JP5663153B2 - ポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 - Google Patents

ポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、ポジ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法に関する。
リソグラフィー技術においては、例えば基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、所定のパターンが形成されたマスクを介して、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。露光した部分が現像液に溶解する特性に変化するレジスト材料をポジ型、露光した部分が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト材料をネガ型という。
近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。
微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長のFエキシマレーザー、電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
レジスト材料には、これらの露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性が求められる。このような要求を満たすレジスト材料として、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤とを含有する化学増幅型レジストが用いられている。たとえばポジ型の化学増幅型レジストは、ベース樹脂として、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂と酸発生剤とを含有しており、レジストパターン形成時に、露光により酸発生剤から酸が発生すると、露光部がアルカリ現像液に対して可溶となる。
これまで、化学増幅型レジストのベース樹脂としては、KrFエキシマレーザー(248nm)に対する透明性が高いポリヒドロキシスチレン(PHS)やその水酸基を酸解離性の溶解抑制基で保護した樹脂(PHS系樹脂)が用いられてきた。しかし、PHS系樹脂は、ベンゼン環等の芳香環を有するため、248nmよりも短波長、たとえば193nmの光に対する透明性が充分ではない。そのため、PHS系樹脂をベース樹脂成分とする化学増幅型レジストは、たとえば193nmの光を用いるプロセスでは解像性が低いなどの欠点がある。
そのため、現在、ArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用されるレジストのベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂(アクリル系樹脂)が主に用いられている(たとえば、特許文献1参照)。
ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。
このような化学増幅型レジストのベース樹脂は、複数種の(メタ)アクリル酸エステルモノマーをラジカル重合することによって得られる。
しかしながら、ラジカル重合法で得られるベース樹脂の分子量分布[質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比:Mw/Mn]は1.5を超えており、分子量制御が難しいため、解像性の高いレジストパターンが得られにくい、また、収率が低い等の問題がある。
他方、分子量分布が1.01〜1.50のベース樹脂を用いた化学増幅型レジストが提案されている(特許文献2参照)。
特開2003−241385号公報 特開2003−84436号公報
しかしながら、近年、レジストパターンの微細化はますます進み、従来の化学増幅型ポジ型レジスト組成物により形成されるレジストパターンにおいては、解像性のさらなる向上が求められている。
また、たとえば電子線やEUVによるリソグラフィーでは数十nmの微細なパターン形成を目標としていることから、このようにレジストパターン寸法が小さくなるほど、解像性の高いレジストパターンを形成できることが非常に重要となる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高解像性のレジストパターンを形成できるポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の第一の態様は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含有するポジ型レジスト組成物であって、前記樹脂成分(A)は、下記一般式(1)で表されるコア部と、該コア部に結合し、かつ、アニオン重合法によって得られるポリマー鎖からなるアーム部とを有するポリマーを含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物である。
Figure 0005663153
[式(1)中、Pはa価の有機基を表し、aは〜20の整数を表し、Yはアリーレン基又は炭素原子数1〜12のアルキレン基を表し、Xは酸の作用により解裂され得る下記一般式(2)〜(5)で表される結合基のいずれかを表す。]
Figure 0005663153
[式(2)〜(5)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立してアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜12の直鎖状、分枝鎖状若しくは環状のアルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよいアリール基、アルコキシ基、水酸基、又は水素原子を表す(ただし、R 、R が共に水素原子となる場合を除く)。Rはアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜12の直鎖状、分枝鎖状若しくは環状のアルキレン基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよいアリーレン基、又は単結合を表す。]
本発明の第二の態様は、支持体上に、前記第一の態様のポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜をアルカリ現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法である。
なお、本明細書および本特許請求の範囲において、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状および環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「低級アルキル基」は、炭素原子数1〜5のアルキル基をいう。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アリーレン基」は、芳香族炭化水素の核から水素2原子を除いた2価の芳香族基を意味する。
「構成単位」とは、ポリマー(高分子化合物)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「露光」は、光の照射のみならず、電子線の照射等の放射線の照射全般を含む概念とする。
本発明によれば、高解像性のレジストパターンを形成できるポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法を提供できる。
≪ポジ型レジスト組成物≫
本発明のポジ型レジスト組成物は、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(A)(以下「(A)成分」という。)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」という。)とを含有する。
本発明のポジ型レジスト組成物において、(A)成分は、露光前はアルカリ現像液に対して不溶性であり、露光により(B)成分から酸が発生すると、該酸の作用によって(A)成分全体のアルカリ現像液に対する溶解性が増大し、アルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化する。そのため、レジストパターンの形成において、ポジ型レジスト組成物を用いて得られるレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部はアルカリ可溶性へ転じる一方で、未露光部はアルカリ不溶性のまま変化しないため、アルカリ現像によりレジストパターンを形成することができる。
<(A)成分>
本発明において、(A)成分は、前記一般式(1)で表されるコア部と、該コア部に結合し、かつ、アニオン重合法によって得られるポリマー鎖からなるアーム部とを有するポリマー(以下「ポリマー(A1)」という。)を含有する。
(コア部)
ポリマー(A1)のコア部は、前記一般式(1)で表されるものである。
前記一般式(1)中、aは2〜20の整数を表し、aは2〜15の整数が好ましく、3〜10の整数がより好ましい。aが前記範囲であると、解像性が向上し、パターン形状に優れる。
Pはa価の有機基を表す。すなわち、ポリマー(A1)のコア部は、たとえばPが2価(a=2)である場合、Pに2つの基「−X−Y」が結合している構造をとる。Pが3価(a=3)である場合、Pに3つの基「−X−Y」が結合している構造をとる。この様にPの価数aが大きくなるほど、Pに結合する基「−X−Y」の数が多くなり、ポリマー(A1)は、より密な放射状の構造をとる。
Pの有機基における炭素原子数は1〜20が好ましく、2〜15がより好ましく、3〜12が特に好ましい。
該有機基としては、たとえば脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、鎖状であってもよく、環状であってもよく、これらの組合せであってもよく、また、飽和であってもよく、不飽和であってもよい。
芳香族炭化水素基としては、芳香族炭化水素環を有する炭化水素基が挙げられ、たとえば芳香族炭化水素環からなるものであってもよく、芳香族炭化水素環と脂肪族炭化水素基との組合せであってもよい。
なお、該有機基は、その基中に、エーテル基、ポリエーテル基、エステル基[−C(=O)−O−]、カルボニル基[−C(=O)−];−NH−、−N=、−NH−C(=O)−、−NR25−(R25はアルキル基)等の連結基やケイ素原子を有していてもよい。
25のアルキル基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基が挙げられる。
また、該有機基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。
該有機基の水素原子が置換されていてもよいアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが好ましい。
該有機基の水素原子が置換されていてもよいアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基であることがより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
該有機基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。
Pの有機基として具体的には、たとえば、下記式に示す構造の基を例示することができる。
Figure 0005663153
Figure 0005663153
Figure 0005663153
Figure 0005663153
前記一般式(1)中、Yは、アリーレン基又は炭素原子数1〜12のアルキレン基を表す。
Yのアリーレン基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環から2個の水素原子を除いた基が挙げられ、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10の芳香族炭化水素環から2個の水素原子を除いた基が好ましい。
該アリーレン基として具体的には、たとえばベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン又はピレンから2個の水素原子を除いた基が挙げられ、ベンゼン又はナフタレンから2個の水素原子を除いた基が特に好ましい。
該アリーレン基は、その芳香族炭化水素環における水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基等の置換基(水素原子以外の基または原子)で置換されていてもよく、されていなくてもよい。
前記アリーレン基の水素原子が置換されていてもよいアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが特に好ましい。
前記アリーレン基の水素原子が置換されていてもよいアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基であることがさらに好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
前記アリーレン基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
前記アリーレン基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン化アルキル基としては、前記アリーレン基の置換基として挙げたアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子としては、前記アリーレン基の置換基として挙げたハロゲン原子と同様のものが挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としては、フッ素化アルキル基が特に好ましい。
Yのアルキレン基は、直鎖状又は分枝鎖状であることが好ましい。該アルキレン基の炭素原子数は1〜12であり、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、1(メチレン基)が特に好ましく、a個のYがいずれもメチレン基であることが最も好ましい。
該アルキレン基は、当該アルキレン基における水素原子の一部または全部が置換基(水素原子以外の基または原子)で置換されていてもよく、されていなくてもよい。当該 アルキレン基の水素原子が置換されていてもよい置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、水酸基等が挙げられる。
