(シクロ)アルキルアミン類;トリ(シクロ)アルキルアミン類;置換アルキルアニリン及びその誘導体;エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(4−アミノフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2−ジエチルアミノエチル)エーテル、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリジノン、2−キノキサリノール、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N’’N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン等が挙げられる。
アミド基含有化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニル基含有アミノ化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、N−アセチル−1−アダマンチルアミン、i−シアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)等が挙げられる。
ウレア化合物としては、例えば尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリ−n−ブチルチオウレア等が挙げられる。
含窒素複素環化合物としては、例えばイミダゾール類;ピリジン類;ピペラジン類;ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザリン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペリジンエタノール、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、モルホリン、4−メチルモルホリン、1−(4−モルホリニル)エタノール、4−アセチルモルホリン、3−(N−モルホリノ)−1,2−プロパンジオール、1,4−ジメチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
また、[D]酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基の一例としては、露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物がある。オニウム塩化合物としては、例えば下記式(D1)で表されるスルホニウム塩化合物、下記式(D2)で表されるヨードニウム塩化合物等が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式(D1)及び式(D2)中、R40〜R44は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基又はハロゲン原子である。ZはOH、R−COO、R−SO 又は下記式(D3)で表されるアニオンである。ただし、Rは、アルキル基、アリール基又はアルカリール基である。
Figure 0006515658
上記式(D3)中、R45は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基である。uは0〜2の整数である。
[D]酸拡散制御体が[D]酸拡散制御剤の場合、[D]酸拡散制御剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、通常5質量部以下である。[D]酸拡散制御剤の含有量が5質量部を超えると、レジストとしての感度が低下する傾向にある。
<その他の成分>
感放射線性樹脂組成物(I)は、その他の成分として、[A]重合体以外の重合体であって、フッ素原子を含有する重合体(以下、「[E]重合体」ともいう。)、[F]偏在化促進剤、脂環式骨格化合物、界面活性剤等のその他の成分を含有していてもよい。
[[E]重合体]
感放射線性樹脂組成物(I)が、[E]重合体を含有すると、レジスト膜を形成した際に、膜中の[E]重合体の撥油性的特徴により、その分布がレジスト膜表面近傍で偏在化する傾向があるため、液浸露光時における[B]酸発生剤、[D]酸拡散制御剤等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、この[E]重合体の撥水性的特徴により、レジスト膜と液浸媒体との前進接触角を所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制できる。さらに、レジスト膜と液浸媒体との後退接触角が高くなるため、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を含有することにより、液浸露光法に好適なレジスト膜を形成することができる。
[E]重合体としては、フッ素原子を有している限り、特に限定されないが、[A]重合体よりフッ素原子含有率(質量%)が高いことが好ましい。[A]重合体よりフッ素原子含有率が高いことで、上述の偏在化の度合いがより高くなり、得られるレジスト膜の撥水性及び溶出抑制性等の特性が向上する。
[E]重合体は、フッ素原子を構造中に含む単量体を1種類以上重合することにより形成される。
上記フッ素原子を構造中に含む単量体としては、主鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体、側鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体、主鎖と側鎖とにフッ素原子を含む重合体を与える単量体等が挙げられる。
主鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体としては、例えばα−フルオロアクリレート化合物、α−トリフルオロメチルアクリレート化合物、β−フルオロアクリレート化合物、β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、α,β−フルオロアクリレート化合物、α,β−トリフルオロメチルアクリレート化合物、1つ以上のビニル部位の水素がフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換された化合物等が挙げられる。
側鎖にフッ素原子を含む重合体を与える単量体としては、例えばノルボルネンのような脂環式オレフィン化合物の二重結合を含まない部位にフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基が結合したもの、アクリル酸又はメタクリル酸とフルオロアルキル基又はその誘導基とのエステル化合物、1つ以上のオレフィンの二重結合を含まない部位にフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基が結合したもの等が挙げられる。
主鎖と側鎖とにフッ素原子を含む重合体を与える単量体としては、例えばα−フルオロアクリル酸、β−フルオロアクリル酸、α,β−フルオロアクリル酸、α−トリフルオロメチルアクリル酸、β−トリフルオロメチルアクリル酸、α,β−トリフルオロメチルアクリル酸等とフルオロアルキル基又はその誘導基とのエステル化合物、1つ以上のビニル部位の水素がフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換された化合物の二重結合を含まない部位にフッ素原子又はフルオロアルキル基若しくはその誘導基が結合したもの、1つ以上の脂環式オレフィン化合物の二重結合に結合している水素をフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換し、かつ二重結合を含まない部位にフルオロアルキル基又はその誘導基が結合したもの等が挙げられる。なお、上記脂環式オレフィン化合物とは、環の一部が二重結合である化合物を示す。
[E]重合体が有する構造単位としては、下記式(F1)で表される構造単位(以下、「構造単位(F−I)」ともいう。)が挙げられる。
Figure 0006515658
