説明

パターン形成方法、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、レジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス

【課題】ラインウィズスラフネス等のラフネス性能、局所的なパターン寸法の均一性、及び、露光ラチチュードに優れ、現像時間依存性が小さく、かつ現像により形成されるパターン部の膜べりを抑制する。
【解決手段】(ア)酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂(P)、及び、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(I)によって表される酸を発生する化合物(B)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって膜を形成する工程、(イ)該膜を露光する工程、及び(ウ)有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程、を含む、パターン形成方法、それに用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、及びレジスト膜、電子デバイスの製造方法、及び、電子デバイス。


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【特許請求の範囲】
【請求項1】
(ア)酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂(P)、及び、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(I)によって表される酸を発生する化合物(B)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物によって膜を形成する工程、
(イ)該膜を露光する工程、及び
(ウ)有機溶剤を含む現像液を用いて現像してネガ型のパターンを形成する工程
を含む、パターン形成方法。
【化1】


Aは窒素原子又は炭素原子を表す。
Raは、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてフッ素原子を有さないアルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、Rbは、電子求引性基、アルキル基、又は、アリール基を表す。
Aが窒素原子であるとき、nは1又は2を表し、mは(2−n)を表す。
Aが炭素原子であるとき、nは1〜3の整数を表し、mは(3−n)を表す。
p1は1〜4の整数を表し、p2は1又は2を表す。
Lは単結合又は(p2+1)価の連結基を表す。ただし、Lが単結合である場合、p2は1を表す。
(i)p2が2を表す、及び、(ii)nが2又は3を表す、の少なくとも一方を満たすとき、複数のRaは同一でも異なっていてもよく、複数のRaが互いに結合し環を形成していてもよい。
Aが炭素原子であり、かつ、mが2を表すとき、複数のRbは同一でも異なっていてもよい。
【請求項2】
前記化合物(B)が、下記一般式(II)で表されるイオン性化合物である、請求項1に記載のパターン形成方法。
【化2】


一般式(II)中、A、Ra、Rb、L、m、n、p1及びp2は、それぞれ、上記一般式(I)におけるA、Ra、Rb、L、m、n、p1及びp2と同義である。
は、有機対イオンを表す。
【請求項3】
上記一般式(II)において、Mが、スルホニウムカチオン、又は、ヨードニウムカチオンである、請求項2に記載のパターン形成方法。
【請求項4】
上記一般式(I)又は(II)中のn個の[(Ra)p2−L−(CFp1−SO]−で表される基の各々において、(i)p2が1を表し、かつ、Lが、単結合又は下記式(L1)〜(L6)のいずれかで表される2価の基を表すか、又は、(ii)p2が2を表し、かつ、Lが下記式(L7)〜(L9)のいずれかで表される3価の式を表す、請求項1〜3のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【化3】


上記式において、*は、一般式(I)又は(II)におけるRaに結合する結合手を表し、**は、一般式(I)又は(II)における−(CFp1−に結合する結合手を表す。
【請求項5】
上記一般式(I)又は(II)において、Lがフッ素原子を有さず、かつ、p1が1を表す、請求項1〜4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項6】
前記樹脂(P)が、酸によって分解しカルボキシル基を生じる繰り返し単位(a1)を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項7】
前記カルボキシル基を生じる繰り返し単位(a1)が、下記一般式(III)で表される繰り返し単位、及び、下記一般式(IV)で表される繰り返し単位の少なくともいずれかである、請求項6に記載のパターン形成方法。
【化4】



上記一般式(III)中、Rは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
〜Rは、各々独立に、鎖状アルキル基を表す。
上記一般式中(IV)、Xaは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
Ry〜Ryは、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Ry〜Ryの内の2つが連結して環を形成していてもよい。
Zは、(p+1)価の、多環式炭化水素構造を有する連結基を表し、環員としてヘテロ原子を有していてもよい。
及びLは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
pは1〜3の整数を表す。
pが2又は3のとき、複数のL、複数のRy、複数のRy、及び、複数のRyは、各々、同一であっても異なっていてもよい。
【請求項8】
前記繰り返し単位(a1)の含有量が、前記樹脂(P)中の全繰り返し単位に対して50モル%以上である、請求項6又は7に記載のパターン形成方法。
【請求項9】
前記繰り返し単位(a1)の含有量が、前記樹脂(P)中の全繰り返し単位に対して50モル%以上65モル%以下である、請求項8に記載のパターン形成方法。
【請求項10】
前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(C)を更に含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項11】
前記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する疎水性樹脂を更に含有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項12】
前記現像液が、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項13】
更に、(エ)有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項14】
前記工程(イ)における露光が液浸露光である、請求項1〜13のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
【請求項15】
酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂(P)、及び、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(I−1)によって表される酸を発生する化合物(B’)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
【化5】