上記のなかでも、Yは炭素原子数1〜12のアルキレン基であることがより好ましく、直鎖状のアルキレン基であることが特に好ましく、1(メチレン基)または2(エチレン基)であることが最も好ましい。
前記一般式(1)中、Xは、酸の作用により解裂され得る下記一般式(2)〜(5)で表される結合基のいずれかを表す。
本明細書および本特許請求の範囲において、「酸の作用により解裂され得る」とは、露光により(B)成分から発生する酸の作用によって、ポリマー(A1)の主鎖の結合がコア部において切断され得ることを意味する。
Figure 0005663153
前記一般式(2)〜(5)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜12の直鎖状、分枝鎖状若しくは環状のアルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよいアリール基、アルコキシ基、水酸基、又は水素原子を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
アルキル基の炭素原子数は1〜12であり、直鎖状、分岐鎖状であることが好ましく、エチル基、メチル基がより好ましい。
アリール基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、たとえばフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
アルコキシ基の炭素原子数は1〜5が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基がより好ましい。
なかでも、RおよびRは、いずれも水素原子であることが好ましい。R及びRは、いずれもアルキル基である場合;アルコキシ基とアルキル基である場合;アルコキシ基と水素原子である場合;のいずれかであることが好ましい。
前記一般式(5)中、Rは、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜12の直鎖状、分枝鎖状若しくは環状のアルキレン基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよいアリーレン基、又は単結合を表す。
におけるハロゲン原子は、R〜Rにおけるハロゲン原子と同様のものが挙げられる。
におけるアルコキシ基は、R〜Rにおけるアルコキシ基と同様のものが挙げられる。
におけるアルキレン基又はアリーレン基は、R〜Rにおけるアルキル基又はアリール基からさらに1個の水素原子を除いた基が挙げられる。
なかでも、Rは、アルキレン基または単結合であることが好ましい。
上記一般式(2)〜(5)で表される結合基のなかでも、本発明の効果が良好なことから、前記一般式(2)で表される結合基、前記一般式(4)で表される結合基が好ましく、前記一般式(2)で表される結合基が最も好ましい。
ポリマー(A1)のコア部の好適な具体例を以下に挙げる。
Figure 0005663153
(アーム部)
ポリマー(A1)のアーム部は、前記コア部に結合し、かつ、アニオン重合法によって得られるポリマー鎖からなるものである。
前記コア部に結合するポリマー鎖は、該コア部の各末端(前記式(1)におけるYのXと反対側の末端)に結合することが好ましい。
該コア部に結合するポリマー鎖は、該コア部において互いに同一であってもよく、異なっていてもよく、本発明の効果が特に良好なことから、互いに同一であることが好ましい。
前記アーム部を構成するポリマー鎖は、ヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位(以下、構成単位(a1)という。)を含むことが好ましい。
また、前記アーム部を構成するポリマー鎖は、酸解離性溶解抑制基を含む構成単位(以下、構成単位(a2)という。)を含むことが好ましい。
・構成単位(a1)
構成単位(a1)は、ヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位である。
本明細書および本特許請求の範囲において、「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレン、及びヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。
なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
「ヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
構成単位(a1)の好適なものとしては、下記一般式(a1−1)で表される構成単位が例示できる。
Figure 0005663153
[式(a1−1)中、Rは水素原子、炭素原子数1〜5の低級アルキル基、または炭素原子数1〜5のハロゲン化低級アルキル基であり;R11は炭素原子数1〜5の低級アルキル基またはハロゲン原子であり;pは1〜3の整数であり;qは0〜4の整数である。ただし、1≦p+q≦5である。]
前記一般式(a1−1)中、Rの低級アルキル基は、炭素原子数1〜5のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が挙げられ、これらの中でもメチル基が好ましい。
Rのハロゲン化低級アルキル基は、前記低級アルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)で置換された基であり、なかでもフッ素化低級アルキル基が好ましく、特に、水素原子の全部がフッ素原子で置換された基が好ましい。フッ素化低級アルキル基として具体的には、トリフルオロメチル基、ヘキサフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。
Rとしては、水素原子または低級アルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基が特に好ましい。
pは1〜3の整数であり、1であることが好ましい。
水酸基の結合位置は、フェニル基のo−位、m−位、p−位のいずれでもよい。pが1である場合は、容易に入手可能で低価格であることからp−位が好ましい。pが2または3の場合は、任意の置換位置を組み合わせることができる。
qは0〜4の整数であり、0または1であることが好ましく、特に工業上、0であることが好ましい。
11の低級アルキル基としては、Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
11のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
11の置換位置は、qが1である場合はo−位、m−位、p−位のいずれでもよい。
qが2の場合は、任意の置換位置を組み合わせることができる。
ただし、1≦p+q≦5である。
構成単位(a1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構成単位(a1)の割合は、アーム部であるポリマー鎖を構成する全構成単位の合計に対し、50〜90モル%であることが好ましく、55〜90モル%がより好ましく、60〜88モル%がさらに好ましい。該範囲の下限値以上とすることによって、適度なアルカリ溶解性が得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
・構成単位(a2)
構成単位(a2)は、酸解離性溶解抑制基を含む構成単位である。
本明細書および本特許請求の範囲において、「酸解離性」とは、露光時に(B)成分から発生する酸の作用により、ポリマー(A1)のアーム部を構成するポリマー鎖から解離可能であることを意味する。
「溶解抑制基」とは、解離前はポリマー(A1)全体をアルカリ不溶または難溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、解離後はポリマー(A1)全体をアルカリ可溶性へ変化させる基であることを意味する。
構成単位(a2)における酸解離性溶解抑制基は、解離前はポリマー(A1)全体をアルカリ現像液に対して不溶または難溶とするアルカリ溶解抑制性を有するとともに、酸の作用により解離して、このポリマー(A1)全体のアルカリ現像液に対する溶解性を増大させるものであり、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性溶解抑制基として提案されているものを使用することができる。一般的には、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基と環状または鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基;アルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性溶解抑制基などが広く知られている。
ここで、「第3級アルキルエステル」とは、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基の水素原子が、鎖状または環状のアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(O)−O−)の末端の酸素原子に、前記鎖状または環状のアルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断される。
なお、前記鎖状または環状のアルキル基は、置換基を有していてもよい。
以下、カルボキシ基と第3級アルキルエステルを構成することにより、酸解離性となっている基を、便宜上、「第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基」という。
第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基としては、脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基、脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基が挙げられる。
本明細書における「脂肪族分岐鎖状」とは、芳香族性を持たない分岐鎖状の構造を有することを示す。
「脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基」の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。
また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族分岐鎖状酸解離性溶解抑制基としては、炭素数4〜8の第3級アルキル基が好ましく、具体的にはtert−ブチル基、tert−ペンチル基、tert−ヘプチル基等が挙げられる。
「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基又は多環式基であることを示す。
構成単位(a2)における「脂肪族環式基」は、炭素数3〜20であり、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5の低級アルキル基、炭素数1〜5の低級アルコキシ基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化低級アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
「脂肪族環式基」の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましく、その炭素数は5〜15であることが好ましい。
また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。「脂肪族環式基」は、多環式基であることが好ましい。
脂肪族環式基としては、たとえば、低級アルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
脂肪族環式基を含有する酸解離性溶解抑制基としては、例えば環状のアルキル基の環骨格上に第3級炭素原子を有する基を挙げることができ、具体的には2−メチル−2−アダマンチル基や、2−エチル−2−アダマンチル基等が挙げられる。あるいは、下記一般式(a1”−1)〜(a1”−6)で示す様に、アダマンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、ノルボルニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等の脂肪族環式基と、これに結合する、第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレン基とを有する基が挙げられる。
Figure 0005663153
[式中、R15、R16はアルキル基(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、好ましくは炭素数1〜5である)を示す。]
第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基として好ましくは、下記式(p0)で表されるものであり、より好ましくは、下記式(p0−1)で表されるものである。
Figure 0005663153
[式中、mは0または1であり、R13は水素原子またはメチル基であり、R14はアルキル基(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、好ましくは炭素数1〜5)であり、Rは当該Rが結合している炭素原子と共に脂肪族環式基を形成する基である。]
としては、上記脂肪族環式基と同様のものが挙げられ、好ましくは多環式の脂肪族環式基である。
Figure 0005663153
[式中、mは0または1であり、R13は水素原子またはメチル基であり、R14はアルキル基(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、好ましくは炭素数1〜5)である。]
14としては、炭素数1〜3がより好ましく、メチル基またはエチル基がさらに好ましい。
「アセタール型酸解離性溶解抑制基」は、一般的に、カルボキシ基、水酸基等のアルカリ可溶性基末端の水素原子と置換して酸素原子と結合している。そして、露光により酸が発生すると、この酸が作用して、アセタール型酸解離性溶解抑制基と、当該アセタール型酸解離性溶解抑制基が結合した酸素原子との間で結合が切断される。
アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、たとえば、下記一般式(p1)で表される基が挙げられる。
Figure 0005663153