上記式(F1)中、R46は水素、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Eは2価の連結基である。R47は少なくとも1つ以上のフッ素原子を含有する炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数4〜20の1価の脂環式炭化水素基若しくはその誘導基である。
Eで表される2価の連結基としては、例えば単結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、アミド基、スルホニルアミド基、ウレタン基等が挙げられる。
構造単位(F−I)を与える単量体としては、トリフルオロメチル(メタ)アクリル酸エステル、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロエチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−プロピル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロn−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロi−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロt−ブチル(メタ)アクリル酸エステル、2−(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル)(メタ)アクリル酸エステル、パーフルオロシクロヘキシルメチル(メタ)アクリル酸エステル、1−(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル)(メタ)アクリル酸エステル、1−(5−トリフルオロメチル−3,3,4,4,5,6,6,6−オクタフルオロヘキシル)(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
[E]重合体は、構造単位(F−I)を1種のみ含有していてもよく、2種以上含有していてもよい。構造単位(F−I)の含有割合の下限は、[E]重合体における全構造単位を100モル%とした場合に、通常5モル%、好ましくは10モル%、より好ましくは15モル%である。この構造単位(F−I)の含有割合が上記下限未満であると、70度以上の後退接触角を達成できない場合がある。
[E]重合体のMwの下限としては、1,000が好ましい。また、上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、10,000がさらに好ましい。[E]重合体のMwを上記下限以上とすることにより、十分な前進接触角を得ることができる。一方、Mwを上記上限以下とすることにより、レジストとした際の現像性を向上させることができる。
[E]重合体のMwとMnとの比(Mw/Mn)の下限としては、通常1である。また、上記比(Mw/Mn)の上限としては、3が好ましく、2がより好ましい。
[E]重合体は、例えばラジカル開始剤を使用して所定の各構造単位を与える単量体を適当な溶媒中で重合することにより合成できる。
感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を含む場合、[E]重合体の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、2質量部がさらに好ましい。また、上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。感放射線性樹脂組成物(I)における[E]重合体の含有量が上記範囲の場合、得られるレジスト膜表面の撥水性及び溶出抑制性をさらに高めることができる。
[[F]偏在化促進剤]
感放射線性樹脂組成物(I)は、[F]偏在化促進剤を含有していてもよい。[F]偏在化促進剤は、感放射線性樹脂組成物(I)が[E]重合体を含有する場合に、[E]重合体を、より効率的にレジスト膜表面に偏析させる効果を有するものである。感放射線性樹脂組成物(I)に[F]偏在化促進剤を含有させることで、[E]重合体の添加量を従来よりも少なくすることができる。従って、LWR性能を損なうことなく、レジスト膜から液浸液への成分の溶出をさらに抑制したり、高速スキャンにより液浸露光をより高速に行うことを可能にしたりして、結果としてウォーターマーク欠陥等の液浸由来欠陥を効果的に抑制できる。[F]偏在化促進剤としては、比誘電率が30以上200以下で、1気圧における沸点が100℃以上の低分子化合物を挙げることができる。このような化合物としては、具体的には、ラクトン化合物、カーボネート化合物、ニトリル化合物、多価アルコール等が挙げられる。
上記ラクトン化合物としては、例えばγ−ブチロラクトン、バレロラクトン、メバロニックラクトン、ノルボルナンラクトン等が挙げられる。上記カーボネート化合物としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等が挙げられる。上記ニトリル化合物としては、例えばスクシノニトリル等が挙げられる。上記多価アルコールとしては、例えばグリセリン等が挙げられる。
[F]偏在化促進剤としては、液浸由来欠陥をさらに効果的に抑制する観点から、ラクトン化合物が好ましく、γ−ブチロラクトンがより好ましい。
感放射線性樹脂組成物(I)が[F]偏在化促進剤を含有する場合、[F]偏在化促進剤の含有量の下限としては、感放射線性樹脂組成物(I)における重合体の総量100質量部に対して、10質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、20質量部がさらに好ましく、25質量部が特に好ましい。また、[F]偏在化促進剤の含有量の上限としては、500質量部が好ましく、300質量部がより好ましく、250質量部がさらに好ましく、200質量部が特に好ましい。[F]偏在化促進剤の含有量が上記範囲内の場合、液浸由来欠陥をさらに効果的に抑制できる。
[脂環式骨格化合物]
感放射線性樹脂組成物(I)が、上記脂環式骨格化合物を含んでいると、ドライエッチング耐性、パターン形状、基板との接着性等をさらに改善することができる。脂環式骨格化合物としては、例えば1−アダマンタンカルボン酸、2−アダマンタノン、1−アダマンタンカルボン酸t−ブチル等のアダマンタン誘導体類;デオキシコール酸t−ブチル、デオキシコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、デオキシコール酸2−エトキシエチル等のデオキシコール酸エステル類;リトコール酸t−ブチル、リトコール酸t−ブトキシカルボニルメチル、リトコール酸2−エトキシエチル等のリトコール酸エステル類;3−[2−ヒドロキシ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)エチル]テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、2−ヒドロキシ−9−メトキシカルボニル−5−オキソ−4−オキサ−トリシクロ[4.2.1.03,7]ノナン等が挙げられる。
[界面活性剤]
感放射線性樹脂組成物(I)が、上記界面活性剤を含んでいると、塗布性、ストリエーション、現像性等をさらに改善することができる。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤などが挙げられる。
感放射線性樹脂組成物(I)における界面活性剤の含有量としては、[A]重合体100質量部に対して、通常1質量部以下である。
<感放射線性樹脂組成物(I)の調製方法>
感放射線性樹脂組成物(I)は、例えば[A]重合体、[B]酸発生体、[C]溶媒及び任意成分を所定の割合で混合することにより調製できる。混合する際の組成物中の固形分([C]溶媒以外の成分)の濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。また、上記濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。また、感放射線性樹脂組成物(I)は、その使用に際して、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過することによって調製される。
