JP2003195489A - 環式スルホニウム及びスルホキソニウムフォト酸生成剤及びそれを含むフォトレジスト - Google Patents

環式スルホニウム及びスルホキソニウムフォト酸生成剤及びそれを含むフォトレジスト

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】248nm、193nm及び157nmのよう
な短波長においてイメージされるフォトレジストのフォ
ト活性成分として特に有用な新規フォト酸生成剤化合物
(「PAG」)及び斯かる化合物を含むフォトレジスト
組成物の提供。 【解決手段】環式基,好ましくは脂環式(非芳香族)基
の環構成員であるスルホニウム(即ちS)又はスルホ
キソニウム(即ちS(O))カチオンを含有する,新
規な環式スルホニウム及びスルホキソニウムフォト酸生
成化合物(PAG)と斯かる化合物を含むフォトレジス
ト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なフォト酸生
成剤化合物(「PAG」)及び斯かる化合物を含むフォ
トレジスト組成物に関する。特に、本発明は、スルホニ
ウム及びスルホキソニウムフォト酸生成剤であって、ス
ルホニウム(即ち、S)又はスルホキソニウム(即
ち、S(O))が環員であるもの、即ち環式スルホニ
ウム及びスルホキソニウムPAGに関する。本発明のP
AGは、サブ‐300nm及びサブ‐200nm、例え
ば248nm、193nm及び157nmのような短波
長においてイメージされるレジスト及びEUV及びX線
等の他の高エネルギーイメージング源において好ましく
採用される。
【0002】
【背景】フォトレジストは、イメージを基体へ移転する
ための光感応性フィルムである。それらは、陰画像又は
陽画像を形成する。基体にフォトレジストをコーティン
グした後で、コーティングは、フォトレジストコーティ
ング内に潜像を形成するためにパターン形成されたフォ
トマスクを通して紫外線等の活性化エネルギー源で露光
される。フォトマスクは、下層をなす基体に転移される
ことが望まれるイメージを画定する活性化線に不透明及
び透明な領域を有する。フォトレジストの使用は、例え
ば、デフォレストによるフォトレジスト材料と手法、マ
グローヒルブックカンパニー、ニューヨーク(1975
年)及びモローによる半導体リトグラフィーの原理、実
施及び材料、プレナムプレス、ニューヨーク(198
8)に一般的に記載されている。
【0003】公知のフォトレジストは、多くの現存する
商業的用途に適する解像力と大きさを有するフィーチャ
ーを提供することができる。しかしながら、多くの他の
用途については、高度に解像されたサブミクロン寸法の
イメージを提供することができる新しいフォトレジスト
の必要性が存在する。
【0004】機能特性の性能を改善するためにフォトレ
ジスト組成物の構成を変更する種々の試みが、なされて
きた。その他のものの中で、様々なフォト活性化合物
が、フォトレジスト組成物における使用が報告されてい
る。例えば、米国特許第4,450,360号及びヨー
ロッパ特許出願615163号に記載がある。
【0005】より最近では、ある種の「化学的に増幅さ
れた」フォトレジスト組成物が、報告されている。斯か
るフォトレジストは、ネガ型又はポジ型でよく、複数の
架橋発生(ネガ型レジストの場合)又はフォト生成酸の
単位当たりの脱保護反応(ポジ型の場合)に依存する。
別の言葉で言うと、フォト生成酸は、触媒的に作用す
る。ポジ型化学増幅レジストの場合は、ある種のカチオ
ンフォト開始剤がフォトレジストバインダーからのある
種の「ブロッキング」基ペンダントの開裂を誘起するた
めに、又はフォトレジストバインダー骨格を含むある種
の基の開裂を誘起するために使用されてきた。例えば、
米国特許第5,075,199号;4,968,851
号;4,883,740号;4,810,613号及び
4,491,628号;及びカナダ特許出願第2,00
1,384号に記載がある。斯かるレジストのコーティ
ング層の露光を通してブロッキング基の選択的解裂に際
して、例えば、カルボキシル、フェノール又はイミドの
ような極性官能基が提供され、それらはレジストコーテ
ィング層の露光及び非露光領域に異なる溶解度特性を結
果的にもたらす。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】我々は、ポジ型又はネ
ガ型フォトレジスト組成物にいずれかにおいての使用さ
れる新規な環式スルホニウム及びスルホキソニウムフォ
ト酸生成化合物(PAG)を見出した。本発明のPAG
は、環式基、好ましくは脂環式(非芳香族)基の環構成
員であるスルホニウム又はスルホキソニウムカチオンを
含有する。
【0007】我々は、斯かるPAGが環式PAGを含有
するフォトレジストに例外的なリトグラフィック性能を
付与することを見出した。例えば、後述する実施例5に
記載された結果に示される。
【0008】
【課題を解決するための手段】特に好ましいのは、4、
5、6又は7員環の構成員として硫黄(スルホニウム又
はスルホキソニウム)原子を含む化合物であり、好まし
くは他の環員のそれぞれが任意に置換された炭素であ
り、環は非芳香族である。特に好ましいのは5及び6員
環スルホニウム又はスルホキソニウムPAGであり、特
にスルホニウム又はスルホキソニウム原子は、任意に置
換された炭素環式アリール基又は任意に置換されたヘテ
ロ芳香族基のような芳香族基、例えば、任意に置換され
たフェニル基、任意に置換されたナフチル基、任意に置
換されたアントラセニル基、任意に置換されたチエニル
基、及び他の任意に置換された炭素環式アリール、ヘテ
ロ芳香族及びヘテロ脂環式環基によって更に置換され
る。
【0009】また、好ましいのは多環式環構造の環員で
ある硫黄原子を有するPAGである、ここで多環式環構
造とは、即ち、例えばスルホニウム又はスルホキソニウ
ム原子を含有する第一環の2以上の環員が1以上の追加
の環式結合を形成し、例えば、それにより二環式のスル
ホニウム又はスルホキソニウムPAG又は三環式のスル
ホニウム又はスルホキソニウムPAGを提供することを
いう。多環式化合物の追加の環式結合は、任意の置換飽
和炭素原子又は不飽和炭素原子(例えば、ケト炭素(‐
C(=O)‐又は環内炭素‐炭素二重結合)を含有する
ことができ、又はヘテロ原子、特に酸素、硫黄又はスル
フィニル又はスルホニルを含有することができる。斯か
る追加の環式結合は、スルホニウム又はスルホキソニウ
ム原子を含有する環の隣接炭素原子に好適に結合してい
るか又はより典型的には斯かる追加の環式結合はスルホ
ニウム又はスルホキソニウム原子を含有する環の非隣接
炭素原子に結合している。
【0010】本発明の特に好ましい多環式PAG化合物
は、環員として5又は6原子を含有する環式結合、特に
環員として6原子を含有する1以上の環式結合を含有す
る。
【0011】好ましい多環式スルホニウム及びスルホキ
ソニウムPAGとしては、スルホニウム又はスルホキソ
ニウム原子が、任意に置換された炭素環式アリール基又
は任意に置換されたヘテロ芳香族基のような芳香族基、
例えば、任意に置換されたフェニル基、任意に置換され
たナフチル基、任意に置換されたアントラセニル基、任
意に置換されたチエニル基、及び他の任意に置換された
炭素環式アリール、ヘテロ芳香族及びヘテロ脂環式環基
によって更に置換される化合物が挙げられる。
【0012】本発明の多環式PAGは、潜在的に単環P
AG化合物に大対して向上した貯蔵安定性(向上した貯
蔵期間)を発揮することができる。
【0013】本発明の好ましいPAGは、また、脂環式
環への1以上の置換基、又は硫黄(スルホニウム又はス
ルホキソニウム)原子への他の置換基、例えば、フェニ
ル、ナフチル、アセナフチル又は1以上の置換基を有す
る他の基を有することができる。
【0014】斯かる置換PAGの特に好ましい置換基と
しては、任意に置換されたC1〜1 アルコキシのよう
な任意に置換されたアルコシキ基、より典型的には任意
に置換されたC1〜8アルコキシ又はC1〜6アルコキ
シが挙げられる。アルコキシ基へ置換した好適な部位に
は、例えば、フルオロのようなハロゲン、シアノ及びニ
トロ等が含まれる。
【0015】斯かる置換PAGの特に好ましい置換基に
は、任意に置換されたフォト酸‐レイビル(labil
e)基が含まれる。
【0016】驚くことに、我々は、それに結合されたフ
ォト酸‐レイビル基部位を有する本発明のスルホニウム
又はスルホキソニウムPAGは、マイクロエレクトロニ
クスウェーハ基体(例えば、シリコンウェーハ)のよう
な下層をなす基体へのPAGを含有するホトレジストの
向上した接着性を与える。斯かる向上した接着性は、特
にサブ‐200nmの放射線、特に193nm放射線で
イメージされたホトレジストについて発揮された。好ま
しいフォト酸‐レイビル基としては、t‐ブチルエステ
ルのようなフォト酸‐レイビルエステル;例えば、エチ
ルビニルエーテル等のようなビニルエーテルの反応によ
り提供されるようなアセチル基が挙げられる。斯かるフ
ォト酸‐レイビル基は、硫黄(スルホニウム又はスルホ
キソニウム)部位を含む脂環式部位の置換基でもよく、
又はフォト酸‐レイビル基は環置換基のような更なる硫
黄原子置換基又はフェニル、ナフチル又はその他の部位
の置換基でもよい。好ましくは、フォト酸‐レイビル基
は斯かる硫黄原子の芳香族部位の環置換基である。特に
好ましい本発明のフォト酸‐レイビル置換基は、式RO
(C=O)(CHO‐、[ここで、Rは環式、又
は非環式C4〜20アルキルであり、好ましくは分岐し
ており(特に酸素に結合している第三級炭素)、たとえ
ば、t−ブチル、アダマンチル、メチルアダマンチル及
びエチルアダマンチル等である;nは1から8の整数で
ある]を有する。
【0017】好ましくは、本発明のPAGは、ポジ型又
はネガ型の化学的に増幅されたフォトレジストにおいて
使用される、即ち、レジストのコーティング層の露光領
域を非露光領域よりも現像液をより難溶性にするフォト
酸加速架橋反応を蒙るネガ型レジスト組成物、及び水性
現像液に対するレジストのコーティング層の露光領域を
非露光領域よりもより溶解性にするために1以上の組成
物成分の酸レイビル基のフォト酸促進脱保護反応を蒙る
ポジ型レジスト組成物において使用される。第三級非環
式アルキル炭素(例えば、t‐ブチル)又はエステルの
カルボキシル酸素に共有結合している第三級脂環式炭素
(例えば、メチルアダマンチル)は、一般的に本発明の
フォトレジストにおいて採用される樹脂の好ましいフォ
ト酸‐レイビル基である。
【0018】既に検討したように、本発明の好ましいイ
メージング波長としては、サブ‐300nm波長、例え
ば、248nm、及びサブ‐200nm波長、例えば1
93nm及び157nmが挙げられる。
【0019】本発明の特に好ましいフォトレジストは、
ここで開示されるようなイメージング有効量の1以上の
環式スルホニウム又はスルホキソニウムPAG及び下記
より選択される樹脂を含有する:1)248nmにおけ
るイメージングに特に好適な化学的に増幅されたポジ型
レジストを提供することができる酸‐レイビル基を含有
するフェノール樹脂。この種の特に好ましい樹脂として
は、i)ここで参照として挿入されている米国特許第
6,042,997号及び5,492,793号におけ
るポリマーのような、ビニルフェノール及びアルキルア
クリレートの重合単位を含有するポリマー、ここで重合
されたアルキルアクリレート単位はフォト酸の存在下で
脱ブロッキング反応を受けることができる。フォト酸‐
誘起脱ブロッキング反応を受けることができる代表的な
アルキルアクリレートの例は、例えば、t‐ブチルアク
リレート、t‐ブチルメタクリレート、メチルアダマン
チルアクリレート、メチルアダマンチルメタクリレート
及びフォト酸誘起反応を受けることができる他の非環式
アルキル及び脂環式アクリレートが挙げられる;ii)
ここで参照として挿入されている米国特許第6,04
2,997号に記載されたポリマーのような、ビニルフ
ェノール、ヒドロキシ又はカルボキシ環置換基を含有し
ない任意に置換されたビニルフェニル(例えば、スチレ
ン)及び上記ポリマーi)に関して述べられたそれらの
脱ブロッキング基のようなアルキルアクリレートの重合
単位を含有するポリマー;及びiii)フォト酸と反応
するアセタール又はケタール部位を含む繰り返し単位及
び、フェニル又はフェノール基のような任意の芳香族繰
り返し単位を含有するポリマー並びにi)及び/又はi
i)及び/又はiii)のブレンドが挙げられる;斯か