[式(p1)中、R’,R’はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1〜5の低級アルキル基を表し、nは0〜3の整数を表し、Wは脂肪族環式基又は炭素原子数1〜5の低級アルキル基を表す。]
前記式(p1)中、nは0〜3の整数を表し、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、0が最も好ましい。
’,R’の低級アルキル基としては、上記Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
本発明においては、R’,R’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。すなわち、酸解離性溶解抑制基(p1)が、下記一般式(p1−1)で表されるアセタール型酸解離性溶解抑制基であることが好ましい。
Figure 0005663153
[式(p1−1)中、R’、n、Wはそれぞれ上記と同じである。]
Wの低級アルキル基としては、上記Rの低級アルキル基と同様のものが挙げられる。
Wの脂肪族環式基としては、従来ArFレジスト等において多数提案されている単環又は多環式の脂肪族環式基の中から適宜選択して用いることができ、たとえば上記「脂肪族環式基」と同様のものが例示できる。
前記一般式(p1−1)で表されるアセタール型酸解離性溶解抑制基の好適なものとしては、たとえば、下記式(11)〜(24)で表されるものが挙げられる。
Figure 0005663153
また、アセタール型酸解離性溶解抑制基としては、下記一般式(p2)で示される基も挙げられる。
Figure 0005663153
[式(p2)中、R17、R18はそれぞれ独立して直鎖状または分岐鎖状のアルキル基または水素原子であり、R19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基である。または、R17およびR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基であって、R17とR19とが結合して環を形成していてもよい。]
17、R18において、アルキル基の炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
特に、R17、R18の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基であり、炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
19が直鎖状、分岐鎖状の場合は炭素数1〜5であることが好ましく、エチル基、メチル基がさらに好ましく、特にエチル基が最も好ましい。
19が環状の場合は炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的にはフッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
また、上記式においては、R17及びR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜5のアルキレン基)であってR19とR17とが結合していてもよい。
この場合、R17とR19と、R19が結合した酸素原子と、該酸素原子およびR17が結合した炭素原子とにより環式基が形成されている。該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
構成単位(a2)の好適なものとしては、下記の一般式(a2−1)で表される構成単位、一般式(a2−2)で表される構成単位、一般式(a2−3)で表される構成単位、一般式(a2−4)で表される構成単位;前記に該当しない酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位などが例示できる。
Figure 0005663153
[式(a2−1)〜(a2−4)中、R、R11、q、R’、n及びWはそれぞれ上記と同じであり、mは1〜3である。R21、R22、R23はそれぞれ独立して直鎖状または分岐鎖状のアルキル基である。Xは酸解離性溶解抑制基である。]
前記式(a2−1)〜(a2−4)中、「−O−CHR’−O−(CH−W」、「−O−C(O)−O−C(R21)(R22)(R23)」、「−C(O)−O−X」および「−O−(CH−C(O)−O−X」のフェニル基との結合位置は、フェニル基のo−位、m−位、p−位のいずれでもよく、本発明の効果が良好であることから、p−位が最も好ましい。
21〜R23は、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜3のアルキル基であることがより好ましく、具体例としては、上記Rの低級アルキル基で例示したものと同様である。
は、上述の第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基またはアセタール型酸解離性溶解抑制基についての説明において例示したものと同様のものが挙げられる。
mは、好ましくは1または2であり、より好ましくは1である。
前記に該当しない、酸解離性溶解抑制基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位として、より具体的には、下記一般式(a2−11)〜(a2−14)で表される構成単位が挙げられる。
Figure 0005663153
[式中、X’は第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基を表し;mは0または1を表し;R、R’、R’、n及びWはそれぞれ上記と同じである。]
前記式中、X’は、上述した第3級アルキルエステル型酸解離性溶解抑制基と同様のものが挙げられる。
上記のなかでも、構成単位(a2)としては、前記一般式(a2−1)、(a2−4)で表される構成単位が特に好ましい。
構成単位(a2)の好適な具体例を以下に挙げる。
Figure 0005663153
構成単位(a2)としては、上記のなかでも、本発明の効果が良好なことから、化学式(a2−1−1)〜化学式(a2−1−8)から選択される少なくとも1種が好ましく、化学式(a2−1−1)〜(a2−1−2)、(a2−1−5)〜(a2−1−8)が最も好ましい。
構成単位(a2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構成単位(a2)の割合は、アーム部であるポリマー鎖を構成する全構成単位の合計に対し、5〜50モル%が好ましく、10〜40モル%がより好ましく、12〜40モル%がさらに好ましく、14〜35モル%が特に好ましい。該範囲の下限値以上とすることによって、ポジ型レジスト組成物とした際にパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
構成単位(a2)は、酸解離性溶解抑制基を含むモノマーから誘導される構成単位であってもよく、たとえばp−ヒドロキシスチレン(PHS)セグメントをアーム部の主骨格とするアルケニルフェノール型ポリマーを製造した後、該フェノール部に酸解離性溶解抑制基を導入してなる構成単位であってもよい。
・その他の構成単位
ポリマー(A1)のアーム部を構成するポリマー鎖は、前記構成単位(a1)、前記構成単位(a2)以外に、さらに、スチレンから誘導される構成単位(以下、構成単位(a4)という。)を含んでいてもよい。
たとえば、該アーム部を構成するポリマー鎖に構成単位(a4)を含ませると、アルカリ現像液に対する溶解性を調整することができる。また、ドライエッチング耐性が向上するため、好ましい。
本明細書において、「スチレン」とは、スチレンおよびスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。
「スチレンから誘導される構成単位」とは、スチレンのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。スチレンは、フェニル基の水素原子が炭素数1〜5のアルキル基等の置換基で置換されていてもよい。
構成単位(a4)の好適なものとしては、下記一般式(a4−1)で表される構成単位が例示できる。
Figure 0005663153
[式(a4−1)中、Rは前記と同じであり;R12は炭素原子数1〜5の低級アルキル基またはハロゲン原子であり;rは0〜3の整数である。]
前記一般式(a4−1)中、RおよびR12は、それぞれ上記式(a1−1)中のRおよびR11と同様である。
rは0〜3の整数であり、0または1であることが好ましく、工業上、0であることが特に好ましい。
rが1である場合、R12の置換位置は、フェニル基のo−位、m−位、p−位のいずれでもよい。rが2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
構成単位(a4)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリマー(A1)のアーム部が構成単位(a4)を含む場合、構成単位(a4)の割合は、アーム部であるポリマー鎖を構成する全構成単位の合計に対し、1〜20モル%が好ましく、3〜15モル%がより好ましく、5〜15モル%がさらに好ましい。該範囲の下限値以上であると、構成単位(a4)を含むことによる効果が高く、上限値以下であると、他の構成単位とのバランスも良好である。
また、ポリマー(A1)のアーム部は、その他の構成単位としてラクトン含有環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位、酸非解離性の脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位など、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
なお、本明細書において、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、α位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸エステルのほか、α位の炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合しているものも含む概念とする。置換基としては、低級アルキル基、ハロゲン化低級アルキル基等が挙げられる。
なお、アクリル酸エステルから誘導される構成単位のα位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことをいう。
アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基としての低級アルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などの低級の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。
本発明において、アクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、低級アルキル基またはハロゲン化低級アルキル基であることが好ましく、水素原子、低級アルキル基またはフッ素化低級アルキル基であることがより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基であることが最も好ましい。
本発明において、ポリマー(A1)のアーム部は、前記構成単位(a1)及び/又は前記構成単位(a2)を含むポリマー鎖からなるものが好ましい。かかるアーム部(ポリマー鎖)としては、たとえば、構成単位(a1)と(a2)とを含むもの、構成単位(a1)、(a2)および(a4)を含むもの等が例示できる。
かかるアーム部としては、特に下記一般式(a−11)〜(a−13)に示される2種の構成単位を含むものが好ましい。
Figure 0005663153
[式中、Rは前記と同じであり;nは0または1である。複数のRは互いに同じであっても異なっていてもよい。]
式(a−11)中、Rは、水素原子またはメチル基が好ましい。
アダマンタンと−CH−O−(CHn0−との結合位置は、アダマンタンの1位又は2位であることが好ましい。
は、0が特に好ましい。
式(a−12)、(a−13)中、Rは、上記と同様である。
(ポリマー(A1)の製造方法)
ポリマー(A1)の製造方法としては、特に限定されるものではなく、たとえば、上記一般式(1)で表されるコア部を提供する原料としてアニオン重合用カップリング剤を使用し、該アニオン重合用カップリング剤と、アーム部を提供するアニオン重合法により得られるポリマー(以下、ポリマー(a)という。)とを反応させてポリマー(A1’)を合成し、該ポリマー(A1’)におけるフェノール性ヒドロキシ基等を保護する保護基の全部または一部を脱離させ、好ましくは酸解離性溶解抑制基などを導入して、ポリマー(A1)を製造する方法が挙げられる。
かかる方法であれば、各反応の制御が容易であり、ポリマー(A1)の構造がコントロールしやすいため、好ましい。
以下、ポリマー(A1)の製造方法について詳細に説明する。
本発明においては、上記一般式(1)で表されるコア部を提供する原料としてアニオン重合用カップリング剤を使用することが好ましい。
アニオン重合用カップリング剤として具体的には、アーム部を提供するポリマー(a)との反応が良好であり、ポリマー(A1)を容易に製造できることから、下記一般式(1’)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005663153
[式(1’)中、P、X、Y及びaはそれぞれ上記と同じであり;Zはハロゲン原子又は下記一般式(6)で表されるエポキシ基を表す。]
Figure 0005663153
[式(6)中、R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。]
前記一般式(1’)中、P、X、Y及びaは、上記一般式(1)におけるP、X、Y及びaとそれぞれ同じである。
Zは、ハロゲン原子又は前記一般式(6)で表されるエポキシ基を表す。該ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、塩素原子、臭素原子が好ましく、臭素原子が最も好ましい。
本発明においては、前記一般式(1’)におけるZが塩素原子である場合、それに結合するYは、メチレン基であることが好ましい。
また、前記一般式(1’)におけるZが臭素原子である場合、それに結合するYは、炭素原子数1〜4のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数2のアルキレン基(エチレン基)であることが特に好ましい。
