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JP4815871B2 - レジスト化合物およびレジスト組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、非高分子系レジスト材料として有用な、特定の化学構造式で示されるレジスト化合物を含む感放射線性レジスト組成物及びそれに用いるレジスト化合物に関し、特に、紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、電子線、X線等の放射線に感応する感放射線性材料として、エレクトロニクス分野におけるLSI,VLSI製造時のマスクなどに利用され、高解像度のレジストパターンを作製することができ、集積度の高い半導体素子を作製することが可能となるレジスト組成物及びそれに用いるレジスト化合物に関するものである。
これまでの一般的なレジスト材料は、アモルファス薄膜を形成可能な高分子系材料である。例えば、ポリメチルメタクリレートと、それを溶解する溶媒に溶解させたものを基板上に塗布することにより作製したレジスト薄膜に紫外線、遠紫外線、極端紫外線(EUV)、電子線、X線などを照射することにより、0.1μm程度のラインパターンを形成している。
しかしながら、高分子系レジストは分子量が1万〜10万程度と大きく、分子量分布も広いため、高分子系レジストを用いるリソグラフィでは、微細加工では、パターン表面にラフネスが生じ、パターン寸法を制御することが困難となり、歩留まりが低下する。従って、従来の高分子系レジスト材料を用いるリソグラフィでは微細化に限界がある。より微細なパターンを作製するために、レジスト材料の分子量を小さくする種々の方法が開示されている。
非高分子系のレジスト材料の例として、(1)フラーレンから誘導されるポジ及びネガ型レジスト、(2)カリックスアレーンから誘導されるポジ及びネガ型レジスト、(3)スターバースト型化合物から誘導されるポジ型レジスト、(4)デンドリマーから誘導されるポジ型レジスト、(5)デンドリマー/カリックスアレーンから誘導されるポジ型レジスト、(6)高分岐度のスターバースト型化合物から誘導されるポジ型レジスト、及び(7)トリメシン酸を中心骨格とし、エステル結合を有するスターバースト型化合物から誘導されるポジ型レジスト、(8)環状ポリフェノール化合物から誘導されるネガ型レジスト、(9)ポリフェノール化合物から誘導されるネガ型レジスト、および(10)カリックスレゾルシナレーンから誘導されるネガ型レジストが挙げられる。
(1)については、エッチング耐性は良いが、塗布性及び感度が実用レベルに至っていない(特許文献1〜5参照)。(2)については、エッチング耐性に優れるが、現像液に対する溶解性が悪いために満足なパターンが得られない(特許文献6〜8参照)。(3)については、耐熱性が低いために露光後の熱処理中にイメージがひずむことがある(特許文献9〜11参照)。(4)については、製造工程が複雑であり、また耐熱性が低いために露光後の熱処理中にイメージがひずむことがあり、実用性のあるものとはいえない(非特許文献1参照)。(5)についても、製造工程が複雑であり、原料が高価であることから実用性のあるものとはいえない(特許文献12、13参照)。(6)については、製造工程が複雑であり、原料が高価であることから実用性のあるものとはいえない。(7)については耐熱性が低いために露光後の熱処理中にイメージがひずむことがあり、また基板密着性が不十分であり、実用性のあるものとはいえない(特許文献14参照)。(8)、(9)については、アモルファス性、エッチング耐性が十分ではなく、改善が望まれる(特許文献15〜17参照)。(10)については、アモルファス性、安全溶媒溶解性が十分でなく、改善が望まれる(特許文献18〜19参照)。
特開平7−134413号公報 特開平9−211862号公報 特開平10−282649号公報 特開平11−143074号公報 特開平11−258796号公報 特開平11−72916号公報 特開平11−322656号公報 特開平9−236919号公報 特開2000−305270号公報 特開2002−99088号公報 特開2002−99089号公報 特開2002−49152号公報 特開2003−183227号公報 特開2002−328466号公報 特開平11−153863号公報 特開2003−207893号公報 特開2004−334106号公報 特開平9−236919号公報 特開2004−18421号公報 Proceedings of SPIE vol.3999(2000)P1202〜1206
本発明の目的は、i線、g線等の紫外線のみならず、可視光線、KrF等のエキシマレーザー光、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、イオンビーム等の放射線にも利用できる感放射線性レジスト組成物及びそれに用いるレジスト化合物を提供することにある。本発明の更に他の目的は、簡単な製造工程で、高解像度、高耐熱性かつ溶剤可溶性の非高分子系感放射線性レジスト組成物及びそれに用いるレジスト化合物を提供することにある。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定の条件を満たす化合物を含む組成物が上記課題の解決に有用であることを見出した。
すなわち、本発明は、(a)〜(d)のすべての条件を満たすレジスト化合物(A)を一種以上含むレジスト組成物を提供するものである。
(a)可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、およびイオンビームからなる群から選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的に架橋反応を起こす架橋反応性基を分子中に少なくとも1個有する。
(b)分子中に、ウレア基、ウレタン基、アミド基、およびイミド基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を有する。
(c)分子量が500〜5000である。
(d)分岐構造を有する。
また、本発明は、前記レジスト化合物(A)に適するレジスト化合物を提供するものである。
本発明のレジスト化合物およびレジスト組成物を用いると、高解像度のレジストパターンを作製することができ、集積度の高い半導体素子を作製することが可能となる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のレジスト組成物は、レジスト化合物(A)を含む。本発明におけるレジスト化合物(A)は、以下の(a)〜(d)の条件をすべて同時に満たす。
(a)可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、およびイオンビームからなる群から選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的に架橋反応を起こす架橋反応性基を分子中に少なくとも1個有する。
前記架橋反応性基により、該レジスト化合物は、露光部分を選択的に溶剤不溶化させることが可能であり、ネガ型レジスト組成物に利用される。なお、ここで架橋反応とは、レジスト化合物中の複数の反応点を共有結合で連結する化学反応を意味する。前記架橋反応性基は、分子中に少なくとも1個、好ましくは2個、更に好ましくは2〜15個、特に好ましくは3〜15個有する。このような範囲にすることで、更に解像度、現像性能を向上することが可能となる。
前記架橋反応性基として、炭素−炭素多重結合基、シクロプロピル基、エポキシ基、アジド基、ハロゲン化フェニル基、およびハロゲン化メチル基等が挙げられる。
この中で、炭素−炭素多重結合基、エポキシ基、およびハロゲン化メチル基等が好ましく、炭素−炭素多重結合基としては、例えば、ビニル基(CH=CH−)、アリル基(CH =CH−CH−)、ビニレン基含有基(R−CH=CH−)、アクリロイル基(CH =CH−CO−)、メタクリロイル基(CH =C(CH)−CO−)、クロトノイル基(CH−CH=CH−CO−)、フマロイル基(trans型R−OC−CH=CH−CO−)、マレイノイル基(cis型R−OC−CH=CH−CO−)等の炭素−炭素二重結合や、プロパルギル基(CH≡C−)、アセチレン基(R−C≡C−)等の炭素−炭素三重結合等が挙げられる。このうち、ビニル基、アリル基、ビニレン基、アクリロイル基、メタクリロイル基等の炭素−炭素二重結合や、プロパルギル基、アセチレン基等の炭素−炭素三重結合がさらに好適であり、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びプロパルギル基が最も好適である。エポキシ基としては、例えば、グリシジル基(CH(−O−)CHCH−)が挙げられる。ハロゲン化メチル基としては、例えば、クロロメチル基(ClCH−)、ブロモメチル基(BrCH−)、ヨウ化メチル基(ICH−)が挙げられる。
なお、前記Rは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、および炭素数6〜10のアリール基から選ばれる基である。
(b)分子中に、ウレア基、ウレタン基、アミド基、およびイミド基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を有する。
レジスト化合物(A)は、ウレア基、アミド基、ウレタン基、およびイミド基からなる群から選ばれる1種以上の官能基、特にウレア基、アミド基、およびウレタン基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を1種以上でかつ3以上含むことが好ましい。また、それ以外の窒素成分を有する官能基を含んでいても良い。それ以外の官能基として、3級アミン基;4級アンモニウム基;イミノ基;アジド基;ピリジン、ピロール、イミダゾール、インドール、キノリン、ピリミジン、トリアジン、ピロリジン、モルホリン等の複素環アミンを含む官能基が挙げられるが、これらに限定されない。上記官能基を有することにより、パターン作製に必要な耐熱性、また基板密着性を有することができ、更に解像性を向上させることが出来る。また、分子量500〜5000程度の化合物を製造する際のプロセスの簡素化が可能となる。なお、塩基性官能基を含まない方が好ましい。塩基性官能基を有すると、感度が低下するおそれがある。また前記分岐構造における分岐されたそれぞれの分子鎖に前記架橋反応性基を少なくとも1つ有し、かつ、前記それぞれの分子鎖にウレア結合、ウレタン結合、アミド結合、およびイミド結合(好ましくは、ウレア結合、およびウレタン結合)からなる群から選ばれる1種以上を有することが好ましい。上記構造を有することにより、基板密着性を向上することができ、更に解像性を向上させることが出来る。
(c)分子量が500〜5000である。
分子量は500〜5000であり、好ましくは600〜3000、更に好ましくは700〜2000である。上記の範囲にすることにより良好な成膜性を付与することが可能となり、更に解像性、アルカリ現像性能を向上させることが出来る。
(d)分岐構造を有する。
本発明において「分岐構造」とは、下記(1)〜(4)のうち少なくとも1つの条件を満たす構造をいう。
(1)環状構造に含まれない3級炭素原子または3級窒素原子を有する。
(2)4級炭素原子を有する。
(3)3以上の置換基を有する芳香環又は脂肪族環を少なくとも一つ含む。
(4)3級リン原子を有する。
(5)イソシアヌレート環を少なくとも一つ含む。
上記分岐構造を有することにより、長期間にわたって安定なアモルファス性を付与することができ、レジスト材料としての、パターン形成に必要な成膜性、光透過性、溶剤可溶性、エッチング耐性に優れる等の特長を有する。また感光基の数を増加させることが出来るため感度を上げることが可能である。
本発明において、前記レジスト化合物(A)が、F≦5を満たす(Fは、全原子数/(全炭素原子数−全酸素原子数)を表す)ことが好ましい。Fが5以下であると、解像度、エッチング耐性等の性能が悪化することがない。
本発明におけるレジスト化合物(A)は、下記式(1)で示されるものが好ましい。
[式(1)中、Xは下記式(I):

