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JP2015168712A - 樹脂組成物及びレジスト組成物 - Google Patents

樹脂組成物及びレジスト組成物 Download PDF

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JP2015168712A JP2014042461A JP2014042461A JP2015168712A JP 2015168712 A JP2015168712 A JP 2015168712A JP 2014042461 A JP2014042461 A JP 2014042461A JP 2014042461 A JP2014042461 A JP 2014042461A JP 2015168712 A JP2015168712 A JP 2015168712A
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Abstract

【課題】解像度が良好なレジストパターンを製造できる樹脂組成物を提供する。
【解決手段】下記(X1)及び(X2)を含む樹脂組成物であって、(X1)及び(X2)で表される樹脂は、酸又は光の作用により、酸を発生する樹脂であることが好ましい。(X1)側鎖に塩構造を有する構造単位を含む樹脂であって、該塩構造のアニオン部位が主鎖と結合している樹脂(X2)側鎖に塩構造を有する構造単位を含む樹脂であって、該塩構造のカチオン部位が主鎖と結合している樹脂。(X1)と(X2)における塩構造のカチオン部位が、共通構造を有し、ヨードニウムイオン若しくはスルホニウムイオンを含む部位である樹脂組成物。アニオン部位がスルホネートイオン若しくはカルボキラートイオンを含む部位である、樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂組成物及びレジスト組成物に関する。
特許文献1には、樹脂として、下記式で表される塩に由来する構造単位を含む樹脂(Y1)を含有するレジスト組成物が記載されている。
Figure 2015168712
また、特許文献2には、樹脂として、下記式で表される塩に由来する構造単位を含む樹脂(Y2)を含有するレジスト組成物が記載されている。
Figure 2015168712
特開2007−197718号公報 特開2011−37836号公報
上記樹脂(Y1)を含むレジスト組成物及び樹脂(Y2)を含むレジスト組成物では、レジストパターンの解像度が必ずしも十分ではない場合があった。
本発明は、以下の発明を含む。
[1]下記(X1)及び(X2)を含む樹脂組成物。
(X1)側鎖に塩構造を有する構造単位を含む樹脂であって、該塩構造のアニオン部位が主鎖と結合している樹脂
(X2)側鎖に塩構造を有する構造単位を含む樹脂であって、該塩構造のカチオン部位が主鎖と結合している樹脂
[2]樹脂が、酸又は光の作用により、酸を発生する樹脂である[1]に記載の樹脂組成物。
[3](X1)における塩構造のカチオン部位と(X2)における塩構造のカチオン部位とが共通構造を有している[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4](X1)における塩構造のカチオン部位と(X2)における塩構造のカチオン部位との共通構造が、環式炭化水素基を含む構造である[3]に記載の樹脂組成物。
[5]カチオン部位が、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを含む部位である[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6]アニオン部位が、スルホネートイオン又はカルボキシラートイオンを含む部位である[1]〜[5]に記載の樹脂組成物。
[7]塩構造が、少なくとも1つのカルボニル基を含む連結基を介して主鎖と結合している[1]〜[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8](X1)と(X2)との含有量比((X1):(X2))が、質量基準で20:1〜1:20である[1]〜[7]のいずれか記載の樹脂組成物。
[9]側鎖に塩構造を有する構造単位が、樹脂の全構造単位に対して、0.1〜50モル%である[1]〜[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10](X1)における塩構造が、(X1)の樹脂の全構造単位に対して、0.1〜50モル%である[1]〜[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11](X2)における塩構造が、(X2)の樹脂の全構造単位に対して、0.1〜50モル%である[1]〜[10]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[12](X1)及び(X2)の樹脂のうち、少なくとも一方が酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂である[1]〜[11]に記載の樹脂組成物。
[13](X1)における塩構造が、式(I)で表される構造である[1]〜[12]のいずれかに記載の樹脂組成物。

Figure 2015168712
[式(I)中、
は、置換基を有していてもよい炭素数1〜36の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−又は−CO−で置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置き換わっていてもよい。
、R及Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。RとRとは、互いに結合して環を形成してもよく、該環に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は=N−に置き換わっていてもよい。
は、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを表す。
*は、主鎖との結合手を表す。]]
[14](X2)における塩構造が、式(II)で表される構造である[1]〜[13]に記載の樹脂組成物。
Figure 2015168712
[式(II)中、
及Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。RとRとは、互いに結合して環を形成してもよく、該環に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は=N−に置き換わっていてもよい。
は、置換基を有していてもよい炭素数1〜36の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は−NR11−で置き換わっていてもよく、R11は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
は、炭素数1〜18の2価の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
は、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを表す。
*は、主鎖との結合手を表す。]
[15][1]〜[14]に記載の樹脂組成物と溶剤とを含むレジスト組成物。
[16][1]〜[15]に記載の樹脂組成物またはレジスト組成物と、酸発生剤とを含むレジスト組成物。
[17][1]〜[16]に記載の樹脂組成物またはレジスト組成物と、塩基性化合物とを含むレジスト組成物。
本発明の樹脂組成物を含むレジスト組成物は、解像度が良好なレジストパターンを製造できる。
本明細書において、「(メタ)アクリル系モノマー」とは、「CH2=CH−CO−」又は「CH2=C(CH3)−CO−」の構造を有するモノマーの少なくとも1種を意味する。同様に「(メタ)アクリレート」及び「(メタ)アクリル酸」とは、それぞれ「アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一種」及び「アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一種」を意味する。
〈樹脂組成物〉
本発明の樹脂組成物(以下、樹脂組成物(A)という場合がある。)は、樹脂(X1)と樹脂(X2)とを含む。
<樹脂(X1)>
まず、樹脂(X1)について説明する。
樹脂(X1)は、側鎖に塩構造を有する構造単位であって、塩構造のアニオン部位が主鎖と結合している構造単位(以下、構造単位(X1)という場合がある。)を含む。
塩構造とは、カチオン部位とアニオン部位とを有する構造を意味する。
樹脂(X1)における主鎖とは、下記構造で表される。
Figure 2015168712
(式中、R111は、水素原子、メチル基又は−CO−O−R112を表し、R112は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
*は、塩構造との結合手を表す。)
112で表される炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、好ましくはtert−ブチル基である。
アニオン部位は、特に制限はなく、好ましくは1価のアニオン部位であり、より好ましくはスルホネートイオンを含むアニオン部位及びカルボキシラートイオンを含むアニオン部位である。
アニオン部位としては、炭化水素基を含むアニオン部位が挙げられる。該炭化水素基の炭素数は、通常1〜36であり、好ましくは1〜30であり、より好ましくは1〜24である。また、該炭化水素基に含まれる−CH−基は、−O−、−CO−、−SO−又は=N−に置き換わっていてもよく、炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、炭素数1〜8のアシルアミノ基置き換わっていてもよい。
炭化水素基としては、飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよい。
飽和炭化水素基としては、アルキル基、単環式又は多環式の脂環式炭化水素基等が挙げられる。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1〜12のアルキル基である。
脂環式炭化水素基は、単環であってもよいし、多環であってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜18のシクロアルキル基;アダマンチル基等が挙げられ、好ましくは炭素数3〜18の脂環式炭化水素基である。
不飽和炭化水素基としては、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素基等が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組み合わせたものでもよい。
アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−メチルビニル基、2−メチル−1−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−ヘキセニル基等の炭素数2〜8のアルキニル基が挙げられる。
アルキニル基としては、エチニル基、プロパルギル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、1−ペンチニル基、1−ヘキシニル基等の炭素数2〜8のアルキニル基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、単環式、多環式構造が挙げられ、該芳香族炭化水素基の=CH−は=N−に置き換わっていてもよい。具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基、ピリジル基、イミダゾリウム基、インドール基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子である。
アニオン部位としては、フッ素原子、カルボニル基、エステル結合及びエーテル結合から選ばれる少なくとも一つを有する部位であることが好ましく、フッ素原子又はカルボニル基を有する部位であることがより好ましい。
カチオン部位は、特に制限はなく、好ましくは1価のカチオン部位であり、より好ましくはヨードニウムイオンを含むカチオン部位及びスルホニウムイオンを含むカチオン部位である。
カチオン部位としては、炭化水素基を含むカチオン部位が挙げられる。該炭化水素基の炭素数は、通常1〜18であり、好ましくは1〜15であり、より好ましくは1〜12である。
炭化水素基としては、アニオン部位における炭化水素基と同様のものが挙げられ、芳香族炭化水素基である。
アニオン部位とカチオン部位との組み合わせは、任意に組み合わせることができる。アニオン部位とカチオン部位との組み合わせは、
スルホネートイオンを含むアニオン部位とヨードニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせ、
スルホネートイオンを含むアニオン部位とスルホニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせ、
カルボキシラートイオンを含むアニオン部位とヨードニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせ、
及びカルボキシラートイオンを含むアニオン部位とスルホニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせが好ましく、
スルホネートイオンを含むアニオン部位とスルホニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせがより好ましい。
構造単位(X1)は、1価の塩構造であってもよいし、2価の塩構造であってもよく、その価数は問わない。構造単位(X1)は、1価の塩構造であることが好ましい。
構造単位(X1)は、光又は酸の作用により、酸を発生する構造が好ましく、光の作用により酸を発生する構造がより好ましい。
構造単位(X1)としては、式(I)で表される構造(以下、構造単位(I)という場合がある。)であることが好ましい。
Figure 2015168712
[式(I)中、
は、置換基を有していてもよい炭素数1〜36の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−又は−CO−で置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置き換わっていてもよい。
、R及Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。RとRとは、互いに結合して環を形成してもよく、該環に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は=N−に置き換わっていてもよい。
は、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを表す。
*は、主鎖との結合手を表す。]
炭素数1〜36の2価の飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基、分岐状アルカンジイル基、単環式又は多環式の脂環式飽和炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組み合わせたものでも良い。
炭素数1〜18の炭化水素基としては、直鎖状または分岐状アルケニル基、単環式又は多環式の脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられ、芳香族炭化水素基を含有することが好ましい。該芳香族水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基、ピリジル基、イミダゾリウム基、インドール基等が挙げられる。
炭素数1〜18の炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アリールオキシ基、炭素数1〜8のアシル基、炭素数2〜8のアシルオキシ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルオキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアシルアミノ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニル基などが挙げられる。
で表される炭素数1〜36の飽和炭化水素基に含まれる少なくとも1つの−CH−は、−CO−で置き換わることが好ましい。
で表される炭素数1〜36の飽和炭化水素基に含まれる少なくとも1つの水素原子はフッ素原子に置き換わることが好ましい。
、R及Rは、全て同一の基であることが好ましく、R、R及Rは、フェニル基が好ましい。
は、はスルホニウムイオンが好ましい。
<アニオン部位>
構造単位(I)におけるアニオン部位としては、式(Ia)で表される構造(以下、構造単位(Ia)という場合がある。)であることが好ましい。
Figure 2015168712