Aは窒素原子又は炭素原子を表す。
Raは、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてフッ素原子を有さないアルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、Rbは、電子求引性基、アルキル基、又は、アリール基を表す。
Aが窒素原子であるとき、nは1又は2を表し、mは(2−n)を表す。
Aが炭素原子であるとき、nは1〜3の整数を表し、mは(3−n)を表す。
p2は1又は2を表す。
Lは、単結合、又は、フッ素原子を有さない(p2+1)価の連結基を表す。ただし、Lが単結合である場合、p2は1を表す。
(i)p2が2を表す、及び、(ii)nが2又は3を表す、の少なくとも一方を満たすとき、複数のRaは同一でも異なっていてもよく、複数のRaが互いに結合し環を形成していてもよい。
Aが炭素原子であり、かつ、mが2を表すとき、複数のRbは同一でも異なっていてもよい。
【請求項16】
酸によって分解しカルボキシル基を生じる繰り返し単位(a1)を有する樹脂(P’)、及び、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(I)によって表される酸を発生する化合物(B)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物であって、前記繰り返し単位(a1)の含有量が、前記樹脂(P’)中の全繰り返し単位に対して50モル%以上である、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
【化6】


Aは窒素原子又は炭素原子を表す。
Raは、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてフッ素原子を有さないアルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、Rbは、電子求引性基、アルキル基、又は、アリール基を表す。
Aが窒素原子であるとき、nは1又は2を表し、mは(2−n)を表す。
Aが炭素原子であるとき、nは1〜3の整数を表し、mは(3−n)を表す。
p1は1〜4の整数を表し、p2は1又は2を表す。
Lは単結合又は(p2+1)価の連結基を表す。ただし、Lが単結合である場合、p2は1を表す。
(i)p2が2を表す、及び、(ii)nが2又は3を表す、の少なくとも一方を満たすとき、複数のRaは同一でも異なっていてもよく、複数のRaが互いに結合し環を形成していてもよい。
Aが炭素原子であり、かつ、mが2を表すとき、複数のRbは同一でも異なっていてもよい。
【請求項17】
前記繰り返し単位(a1)の含有量が、前記樹脂(P’)中の全繰り返し単位に対して50モル%以上65モル%以下である、請求項16の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
【請求項18】
前記繰り返し単位(a1)が、下記一般式(III)で表される繰り返し単位、及び、下記一般式(IV)で表される繰り返し単位の少なくともいずれかである、請求項16又は17に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
【化7】


上記一般式(III)中、Rは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
〜Rは、各々独立に、鎖状アルキル基を表す。
上記一般式中(IV)、Xaは、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
Ry〜Ryは、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Ry〜Ryの内の2つが連結して環を形成していてもよい。
Zは、(p+1)価の、多環式炭化水素構造を有する連結基を表し、環員としてヘテロ原子を有していてもよい。
及びLは、各々独立に、単結合又は2価の連結基を表す。
pは1〜3の整数を表す。
pが2又は3のとき、複数のL、複数のRy、複数のRy、及び、複数のRyは、各々、同一であっても異なっていてもよい。
【請求項19】
酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解性が減少する樹脂(P)、活性光線又は放射線の照射により下記一般式(I)によって表される酸を発生する化合物(B)、及び、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(C)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
【化8】


Aは窒素原子又は炭素原子を表す。
Raは、それぞれ独立に、水素原子、置換基としてフッ素原子を有さないアルキル基、シクロアルキル基、又は、アリール基を表し、Rbは、電子求引性基、アルキル基、又は、アリール基を表す。
Aが窒素原子であるとき、nは1又は2を表し、mは(2−n)を表す。
Aが炭素原子であるとき、nは1〜3の整数を表し、mは(3−n)を表す。
p1は1〜4の整数を表し、p2は1又は2を表す。
Lは単結合又は(p2+1)価の連結基を表す。ただし、Lが単結合である場合、p2は1を表す。
(i)p2が2を表す、及び、(ii)nが2又は3を表す、の少なくとも一方を満たすとき、複数のRaは同一でも異なっていてもよく、複数のRaが互いに結合し環を形成していてもよい。
Aが炭素原子であり、かつ、mが2を表すとき、複数のRbは同一でも異なっていてもよい。
【請求項20】
請求項15〜19のいずれか1項に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物により形成されるレジスト膜。
【請求項21】
請求項1〜14のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
【請求項22】
請求項21に記載の電子デバイスの製造方法により製造された電子デバイス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−47783(P2013−47783A)
【公開日】平成25年3月7日(2013.3.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−135121(P2012−135121)
【出願日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】