るポリマーは、ここで、参照として挿入されている米国
特許第5929176号及び第6090526号に記載
されている;2)193nmのようなサブ‐200nm
の波長においてイメージング用に特に好適な化学的に増
幅されたポジ型レジストを提供することができるフェニ
ル又は他の芳香族基を実質的に又は完全に含まない樹
脂。特に好ましいこの種の樹脂としては;i)ここに、
参照として挿入されている米国特許第5,843,62
4号及び第6,048,664号に記載されたポリマー
のような、任意に置換されたノルボルネンのような非芳
香族環式オレフィン(環内二重結合)の重合単位を含有
するポリマー;ii)例えば、t‐ブチルアクリレー
ト、t‐ブチルメタクリレート、メチルアダマンチルア
クリレート、メチルアダマンチルメタクリレート及び他
の非環式アルキルおよび脂環式アクリレートのようなア
ルキルアクリレート単位を含有するポリマー;斯かるポ
リマーは全てがここで参照として挿入されている米国特
許第6057083号;ヨーロッパ公開出願EP010
08913A1及びEP00930542A1;及び米
国継続特許出願第09/143,462号に記載されて
いる;及びiii)ここで双方とも参照として挿入され
ているヨーロッパ公開出願EP01008913A1及
び米国特許第6,048,662号に開示されたような
重合された無水物単位、特に重合された無水マレイン酸
及び/又は無水イタコン酸を含有するポリマー並びに
i)及び/又はii)及び/又はiii)のブレンドが
挙げられる;3)ヘテロ原子、特に酸素及び/又は硫黄
を含有し(しかし無水物以外のもの、即ち、その単位が
ケト環原子を含有しない)、好ましくは芳香族単位を実
質的に又は完全に含まない繰り返し単位を含有する樹
脂。そのヘテロ脂環式環単位は、樹脂骨格に縮合され、
更に好ましくは、その樹脂は縮合炭素脂環式単位、たと
えば、ノルボルネン基の重合により提供されるような単
位及び/又は無水マレイン酸もしくは無水イタコン酸の
重合により提供されるような無水物単位を含む。斯かる
樹脂は、PCT/US01/14914号及び米国出願
第09/567,634号に記載されている。4)例え
ば、テトラフルオロエチレン、フッ素‐スチレン化合物
のようなフッ素化芳香族基及びヘキサフルオロアルコー
ル部位を含む化合物等の重合により提供され得るフッ素
置換基を含有する樹脂(フルオロポリマー)。斯かる樹
脂の例は、PCT/US99/1912号に開示されて
いる。
【0020】本発明の樹脂は、また、異なるPAGの混
合物、典型的には2又は3の異なるPAGの混合物、よ
り典型的には総計で2の別個のPAGからなる混合物を
含んでも良い。混合物の少なくとも一つは、本発明の環
式スルホニウム又はスルホキソニウムPAGであろう。
混合物の他のPAGは、また、本発明の環式スルホニウ
ム又はスルホキソニウムPAGでも良いし、又はヨード
ニウム又はスルホニウム化合物のような他のオニウム化
合物又はその他の非イオン性化合物であってよく、好ま
しくはイミドスルホネートPAG化合物、ジアゾジスル
ホン及びジスルホンPAG等の、如何なる芳香族含量を
も含まない他の種類のPAGでもよい。斯かるPAG混
合物を含有するフォトレジストは、更にいっそう向上し
たリトグラフー性能を発揮することができる。
【0021】本発明は、また、本発明のフォトレジスト
のレリーフイメージを形成する方法を提供し、それには
0.2以下又は0.1以下のミクロン寸法のようなサブ
‐4分の1ミクロン寸法の高度に解像されたパターン形
成されたフォトレジストイメージ(例えば、本質的に垂
直の側壁を有するパターン形成ライン)を形成する方法
が含まれる。
【0022】本発明は、更にその上にコーティングされ
た本発明のフォトレジスト及びレリーフイメージを有す
るマイクロエレクトロニクスウェーハ又はフラットパネ
ルディスプレー基体のような基体を含む製品を提供す
る。
【0023】本発明は、更に本発明のPAGの合成方法
を含む。
【0024】本発明は、また、特に好ましいフォトレジ
スト組成物を含有する。
【0025】本発明の他の態様は、下記に開示される。
【0026】
【発明の実施の態様】上記したように、我々は、248
nm、193nm又は157nm、及びEUV及びX線
等の他の高エネルギーイメージ化源においてイメージさ
れるレジストのような、ポジ型化学増幅レジストに特に
有用な環式スルホニウム及びスルホキソニウムPAGを
ここに提供する。
【0027】本発明の好ましいPAGには、次の式1の
スルホニウムPAGが含まれる:
【0028】
【化27】
【0029】ここで、Rは非水素置換基であり、たとえ
ば、好ましくは1から約20炭素原子を有する任意に置
換されたアルキル;好ましくは2から約20の炭素原子
を有する任意に置換されたアルケニル;好ましくは2か
ら約20の炭素原子を有する任意に置換されたアルキニ
ル;任意に置換されたフェニル特にペンタフルオロフェ
ニル及び任意に置換されたナフチル及び任意に置換され
たアントラセニルのような任意に置換された炭素環式ア
リール;任意に置換されたへテロ芳香族又はヘテロ脂環
式環、特に任意に置換されたチエニルであり、又は、R
は他のPAG部位への結合であり、特に他の環式スルホ
ニウム基への結合であり、例えば、Rは化学結合、好適
に1から約12の炭素原子を有する任意に置換されたア
ルキレン結合、好適に2から約12の炭素原子を有する
任意に置換されたアルケニレン結合、好適に2から約1
2の炭素原子を有する任意に置換されたアルキニレン結
合、好適に1から約12の炭素原子を有する任意に置換
されたヘテロアルキレン結合、好適に2から約12の炭
素原子を有する任意に置換されたヘテロアルケニレン結
合、好適に2から約12の炭素原子を有する任意に置換
されたヘテロアルキニレン結合、任意に置換された炭素
環式アリール、任意に置換されたアルアルキル、任意に
置換されたヘテロ芳香族及び任意に置換されたヘテロア
ルアルキル等である;Y及びZは,それぞれが独立して
水素又はRについて上記で特定されたような非水素置換
基であり;又はY及び/又はZは一緒になって、炭素脂
環式基、炭素環式アリール基、ヘテロ脂環式環又はヘテ
ロ芳香族、及び好ましくは、炭素脂環式又はヘテロ脂環
式環であってもよい縮合環を形成する;nは3から8、
好ましくは4又は5の整数であり;及びXは対アニオン
である、特にスルホネートのような有機アニオンであ
り、例えば式R’SOのものである、ここで、R’は
好適には任意に置換されたアルキル、特にトリフレート
(triflate)等のような典型的には1から約1
2の炭素原子を有するペルフルオロアルキルであり;ペ
ンタフルオロフェニルスルホネートのような炭素環式ア
リールスルホネート及びトリフルオロメチルベンゼンス
ルホネート、特には2−トリフルオロメチルベンゼンス
ルホネート;カンファースルホネート等の炭素脂環式ス
ルホネートである;又はカルボキシレート、例えば、式
R”COO‐の基であり、ここで、R”は1から約18
の炭素原子を有する任意に置換されたアルキル又はフェ
ニル等の任意に置換されたアリールであり、置換カルボ
キシレートアニオンの好ましい置換基はハロ、特にフル
オロを含む;又はスルホニルイミド、特にアルキルスル
ホニルイミド、特にフルオロアルキルスルホニルイミド
のようなハロゲン化アルキルスルホニルイミド、例え
ば、ペルフルオロC1〜6アルキルスルホニルイミドを
はじめとするペルフルオロアルキルスルホニルイミドで
あり;又はスルホニルメチド、特にアルキルスルホニル
メチド、特にフルオロアルキルスルホニルメチドのよう
なハロゲン化アルキルスルホニルメチド、例えば、ペル
フルオロC1〜6アルキルスルホニルメチドをはじめと
するペルフルオロアルキルスルホニルメチドである。
【0030】上記したように、本発明の一般に好ましい
スルホニウムPAGは、次式IA及びIBの化合物のよ
うなスルホニウム原子を包含する5又は6環員を有する
環を含有する:
【0031】
【化28】
【0032】
【化29】
【0033】ここで、式IA及びIBのそれぞれにおい
て:R及びXは上記式Iにおいて定義されたものとそれ
ぞれ同一である;Rは上記式IにおいてRについて定
義されたものと同一の非水素置換基である;mは0から
8の整数であり、好ましくは0、1、2、3又は4であ
る;m´は0から10の整数であり、好ましくは0、
1、2、3、4又は5である。
【0034】上記式I、IA及びIBにおいて、あまり
好ましくはなく、従って本発明の好ましい態様から排除
されるのは、Rがカルボキシルアリール、特に非置換フ
ェニル又は非置換ナフチル及び/又は1以上のヒドロキ
シ又はブロックされたヒドロキシ(例えば、メトキシの
ようなC1〜6アルコキシ又はC1〜4アルコキシ、フ
ェノキシのようなアリールオキシ)環置換基を有するフ
ェニル又はナフチルである化合物である;及び/又は単
一のスルホニウム環炭素原子が二つのC1〜4アルキル
置換基のような二つのアルキル置換基を有する(即ち、
式Iにおいて、単一の硫黄環炭素について、Y及びZの
それぞれがアルキルである;及び式IA又はIBにおい
て、単一の硫黄環炭素原子について、二つのR置換基
がアルキルである)化合物である。
【0035】また、好ましいのは多スルホニウム化合物
であり、即ち、ここで単一化合物は、多数のスルホニウ
ム原子を含有し、好ましくは2、3又は4個のスルホニ
ウム原子、特に2個のスルホニウム原子(ビス‐スルホ
ニウム化合物)を含有する単一化合物である。特に、好
ましいのは次式IIのビス‐スルホニウム化合物であ
る:
【0036】
【化30】
【0037】式IIの中で、Rは上記式Iにおいて定義
されたのと同一であり;各Y及び各Zは、独立して上記
式IにおいてY及びZについて定義されたのと同一であ
り;n及びn´はそれぞれ独立して3〜8、好ましくは
4又は5の整数であり;及び各Xは、同一又は異なり、
上記式IにおいてXについて定義されたのと同一であ
る。
【0038】一般に好ましいのは、次式IIA及びII
Bの化合物のような5‐又は6‐員スルホニウム基を含
むビス‐化合物のようなものである:
【0039】
【化31】
【0040】
【化32】
【0041】ここで、式IIA及びIIBのそれぞれに
おいて:R、それぞれのR及びそれぞれのXは上記式
IA及びIBにおいて定義されたものと同一である;そ
れぞれのmは独立して0から8の整数であり、好ましく
は0、1、2、3又は4である;各m´は独立して0か
ら10の整数であり、好ましくは0、1、2、3、4又
は5である。
【0042】上記したように、本発明の好ましいPAG
には、また、次式IIIの化合物のようなスルホキソニ
ウムPAGが含まれる:
【0043】
【化33】
【0044】ここで、Rは非水素置換基であり、たとえ
ば、好ましくは1から約20炭素原子を有する任意に置
換されたアルキル;好ましくは2から約20の炭素原子
を有する任意に置換されたアルケニル;好ましくは2か
ら約20の炭素原子を有する任意に置換されたアルキニ
ル;任意に置換されたフェニル特にペンタフルオロフェ
ニル及び任意に置換されたナフチル及び任意に置換され
たアントラセニルのような任意に置換された炭素環式ア
リール;任意に置換されたへテロ芳香族又はヘテロ脂環
式環の、特に任意に置換されたチエニルであり、又は、
Rは他のPAG部位への結合であり、特に上記式I、I
A、IB又はIIのもののような他の環式スルホキソニ
ウム基又は環式スルホニウム基への結合であり、例え
ば、Rは化学結合、好適に1から約12の炭素原子を有
する任意に置換されたアルキレン結合、好適に2から約
12の炭素原子を有する任意に置換されたアルケニレン
結合、好適に2から約12の炭素原子を有する任意に置
換されたアルキニレン結合、好適に1から約12の炭素
原子を有する任意に置換されたヘテロアルキレン結合、
好適に2から約12の炭素原子を有する任意に置換され
たヘテロアルケニレン結合、好適に2から約12の炭素
原子を有する任意に置換されたヘテロアルキニレン結
合、任意に置換された炭素環式アリール、任意に置換さ
れたアルアルキル、任意に置換されたへテロ芳香族及び
任意に置換されたヘテロアルアルキル等である;Y及び
Zは,それぞれが独立して水素又はRについて上記で特
定されたような非水素置換基であり;又は二つのY及び
/又はZは一緒になって炭素脂環式基、炭素環式アリー
ル基、ヘテロ脂環式環又はヘテロ芳香族、及び好ましく
は、炭素脂環式又はヘテロ脂環式環であってもよい縮合
環(図示された環式スルホキソニウム環に縮合する)を