[式(Ia)中、Q及びQは、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
n=1〜3の整数を表す。
は、単結合又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−に置き換わっていてもよい。
は、置換基を有していてもよい炭素数3〜18の2価の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−又は−CO−に置き換わっていてもよい。
は、炭素数1〜8のアルカンジイル基を表し、該アルカンジイル基に含まれる−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
は、単結合、−O−、*−CO−O−、*−Ar−O−、*−Ar−CO−O−、*−CO−O−Ar−O−又は*−CO−O−Ar−CO−O−を表す。
Arは、フェニレン基を表す。
*は、樹脂鎖との結合手を表す]
及びQのペルフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロsec−ブチル基、ペルフルオロtert−ブチル基、ペルフルオロペンチル基及びペルフルオロヘキシル基等が挙げられる。
及びQは、好ましくは、それぞれ独立に、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、より好ましくは、フッ素原子である。
nは1以上10以下の整数を表す。
の2価の飽和炭化水素基としては、直鎖状アルカンジイル基、分岐状アルカンジイル基、単環式又は多環式の脂環式飽和炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組み合わせたものでもよい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基及びプロパン−2,2−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;
シクロブタン−1,3−ジイル基、シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基、シクロオクタン−1,5−ジイル基等のシクロアルカンジイル基である単環式の2価の脂環式飽和炭化水素基;
ノルボルナン−1,4−ジイル基、ノルボルナン−2,5−ジイル基、アダマンタン−1,5−ジイル基、アダマンタン−2,6−ジイル基等の多環式の2価の脂環式飽和炭化水素基等が挙げられる。
で表される2価の飽和炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、フッ素原子などが挙げられる。
で表される2価の飽和炭化水素基に含まれる−CH−が、−O−又は−CO−に置き換わった基としては、式(X1−1)〜式(X1−5)で表される基が挙げられる。下記式中、*は−O−との結合手を表す。
Figure 2015168712
式(X1−1)中、
11は、*−CO−O−又は*−O−CO−を表す。*は、Xとの結合手を表す。
は、単結合又はフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜13のアルカンジイル基を表す。
は、単結合又は炭素数1〜13のアルカンジイル基を表す。
ただし、X及びXの合計炭素数は、13以下である。
式(X1−2)中、
は、単結合又はフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜14のアルカンジイル基を表す。
は、単結合又は炭素数1〜13のアルカンジイル基を表す。
ただし、X及びXの合計炭素数は、1以上14以下である。
式(X1−3)中、
12は、*−CO−O−又は*−O−CO−を表す。*は、Xとの結合手を表す。
は、単結合又はフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜12のアルカンジイル基を表す。
及びX10は、それぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜12のアルカンジイル基を表す。
ただし、X、X及びX10の合計炭素数は、12以下である。
式(X1−4)中、
13は、*−CO−O−又は*−O−CO−を表す。*は、X11との結合手を表す。
11は、単結合又はフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜12のアルカンジイル基を表す。
12及びX13は、それぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜12のアルカンジイル基を表す。
ただし、X11、X12及びX13の合計炭素数は、12以下である。
式(X1−5)中、
14及びL15は、それぞれ独立に、*−CO−O−又は*−O−CO−を表す。Lにおける*は、X14との結合手を表し、Lにおける*は、X15との結合手を表す。
14は、単結合又はフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜12のアルカンジイル基を表す。
15は、炭素数1〜12のアルカンジイル基を表す。
16は、単結合又は炭素数1〜11のアルカンジイル基を表す。
ただし、X14、X15及びX16の合計炭素数は、11以下である。
アルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基及びプロパン−2,2−ジイル基等が挙げられる。
11は、好ましくは、*−CO−O−である。
は、好ましくは、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合又はメチレン基である。
は、好ましくは、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合又はメチレン基である。
は、好ましくは、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合、メチレン基又はジフルオロメチレン基である。
は、好ましくは、炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合又はメチレン基である。
は、好ましくは、フッ素原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合、メチレン基又はジフルオロメチレン基である。
及びX10は、それぞれ独立に、好ましくは、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基である。
12は、好ましくは、*−CO−O−である。
13は、好ましくは、*−CO−O−である。
11は、好ましくは、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合又はメチレン基である。
12及びX13は、それぞれ独立に、好ましくは、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基である。
14は、好ましくは、*−CO−O−である。
15は、好ましくは、*−CO−O−である。
14は、好ましくは、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合又はメチレン基である。
15は、好ましくは、炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、メチレン基である。
16は、好ましくは、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基、より好ましくは、単結合又はメチレン基である。
式(X1−1)で表される基としては、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2015168712
式(X1−2)で表される基としては、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2015168712
式(X1−3)で表される基としては、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2015168712
式(X1−4)で表される基としては、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2015168712
式(X1−5)で表される基としては、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2015168712
は式(X1−1)で表される基であることが好ましい。
の2価の飽和炭化水素基としては、以下に示す2価の基が挙げられる。
Figure 2015168712
の2価の脂環式炭化水素基としては、式(Y1´)〜式(Y11´)で表される基が挙げられる。また、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH−が、−O−、−SO−又は−CO−に置き換わった基としては、式(Y12´)〜式(Y26´)で表される基が挙げられる。
Figure 2015168712
の2価の脂環式炭化水素基は、好ましくは式(Y1´)〜式(Y19´)のいずれかで表される基であり、より好ましくは式(Y4´)、式(Y9´)、式(Y10´)、式(Y11´)、式(Y14´)、式(Y15´)又は式(Y19´)で表される基であり、さらに好ましくは式(Y4´)、式(Y9´)、式(Y10´)又は式(Y11´)で表される基である。
で表される2価の脂環式炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基、炭素数7〜21のアラルキル基、炭素数2〜4のアシル基、グリシジルオキシ基又は−(CH2j2−O−CO−Rb1基(式中、Rb1は、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数3〜16の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。j2は、0〜4の整数を表す)などが挙げられ、ヒドロキシ基が好ましい。
の2価の脂環式炭化水素基は無置換であることが好ましい。
ヒドロキシ基を有していてもよいアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基などが挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基及びドデシルオキシ基などが挙げられる。
アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基及びナフチルエチル基などが挙げられる。
アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基などが挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
としては、下記式で表される2価の基が好ましい。
Figure 2015168712
の炭素数1〜8のアルカンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基及びプロパン−2,2−ジイル基等の分岐状アルカンジイル基;が挙げられる。
で表される炭素数1〜8のアルカンジイル基に含まれる−CH−が、−O−又は−CO−で置き換わったアルカンジイル基としては、*−O−CO−(CHh1−、*−O−(CHh2−、*−CO−O−(CHh3−等が挙げられる。ここで、h1及びh3は0〜6の整数を表し、h2は0〜7の整数を表し、*はWとの結合手を表す。
は、好ましくは、単結合、炭素数1〜6のアルカンジイル基であり、より好ましくは、単結合又はメチレン基である。
は、単結合、−O−、*−CO−O−、*−Ar−O−、*−Ar−CO−O−、*−CO−O−Ar−O−又は*−CO−O−Ar−CO−O−を表す。
Arは、フェニレン基を表す。
*は、樹脂鎖との結合手を表す。)
構造単位(I)におけるアニオン部位としては、式(Ia−1)〜式(Ia−8)で表されるアニオン部位が挙げられる。構造単位(I)におけるアニオン部位は、好ましくは式(Ia−1)、式(Ia−2)又は式(Ia−8)で表されるアニオン部位である。
*は、樹脂鎖との結合手を表す。
Figure 2015168712
<カチオン部位>
、R及びRの炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基及び2−エチルヘキシル基が挙げられる。
該脂肪族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、炭素数3〜12の脂環式炭化水素基、ヒドロキシ基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアシル基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜8のアシルオキシ基などが挙げられる。
炭素数4〜36の脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂肪族炭化水素基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びペルフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。多環式の脂肪族炭化水素基を含む基としては、例えば、アダマンチル基及びノルボルニル基等が挙げられる。
該脂環式炭化水素基が有していてもよい置換基としては、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、ヒドロキシ基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアシル基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜8のアシルオキシ基などが挙げられる。
炭素数6〜36の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基及び2−メチル−6−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アリールオキシ基、炭素数1〜8のアシル基、炭素数2〜8のアシルオキシ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルオキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアシルアミノ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニル基などが挙げられ、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、炭素数1〜8のアルコキシ基及び炭素数1〜8のアシル基が好ましい。
アシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基などが挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基及びオクチルオキシ基などが挙げられる。
1、R2及びRのうちの2つが結合して形成する環としては、硫黄原子を少なくとも1つ含有する複素環が挙げられる。例えば、下記式で表される環などが挙げられる。
Figure 2015168712
1及びR2は、好ましくは脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、より好ましくは芳香族炭化水素基である。
は、好ましくは芳香族炭化水素基を含む2価の基であり、より好ましくは2価の芳香族炭化水素基である。
式(I)で表される構造におけるカチオン部位としては、式(Ib−1)〜式(Ib−24)で表されるカチオン部位が挙げられる。式(I)で表される構造におけるカチオン部位は、式(Ib−5)、式(Ib−10)又は式(Ib−17)で表されるカチオン部位であることが好ましい。
Figure 2015168712
構造単位(I)としては、式(Ia−1)〜式(Ia−8)で表されるアニオン部位と式(Ib−1)〜式(Ib−24)で表されるカチオン部位とを任意に組み合わせたものが挙げられ、例えば、表1及び表2に示す構造単位が挙げられる。構造単位(I)は、好ましくは式(I−5)、式(I−10)、式(I−29)、式(I−34)、式(I−41)、式(I−53)、式(I−58)又は式(I−65)で表される構造単位である。
Figure 2015168712
Figure 2015168712
構造単位(X1)の含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、通常0.1〜50モル%であり、好ましくは1〜30モル%であり、より好ましくは2〜20モル%である。樹脂(X1)は、構造単位(X1)を2種以上含んでもよい。
樹脂(X1)は、構造単位(X1)以外の他の構造単位を含んでいてもよい。他の構造単位としては、酸不安定基を有する構造単位(以下、構造単位(a1)という場合がある。)、等が挙げられる。酸不安定基は、脱離基を有し、酸との接触により脱離基が脱離して、構造単位が親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)に変換される基を意味する。
<構造単位(a1)>
構造単位(a1)は、酸不安定基を有するモノマー(以下「モノマー(a1)」という場合がある)から導かれる。酸不安定基としては、式(1)で表される基及び式(2)で表される基が好ましい。
モノマー(a1)は、好ましくは、酸不安定基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマー、より好ましくは酸不安定基を有する(メタ)アクリル系モノマーである。