で表され、式(1)中少なくとも3以上有し、
Eは、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基であり;
s、t、uはそれぞれ独立して0〜3の整数を表し、複数個のE、X、Z、Yは、各々同一でも異なっていてもよい。
(前記式(I)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、および炭素数3〜12の1−分岐アルキル基からなる群から選ばれる置換基であり;
Aは、水素原子、またはアリルオキシ基、アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、およびクロロメチルオキシ基からなる群から選ばれる置換基であり、Aのうち少なくとも一つはアリルオキシ基、アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、およびクロロメチルオキシ基からなる群から選ばれる置換基であり;
Arは炭素数6〜12の芳香族炭化水素基であり;
Yは炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、炭素数1〜12の置換アルキレン基、または単結合であり;
Zは単結合、または、−O−、−S−および−NH−からなる群から選ばれる置換基を表し;
a1は1〜9の整数であり;
r1は0〜8の整数であり;
a1+r1≦9であり;
nは1である。ただし、複数個のR、A、Ar、a1、r1は、各々同一でも異なっていてもよい。)]
式(1)および式(I)において、
炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等を挙げることができ;
炭素数3〜12の環状炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロドデシル基等を挙げることができ;
炭素数1〜12のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等を挙げることができ;
炭素数3〜12の1−分岐アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、1−メチルウンデカン基等を挙げることができ;
炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ジメチルメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、t−ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基、ドデシレン基等を挙げることができ;
炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロドデシレン基等を挙げることができ;
炭素数1〜12の置換アルキレン基としては、例えば、アミノメチレン基、ヒドロキシルメチレン基、カルボキシルメチレン基、クロロメチレン基、ブロモメチレン基、ヨードメチレン基、メトキシメチレン基、エトキシメチレン基、プロポキシメチレン基、ブトキシメチレン基、アセチルメチレン基、シアノメチレン基、ニトロメチレン基等を挙げることができ;
炭素数6〜12の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等を挙げることができる。
式(1)の化合物は、ジイソシアネートから誘導されたイソシアヌレート、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を反応させた後、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線およびイオンビーム照射あるいはこれにより誘起される化学反応により架橋反応を起こす架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。ジイソシアネートから誘導されたイソシアヌレートを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
本発明で使用する前記レジスト化合物(A)の製造法は特に限定されないが、特に、イソシアネート基を3以上有するポリイソシアネートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類とを反応させた後、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線およびイオンビーム照射あるいはこれにより誘起される化学反応により架橋反応を起こす架橋反応性基導入試剤を塩基触媒下で反応させる製造法が同一反応容器で全工程の製造が可能であり、より簡便で実用的であることから好ましい。
前記イソシアヌレートは特に限定されないが、トリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートフェニル)メタン、ビス(イソシアネートシクロヘキシル)メタン、フェニレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メタキシレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、またはトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されたイソシアヌレートのいずれかであることが好ましい。その中でもトリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートフェニル)メタン、イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、およびメタキシレンジイソシアネートから誘導されたイソシアヌレートが好ましく、トリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートフェニル)メタン、イソホロンジイソシアネート、およびビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンから誘導されたイソシアヌレートが特に好ましい。
前記アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、イソシアネートとの反応性がフェノール性水酸基より高い官能基を有してればよく、特に限定されない。
前記アミノフェノール類として、例えばp−アミノフェノール、m−アミノフェノール、o−アミノフェノール、4−アミノカテコール、3−アミノカテコール、2−アミノレゾルシノール、4−アミノレゾルシノール、5−アミノレゾルシノール、2−アミノハイドロキノン、4−アミノピロガロール、5−アミノピロガロール、2−アミノメチルフェノール、3−アミノメチルフェノール、4−アミノメチルフェノール、4−アミノメチルカテコール、3−アミノメチルカテコール、2−アミノメチルレゾルシノール、4−アミノメチルレゾルシノール、5−アミノメチルレゾルシノール、2−アミノメチルハイドロキノン、4−アミノメチルピロガロール、5−アミノメチルピロガロール、2−アミノフロログリシノール、2−アミノメチルフロログリシノール等が挙げられる。特にp−アミノフェノール、およびm−アミノフェノールが好ましい。
前記ヒドロキシアルキルフェノール類としては、4−ヒドロキシメチルフェノール、3−ヒドロキシメチルフェノール、2−ヒドロキシメチルフェノール、4−ヒドロキシメチルカテコール、3−ヒドロキシメチルカテコール、2−ヒドロキシメチルレゾルシノール、4−ヒドロキシメチルレゾルシノール、5−ヒドロキシメチルレゾルシノール、2−ヒドロキシメチルハイドロキノン、4−ヒドロキシメチルピロガロール、5−ヒドロキシメチルピロガロール等が挙げられる。特に4−ヒドロキシメチルフェノール、および5−ヒドロキシメチルレゾルシノールが好ましい。
前記イソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類、および架橋反応性基導入試剤との反応は、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を非プロトン性極性溶媒に溶解後、これに非プロトン性極性溶媒に溶解したイソシアヌレートを添加するか、非プロトン性極性溶媒に溶解したイソシアヌレートに、非プロトン性極性溶媒に溶解したアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を添加するなどし、次いで5分〜24時間程度撹拌して行う。イソシアネート基を3以上有する化合物が液体の場合は、非プロトン性溶媒に溶解しなくても良い。なお、−5℃〜100℃程度の温度で、1〜150分間程度かけて滴下するのが好ましい。これにより、アミノ基またはヒドロキシアルキル基がイソシアネート基と選択的に反応する。無触媒でも反応は進行するが、塩基触媒の1種以上を使用すると反応速度が高まることがある。
次いで、同じ反応容器中で、アクリロイル基などの架橋反応性基を導入するために、アクリロイルクロライドなどの架橋反応性基導入試剤をトリエチルアミン等の前記塩基触媒存在下で常圧、室温で2〜4時間反応させる。反応溶液に蒸留水を加え結晶を析出させた後、蒸留水で洗浄および/またはカラムクロマトグラフ、高速液体クロマトグラフ等で精製し、乾燥することでレジスト化合物(A)が得られる。
ここで云う架橋反応性基導入試剤とは、架橋反応性基を有する酸、酸塩化物、酸無水物、ジカーボネートなどのカルボン酸誘導体化合物、アルキルハライドやエピハロヒドリン等を言い、例えば、メタアクリロイルクロライド、アクリロイルクロライド、ブロモエチレン、ブロモプロペン、1−プロペニルフェニルクロライド、クロロスチレン、ブロモクロロメタン、1−ブロモメチル−4−クロロメチルベンゼンが挙げられ、特にアクリロイルクロライド、3−ブロモプロペン、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、ブロモクロロメタンが好ましい。当該架橋反応性基とは、炭素−炭素多重結合基、シクロプロピル基、エポキシ基、アジド基、ハロゲン化フェニル基、およびクロロメチル基等である。
上記反応に用いる非プロトン性極性溶媒としては、イソシアネート基を3以上有する化合物と、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類、架橋反応性基導入試剤、およびその生成物であるレジスト化合物(A)を溶解できれば、とくに制限は無く、従来公知の非プロトン性極性溶媒を用いることができる。例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等をあげることができる。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いても良い。
上記反応に用いる塩基触媒としては、アルカリ性化合物であれば良く、例えば、モノ−、ジ−あるいはトリアルキルアミン類、モノ−、ジ−あるいはトリアルカノールアミン類、複素環式アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、コリン等のアルカリ性化合物、アルキルアンモニウム塩、アルコラート等の金属化合物の1種以上使用することが好ましい。中でも、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミンなどのトリアルキルアミン類が好ましく、特にトリエチルアミンが好ましい。
その他の方法としては、前記イソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を反応させた後、反応液を多量の水に加えて結晶化させ、ろ別した結晶をアセトンに溶解した後、再度、多量の水に加え結晶化させ、中間体であるポリフェノール化合物を得る。その後、同じ、または別の容器で、ポリフェノール化合物とアクリロイル基などの架橋反応性基を導入するために、アクリロイルクロライドなどの架橋反応性基導入試剤をトリエチルアミン等の前記塩基触媒存在下で常圧、室温で2〜4時間反応させる。反応溶液に蒸留水を加え結晶を析出させた後、蒸留水で洗浄および/またはカラムクロマトグラフ、高速液体クロマトグラフ等で精製し、乾燥することでレジスト化合物(A)が得られる。
また、前記イソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を反応させた後、反応液を多量の水に加えて結晶化させ、ろ別した結晶をアセトンに溶解した後、再度、多量の水に加え結晶化させ、中間体であるポリフェノール化合物を得る。その後、同じ、または別の容器で、ポリフェノール化合物とアリル基などの架橋反応性基を導入するために、3−ブロモプロペンなどの架橋反応性基導入試剤を炭酸カリウム、ヨウ化ナトリウム等の触媒存在下で常圧、室温で2〜40時間反応させる。反応溶液から塩を除去し溶媒を濃縮した後、蒸留水で洗浄および/またはカラムクロマトグラフ、高速液体クロマトグラフ等で精製し、乾燥することでレジスト化合物(A)が得られる。
式(1)で示される化合物の中で、さらに下記式(4)〜(6)で示されるものが好ましい。