<感放射線性樹脂組成物>
本発明の感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、上記式(2−1)、上記式(2−2)又は上記式(3)で表される第1酸解離性基を含む構造単位を有することを特徴とする。
本発明の別の感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体、及び溶媒を含有する感放射線性樹脂組成物であって、上記重合体が、上記式(4−1)又は上記式(4−2)で表される第1基を含む構造単位を有することを特徴とする。
当該感放射線性樹脂組成物を、有機溶媒を含む現像液で現像するレジストパターン形成方法に用いることにより、光学コントラストを高めつつ、レジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR等を向上させることができる。当該感放射線性樹脂組成物については、上記レジストパターン形成方法において感放射線性樹脂組成物(I)として説明しているので、ここでは説明を省略する。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における各測定は、下記の方法により行った。
[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
東ソー社のGPCカラム(G2000HXL:2本、G3000HXL:1本、G4000HXL:1本)を用い、流量:1.0mL/分、溶出溶媒:テトラヒドロフラン、試料濃度:1.0質量%、試料注入量:100μL、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折計の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。また、分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果より算出した。
13C−NMR分析]
日本電子社の「JNM−ECX400」を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して、各重合体における各構造単位の含有割合(モル%)を求める分析を行った。
<化合物の合成>
[合成例1](化合物(M−1)の合成)
1,000mLの丸底フラスコに5−ヒドロキシ−2−アダマンタノン20.0g(120mmol)、トリエチルアミン18.3g(180mmol)、及びジクロロメタン200mLを加え水浴で撹拌した。そこへメタンスルホニルクロリド17.9g(180mmol)をゆっくりと滴下した。滴下後、室温で10時間撹拌し、水を加えることで反応を停止させた。有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、シュウ酸水溶液で1回洗浄した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより下記式で表される化合物(m−1)を得た(収量24.3g、収率83%)。次いで、500mLの丸底フラスコに化合物(m−1)を20.0g(81.9mmol)、ジアザビシクロウンデセン(DBU)13.7g(90.0mmol)、及び2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノール32.5g(246mmol)を加え、145℃で10時間加熱撹拌した。室温まで冷却した後、ジクロロメタン250mL及び水200mLを加え10分間激しく撹拌した。有機層を回収し、水洗を4回実施した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより下記式で表される化合物(m−2)を得た(収量15.6g、収率68%)。次いで、500mLの丸底フラスコに化合物(m−2)を15.2g(54.2mmol)及びテトラヒドロフラン75mLを加え水浴で撹拌した。そこへ、メチルマグネシウムブロミドの1Mテトラヒドロフラン溶液75.9mLをゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で1.5時間撹拌し、その後、60℃で8時間撹拌した。塩化アンモニウム水溶液で反応を停止した後、酢酸エチルを加え、水洗を3回実施した。溶媒を留去することで下記式で表される化合物(m−3)の粗体を得た(収量16.0g)。化合物(m−3)については、これ以上の精製は行わずに次の反応に使用した。500mLの丸底フラスコに化合物(m−3)の粗体を16.0g(54.0mmol)、トリエチルアミン6.55g(64.8mmol)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)1.82g(16.2mmol)、及びアセトニトリル150mLを加え、水浴で撹拌した。そこへ塩化メタクリロイル8.46g(81.0mmol)をゆっくりと滴下した。滴下後、室温で10時間撹拌し、水を加えて反応を停止させた。炭酸水素ナトリウム水溶液で2回洗浄した後、カラムクロマトグラフィで精製することにより下記式で表される化合物(M−1)を得た(収量13.6g、収率69%)。
Figure 0006515658
[合成例2〜24](化合物(M−2)〜(M−24)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例1と同様の操作を行うことによって、下記式で表される化合物(M−2)〜(M−24)を合成した。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
[合成例25](化合物(M−25)の合成)
下記式で表される化合物(M−25)は、上記化合物(m−1)に対して3−メチル−1,3−ブタンジオールを作用させる以外は、合成例1と同様の方法で合成した。
Figure 0006515658
[合成例26〜50](化合物(M−26)〜(M−50)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例25と同様の操作を行うことによって、下記式で表される化合物(M−26)〜(M−50)を合成した。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
[合成例51](化合物(M−51)の合成)
300mLの丸底フラスコに亜鉛粉末8.67g(120mmol)、及びテトラヒドロフラン80mLを加え室温で撹拌した。そこへ、トリメチルシリルクロライド0.05gを添加し、室温で20分撹拌することで亜鉛の活性化を行った。次いで上記化合物(m−2)22.0g(78.5mmol)及びエチルブロモアクリレート19.7g(102mmol)をテトラヒドロフラン70mLに溶解させた溶液を、フラスコ内の温度を40℃以下に保ちながらゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で30分撹拌した後、シリカゲルを加えて反応を停止させた。セライトろ過で固形分を除去した後、酢酸エチルを加え、塩化アンモニウム水溶液で3回洗浄した。カラムクロマトグラフィで精製することにより、下記式で表される化合物(M−51)を得た(収量17.3g、収率63%)。
Figure 0006515658
[合成例52〜74](化合物(M−52)〜(M−74)の合成)
前駆体を適宜選択し、合成例25と同様の操作を行うことによって、下記式で表される化合物(M−52)〜(M−74)を合成した。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
<[A]重合体及び[E]重合体の合成>
上記合成した化合物(単量体)とは別に、各実施例及び比較例における各重合体の合成で用いる単量体として下記式で表される単量体を準備した。
Figure 0006515658
[合成例75](重合体(A−1)の合成)