形成する;nは3から8、好ましくは4又は5の整数で
あり;及びXは対アニオンである、特にスルホネートの
ような有機アニオンであり、例えば式R’SOのもの
である、ここで、R’は好適には任意に置換されたアル
キル、特にトリフレート等のような典型的には1から約
12の炭素原子を有するペルフルオロアルキル;ペンタ
フルオロフェニルスルホネート及びトリフルオロメチル
ベンゼンスルホネート、特に2‐トリフルオロメチルベ
ンゼンスルホネートのような炭素環式アリールスルホネ
ート;カンファースルホネート等の炭素脂環式スルホネ
ートである;又はカルボキシレート、例えば、式R”C
OO‐の基であり、ここで、R”は1から約18の炭素
原子を有する任意に置換されたアルキル又はフェニル等
の任意に置換されたアリールであり、好ましい置換され
たカルボキシレートアニオンの置換基はハロ、特にフル
オロを含む;又はスルホニルイミド、特にアルキルスル
ホニルイミド、特にフルオロアルキルスルホニルイミド
のようなハロゲン化アルキルスルホニルイミド、例え
ば、ペルフルオロC 〜6アルキルスルホニルイミドを
はじめとするペルフルオロアルキルスルホニルイミド;
又はスルホニルメチド、特にアルキルスルホニルメチ
ド、特にフルオロアルキルスルホニルメチドのようなハ
ロゲン化アルキルスルホニルメチド、例えば、ペルフル
オロC1〜6アルキルスルホニルメチドをはじめとする
ペルフルオロアルキルスルホニルメチドである。
【0045】上記したように、一般に好ましい本発明の
スルホキソニウムPAGは、次式IIIA及びIIIB
の化合物のようなスルホキソニウム原子を包含する5又
は6環員を有する環を含有する:
【0046】
【化34】
【0047】
【化35】
【0048】ここで、式IIIA及びIIIBのそれぞ
れにおいて:R及びXは上記式IIIにおいて定義され
たものとそれぞれ同一である;Rは上記式Iにおいて
Rについて定義されたものと同一の非水素置換基であ
る;mは0から8の整数であり、好ましくは0、1、
2、3又は4である;m´は0から10の整数であり、
好ましくは0、1、2、3、4又は5である。
【0049】また、好ましいのは多スルホキソニウム化
合物であり、即ち、ここで単一化合物は、多数のスルホ
キソニウム原子を含有し、好ましくは2、3又は4個の
スルホキソニウム原子、特に2個のスルホキソニウム原
子を含有する単一化合物(ビス‐スルホキソニウム化合
物)である。特に、好ましいのは次式IVのビス‐スル
ホキソニウム化合物である:
【0050】
【化36】
【0051】式IVにおいて、Rは上記IIIにおいて
定義されたものと同一であり;それぞれのY及びそれぞ
れのZは独立して上記IIIにおいて定義されたものと
同一であり;n及びn´はそれぞれ独立して3〜8、好
ましくは4又は5の整数であり;及びそれぞれのXは、
同一又は異なり、上記式IIIにおいてXについて定義
されたのと同一である。
【0052】一般に好ましいのは、次式IVA及びIV
Bの化合物のような5‐又は6‐員スルホニウム基を含
むビス‐化合物のようなものである:
【0053】
【化37】
【0054】
【化38】
【0055】ここで、式IVA及びIVBのそれぞれに
おいて:R、R及びXのそれぞれは上記式IIIにお
いて定義されたものとそれぞれ同一であり;それぞれの
mは独立して0から8の整数であり、好ましくは0、
1、2、3、4または5である;それぞれのm´は独立
して0から10の整数であり、好ましくは0、1、2、
3、4又は5である。
【0056】上記したように、多環式化合物が、また、
好適であり、特に多環式環構造の環員である硫黄(スル
ホニウム又はスルホキソニウム)原子を有するPAGで
あり、そこでは、スルホニウム又はスルホキソニウム原
子を含有する第一環の2以上の環員が1以上の追加の環
結合を形成する。
【0057】特に好ましい多環式化合物としては、上記
で定義されたような式I及びIIIの化合物が含まれる
が、そこでは隣接した又は非隣接の環原子上のY及びZ
基は、一緒になって更なる環式結合を形成する。斯かる
追加の環式結合は、典型的には、スルホニウム又はスル
ホキソニウム環の環原子に加えて、2から6の追加の炭
素又は異原子(特にO、S、S(O)又はS
(O))、より典型的にはスルホニウム又はスルホキ
ソニウムの環原子に加えて3、4又は5の原子を含有す
る。
【0058】上記したように、本発明の好ましいPAG
としては、1以上のアルコキシ基及び/又はフォト酸レ
イビルエステルもしくはアセタール部位のような1以上
のフォト酸‐レイビル基での更なる置換基を有するもの
が挙げられる。
【0059】特に好ましいPAGとしては、次式Vの化
合物が挙げられる:
【0060】
【化39】
【0061】ここで、X、Y、Z及びnは上記式におい
て定義されたものと同一であり、好ましくは、nは4又
は5である(5‐又は6‐員環を与える);Arは、ア
リール、好ましくは、フェニル、ナフチル又はアセナフ
チルであり、それらはハロゲン(F、Cl、Br又は
I)、Cl‐8アルキル及びニトロ等のようなW以外の
非水素置換基によって任意に置換され得る;各Wは任意
に置換されたアルコキシ又はそのAr基のフォト酸‐レ
イビル環置換基であり;及びmは1(単一W基)から5
の整数、及び好ましくは、mは1,2、又は3(1から
3のW基の総計)の整数である。
【0062】式Vの好ましいアルコキシW基としては、
任意に置換されたC1〜8のアルコキシ、特にC1〜6
アルコキシが含まれる。式Vの好ましいフォト酸‐レイ
ビルW基としては、式RO(C=O)(CHO‐
のフォト酸‐レイビルエステルが挙げられ、ここで、
R、は環式又は非環式C4〜20アルキルであり及び好
ましくはt‐ブチル、アダマンチル、メチルアダマンチ
ル及びエチルアダマンチル等のように分岐(特に酸素に
結合している第三級炭素)されており;pは1から8の
整数及び好ましくは、pは1、2、3又は4である。
【0063】フェニルは、次式VAのPAGのような、
PAGの一般に好ましいAr基である:
【0064】
【化40】
【0065】ここで、式VAにおいて、W、X、Y、
Z、m及びnは、上記式Vにおいて定義されたものと同
一であり、好ましくは、nは4又は5(5‐又は6‐員
環を提供する)である。
【0066】斯かる置換スルホキソニウムPAGとして
は、また、特に好ましいのは、次式VIの化合物のよう
なものである:
【0067】
【化41】
【0068】ここで、X、Y、Z及びnは上記式におい
て定義されたものと同一であり、好ましくは、nは4又
は5である(5‐又は6‐員環を与える);Arは、ア
リール、好ましくは、フェニル、ナフチル又はアセナフ
チルであり、それらはハロゲン(F、Cl、Br又は
I)、Cl‐8アルキル及びニトロ等のようなW以外の
非水素置換基によって任意に置換され得る;各Wは任意
に置換されたアルコキシ又はそのAr基のフォト酸‐レ
イビル環置換基である;及びmは、1(単一W基)から
5、及び好ましくは、mは1,2、又は3(1から3の
W基の総計)の整数である。
【0069】式VIの好ましいアルコキシW基として
は、任意に置換されたC1〜8のアルコキシ、特にC
1〜6アルコキシが含まれる。式VIの好ましいフォト
酸‐レイビルW基としては、式RO(C=O)(C
O‐のフォト酸‐レイビルエステルが挙げら
れ、ここで、Rは、環式又は非環式C4〜20アルキル
であり及び好ましくはt‐ブチル、アダマンチル、メチ
ルアダマンチル及びエチルアダマンチル等のように分岐
(特に酸素に結合している第三級炭素)しており;pは
1から8の整数及び好ましくは、pは1、2、3又は4
である。
【0070】フェニルは、次式VIAのPAGのような
上記式VIのスルホキソニウムPAGの一般に好ましい
Ar基である:
【0071】
【化42】
【0072】ここで、式VIAにおいて、W、X、Y、
Z、m及びnは、上記式Vにおいて定義されたものと同
一であり、好ましくは、nは4又は5(5‐又は6‐員
環を提供する)である。
【0073】本発明に従って使用される特に好ましいP
AGとしては、次の化合物1から22が挙げられる:
【0074】
【化43】
【0075】
【化44】
【0076】これらの化合物1乃至22において、それ
ぞれのWは独立して水素又は1から約20の炭素原子、
より典型的には1から約6の炭素原子を好適に有する任
意に置換されたアルキル、又は1から約20の炭素原
子、より典型的には1から約6炭素原子を好適に有する
任意に置換されたアルコキシ;各Xは式Iにおいて上記
で定義されたものと同一である。単一化合物について
は、典型的には少なくとも一つのW置換基は、水素以外
のものであろう。
【0077】上述したように、本発明のPAGの種々の
置換基は、任意に置換され得る。置換部位(式I、I
A、IB、II、IIA、IIB、III、IIIA、
IIIB、IV、IVA、IVB、V、VA、VI及び
VIAの置換R、R´、W、X、Y及びZ基を含む)は、例
えば、F、Cl、Br及び/又はI、ニトロ、シアノ、ス
ルホノ、C1〜8アルキルが好ましいものであるC
1〜16アルキルを含むアルキル、フルオロアルキル
(例えば、トリフルオロメチル)のようなハロアルキル
及びペルフルオロC1〜4アルキルのようなペルハロア
ルキル、C1〜8のアルコキシが好ましいものである1
以上の酸素結合を有するアルコキシを含むアルコキシ、
C2〜8アルケニルが好ましいものであるC2〜12
アルケニルを含むアルケニル、C2〜8アルキニルが好
ましいものであるC2〜12アルキニルを含むアルキニ
ル、フェニル又はナフチルのようなアリール及びハロ、
アルコキシ、アルケニル及び/又はアルキル置換アリー
ルのような置換アリールによって1以上の利用可能な位
置において好適に置換されることができ、好ましくは相
当する基について上述の炭素原子数を有する。好ましい
置換アリール基には、置換フェニル、アントラセニル及
びナフチルが含まれる、
【0078】ここで使用されるように、勿論環式基は少
なくとも三つの環員を含むであろうが、特にことわりの
ない限り、用語アルキル、アルケニル及びアルキニルは
環式及び非環式基双方を意味する。本発明の化合物のア
ルケニル及びアルキニル基は、1以上の不飽和結合を有
し、典型的には1から約3又は4の不飽和結合を有す
る。また、ここで使用されるように、用語アルケニル及
びアルキニルは、直鎖又は分岐非環式基が一般的に好ま
しいが、環式及び非環式基双方を意味する。本発明のP
AG化合物のアルコキシ基は、1以上の酸素結合、典型
的には1から約5又は6の酸素結合を有する。好適なア
ルカノイル基は、1以上のカルボニル基、典型的には1
から4又は5のカルボニル基を有する。ここで使用され
る炭素環式アリールは、1から3の分離した又は縮合し
た環及び6から約18の炭素環員を有する非へテロ芳香
族基を意味し、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニ
ル、アセナフチル及びフェナントラシル等を含む。フェ
ニル及びナフチルが、しばしば好ましい。好適なヘテロ
芳香族又はヘテロアリール基は、1から3の環、それぞ
れの環中に3から8の環員及び1から約3のヘテロ原子
(N、O、S)を有する。特に好ましいヘテロ芳香族又
はヘテロアリール基としては、例えば、クマリニル、キ
ノリニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、フリ
ル、ピロリル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、
イミダゾリル、インドリル、ベンゾフラニル及びベンゾ
チアゾールが、挙げられる。
【0079】本発明のPAGは、多くの合成ルートから
容易に調製され得る。
【0080】例えば、形成された環式硫黄化合物、例え
ば、脂環式スルフィド(即ち、硫黄環員)又は脂環式ス
ルホキシド(即ち、S(O)環員)は、更に反応可能な
化合物と反応して、トリ‐置換環式スルホニウム化合物
を提供する。
【0081】特に、脂環式スルホニウム化合物は、酸及
び酸化ホスホロ試薬の存在下で芳香族試薬のような反応
性化合物と共に反応せられ、引き続きスルホニウム塩の
形成のために第二酸で処理され得る。
【0082】環式硫黄化合物は、金属触媒の存在下で、
例えば、安息香酸銅のようなCu(II)試薬の存在下
で、ヨードニウムと好適に反応することができ、トリ‐
置換スルホニウムを提供する、即ち、一種の交換反応で
あり、そこでは、ヨードニウム部位は、S原子と置換さ
れてスルホニウム化合物を形成する。ヨードニウム試薬