Figure 2015168712
[式(1)中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせた基を表すか、Ra1及びRa2は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成する。
naは、0又は1を表す。
*は結合手を表す。]
Figure 2015168712
[式(2)中、Ra1’及びRa2’は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra3’は、炭素数1〜20の炭化水素基を表すか、Ra2’及びRa3’は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−で置き換わってもよい。
Xは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
*は結合手を表す。]
a1〜Ra3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
a1〜Ra3の脂環式炭化水素基としては、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基及び下記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。Ra1〜Ra3の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16である。
Figure 2015168712
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合わせた基としては、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基等が挙げられる。
naは、好ましくは0である。
a1及びRa2が互いに結合して2価の炭化水素基を形成する場合の−C(Ra1)(Ra2)(Ra3)としては、例えば、下記の基が挙げられる。2価の炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜12である。*は−O−との結合手を表す。
Figure 2015168712
式(1)で表される基としては、1,1−ジアルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中においてRa1〜Ra3がアルキル基である基、好ましくはtert−ブトキシカルボニル基)、2−アルキルアダマンタン−2−イルオキシカルボニル基(式(1)中、Ra1、Ra2及びこれらが結合する炭素原子がアダマンチル基を形成し、Ra3がアルキル基である基)及び1−(アダマンタン−1−イル)−1−アルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、Ra1及びRa2がアルキル基であり、Ra3がアダマンチル基である基)等が挙げられる。
a1'〜Ra3'の炭化水素基としては、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらを組み合わせることにより形成される基等が挙げられる。
アルキル基及び脂環式炭化水素基は、上記と同様のものが挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル等のアリール基等が挙げられる。
a2'及びRa3'が互いに結合して形成する2価の炭化水素基としては、例えば、Ra1'〜Ra3'の炭化水素基から水素原子を1個取り去った基が挙げられる。
a1'及びRa2'のうち、少なくとも1つは水素原子であることが好ましい。
式(2)で表される基の具体例としては、以下の基が挙げられる。*は結合手を表す。
Figure 2015168712
モノマー(a1)は、好ましくは、酸不安定基とエチレン性不飽和結合とを有するモノマー、より好ましくは酸不安定基を有する(メタ)アクリル系モノマーである。
酸不安定基を有する(メタ)アクリル系モノマーのうち、好ましくは、炭素数5〜20の脂環式炭化水素基を有するものが挙げられる。脂環式炭化水素基のような嵩高い構造を有するモノマー(a1)に由来する構造単位を有する樹脂(X1)をレジスト組成物に使用すれば、レジストパターンの解像度を向上させることができる。
式(1)で表される基を有する(メタ)アクリル系モノマーに由来する構造単位として、好ましくは、式(a1−0)で表される構造単位、式(a1−1)で表される構造単位又は式(a1−2)で表される構造単位が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。本明細書では、式(a1−0)で表される構造単位、式(a1−1)で表される構造単位及び式(a1−2)で表される構造単位を、それぞれ構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)と、構造単位(a1−0)を誘導するモノマー、構造単位(a1−1)を誘導するモノマー及び構造単位(a1−2)を誘導するモノマーを、それぞれモノマー(a1−0)、モノマー(a1−1)及びモノマー(a1−2)という場合がある。
Figure 2015168712
[式(a1−0)中、
a01は、酸素原子又は−O−(CH2k01−CO−O−を表し、k01は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
a01は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a02、Ra03及びRa04は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせた基を表す。]
Figure 2015168712
[式(a1−1)及び式(a1−2)中、
a1及びLa2は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k1−CO−O−を表し、k1は1〜7の整数を表し、*は−CO−との結合手を表す。
a4及びRa5は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a6及びRa7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせることにより形成される基を表す。
m1は0〜14の整数を表す。
n1は0〜10の整数を表す。
n1’は0〜3の整数を表す。]
a02は、好ましくは、酸素原子又は−O−(CH2k01−CO−O−であり、より好ましくは酸素原子である。k01は、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは1である。
a02、Ra03及びRa04のアルキル基、脂環式炭化水素基及びこれらを組合わせた基としては、式(1)のRa1〜Ra3で挙げた基と同様の基が挙げられる。
a02、Ra03及びRa04のアルキル基は、好ましくは炭素数6以下である。
a02、Ra03及びRa04の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数8以下、より好ましくは6以下である。
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組み合わせた基は、これらアルキル基と脂環式炭化水素基とを組み合わせた合計炭素数が、18以下であることが好ましい。このような基としては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基等が挙げられる。
a02及びRa03は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
a04は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数5〜12の脂環式炭化水素基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、シクロヘキシル基又はアダマンチル基である。
a1及びLa2は、好ましくは、−O−又は−O−(CH2k1’−CO−O−であり、より好ましくは−O−である。k1’は、1〜4の整数であり、好ましくは1である。
a4及びRa5は、好ましくはメチル基である。
a6及びRa7のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基等が挙げられる。
a6及びRa7の脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、2−アルキルアダマンタン−2−イル基、1−(アダマンタン−1−イル)アルカン−1−イル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基等が挙げられる。
a6及びRa7のアルキル基と脂環式炭化水素基とを組合わせることにより形成された基としては、アラルキル基が挙げられ、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
a6及びRa7のアルキル基は、好ましくは炭素数6以下である。
a6及びRa7の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数8以下、より好ましくは6以下である。
m1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
n1は、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0又は1である。
n1’は好ましくは0又は1である。
モノマー(a1−0)としては、式(a1−0−1)〜式(a1−1−12)のいずれかで表されるモノマーが好ましく、式(a1−0−1)〜式(a1−1−10)のいずれかで表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2015168712
上記の構造単位において、Ra01に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位も、構造単位(a1−0)の具体例として挙げることができる。
モノマー(a1−1)としては、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーが挙げられる。中でも、式(a1−1−1)〜式(a1−1−8)のいずれかで表されるモノマーが好ましく、式(a1−1−1)〜式(a1−1−4)のいずれかで表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2015168712
モノマー(a1−2)としては、1−メチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロヘプタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロオクタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−イソプロピルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−イソプロピルシクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレート等が挙げられる。式(a1−2−1)〜式(a1−2−12)のいずれかで表されるモノマーが好ましく、式(a1−2−3)、式(a1−2−4)、式(a1−2−9)又は式(a1−2−10)で表されるモノマーがより好ましく、式(a1−2−3)又は式(a1−2−9)で表されるモノマーがさらに好ましい。
Figure 2015168712
樹脂(x1)が構造単位(a1−0)及び/又は構造単位(a1−1)及び/又は構造単位(a1−2)を含む場合、これらの合計含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、通常5〜60モル%であり、好ましくは10〜50モル%であり、より好ましくは15〜40モル%である。
さらに、基(1)を有する構造単位(a1)としては、式(a1−3)で表される構造単位も挙げられる。式(a1−3)で表される構造単位を、構造単位(a1−3)という場合がある。また、構造単位(a1−3)を誘導するモノマーを、モノマー(a1−3)という場合がある。
Figure 2015168712
式(a1−3)中、
a9は、ヒドロキシ基を有していてもよい炭素数1〜3の脂肪族炭化水素基、カルボキシ基、シアノ基、水素原子又は−COORa13を表す。
a13は、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、又はこれらを組み合わせることにより形成される基を表し、該脂肪族炭化水素基及び該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、該脂肪族炭化水素基及び該脂環式炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−−又は−CO−に置き換わっていてもよい。
a10、Ra11及びRa12は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせることにより形成される基を表すか、Ra10及びRa11は互いに結合して、それらが結合する炭素原子とともに炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成する。
ここで、−COORa13は、メトキシカルボニル基及びエトキシカルボニル基等のアルコキシ基にカルボニル基が結合した基が挙げられる。
a9のヒドロキシ基を有していてもよい脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基及び2−ヒドロキシエチル基等が挙げられる。
a13の炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。
a13の炭素数3〜20の脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロプロピル基、アダマンチル基、アダマンチルメチル基、1−アダマンチル−1−メチルエチル基、2−オキソ−オキソラン−3−イル基及び2−オキソ−オキソラン−4−イル基等が挙げられる。
a10〜Ra12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基等が挙げられる。
a10〜Ra12の脂環式炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、2−アルキルアダマンタン−2−イル基、1−(アダマンタン−1−イル)アルカン−1−イル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基及びイソボルニル基等が挙げられる。
a10及びRa11が互いに結合して、それらが結合している炭素原子とともに2価の炭化水素基を形成する場合の−C(Ra10)(Ra11)(Ra12)としては、下記の基が好ましい。
Figure 2015168712
モノマー(a1−3)は、具体的には、5−ノルボルネン−2−カルボン酸−tert−ブチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−シクロヘキシル−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチルシクロヘキシル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−メチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸2−エチル−2−アダマンチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−メチルシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−1−メチルエチル、5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−メチル−1−(4−オキソシクロヘキシル)エチル及び5−ノルボルネン−2−カルボン酸1−(1−アダマンチル)−1−メチルエチル等が挙げられる。
構造単位(a1−3)を含む樹脂(X1)は、立体的に嵩高い構造単位が含まれることになるため、このような樹脂(X1)を含む本発明のレジスト組成物からは、より高解像度でレジストパターンを得ることができる。また、主鎖に剛直なノルボルナン環が導入されるため、得られるレジストパターンは、ドライエッチング耐性に優れる傾向がある。
樹脂(X1)が構造単位(a1−3)を含む場合、その含有量は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、5〜50モル%が好ましく、10〜40モル%がより好ましく、15〜35モル%がさらに好ましい。
基(2)で表される基を有する構造単位(a1)としては、式(a1−4)で表される構造単位(以下、「構造単位(a1−4)」という場合がある。)が挙げられる。
Figure 2015168712
[式(a1−4)中、
a32は、水素原子、ハロゲン原子、又は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
a33は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜4のアシル基、炭素数2〜4のアシルオキシ基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
laは0〜4の整数を表す。laが2以上である場合、複数のRa33は互いに同一であっても異なってもよい。
a34及びRa35はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Ra36は、炭素数1〜20の炭化水素基を表すか、Ra35及びRa36は互いに結合して炭素数2〜20の2価の炭化水素基を形成し、該炭化水素基及び該2価の炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−S−で置き換わってもよい。]
a32及びRa33のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基等が挙げられる。該アルキル基は、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
a32及びRa33のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。
a34及びRa35としては、式(2)のR14及びR15と同様の基が挙げられる。
a36としては、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基又はこれらが組合わせることにより形成される基が挙げられる。
式(a1−2)において、Ra32は、水素原子が好ましい。
a33は、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
laは、0又は1が好ましく、0がより好ましい。
a34は、好ましくは、水素原子である。
a35は、好ましくは、炭素数1〜12の炭化水素基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
a36の炭化水素基は、好ましくは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基又はこれらが組合わせることにより形成される基であり、より好ましくは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式脂肪族炭化水素基又は炭素数7〜18のアラルキル基である。Ra36におけるアルキル基及び前記脂環式炭化水素基は無置換が好ましい。Ra36における芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、その置換基としては炭素数6〜10のアリールオキシ基が好ましい。
構造単位モノマー(a1−4)を導くモノマーとしては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーが挙げられる。中でも、式(a1−4−1)〜式(a1−4−7)でそれぞれ表されるモノマーが好ましく、式(a1−4−1)〜式(a1−4−5)でそれぞれ表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2015168712
樹脂(X1)が、構造単位(a1−4)を有する場合、その含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、5〜60モル%が好ましく、10〜50モル%がより好ましく、15〜40モル%がさらに好ましい。
酸不安定基を有する構造単位としては、式(a1−5)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−5)」という場合がある)も挙げられる。
Figure 2015168712
式(a1−5)中、
a8は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基、水素原子又はハロゲン原子を表す。
a1は、単結合又は*−(CH2h3−CO−L54−を表し、h3は1〜4の整数を表し、*は、L51との結合手を表す。
51、L52、L53及びL54は、それぞれ独立に、−O−又は−S−を表す。
s1は、1〜3の整数を表す。
s1’は、0〜3の整数を表す。
式(a1−5)においては、Ra8は、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基が好ましい。
51は、酸素原子が好ましい。
52及びL53は、一方が−O−、他方が−S−であることが好ましい。
s1は、1が好ましい。
s1’は、0〜2の整数が好ましい。
a1は、単結合又は*−CH−CO−O−が好ましい。
構造単位(a1−5)を導くモノマーとしては、例えば、特開2010−61117号公報に記載されたモノマーが挙げられる。中でも、式(a1−5−1)〜式(a1−5−4)でそれぞれ表されるモノマーが好ましく、式(a1−5−1)又は式(a1−5−2)で表されるモノマーがより好ましい。
Figure 2015168712
樹脂(X1)が、構造単位(a1−5)を有する場合、その含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、1〜40モル%が好ましく、2〜30モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。
樹脂(X1)中の酸不安定基を有する構造単位(a1)としては、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)、構造単位(a1−2)及び構造単位(a1−5)からなる群から選ばれる少なくとも一種以上が好ましく、少なくとも二種以上がより好ましく、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)の組み合わせ、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−5)の組み合わせ、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−0)の組み合わせ、構造単位(a1−2)及び構造単位(a1−0)の組み合わせ、構造単位(a1−5)及び構造単位(a1−0)の組み合わせ、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−5)の組み合わせがさらに好ましく、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)の組み合わせ、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−5)の組み合わせがさらにより好ましい。
〈酸不安定基を有さない構造単位〉
構造単位(s)は、酸不安定基を有さないモノマー(以下「モノマー(s)」という場合がある)から導かれる。構造単位(s)を導くモノマー(以下「モノマー(s)」という場合がある)は、レジスト分野で公知の酸不安定基を有さないモノマーを使用できる。
構造単位(s)としては、ヒドロキシ基又はラクトン環を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位が好ましい。ヒドロキシ基を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位(以下「構造単位(a2)」という場合がある)及び/又はラクトン環を有し、かつ酸不安定基を有さない構造単位(以下「構造単位(a3)」という場合がある)を有する樹脂を本発明のレジスト組成物に使用すれば、レジストパターンの解像度及び基板との密着性を向上させることができる。
〈構造単位(a2)〉
構造単位(a2)が有するヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基でも、フェノール性ヒドロキシ基でもよい。
本発明のレジスト組成物からレジストパターンを製造するとき、露光光源としてKrFエキシマレーザ(248nm)、電子線又はEUV(超紫外光)等の高エネルギー線を用いる場合には、構造単位(a2)として、フェノール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)を用いることが好ましい。また、ArFエキシマレーザ(193nm)等を用いる場合には、構造単位(a2)として、アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)が好ましく、構造単位(a2−1)を用いることがより好ましい。構造単位(a2)としては、1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。
フェノール性ヒドロキシ基有する構造単位(a2−0)としては、以下の構造単位が挙げられる。
Figure 2015168712
式(a2−0−1)又は式(a2−0−2)で表されるものが好ましい。
構造単位(a2−0)を含む樹脂(X1)は、構造単位(a2−0)を誘導するモノマーが有するフェノール性ヒドロキシ基を保護基で保護したモノマーを用いて重合反応を行い、その後脱保護処理することにより製造できる。ただし、脱保護処理を行う際には、構造単位(a1)が有する酸不安定基を著しく損なわないようにして行う必要がある。このような保護基としては、アセチル基等が挙げられる。
樹脂(X1)が、構造単位(a2−0)を有する場合、その含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、10〜60モル%が好ましく、15〜60モル%がより好ましく、20〜50モル%がさらに好ましい。
アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2−1)としては、以下の構造単位が挙げられる。
Figure 2015168712
式(a2−1−1)〜式(a2−1−4)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式式(a2−1−1)又は式(a2−1−3)で表される構造単位がより好ましい。
アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(a2)を誘導するモノマーとしては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマーが挙げられる。
樹脂(X1)が構造単位(a2−1)構造単位を含む場合、その含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、通常1〜20モル%であり、好ましくは2〜15モル%であり、より好ましくは2〜10モル%である。
〈構造単位(a3)〉
構造単位(a3)が有するラクトン環は、β−プロピオラクトン環、γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環のような単環でもよく、単環式のラクトン環と他の環との縮合環でもよい。好ましくは、γ−ブチロラクトン環、又は、γ−ブチロラクトン環構造を含む橋かけ環が挙げられる。構造単位(a3)としては、以下の構造単位が挙げられる。
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712