前記一般式(6)中、R、R及びRは、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。
前記一般式(1’)で表されるアニオン重合用カップリング剤としては、たとえば下記一般式(1’−1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005663153
[式(1’−1)中、P、Y、Z、及びaはそれぞれ上記と同じである。]
該アニオン重合用カップリング剤として具体的には、下記の化学式(1’−1−1)〜(1’−1−4)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005663153
前記一般式(1’)で表されるアニオン重合用カップリング剤の製造方法としては、特に限定されるものではなく、たとえば、多価(a価)アルコールとクロロメチルハロゲン置換アルキルエーテルとの反応によって、上記一般式(2)で表される結合基を有するアニオン重合用カップリング剤を製造することができる。
アーム部を提供するポリマー(a)は、たとえば、アニオン重合開始剤の存在下、前記構成単位(a1)を提供するモノマー(ヒドロキシスチレン誘導体化合物)と、所望によりさらにアニオン重合可能なその他の構成単位を提供するモノマーとをアニオン重合反応することにより得られる。
アニオン重合開始剤としては、アルカリ金属原子又は有機アルカリ金属化合物を例示することができる。
アルカリ金属原子としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等を例示することができる。
有機アルカリ金属化合物としては、上記アルカリ金属原子のアルキル化物、アリル化物、アリール化物等を例示することができ、具体的には、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、エチルナトリウム、リチウムビフェニル、リチウムナフタレン、リチウムトリフェニル、ナトリウムナフタレン、α−メチルスチレンナトリウムジアニオン、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム等を例示することができる。
アーム部を提供するポリマー(a)を合成するアニオン重合法としては、モノマー溶液またはモノマー混合溶液中にアニオン重合開始剤を滴下する方法、アニオン重合開始剤を含む溶液にモノマー溶液またはモノマー混合溶液を滴下する方法のいずれの方法でも行うことができ、分子量及び分子量分布を制御することが容易なことから、アニオン重合開始剤を含む溶液にモノマー溶液またはモノマー混合溶液を滴下する方法が好ましい。
ポリマー(a)を合成するアニオン重合法は、通常、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下、有機溶媒中において、−100〜50℃の温度下で行うことが好ましく、−100〜40℃の温度下で行うことがより好ましい。
ポリマー(a)を合成するアニオン重合法に用いられる有機溶媒としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環族炭化水素類;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等のエーテル類の他、アニソール、ヘキサメチルホスホルアミド等のアニオン重合法において通常使用される有機溶媒が挙げられ、トルエン、n−ヘキサン、THFが好ましい。
有機溶媒は、一種単独で、又は二種以上の混合溶媒として使用することができる。
アーム部を提供するポリマー(a)が共重合体である場合、ランダム共重合体、部分ブロック共重合体、完全ブロック共重合体のいずれの重合形態であっても可能である。これらは、重合に用いるモノマーの添加方法を選択することにより、適宜合成することができる。
アーム部を提供するポリマー(a)を、コア部を提供するアニオン重合用カップリング剤に連結させてポリマー(A1’)を合成する反応は、ポリマー(a)を合成するアニオン重合反応終了後、該重合反応液中に、アニオン重合用カップリング剤を添加することにより行うことができる。
かかる反応は、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、有機溶媒中において−100〜50℃の温度下で行うことが好ましく、−80〜40℃の温度下で行うことがより好ましい。これにより、ポリマー(A1’)の構造が制御され、かつ、分子量分布の狭い重合体を得ることができる。
また、かかるポリマー(A1’)の合成反応は、アーム部を提供するポリマー(a)を合成するアニオン重合反応に用いた有機溶媒中で連続して行うこともできる他、新たに溶媒を添加して組成を変更して、又は溶媒を別の溶媒に置換して行うこともできる。ここで使用可能な溶媒としては、アーム部を提供するポリマー(a)を合成するアニオン重合反応に用いられる有機溶媒と同様のものを用いることができる。
このようにして得られたポリマー(A1’)からフェノール性ヒドロキシ基等を保護する保護基を除去する反応は、前記重合反応で例示した溶媒の他、メタノール、エタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)等のケトン類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等の多価アルコール誘導体類;もしくは水などの一種単独又は二種以上の混合溶媒の存在下、塩酸、硫酸、シュウ酸、塩化水素ガス、臭化水素酸、p−トルエンスルホン酸、1,1,1−トリフルオロ酢酸、LiHSO、NaHSO又はKHSOで示される重硫酸塩などの酸性試剤を触媒として、室温以上150℃以下の温度下で行われることが好ましい。この反応において、溶媒の種類と濃度、触媒の種類と添加量、および反応温度と反応時間を適当に組み合わせることにより、フェノール性ヒドロキシ基等を保護する保護基の全部または一部を除去することができる。
なお、ポリマー(A1)のアーム部に、アクリル酸エステルから誘導される構成単位が含まれる場合、当該構成単位のエステル基を加水分解することによりカルボキシ基に誘導することができる。
この加水分解は、当該技術分野において知られた方法で行うことができ、たとえば、上述の保護基を除去するための条件と同様の条件による酸加水分解により行うことができる。好ましくは、当該エステル基の加水分解は、フェノール性水酸基を保護する保護基の除去と同時に行われる。このようにして得られるアクリル酸エステルから誘導される構成単位をアーム部に含むポリマー(A1)は、高いアルカリ溶解性を有するため、レジスト材料として特に好ましい。
また、ポリマー(A1’)からフェノール性ヒドロキシ基等を保護する保護基を除去した後、上記構成単位(a2)の説明において例示した酸解離性溶解抑制基などの保護基を新たに導入してもよい。
かかる保護基は、公知の方法(たとえば、塩基性触媒下において、ハロゲン原子を有する保護基前駆体化合物を反応させる方法等)により導入することができる。
以上の製造方法により得られるポリマー(A1)は、特に精製することなく利用することができ、必要であれば精製して利用してもよい。
この精製は、当該技術分野において通常用いられる方法により行うことができ、たとえば、分別再沈法により行うことができる。分別再沈法においては、ポリマー溶解性の高い溶媒と低い溶媒との混合溶媒を用いて再沈を行うことが好ましく、たとえば、混合溶媒中でポリマー(A1)を加熱溶解し冷却する方法や、ポリマー溶解性の高い溶媒にポリマー(A1)を溶解した後にポリマー溶解性の低い溶媒を添加して該ポリマー(A1)を析出させることにより精製を行うことができる。
ポリマー(A1)のMw/Mnは、1.01〜3.00が好ましく、1.01〜2.00がより好ましく、1.01〜1.50がさらに好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
ポリマー(A1)のMnは、1000〜1000000が好ましく、1500〜500000がより好ましく、1500〜50000がさらに好ましく、2000〜20000が特に好ましい。該範囲であると、本発明の効果が向上する。
(A)成分中、ポリマー(A1)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、ポリマー(A1)以外にも、ポジ型レジスト組成物用として知られている他の高分子化合物、たとえばヒドロキシスチレン樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂などを(A)成分として併用することも可能である。
ただし、(A)成分中におけるポリマー(A1)の割合は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であることが最も好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
<(B)成分>
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。
このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
オニウム塩系酸発生剤として、例えば下記一般式(b−1)または(b−2)で表される化合物を用いることができる。
Figure 0005663153
[式中、R”〜R”,R”〜R”は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し;式(b−1)におけるR”〜R”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成してもよく;R”は、直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表し;R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表し、R”〜R”のうち少なくとも1つはアリール基を表す。]
式(b−1)中、R”〜R”は、それぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。なお、式(b−1)におけるR”〜R”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成してもよい。
また、R”〜R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”〜R”のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R”〜R”のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
”〜R”のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、該アリール基は、その水素原子の一部または全部がアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基、−O−R−C(=O)−O−X(ただし、Rは単結合または炭素数1〜5のアルキレン基であり、Xは上記と同様である。)等で置換されていてもよく、されていなくてもよい。アリール基としては、安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。具体的には、たとえばフェニル基、ナフチル基が挙げられる。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基であることが特に好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記アリール基の水素原子が置換されていてもよいハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
”〜R”のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R”〜R”は、それぞれ、フェニル基またはナフチル基であることが最も好ましい。
式(b−1)におけるR”〜R”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、イオウ原子を含めて3〜10員環を形成していることが好ましく、5〜7員環を形成していることが特に好ましい。
式(b−1)におけるR”〜R”のうち、いずれか2つが相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、残りの1つは、アリール基であることが好ましい。前記アリール基は、前記R”〜R”のアリール基と同様のものが挙げられる。
式(b−1)で表される化合物のカチオン部として、好ましいものとしては、下記式(I−1−1)〜(I−1−2)で表されるカチオン部が挙げられる。
Figure 0005663153
”は、直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基またはフッ素化アルキル基を表す。
前記直鎖状または分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
前記環状のアルキル基としては、前記R”で示したような環式基であって、炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜10であることがさらに好ましく、炭素数6〜10であることが最も好ましい。
前記フッ素化アルキル基としては、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8であることがさらに好ましく、炭素数1〜4であることが最も好ましい。
また、該フッ素化アルキル基のフッ素化率(アルキル基中のフッ素原子の割合)は、好ましくは10〜100%、さらに好ましくは50〜100%であり、特に水素原子をすべてフッ素原子で置換したフッ素化アルキル基(パーフルオロアルキル基)が、酸の強度が強くなるので好ましい。
”としては、直鎖状もしくは環状のアルキル基、またはフッ素化アルキル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中、R”〜R”は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表す。R”〜R”のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R”〜R”のすべてがアリール基であることが好ましい。
”〜R”のアリール基としては、R”〜R”のアリール基と同様のものが挙げられる。
”〜R”のアルキル基としては、R”〜R”のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらの中で、R”〜R”は、すべてフェニル基であることが最も好ましい。