化合物(M’−1)6.33g(30モル%)、化合物(M’−2)6.13g(40モル%)、化合物(M’−3)4.26g(20モル%)、及び化合物(M−1)3.28g(10モル%)を2−ブタノン40gに溶解し、ラジカル開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.74g(全単量体に対して5モル%)を添加して単量体溶液を調製した。次いで20gの2−ブタノンを入れた100mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、水冷により重合溶液を30℃以下に冷却した。400gのメタノール中に冷却した重合溶液を投入し、析出した白色粉末をろ別した。ろ別した白色粉末を80gのメタノールで2回洗浄した後、ろ別し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−1)を得た(収量15.8g、収率79%)。重合体(A−1)のMwは7,400であり、Mw/Mnは1.54であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M’−1)、化合物(M’−2)、化合物(M’−3)及び化合物(M−1)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ30.1モル%、40.1モル%、19.6モル%及び10.2モル%であった。
[合成例152](重合体(A−78)の合成)
化合物(M’−4)44.91g(60モル%)、化合物(M’−5)22.92g(20モル%)、化合物(M−2)32.17g(20モル%)、ラジカル開始剤としてAIBN3.79g(全単量体に対して5モル%)、及びt−ドデシルメルカプタン1.14g(全単量体に対して1.5モル%)を、プロピレングリコールモノメチルエーテル100gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間共重合させた。重合反応終了後、重合溶液を1,000gのn−ヘキサン中に滴下して、重合体を凝固精製した。次いで上記重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えた後、更に、メタノール150g、トリエチルアミン34g及び水6gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行った。反応終了後、溶媒及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた重合体をアセトン150gに溶解した後、2,000gの水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過し、50℃で17時間乾燥させて白色粉末状の重合体(A−78)を得た(収量66.2g、収率76%)。重合体(A−78)のMwは7,600であり、Mw/Mnは1.91であった。13C−NMR分析の結果、p−ヒドロキシスチレン単位、化合物(M’−5)に由来する構造単位、及び化合物(M−2)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ60.2モル%、19.8モル%、及び20.0モル%であった。
[合成例76〜151及び153〜162](重合体(A−2)〜(A−77)及び(A−79)〜(A−88)の合成)
下記表1〜5に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例75と同様に操作して、重合体(A−2)〜(A−77)、(A−79)〜(A−81)及び(A−83)〜(A−87)を合成した。また、下記表5に示す種類及び使用量の単量体を用いた以外は、合成例152と同様に操作して、重合体(A−82)及び(A−88)を合成した。なお、表5中の「−」は、該当する単量体を用いなかったことを示す。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
Figure 0006515658
Figure 0006515658
Figure 0006515658
[合成例163](重合体(E−1)の合成)
化合物(M’−6)79.9g(70モル%)及び化合物(M’−17)20.91g(30モル%)を、100gの2−ブタノンに溶解し、ラジカル開始剤としてジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート4.77gを溶解させて単量体溶液を調製した。次いで100gの2−ブタノンを入れた1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした後、攪拌しながら80℃に加熱し、上記調製した単量体溶液を滴下漏斗にて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合反応の開始時間とし、重合反応を6時間実施した。重合反応終了後、水冷により重合溶液を30℃以下に冷却した。反応溶液を2L分液漏斗に移液した後、150gのn−ヘキサンで上記重合溶液を均一に希釈し、600gのメタノールを投入して混合した。次いで30gの蒸留水を投入し、さらに攪拌して30分静置した。次いで、溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換することで、固形分である重合体(E−1)を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た(収率60%)。重合体(E−1)のMwは7,200であり、Mw/Mnは2.00であった。13C−NMR分析の結果、化合物(M’−6)及び化合物(M’−17)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ71.1モル%及び28.9モル%であった。
<感放射線性樹脂組成物(I)の調製>
下記実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物(I)の調製に用いた[B]酸発生剤、[C]溶媒,[D]酸拡散制御剤及び[F]偏在化促進剤を以下に示す。
[[B]酸発生剤]
B−1:トリフェニルスルホニウム2−(アダマンタン−1−イルカルボニルオキシ)−1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロパン−1−スルホネート
B−2:ノルボルナンスルトン−2−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
B−3:トリフェニルスルホニウム3−(ピペリジン−1−イルスルホニル)−1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1−スルホネート
B−4:トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート
各構造式を以下に示す。
Figure 0006515658
[[C]溶媒]
C−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
C−2:シクロヘキサノン
[[D]酸拡散制御剤]
D−1:トリフェニルスルホニウムサリチレート
D−2:トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート
D−3:N−(n−ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン
D−4:2,6−ジi−プロピルアニリン
D−5:トリn−ペンチルアミン
各構造式を以下に示す。
Figure 0006515658
[[F]偏在化促進剤]
F−1:γ−ブチロラクトン
[実施例1]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)8.5質量部、[C]溶媒としての(C−1)2,240質量部及び(C−2)960質量部、[D]酸拡散制御剤としての(D−1)2.3質量部、[E]重合体としての(E−1)3質量部、並びに[F]偏在化促進剤としての(F−1)30質量部を配合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより実施例1の感放射線性樹脂組成物を調製した。