Figure 2015168712
構造単位(a3)を導くモノマーとしては、特開2010−204646号公報に記載されたモノマー、特開2000−122294号公報に記載されたモノマー、特開2012−41274号公報に記載されたモノマーが挙げられる。構造単位(a3)としては、式(a3−1−1)〜式(a3−1−6)、式(a3−2−1)〜式(a3−2−4)、式(a3−3−1)〜式(a3−3−4)及び式(a3−4−1)〜式(a3−4−6)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a3−1−1)、式(a3−1−2)及び式(a3−2−3)〜式(a3−2−4)のいずれかで表される構造単位がより好ましく、式(a3−1−1)又は式(a3−2−3)で表される構造単位がさらに好ましい。
樹脂(X1)が構造単位(a3)を含む場合、その含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、通常15〜70モル%であり、好ましくは25〜60モル%であり、より好ましくは30〜60モル%である。
また、構造単位(a3−1)、構造単位(a3−2)、構造単位(a3−3)及び構造単位(a3−4)の含有率は、含有率の総和として、樹脂(X1)の全構造単位に対して、15〜70モル%が好ましく、25〜60モル%がより好ましく、30〜60モル%がさらに好ましい。
<その他の構造単位(t)>
構造単位(t)としては、構造単位(a2)及び構造単位(a3)以外にハロゲン原子を有する構造単位(以下、場合により「構造単位(a4)」という。)及び非脱離炭化水素基を有する構造単位(s)(以下「構造単位(a5)」という場合がある)などが挙げられる。
構造単位(a4)としては、以下に記載の構造単位が挙げられる。
Figure 2015168712

Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
樹脂(X1)が、構造単位(a4)を有する場合、その含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、1〜30モル%が好ましく、2〜20モル%がより好ましく、5〜15モル%がさらに好ましい。
<構造単位(a5)>
構造単位(a5)が有する非脱離炭化水素基としては、直鎖、分岐又は環状の炭化水素基が挙げられる。なかでも、構造単位(a5)は、脂環式炭化水素基であることが好ましい。
構造単位(a5)としては、以下に記載の構造単位が挙げられる。
Figure 2015168712
樹脂(X1)が、構造単位(a5)を有する場合、その含有率は、樹脂(X1)の全構造単位に対して、1〜30モル%が好ましく、2〜20モル%がより好ましく、5〜15モル%がさらに好ましい。
<樹脂(X2)>
つづいて、樹脂(X2)について説明する。
樹脂(X2)は、側鎖に塩構造を有する構造単位であって、塩構造のカチオン部位が主鎖と結合している構造単位(以下、構造単位(X2)という場合がある。)を含む。
塩構造とは、カチオン部位とアニオン部位とを有する構造を意味する。
樹脂(X2)における主鎖とは、下記構造で表される。
Figure 2015168712
(式中、R222は、水素原子又はメチル基を表す。
*は、塩構造との結合手を表す。)
アニオン部位は、特に制限はなく、好ましくは一価のアニオン部位であり、より好ましくはスルホネートイオンを含むアニオン部位である。
アニオン部位としては、炭化水素基を含むアニオン部位が挙げられる。該炭化水素基の炭素数は、通常1〜36であり、好ましくは1〜30であり、より好ましくは1〜24である。また、該炭化水素基に含まれる−CH−基は、−O−又は−CO−に置き換わっていてもよく、炭化水素基に含まれる水素原子は、フッ素原子、ヒドロキシル基に置き換わっていてもよい。
炭化水素基としては、アルキル基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。
アルキル基としては、直鎖状または分岐状アルケニル、直鎖状または分岐状アルキニル、単環式又は多環式の脂環式炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組み合わせたものでもよい。
芳香族炭化水素基としては、単環式、多環式構造が挙げられ、該芳香族炭化水素基の=CH−は=N−に置き換わっていてもよく、該芳香族炭化水素基の骨格上の炭素原子は置換基を有していてもよい。
アニオン部位としては、フッ素原子、カルボニル基、エステル結合及びエーテル結合から選ばれる少なくとも1つを有する部位であることが好ましく、フッ素原子又はカルボニル基を有する部位であることがより好ましい。
カチオン部位は、特に制限はなく、好ましくは一価のカチオン部位であり、より好ましくはヨードニウムイオンを含むカチオン部位及びスルホニウムイオンを含むカチオン部位である。
カチオン部位としては、炭化水素基を含むカチオン部位が挙げられる。該炭化水素基の炭素数は、通常1〜18であり、好ましくは1〜15であり、より好ましくは1〜12である。
炭化水素基としては、アニオン部位における炭化水素基と同様のものが挙げられる。好ましくは、芳香族炭化水素基である。
アニオン部位とカチオン部位との組み合わせは、任意に組み合わせることができる。アニオン部位とカチオン部位との組み合わせとしては、
スルホネートイオンを含むアニオン部位とヨードニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせ及び
スルホネートイオンを含むアニオン部位とスルホニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせが好ましく、
スルホネートイオンを含むアニオン部位とスルホニウムイオンを含むカチオン部位との組み合わせがより好ましい。
構造単位(X2)は、1価の塩構造であってもよいし、2価の塩構造であってもよく、その価数は問わない。構造単位(X2)は、好ましくは1価の塩構造である。
構造単位(X2)は、光又は酸の作用により、酸を発生する構造が好ましく、光の作用により酸を発生する構造がより好ましい。
構造単位(X2)におけるカチオン部位と構造単位(X1)におけるカチオン部位とは、共通構造を有していることが好ましい。
構造単位(X2)としては、式(II)で表される構造(以下、構造単位(II)という場合がある。)を有していることが好ましい。