式(b−2)中のR”としては、上記式(b−1)のR”と同様のものが挙げられる。
式(b−1)、(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニル(1−(4−メトキシ)ナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジ(1−ナフチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−フェニルテトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−メチルフェニル)テトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロ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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−メトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−エトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロ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のトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−フェニルテトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロ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)テトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート;1−(4−メチルフェニル)テトラヒドロチオピラニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート等が挙げられる。
また、これらのオニウム塩のアニオン部がメタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネートに置き換えたオニウム塩も用いることができる。
また、これらのオニウム塩のアニオン部を下記式(b1)で表されるアニオン部に置き換えたオニウム塩も用いることができる。
Figure 0005663153
[式中、q3は1〜12の整数であり、t3は1〜3の整数である。]
また、前記一般式(b−1)又は(b−2)において、アニオン部を下記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオンに置き換えたオニウム塩系酸発生剤も用いることができる(カチオン部は(b−1)又は(b−2)におけるカチオン部と同様)。
Figure 0005663153
[式中、X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数2〜6のアルキレン基を表し;Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜10のアルキル基を表す。]
X”は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は2〜6であり、好ましくは炭素数3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y”、Z”は、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。
X”のアルキレン基の炭素数またはY”、Z”のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、X”のアルキレン基またはY”、Z”のアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。
該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
また、下記一般式(b−5)または(b−6)で表されるカチオンをカチオン部に有するスルホニウム塩をオニウム塩系酸発生剤として用いることもできる。
Figure 0005663153
[式中、R41〜R46はそれぞれ独立してアルキル基、アセチル基、アルコキシ基、カルボキシ基、水酸基またはヒドロキシアルキル基であり;n〜nはそれぞれ独立して0〜3の整数であり、nは0〜2の整数である。]
41〜R46において、アルキル基は、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、なかでも直鎖または分岐鎖状のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、又はtert−ブチル基であることが特に好ましい。
アルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、なかでも直鎖または分岐鎖状のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
ヒドロキシアルキル基は、上記アルキル基中の一個又は複数個の水素原子がヒドロキシ基に置換した基が好ましく、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
41〜R46に付された符号n〜nが2以上の整数である場合、複数のR41〜R46はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
は、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0又は1であり、さらに好ましくは0である。
およびnは、好ましくはそれぞれ独立して0又は1であり、より好ましくは0である。
は、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0又は1である。
は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。
は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは1である。
式(b−5)または(b−6)で表されるカチオンをカチオン部に有するスルホニウム塩のアニオン部は、特に限定されず、これまで提案されているオニウム塩系酸発生剤のアニオン部と同様のものであってよい。
かかるアニオン部としては、たとえば上記一般式(b−1)または(b−2)で表されるオニウム塩系酸発生剤のアニオン部(R”SO )等のフッ素化アルキルスルホン酸イオン;上記一般式(b−3)又は(b−4)で表されるアニオン等が挙げられる。これらの中でも、フッ素化アルキルスルホン酸イオンが好ましく、炭素数1〜4のフッ素化アルキルスルホン酸イオンがより好ましく、炭素数1〜4の直鎖状のパーフルオロアルキルスルホン酸イオンが特に好ましい。具体例としては、トリフルオロメチルスルホン酸イオン、ヘプタフルオロ−n−プロピルスルホン酸イオン、ノナフルオロ−n−ブチルスルホン酸イオン等が挙げられる。
本明細書において、オキシムスルホネート系酸発生剤とは、下記一般式(B−1)で表される基を少なくとも1つ有する化合物であって、放射線の照射によって酸を発生する特性を有するものである。この様なオキシムスルホネート系酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物用として多用されているので、任意に選択して用いることができる。
Figure 0005663153
(式(B−1)中、R31、R32はそれぞれ独立に有機基を表す。)
31、R32の有機基は、炭素原子を含む基であり、炭素原子以外の原子(たとえば水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子等)等)を有していてもよい。
31の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基またはアリール基が好ましい。これらのアルキル基、アリール基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、特に制限はなく、たとえばフッ素原子、炭素数1〜6の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基等が挙げられる。ここで、「置換基を有する」とは、アルキル基またはアリール基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていることを意味する。
アルキル基としては、炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましく、炭素数1〜8がさらに好ましく、炭素数1〜6が特に好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。アルキル基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアルキル基(以下、ハロゲン化アルキル基ということがある)が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味し、完全にハロゲン化されたアルキル基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。すなわち、ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
アリール基は、炭素数4〜20が好ましく、炭素数4〜10がより好ましく、炭素数6〜10が最も好ましい。アリール基としては、特に、部分的または完全にハロゲン化されたアリール基が好ましい。なお、部分的にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味し、完全にハロゲン化されたアリール基とは、水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたアリール基を意味する。
31としては、特に、置換基を有さない炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数1〜4のフッ素化アルキル基が好ましい。
32の有機基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基、アリール基またはシアノ基が好ましい。R32のアルキル基、アリール基としては、前記R31で挙げたアルキル基、アリール基と同様のものが挙げられる。
32としては、特に、シアノ基、置換基を有さない炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜8のフッ素化アルキル基が好ましい。
オキシムスルホネート系酸発生剤として、さらに好ましいものとしては、下記一般式(B−2)または(B−3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0005663153
[式(B−2)中、R33は、シアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R34はアリール基である。R35は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。]
Figure 0005663153
[式(B−3)中、R36はシアノ基、置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。R37は2または3価の芳香族炭化水素基である。R38は置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。p”は2または3である。]
前記一般式(B−2)において、R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
33としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
33におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、90%以上フッ素化されていることが特に好ましい。
34のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基、及びこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基等が挙げられる。これらのなかでも、フルオレニル基が好ましい。
34のアリール基は、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基等の置換基を有していても良い。該置換基におけるアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜8であることが好ましく、炭素数1〜4がさらに好ましい。また、該ハロゲン化アルキル基は、フッ素化アルキル基であることが好ましい。
35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6が最も好ましい。
35としては、ハロゲン化アルキル基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。
35におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基の水素原子が50%以上フッ素化されていることが好ましく、70%以上フッ素化されていることがより好ましく、90%以上フッ素化されていることが、発生する酸の強度が高まるため特に好ましい。最も好ましくは、水素原子が100%フッ素置換された完全フッ素化アルキル基である。
前記一般式(B−3)において、R36の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R33の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
37の2または3価の芳香族炭化水素基としては、上記R34のアリール基からさらに1または2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
38の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基としては、上記R35の置換基を有さないアルキル基またはハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。