[実施例2〜77及び比較例1〜4]
下記表6〜9に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
Figure 0006515658
Figure 0006515658
<レジストパターンの形成(1)>(ArF露光)
12インチのシリコンウエハ表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、NA=1.3、ダイポール(シグマ0.977/0.782)の光学条件にて、40nmラインアンドスペース(1L1S)マスクパターンを介して露光した。露光後、90℃で60秒間PEBを行った。その後、現像液として酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。このレジストパターン形成の際、ターゲット寸法が40nmの1対1ラインアンドスペースのマスクを介して形成した線幅が、線幅40nmの1対1ラインアンドスペースに形成される露光量を最適露光量とした。
<評価>
上記形成したレジストパターンについて、下記方法に従って測定することにより、各感放射線性樹脂組成物を評価した。結果を下記表10及び11に示す。なお、レジストパターンの測長には走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社の「CG−4100」)を用いた。
[LWR性能]
上記走査型電子顕微鏡を用いてレジストパターンを上部から観察した。線幅を任意のポイントで計50点測定し、その測定値の分布から3シグマ値を求め、これをLWR性能(nm)とした。LWR性能は、値が小さいほど良いことを示す。LWR性能は、3.5nm以下の場合は良好と、3.5nmを超える場合は不良と評価できる。
[解像性]
上記最適露光量において、ラインアンドスペース(1L/1S)を形成するマスクパターンのサイズを変えた場合に解像される最小のレジストパターンの寸法を測定し、この測定値を解像性(nm)とした。解像性は、値が小さいほど良いことを示す。解像性は、35nm以下の場合は良好と、35nmを超える場合は不良と評価できる。
[断面形状の矩形性]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンの断面形状を観察し、レジストパターンの厚さ方向の中央部での線幅Lbと、レジストパターンの頂部での線幅Laとを測定した。次いでLa/Lbを算出し、これを断面形状の矩形性の尺度とした。断面形状の矩形性は、0.9≦La/Lb≦1.1である場合は良好と、上記範囲外である場合は不良と評価できる。
[焦点深度]
上記最適露光量において解像されるレジストパターンにおいて、深さ方向にフォーカスを変化させた際の寸法(線幅)を観測し、ブリッジや残渣が無いままパターン寸法が基準の90%以上110%以下に入る深さ方向の余裕度を測定し、この測定値を焦点深度(nm)とした。焦点深度は、値が大きいほど良いことを示す。焦点深度は、50nm以上の場合は良好と、50nm未満の場合は不良と評価できる。
[レジスト膜収縮抑制性]
12インチのシリコンウエハ表面に、スピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT12」)を使用して、下層反射防止膜形成用組成物(ブルワーサイエンス社の「ARC66」)を塗布した後、205℃で60秒間加熱することにより平均厚み105nmの下層反射防止膜を形成した。この下層反射防止膜上に、上記スピンコーターを使用して上記調製した各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み90nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜を、ArFエキシマレーザー液浸露光装置(NIKON社の「NSR−S610C」)を用い、70mJ/cmで全面露光を行った後に膜厚測定を実施し、平均厚みA(nm)を求めた。続いて、90℃で60秒間のPEBを実施した後に、再度膜厚測定を実施し平均厚みB(nm)を求めた。これらの平均厚みA及びBの測定値から、100×(A−B)/Aを算出し、これをレジスト膜収縮抑制性(%)とした。結果を下記表10及び11に示す。レジスト膜収縮抑制性は、値が小さいほど良いことを示す。レジスト膜収縮抑制性は、20%以下の場合は良好と、20%を超える場合は不良と評価できる。
Figure 0006515658
Figure 0006515658
[実施例78]
[A]重合体としての(A−1)100質量部、[B]酸発生剤としての(B−1)20質量部、[C]溶媒としての(C−1)4,280質量部及び(C−2)1,830質量部、並びに[D]酸拡散制御剤としての(D−1)3.6質量部を配合し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより実施例78の感放射線性樹脂組成物を調製した。
[実施例79〜87及び比較例5〜9]
下記表12に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例78と同様に操作して、各感放射線性樹脂組成物を調製した。なお、表12中の「−」は、該当する成分を用いなかったことを示す。
<レジストパターンの形成(2)>(電子線露光)
8インチのシリコンウエハ表面にスピンコーター(東京エレクトロン社の「CLEAN TRACK ACT8」)を使用して、下記表12に記載の各感放射線性樹脂組成物を塗布し、90℃で60秒間PBを行った。その後、23℃で30秒間冷却し、平均厚み50nmのレジスト膜を形成した。次に、このレジスト膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力:50KeV、電流密度:5.0A/cm)を用いて電子線を照射した。照射後、120℃で60秒間PEBを行った。その後、現像液として酢酸n−ブチルを用いて有機溶媒現像し、乾燥してネガ型のレジストパターンを形成した。
<評価>
上記各感放射線性樹脂組成物を用いて形成したレジストパターンについて、上記ArF露光の場合と同様に評価を実施した。結果を下記表12に示す。なお、電子線露光の場合、LWR性能は5.0nm以下の場合は良好と5.0nmを超える場合は不良と評価でき、解像性は33nm以下の場合は良好と33nmを超える場合は不良と評価でき、断面形状の矩形性は0.9≦La/Lb≦1.1の場合は良好とそれ以外の範囲の場合は不良と評価でき、焦点深度は50nm以上の場合は良好と50nm未満の場合は不良と評価できる。
Figure 0006515658
表10〜12の結果から分かるように、実施例の感放射線性樹脂組成物は、ArF露光及び電子線露光のいずれの場合においても、LWR性能、解像性、断面形状の矩形性及び焦点深度に優れ、かつレジスト膜収縮抑制性にも優れていた。一方、比較例の感放射線性樹脂組成物は、これらの性能が、いずれの場合にも実施例のものに比べて劣っていた。なお、一般的に電子線露光によればEUV露光の場合と同様の傾向を示すことが知られており、従って、EUV露光の場合においても、実施例の感放射線性樹脂組成物によれば、LWR性能等に優れることが推測される。
本発明のレジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物によれば、有機溶媒を含む現像液を用いることによって光学コントラストを高めつつ、PEB時のレジスト膜の収縮を抑制することができ、かつLWR等を向上させることができる。

Claims (8)

  1. 感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する工程、
    上記レジスト膜を露光する工程、及び
    有機溶媒を含む現像液で上記露光されたレジスト膜を現像する工程
    を備えるレジストパターン形成方法であって、
    上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、
    上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、
    上記第1基が、第1酸解離性基であり、