Figure 2015168712
[式(II)中、
及Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。RとRとは、互いに結合して環を形成してもよく、該環に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は=N−に置き換わっていてもよい。
は、置換基を有していてもよい炭素数1〜36の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は−NR11−で置き換わっていてもよく、R11は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
は、炭素数1〜18の2価の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
は、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを表す。
*は、主鎖との結合手を表す。]
炭素数1〜18の炭化水素基としては、直鎖状または分岐状アルケニル基、単環式又は多環式の脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられ、芳香族炭化水素基を含有することが好ましい。該芳香族水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−アダマンチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基、ピリジル基、イミダゾリウム基、インドール基等が挙げられる。
炭素数1〜18の炭化水素基の置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、炭素数1〜8のアシル基、炭素数2〜8のアシルオキシ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルオキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアシルアミノ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルアミノ基、炭素数7〜18のアリールオキシカルボニル基などが挙げられる。
炭素数1〜8のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基及びオクチルオキシ基などが挙げられる。
炭素数6〜12のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等が挙げられる。
炭素数1〜8のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基などが挙げられる。
炭素数2〜8のアシルオキシ基としては、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基などが挙げられる。
炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基等が挙げられる。
炭素数2〜9のアルコキシカルボニルオキシ基としては、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、プロポキシカルボニルオキシ基、ブトキシカルボニルオキシ基、ペンチルオキシカルボニルオキシ基、ヘキシルオキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
炭素数1〜8のアシルアミノ基としては、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基及びブチリルアミノ基などが挙げられる。
炭素数2〜9のアルコキシカルボニルアミノ基としては、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、プロポキシカルボニルアミノ基、ブトキシカルボニルアミノ基、ペンチルオキシカルボニルアミノ基、ヘキシルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。
炭素数7〜18のアリールオキシカルボニル基としては、フェニルオキシカルボニル基、トリルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等が挙げられる。
及びRが互いに結合して形成する環としては、硫黄原子を少なくとも1つ含有する複素環が挙げられる。例えば、下記式で表される環などが挙げられる。
Figure 2015168712
及びRで表される炭素数1〜18の炭化水素基が有していてもよい置換基としては、炭素数3〜12の脂環式炭化水素基、ヒドロキシ基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアシル基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜8のアシルオキシ基などが挙げられる。
炭素数3〜12の脂環式炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでもよい。単環式の脂肪族炭化水素基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基及び、シクロヘキシル基及びペルフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。多環式の脂肪族炭化水素基を含む基としては、アダマンチル基及びノルボルニル基等が挙げられる。
炭素数1〜8のアシル基としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基などが挙げられる。
炭素数1〜8のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基及びオクチルオキシ基などが挙げられる。
炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基等が挙げられる。
炭素数2〜8のアシルオキシ基としては、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基などが挙げられる。
で表される炭素数1〜36の2価の炭化水素基としては、直鎖状アルケニル基、分岐状アルケニル基、単環式又は多環式の脂環式飽和炭化水素基が挙げられ、これらの基のうち2種以上を組み合わせたものでもよい。
11で表される炭素数1〜6のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。
で表される炭素数1〜36の2価の炭化水素基が有していてもよい置換基としては、フッ素原子が挙げられる。
及Rは、炭素数3〜12の脂環式炭化水素基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基又は互いに結合して環を形成することが好ましく、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基又は互いに結合して環を形成することがより好ましい。
で表される炭素数1〜36の飽和炭化水素基に含まれる少なくとも1つの−CH−は、−CO−で置き換わることが好ましく、少なくとも1つの水素原子はフッ素原子に置き換わることがさらに好ましい。
で表される炭素数1〜18の飽和炭化水素基に含まれる少なくとも1つの−CH−は、−CO−で置き換わることが好ましい。
は、スルホニウムイオンが好ましい。
<アニオン部位>
構造単位(II)におけるアニオン部位としては、式(IIa)で表されるアニオン部位(以下、構造単位(IIa)という場合がある。)が好ましい。
Figure 2015168712
[式(IIa)中、Q及びQは、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を表す。
n=1〜3の整数を表す。
は、単結合又は炭素数1〜12の2価の飽和炭化水素基を表す。
は、置換基を有していてもよい炭素数3〜18の2価の脂環式炭化水素基を表す。該脂環式炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は−NR11−に置き換わっていてもよい。]
及びQのペルフルオロアルキル基としては、構造単位(Ia)におけるQ及びQとで表される基と同一の基が挙げられる。
及びQは、同一の基であることが好ましい。
及びQは、好ましくは、それぞれ独立に、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、より好ましくは、フッ素原子である。
nは1以上10以下の整数を表す。
の2価の飽和炭化水素基としては、構造単位(Ia)におけるXで表される基と同一の基が挙げられる。
2価の飽和炭化水素基に含まれる−CH−が−O−又は−CO−に置き換わった基としては、構造単位(Ia)におけるXで表される基と同様の基が挙げられる。
は式(X1−1)で表される基であることが好ましい。
の2価の脂環式炭化水素基としては、構造単位(Ia)におけるWで表される基と同様の基が挙げられる。
は、好ましくは式(Y1´)〜式(Y19´)のいずれかで表される基であり、より好ましくは式(Y4´)、式(Y9´)、式(Y10´)、式(Y11´)、式(Y14´)、式(Y15´)又は式(Y19´)で表される基であり、さらに好ましくは式(Y4´)、式(Y9´)、式(Y10´)又は式(Y11´)で表される基である。
で表される2価の脂環式炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基及びハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基が挙げられる。
が有する炭素数6〜12の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、トリル基が挙げられる。
が有するハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基としては、トリフルオロメチル基、テトラフルオロエチル基、等が挙げられ、該ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
は、下記式で表される2価の基が特に好ましい。
Figure 2015168712
構造単位(II)におけるアニオン部位としては、式(IIa−1)〜式(IIa−15)で表されるアニオン部位が挙げられ、式(IIa−1)、式(IIa−2)又は式(IIa−8)で表されるアニオン部位であることが好ましい。
Figure 2015168712
<カチオン部位>
構造単位(II)におけるカチオン部位は、式(IIb)で表される構造(以下、構造単位(IIb)という場合がある。)であることが好ましい。
Figure 2015168712
[式(IIb)中、Lは、単結合又は炭素数1〜16の2価の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
及びRは、上記と同じ意味を表す。]
の2価の炭化水素基としては、2価の脂肪族炭化水素基、2価の脂環式炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基及びこれら2つ以上を組み合わせた2価の基が挙げられる。
2価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、2−メチルブタン−1,4−ジイル基、エタン−1,1−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基及びプロパン−2,2−ジイル基の直鎖状又は分岐状のアルカンジイル基が挙げられる。
2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレンジイル基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基等が挙げられる。
の2価の脂環式炭化水素基としては、上述の式(Y1´)〜式(Y11´)で表される基が挙げられる。また、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH−が、−O−、−SO−又は−CO−に置き換わった基としては、式(Y12´)〜式(Y26´)で表される基が挙げられる。
の2価の脂環式炭化水素基は、好ましくは式(Y1´)〜式(Y19´)のいずれかで表される基であり、より好ましくは式(Y11´)、式(Y14´)、式(Y15´)又は式(Y19´)で表される基であり、さらに好ましくは式(Y11´)又は式(Y14´)で表される基である。
の2価の炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はニトロ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
は、好ましくは芳香族炭化水素基を含む2価の基であり、より好ましくは2価の芳香族炭化水素基である。
式(IIb)で表されるカチオン部位は、より好ましくは、式(IIb−1)で表されるカチオン部位である。
Figure 2015168712
[式(IIb−1)中、
22、P23及びP24は、互いに独立に、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アリールオキシ基、炭素数1〜8のアシル基、炭素数2〜8のアシルオキシ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルオキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアシルアミノ基、炭素数2〜9のアルコキシカルボニルアミノ基、炭素数7〜18のアリールオキシカルボニル基を表すか、隣接する2つが一緒になって、硫黄原子を含む環を形成していてもよい。
22及びx24は、0〜5の整数を表す。
23は、0〜4の整数を表す。
は、単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。]
22、P23及びP24は、好ましくは、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアシル基が好ましい。
22は、0〜2の整数が好ましい。
24は、0〜2の整数が好ましい。
23は、0〜2の整数が好ましい。
隣接する2つが結合して形成する環としては、下記に表される環等が挙げられる。
Figure 2015168712
構造単位(II)におけるカチオン部位しては、式(IIb−1−1)〜式(IIb−1−15)で表されるカチオン部位が挙げられ、好ましくは式(IIb−1−1)又は式(IIb−1−4)で表されるカチオン部位である。
Figure 2015168712
構造単位(II)としては、式(IIa−1)〜式(IIa−18)で表されるアニオン部位と式(IIb−1−1)〜式(IIb−1−15)で表されるカチオン部位とを任意に組み合わせたものが挙げられ、例えば、表3及び表4に示す構造単位が挙げられる。構造単位(II)は、好ましくは式(II−1)、式(II−4)、式(II−16)、式(II−19)、式(II−31)又は式(II−34)で表される構造単位である。
Figure 2015168712
Figure 2015168712
樹脂(X2)は、構造単位(X2)以外の他の構造単位を含んでいてもよい。他の構造単位としては、樹脂(X1)が構造単位(X1)以外に含んでいてもよい他の構造単位が挙げられる。
樹脂(X1)又は樹脂(X2)のどちらか一方に、酸不安定基を有する構造単位を含み、樹脂(X1)と樹脂(X2)とがともに酸不安定基を有する構造単位を含むことが好ましい。
構造単位(X2)の含有量は、樹脂(X2)の全量に対して通常0.1〜50モル%であり、好ましくは1〜30モル%であり、より好ましくは2〜20モル%である。
樹脂組成物(A)は、樹脂(X1)と樹脂(X2)とを含み、その他の樹脂を含んでもよい。その他の樹脂としては、公知の樹脂であればとくに制限されない。
樹脂組成物において、樹脂(X1)と樹脂(X2)との含有比は、質量基準で通常樹脂(X1):樹脂(X2)=20:1〜1:20であり、好ましくは10:1〜1:10であり、より好ましくは1:6〜6:1である。
樹脂組成物において、側鎖に塩構造を有する構造単位の含有量が、樹脂の全量に対して通常0.1〜50モル%であり、好ましくは1〜30%であり、より好ましくは2〜20%である。
樹脂組成物(A)は、好ましくは、表5及び表6に記載されている構造単位(I)を有する樹脂(X1)と構造単位(II)とを有する樹脂(X2)との組み合わせを含む樹脂組成物である。
Figure 2015168712
Figure 2015168712
<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、樹脂組成物(A)と、溶剤(以下、溶剤(E)という場合がある。)又は酸発生剤(以下、酸発生剤(B)という場合がある。)を含有する。さらに、塩基性化合物(以下、塩基性化合物(C)という場合がある。)を含んでいてもよい。
<溶剤(E)>
溶剤(E)の含有率は、通常、レジスト組成物中90質量%以上、好ましくは92質量%以上、より好ましくは94質量%以上であり、例えば99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。溶剤(E)の含有率は、例えば液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィー等の公知の分析手段で測定できる。
溶剤(E)としては、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル類;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;乳酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びピルビン酸エチル等のエステル類;アセトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン及びシクロヘキサノン等のケトン類;γ−ブチロラクトン等の環状エステル類;等を挙げることができる。溶剤(E)の1種を単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
<酸発生剤(B)>
酸発生剤とは、光の作用により、酸を発生する化合物を意味する。酸発生剤(B)としては、非イオン系でもイオン系でもよい。非イオン系酸発生剤としては、有機ハロゲン化物、スルホネートエステル類(例えば2−ニトロベンジルエステル、芳香族スルホネート、オキシムスルホネート、N−スルホニルオキシイミド、N−スルホニルオキシイミド、スルホニルオキシケトン、ジアゾナフトキノン4−スルホネート)、及びスルホン類(例えばジスルホン、ケトスルホン、スルホニルジアゾメタン)等が挙げられる。イオン系酸発生剤としては、オニウムカチオンを含むオニウム塩(例えばジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩)等が挙げられる。オニウム塩のアニオンとしては、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、及びスルホニルメチドアニオン等が挙げられる。
酸発生剤(B)としては、例えば特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号、米国特許第3,779,778号、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、欧州特許第126,712号等に記載の放射線によって酸を発生する
公知の酸発生剤が利用でき、イオン性酸発生剤でも、非イオン性発生剤でもよいが、イオン性酸発生剤が好ましい。該イオン性酸発生剤としては、公知のカチオンと公知のアニオンのとの組み合わせからなるイオン性酸発生剤が挙げられる。
酸発生剤(B)としては、式(B1−1)〜式(B1−20)のいずれかで表される塩が挙げられる。中でもトリアリールスルホニウムカチオンを含むものが好ましく、式(B1−1)、式(B1−2)、式(B1−3)、式(B1−6)、式(B1−7)、式(B1−11)、式(B1−12)、式(B1−13)及び式(B1−14)のいずれかで表される塩がより好ましい。
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
Figure 2015168712
本発明のレジスト組成物が酸発生剤(B)を含む場合、その含有量は、樹脂総量の100質量部に対して、好ましくは1質量部以上(より好ましくは3質量部以上)、好ましくは30質量部以下(より好ましくは25質量部以下)である。
本発明のレジスト組成物においては、酸発生剤(B)は、2種以上含んでいてもよい。
〈塩基性化合物(C)〉
塩基性化合物(C)は、塩基性の含窒素有機化合物又は酸発生剤(B)から発生する酸よりも酸性度の弱い塩が挙げられる。
塩基性の含窒素有機化合物としては、アミン及びアンモニウム塩が挙げられる。アミンとしては、脂肪族アミン及び芳香族アミンが挙げられる。脂肪族アミンとしては、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンが挙げられる。
塩基性化合物(C)としては、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、アニリン、ジイソプロピルアニリン、2−,3−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、メチルジブチルアミン、メチルジペンチルアミン、メチルジヘキシルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、メチルジヘプチルアミン、メチルジオクチルアミン、メチルジノニルアミン、メチルジデシルアミン、エチルジブチルアミン、エチルジペンチルアミン、エチルジヘキシルアミン、エチルジヘプチルアミン、エチルジオクチルアミン、エチルジノニルアミン、エチルジデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、トリス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕アミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、2,2’−メチレンビスアニリン、イミダゾール、4−メチルイミダゾール、ピリジン、4−メチルピリジン、1,2−ジ(2−ピリジル)エタン、1,2−ジ(4−ピリジル)エタン、1,2−ジ(2−ピリジル)エテン、1,2−ジ(4−ピリジル)エテン、1,3−ジ(4−ピリジル)プロパン、1,2−ジ(4−ピリジルオキシ)エタン、ジ(2−ピリジル)ケトン、4,4’−ジピリジルスルフィド、4,4’−ジピリジルジスルフィド、2,2’−ジピリジルアミン、2,2’−ジピコリルアミン、ビピリジン等が挙げられ、好ましくはジイソプロピルアニリンが挙げられ、特に好ましくは2,6−ジイソプロピルアニリンが挙げられる。
アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、3−(トリフルオロメチル)フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムサリチラート及びコリン等が挙げられる。
酸発生剤(B)から発生する酸よりも酸性度の弱い塩における酸性度は酸解離定数(pKa)で示される。酸発生剤(B)から発生する酸よりも酸性度の弱い塩は、該塩から発生する酸の酸解離定数が、通常−3<pKaの塩であり、好ましくは−1<pKa<7の塩であり、より好ましくは0<pKa<5の塩である。
酸発生剤(B)から発生ずる酸よりも酸性度の弱い塩としては、下記式で表される塩、特開2012−229206号公報、特開2012−6908号公報、特開2012−72109号公報、特開2011−39502号公報及び特開2011−191745号公報記載の塩が挙げられる。
Figure 2015168712