式(4)〜(6)中、XとEは前記と同様である。
式(4)〜(6)の化合物は、ジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレート、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を反応させた後、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線およびイオンビーム照射あるいはこれにより誘起される化学反応により架橋反応を起こす架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。ジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートを用いることにより、分岐構造を有する分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
ジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートは、前記の化合物を用いることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
ジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応は、前記のイソシアネート基を3以上有する化合物と、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。反応終了後、カラムクロマトにより分離することにより、もしくは、単量体のイソシアヌレートを原料に用いることにより、対応する単量体の式(4)〜(6)の化合物を選択的に得ることができる。
前記式(4)〜(6)で表される化合物のうち特に好ましいのは、下記式(19−1)〜(23−4)で表される化合物である。
本発明におけるレジスト化合物(A)は、さらに下記式(2)で示されるものが好ましい。

[式(2)中、Xは前記と同様であり、複数のXは同一でも異なっていてもよく、Gは式(i)〜(v):

のいずれかの構造から誘導される特性基であり、Xは式(i)〜(v)中の芳香環または脂肪族環に3以上結合している。vは3〜15の整数を表す。
{前記式(i)〜(ii)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、および炭素数3〜12の1−分岐アルキル基からなる群から選ばれる置換基であり、Rは水素原子、水酸基、炭素数1〜12の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12の置換アルキル基、および下記式(vi):

(式(vi)中、Eは炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基のいずれかである。)
の特性基からなる群から選ばれる置換基であり、rは0〜4の整数であり、kは1〜7の整数である。但し、複数個のR、rは、各々同一でも異なっていてもよい。
式(iv)〜(v)において、E’は同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に単結合、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基を表し、式(2)のXはE’に結合する。}]
式(2)の炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜12の1−分岐アルキル基、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、炭素数1〜12の置換アルキレン基は、式(1)と同じものが例示できる。
炭素数1〜12の置換アルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、メチルチオメチル基、エトキシメチル基、エチルチオメチル基、メトキシエトキシメチル基、ベンジルオキシメチル基、ベンジルチオメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ニトロメチル基、メトキシエチル基、メチルチオエチル基、エトキシエチル基、エチルチオエチル基、メトキシエトキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、ベンジルチオエチル基、クロロエチル基、ブロモエチル基、ニトロエチル基等を挙げることができる。
式(2)の化合物は、モノイソシアネートのオリゴマーまたはトリイソシアネート、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を反応させることにより製造される。モノイソシアネートのオリゴマーまたはトリイソシアネートを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
モノイソシアネートのオリゴマーまたはトリイソシアネートは特に限定されないが、イソシアネートフェニルメタンのオリゴマー、トリス(イソシアネートフェニル)メタン、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート、メシチレントリイソシアネート、トリイソシアネートベンゼン、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、またはビシクロヘプタントリイソシアネートのいずれかであることが好ましい。その中でもイソシアネートフェニルメタンのオリゴマー、トリス(イソシアネートフェニル)メタン、およびトリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートが特に好ましい。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
モノイソシアネートのオリゴマーまたはトリイソシアネートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
式(2)で示される化合物の中で、さらに下記式(9)〜(14)で示されるものが好ましい。
式(9)〜(14)において、X、Rおよびkは前記と同様である。
式(9)の化合物は、トリス(イソシアネートフェニル)メタン、およびアミノフェノール類、ヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。トリス(イソシアネートフェニル)メタンを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
トリス(イソシアネートフェニル)メタンと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
式(10)の化合物は、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を反応させることにより製造される。トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応と同様の方法で行うことができる。
式(11)の化合物は、イソシアネートフェニルメタンのオリゴマー、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。イソシアネートフェニルメタンのオリゴマーを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
イソシアネートフェニルメタンのオリゴマーと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
式(12)の化合物は、メシチレントリイソシアネート、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。メシチレントリイソシアネートを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
メシチレントリイソシアネートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応と同様の方法で行うことができる。
式(13)の化合物は、トリイソシアネートベンゼン、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。トリイソシアネートベンゼンを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
トリイソシアネートベンゼンと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
式(14)の化合物は、シクロヘキサントリイソシアネート、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。シクロヘキサントリイソシアネートを用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
シクロヘキサントリイソシアネートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
前記式(9)〜(14)で表される化合物のうち特に好ましいのは、下記式(26−1)〜(32−4)で表される化合物である。
本発明におけるレジスト化合物(A)は、さらに下記式(3)で示されるものが好ましい。

[式(3)中、Rは水素原子、炭素数1〜12の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、および炭素数1〜12の置換アルキル基からなる群から選ばれる置換基であり、X、Eおよびkは前記と同様であり、
Bは式(vi):

(式(vi)中、XとEは前記と同様である。)
で表される特性基または水素原子であり、E及びE’は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して単結合又は炭素数1〜11の2価の炭化水素基を表す。ただし、EとE’の炭素数の合計は0〜11である。Jは−O−、−S−、−NH−および単結合からなる群から選ばれる置換基である。但し、複数個のB、E、E’、E、Jは、各々同一でも異なっていてもよい。]
式(3)のRが表す炭素数1〜12の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、および炭素数1〜12の置換アルキル基としては、式(1)と同じものが例示できる。
式(3)および(vi)の炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、炭素数1〜12の置換アルキレン基は、式(1)と同じものが例示できる。炭素数1〜11の2価の炭化水素基(E、E’)としては、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、デシレン、ウンデシレン等が挙げられる。
式(3)の化合物は、ジイソシアネートから誘導されるビューレット体、アロハネート体、またはウレタン体、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。ジイソシアネートから誘導されるビューレット体、アロハネート体、またはウレタン体を用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
ジイソシアネートから誘導されるビューレット体、アロハネート体、またはウレタン体は特に限定されないが、トリレンジイソシアネート,ビス(イソシアネートフェニル)メタン、ビス(イソシアネートシクロヘキシル)メタン、フェニレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メタキシレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、またはトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されるビューレット体、アロハネート体、またはウレタン体のいずれかであることが好ましい。その中でもヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されるビューレット体、およびトリレンジイソシアネートから誘導されるウレタン体が特に好ましい。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
ジイソシアネートから誘導されるビューレット体、アロハネート体、またはウレタン体と、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
式(3)で示される化合物の中で、さらに式(8)で示されるものが好ましい。

式(8)中、R、E、X、J、kは前記と同様である。但し、複数個のR、E、X、Jは、各々同一でも異なっていても良い。
式(8)の化合物は、ジイソシアネートから誘導されるウレタン体、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。ジイソシアネートから誘導されるウレタン体を用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
ジイソシアネートから誘導されるウレタン体は特に限定されないが、トリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートフェニル)メタン、ビス(イソシアネートシクロヘキシル)メタン、フェニレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メタキシレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、またはトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されるウレタン体のいずれかであることが好ましい。その中でもトリレンジイソシアネートから誘導されるウレタン体が特に好ましい。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、前記の化合物を用いることができる。
ジイソシアネートから誘導されるウレタン体と、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
前記式(8)で表される化合物のうち特に好ましいのは、下記式(24−1)〜(24−4)で表される化合物である。

本発明におけるレジスト化合物(A)は、さらに下記式(7)で示されるものが好ましい。

式(7)中、E、Xおよびkは前記と同様である。
式(7)の化合物は、ジイソシアネートから誘導されるビューレット体、およびアミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。ジイソシアネートから誘導されるビューレット体を用いることにより、分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
ジイソシアネートから誘導されるビューレット体は特に限定されないが、トリレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートフェニル)メタン、ビス(イソシアネートシクロヘキシル)メタン、フェニレンジイソシアネート,シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メタキシレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、またはトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されるビューレット体のいずれかであることが好ましい。その中でもヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されるビューレット体が特に好ましい。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類としては、前記の化合物を用いることができる。
ジイソシアネートから誘導されるビューレット体と、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記のジイソシアネートから誘導されるイソシアヌレートと、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類および架橋反応性基導入試剤との反応と同様の方法で行うことができる。
前記式(7)で表される化合物のうち特に好ましいのは、下記式(25−1)〜(25−4)で表される化合物である。
本発明におけるレジスト化合物(A)は、前記式(1)〜(14)中のXが下記式(II)〜(III)で表されるものが好ましい。