    上記第1基が、下記式(2−1)、下記式(2−2)又は下記式(3)で表されることを特徴とするレジストパターン形成方法。
    Figure 0006515658
    (式(2−1)中、Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。p1は、1〜14の整数である。p1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。p2は、0〜13の整数である。p2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、p1+p2は14以下である。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す(但し、R が−C(=O)−O−C(CH で表される基である場合を除く。)。)
    Figure 0006515658
    (式(2−2)中、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部を表す。R及びRは、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。q1は、0〜5の整数である。q1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRは同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR及び1又は複数のRのうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。q2は、1〜15の整数である。q2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R10は、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。q3は、0〜14の整数である。q3が2以上の場合、複数のR10は同一でも異なっていてもよく、複数のR10のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、q2+q3は15以下である。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。)
    Figure 0006515658
    (式(3)中、R11及びR12は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。rは、0〜15の整数である。rが2以上の場合、複数のR13は同一でも異なっていてもよく、複数のR13のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R11、R12及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。)
  2. 上記R及びRが、第2酸解離性基を含む請求項に記載のレジストパターン形成方法。
  3. 感放射線性樹脂組成物によりレジスト膜を形成する工程、
    上記レジスト膜を露光する工程、及び
    有機溶媒を含む現像液で上記露光されたレジスト膜を現像する工程
    を備えるレジストパターン形成方法であって、
    上記感放射線性樹脂組成物が、酸の作用により上記現像液への溶解性が低下する重合体、感放射線性酸発生体及び溶媒を含有し、
    上記重合体が、第1基を含む構造単位を有し、
    上記第1基が、下記式(4−1)又は下記式(4−2)で表されることを特徴とするレジストパターン形成方法。
    Figure 0006515658
    (式(4−1)中、R14及びR15は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。s1は、0〜5の整数である。s1が2以上の場合、複数のR14は同一でも異なっていてもよく、複数のR15は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR14及び1又は複数のR15のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R16は、炭素数1〜20の1価の有機基である。s2は、1〜14の整数である。s2が2以上の場合、複数のR16は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR16のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R17は、−OR16以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。s3は、0〜13の整数である。s3が2以上の場合、複数のR17は同一でも異なっていてもよく、複数のR17のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、s2+s3は14以下である。*1は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。*2は、上記構造単位に隣接する構造単位に結合する部位を示す。)
    Figure 0006515658
    (式(4−2)中、R18及びR19は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。t1は、0〜5の整数である。t1が2以上の場合、複数のR18は同一でも異なっていてもよく、複数のR19は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR18及び1又は複数のR19のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R20は、炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R20及びLが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R21は、炭素数1〜20の1価の有機基である。t2は、1〜14の整数である。t2が2以上の場合、複数のR21は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR21のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R22は、−OR21以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。t3は、0〜13の整数である。t3が2以上の場合、複数のR22は同一でも異なっていてもよく、複数のR22のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、t2+t3は14以下である。*1は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。*2は、上記構造単位に隣接する構造単位に結合する部位を示す。)
  4. 上記R16及びR21が、第3酸解離性基を含む請求項に記載のレジストパターン形成方法。
  5. 酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、
    感放射線性酸発生体、及び
    溶媒
    を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
    上記重合体が、下記式(2−1)、下記式(2−2)又は下記式(3)で表される第1酸解離性基を含む構造単位を有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
    Figure 0006515658