のアニオンは、また、好適にスルホニウム化合物に転移
される。
【0083】二置換非環式硫黄化合物は、また、環化さ
れて本発明の脂環式スルホニウム化合物を提供すること
ができる。例えば、好適な残基の置換基を含む二置換硫
黄試薬、例えば、ハロゲン(I、Br又はCl)で置換
された末端炭素を有するアルキル部位又はメシル又はト
シルのようなスルホニルエステルは、例えば、塩化トリ
メチルシリルのようなトリアルキルシリルハライドの存
在下で環化され得る。スルホニウム塩は、例えば、交換
反応により、例えば、酸銀塩での処理により好適に提供
される。
【0084】ビス型のスルホニウム化合物(即ち、上記
式II、IIA及びIIBの化合物のような、二つのス
ルホニウム原子を含有する単一化合物)は、また、多環
化反応により好適に合成され得る。
【0085】より詳細には、本発明の第一合成方法にお
いては、縮合型反応を提供する、i)スルホキシド試
薬、好ましくはテトラメチレンスルホキシド((CH
2)>S(O))のような脂環式スルホキシド及びi
i)任意に置換されたフェニル又はナフチル化合物又は
他の任意に置換された炭素環式アリール、又は任意に置
換されたチエニルのような任意に置換されたヘテロ脂環
式環又はヘテロ芳香族化合物のようなスルホキシドと反
応性の化合物は、酸性条件下で、例えば、メタンスルホ
ン酸又はトリフル酸(triflic acid)等の
有機酸、又はHClのような無機酸の存在下で、酸化リ
ンと反応する。好適なその混合物は、撹拌を伴い、例え
ば、約40℃、又は50℃又は60℃の如くそれ以上に
加熱され、それから酸性水溶液で急冷され本発明の環式
スルホニウム化合物を提供する。スルホニウム化合物の
対アニオンは、その酸性急冷水溶液に存在する酸と同一
でもよく、又は形成された塩は他の酸で処理されて別個
のアニオンを与える。代表的な好ましい反応条件につい
ては、後述される実施例1及び2、及び下記のスキーム
1に示され、ここでnは、好適には3、4、5、6又は
7、好ましくは4又は5である。
【0086】
【化45】
【0087】ヨウドニウム転移型反応においては、その
の原子上の同一又は異なる置換基を有するヨウドニ
ウム化合物は、好適な触媒、例えば、安息香酸銅のよう
なCu(II)化合物の存在下でテトラヒドロチオフェ
ンのような環式硫黄化合物と反応する。典型的には、芳
香族溶媒、例えば、クロロベンゼン又はキシレンのよう
な不活性溶媒が、採用される。好ましくは、反応は、上
昇した温度、例えば、少なくとも約60℃、70℃、8
0℃、90℃、100℃又は110℃において行われ
る。ヨウドニウム試薬のカチオンは、また、反応におい
て、形成されたスルホニウム化合物に転移される。代表
的な好ましい反応条件は後述される実施例3及び下記の
スキーム2に示され、スキーム2の中で、nは好適に
3、4、5、6又は7、好ましくは、4又は5である:
【0088】
【化46】
【0089】上記したように、本発明の環化反応におい
ては、残基での少なくとも一つの置換基を有する二置換
チオ試薬が採用され、特に、好ましくはそのアルキル鎖
の末端炭素において残基で置換されたアルキル基、が採
用される。好適な残基としては、例えば、I、Br、又
はClのようなハロゲン、又はスルホニルエステル、例
えば、メシル又はトシル基が、挙げられる。置換チオ化
合物は、それから、例えば、トリメチルシリル試薬のよ
うなアルキルシリル試薬との反応による、環化反応を受
けることができる。スルホニウム塩は、例えば、酸銀塩
での処理によるような、交換反応により、好ましく提供
され得る。下記スキーム3は、斯かる環化反応を例示す
る、ここでnは、好適に3、4、5、6又は7であり、
好ましくは、4又は6である:
【0090】
【化47】
【0091】ビス型スルホニウム化合物(即ち、上記式
II、IIA及び/又はIIBの化合物のような二つの
スルホニウム原子を含有する単一化合物)は、また、上
述したのと同一の一般的方法での多環化反応により合成
され得るが、多チオ置換基を有する化合物は出発試薬と
して採用される。ビス型スルホニウム化合物の合成用の
代表的条件については後述される実施例4で示される。
【0092】本発明の環式スルホキソニウムPAG化合
物は、相当する環式スルホニウム化合物の酸化により、
例えば、環式スルホニウム化合物のペルオキシド(例え
ば、H)又は他の適当な酸化剤での処理により好
適に調製され得る。
【0093】上で詳述されたようにスルホニウム及びス
ルホキソニウムPAGを形成するのに使用される好適な
及び好ましいスルフィド試薬は、商業的に入手可能であ
り、容易に調製され得る。二つの好ましいスルフィド試
薬には、次の置換環式スルフィドが含まれ、下記に記載
されるように調製され得る。
【0094】
【化48】
【0095】本発明のPAGの種々の置換基は、容易に
提供され得る。例えば、出発試薬は、斯かる置換基を含
むことができ、又は形成されたスルホニウム又はスルホ
キソニウムPAGは、反応して望ましい置換基を提供す
ることができる。より詳細には、硫黄(スルホニウム又
はスルホキソニウム)原子のフェノール又は他のアリー
ルヒドロキシ置換基を有する形成されたPAGは、反応
してフォト酸レイビル置換基、例えば、ビニルエーテル
(フォト酸アセタールを提供する)を提供することがで
きるし、又はt‐ブチルクロロアセテート(フォト酸レ
イビルエステルを提供する)のようなクロロアセテート
は、好適には塩基性条件下でフェノールのようなアリー
ルヒドロキシ部位と反応してフォト酸レイビルPAG置
換基を提供することができる。
【0096】上で検討されたように、本発明のPAG
は、ポジ型及びネガ型双方の化学的に増幅されたレジス
ト組成物を含む、ホトレジスト組成物における放射線感
応性成分として有用である。
【0097】本発明のフォトレジストは、典型的には、
樹脂バインダー及び上述した本発明のフォト活性成分を
含む。好ましくは、その樹脂バインダーは、レジスト組
成物にアルカリ水溶液現像可能性を付与する官能基を有
する。例えば、好ましいのは、ヒドロキシル又はカルボ
キシレートのような極性官能基を含む樹脂バインダーで
ある。好ましくは、樹脂バインダーは、アルカリ水溶液
でレジストを現像可能にするに十分量でレジスト組成物
において使用される。
【0098】248nmのような200nmより大の波
長でイメージングするためには、フェノール樹脂が典型
的には好ましい。好ましいフェノール樹脂は、触媒の存
在下で相当するモノマーのブロック重合、エマルション
重合又は溶液重合により形成され得るポリ(ビニルフェ
ノール)である。ポリビニルフェノール樹脂の生産に有
用なビニルフェノールは、例えば、商業的に有用なクマ
リン又は置換クマリンの加水分解、引き続き、生ずる水
酸化桂皮酸の脱カルボキシル化反応により調製され得
る。有用なビニルフェノールは、また、相当するヒドロ
キシアルキルフェノールの脱水又は置換又は非置換ヒド
ロキシベンズアルデヒドとマロン酸との反応から生ずる
水酸化桂皮酸の脱カルボキシル化により調製され得る。
斯かるビニルフェノールから調製される好ましいポリビ
ニルフェノール樹脂は、約2,000から60,000
ダルトンの分子量範囲を有する。
【0099】フェノール及び非芳香族環式アルコール単
位を含有するコポリマーは、また、本発明のレジストの
好ましい樹脂バインダーであり、好ましくはノボラック
又は、ポリ(ビニルフェノール)樹脂の部分水素添加に
より好適に調製され得る。斯かるコポリマー及びフォト
レジスト組成物におけるそれらの使用は、サッカレー等
の米国特許第5,128,232号に開示されている。
【0100】追加の好適な樹脂には、ビスヒドロキシメ
チル化化合物及びブロックノボラック樹脂から形成され
たものが含まれる。米国特許第5,130,410号及
び5,128,230号には、斯かる樹脂及びフォトレ
ジスト組成物中でそれの使用が開示されている。追加的
に、2以上の類似又は異なる組成の樹脂バインダーは、
共にブレンドされ又は配合されて、フォトレジスト組成
物のリトグラフィー特性を付加的に調節することができ
る。例えば、樹脂のブレンドは、フォトスピード及び温
度特性を調整し、且つ、現像液中のレジスト溶解挙動を
調節するのに使用され得る。
【0101】好ましくは、本発明のフォト酸生成剤化合
物は、化学的に増幅されたポジ型レジストにおいて採用
される。多くの斯かるレジスト組成物は、例えば、米国
特許第4,968,581号;第4,883,740
号;4,810,613号及び4,491,628号及
びカナダ特許出願第2,001,384号において記載
されており、その全ては、化学的に増幅されたポジ型レ
ジストを製造し、使用することに関する教示のために、
参照としてここに挿入される。本発明に従い、これらの
先行レジスト組成物は、放射線感応性成分として本発明
のフォト活性成分の置換により変成される。
【0102】248nmのような200nmより大きい
波長において、特に好ましい本発明の化学増幅フォトレ
ジストは、混合物中に本発明のフォト活性成分、及びフ
ェノール及び非フェノール単位双方を含有するコポリマ
ーを含む樹脂バインダーを含む。例えば、斯かるコポリ
マーの一つの好ましい基は、実質的に、本質的に又は完
全にコポリマーの非フェノール単位上にのみ、特にアル
キルアクリレートフォト酸レイビル基、即ち、フェノー
ル‐アルキルアクリレートコポリマーにのみ酸レイビル
基を有する。一つの特に好ましいコポリマーバインダー
は、次式の繰り返し単位X及びYを有する:
【0103】
【化49】
【0104】ここで、水酸基は、コポリマーを通じてオ
ルソ、メタ又はパラの位置のいずれかで存在し、及びR
´は、1から約18の炭素原子、より典型的には1か
ら,約6〜8の炭素原子を有する置換又は非置換アルキ
ルである。Tert‐ブチルは、一般に好ましいR´基
である。R´基は、例えば1以上のハロゲン(特にF、
Cl、又はBr)、C1〜8アルコキシ、C2〜8アル
ケニル等により任意に置換されてもよい。単位X及びY
は、コポリマー中で規則的に交互に又はポリマーを通し
てランダムに散在してもよい。斯かるコポリマーは、容
易に形成され得る。例えば、上記式の樹脂については、
t‐ブチルアクリレート等のビニルフェノール及び置換
又は非置換アルキルアクリレートを、当分野で公知のフ
リーラジカル条件下で縮合され得る。置換エステル部
位、即ち、R´‐O‐C(=O)‐、アクリレート単位
の部位は、樹脂の酸レイビル基として働き、その樹脂を
含有するフォトレジストのコーティング層の露光に際
し、フォト酸誘起開裂を蒙るであろう。好ましくは、そ
のコポリマーは、約3以下の分子量分布、より好ましく
は約2以下の分子量分布を有する約8,000から約5
0、000のM、より好ましくは約15,000から
約30,000のMを有するであろう。非フェノール
樹脂、例えば、t‐ブチルアクリレート又はt‐ブチル
メタクリレートのようなアルキルアクリレートとビニル
ノルボルナニル又はビニルシクロヘキサノール化合物の
ようなビニル脂環式化合物とのコポリマーは、また、本
発明の組成物において樹脂バインダーとして使用され得
る。斯かるコポリマーは、また、斯かるフリーラジカル
重合又は他の手法により調製され得るし、約8,000
から約50,000のMw及び3以下の分子量分布を好適
に有するであろう。
【0105】本発明のポジ型化学的増幅フォトレジスト
において使用される酸レイビルデブロッキング基を有す
る他の好ましい樹脂は、シップレーカンパニーのヨーロ
ッパ特許出願089766A2(アセタール及びケタール
を有する樹脂)、シップレーカンパニーのEP0781
36A2(ターポリマーと1)スチレン;2)ヒドロキ
シスチレン;及び3)酸レイビル基、特にt‐ブチルア
クリレート又はt‐ブチルメタクリレートのようなアル
キルアクリレート酸レイビル基の単位を含む他のコポリ
マー)に開示される。一般に、酸感応性エステル、炭酸
塩、エーテル、イミド等の多様な酸レイビル基を有する
樹脂は、好適であろう。フォト酸レイビル基は、ポリマ
ー骨格と一緒になる酸レイビル基を有する樹脂も、ま
た、採用され得るが、より典型的にはポリマー骨格から
のペンダントであろう。
【0106】本発明のPAG(上記したような式I、I
A、IB、II、IIA、III、IIIA、III
B、IV、IVA、IVB、V、VA、VI及びVIA
のPAGを含む)は、また、好ましくは、1以上のフォ
ト酸レイビル基を含有し、実質的に、本質的に又は完全
にフェニル又は他の芳香族基を含まないポリマーと共に
使用される。斯かるフォトレジスト組成物は、193n