式(II)〜(III)中、Aは前記と同様であり、mは1〜2の整数である。
Xが式(II)で表される化合物は、イソシアネート基を3以上有する化合物、およびアミノフェノール類および架橋反応性基導入試剤を反応させることにより製造される。Xが式(III)で表される化合物は、イソシアネート基を3以上有する化合物、およびヒドロキシアルキルフェノール類を反応させることにより製造される。イソシアネート基を3以上有する化合物を用いることにより、分岐構造を有する分岐型ポリフェノール化合物を容易に得ることができる。
イソシアネート基を3以上有する化合物としては、前記の化合物を用いることができる。
アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類は、イソシアネートとの反応性がフェノール性水酸基より高い官能基を有してればよく、特に限定されない。
Xが式(II)で表される化合物を製造する際に用いられるアミノフェノール類として、例えばp−アミノフェノール、m−アミノフェノール、o−アミノフェノール、4−アミノカテコール、3−アミノカテコール、2−アミノレゾルシノール、4−アミノレゾルシノール、5−アミノレゾルシノール、2−アミノハイドロキノン、4−アミノパイロガロール、5−アミノパイロガロール、2−アミノフロログリシノール等が挙げられる。特にp−アミノフェノール、m−アミノフェノールが好ましい。
Xが式(III)で表される化合物を製造する際に用いられるヒドロキシアルキルフェノール類としては、4−ヒドロキシメチルフェノール、3−ヒドロキシメチルフェノール、2−ヒドロキシメチルフェノール、4−ヒドロキシメチルカテコール、3−ヒドロキシメチルカテコール、2−ヒドロキシメチルレゾルシノール、4−ヒドロキシメチルレゾルシノール、5−ヒドロキシメチルレゾルシノール、2−ヒドロキシメチルハイドロキノン、4−ヒドロキシメチルパイロガロール、5−ヒドロキシメチルパイロガロール等が挙げられる。特に4−ヒドロキシメチルフェノール、および5−ヒドロキシメチルレゾルシノールが好ましい。
イソシアネート基を3以上有する化合物と、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類との反応は、前記の方法で行うことができる。
前記レジスト化合物(A)の窒素元素含有率は1〜30質量%であるのが好ましく、2〜15質量%であるのがさらに好ましく、5〜15質量%であるのが特に好ましい。窒素元素含有率が上記範囲であると、感度・解像度に優れ、パターン作製に必要な耐熱性および基板密着性を有することが出来る。
また、前記レジスト化合物(A)は、ヒドロキシ安息香酸、ジヒドロキシ安息香酸、またはトリヒドロキシ安息香酸を塩基触媒下で架橋反応性基導入試剤と反応して得られた化合物と、アミノ基を3以上有する化合物を縮合することによっても得られる。この方法は、副生成物を抑制出来るので好ましい。
アミノ基を3以上有する化合物としては、特に限定はされないが、メシチレントリアミン、トリアミノベンゼン、パラローズアニリン、トリス(アミノフェニルメタン)、トリス(アミノフェニル)チオホスフェート、リジンエステルトリアミン、1,6,11−ウンデカントリアミン、1,8−ジアミノ−4−アミノメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリアミン、ビシクロヘプタントリアミン、ノルボルナントリアミン等が挙げられる。これらの化合物の中でメシチレントリアミン、トリアミノベンゼン、パラローズアニリンが特に好ましい。
また、前記レジスト化合物(A)は、アミノフェノール類またはヒドロキシアルキルフェノール類を塩基触媒下で架橋反応性基導入試剤と反応して得られた化合物と、カルボキシル基を3以上有する化合物を縮合することによっても得られる。この方法は、副生成物を抑制出来るので好ましい。
カルボキシル基を3以上有する化合物としては、ベンゼンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、ベンゼントリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸等が挙げられ、特にトリメシン酸等のベンゼントリカルボン酸や各水添トリメシン酸等のシクロヘキサントリカルボン酸が好ましい。
本発明のレジスト組成物は、上記記載のレジスト化合物(A)を一種以上含む。レジスト化合物(A)を一種用いると高解像度が得られ、2種以上用いると成膜性、基板密着性が向上することがある。
本発明のレジスト組成物は、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、およびイオンビームからなる群から選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的にラジカルまたはカチオンを発生する化合物(B)を添加するのが望ましい。
前記化合物(B)の内、ラジカルを発生する化合物(B−1)として、ラジカル開始剤、光励起された増感剤と何らかの作用を及ぼしあうことによりラジカルを発生する化合物、主に紫外光による増感作用とこれによるラジカル発生能を兼備する化合物が挙げられる。前記ラジカル開始剤として、過酸化ベンゾイル、過酸化ジ−tert−ブチル、過酸化ラウロイル、過酸化アセチル、tert−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド等の過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリル、フェニルアゾトリフェニルメタン等のアゾ化合物;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;トリエチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、エチルアルミニウムジクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド等の有機アルミニウム化合物;四エチル鉛、ジエチル亜鉛、ジエチルカドミウム、テトラエチル錫等のその他の有機金属化合物;四塩化チタン、三塩化チタン、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化第2錫、塩化亜鉛、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート、五フッ化リン等の塩化物等が挙げられる。前記、光励起された増感剤と何らかの作用を及ぼしあうことによりラジカルを発生する化合物として、例えば特開昭59−152396号、特開昭61−151197号各公報に記載されている各種チタノセン類(具体的には、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ジ−クロライド、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−フェニル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジシクロペンタジエニル−Ti−2,6−ジ−フルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジ−フルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,6−ジフルオロ−3−(ピル−1−イル)−フェニ−1−イル等)、Bull.Chem.Soc.Japan.33,565(1960)及びJ.Org.Chem.36〔16〕2262 (1971)に開示されている方法により容易に合成可能なヘキサアリールビイミダゾール類(具体的には、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(p−フルオロフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(p−ヨードフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(p−クロロナフチル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(p−クロロフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(p−クロロ−p−メトキシフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(o,p−ジクロロフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(o,p−ジブロモフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(o,p−ジクロロフェニル)ビイミダゾール、2,2’−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(o,p−ジクロロフェニル)ビイミダゾール類等のベンゼン環上にハロゲン置換基を有するヘキサアリールビイミダゾール類等)、ハロゲン化炭化水素誘導体、ジアリールヨードニウム塩、有機過酸化物等が挙げられる。前記、主に紫外光による増感作用とこれによるラジカル発生能を兼備する化合物として、例えば2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−イソプロポキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、(1’−ヒドロキシシクロヘキシル)フェニルケトン、2−メチル−1−(4’−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−(N,N−ジメチルアミノ)−1−(4’−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、1−[4’−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン等のフェニルケトン誘導体、4−(N,N−ジメチルアミノ)安息香酸イソアミルエステル、4−(N,N−ジメチルアミノ)安息香酸エチルエステル等の安息香酸エステル類、(η −2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1,2,3,4,5,6−η)−(1−イソプロピルベンゼン)−アイアンヘキサフルオロフォスフェイト等の有機金属化合物、2,4−ジエチルチオキサントン等の複素芳香環式化合物等が例示できる。
前記化合物(B)の内、カチオンを発生する化合物(B−2)として、下記式(33)〜(40)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも一種類が挙げられる。
式(33)中、R23は、同一でも異なっていても良く、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状アルキル基、炭素数3〜12の分枝状アルキル基、炭素数3〜12の環状アルキル基、炭素数1〜12の直鎖状アルコキシ基、炭素数3〜12の分枝状アルコキシ基、炭素数3〜12の環状アルコキシ基、ヒドロキシル基、またはハロゲン原子であり、Xは、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基、もしくは炭素数6〜12のハロゲン置換アリール基を有するスルホン酸イオン、またはハロゲン化物イオンである。
前記式(33)で示される化合物は、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニル−4−メチルフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル−4−t−ブトキシフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル−4−t−ブトキシ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、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−フルオロフェニル)−4−ヒドロキシフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル−4−ヒドロキシ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、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−フェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−フルオロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムベンゼンスルホネート、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニル−p−トルエンスルホネート、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニルスルホニウム−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニルスルホニウム−4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニルスルホニウム−2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニルスルホニウムヘキサフルオロベンゼンスルホネート、ジフェニルナフチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム−p−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウム−10−カンファースルホネート、およびジフェニル−4−ヒドロキシフェニルスルホニウム−10−カンファースルホネートからなる群から選択される少なくとも一種類であることが好ましい。