    (式(2−1)中、Rは、炭素数1〜20の1価の有機基である。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。p1は、1〜14の整数である。p1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。p2は、0〜13の整数である。p2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、p1+p2は14以下である。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す(但し、R が−C(=O)−O−C(CH で表される基である場合を除く。)。)
    Figure 0006515658
    (式(2−2)中、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造の一部を表す。R及びRは、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。q1は、0〜5の整数である。q1が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数のRは同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR及び1又は複数のRのうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Rは、シアノメチル基、ヒドロキシエチル基、炭素数3〜20の1価の鎖状有機基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、シアノ基若しくはヒドロキシ基で置換された炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基又は炭素数3〜20の1価の脂肪族複素環基で置換された炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。q2は、1〜15の整数である。q2が2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、複数の−ORのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R10は、−OR以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。q3は、0〜14の整数である。q3が2以上の場合、複数のR10は同一でも異なっていてもよく、複数のR10のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、q2+q3は15以下である。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す(但し、R が−CH OCH CH で表される基である場合を除く。)。)
    Figure 0006515658
    (式(3)中、R11及びR12は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の有機基である。R13は、炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。rは、0〜15の整数である。rが2以上の場合、複数のR13は同一でも異なっていてもよく、複数のR13のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R11、R12及びLのうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。*は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。)
  6. 上記R及びRが、第2酸解離性基を含む請求項に記載の感放射線性樹脂組成物。
  7. 酸の作用により有機溶媒を含む現像液への溶解性が低下する重合体、
    感放射線性酸発生体、及び
    溶媒
    を含有する感放射線性樹脂組成物であって、
    上記重合体が、下記式(4−1)又は下記式(4−2)で表される第1基を含む構造単位を有することを特徴とする感放射線性樹脂組成物。
    Figure 0006515658
    (式(4−1)中、R14及びR15は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。s1は、0〜5の整数である。s1が2以上の場合、複数のR14は同一でも異なっていてもよく、複数のR15は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR14及び1又は複数のR15のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R16は、炭素数1〜20の1価の有機基である。s2は、1〜14の整数である。s2が2以上の場合、複数のR16は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR16のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R17は、−OR16以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。s3は、0〜13の整数である。s3が2以上の場合、複数のR17は同一でも異なっていてもよく、複数のR17のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、s2+s3は14以下である。*1は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。*2は、上記構造単位に隣接する構造単位に結合する部位を示す(但し、R 16 が−C(=O)−CF で表される基である場合を除く。)。)
    Figure 0006515658
    (式(4−2)中、R18及びR19は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。t1は、0〜5の整数である。t1が2以上の場合、複数のR18は同一でも異なっていてもよく、複数のR19は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のR18及び1又は複数のR19のうちの2つ以上は、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R20は、炭素数1〜20の1価の有機基である。Lは、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。R20及びLが互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R21は、炭素数1〜20の1価の有機基である。t2は、1〜14の整数である。t2が2以上の場合、複数のR21は同一でも異なっていてもよく、複数の−OR21のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。R22は、−OR21以外の炭素数1〜20の1価の有機基又は=Oである。t3は、0〜13の整数である。t3が2以上の場合、複数のR22は同一でも異なっていてもよく、複数のR22のうちの2つ以上が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。ただし、t2+t3は14以下である。*1は、上記構造単位の第1基以外の部分に結合する部位を示す。*2は、上記構造単位に隣接する構造単位に結合する部位を示す。)
  8. 上記R16及びR21が、第3酸解離性基を含む請求項に記載の感放射線性樹脂組成物。
JP2015088670A 2015-04-23 2015-04-23 レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物 Active JP6515658B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015088670A JP6515658B2 (ja) 2015-04-23 2015-04-23 レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015088670A JP6515658B2 (ja) 2015-04-23 2015-04-23 レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016206459A JP2016206459A (ja) 2016-12-08