Figure 2015168712
Figure 2015168712

Figure 2015168712
Figure 2015168712
塩基性化合物(C)の含有率は、レジスト組成物の固形分中、好ましくは、0.01〜5質量%であり、より好ましく0.01〜3質量%である。
〈その他の成分〉
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、上述の成分以外の成分(以下「その他の成分(F)」という場合がある。)を含有していてもよい。その他の成分(F)に特に限定はなく、レジスト分野で公知の添加剤、例えば、増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤、染料等を利用できる。
<レジスト組成物の製造方法>
本発明のレジスト組成物は、樹脂(X1)及び樹脂(X2)/又は、並びに、必要に応じて用いられる樹脂(X1)、(X2)以外の樹脂、溶剤(E)、酸発生剤(B)、塩基性化合物(C)及びその他の成分(F)を混合することにより調製することができる。混合順は任意であり、特に限定されるものではない。混合する際の温度は、10〜40℃の範囲から、樹脂等の種類や樹脂等の溶剤(E)に対する溶解度等に応じて適切な温度範囲を選ぶことができる。混合時間は、混合温度に応じて、0.5〜24時間の中から適切な時間を選ぶことができる。なお、混合手段も特に制限はなく、攪拌混合等を用いることができる。
各成分を混合した後は、孔径0.003〜0.2μm程度のフィルターを用いてろ過することが好ましい。
<レジストパターンの製造方法>
〈レジストパターンの製造方法〉
本発明のレジストパターンの製造方法は、
(1)本発明のレジスト組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布後の組成物を乾燥させて組成物層を形成する工程、
(3)組成物層に露光機を用いて露光する工程、
(4)露光後の組成物層を加熱する工程、及び
(5)加熱後の組成物層を現像する工程を含む。
レジスト組成物を基板上に塗布するには、スピンコーター等、通常、用いられる装置によって行うことができる。
塗布後の組成物を乾燥することにより、溶剤を除去し、組成物層を形成する。乾燥は、例えば、ホットプレート等の加熱装置を用いて溶剤を蒸発させること(いわゆるプリベーク)により行うか、あるいは減圧装置を用いて行う。加熱温度は、例えば、50〜200℃が好ましく、加熱時間は、例えば、10〜180秒間が好ましい。また、減圧乾燥する際の圧力は、1〜1.0×10Pa程度が好ましい。
得られた組成物層に、通常、露光機を用いて露光する。露光機は、液浸露光機であってもよい。露光光源としては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、F2エキシマレーザ(波長157nm)のような紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源(YAG又は半導体レーザ等)からのレーザ光を波長変換して遠紫外域または真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、電子線や、超紫外光(EUV)を照射するもの等、種々のものを用いることができる。尚、本明細書において、これらの放射線を照射することを総称して「露光」という場合がある。露光の際、通常、求められるパターンに相当するマスクを介して露光が行われる。露光光源が電子線の場合は、マスクを用いずに直接描画により露光してもよい。
露光後の組成物層を、酸不安定基における脱保護反応を促進するために加熱処理(いわゆるポストエキスポジャーベーク)を行う。加熱温度は、通常50〜200℃程度、好ましくは70〜150℃程度である。
加熱後の組成物層を、通常、現像装置を用いて、現像液を利用して現像する。現像方法としては、ディップ法、パドル法、スプレー法、ダイナミックディスペンス法等が挙げられる。現像温度は、例えば、5〜60℃が好ましく、現像時間は、例えば、5〜300秒間が好ましい。現像液の種類を以下のとおりに選択することにより、ポジ型レジストパターン又はネガ型レジストパターンを製造できる。
本発明のレジスト組成物からポジ型レジストパターンを製造する場合は、現像液としてアルカリ現像液を用いる。アルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液であればよい。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液等が挙げられる。アルカリ現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。
現像後レジストパターンを超純水で洗浄し、次いで、基板及びパターン上に残った水を除去することが好ましい。
本発明のレジスト組成物からネガ型レジストパターンを製造する場合は、現像液として有機溶剤を含む現像液(以下「有機系現像液」という場合がある)を用いる。
有機系現像液に含まれる有機溶剤としては、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン等のケトン溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル溶剤;酢酸ブチル等のエステル溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル溶剤;N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド溶剤;アニソール等の芳香族炭化水素溶剤等が挙げられる。
有機系現像液中、有機溶剤の含有率は、90質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に有機溶剤のみであることがさらに好ましい。
中でも、有機系現像液としては、酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンを含む現像液が好ましい。有機系現像液中、酢酸ブチル及び2−ヘプタノンの合計含有率は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、90質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンのみであることがさらに好ましい。
有機系現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。また、有機系現像液には、微量の水分が含まれていてもよい。
現像の際、有機系現像液とは異なる種類の溶剤に置換することにより、現像を停止してもよい。
現像後のレジストパターンをリンス液で洗浄することが好ましい。リンス液としては、レジストパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができ、好ましくはアルコール溶剤又はエステル溶剤である。
洗浄後は、基板及びパターン上に残ったリンス液を除去することが好ましい。
〈用途〉
本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、ArFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、電子線(EB)露光用のレジスト組成物又はEUV露光用のレジスト組成物、特に液浸露光用のレジスト組成物として好適であり、半導体の微細加工に有用である。
実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。例中、含有量ないし使用量を表す「%」及び「部」は、特記しないかぎり質量基準である。
樹脂の重量平均分子量は、下記条件で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより求めた値である。
装置:HLC−8120GPC型(東ソー社製)
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3+guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:LiBr-DMF
流量:1.0mL/min
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μl
分子量標準:標準ポリスチレン(東ソー社製)
合成例1〔樹脂組成物(A)の合成〕
樹脂組成物(A)の合成に使用した化合物(モノマー)を下記に示す。(IX−1)については、特開2007−197718記載の方法にて、(IX−2)については、特開2011−37835記載の方法にて合成した。以下、これらの化合物をその式番号に応じて、「モノマー(a1−1−2)」等という。
Figure 2015168712
合成例2〔樹脂X1−1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−7)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−2−3)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(IX−1)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−7):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1):モノマー(IX−1)〕が28:15:5:15:32:5となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のメチルエチルケトンを加えて溶液とした。そこに開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対してそれぞれ1.2mol%、3.6mol%添加し、75℃で約5時間加熱した。得られた樹脂溶液を大量のn−ヘプタンと2−プロパノールとの混合溶媒(質量比n−ヘプタン:2−プロパノール=4:1)に注いで、樹脂を沈殿させた。この樹脂をろ過・回収した。回収した樹脂を、2−プロパノール中にて撹拌ののち、ろ過・回収する、という操作を3回繰り返し精製を行い、重量平均分子量が5.0×10である共重合体を収率75%で得た。この共重合体は以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂X1−1とする。
Figure 2015168712
合成例3〔樹脂X1−2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−7)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−2−3)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(IX−3)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−7):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1):モノマー(IX−3)〕が28:15:5:15:32:5となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のメチルエチルケトンを加えて溶液とした。そこに開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対してそれぞれ1.2mol%、3.6mol%添加し、75℃で約5時間加熱した。得られた樹脂溶液を大量のn−ヘプタンと2−プロパノールとの混合溶媒(質量比n−ヘプタン:2−プロパノール=4:1)に注いで、樹脂を沈殿させた。この樹脂をろ過・回収した。回収した樹脂を、2−プロパノール中にて撹拌ののち、ろ過・回収する、という操作を3回繰り返し精製を行い、重量平均分子量が4.5×10である共重合体を収率75%で得た。この共重合体は、以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂X1−2とする。
Figure 2015168712
合成例4〔樹脂X2−1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−7)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−2−3)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(IX−2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−7):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1):モノマー(IX−2)〕が28:15:5:15:32:5となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のメチルエチルケトンを加えて溶液とした。そこに開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対してそれぞれ1.2mol%、3.6mol%添加し、75℃で約5時間加熱した。得られた樹脂溶液を大量のn−ヘプタンと2−プロパノールとの混合溶媒(質量比n−ヘプタン:2−プロパノール=4:1)に注いで、樹脂を沈殿させた。この樹脂をろ過・回収した。回収した樹脂を、2−プロパノール中にて撹拌ののち、ろ過・回収する、という操作を3回繰り返し精製を行い、重量平均分子量が5.0×10である共重合体を収率71%で得た。この共重合体は、以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂X2−1とする。
Figure 2015168712
合成例5〔樹脂X2−2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−2−3)、モノマー(a3−1−1)及びモノマー(IX−2)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−2):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1):モノマー(IX−2)〕が35:12:23:20:10となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のメチルエチルケトンを加えて溶液とした。そこに開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルとアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対してそれぞれ1.2mol%、3.6mol%添加し、75℃で約5時間加熱した。得られた樹脂溶液を大量のn−ヘプタンと2−プロパノールとの混合溶媒(質量比n−ヘプタン:2−プロパノール=4:1)に注いで、樹脂を沈殿させた。この樹脂をろ過・回収した。回収した樹脂を、2−プロパノール中にて撹拌ののち、ろ過・回収する、という操作を3回繰り返し精製を行い、重量平均分子量が6.0×10である共重合体を収率68%で得た。この共重合体は、以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂X2−2とする。
Figure 2015168712
合成例6〔樹脂X1−3の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−4)及びモノマー(IX−3)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−4):モノマー(IX−3)〕が70:30となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のメタノールを加えて溶液とした。そこに開始剤としてアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対してそれぞれ0.4mol%添加し、60℃で約5時間加熱した。得られた樹脂溶液を大量のn−ヘプタンと2−プロパノールとの混合溶媒(質量比n−ヘプタン:2−プロパノール=4:1)に注いで、樹脂を沈殿させた。この樹脂をろ過・回収した。回収した樹脂を、テトラヒドロフランンに再溶解したのち、大量のn−ヘプタンに注いで樹脂を再沈殿させた。この樹脂をろ過・回収したのち、n−ヘプタン中にて撹拌ののちろ過・回収し、重量平均分子量が4.0×10である共重合体を収率88%で得た。この共重合体は、以下の構造単位を有するものであり、これを樹脂X1−3とする。
Figure 2015168712
実施例1〜8及び比較例1〜3
(レジスト組成物の調製)
以下に示す成分の各々を表7に示す質量部で混合して溶剤に溶解させた後、孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターでろ過して、レジスト組成物を調製した。
Figure 2015168712
<樹脂>
X1−1:樹脂X1−1
X1−2:樹脂X1−2
X2−1:樹脂X2−1
X2−2:樹脂X2−2
X1−3:樹脂X1−3
<酸発生剤(B)>
B1−3:式(B1−3)で表される塩
Figure 2015168712
B1−21:式(B1−21)で表される塩;特開2011−126869号公報記載の方法で合成
Figure 2015168712