p”は、好ましくは2である。
オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。
また、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、国際公開第04/074242号パンフレット(65〜85頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、好適なものとして以下のものを例示することができる。
Figure 0005663153
ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤も好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
(B)成分としては、これらの酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、中でも(B)成分としてフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
本発明のポジ型レジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.5〜60質量部が好ましく、1〜40質量部がより好ましく、5〜38質量部が最も好ましい。上記範囲とすることでパターン形成が充分に行われる。また、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
<(D)成分>
本発明のポジ型レジスト組成物は、任意の成分として、さらに、含窒素有機化合物成分(D)(以下、(D)成分という)を含有することが好ましい。
この(D)成分は、酸拡散制御剤、すなわち露光により前記(B)成分から発生する酸をトラップするクエンチャーとして作用するものであれば特に限定されず、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いればよく、なかでも脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜12であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNHの水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−オクチルアミンが最も好ましい。
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、中でも(D)成分として炭素数5〜10のトリアルキルアミンを用いることが好ましい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
<任意成分>
[(E)成分]
本発明のポジ型レジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、フェニルホスフィン酸等のホスフィン酸エステルなどが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分としては、有機カルボン酸が好ましく、特にサリチル酸が好ましい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
本発明のポジ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。
[(S)成分]
本発明のポジ型レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下、(S)成分ということがある)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が1〜20質量%、好ましくは1.5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
本発明のポジ型レジスト組成物は、高解像性のレジストパターンを形成できるという効果を有する。その理由は明らかではないが、以下のように推測される。
本発明のポジ型レジスト組成物は、酸の作用により解裂され得る結合基を含むコア部と、アニオン重合法によって得られるポリマー鎖からなるアーム部とを有するポリマー(A1)を含有する。該ポリマー(A1)は、アーム部を構成するポリマー鎖がアニオン重合法によって得られるため、分子量制御が容易であり、ラジカル重合法で得られるベース樹脂に比べて分子量分布が狭い、単分散系の高分子化合物である。
また、ポリマー(A1)は、該ポリマー(A1)の主鎖の結合がコア部の結合基において酸の作用により解裂するため、露光後においても、露光部のポリマー(A1)の分子量分布が狭く、単分散系を形成する。また、ポリマー(A1)の主鎖の結合がコア部の結合基において解裂するため、ポリマー(A1)の未露光部の分子量に比べて露光部の分子量がとても小さくなり、露光部のアルカリ現像液に対する溶解性がより高くなる。さらに、ポリマー(A1)の分子量が露光部と未露光部とで大きく異なるため、露光部と未露光部のアルカリ現像液に対する溶解性の差(いわゆるコントラスト)が大きくなる。露光部の分子量と未露光部の分子量との差を大きくするという観点では、コア部から分岐するアーム部の数は多い方が好ましい。
以上の理由から、本発明のポジ型レジスト組成物は、高解像性のレジストパターンを形成できるという効果を有すると推測される。
また、本発明のポジ型レジスト組成物によれば、ラフネスの低減された良好な形状のレジストパターンを形成できる。
≪レジストパターン形成方法≫
本発明のレジストパターン形成方法は、支持体上に、上記本発明のポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜をアルカリ現像してレジストパターンを形成する工程を含む。
本発明のレジストパターン形成方法は、例えば以下の様にして行うことができる。
すなわち、まず支持体上に、上記ポジ型レジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベーク(ポストアプライベーク(PAB))を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、これに例えば電子線描画機などにより、電子線(EB)を所望のマスクパターンを介して選択的に照射(露光)した後、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。次いで、これをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いて現像処理し、好ましくは純水を用いて水リンスを行い、乾燥を行う。また、場合によっては、上記現像処理後にベーク処理(ポストベーク)を行ってもよい。このようにして、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)が挙げられる。
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。上記ポジ型レジスト組成物は、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EBまたはEUVに対してより有効であり、EBまたはEUVに対して特に有効である。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
<樹脂成分(A)>
実施例1および比較例1において、それぞれ(A)成分として用いたポリマー(A)−1及びポリマー(A)−2は、下記合成方法により製造した。
・製造例1:ポリマー(A)−1の製造。
[製造例1−1:コア部を提供するアニオン重合用カップリング剤の合成]
(i)ペンタエリスリトール−テトラ(2−クロロエトキシメチル)エーテルの合成
窒素雰囲気下にて、ペンタエリスリトール13.0gに、アセトン247.0gとジイソプロピルエチルアミン80.2gと2−クロロエチルクロロメチルエーテル80.1gを加え、撹拌しながら30℃にて4時間保持した。その後、反応混合物に酢酸エチルを加え、有機層を、シュウ酸水溶液とイオン交換水で4回洗浄を行った。その後、得られた有機層を減圧下、濃縮を行うことでペンタエリスリトール−テトラ(2−クロロエトキシメチル)エーテル47.4g(収率98%)を得た。
(ii)ペンタエリスリトール−テトラ(2−ブロモエトキシメチル)エーテルの合成
窒素雰囲気下にて、上記(i)で得たペンタエリスリトール−テトラ(2−クロロエトキシメチル)エーテル11.2gに、ヘキサメチルリン酸トリアミド560.0gとブロモエタン144.7gと臭化ナトリウム1.8gを加え、撹拌しながら80℃にて24時間保持した。その後、反応混合物を室温に冷却し、反応混合物を減圧下にて濃縮した。得られた濃縮混合物にメチル−t−ブチルエーテルを加え、有機層をイオン交換水で4回洗浄した。その後、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。ろ過を行った後、減圧下にて濃縮を行うことでペンタエリスリトール−テトラ(2−ブロモエトキシメチル)エーテル12.3g(収率81%)を得た。
[製造例1−2:アーム部(ポリマー鎖)を提供する単分散ポリマー(a)の合成]
窒素雰囲気下にて、テトラヒドロフラン(以下「THF」と略す。)119.5gを−60℃に冷却した。その後、撹拌を継続し、−60℃を保持しながらs−ブチルリチウム15ミリモルを加えた。さらに撹拌を継続し、−60℃を保持しながらp−エトキシエトキシスチレン(以下「PEES」と略す。)24.5gを50分かけて滴下し、さらに反応を1時間継続した。この段階で反応液を少量採取し、メタノールにより反応を停止させた後、ゲルパーミェイションクロマトグラフィー(以下「GPC」と略す。)により分析したところ、得られたPEESポリマーは、ポリスチレン換算でMn=1450、Mw/Mn=1.20の単分散ポリマー(a)であった。
[製造例1−3:アニオン重合用カップリング剤と単分散ポリマー(a)との反応]
次いで、製造例1−2の反応系を−60℃に保ちながら、製造例1−1にて得たペンタエリスリトール−テトラ(2−ブロモエトキシメチル)エーテル3.2gを10分かけて滴下し、さらに反応を1時間継続した。次いで、反応系にメタノールを加え、反応を停止させた後、GPCにより分析したところ、得られた酸分解性ポリマーは、ポリスチレン換算でMn=3670、Mw/Mn=1.24の単分散ポリマー(A1’)であった。
ペンタエリスリトール−テトラ(2−ブロモエトキシメチル)エーテルの反応前後にてポリマーが単分散を保持したまま分子量の増加が観測されたことから、設計通りに星型形状を持つ単分散ポリマー(A1’)が得られたことを確認した。
[製造例1−4:単分散ポリマー(A1’)の加水分解(アーム部の保護基の除去)]
製造例1−3により得られた重合液にメチルイソブチルケトン(以下「MIBK」と略す。)を加え、有機層をイオン交換水で2回洗浄した。その後、有機層を、減圧下で濃縮操作によりポリマー分40質量%のMIBK溶液に調製し、さらにイソプロピルアルコール(以下「IPA」と略す。)によりポリマー分20質量%の溶液に調製した。
この溶液の100質量部に対して、1質量部のシュウ酸2水和物と2質量部のイオン交換水を加え、50℃に加熱した。その後、撹拌を継続し、50℃を保ちながら、さらに反応を6時間継続した。
この反応において、反応前後のポリマーの13C−NMRを比較した。117ppm付近に観測されるPEESポリマー由来の吸収が反応後において消失し、新たに115ppm付近にp−ヒドロキシスチレンポリマー由来の吸収が観測された。さらに96ppm付近に観測されるO−CH−Oに由来するピークが加水分解前後にて保持されていることを確認した。
また、反応後のポリマーについてGPCを測定したところ、ポリスチレン換算でMn=2560であり、反応前後においてピーク形状に大きな変化が見られなかった。
以上のことから、加水分解反応は設定通りに行われ、p−ヒドロキシスチレン(以下「PHS」と略す。)セグメントを主骨格とするアルケニルフェノール形ポリマーが得られた。また、主鎖骨格中に導入された O−CH−O 結合は保持されており、星型形状を保持していることを確認した。
[製造例1−5:メトキシアダマンチル基の導入]
製造例1−4のポリマー溶液にMIBKを加え、有機層をイオン交換水で3回洗浄した。その後、有機層を減圧下で濃縮操作によりポリマー分50質量%の溶液に調製した後、THFによりポリマー分10質量%の溶液に調製した。
得られたポリマー溶液130.5gに60%水素化ナトリウム2.2gを加え、撹拌を継続しながら、室温で30分間保持した。その後、2−クロロメトキシアダマンタン4.8gを5分かけて滴下し、さらに室温で反応を12時間継続した。
反応系にシュウ酸水溶液を加え、反応を停止させた後、MIBKを加え、有機層をイオン交換水で3回洗浄した。その後、有機層を減圧下、濃縮操作によりプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下「PGMEA」と略す。)溶液に置換した。
得られたポリマーを13C−NMRにて確認したところ、新たに82ppm付近と93ppm付近と116ppm付近に、PHSにメトキシアダマンチル基が導入されたユニット(以下「PHS−MOAd」と略す。)に由来する吸収が観測された。また、PHSユニットとPHS−MOAdの割合が75/25であった。さらに、主鎖骨格中に導入されたO−CH−Oに由来する96ppm付近のピークは保持されていることを確認した。
また、反応後のポリマーについてGPCを測定したところ、ポリスチレン換算でMn=2790、Mw/Mn=1.3の単分散ポリマーであり、反応前後においてピーク形状に変化が見られなかった。
以上のことから、メトキシアダマンチル基の導入は設定通りに行われ、PHS/PHS−MOAdセグメントを主骨格とするアルケニルフェノール形ポリマーが得られ、主鎖骨格中に導入されたO−CH−O結合は保持されており、星型形状を保持していることを確認した。
以上の合成方法により製造されたポリマー(A)−1の構造を以下に示す。
下記化学式中、( )の右下に付した符号は、当該ポリマー(A)−1のアーム部であるポリマー鎖を構成する全構成単位の合計に対する各構成単位の割合(モル%;組成比)を示し、カーボンNMRによりそれぞれ算出した。
Figure 0005663153
[(a11+a12+a13+a14)/(a21+a22+a23+a24)=75/25(モル比);Mn=2790,Mw/Mn=1.3]
・製造例2:ポリマー(A)−2の製造。
10gのポリ−4−ヒドロキシスチレン(Mw=4000,Mw/Mn=1.1)を100mlのTHFに溶解させ、0.92gの水素化ナトリウムを添加した。その溶液に4.37gのアダマントキシメチルクロリドを添加し、室温にて20時間、撹拌した。撹拌後、水を添加して反応を止め、濃縮した。その後、400mlの水で希釈し、100mlの酢酸エチルで3回抽出し、塩酸、飽和NaHCO水溶液、飽和NaCl水溶液で洗浄した。得られた溶液を濃縮し、酢酸エチル−n−ヘプタン系にて再沈殿精製を行い、乾燥させ、白色固体を得た。