mの放射線のようなサブ‐200nmでのイメージング
用に特に有用である。
【0107】例えば、好ましいポリマーは、約5モルパ
ーセント未満の芳香族基、より好ましくは約1又は2モ
ルパーセント未満の芳香族基、より好ましくは約0.1
モルパーセント未満、0.02モルパーセント未満、
0、04モルパーセント未満及び0.08モルパーセン
ト未満の芳香族基及び更により好ましくは0.01モル
パーセント未満の芳香族基を含有する。特に好ましいポ
リマーは、完全に芳香族基を含まない。芳香族基は、サ
ブ‐200nmの放射線に対し高吸収性であり、従っ
て、斯かる短波長放射線でイメージされるフォトレジス
トに使用されるポリマーには望ましくない。
【0108】サブ‐200nmのイメージング用のフォ
トレジストを提供するために、実質的に又は完全に芳香
族基を含まず、本発明のPAGと共に配合され得る好適
なポリマーは、シップレーカンパニーのヨーロッパ特許
出願EP930542A1において開示される。
【0109】実質的に又は完全に芳香族を含まない好適
なポリマーは、メチルアダマンチルクリレート、メチル
アダマンチルメタクリレート、エチルフェンチルアクリ
レート及びエチルフェンチルメタクリレート等の重合に
より提供され得るフォト酸レイビルアクリレート単位の
ようなアクリレート単位;ノルボルネン化合物又は環内
炭素‐炭素二重結合を有する脂環式化合物の重合により
提供され得るような縮合非芳香族脂環式基;及び無水マ
レイン酸及び/又は無水イタコン酸の重合により提供さ
れ得るような無水物等を含有する。
【0110】本発明の好ましいネガ型組成物は、酸及び
本発明のフォト活性成分への暴露により硬化、架橋又は
固化するであろう物質の混合物を含む。
【0111】特に好ましいネガ型組成物は、フェノール
樹脂のような樹脂バインダー、架橋剤化合物及び本発明
のフォト活性化合物を含む。斯かる組成物及びそれらの
使用は、ヨーロッパ特許出願0164248号及び02
32972号において、及びサッカレー等の米国特許第
5,128,232号において開示されている。樹脂バ
インダー成分としての使用のための好ましいフェノール
樹脂としては、上述したようなノボラック及びポリ(ビ
ニルフェノール)が挙げられる。好ましい架橋剤として
は、メラミン、グリコールウリル(glycoluri
ls)、を含むアミンベース物質、ベンゾグアナミンベ
ース物質及び尿素ベース物質が挙げられる。メラミン‐
ホルムアルデヒド樹脂が、一般的に最も好ましい。斯か
る架橋剤としては、例えば、サイメル(Cymel)3
00、301及び303の商品名でアメリカンシアナミ
ド社から販売されるメラミン樹脂が商業的に入手可能で
ある。グリコールウリル樹脂はサイメル1170、11
71,1172の商品名でアメリカンシアナミド社から
販売され、尿素樹脂はビートル(Beetle)60、
65及び80の商品名で販売され、そしてベンゾグアナ
ミン樹脂はサイメル1123及び1125の商品名で販
売されている。
【0112】本発明のフォトレジストは、また、他の物
質を含有することができる。例えば、他の任意の添加剤
は、化学線およびコントラスト染料、耐光条剤、可塑
剤、加速剤、増感剤(例えば、Iライン(即ち、365
nm)又はGライン波長のようなより長波長における本
発明のPAGの使用のために)等を含む.斯かる任意の
添加剤は、例えば、典型的にはレジストの乾燥成分の5
から30重量%の量のような比較的高濃度で存在し得る
充填剤及び染料は別にしてフォトレジスト組成物中に少
量濃度で典型的には存在するであろう。
【0113】本発明の好ましい任意の添加剤は、添加塩
基、例えばカプロラクタムであり、現像されたレジスト
レリーフイメージの解像力を向上することができる。添
加塩基は、PAGに対して約1から10重量パーセント
のような比較的少量で、より典型的には1から約5重量
パーセントで好適に使用される。他の好適な塩基性添加
剤としては、ピペリジニウムp‐トルエンスルホネート
及びジシクロヘキシルアンモニウムp‐トルエンスルホ
ネートのようなアンモニウムスルホネート;トリプロピ
ルアミン及びドデシルアミンのようなアルキルアミン;
ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、アミノフェノ
ール、2‐(4‐アミノフェニル)‐2‐(4‐ヒドロ
キシフェニル)プロパンようなアリールアミン等が挙げ
らる。
【0114】本発明のレジストの樹脂バインダーは、露
光されたレジストのコーティング層をアルカリ水溶液等
で現像可能にするのに充分な量で典型的には使用され
る。より典型的には、樹脂バインダーは、総固形分で5
0から90重量%のレジストを好適に含む。フォト活性
成分は、潜像がレジストのコーティング層内に生成する
ことができるような充分量で存在すべきである。特に
は、フォト活性成分は、レジストの総固形分の1から4
0重量パーセントの量で存在するであろう。典型的に
は、より少量のフォト活性成分が、化学的増幅レジスト
用に好適であろう。
【0115】本発明のフォトレジストは、本発明のPA
Gが斯かるフォトレジストの配合物において使用される
従来のフォト活性化合物と置換されることを除いて、下
記の公知の手順で一般に調製される。例えば、本発明の
レジストは、2‐メトキシエチルエーテル(ジグライ
ム)、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピ
レングリコールモノメチルエーテルのようなグリコール
エーテル;プロピレングリコールモノメチルエーテルア
セテート;乳酸エチル又は乳酸メチルのような乳酸塩、
乳酸エチルが好ましいものである;プロピオン酸塩、特
にプロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル及びプロピ
オン酸エチルエトキシ;メチルセロソルブアセテートの
ようなセロソルブエステル;トルエン又はキシレンのよ
うな芳香族炭化水素;又はメチルエチルケトン、シクロ
ヘキサノン及び2‐ヘプタノンのようなケトン等の好適
な溶媒にフォトレジスト成分を溶解することによりコー
ティング組成物として調製され得る。典型的には、フォ
トレジストの固形分はフォトレジスト組成物の合計重量
に基づいて5から35重量%の間で変化する。そのよう
な溶剤のブレンドも好適である。
【0116】本発明の特に好ましいフォトレジストは、
次の成分を含む:1)ジヒドロピランの重合により提供
され得るような、ヘテロ環員、特定的には酸素を有する
縮合環単位(しかし無水物以外のもの)を含有する樹脂
であって、好ましくは1以上の他の繰り返し単位を有す
る、ここで特定的にはその単位の一つはフォト酸レイビ
ル基を含有し、好ましくはその単位の一つはアクリレー
トであり、特にメチルアダマンチルメタクリレート、マ
レイン酸無水物、ノルボルネン及び3,4‐ジヒドロ‐
2H‐ピランの重合単位からなるテトラポリマー、特に
全ポリマー単位を基準にして、40モルパーセントの重
合されたメチルアダマンチルメタクリレート単位、30
モルパーセントの重合されたマレイン酸無水物、10モ
ル%の重合されたノルボルネン及び20モルパーセント
の重合された3,4‐ジヒドロ‐2H‐ピラン単位を含
有するテトラポリマーである;2)フェニル置換基を持
たない環式スルホニウムPAG、特定的にはペルフルオ
ロブタンスホネートのような好適な対アニオンを有する
パラ‐tert‐ブチルフェニルシクロテトラメチレン
スルホニウム(CH>SC(CH
;3)任意に、しかし好ましくは添加塩基、特にカプ
ロラクタムが含まれる;4)任意に、しかし好ましく
は、大日本インキ社によりRO8の商品名で販売される
フッ素化界面活性剤のような界面活性剤が含まれる;
5)単一溶媒としての2‐ヘプタノン又はシクロヘキサ
ノンのような溶媒成分並びに乳酸エチル及びプロピレン
グリコールメチルエーテルアセテートのような他の溶媒
とのブレンドされたもの、但し、2‐ヘプタノンが好ま
しい溶媒である。
【0117】本発明の更に好ましいフォトレジストは、
次の成分を含む:1)ジヒドロピランの重合により提供
され得るような、ヘテロ環員、特定的には酸素を有する
縮合環単位(しかし無水物以外のもの)を含有する樹脂
であって、好ましくは1以上の他の繰り返し単位を有す
る、ここで特定的にはその単位の一つはフォト酸レイビ
ル基を含有し、好ましくはその単位の一つはアクリレー
トであり、特にメチルアダマンチルメタクリレート、マ
レイン酸無水物、ノルボルネン及び3,4‐ジヒドロ‐
2H‐ピランの重合単位からなるテトラポリマー、特に
全ポリマー単位を基準にして、40モルパーセントの重
合されたメチルアダマンチルメタクリレート単位、30
モルパーセントの重合されたマレイン酸無水物、10モ
ルパーセントの重合されたノルボルネン及び20モルパ
ーセントの重合された3,4‐ジヒドロ‐2H‐ピラン
単位を含有するテトラポリマーである;2)トリフェニ
ルスルホニウム((C)トリフレートの
み又はトリフェニルスルホニウムペルフルオロブタンと
の組み合わせのような1以上のスルホニウムPAG;
3)任意に、しかし好ましくは添加塩基、特にカプロラ
クタムが含まれる;4)任意に、しかし好ましくは、大
日本インキ社によりRO8の商品名で販売されるフッ素
化界面活性剤のような界面活性剤が含まれる;5)単一
溶媒としての2‐ヘプタノン又はシクロヘキサノンのよ
うな溶媒成分並びに乳酸エチル及びプロピレングリコー
ルメチルエーテルアセテートのような他の溶媒とのブレ
ンドされたもの、但し、2‐ヘプタノンが好ましい溶媒
である。
【0118】上記の好ましいフォトレジストに使用のた
めの特に好ましい樹脂は、40モルパーセント(全樹脂
単位を基準にして)の重合されたメチルアダマンチルメ
タクリレート基;30モルパーセント(全樹脂単位を基
準にして)の重合されたマレイン酸無水物基;10モル
パーセント(全樹脂単位を基準にして)の重合されたノ
ルボルネン基;及び20モルパーセント(全樹脂単位を
基準にして)の3,4‐ジヒドロ‐2H‐ピラン基を含
有する。
【0119】本発明のフォトレジストは公知の手順に従
い使用され得る。本発明のフォトレジストはドライフィ
ルムとして適用され得るが、それらは、好ましくは基体
上に液体コーティング組成物として塗布され、好ましく
はコーティング層の粘着性が無くなるまで加熱乾燥され
て溶媒を除去し、フォトマスクを通して活性化線で露光
され、任意にレジストコーティング層の露光及び非露光
領域間の溶解度相違を創造又は向上させるために後露光
ベークされ、その後、好ましくはアルカリ水性現像液で
現像されレリーフイメージを形成する。
【0120】本発明のレジストが塗布され、好適に加工
される基体は、マイクロエレクロニクスウェーハのよう
なフォトレジストを伴う方法で使用される如何なる基体
でもよい。例えば、基体は珪素、二酸化珪素又はアルミ
ニウム‐酸化アルミニウムマイクロエレクトロニクスウ
ェーハであり得る。砒化ガリウム、セラミック、石英又
は銅基体も採用され得る。銅被覆積層板のようなプリン
ト回路板基体は、また、特に好ましい。本発明のフォト
レジストは、スルーホール及び他のアパーチュアめっき
を含む回路板イメージング用に特に有用であろう。典型
的なプリント回路板基体は、エポキシ層等の樹脂層が交
互に挟まれた1以上の銅層を有する。
【0121】液晶ディスプレー及び他のフラットパネル
ディスプレー用途に使用される基体としては、例えば、
ガラス基体及び酸化インジウムスズでコーティングされ
た基体等が、また、好適に採用される。
【0122】液体コーティングレジスト組成物は、スピ
ニング、浸漬又はローラーコーティングのような標準手
段で塗布され得る。本発明のフォトレジストは、また、
特にプリント回路板製造用途用に配合され、ドライフィ
ルムレジストとして適用される。露光エネルギーは、レ
ジストコーティング層においてパターン形成イメージを
創生するために放射線感応性系のフォト活性成分を有効
に活性化するのに十分であるべきである。好適な露光エ
ネルギーは、典型的には約1から300mJ/cm
範囲である。上記で検討したように。好ましい露光波長
は、248nmのようなサブ‐300nm及び193n
m及び157nmのようなサブ‐200nmが含まれ
る。好適な後露光ベーキング温度は、約50℃以上、特
には約50から140℃である。酸硬化ネガ型レジスト
については、後現像ベーキングが、所望ならば、現像に
際して形成されるレリーフイメージを更に硬化させるた
めに数分間以上、約100から150℃の温度において