式(34)中、XおよびR24は、式(33)のXおよびR23と同様である。
前記式(34)で示される化合物は、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム−4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム−2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム−10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム−10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウム−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム−4−トリフルオロメチルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム−2,4−ジフルオロベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウムへキサフルオロベンゼンスルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムp−トルエンスルホネート、ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムベンゼンスルホネート、およびビス(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウム−10−カンファースルホネートからなる群から選択される少なくとも一種類であることが好ましい。
式(35)中、Qは炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数6〜12のアリーレン基、または炭素数1〜12のアルキレンオキシ基(−R’−O−、ただし、R’は炭素数1〜12のアルキレン基)であり、R25は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜12のハロゲン置換アルキル基、または炭素数6〜12のハロゲン置換アリール基である。
前記式(35)で示される化合物は、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)フタルイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(n−オクタンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルポキシイミド、N−(4−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロベンゼンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(1−ナフタレンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(1−ナフタレンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]へプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、およびN−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ナフチルイミドからなる群から選択される少なくとも一種類であることが好ましい。
式(36)中、R26は、同一でも異なっていても良く、それぞれ独立に、炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分枝アルキル基、炭素数3〜12の環状アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、または炭素数7〜12のアラルキル基である。前記各置換基は炭素数1〜12のアルキル基、水酸基、ハロゲン、炭素数1〜12のハロアルキル基で置換されていてもよい。
前記式(36)で示される化合物は、ジフェニルジスルフォン、ジ(4−メチルフェニル)ジスルフォン、ジナフチルジスルフォン、ジ(4−tert−ブチルフェニル)ジスルフォン、ジ(4−ヒドロキシフェニル)ジスルフォン、ジ(3−ヒドロキシナフチル)ジスルフォン、ジ(4−フルオロフェニル)ジスルフォン、ジ(2−フルオロフェニル)ジスルフォン、およびジ(4−トルフルオロメチルフェニル)ジスルフォンからなる群から選択される少なくとも一種類であることが好ましい。
式(37)中、R27は、同一でも異なっていても良く、それぞれ独立に、炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分枝アルキル基、炭素数3〜12の環状アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数3〜12のヘテロアリール基、または炭素数7〜12のアラルキル基である。前記各置換基は炭素数1〜12のアルキル基、ハロゲン、炭素数1〜12のアルコキシル基で置換されていてもよい。
前記式(37)で示される化合物は、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)−4−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)−4−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)−4−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)−4−メチルフェニルアセトニトリル、およびα−(メチルスルホニルオキシイミノ)−4−ブロモフェニルアセトニトリルからなる群から選択される少なくとも一種類であることが好ましい。
式(38)中、R28は、同一でも異なっていても良く、それぞれ独立に、1以上の塩素原子および1以上の臭素原子を有するハロゲン化アルキル基である。ハロゲン化アルキル基の炭素原子数は1〜5が好ましい。
前記式(38)で示される化合物は、モノクロロイソシアヌール酸、モノブロモイソシアヌール酸、ジクロロイソシアヌール酸、ジブロモイソシアヌール酸、トリクロロイソシアヌール酸、およびトリブロモイソシアヌール酸からなる群から選択される少なくとも一種類であることが好ましい。
式(39)および(40)中、R29およびR30はそれぞれ独立に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等の炭素原子数1〜3のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素原子数3〜12のシクロアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素原子数1〜3のアルコキシル基;フェニル基、トルイル基、ナフチル基等のアリール基であり、好ましくは、炭素原子数6〜10のアリール基である。L29およびL30はそれぞれ独立に1,2−ナフトキノンジアジド基を有する有機基である。1,2−ナフトキノンジアジド基を有する有機基としては、具体的には、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル基、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基、1、2−ナフトキノンジアジド−6−スルホニル基等の1,2−キノンジアジドスルホニル基を好ましいものとして挙げることができる。特に、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニル基および1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基が好ましい。pは1〜3の整数、qは0〜4の整数、かつ1≦p+q≦5である。J29は単結合、炭素原子数2〜4のポリメチレン基、炭素原子数3〜10のシクロアルキレン基、炭素原子数6〜10のフェニレン基、下記式(41):
で表わされる置換基、−R−C(=O)−R−、−R−C(=O)−O−R−、−R−C(=O)−NH−R−、又は−R−O−R−(但し、RとRは同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して単結合又は炭素数1〜3のアルキレン基を表し、RとRの炭素数の合計は0〜3であり;RとRは同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して単結合又は炭素数1〜4のアルキレン基を表し、RとRの炭素数の合計は0〜4である)であり、Y29は水素原子、炭素原子数1〜3のアルキル基、または炭素原子数6〜10のアリール基であり、X29およびX30は、それぞれ下記式(42):
(式(42)中、Z32はそれぞれ独立に、炭素原子数1〜3のアルキル基、炭素原子数3〜10のシクロアルキル基、または炭素原子数6〜10のアリール基であり、R32は炭素原子数1〜3のアルキル基、炭素原子数3〜10のシクロアルキル基、または炭素原子数1〜3のアルコキシル基であり、rは0〜3の整数である。)
で示される基である。
その他の化合物(B)として、ビス(p−トルエンスルホニル)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、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタンなどのビススルホニルジアゾメタン類、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−(ビストリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(4−メトキシナフチル)−4,6−(ビストリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、トリス(2,3−ジブロモプロピル)−1,3,5−トリアジン、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートなどのハロゲン含有トリアジン誘導体等が挙げられる。
また、上記(B)成分は、単独で、または2種以上を使用することができる。本発明の組成物において、(B)成分の使用量は、レジスト化合物100重量部当り、0.1〜30重量部が好ましく、より好ましくは0.5〜20重量部、さらに好ましくは1〜15重量部である。上記範囲であると、感度、解像度、レジストパターンの断面形状が良好であるので好ましい。
本発明のレジスト組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、必要に応じて、その他の成分(C)として、架橋剤、溶解促進剤、溶解制御剤、増感剤、及び界面活性剤等の各種添加剤を1種又は2種以上添加することができる。
[1]架橋剤
本発明においては、感度を上げるため、炭素−炭素多重結合基、シクロプロピル基、アジド基、樹脂ビニル基、アリル基、シンナモイル基、ビニルシリル基、エポキシ基、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化フェニル基を有する化合物、または樹脂を添加することもでき、特に、炭素−炭素多重結合基、シクロプロピル基、エポキシ基、アジド基、ハロゲン化フェニル基、およびハロゲン化メチル基を有する化合物、または樹脂が好ましい。
これらの架橋剤は、単独でまたは2種以上を使用することができる。架橋剤の配合量は、レジスト化合物100重量部当たり、50重量部以下が好ましく、より好ましくは25重量部以下、特に好ましくは5重量部以下である。
[2]増感剤
増感剤は、照射された放射線のエネルギーを吸収して、そのエネルギーを前記化合物(B)に伝達し、それによりラジカルまたはカチオンの生成量を増加する作用を有し、レジストの見掛けの感度を向上させる成分である。このような増感剤としては、例えば、米国特許第3,479,185号明細書に開示されているロイコクリスタルバイオレットやロイコマラカイトグリーンの様なトリフェニルメタン系ロイコ色素、エリスロシンやエオシンYのような光還元性染料、米国特許第3,549,367号明細書、米国特許第3,652,275号明細書等に開示されているミヒラーズケトンやアミノスチリルケトン、あるいはベンゾフェノン、ビアセチルの様な芳香族ケトン類、米国特許第3,844,790号明細書に示されるβ−ジケトン類、米国特許第4,162,162号明細書に見られるインダノン類、特開昭52−112681号公報に示されるケトクマリン類、特開昭59−56403号公報で開示されているアミノスチレン誘導体やアミノフェニルブタジエン誘導体、米国特許第4,594,310号明細書に見られるアミノフェニル複素環類、米国特許第4,966,830号明細書に示されるジュロリジン複素環類、特開平5−241338号公報に示されるピロメテン系色素、ピレン類、フェノチアジン類、フルオレン類等を挙げることができるが、特に限定はされない。
これらの増感剤は、単独でまたは2種以上を使用することができる。増感剤の配合量は、レジスト化合物100重量部当たり、30重量部以下が好ましく、より好ましくは10重量部以下である。
[3]界面活性剤
界面活性剤は、本発明のレジスト組成物の塗布性やストリエーション、レジストとしての現像性等を改良する作用を有する成分である。このような界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系あるいは両性のいずれでも使用することができる。これらのうち、好ましい界面活性剤はノニオン系界面活性剤である。ノニオン系界面活性剤は、感放射線性組成物に用いる溶剤との親和性がよく、より効果がある。ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類等の他、以下商品名で、エフトップ(ジェムコ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業社製)、フロラード(住友スリーエム社製)、アサヒガード、サーフロン(以上、旭硝子社製)、ペポール(東邦化学工業社製)、KP(信越化学工業社製)、ポリフロー(共栄社油脂化学工業社製)等の各シリーズを挙げることができるが、特に限定はされない。
界面活性剤の配合量は、レジスト化合物100重量部当たり、界面活性剤の有効成分として、2重量部以下が好ましい。
[4]上記架橋剤、増感剤、及び界面活性剤以外のその他の添加剤