GPCにより分析を行ったところ、得られたポリマー(A)−2は、ポリスチレン換算でMw=4200、Mw/Mn=1.1であることを確認した。また、カーボンNMR、プロトンNMRにより組成比(モル比)を算出した。
以上の製造例2により製造されたポリマー(A)−2の構造を以下に示す。
Figure 0005663153
[a15/a25=75/25(モル比);Mw=4200、Mw/Mn=1.1]
・製造例3:星型ポリマー(ポリマー(A)−3〜(A)−11)の製造。
[製造例3−1〜3−2:アーム部(ポリマー鎖)の合成及び酸分解性ポリマーの合成]
PEESの滴下量を表1に示したとおりに変更した以外は製造例1−2と同様にして、表1に示すポリマー鎖の分子量を変化させた酸分解性ポリマーを得た。
Figure 0005663153
[製造例3−3〜3−4:PEESの加水分解(保護基の除去)]
製造例1−2で得られた重合液に替えて、製造例3−1または製造例3−2で得られた重合液を用いたこと以外は製造例1−3と同じ手法により表2に示すPHSセグメントをアーム部の主骨格とする星型ポリマーを得た。
Figure 0005663153
[製造例3−5〜3−13:酢酸メチルアダマンチル基の導入]
製造例1−3、製造例3−3および製造例3−4で得られたポリマー溶液にそれぞれMIBKを加え、有機層をイオン交換水で3回洗浄した。その後、有機層を減圧下で濃縮し、ポリマー分50質量%の溶液にした後、アセトンによりポリマー分10質量%の溶液にした。
得られたポリマー溶液50.0gに炭酸カリウム3.5gを加え、撹拌下、室温で30分保持した。その後、表3に示す部数のヨード酢酸メチルアダマンチルを加え、さらに35℃で反応を8時間継続した。
反応系にMIBKを加え、有機層をシュウ酸水溶液で1回洗浄した後、さらにイオン交換水で3回洗浄を行った。その後、有機層を減圧下、濃縮操作によりPGMEA溶液で置換した。
Figure 0005663153
得られたポリマーを13C−NMRによる測定を行ったところ、PHSに酢酸メチルアダマンチル基が導入されたユニット(以下、PHS−OAdEと称する)に由来する吸収が新たに89ppm付近、114ppm付近、並びに169ppm付近に観測された。
またPHSユニットとPHS−OAdEの割合は表4の通りであった。
Figure 0005663153
さらにポリマーのコア部に導入された−O−CH−O−結合に由来する96ppm付近のピークは保持されていることを確認した。
また反応後のポリマーについてGPC測定を行ったところ、表5に示すMnとMw/Mnの単分散ポリマーであるとする結果が得られ、酢酸メチルアダマンチル基導入前後においてGPCのピーク形状に変化は見られなかった。
Figure 0005663153
以上の結果より、PHS/PHS−OAdEセグメントをアーム部の主骨格とするアルケニルフェノール系ポリマーが得られ、ポリマーのコア部に導入されているアセタール結合は保持されており、本ポリマーが星型形状を保持していることを確認した。
上記製造例3−5〜3−13で得られたポリマーを以降、表6に示す通りに称する。
Figure 0005663153
ポリマー(A)−3〜ポリマー(A)−11の構造を以下に示す。下記化学式中、( )の右下に付した符号は、当該ポリマー(A)−3〜ポリマー(A)−11のアーム部であるポリマー鎖を構成する全構成単位の合計に対する各構成単位の割合(モル%;組成比)を示し、13C−NMRによりそれぞれ表4に示す通りに算出した。
Figure 0005663153
[(b11+b12+b13+b14)/(b21+b22+b23+b24)=各構成単位の割合(モル比)]
・製造例4:星型ポリマー(ポリマー(A)−13)の製造。
[製造例4−1:アニオン重合用カップリング剤の合成]
窒素雰囲気下にて、ジペンタエリスリトール12.3gにアセトン234.1gとジイソプロピルエチルアミン50.1gと2−クロロエチルクロロメチルエーテル50.0gを加え、攪拌下50℃にて4時間保持した。その後、反応混合物に酢酸エチルを加え、有機層をシュウ酸水溶液とイオン交換水で4回洗浄を行った。得られた有機層を減圧下、濃縮を行うことでジペンタエリスリトール−ヘキサ(2−クロロエトキシメチル)エーテルを39.0g(収率99%)を得た。
窒素雰囲気下にて、前述のジペンタエリスリトール−ヘキサ(2−クロロエトキシメチル)エーテル20.0gにヘキサメチルリン酸トリアミド480.0gとブロモエタン161.6gと臭化ナトリウム3.1g加え、攪拌下80℃にて3時間保持した。その後、反応混合物を減圧下にて濃縮した。得られた濃縮混合物に新たにブロモエタン107.7gを加え、攪拌下80℃にて3時間保持した。その後、反応混合物を減圧下にて濃縮し、得られた濃縮混合物にメチル−t−ブチルエーテルを加え、有機層をイオン交換水で4回洗浄した。その後、有機層に無水硫酸マグネシウムを加え乾燥した。ろ過を行った後、減圧下にて濃縮を行い、アニオン重合用カップリング剤であるジペンタエリスリトール−ヘキサ(2−ブロモエトキシメチル)エーテルを10.5g(収率39%)を得た。
[製造例4−2:アーム部(ポリマー鎖)の合成及び酸分解性ポリマーの合成]
窒素雰囲気下にてTHF263.5gを−60℃に冷却した。攪拌下、−60℃を保持しながらs−ブチルリチウムを30ミリモル加え、続いてPEES42.4gを50分かけて滴下し、さらに反応を1時間継続した。
この段階で反応液を少量採取し、メタノールにより反応を停止させた後、GPC測定を行ったところ、得られたPEESポリマーはポリスチレン換算でMn=1430、Mw/Mn=1.13の単分散ポリマーであるとする結果が得られた。
次いで、反応系を−60℃に保持したまま、製造例4−1にて得たジペンタエリスリトール−ヘキサ(2−ブロモエトキシメチル)エーテル6.6gを10分かけて滴下し、さらに反応を1時間継続した。
次いで反応系にメタノールを加えて反応を停止させた後、GPC測定を行ったところ、得られた酸分解性ポリマーはポリスチレン換算でMn=3620、Mw/Mn=1.42の単分散ポリマーであるとする結果が得られた。
すなわち、ポリマーは、反応前の単分散ポリマーの状態を保持したまま、ジペンタエリスリトール−ヘキサ(2−ブロモエトキシメチル)エーテルの反応後には分子量の増加が観測されており、該ポリマーは星型形状を有するポリマーとなったことを確認した。
[製造例4−3:PEESの加水分解(保護基の除去)]
製造例4−2より得られた重合液にMIBKを加え、有機層をイオン交換水で2回洗浄した後、有機層を減圧下で濃縮操作によりポリマー分40質量%のMIBK溶液にし、さらにIPAを加えてポリマー分20質量%の溶液にした。
この溶液の100質量部に対して、1質量部のシュウ酸2水和物と2質量部のイオン交換水を加え50℃に加熱した。攪拌下、50℃を保ちながら、さらに反応を8時間継続した。
この反応において、反応前後のポリマーの13C−NMRを測定し、結果を比較した。反応後、117ppm付近に観測されたPEESポリマー由来の吸収は消失し、新たに115ppm付近にp−ヒドロキシスチレンポリマー由来の吸収が観測された。そしてアセタール結合(−O−CH−O−)に由来する96ppm付近に観測されるピークは加水分解前後のいずれにおいても保持されていることを確認した。
また反応後のポリマーについてGPCを測定したところ、ポリスチレン換算でMn=2000であり、反応前後においてGPCのピーク形状に大きな変化は見られなかった。
以上の結果より、加水分解反応がPEESのエトキシエトキシ基において進行し、p−ヒドロキシスチレン(以下PHSと称する)セグメントをアーム部の主骨格とするアルケニルフェノール形ポリマーが得られ、またポリマーのコア部に導入された−O−CH−O−結合は保持され、反応後のポリマーが星型形状を保持していることを確認した。
[製造例4−4:酢酸メチルアダマンチル基の導入]
製造例4−3で得られたポリマー溶液にMIBKを加え、有機層をイオン交換水で3回洗浄した。その後、有機層を減圧下で濃縮し、ポリマー分50質量%の溶液にした後、アセトンによりポリマー分10質量%の溶液にした。
得られたポリマー溶液50.0gに炭酸カリウム3.5gを加え、撹拌下、室温で30分保持した。その後、ヨード酢酸メチルアダマンチル11.7gを加え、さらに35℃で反応を8時間継続した。
反応系にMIBKを加え、有機層をシュウ酸水溶液で1回洗浄した後、さらにイオン交換水で3回洗浄を行った。その後、有機層を減圧下、濃縮操作によりPGMEA溶液で置換した。
得られたポリマーを13C−NMRによる測定を行ったところ、PHSに酢酸メチルアダマンチル基が導入されたユニット(以下、PHS−OAdEと称する)に由来する吸収が新たに89ppm付近、114ppm付近、並びに169ppm付近に観測された。
またPHSユニットとPHS−OAdEの割合は80/20であった。
さらにポリマーのコア部に導入された−O−CH−O−結合に由来する96ppm付近のピークは保持されていることを確認した。
また反応後のポリマーについてGPC測定を行ったところ、Mn=4200とMw/Mn=1.34の単分散ポリマーであるとする結果が得られ、酢酸メチルアダマンチル基導入前後においてGPCのピーク形状に変化は見られなかった。
以上の結果より、PHS/PHS−OAdEセグメントをアーム部の主骨格とするアルケニルフェノール系星型ポリマーが得られ、ポリマーのコア部に導入されているアセタール結合は保持されており、本ポリマーが星型形状を保持していることを確認した。
上記製造例4−4で得られたポリマー(以降、ポリマー(A)−13と称する)の構造を以下に示す。下記化学式中、( )の右下に付した符号は、当該ポリマー(A)−13のアーム部であるポリマー鎖を構成する全構成単位の合計に対する各構成単位の割合(モル%;組成比)を示し、13C−NMRによりそれぞれ算出した。
Figure 0005663153
[(c11+c12+c13+c14+c15+c16)/(c21+c22+c23+c24+c25+c26)=80/20(モル比);Mw=4200、Mw/Mn=1.34]
・製造例5:星型ポリマー(ポリマー(A)−14)の製造。
[製造例5−1:アダマンチルオキシエチル基の導入]
製造例1−3で得られたポリマー溶液にMIBKを加え、有機層をイオン交換水で3回洗浄した。その後、有機層を減圧下で濃縮し、ポリマー分30質量%のPGMEA溶液とした。
得られたポリマー溶液50.0gにトリフルオロ酢酸0.7gを加え、撹拌下、30℃にした。その後、アダマンチルビニルエーテル9.4gを加え、さらに30℃で反応を3時間継続した。
トリエチルアミンを加え反応を停止した後、反応系にMIBKを加え、有機層をイオン交換水で3回洗浄を行った。その後、有機層を減圧下、濃縮操作によりPGMEA溶液で置換した。
得られたポリマーを13C−NMRによる測定を行ったところ、PHSにアダマンチルオキシエチル基が導入されたユニット(以下、PHS−AdVEと称する)に由来する吸収が新たに94ppm付近、118ppm付近、並びに156ppm付近に観測された。
またPHSユニットとPHS−AdVEの割合は80/20であった。
さらにポリマーのコア部に導入された−O−CH−O−結合に由来する96ppm付近のピークは保持されていることを確認した。
また反応後のポリマーについてGPC測定を行ったところ、Mn=3400とMw/Mn=1.22の単分散ポリマーであるとする結果が得られ、酢酸メチルアダマンチル基導入前後においてGPCのピーク形状に大きな変化は見られなかった。
以上の結果より、PHS/PHS−AdVEセグメントをアーム部の主骨格とするアルケニルフェノール形ポリマーが得られ、ポリマーのコア部に導入されているアセタール結合は保持されており、本ポリマーが星型形状を保持していることを確認した。
上記製造例5−1で得られたポリマー(以降、ポリマー(A)−14と称する)の構造を以下に示す。下記化学式中、( )の右下に付した符号は、当該ポリマー(A)−14のアーム部であるポリマー鎖を構成する全構成単位の合計に対する各構成単位の割合(モル%;組成比)を示し、13C−NMRによりそれぞれ算出した。
Figure 0005663153
[(d11+d12+d13+d14)/(d21+d22+d23+d24)=80/20(モル比);Mw=3400、Mw/Mn=1.22]
・製造例6:ポリマー(A)−12の製造。
5gのポリ−4−ヒドロキシスチレン(Mn=2900,Mw/Mn=1.06)を45gのアセトンに溶解し、炭酸カリウム3.5gを加え、攪拌下、室温で30分保持した。その後、ヨード酢酸メチルアダマンチル3.5gを加え、さらに35℃で反応を8時間継続した。
反応系にMIBKを加え、有機層をシュウ酸水溶液で1回洗浄した後、さらにイオン交換水で3回洗浄を行った。その後、有機層を減圧下、濃縮操作によりPGMEA溶液で置換した。
GPC測定を行ったところ、得られたポリマー(A)−12は、ポリスチレン換算でMn=4300、Mw/Mn=1.05であるとする結果が得られた。また、13C−NMRにより組成比(モル比)を算出した。
・製造例7:星型ポリマー(ポリマー(A)−15〜(A)−20)の製造。
前記ポリマー(A)−13について、上記製造例4と同様にして、保護率の異なるポリマー(A)−15〜(A)−20を得た(詳しくは後述する)。ポリマー(A)−15〜(A)−20のモル比PHS/PHS−OAdE、Mw、Mw/Mnを表7に示す。表7中、「モル比PHS/PHS−OAdE」は、アーム部の主骨格となる、PHS/PHS−OAdE全体に対する各ユニットの割合(モル比)を示す。つまり、モル比の「PHS」は、化学式中の(c11+c12+c13+c14+c15+c16)のことであり、モル比「PHS−OAdE」は化学式中の(c21+c22+c23+c24+c25+c26)のことである。また、Mn及びMw/Mnの値は以下の表7、表7a、および表7bにおいてすべてポリスチレン換算値である。
Figure 0005663153
[製造例7−1〜7−2:アーム部(ポリマー鎖)の合成及び酸分解性ポリマーの合成]
PEESの滴下量を表7aに示したとおりに変更し、グローブボックス等の使用により反応中に混入する水分を低減させた以外は製造例4−2と同様にして、表7aに示すポリマー鎖(PEESポリマー)の分子量を変化させた酸分解性ポリマーを得た。
Figure 0005663153
[製造例7−3〜7−4:PEESの加水分解(保護基の除去)]
製造例4−2で得られた重合液に替えて、製造例7−1または製造例7−2で得られた重合液を用いたこと以外は、製造例4−3と同じ手法により、表7bに示すPHSセグメントをアーム部の主骨格とする星型ポリマーを得た。
Figure 0005663153