採用され得る。現像及び後現像硬化の後で、現像によっ
て露出された基体表面は、その後選択的に加工され得
る、例えば、当分野で公知の手順に従いフォトレジスト
の露出された基体領域を化学的エッチングするか又はめ
っきする。好適なエッチング剤には、フッ化水素酸エッ
チング液及び酸素プラズマエッチング液のようなプラズ
マガスエッチング液が含まれる。
【0123】ここで述べられた全ての文献は、参照によ
りここに挿入される。次の非限定的な実施例は、本発明
を例示する。
【0124】実施例1:五酸化燐‐メタンスルホン酸縮
合法を使用する合成;2,3,4‐トリメトキシフェニ
ルテトラメチレンスルホニウムトリフレートの合成 酸化燐(6.0g、0.021モル)及びメタンスルホ
ン酸(60.0g、0.62モル)のサスペンション
に、1,2,3‐トリメトキシベンゼン(17.2g、
0.10モル)及びテトラメチレンスルホキシド(1
0.9g、0.10モル)が添加され、50℃において
3時間、撹拌しながら反応させた。反応後、反応混合物
は、HO(400ml)内に注がれ、トリフル酸(1
5.0g、0.1モル)が5℃において滴下して添加さ
れ、反応混合物は室温で一晩撹拌された。それから、水
性混合物はエーテル/ヘキサン(100ml/100m
l)で洗浄され、ジクロロメタン200mlで3回抽出
された。有機層は、1%アンモニア水(2×100m
l)、その後、水(3×100ml)で洗浄され、真空
で濃縮された。残留物は、ヘキサンで結晶化され、エタ
ノール/t‐ブチルメチルエーテルで再結晶され、白色
粉末として30.0g(73%)の2,3,4‐トリメ
トキシフェニルテトラメチレンスルホニウムトリフレー
トを与える。
【0125】適当な試薬を使用して、次の化合物が2,
3,4‐トリメトキシフェニルテトラメチレンスルホニ
ウムトリフレートの合成について本実施例1において直
前で述べたと同一の仕様で調製された:2,3,4‐ト
リメトキシフェニルペンタメチレンスルホニウムトリフ
レート;4‐メトキシフェニルテトラメチレンスルホニ
ウムトリフレート;及び4‐メトキシフェニルペンタメ
チレンスルホニウムトリフレート。
【0126】実施例2:2,3,4‐トリメトキシフェ
ニルテトラメチレンスルホニウムペルフルオロ‐1‐オ
クタンスルホネートの合成 酸化燐(6.0g、0.021モル)及びメタンスルホ
ン酸(60.0g、0.62モル)のサスペンション
に、1,2,3‐トリメトキシベンゼン(17.2g、
0.10モル)及びテトラメチレンスルホキシド(1
0.9g、0.10モル)が添加され、50℃において
3時間、撹拌しながら反応させた。反応後、反応混合物
は、HO(400ml)内に注がれ、ペルフルオロ‐
1‐オクタンスルホン酸が5℃において滴下により添加
された。スルホニウム塩は沈殿させられ、ろ過され、ジ
クロロメタン(600ml)中に溶解された。有機層
は、1%アンモニア水(2×100ml)、その後水
(3×100ml)で洗浄され、真空で濃縮された。残
留物は、ヘキサンで結晶化され、白色粉末として51.
7g(67%)の2,3,4‐トリメトキシフェニルテ
トラメチレンスルホニウムペルフルオロ‐1‐オクタン
スルホネートを与えた。
【0127】適当な試薬を使用して、次の化合物が2,
3,4‐トリメトキシフェニルテトラメチレンスルホニ
ウムペルフルオロ‐1‐オクタンスルホネートの合成に
ついて本実施例2において直前で述べたように調製され
た:2,3,4‐トリメトキシフェニルペンタメチレン
スルホニウムペルフルオロ‐1‐オクタンスルホネー
ト;4‐メトキシフェニル‐テトラメチレンスルホニウ
ムペルフルオロ‐1‐オクタンスルホネート;及び4‐
メトキシフェニルペンタメチレンスルホニウムペルフル
オロ‐1‐オクタンスルホネート。
【0128】実施例3:ヨウドニウム塩法を経由したS
‐フェニレーションを使用した合成;4‐t‐ブチルフ
ェニルテトラメチレンスルホニウムトリフレートの合成 クロロベンゼン(30ml)中のビス‐(4‐ブチルフ
ェニル)ヨウドニウムトリフレート(20.0g、37
ミリモル)及びテトラヒドラチオフェン(3.3g、3
7ミリモル)の混合物に、安息香酸銅(II)(0.3
g、0.95ミリモル)が触媒として添加され、120
℃において3時間、撹拌しながら反応させた。冷却後、
スルホニウム塩は沈殿させられ、エーテル(200m
l)で洗浄され、濾過され、それからジクロロメタン
(300ml)に溶解された。有機層は、1%アンモニ
ア水(3×50ml)、その後水(3×50ml)で洗
浄され、真空で濃縮された。残留固体は、t‐ブチルメ
チルエーテルで精製され、白色粉末としての4−t‐ブ
チルフェニルテトラメチレンスルホニウムトリフレート
9.5g(69%)を与えた。
【0129】適当な試薬を使用して、次の化合物が4‐
t‐ブチルフェニルテトラメチレンスルホニウムトリフ
レートについて本実施例3において直前で述べたと同一
の仕様で調製された:4‐t‐ブチルフェニルテトラメ
チレンスルホニウムペルフルオロ‐1‐ブタンスルホネ
ート;4‐t‐ブチルフェニルテトラメチレンスルホニ
ウムペルフルオロ‐1‐オクタンスルホネート;4‐t
‐ブチルフェニルテトラメチレンスルホニウムトリフル
オロメタンスルホンイミド;4‐t‐ブチルフェニルペ
ンタメチレンスルホニウムペルフルオロ‐1‐ブタンス
ルホネート;4‐t‐ブチルフェニルペンタメチレンス
ルホニウムペルフルオロ‐1‐オクタンスルホネート;
及び4‐t‐ブチルフェニルペンタメチレンスルホニウ
ムトリフルオロメタンスルホンイミド。
【0130】実施例4:二重環化法を経由したビス環式
スルホニウムPAGの合成;フェニル1,4‐ジ‐(ペ
ンタメチレンスルホニウムペルフルオロ‐1‐ブタンス
ルホネート)の調製 メタノール(10ml)中の1,4‐ジベンゼンチオー
ル[1.89g(13.3ミリモル)]の溶液に、メタ
ノール[5.74g(26.6ミリモル)]中の25w
t%ナトリウムメトキシドが添加され、室温において1
0分間、撹拌された。5‐クロロ‐1‐ペンタノール
[5.14g(39.9ミリモル)]が、それからその
溶液に滴下により添加された。還流状態で3時間後、1
0mlの水が添加され、溶媒は蒸発された。残留物はジ
クロロメタン(150ml)で抽出され、溶媒は蒸発さ
れた。生じた白色固体は、アセトニトリルから再結晶さ
れ、乾燥されて、3.26g(78%)のフェニル1,
4‐ジ‐(5‐ヒドロキシペンチル)スルフィドを与え
た。ヨー化ナトリウム[3.42g(22.8ミリモ
ル)]は、フェニル1,4‐ジ‐(5‐ヒドロキシペン
チル)スルフィドのアセトニトリル溶液120mlに添
加され、引き続きクロロトリメチルシラン[2.48g
(22.8ミリモル)]が滴下により添加され、その
後、その混合物は15時間、還流された。室温に冷却の
後、10wt%塩化アンモニウム水溶液の数滴が添加さ
れ、引き続きジクロロメタンで抽出された。有機層は、
順次、20wt%チオ硫酸ナトリウム及び飽和塩化アン
モニウムで洗浄され、乾燥され、蒸発されて9.18g
(99%)のフェニル1,4‐ジ‐(5‐ヨードペンチ
ル)スルフィドを与えた。
【0131】ペルフルオロ‐1‐ブタンスルホン酸銀
[14.77g(36.28ミリモル)]は、フェニル
1,4‐ジ‐(5‐ヨードペンチル)スルフィドのアセ
トニトリル溶液500mlに添加され、生じた混合物
は、室温で18時間撹拌された。撹拌後、沈殿(ヨー化
銀)は、濾過されて除かれ、濾液は濃縮された。残留物
は、500mlのエタノールに溶解され、濾過され、そ
の後、濾液は蒸発された。得られた固体は、エーテル、
アンモニア水及び水で洗浄され、その後、エタノール及
びエーテル混合物から再結晶され、純粋なフェニル1,
4‐ジ‐(ペンタメチレンスルホニウムペルフルオロ‐
1‐ブタンスルホネート)(8.30g、55%)を与
えた。
【0132】実施例5:レジストの製造及びリトグラフ
ィー加工 レジスト配合物は、エチルラクテート及びプロピレン‐
グリコールメチルエーテルアセテートの混合物内でポリ
マー、ポリ[4‐ヒドロキシスチレン/スチレン/2‐
メチル‐2‐アダマンタンメタクリレート](総固形分
を基準にして11から13wt%)を、下記で特定され
るようなフォト酸生成剤化合物(ポリマー重量に対し5
から7wt%)、塩基性添加剤(ポリマー重量に対し
0.2から0.5wt%)及び界面活性剤(総固形分に
対し0.05〜0.10wt%)と共に溶解することに
より調製された。レジスト溶液は、使用前に0.2μm
テフロン(登録商標)膜を通して濾過された。
【0133】三つの別個のフォトレジスト(それぞれレ
ジストA、B及びCと表示される)が、調製された。こ
れらのレジストは、フォト酸生成剤化合物の種類(量で
はない)だけが異なっていた。レジストAは、4‐t‐
ブチルフェニルシクロテトラメチレンスルホニウム(上
記化合物1)を含んでいた。レジストBは、4‐t‐ブ
チルフェニルシクロペンタメチレンスルホニウム(上記
化合物2)PAGを含んでいた。レジストC(比較)
は、トリフェニルスルホニウムPAGを含んでいた。レ
ジストA、B及びCのそれぞれについて、PAGはトリ
フレート及びペルフルオロオクタンスルホネートのアニ
オンの混合物と共に存在していた、即ち、レジストA
は、4‐t‐ブチルフェニルシクロテトラメチレンスル
ホニウムトリフレート及び4‐t‐ブチルフェニルシク
ロテトラメチレンスルホニウムペルフルオロオクタンス
ルホネート等の混合物を含んでいた。
【0134】レジスト溶液は、8インチシリコンウェー
ハ上の有機反射防止コーティングの上にスピンコートさ
れて約4150Å厚さのレジストコーティング層を提供
する。レジスト層は、130℃において60秒間ソフト
ベーキングされ、0.63NA、アニュラーイルミネー
ションを使用して248nm放射線で露光された。露光
レジスト層は、それから130℃において90秒間、ベ
ークされ、アルカリ水性現像液で30分間、現像され
た。
【0135】レジストA及びBは、比較例レジストCと
比較して向上したレジストプロファイル及びプロセスウ
ィンドウを発揮した。
【0136】本発明の前述の説明は、単にこれらの例示
であり、変更及び修正が特許請求の範囲に記載された本
発明の精神又は範囲を逸脱することなく実施され得るも
のと理解される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・エフ・キャメロン アメリカ合衆国マサチューセッツ州02139, ケンブリッジ,クリントン・ストリート・ 28,ユニット・ナンバー1 (72)発明者 ゲールハルト・ポーラース アメリカ合衆国マサチューセッツ州02458, ニュートン,ガードナー・ストリート・21 (72)発明者 ヤスヒロ・スズキ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02139, ケンブリッジ,マサチューセッツ・アベニ ュー・1008,アパートメント・606 Fターム(参考) 2H025 AB16 AC04 AD01 AD03 BE00 BE07 BG00 FA03 FA12 FA17 4J100 AB02Q AB07P AK32S AL08R AR11S BA03P BC09R CA03 DA01 DA04 JA38

Claims (87)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂及び次式Iのフォト酸生成剤化合物を
    含むフォトレジスト組成物: 【化1】 ここで、Rは非水素置換基又はRは他のフォト酸生成剤
    部位への結合であり;Y及びZはそれぞれが独立して水
    素又は非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つ
    は一緒になって縮合環を形成し;nは3から8の整数で
    あり;及びXは対アニオンである、但し、Y及びZ双方
    が同一環炭素上のC1〜4アルキルである場合を除く。
  2. 【請求項2】樹脂及び次式Iのフォト酸生成剤化合物を
    含むフォトレジスト組成物: 【化2】 ここで、Rは非水素置換基又はRは他のフォト酸生成剤
    部位への結合であり;Y及びZはそれぞれが独立して水
    素又は非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つ
    は一緒になって縮合環を形成し;nは3から8の整数で
    あり;及びXは対アニオンである、但し、Rが他のフォ