JP6515658B2 true JP6515658B2 (ja) 2019-05-22

Family

ID=57489590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015088670A Active JP6515658B2 (ja) 2015-04-23 2015-04-23 レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6515658B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101785426B1 (ko) * 2015-04-30 2017-10-17 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 포토레지스트 조성물 및 방법
WO2016181722A1 (ja) * 2015-05-14 2016-11-17 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、電子デバイスの製造方法、及び、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物
CN108264605A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 罗门哈斯电子材料韩国有限公司 单体、聚合物和光致抗蚀剂组合物
JP7057208B2 (ja) * 2017-06-06 2022-04-19 住友化学株式会社 化合物、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
JP7040280B2 (ja) * 2017-06-13 2022-03-23 住友化学株式会社 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
JP7124413B2 (ja) * 2017-06-13 2022-08-24 住友化学株式会社 レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法
WO2020129476A1 (ja) * 2018-12-21 2020-06-25 富士フイルム株式会社 感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、パターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004069981A (ja) * 2002-08-06 2004-03-04 Fuji Photo Film Co Ltd ポジ型レジスト組成物
JP5612883B2 (ja) * 2009-03-31 2014-10-22 住友化学株式会社 化学増幅型フォトレジスト組成物
JP5750272B2 (ja) * 2010-02-18 2015-07-15 東京応化工業株式会社 レジストパターン形成方法
JP5737114B2 (ja) * 2011-09-29 2015-06-17 Jsr株式会社 化合物、重合体及びフォトレジスト組成物
JP2015045702A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 富士フイルム株式会社 パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、それを用いたレジスト膜、並びに、電子デバイスの製造方法及び電子デバイス
JP6585479B2 (ja) * 2014-11-26 2019-10-02 住友化学株式会社 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

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016206459A (ja) 2016-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6515658B2 (ja) レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物
JP6323460B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP6115377B2 (ja) 樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP5742563B2 (ja) フォトレジスト組成物及びレジストパターン形成方法
KR102010092B1 (ko) 포토레지스트 조성물 및 레지스트 패턴 형성 방법
JP6492515B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及びその製造方法
JP5928345B2 (ja) レジストパターン形成方法
WO2012157433A1 (ja) ダブルパターン形成方法
JP6319001B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP6255906B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物及びネガ型レジストパターン形成方法
JP6123793B2 (ja) レジストパターン形成方法及びフォトレジスト組成物
JP6152804B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物
JP6428389B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP5812006B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物及びパターン形成方法
JP6446984B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP6273689B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体、化合物及びその製造方法
JP6241226B2 (ja) フォトレジスト組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物
JP6036619B2 (ja) 樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP6555011B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP2016167050A (ja) 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物
JP6304347B2 (ja) 樹脂組成物及びレジストパターン形成方法
JP2015099311A (ja) ネガ型レジストパターン形成方法
JP6492821B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物、レジストパターン形成方法、重合体及び化合物
WO2012046543A1 (ja) レジストパターン形成方法及び感放射線性樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190304

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190319

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6515658

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250