[製造例7−5〜7−10:酢酸メチルアダマンチル基の導入]
製造例4−3で得られたポリマー溶液に替えて、製造例7−3または製造例7−4で得られたポリマー溶液を用い、ヨード酢酸メチルアダマンチルの添加量を表7cに示すとおりに変更した以外は、製造例4−4と同じ手法により、表7に示すPHS/PHS−OAdEセグメントをアーム部の主骨格とするアルケニルフェノール系星型ポリマーを得た。
Figure 0005663153
<レジスト組成物の調製−1>
(実施例1、比較例1)
表8に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Figure 0005663153
表8中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1:前記ポリマー(A)−1。
(A)−2:前記ポリマー(A)−2。
(B)−1: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。
(D)−1:トリ−n−オクチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(S)−1:PGMEA。
<レジストパターンの形成−1>
[感度・解像性]
得られたポジ型レジスト組成物を用いて解像性の評価を行った。
各例のポジ型レジスト組成物を、90℃にて36秒間のヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した8インチシリコン基板上に、スピンナーを用いて均一にそれぞれ塗布し、表9に示す温度にて60秒間のベーク処理(PAB)を行ってレジスト膜(膜厚80nm)を成膜した。
該レジスト膜に対し、電子線描画機HL−800D(VSB)(Hitachi社製)を用い、加速電圧70kVにて描画(露光)を行い、表8に示す温度にて60秒間のベーク処理(PEB)を行い、さらに23℃にてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38質量%水溶液(商品名:NMD−3、東京応化工業(株)製)を用いて30秒間の現像を行った後、純水にて15秒間リンスして、ラインアンドスペース(L/S)パターンを形成した。
このとき、100nmのL/Sパターンが1:1に形成される露光量(Eop;μC/cm)を求めた。結果を表9に示す。
上記Eopにおける限界解像度(nm)を、走査型電子顕微鏡S−9220(Hitachi社製)を用いて求めた。その結果を「解像性(nm)」として表9に示す。
Figure 0005663153
表9の結果から、本発明に係る実施例1のポジ型レジスト組成物は、比較例1のポジ型レジスト組成物に比べて、解像性に優れることが確認できた。
また、実施例1のポジ型レジスト組成物を用いて形成されたレジストパターンは、ラフネスの低減された良好な形状であることも確認できた。
<レジスト組成物の調製−2>
(実施例2〜10、比較例2)
表10に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Figure 0005663153
表10中の各略号のうち、(D)−1および(E)−1はそれぞれ前記の通りであり、その他はそれぞれ以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−3:前記ポリマー(A)−3。
(A)−4:前記ポリマー(A)−4。
(A)−5:前記ポリマー(A)−5。
(A)−6:前記ポリマー(A)−6。
(A)−7:前記ポリマー(A)−7。
(A)−8:前記ポリマー(A)−8。
(A)−9:前記ポリマー(A)−9。
(A)−10:前記ポリマー(A)−10。
(A)−11:前記ポリマー(A)−11。
(A)−12:前記ポリマー(A)−12(下記化学式(A)−12で表される化合物)。
(B)−2:下記化学式(B)−2で表される化合物。
(S)−2:PGMEA/PGME=6/4(質量比)の混合溶剤。
Figure 0005663153
[式中、( )の右下の数値は各構成単位の割合(モル比)を示す。]
Figure 0005663153
<レジストパターンの形成−2>[感度]
得られたポジ型レジスト組成物を用いて、PAB温度およびPEB温度を表11に示したとおりに変更した以外は上記<レジストパターンの形成―1>と同様にして、100nmの1:1L/Sパターンを形成した。
このときの露光量(Eop;μC/cm)を求めた。結果を表11に示す。
[LWR(ラインワイズラフネス)評価]
前記Eopで形成された100nmの1:1L/Sパターンにおいて、測長SEM(走査型電子顕微鏡、加速電圧800V、商品名:S−9220、日立製作所社製)により、ライン幅を、ラインの長手方向に5箇所測定し、その結果から標準偏差(s)の3倍値(3s)を、LWRを示す尺度として算出した。その結果を表2に示す。この3sの値が小さいほど線幅のラフネスが小さく、より均一幅のL/Sパターンが得られたことを意味する。結果を表11に示す。
Figure 0005663153
表11の結果から、本発明に係る実施例2〜10のポジ型レジスト組成物は、比較例2のポジ型レジスト組成物に比べて、LWRに優れることが確認できた。
<レジスト組成物の調製−3>
(実施例11〜13、比較例3)
表12に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Figure 0005663153
表12中の各略号のうち、(A)−6、(A)−7、(A)−8、(A)-12、(D)−1、(E)−1、および(S)−2はそれぞれ前記の通りであり、(B)-3は下記化学式(B)−3で表される化合物を示す。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
Figure 0005663153
<レジストパターンの形成−3>[感度・LWR・限界解像性]
得られたポジ型レジスト組成物を用いて、PAB温度およびPEB温度を表13に示したとおりに変更した以外は上記<レジストパターンの形成―1>と同様にして、レジストパターンの形成をおこなった。いずれの場合も、100nmの1:1L/Sパターンが形成されていた。 このときの露光量(Eop;μC/cm)を求めた。
また、LWRについても上記と同様の方法で評価した。
さらに前記Eopにおける限界解像性を求めた。結果を表13に示す。
Figure 0005663153
表13の結果から、本発明に係る実施例11〜13のポジ型レジスト組成物は、比較例3のポジ型レジスト組成物に比べて、LWRに優れることが確認できた。
また、実施例11〜13のポジ型レジスト組成物は、比較例3のポジ型レジスト組成物に比べて、解像性および感度も向上していることが確認できた。
<レジスト組成物の調製−4>
(実施例14〜16)
表14に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Figure 0005663153
表14中の各略号のうち、(A)−7、(B)-2、(B)−3、(D)−1、(E)−1、および(S)−2はそれぞれ前記の通りであり、(A)-13は前記ポリマー(A)−13を示す。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
<レジストパターンの形成−4>[感度・LWR・限界解像性]
得られたポジ型レジスト組成物を用いて、PAB温度およびPEB温度を表15に示したとおりに変更した以外は上記<レジストパターンの形成―1>と同様にして、レジストパターンの形成をおこなった。いずれの場合も、100nmの1:1L/Sパターンが形成されていた。 このときの露光量(Eop;μC/cm)を求めた。
また、LWRについても上記と同様の方法で評価した。
さらに前記Eopにおける限界解像性を求めた。結果を表15に示す。
Figure 0005663153
表15の結果から、本発明に係る実施例14〜16のポジ型レジスト組成物は、LWR、解像性ともに良好なことが確認できた。
<レジスト組成物の調製−5>
(実施例17〜18)
表16に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Figure 0005663153
表16中の各略号のうち、(A)−14は、前記ポリマー(A)−14であり、(B)-2、(B)−3、(D)−1、(E)−1、および(S)−2はそれぞれ前記の通りである。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
<レジストパターンの形成−5>[感度・LWR・限界解像性]
得られたポジ型レジスト組成物を用いて、PAB温度およびPEB温度を表17に示したとおりに変更した以外は上記<レジストパターンの形成−1>と同様にして、レジストパターンの形成を行った。いずれの場合も、100nmの1:1L/Sパターンが形成されていた。このときの露光量(Eop;μC/cm)を求めた。
また、LWRについても上記と同様の方法で評価した。
さらに前記Eopにおける限界解像性を求めた。結果を表17に示す。
Figure 0005663153
表17の結果から、本発明に係る実施例17〜18のポジ型レジスト組成物は、LWR、解像性ともに良好なことが確認できた。
<レジスト組成物の調製−6>
(実施例19〜24)
表18に示す各成分を混合し、溶解してポジ型レジスト組成物を調製した。
Figure 0005663153
表18中の各略号のうち、(A)−15〜(A)−20は、前記ポリマー(A)−15〜(A)−20であり、(B)−3、(D)−1、(E)−1、および(S)−2はそれぞれ前記の通りである。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
<レジストパターンの形成−6>
[感度・LWR・限界解像性]
得られたポジ型レジスト組成物を用いて解像性の評価を行った。
各例のポジ型レジスト組成物を、90℃にて36秒間のヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を施した8インチシリコン基板上に、スピンナーを用いて均一にそれぞれ塗布し、90℃60秒間のベーク処理(PAB)を行ってレジスト膜(膜厚50nm)を成膜した。
該レジスト膜に対し、電子線描画機HL−800D(VSB)(Hitachi社製)を用い、加速電圧70kVにて描画(露光)を行い、80℃60秒間のベーク処理(PEB)を行い、さらに23℃にてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38質量%水溶液(商品名:NMD−3、東京応化工業(株)製)を用いて60秒間の現像を行った後、純水にて15秒間リンスして、ラインアンドスペース(L/S)パターンを形成した。
いずれの場合も、100nmの1:1L/Sパターンが形成されていた。上記<レジストパターンの形成−1>および<レジストパターンの形成−2>にあるのと同様にして、露光量(Eop;μC/cm)、LWR、限界解像性を求めた。その結果を表19に示す。
Figure 0005663153
表19の結果から、本発明に係る実施例19〜24のポジ型レジスト組成物は、LWR、解像性ともに良好なことが確認できた。

Claims (6)

  1. 酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(A)と、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)とを含有するポジ型レジスト組成物であって、
    前記樹脂成分(A)は、
    下記一般式(1)で表されるコア部と、
    該コア部に結合し、かつ、アニオン重合法によって得られるポリマー鎖からなるアーム部とを有するポリマーを含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
    Figure 0005663153
    [式(1)中、Pはa価の有機基を表し、aは3〜20の整数を表し、Yはアリーレン基又は炭素原子数1〜12のアルキレン基を表し、Xは酸の作用により解裂され得る下記一般式(2)〜(5)で表される結合基のいずれかを表す。]
    Figure 0005663153
    [式(2)〜(5)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立してアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜12の直鎖状、分枝鎖状若しくは環状のアルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよいアリール基、アルコキシ基、水酸基、又は水素原子を表す(ただし、R 、R が共に水素原子となる場合を除く)。Rはアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜12の直鎖状、分枝鎖状若しくは環状のアルキレン基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子若しくはエポキシ基で置換されていてもよいアリーレン基、又は単結合を表す。]
  2. 前記アーム部は、ヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位を含む請求項1記載のポジ型レジスト組成物。
  3. 前記アーム部は、酸解離性溶解抑制基を含む構成単位を含む請求項1又は2記載のポジ型レジスト組成物。
  4. 前記酸解離性溶解抑制基は、下記一般式(p0)または下記一般式(p1−1)で表される基を有する請求項3記載のポジ型レジスト組成物。
    Figure 0005663153
    [式(p0)中、mは0または1であり、R13は水素原子またはメチル基であり、R14はアルキル基であり、Rは当該Rが結合している炭素原子と共に脂肪族環式基を形成する基である。式(p1−1)中、R’は水素原子又は炭素原子数1〜5の低級アルキル基を表し、nは0〜3の整数を表し、Wは脂肪族環式基又は炭素原子数1〜5の低級アルキル基を表す。]
  5. さらに、含窒素有機化合物成分(D)を含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物。
  6. 支持体上に、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポジ型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜をアルカリ現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法。
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