更に、本発明のレジスト組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、必要に応じて、上記架橋剤、増感剤、及び界面活性剤以外のその他の添加剤を1種又は2種以上配合することができる。その他の添加剤としては、例えば、溶解促進剤、溶解制御剤、染料、顔料、及び接着助剤等が挙げられる。例えば、染料又は顔料を配合すると、露光部の潜像を可視化させて、露光時のハレーションの影響を緩和できるので好ましい。また、接着助剤を配合すると、基板との接着性を改善することができるので好ましい。更に、他の添加剤としては、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤、形状改良剤等、具体的には4−ヒドロキシ−4’−メチルカルコン等を挙げることができる。
本発明のレジスト組成物は、通常は、使用時に各成分を溶剤に溶解して均一溶液とし、その後、必要に応じて、例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することにより調製される。この場合、上記均一溶液中の全固形分濃度は、通常50質量%以下、好ましくは1〜50質量%、更に好ましくは1〜30質量%、より好ましくは1〜10質量%である。
本発明のレジスト組成物の調製に使用される前記溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル等の乳酸エステル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸n−ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−3−メチルプロピオン酸ブチル、3−メトキシ−3−メチル酪酸ブチル、アセト酢酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ラクトン等のラクトン類等を挙げることができるが、特に限定はされない。これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を使用することができる。
本発明のレジスト組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲で、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線およびイオンビーム照射あるいはこれにより誘起される化学反応により架橋反応を起こす架橋反応性基であるビニル基、アリル基、シンナモイル基、ビニルシリル基、エポキシ基、クロロメチル基、ハロゲン化フェニル基を有する化合物および/または樹脂を併用することができる。架橋反応性基を有する化合物および/または樹脂としては、特に限定されないが、前記アルカリ水溶液に可溶である化合物および/または樹脂と、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線およびイオンビーム照射あるいはこれにより誘起される化学反応により架橋反応を起こす架橋反応性基導入試剤を塩基触媒下で反応させ、製造される化合物および/または重合体、あるいはこれらの誘導体などが挙げられる。ここで云う架橋反応性基導入試剤とは、架橋反応性基を有する酸、酸塩化物、酸無水物、ジカーボネートなどのカルボン酸誘導体化合物やアルキルハライド等を云う。これらの中で、酸塩化物が特に好ましい。当該架橋反応性基とは、ビニル基、アリル基、シンナモイル基、ビニルシリル基、エポキシ基、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化フェニル基である。これらは一種以上を混合して用いても良い。
本発明のレジスト組成物の配合は、全固形分中、通常、前記レジスト化合物(A)40〜99.998重量%、前記化合物(B)0.001〜10重量、その他の成分(C)0.001〜50重量が好ましく、全固形分中、レジスト化合物(A)90〜99.999重量%、前記化合物(B)0.001〜10重量がさらに好ましい。上記範囲内にすることで、解像度等の性能に優れる。全固形分中、前記化合物(B)が無くともネガ型レジストとして機能する場合には、レジスト化合物(A)100重量%が特に好ましい。
本発明においてレジスト基板とは、基板上に前記レジスト組成物からなるレジスト膜が形成されているレジスト基板であり、パターン形成基板とは、前記レジスト基板上のレジスト膜を露光、現像して得られるパターン化したレジスト膜を有する基板である。また、「パターン形成材料」とは、レジスト基板上に形成され、光、極端紫外線(EUV)、電子線または放射線の照射等によりパターン形成可能な組成物をいい、「レジスト膜」と同義である。「パターン配線基板」とはパターン形成基板をエッチングして得られたパターン化された配線を有する基板である。
本発明のレジスト組成物を用いたレジストパターンの形成方法としては、前記レジスト組成物を基板上に塗布してレジスト膜を形成する工程、必要に応じレジスト膜を加熱処理する工程、レジスト膜を可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、およびイオンビームからなる群から選ばれるいずれかの放射線を照射して露光する工程、及び、必要に応じて加熱処理した後、露光レジスト膜をアルカリ現像液を用いて現像する工程とを含む方法が挙げられる。
レジストパターンを形成するには、まず、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆されたウエハー等の基板上に本発明のレジスト組成物を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布手段によって塗布することによりレジスト被膜を形成する。必要に応じて、基板上にヘキサメチレンジシラザン等の表面処理剤を予め塗布してもよい。
次いで、必要に応じ、塗布した基板を加熱する。その加熱条件は、感放射線性組成物の配合組成等により変わるが、20〜250℃が好ましく、より好ましくは20〜150℃である。加熱することによって、レジストの基板に対する密着性が向上する場合があり好ましい。次いで、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、およびイオンビームからなる群から選ばれるいずれかの放射線により、レジスト膜を所望のパターンに露光する。露光条件等は、感放射線性組成物の配合組成等に応じて適宜選定される。本発明においては、露光における高精度の微細パターンを安定して形成するために、放射線照射後に加熱するのが好ましい。その加熱条件は、感放射線性組成物の配合組成等により変わるが、20〜250℃が好ましく、より好ましくは20〜150℃である。
次いで、露光されたレジスト膜をレジスト可溶現像液で現像することにより、所定のレジストパターンを形成する。前記レジスト可溶現像液としては、レジスト溶液を調整した溶剤と同じ物が使用でき、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;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エチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、乳酸n−プロピル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル等の乳酸エステル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸n−ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メトキシ−3−メチルプロピオン酸ブチル、3−メトキシ−3−メチル酪酸ブチル、アセト酢酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;γ−ラクトン等のラクトン類等を挙げることができるが、特に限定はされない。これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を使用することができる。
また、前記レジスト可溶現像液には、前記界面活性剤を適量添加することもできる。これにより、レジストに対する現像液の濡れ性を高めることが出来るので好ましい。
レジストパターンを形成した後、エッチングすることによりパターン配線基板が得られる。エッチングの方法はプラズマガスを使用するドライエッチングなど公知の方法で行うことが出来る。
レジストパターンを形成した後、めっきを行うことも出来る。上記めっき法としては、例えば、銅めっき、はんだめっき、ニッケルめっき、金めっきなどがある。
また、レジストパターンはレジスト可溶現像液より溶解性の高い有機溶剤で剥離することが出来る。上記有機溶剤として、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート),PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル),EL(乳酸エチル)等が挙げられる。上記剥離方法としては、例えば、浸漬方法、スプレイ方式等が挙げられる。またレジストパターンが形成された配線基板は、多層配線基板でも良く、小径スルーホールを有していても良い。
本発明のレジスト組成物を用いて得られる配線基板は、レジストパターン形成後、金属を真空中で蒸着し、その後レジストパターンを溶液で溶かす方法、すなわちリフトオフ法により形成することもできる。
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に限定はされない。
<合成例1>〜<合成例28>
化合物の構造は元素分析およびH−NMR測定で確認した。それらの分析結果を第1表および第2表に示す。なお、第1表中、各化合物の原子数を示性式の値として示し、元素の重量百分率の値を計算値、実測値として示し、F=全原子数/(全炭素原子数−全酸素原子数)の値を算出した値を示す。H−NMR測定結果を第2表に示す。
合成例1:化合物(26−1)の合成
トリフェニルメタントリイソシアネート(TPMTI)の酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液(Bayer製デスモジュールRE、NCO当量:441、不揮発分:27重量%)2.21gにジメチメアセトアミド(DMAc)3mlを加えた溶液を滴下ロートを用いて、p−アミノフェノール(AP)0.55g/5mmol(1.0当量)のDMAc5ml溶液にゆっくり滴下し、室温で1時間攪拌した。更にアクリロイルクロライド(ACROS社製試薬)2.12g(22.5mmol)、トリエチルアミン(関東化学(株)製試薬)2.29gをゆっくり滴下し、室温で3時間攪拌した。反応液を多量の水に加え再沈殿を繰り返したところ、白色粉末が得られた。得られた白色粉末をヘキサン/酢酸エチル/DMAc=3/4/100(体積比)の混合溶媒を用い、カラムクロマトグラフで精製し、主成分を取り出した。最後に減圧乾燥を行い、化合物(26−1)0.89gを得た。
合成例2:化合物(26−2)の合成
TPMTIの酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液2.21gにDMAc3mlを加えた溶液を滴下ロートを用いて、AP0.55g/5mmol(1.0当量)のDMAc5ml溶液にゆっくり滴下し、室温で1時間攪拌した。反応液を多量の水に加えて結晶化させ、ろ別した結晶をアセトンに溶解した後、再度、多量の水に加え結晶化させ、白色粉末0.5gを得た。得られた白色粉末をヘキサン/酢酸エチル/DMAc=3/4/100(体積比)の混合溶媒を用い、カラムクロマトグラフで精製し、主成分を取り出した。次にその主成分0.5g、3−ブロモプロペン(ACROS社製試薬)3.02g(25mmol)、炭酸カリウム(関東化学(株)製試薬)3.5g(25mmol)、ヨウ化ナトリウム(関東化学(株)製試薬)0.036g(0.25mmol)、アセトン30mlを加え、窒素気流下中、55℃で24時間撹拌した。反応終了後、塩をろ過し、溶媒を濃縮した後、ヘキサン/酢酸エチル/DMAc=3/4/100(体積比)の混合溶媒を用い、カラムクロマトグラフで精製し、主成分を取り出した。最後に減圧乾燥を行い、化合物(26−2)0.86gを得た。
合成例3:化合物(26−3)の合成
TPMTIの酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液2.21gにDMAc3mlを加えた溶液を滴下ロートを用いて、AP0.55g/5mmol(1.0当量)のDMAc5ml溶液にゆっくり滴下し、室温で1時間攪拌した。反応液を多量の水に加えて結晶化させ、ろ別した結晶をアセトンに溶解した後、再度、多量の水に加え結晶化させ、白色粉末0.5gを得た。得られた白色粉末をヘキサン/酢酸エチル/DMAc=3/4/100(体積比)の混合溶媒を用い、カラムクロマトグラフで精製し、主成分を取り出した。次にその主成分0.5g、エピクロルヒドリン1.8g(92.5mmol)、2−プロパノール0.73gを仕込み、40℃に昇温して均一に溶解した後、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液0.32gを90分かけて滴下した。その間に徐々に昇温し、滴下終了後には系内が65℃になるようにし、30分攪拌した。次いで、生成物から過剰のエピクロルヒドリンと2−プロパノールを減圧下で留去し、メチルイソブチルケトン2gに溶解させ、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液0.02gを加え、65℃で1時間撹拌した。その後、反応液に第一リン酸ナトリウム水溶液を加えて、過剰の水酸化ナトリウムを中和し、水洗して副生塩を除去した。次いで完全にメチルイソブチルケトンを除去し、最後に減圧乾燥を行い、化合物(26−3)0.22gを得た。
合成例4:化合物(26−4)の合成
TPMTIの酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液2.21gにDMAc3mlを加えた溶液を滴下ロートを用いて、AP0.55g/5mmol(1.0当量)のDMAc5ml溶液にゆっくり滴下し、室温で1時間攪拌した。更にブロモクロロメタン3.24g(25mmol)、トリエチルアミン(関東化学(株)製試薬)2.29gをゆっくり滴下し、室温.で3時間攪拌した。反応液を多量の水に加え再沈殿を繰り返したところ、白色粉末が得られた。得られた白色粉末をヘキサン/酢酸エチル/DMAc=3/4/100(体積比)の混合溶媒を用い、カラムクロマトグラフで精製し、主成分を取り出した。最後に減圧乾燥を行い、化合物(26−4)0.67gを得た。