    ト酸生成剤部位への結合以外のものである場合であっ
    て、非置換フェニル、ヒドロキシ又はアルコキシによっ
    て置換されるフェニル、非置換ナフチル又はヒドロキシ
    又はアルコキシによって置換されるナフチルである場合
    を除く。
  3. 【請求項3】フォト酸生成剤化合物が次式IAのもので
    ある請求項1又は2のフォトレジスト組成物: 【化3】 ここで、Rは非水素置換基又は他のフォト酸生成剤部位
    への結合であり;Rは非水素置換基であり;mは0か
    ら8の整数であり;及びXは対アニオンである。
  4. 【請求項4】フォト酸生成剤化合物が次式IBのもので
    ある請求項1又は2のフォトレジスト組成物: 【化4】 ここで、Rは非水素置換基又は他のフォト酸生成剤部位
    への結合であり;Rは非水素置換基であり;m´は0
    から10の整数であり;及びXは対アニオンである。
  5. 【請求項5】フォト酸生成剤化合物が次式IIのもので
    ある請求項1に記載のフォトレジスト組成物: 【化5】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;Y及びZは
    それぞれが独立して水素又は非水素置換基であり;n及
    びn´はそれぞれ独立して3から8の整数であり;及び
    それぞれのXは同一又は異なる対アニオンである。
  6. 【請求項6】樹脂及び次式IIAのフォト酸生成剤化合
    物を含む請求項1に記載のフォトレジスト組成物: 【化6】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;それぞれの
    は同一又は異なる非水素置換基であり;それぞれの
    mは独立して0から8の整数であり;及びXは対アニオ
    ンである。
  7. 【請求項7】樹脂及び次式IIBのフォト酸生成剤化合
    物を含むフォトレジスト組成物: 【化7】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;Rは同一
    又は異なる非水素置換基であり;それぞれのm´は独立
    して0から8の整数であり;及びXは対アニオンであ
    る。
  8. 【請求項8】樹脂及び次式IIIのフォト酸生成剤化合
    物を含むフォトレジスト組成物: 【化8】 ここで、Rは非水素置換基又はRは他のフォト酸生成剤
    部位への結合であり;Y及びZはそれぞれが独立して水
    素又は非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つ
    は一緒になって縮合環を形成し;nは3から8の整数で
    あり;及びXは対アニオンである。
  9. 【請求項9】フォト酸生成剤化合物が次式IIIAのも
    のである請求項8に記載のフォトレジスト組成物: 【化9】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;Rは同一
    又は異なる非水素置換基であり;それぞれのmは独立し
    て0から8の整数であり;及びXは対アニオンである。
  10. 【請求項10】フォト酸生成剤化合物が次式IIIBの
    ものである請求項8に記載のフォトレジスト組成物: 【化10】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;Rは同一
    又は異なる非水素置換基であり;それぞれのm´は独立
    して0から8の整数であり;及びXは対アニオンであ
    る。
  11. 【請求項11】フォト酸生成剤化合物が次式IVのもの
    である請求項8に記載のフォトレジスト組成物: 【化11】 ここで、Rは非水素置換基又はRは他のフォト酸生成剤
    部位への結合であり;Y及びZはそれぞれが独立して水
    素又は非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つ
    は一緒になって縮合環を形成し;n及びn´はそれぞれ
    独立して3から8の結合であり;及びXは対アニオンで
    ある。
  12. 【請求項12】フォト酸生成剤化合物が次式Vのもので
    ある請求項1に記載のフォトレジスト組成物: 【化12】 ここで、Y及びZはそれぞれが独立して水素であり又は
    非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つは一緒
    になって縮合環を形成し;n及びn´はそれぞれ独立に
    3から8の結合であり;Arは任意に置換されたアリー
    ル基であり;それぞれのWは任意に置換されたアルコキ
    シ又はAr基のフォト酸レイビル環置換基であり;及び
    mは1から5の整数である。
  13. 【請求項13】フォト酸生成剤化合物が次式VIのもの
    である請求項1に記載のフォトレジスト組成物: 【化13】 ここで、Y及びZはそれぞれが独立して水素又は非水素
    置換基であり;又はY及び/又はZの二つは一緒になっ
    て縮合環を形成し;n及びn´はそれぞれ独立に3から
    8の結合であり;Arは任意に置換されたアリール基で
    あり;それぞれのWは任意に置換されたアルコキシ又は
    Ar基のフォト酸レイビル環置換基であり;及びmは1
    から5の整数である。
  14. 【請求項14】Rが任意に置換されたアルキル、任意に
    置換された炭素環式アリール、任意に置換されたへテロ
    芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環である請求
    項1、2、3、4、8、9又は10のいずれか一つに記
    載のフォトレジスト組成物。
  15. 【請求項15】Rが化学結合、任意に置換されたアルキ
    レン又は任意に置換された炭素環式アリールである請求
    項5、6、7又は11に記載のフォトレジスト組成物。
  16. 【請求項16】それぞれのY及びそれぞれのZが独立し
    て任意に置換された炭素環式アリール、任意に置換され
    たへテロ芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環で
    ある請求項1、2、5、8、11、12又は13のいず
    れか一つに記載のフォトレジスト組成物。
  17. 【請求項17】二つのY及びZ基が一緒になってスルホ
    ニウム又はスルホキソニウム環に縮合された環を形成す
    る請求項1、2、5、8、11、12又は13のいずれ
    か一つに記載のフォトレジスト組成物。
  18. 【請求項18】該縮合環が任意に置換された炭素脂環式
    環、任意に置換された炭素環式アリール、任意に置換さ
    れたへテロ芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環
    である請求項17に記載のフォトレジスト組成物。
  19. 【請求項19】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環に隣接する炭素原子の置換基で
    ある請求項17又は18に記載のフォトレジスト組成
    物。
  20. 【請求項20】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環の非隣接炭素原子の置換基であ
    る請求項17又は18に記載のフォトレジスト組成物。
  21. 【請求項21】1以上のR基が任意に置換された炭素
    環式アリール、任意に置換されたへテロ芳香族又は任意
    に置換されたヘテロ脂環式環である請求項3、4、6、
    7、9、又は10のいずれか一つに記載のフォトレジス
    ト組成物。
  22. 【請求項22】二つのR基が一緒になってスルホニウ
    ム又はスルホキソニウム環に縮合される環を形成する請
    求項3、4、6、7、9、又は10のいずれか一つに記
    載のフォトレジスト組成物。
  23. 【請求項23】該縮合環が任意に置換された炭素脂環式
    環、任意に置換された炭素環式アリール、任意に置換さ
    れたへテロ芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環
    である請求項22に記載のフォトレジスト組成物。
  24. 【請求項24】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環に隣接する炭素原子の置換基で
    ある請求項22又は23に記載のフォトレジスト組成
    物。
  25. 【請求項25】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環の非隣接炭素原子の置換基であ
    る請求項22又は23に記載のフォトレジスト組成物。
  26. 【請求項26】樹脂及び多環式スルホニウムフォト酸生
    成剤化合物を含むフォトレジスト組成物。
  27. 【請求項27】該スルホニウム化合物が二環式化合物で
    ある請求項26に記載のフォトレジスト。
  28. 【請求項28】該スルホニウム化合物が三環式化合物で
    ある請求項26に記載のフォトレジスト。
  29. 【請求項29】該スルホニウム原子が5原子環の環員で
    ある請求項26乃至28のいずれか一つに記載のフォト
    レジスト。
  30. 【請求項30】該スルホニウム原子が6原子環の環員で
    ある請求項26乃至28のいずれか一つに記載のフォト
    レジスト。
  31. 【請求項31】樹脂及び多環式スルホキソニウムフォト
    酸生成剤化合物を含むフォトレジスト組成物。
  32. 【請求項32】該スルホキソニウム化合物が二環式化合
    物である請求項31に記載のフォトレジスト。
  33. 【請求項33】該スルホキソニウム化合物が三環式化合
    物である請求項31に記載のフォトレジスト。
  34. 【請求項34】該スルホキソニウム原子が5原子環の環
    員である請求項31乃至33のいずれか一つに記載のフ
    ォトレジスト。
  35. 【請求項35】該スルホキソニウム原子が6原子環の環
    員である請求項31乃至34のいずれか一つに記載のフ
    ォトレジスト。
  36. 【請求項36】該組成物が化学的に増幅されたポジ型フ
    ォトレジストである請求項1乃至35のいずれか一つに
    記載のフォトレジスト組成物。
  37. 【請求項37】該樹脂がフェノール単位及びフォト酸レ
    イビルアルキルアクリレート単位を含有する請求項36
    に記載のフォトレジスト組成物。
  38. 【請求項38】該樹脂が1)フェノール単位、2)フェ
    ニル単位及び3)フォト酸レイビルアルキルアクリレー
    ト単位を含有するポリマーを含む請求項36に記載のフ
    ォトレジスト組成物。
  39. 【請求項39】該樹脂がアセタール又はケタール基を含
    む請求項36に記載のフォトレジスト組成物。
  40. 【請求項40】該フォトレジストが芳香族単位を含有す
    るポリマーを本質的に含まない請求項36に記載のフォ
    トレジスト組成物。
  41. 【請求項41】該フォトレジストが重合された脂環式オ
    レフィン基を含むポリマーを含む請求項36乃至40の
    いずれか一つに記載のフォトレジスト組成物。
  42. 【請求項42】該フォトレジストが重合された、任意に
    置換されたノルボルネン単位を含むポリマーを含む請求
    項41に記載のフォトレジスト組成物。
  43. 【請求項43】該フォトレジストが重合されたアルキル
    アクリレート基を含むポリマーを含む請求項36乃至4
    2のいずれか一つに記載のフォトレジスト組成物。
  44. 【請求項44】該組成物がネガ型フォトレジストである
    請求項1乃至35のいずれか一つに記載のフォトレジス
    ト組成物。
  45. 【請求項45】該フォトレジストがフッ素置換基を有す
    る樹脂を含む請求項1乃至35のいずれか一つに記載の
    フォトレジスト組成物。
  46. 【請求項46】(a)基体上に請求項1乃至45のいず
    れか一つに記載のフォトレジスト組成物のコーティング
    層を塗布し;及び(b)パターン形成された活性放射線
    で該フォトレジストコーティング層を露光し、露光され