<クエンチャー(C)>
C1:式(C9−6)で表される塩;特開2011−39502号公報記載の方法で合成
<溶剤(E)>
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 400部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 150部
γ−ブチロラクトン 5部
(レジストパターンの製造)
8インチのシリコンウェハを、ダイレクトホットプレート上で、ヘキサメチルジシラザンを用いて90℃で60秒処理した。このシリコンウェハに、レジスト組成物を組成物層の膜厚が0.035μmとなるようにスピンコートした。
その後、ダイレクトホットプレート上で、表1の「PB」欄に示す温度で60秒間プリベークして組成物層を形成した。ウェハ上に形成された組成物層に、EUV露光機を用い、露光量を段階的に変化させて、ラインアンドスペースパターン(ライン幅24nm、ピッチ48nm)を形成するためのマスクを介して露光した。
露光後、ホットプレート上にて表1の「PEB」欄に示す温度で60秒間ポストエキスポジャーベークを行い、さらに2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間のパドル現像を行うことにより、レジストパターンを得た。
解像度評価:得られたレジストパターン(ラインアンドスペースパターン)を走査型電子顕微鏡で観察し、パターン倒れが発生しない最小寸法を倒れマージンとした。ポジ型レジストパターンにおいては露光量が大きいほど線幅が小さくなる傾向があるが、レジストパターンの解像度が高いほど小さな線幅でも倒れにくい。すなわち、倒れマージンの値が小さい方が線幅の小さなレジストパターンを製造できるため解像度が高いといえる。結果を表8に示す。
Figure 2015168712
本発明の樹脂組成物を含むレジスト組成物は、得られるレジストパターンの解像度が良好なことより、半導体の微細加工に好適である。

Claims (17)

  1. 下記(X1)及び(X2)を含む樹脂組成物。
    (X1)側鎖に塩構造を有する構造単位を含む樹脂であって、該塩構造のアニオン部位が主鎖と結合している樹脂
    (X2)側鎖に塩構造を有する構造単位を含む樹脂であって、該塩構造のカチオン部位が主鎖と結合している樹脂
  2. 樹脂が、酸又は光の作用により、酸を発生する樹脂である請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. (X1)における塩構造のカチオン部位と(X2)における塩構造のカチオン部位とが共通構造を有している請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4. (X1)における塩構造のカチオン部位と(X2)における塩構造のカチオン部位との共通構造が、環式炭化水素基を含む構造である請求項3に記載の樹脂組成物。
  5. カチオン部位が、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを含む部位である請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物。
  6. アニオン部位が、スルホネートイオン又はカルボキシラートイオンを含む部位である請求項1〜5に記載の樹脂組成物。
  7. 塩構造が、少なくとも1つのカルボニル基を含む連結基を介して主鎖と結合している請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物。
  8. (X1)と(X2)との含有量比((X1):(X2))が、質量基準で20:1〜1:20である請求項1〜7のいずれか記載の樹脂組成物。
  9. 側鎖に塩構造を有する構造単位が、樹脂の全構造単位に対して、0.1〜50モル%である請求項1〜8のいずれかに記載の樹脂組成物。
  10. (X1)における塩構造が、(X1)の樹脂の全構造単位に対して、0.1〜50モル%である請求項1〜9のいずれかに記載の樹脂組成物。
  11. (X2)における塩構造が、(X2)の樹脂の全構造単位に対して、0.1〜50モル%である請求項1〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
  12. (X1)及び(X2)の樹脂のうち、少なくとも一方が酸不安定基を有する構造単位を含む樹脂である請求項1〜11に記載の樹脂組成物。
  13. (X1)における塩構造が、式(I)で表される構造である請求項1〜12のいずれかに記載の樹脂組成物。

    Figure 2015168712
    [式(I)中、
    は、置換基を有していてもよい炭素数1〜36の2価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−又は−CO−で置き換わっていてもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子はフッ素原子に置き換わっていてもよい。
    、R及Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。RとRとは、互いに結合して環を形成してもよく、該環に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は=N−に置き換わっていてもよい。
    は、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを表す。
    *は、主鎖との結合手を表す。]]
  14. (X2)における塩構造が、式(II)で表される構造である請求項1〜13に記載の樹脂組成物。
    Figure 2015168712
    [式(II)中、
    及Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。RとRとは、互いに結合して環を形成してもよく、該環に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は=N−に置き換わっていてもよい。
    は、置換基を有していてもよい炭素数1〜36の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−、−SO−、−CO−又は−NR11−で置き換わっていてもよく、R11は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    は、炭素数1〜18の2価の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる−CH−は、−O−又は−CO−で置き換わっていてもよい。
    は、ヨードニウムイオン又はスルホニウムイオンを表す。
    *は、主鎖との結合手を表す。]
  15. 請求項1〜14に記載の樹脂組成物と溶剤とを含むレジスト組成物。
  16. 請求項1〜15に記載の樹脂組成物またはレジスト組成物と、酸発生剤とを含むレジスト組成物。
  17. 請求項1〜16に記載の樹脂組成物またはレジスト組成物と、塩基性化合物とを含むレジスト組成物。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011157313A (ja) * 2010-02-02 2011-08-18 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 新規スルホニウム塩、高分子化合物、高分子化合物の製造方法、レジスト材料及びパターン形成方法
WO2013024756A1 (ja) * 2011-08-16 2013-02-21 Jsr株式会社 フォトレジスト組成物

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011157313A (ja) * 2010-02-02 2011-08-18 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 新規スルホニウム塩、高分子化合物、高分子化合物の製造方法、レジスト材料及びパターン形成方法
WO2013024756A1 (ja) * 2011-08-16 2013-02-21 Jsr株式会社 フォトレジスト組成物

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2022039212A1 (ja) * 2020-08-20 2022-02-24
WO2022039212A1 (ja) * 2020-08-20 2022-02-24 東洋合成工業株式会社 ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物、それを用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法
TWI898021B (zh) * 2020-08-20 2025-09-21 日商東洋合成工業股份有限公司 聚合物、含有該聚合物的抗蝕劑組成物、利用該抗蝕劑組成物的部件的製造方法、圖案形成方法以及反轉圖案的形成方法
JP7747640B2 (ja) 2020-08-20 2025-10-01 東洋合成工業株式会社 ポリマー、該ポリマーを含有するレジスト組成物、それを用いた部材の製造方法、パターン形成方法及び反転パターンの形成方法

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