合成例5:化合物(27−1)の合成
TPMTIの酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液2.21gと3,5−ジヒドロキシベンジルアルコール(DHBA)0.70g/5mmol(1.0当量)、およびアクリロイルクロライド4.24g(45.0mmol)の反応を合成例1と同様に反応させ、化合物(27−1)1.02gを得た。
合成例6:化合物(27−2)の合成
TPMTIの酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液2.21gとDHBA0.70g/5mmol(1.0当量)、および3−ブロモプロペン6.04g(50mmol)の反応を合成例2と同様に反応させ、化合物(27−2)0.99gを得た。
合成例7:化合物(27−3)の合成
TPMTIの酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液2.21gとDHBA0.70g/5mmol(1.0当量)、およびエピクロルヒドリン7.2g(185.0mmol)の反応を合成例3と同様に反応させ、化合物(27−3)0.55gを得た。
合成例8:化合物(27−4)の合成
TPMTIの酢酸エチル/モノクロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液2.21gとDHBA0.70g/5mmol(1.0当量)、およびブロモクロロメタン6.48g(50mmol)の反応を合成例4と同様に反応させ、化合物(27−4)0.67gを得た。
合成例9:化合物(28−1)の合成
トリス(フェニルイソシアネート)チオホスフェート(TIPTP)の酢酸エチル/クロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液(Bayer製デスモジュールRFE、NCO当量:581、不揮発分:27重量%)2.91gとAP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびアクリロイルクロライド2.12g(22.5mmol)の反応を合成例1と同様に反応させ、化合物(28−1)0.62gを得た。
合成例10:化合物(28−2)の合成
TIPTPの酢酸エチル/クロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液(Bayer製デスモジュールRFE、NCO当量:581、不揮発分:27重量%)2.91gとAP0.55g/5mmol(1.0当量)、および3−ブロモプロペン3.02g(25mmol)の反応を合成例2と同様に反応させ、化合物(28−2)0.65gを得た。
合成例11:化合物(28−3)の合成
TIPTPの酢酸エチル/クロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液(Bayer製デスモジュールRFE、NCO当量:581、不揮発分:27重量%)2.91gとAP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびエピクロルヒドリン1.8g(92.5mmol)の反応を合成例3と同様に反応させ、化合物(28−3)0.65gを得た。
合成例12:化合物(28−4)の合成
TIPTPの酢酸エチル/クロロベンゼン(70/3(重量比))27重量%溶液(Bayer製デスモジュールRFE、NCO当量:581、不揮発分:27重量%)2.91gとAP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびブロモクロロメタン3.24g(25mmol)の反応を合成例4と同様に反応させ、化合物(28−4)0.61gを得た。
合成例13:化合物(29−1)の合成
ポリメチレンポリイソシアネート(MDI)(住化バイエルウレタン(株)製スミジュール44V20、NCO当量:135、不揮発分:100重量%)0.62gにDMAc5mlを加えた溶液を滴下ロートを用いて、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびアクリロイルクロライド2.12g(22.5mmol)の反応を合成例1と同様に反応させ、化合物(29−1)0.55gを得た。
合成例14:化合物(29−2)の合成
MDI(住化バイエルウレタン(株)製スミジュール44V20、NCO当量:135、不揮発分:100重量%)0.62gとAP0.55g/5mmol(1.0当量)、および3−ブロモプロペン3.02g(25mmol)の反応を合成例2と同様に反応させ、化合物(29−2)0.34gを得た。
合成例15:化合物(29−3)の合成
MDI(住化バイエルウレタン(株)製スミジュール44V20、NCO当量:135、不揮発分:100重量%)0.62gとAP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびエピクロルヒドリン1.8g(92.5mmol)の反応を合成例3と同様に反応させ、化合物(29−3)0.65gを得た。
合成例16:化合物(29−4)の合成
MDI(住化バイエルウレタン(株)製スミジュール44V20、NCO当量:135、不揮発分:100重量%)0.62gとAP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびブロモクロロメタン3.24g(25mmol)の反応を合成例4と同様に反応させ、化合物(29−4)0.58gを得た。
合成例17:化合物(24−1)の合成
トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体(TDITMP)の酢酸エチル75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールL75、NCO当量:324、不揮発分:75重量%)1.58gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびアクリロイルクロライド2.12g(22.5mmol)の反応を合成例1と同様に反応させ、化合物(24−1)0.58gを得た。
合成例18:化合物(24−2)の合成
TDITMPの酢酸エチル75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールL75、NCO当量:324、不揮発分:75重量%)1.58gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、および3−ブロモプロペン3.02g(25mmol)の反応を合成例2と同様に反応させ、化合物(24−2)0.34gを得た。
合成例19:化合物(24−3)の合成
TDITMPの酢酸エチル75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールL75、NCO当量:324、不揮発分:75重量%)1.58gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびエピクロルヒドリン1.8g(92.5mmol)の反応を合成例3と同様に反応させ、化合物(24−3)0.65gを得た。
合成例20:化合物(24−4)の合成
TDITMPの酢酸エチル75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールL75、NCO当量:324、不揮発分:75重量%)1.58gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびブロモクロロメタン3.24g(25mmol)の反応を合成例4と同様に反応させ、化合物(24−4)0.58gを得た。
合成例21:化合物(25−1)の合成
ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体(HDI)のメトキシプロピルアセテート/キシレン75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールN75、NCO当量:255、不揮発分:75重量%)1.31gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびアクリロイルクロライド2.12g(22.5mmol)の反応を合成例1と同様に反応させ、化合物(25−1)0.58gを得た。
合成例22:化合物(25−2)の合成
HDIのメトキシプロピルアセテート/キシレン75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールN75、NCO当量:255、不揮発分:75重量%)1.31gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、および3−ブロモプロペン3.02g(25mmol)の反応を合成例2と同様に反応させ、化合物(25−2)0.34gを得た。
合成例23:化合物(25−3)の合成
HDIのメトキシプロピルアセテート/キシレン75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールN75、NCO当量:255、不揮発分:75重量%)1.31gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびエピクロルヒドリン1.8g(92.5mmol)の反応を合成例3と同様に反応させ、化合物(25−3)0.65gを得た。
合成例24:化合物(25−4)の合成
HDIのメトキシプロピルアセテート/キシレン75重量%溶液(住化バイエルウレタン(株)製スミジュールN75、NCO当量:255、不揮発分:75重量%)1.31gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびブロモクロロメタン3.24g(25mmol)の反応を合成例4と同様に反応させ、化合物(25−4)0.58gを得た。
合成例25:化合物(19−1)の合成
トリレンジイソシアネートのイソシアヌレート(TDI)の酢酸ブチル50重量%溶液(大日本インキ工業製バーノックD−800、NCO当量:592、不揮発分:51重量%)2.89gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびアクリロイルクロライド2.12g(22.5mmol)の反応を合成例1と同様に反応させ、化合物(19−1)0.58gを得た。
合成例26:化合物(19−2)の合成
TDIの酢酸ブチル50重量%溶液(大日本インキ工業製バーノックD−800、NCO当量:592、不揮発分:51重量%)2.89gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、および3−ブロモプロペン3.02g(25mmol)の反応を合成例2と同様に反応させ、化合物(19−2)0.34gを得た。
合成例27:化合物(19−3)の合成
TDIの酢酸ブチル50重量%溶液(大日本インキ工業製バーノックD−800、NCO当量:592、不揮発分:51重量%)2.89gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびエピクロルヒドリン1.8g(92.5mmol)の反応を合成例3と同様に反応させ、化合物(19−3)0.65gを得た。
合成例28:化合物(19−4)の合成
TDIの酢酸ブチル50重量%溶液(大日本インキ工業製バーノックD−800、NCO当量:592、不揮発分:51重量%)2.89gと、AP0.55g/5mmol(1.0当量)、およびブロモクロロメタン3.24g(25mmol)の反応を合成例4と同様に反応させ、化合物(19−4)0.58gを得た。
実施例1〜36、比較例1
第3表記載のレジスト化合物(A)、化合物(B)、溶媒を均一溶液としたのち、孔径0.2μmのテフロン(登録商標)製メンブランフィルターで濾過して、レジスト組成物を調製した。得られたレジスト組成物をシリコンウエハーに回転塗布し、レジスト膜を形成した。得られた各レジスト膜の成膜性を第5表に示す。
レジストを清浄なシリコンウェハー上に回転塗布した後、オーブン中で露光前ベーク(PB)して、厚さ0.2μmのレジスト膜を形成した。該レジスト被膜を、実施例1〜32は、波長365nmのi線で露光し、実施例33〜36、および比較例1は、電子線で露光し、その後、オーブン中で露光後ベークした(第4表)。静置法により、23℃で、DMAcで5秒間現像を行った。その後、乾燥して、ネガ型のレジストパターンを形成した。得られた各レジストパターンを下記の方法により評価した。評価結果を第5表に示す。
(1)化合物の安全溶媒溶解度試験
レジスト化合物(A)の安全溶媒への溶解度試験を23℃で行った。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよび乳酸エチルから選択され、かつ、一番溶解する溶媒への溶解量を、下記基準で評価した。
A:5重量%以上溶解した
B:0.1重量%以上〜5重量%未満溶解した
C:溶解しなかった
(2)レジスト膜の成膜性評価
レジスト組成物をシリコンウエハー上にスピンコーターで回転塗布し、レジスト膜を形成し、その後110℃のホットプレートで60分間加熱し、6インチシリコンウエハーのレジスト被膜を、下記基準で評価した。
A:表面性良好
C:一部、白化もしくは表面に凹凸が生じた
(3)レジストパターン評価
(3−1)5μmL&S
現像後のレジストパターンを光学顕微鏡で観察し、5μmのラインアンドスペースの形成の有無を確認し、下記基準で評価した。
A:確認
C:確認できず
(3−2)100nmL&S
現像後のレジストパターンを電子顕微鏡で観察し、100nmL&Sのラインアンドスペースの形成の有無を確認し、下記基準で評価した。
A:確認
C:確認できず
化合物(A)
C-1:カリックスレゾルシナレーン誘導体(製造法:特開平9-236919)
化合物(B)
R-1:Irgacure 907(2−メチル−1−[(4−メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
溶媒
S-1:プロピレングリコールモノメチルモノアセテート(東京化成工業(株))
S-2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(東京化成工業(株))
S-3:乳酸エチル(関東化学(株))
S-4:N,N−ジメチルアセトアミド(関東化学(株))
S-5:塩化メチレン(関東化学(株))
S-1/S-3:S-1/S-3(重量比4 /10)混合溶媒