    たフォトレジスト層を現像してレリーフイメージを提供
    することを含む、基体上にフォトレジストレリーフイメ
    ージを形成する方法。
  47. 【請求項47】該フォトレジストコーティング層が約3
    00nm未満の波長を有する放射線で露光される請求項
    46の方法。
  48. 【請求項48】該フォトレジストコーティング層が約2
    48nmの波長を有する放射線で露光される請求項46
    に記載の方法。
  49. 【請求項49】該フォトレジストコーティング層が約2
    00nm未満の波長を有する放射線で露光される請求項
    46に記載の方法。
  50. 【請求項50】該フォトレジストコーティング層が約1
    93nm又は157nmの波長を有する放射線で露光さ
    れる請求項46に記載の方法。
  51. 【請求項51】少なくとも一つの表面に請求項1乃至4
    5のいずれか一つに記載のフォトレジスト組成物のコー
    ティング層を有する製品。
  52. 【請求項52】該フォトレジスト組成物がマイクロエレ
    クロニクスウェーハ基体、フラットパネルディスプレー
    基体又はプリント回路板基体上に被覆される請求項51
    に記載の製品。
  53. 【請求項53】次式Iのフォト酸生成剤化合物: 【化14】 ここで、Rは非水素置換基又はRは他のフォト酸生成剤
    部位への結合であり;Y及びZはそれぞれが独立して水
    素又は非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つ
    は一緒になって縮合環を形成し;nは3から8の整数で
    あり;及びXは対アニオンである、但し、Y及びZ双方
    が同一環炭素上のC1〜4アルキルである場合を除く。
  54. 【請求項54】次式Iのフォト酸生成剤化合物: 【化15】 ここで、Rは非水素置換基又はRは他のフォト酸生成剤
    部位への結合であり;Y及びZはそれぞれが独立して水
    素又は非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つ
    は一緒になって縮合環を形成し;nは3から8の整数で
    あり;及びXは対アニオンである、但し、Rが他のフォ
    ト酸生成剤部位への結合以外のものである場合であっ
    て、非置換フェニル、ヒドロキシ又はアルコキシによっ
    て置換されるフェニル、非置換ナフチル又はヒドロキシ
    又はアルコキシによって置換されるナフチルである場合
    を除く。
  55. 【請求項55】該フォト酸生成剤化合物が次式IAのも
    のである請求項53又は54に記載のフォト酸生成剤化
    合物: 【化16】 ここで、Rは非水素置換基又は他のフォト酸生成剤部位
    への結合であり;Rは非水素置換基である、但し、二
    つのR´基が共に同一環炭素上にC1〜4アルキルとし
    て存在する場合を除く;mは0から8の整数であり;及
    びXは対アニオンである。
  56. 【請求項56】該フォト酸生成剤化合物が次式IBのも
    のである請求項53又は54のフォト酸生成剤化合物: 【化17】 ここで、Rは非水素置換基又は他のフォト酸生成剤部位
    への結合であり;Rは非水素置換基である、但し二つ
    のR’’基が共に同一環炭素上にC1〜4アルキルとし
    て存在する場合を除く;m´は0から10の整数であ
    り;及びXは対アニオンである。
  57. 【請求項57】該フォト酸生成剤化合物が次式IIのも
    のである請求項53又は54に記載のフォトレジスト組
    成物: 【化18】 ここで、Rは化学結合又は結合剤であり;Y及びZそれ
    ぞれは独立して水素又は非水素置換基であり;n及びn
    ´は、それぞれ独立して3から8の整数であり;及びそ
    れぞれのXは同一又は異なる対アニオンである。
  58. 【請求項58】該フォト酸生成剤化合物が次式IIAの
    ものである請求項53又は54に記載のフォト酸生成剤
    化合物: 【化19】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;それぞれの
    は同一又は異なる非水素置換基であり;それぞれの
    mは独立して0から8の整数であり;及びXは対アニオ
    ンである。
  59. 【請求項59】該フォト酸生成剤化合物が次式IIBの
    ものである請求項53又は54に記載のフォト酸生成剤
    化合物: 【化20】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;Rは同一
    又は異なる非水素置換基であり;それぞれのm´は独立
    して0から10の整数であり;及びXは対アニオンであ
    る。
  60. 【請求項60】次式IIIのフォト酸生成剤化合物: 【化21】 ここで、Rは非水素置換基又はRは他のフォト酸生成剤
    部位への結合であり;Y及びZはそれぞれが独立して水
    素又は非水素置換基であり;又はY及び/又はZの二つ
    は一緒になって縮合環を形成し;nは3から8の整数で
    あり;及びXは対アニオンである。
  61. 【請求項61】該フォト酸生成剤化合物が次式IIIA
    のものである請求項60に記載のフォト酸生成剤化合
    物: 【化22】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;それぞれの
    は同一又は異なる非水素置換基であり;mは0から
    8の整数であり;及びXは対アニオンである。
  62. 【請求項62】該フォト酸生成剤化合物が次式IIIB
    のものである請求項60に記載のフォト酸生成剤化合
    物: 【化23】 ここで、Rは化学結合又はリンカーであり;それぞれの
    は同一又は異なる非水素置換基であり;m´は0か
    ら8の整数であり;及びXは対アニオンである。
  63. 【請求項63】該フォト酸生成剤化合物が次式IVのも
    のである請求項60に記載のフォト酸生成剤化合物: 【化24】 ここで、Rは他のフォト酸生成剤部位への結合であり;
    Y及びZはそれぞれが独立して水素又は非水素置換基で
    あり;又はY及び/又はZの二つは一緒になって縮合環
    を形成し;n及びn´はそれぞれ独立して3から8の結
    合であり;及びXは対アニオンである。
  64. 【請求項64】次式Vのフォト酸生成剤: 【化25】 ここで、Y及びZはそれぞれが独立して水素又は非水素
    置換基であり;又はY及び/又はZの二つは一緒になっ
    て縮合環を形成し;n及びn´はそれぞれ独立して3か
    ら8の結合であり;Arは任意に置換されたアリール基
    であり;それぞれのWは任意に置換されたアルコキシ又
    はAr基のフォト酸レイビル環置換基であり;及びmは
    1から5の整数である。
  65. 【請求項65】次式VIのフォト酸生成剤: 【化26】 ここで、Y及びZはそれぞれが独立して水素又は非水素
    置換基であり;又はY及び/又はZの二つは一緒になっ
    て縮合環を形成し;n及びn´はそれぞれ独立して3か
    ら8の結合であり;Arは任意に置換されたアリール基
    であり;それぞれのWは任意に置換されたアルコキシ又
    はAr基のフォト酸レイビル環置換基であり;及びmは
    1から5の整数である。
  66. 【請求項66】Rが任意に置換されたアルキル、任意に
    置換された炭素環式アリール、任意に置換されたへテロ
    芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環である請求
    項53、54、55又は57に記載のフォトレジスト組
    成物。
  67. 【請求項67】Rが化学結合、任意に置換されたアルキ
    レン又は任意に置換された炭素環式アリールである請求
    項53、54、55又は57に記載のフォトレジスト組
    成物。
  68. 【請求項68】それぞれのY及びそれぞれのZが独立し
    て任意に置換された炭素環式アリール、任意に置換され
    たへテロ芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環で
    ある請求項53、54、57、60、61、64又は6
    5のいずれか一つに記載のフォトレジスト組成物。
  69. 【請求項69】二つのY及びZ基が一緒になってスルホ
    ニウム又はスルホキソニウム環に縮合される環を形成す
    る請求項53、54、57、60、61、64又は65
    のいずれか一つに記載のフォトレジスト組成物。
  70. 【請求項70】該縮合環が任意に置換された炭素脂環式
    環、任意に置換された炭素環式アリール、任意に置換さ
    れたへテロ芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環
    である請求項69に記載のフォトレジスト組成物。
  71. 【請求項71】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環に隣接する炭素原子の置換基で
    ある請求項69又は70に記載のフォトレジスト組成
    物。
  72. 【請求項72】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環の非隣接炭素原子の置換基であ
    る請求項69又は70に記載のフォトレジスト組成物。
  73. 【請求項73】1以上のR基が任意に置換された炭素
    環式アリール、任意に置換されたへテロ芳香族又は任意
    に置換されたヘテロ脂環式環である請求項55、56、
    58、59、61又は62のいずれか一つに記載のフォ
    トレジスト組成物。
  74. 【請求項74】二つのR基が一緒になってスルホニウ
    ム又はスルホキソニウム環に縮合される環を形成する請
    求項55、56、58、59、61又は62のいずれか
    一つに記載のフォトレジスト組成物。
  75. 【請求項75】該縮合環が任意に置換された炭素脂環式
    環、任意に置換された炭素環式アリール、任意に置換さ
    れたへテロ芳香族又は任意に置換されたヘテロ脂環式環
    である請求項74に記載のフォトレジスト組成物。
  76. 【請求項76】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環に隣接する炭素原子の置換基で
    ある請求項74又は75に記載のフォトレジスト組成
    物。
  77. 【請求項77】一緒になる二つのR基がスルホニウム
    又はスルホキソニウム環の非隣接炭素原子の置換基であ
    る請求項74又は75に記載のフォトレジスト組成物。
  78. 【請求項78】多環式スルホニウムフォト酸生成剤化合
    物。
  79. 【請求項79】該スルホニウム化合物が二環式化合物で
    ある請求項78に記載のスルホニウム化合物。
  80. 【請求項80】該スルホニウム化合物が三環式化合物で
    ある請求項78に記載のスルホニウム化合物。
  81. 【請求項81】該スルホニウム原子が5原子環の環員で
    ある請求項78乃至80のいずれか一つに記載のスルホ
    ニウム化合物。
  82. 【請求項82】該スルホニウム原子が6原子環の環員で
    ある請求項78乃至80のいずれか一つに記載のスルホ
    ニウム化合物。
  83. 【請求項83】多環式スルホキソニウムフォト酸生成剤
    化合物。
  84. 【請求項84】該スルホキソニウム化合物が二環式化合
    物である請求項83に記載のスルホキソニウム化合物。
  85. 【請求項85】該スルホキソニウム化合物が三環式化合
    物である請求項83に記載のスルホキソニウム化合物。
  86. 【請求項86】該スルホキソニウム原子が5原子環の環
    員である請求項83乃至85のいずれか一つに記載のス
    ルホキソニウム化合物。
  87. 【請求項87】該スルホキソニウム原子が6原子環の環
    員である請求項83乃至85のいずれか一つに記載のス
    ルホキソニウム化合物。
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