Claims (30)

  1. (a)〜(d)のすべての条件を満たすレジスト化合物(A)を一種以上含むレジスト組成物であって、該レジスト化合物(A)が、下記式(1)、(2)、(3)又は(7)で表わされる化合物であるレジスト組成物。
    (a)可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、およびイオンビームからなる群から選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的に架橋反応を起こす架橋反応性基を分子中に少なくとも1個有する。
    (b)分子中に、ウレア基、ウレタン基、アミド基、およびイミド基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を有する。
    (c)分子量が500〜5000である。
    (d)分岐構造を有する。

    [式(1)中、Xは下記式(II)または(III)

    で表され、式(1)中少なくともXを3以上有し、;
    Eは、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基であり;
    s、t、uはそれぞれ独立して0〜3の整数を表し、複数個のE、X、Z、Yは、各々同一でも異なっていてもよい。
    (前記式(II)または(III)Aは、水素原子、またはアリルオキシ基、アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、およびクロロメチルオキシ基からなる群から選ばれる置換基であり、Aのうち少なくとも一つはアリルオキシ基、アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、およびクロロメチルオキシ基からなる群から選ばれる置換基であり
    mは1〜2の整数である。)]

    [式(2)中、Xは前記と同様であり、複数のXは同一でも異なっていてもよく、Gは下記式(i)〜(v):

    のいずれかの構造から誘導される特性基であり、
    Xは式(i)〜(v)中の芳香環または脂肪族環に3以上結合しており、
    vは3〜15の整数を表す。
    {前記式(i)〜(ii)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、および炭素数3〜12の1−分岐アルキル基からなる群から選ばれる置換基であり、Rは水素原子、水酸基、炭素数1〜12の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12の置換アルキル基、および下記式(vi):

    (式(vi)中、Eは、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基のいずれかである。)の特性基からなる群から選ばれる置換基であり、rは0〜4の整数であり、kは1〜7の整数であり、複数個のR、rは、各々同一でも異なっていてもよく;式(iv)〜(v)中、E’は同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に単結合、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基を表し、XはE’に結合する。}]

    [式(3)中、Rは、水素原子、炭素数1〜12の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、および炭素数1〜12の置換アルキル基からなる群から選ばれる置換基であり、X、Eおよびkは前記と同様であり、
    Bは下記式(vi):

    (式(vi)中、XとEは前記と同様である)
    で表される特性基または水素原子であり、E及びE’は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して単結合又は炭素数1〜11の2価の炭化水素基を表す。ただし、EとE’の炭素数の合計は0〜11である。Jは−O−、−S−、−NH−および単結合からなる群から選ばれる基である。但し、複数個のB、E、E’、E、Jは、各々同一でも異なっていてもよい。]

    (式(7)中、E、Xおよびkは前記と同様である。)
  2. 前記レジスト化合物(A)の分子中に、前記架橋反応性基が2個以上ある請求項1記載のレジスト組成物。
  3. 前記分岐構造が下記(1)〜(5)のうち少なくとも1つの条件を満たす構造である請求項1又は2記載のレジスト組成物。
    (1)環状構造に含まれない3級炭素原子または3級窒素原子を有する。
    (2)4級炭素原子を有する。
    (3)3以上の置換基を有する芳香環又は脂肪族環を少なくとも一つ含む。
    (4)3級リン原子を有する。
    (5)イソシアヌレート環を少なくとも一つ含む。
  4. 前記レジスト化合物(A)が、
    F≦5(Fは、全原子数/(全炭素原子数−全酸素原子数)を表す。)
    を満たす請求項1〜3のいずれかに記載のレジスト組成物。
  5. 前記レジスト化合物(A)の前記架橋反応性基が、炭素−炭素多重結合基、シクロプロピル基、エポキシ基、アジド基、ハロゲン化フェニル基およびハロゲン化メチル基からなる群から選ばれる1種以上である請求項1〜4のいずれかに記載のレジスト組成物。
  6. 前記レジスト化合物(A)の前記架橋反応性基が、炭素−炭素多重結合基、エポキシ基およびハロゲン化メチル基からなる群から選ばれる1種以上である請求項1〜5のいずれかに記載のレジスト組成物。
  7. 前記レジスト化合物(A)が、前記分岐構造における分岐されたそれぞれの分子鎖に前記架橋反応性基を少なくとも1つ有し、かつ、前記それぞれの分子鎖にウレア結合、ウレタン結合、アミド結合、およびイミド結合からなる群から選ばれる1種以上を有する請求項1〜6のいずれかに記載のレジスト組成物。
  8. 前記レジスト化合物(A)が、前記分岐構造における分岐されたそれぞれの分子鎖に前記架橋反応性基を少なくとも1つ有し、かつ、前記それぞれの分子鎖にウレア結合およびウレタン結合からなる群から選ばれる1種以上を有する請求項1〜7のいずれかに記載のレジスト組成物。
  9. 前記レジスト化合物(A)の窒素含有率が1〜30質量%である請求項1〜8のいずれかに記載のレジスト組成物。
  10. 前記式(1)の化合物が、式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。



    (式(4)〜(6)中、XとEは前記と同様である)
  11. 前記式(2)の化合物が、下記式(9)で表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。

    (式(9)中、XおよびRは前記と同様である)
  12. 前記式(2)の化合物が、下記式(10)で表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。

    (式(10)中、Xは前記と同様である)
  13. 前記式(2)の化合物が、下記式(11)で表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。

    (式(11)中、Xおよびkは前記と同様である)
  14. 前記式(2)の化合物が、下記式(12)で表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。

    (式(12)中、Xは前記と同様である)
  15. 前記式(2)の化合物が、下記式(13)で表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。

    (式(13)中、Xは前記と同様である)
  16. 前記式(2)の化合物が、下記式(14)で表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。

    (式(14)中、Xは前記と同様である)
  17. 前記式(3)の化合物が、下記式(8)で表される化合物である請求項1〜9のいずれかに記載のレジスト組成物。

    (式(8)中、R、E、X、Jおよびkは前記と同様であり、複数個のR、E、X、Jは、各々同一でも異なっていてもよい)
  18. 前記レジスト化合物(A)を2種以上含む請求項1〜17のいずれかに記載のレジスト組成物。
  19. さらに、可視光線、紫外線、エキシマレーザー、極端紫外線(EUV)、電子線、X線、およびイオンビームからなる群から選ばれるいずれかの放射線の照射により直接的又は間接的にラジカルまたはカチオンを発生する化合物(B)を含む請求項1〜18のいずれかに記載のレジスト組成物。
  20. さらに炭素−炭素多重結合基、シクロプロピル基、エポキシ基、アジド基、ハロゲン化フェニル基、およびハロゲン化メチル基からなる群から選ばれる1種以上を有する化合物、または樹脂を含む請求項1〜19のいずれかに記載のレジスト組成物。
  21. 前記レジスト組成物の全固形分中、前記レジスト化合物(A)40〜99.998重量%、前記化合物(B)0.001〜10重量%、その他の成分(C)0.001〜50重量%である請求項19または20に記載のレジスト組成物。
  22. 前記レジスト組成物の全固形分中、前記レジスト化合物(A)90〜99.999重量%、前記化合物(B)0.001〜10重量%である請求項19または20に記載のレジスト組成物。
  23. 前記レジスト組成物の全固形分中、レジスト化合物(A)100重量%である請求項1〜18のいずれかに記載のレジスト組成物。
  24. 下記式(1)で表されるレジスト化合物。

    [式(1)中、Xは下記式(II)または(III)

    で表され、式(1)中少なくともXを3以上有し、;
    Eは、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基であり;
    s、t、uはそれぞれ独立して0〜3の整数を表し、複数個のE、X、Z、Yは、各々同一でも異なっていてもよい。
    (前記式(II)または(III)Aは、水素原子、またはアリルオキシ基、アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、およびクロロメチルオキシ基からなる群から選ばれる置換基であり、Aのうち少なくとも一つはアリルオキシ基、アクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基、およびクロロメチルオキシ基からなる群から選ばれる置換基であり
    mは1〜2の整数である。)]
  25. 前記式(1)の化合物が、式(4)〜(6)のいずれかで表される化合物である請求項24に記載のレジスト化合物。



    (式(4)〜(6)中、XとEは前記と同様である)
  26. 下記式(2)で表されるレジスト化合物。

    [式(2)中、Xは前記と同様であり、複数のXは同一でも異なっていてもよく、Gは下記式(i)〜(v):

    のいずれかの構造から誘導される特性基であり、
    Xは式(i)〜(v)中の芳香環または脂肪族環に3以上結合しており、
    vは3〜15の整数を表す。
    {前記式(i)〜(ii)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、および炭素数3〜12の1−分岐アルキル基からなる群から選ばれる置換基であり、Rは水素原子、水酸基、炭素数1〜12の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、炭素数1〜12の置換アルキル基、および下記式(vi):

    (式(vi)中、Eは、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基のいずれかである。)の特性基からなる群から選ばれる置換基であり、rは0〜4の整数であり、kは1〜7の整数であり、複数個のR、rは、各々同一でも異なっていてもよく;式(iv)〜(v)中、E’は同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に単結合、炭素数1〜12の二価の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の二価の環状炭化水素基、または炭素数1〜12の置換アルキレン基を表し、XはE’に結合する。)}]
  27. 前記式(2)の化合物が、下記式(9)〜(14)のいずれかで表される化合物である請求項26に記載のレジスト化合物。

    (式(9)中、XおよびRは前記と同様である)

    (式(10)中、Xは前記と同様である)

    (式(11)中、Xおよびkは前記と同様である)

    (式(12)中、Xは前記と同様である)

    (式(13)中、Xは前記と同様である)

    (式(14)中、Xは前記と同様である)
  28. 下記式(3)で表されるレジスト化合物。

    [式(3)中、Rは、水素原子、炭素数1〜12の非環状炭化水素基、炭素数3〜12の環状炭化水素基、および炭素数1〜12の置換アルキル基からなる群から選ばれる置換基であり、X、Eおよびkは前記と同様であり、
    Bは下記式(vi):

    (式(vi)中、XとEは前記と同様である)
    で表される特性基または水素原子であり、E及びE’は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立して単結合又は炭素数1〜11の2価の炭化水素基を表す。ただし、EとE’の炭素数の合計は0〜11である。Jは−O−、−S−、−NH−および単結合からなる群から選ばれる基である。但し、複数個のB、E、E’、E、Jは、各々同一でも異なっていてもよい。]
  29. 前記式(3)の化合物が、下記式(8)で表される化合物である請求項28記載のレジスト化合物。

    (式(8)中、R、E、X、Jおよびkは前記と同様であり、複数個のR、E、X、Jは、各々同一でも異なっていてもよい)
  30. 下記式(7)で表されるレジスト化合物。

    (式(7)中、E、Xおよびkは前記と同様である。)
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