説明

レジスト用重合体、レジスト組成物、および、パターン形成方法

【課題】感度、解像度及びドライエッチング耐性といったレジスト性能、有機溶媒に対する溶解性に優れ、ラインエッジラフネスが少ないレジスト組成物用樹脂を提供する。
【解決手段】下記式(7)等で表される構成単位を1種以上含む(共)重合体。


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【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(7)で表される構成単位1種以上と、下記式(8)、(9)または(10)で表される構成単位1種以上とを含む重合体。
【化1】

[式(7)中、R、Rは、それぞれ、水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、炭素数4〜16の環式炭化水素基、または、置換基として炭素数4〜16の環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示すか、あるいは、RとRとはそれらが結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の環式炭化水素基を示す。
ここで、前記アルキル基および環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。但し、式(7)は下記式(6)である場合を除く。
【化2】

(式(6)中、Rは炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基、または、置換基として炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示し、Rは水素原子、または、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示すか、あるいは、RとRとはそれらが結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を示す。
ここで、前記アルキル基および橋かけ環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)]
【化3】

(式(8)中、Rは水素原子またはメチル基を示し、Rは炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、炭素数4〜8の環式炭化水素基、または、炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を示す。
ここで、前記アルキル基、環式炭化水素基および橋かけ環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【化4】

(式(9)中、R10は水素原子またはメチル基を示し、R11は水素原子、親水性官能基、親水性官能基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、親水性官能基を有する炭素数4〜8の環式炭化水素基、または、親水性官能基を有する炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を示す。
ここで、前記アルキル基、環式炭化水素基、橋かけ環式炭化水素基および親水性官能基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【化5】

(式(10)中、R12、R13は、それぞれ、水素原子、メチル基またはエチル基を示し、qは1〜4の整数を示す。)
【請求項2】
下記式(11)で表される構成単位1種以上を含む重合体。
【化6】

(式(11)中、Wは直接結合または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH−(kは0〜6の整数を表す)]を示し、Wは直接結合または炭素数1〜3のメチレン鎖[−(CH−(lは0〜3の整数を表す)]を示し、Wは炭素数1〜3のメチレン鎖[−(CH−(mは1〜3の整数を表す)]を示し、R14は水素原子またはメチル基を示し、R15は炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基、または、置換基として炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示し、R16は水素原子、または、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示すか、あるいは、R15とR16とはそれらが結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を示す。
ここで、前記炭素数1〜6のメチレン鎖は、置換基として、置換基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基を有していてもよく、中に一つ以上のエーテル結合を有していてもよい。前記炭素数1〜3のメチレン鎖は、中にカルボニル基を有していてもよい。また、前記アルキル基および橋かけ環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【請求項3】
下記式(12)で表される構成単位1種以上を含む重合体。
【化7】

(式(12)中、Wは直接結合または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH−(nは0〜6の整数を表す)]を示し、R17は水素原子またはメチル基を示し、R18、R19は、それぞれ、水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、炭素数4〜16の環式炭化水素基、または、置換基として炭素数4〜16の環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示すか、あるいは、R18とR19とはそれらが結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の環式炭化水素基を示す。
ここで、前記炭素数1〜6のメチレン鎖は、置換基として、置換基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基を有していてもよく、中に一つ以上のエーテル結合を有していてもよい。また、前記アルキル基および環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【請求項4】
下記式(13)で表される構成単位1種以上と、下記式(8)、(9)または(10)で表される構成単位1種以上とを含む重合体。
【化8】

(式(13)中、Wは直接結合または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH−(xは0〜6の整数を表す)]を示し、Wは直接結合または炭素数1〜3のメチレン鎖[−(CH−(yは0〜3の整数を表す)]を示し、Wは炭素数1〜3のメチレン鎖[−(CH−(zは1〜3の整数を表す)]を示し、R20は水素原子またはメチル基を示し、R21、R22は、それぞれ、水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、炭素数4〜16の環式炭化水素基、または、置換基として炭素数4〜16の環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示すか、あるいは、R21とR22とはそれらが結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の環式炭化水素基を示す。
ここで、前記炭素数1〜6のメチレン鎖は、置換基として、置換基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基を有していてもよく、中に一つ以上のエーテル結合を有していてもよい。前記炭素数1〜3のメチレン鎖は、中にカルボニル基を有していてもよい。また、前記アルキル基および環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【化9】

(式(8)中、Rは水素原子またはメチル基を示し、Rは炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、炭素数4〜8の環式炭化水素基、または、炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を示す。
ここで、前記アルキル基、環式炭化水素基および橋かけ環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【化10】

(式(9)中、R10は水素原子またはメチル基を示し、R11は水素原子、親水性官能基、親水性官能基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、親水性官能基を有する炭素数4〜8の環式炭化水素基、または、親水性官能基を有する炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を示す。
ここで、前記アルキル基、環式炭化水素基、橋かけ環式炭化水素基および親水性官能基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【化11】

(式(10)中、R12、R13は、それぞれ、水素原子、メチル基またはエチル基を示し、qは1〜4の整数を示す。)
【請求項5】
前記式(13)で表される構成単位が、下記式(11)または(12)で表される構成単位である請求項4に記載の重合体。
【化12】

(式(11)中、Wは直接結合または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH−(kは0〜6の整数を表す)]を示し、Wは直接結合または炭素数1〜3のメチレン鎖[−(CH−(lは0〜3の整数を表す)]を示し、Wは炭素数1〜3のメチレン鎖[−(CH−(mは1〜3の整数を表す)]を示し、R14は水素原子またはメチル基を示し、R15は炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基、または、置換基として炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示し、R16は水素原子、または、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示すか、あるいは、R15とR16とはそれらが結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の橋かけ環式炭化水素基を示す。
ここで、前記炭素数1〜6のメチレン鎖は、置換基として、置換基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基を有していてもよく、中に一つ以上のエーテル結合を有していてもよい。前記炭素数1〜3のメチレン鎖は、中にカルボニル基を有していてもよい。また、前記アルキル基および橋かけ環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【化13】

(式(12)中、Wは直接結合または炭素数1〜6のメチレン鎖[−(CH−(nは0〜6の整数を表す)]を示し、R17は水素原子またはメチル基を示し、R18、R19は、それぞれ、水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、炭素数4〜16の環式炭化水素基、または、置換基として炭素数4〜16の環式炭化水素基を有する炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基を示すか、あるいは、R18とR19とはそれらが結合している炭素原子とともに炭素数4〜16の環式炭化水素基を示す。
ここで、前記炭素数1〜6のメチレン鎖は、置換基として、置換基を有していてもよい炭素数1〜3のアルキル基を有していてもよく、中に一つ以上のエーテル結合を有していてもよい。また、前記アルキル基および環式炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐アルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、および、炭素数1〜6のアルコールでエステル化されたカルボキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一つの置換基を有していてもよい。)
【請求項6】
質量平均分子量が1,000〜100,000である請求項1〜5のいずれかに記載の重合体。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載の重合体1種以上と、上記式(8)、(9)または(10)で表される構成単位1種以上を含む重合体1種以上とを含有する重合体混合物。
【請求項8】
請求項1に記載される式(7)で表される構成単位1種以上を含む重合体1種以上を含有するレジスト組成物。
【請求項9】
請求項4に記載される式(13)で表される構成単位1種以上を含む重合体1種以上を含有するレジスト組成物。
【請求項10】
請求項1〜6のいずれかに記載の重合体1種以上、または、請求項7に記載の重合体混合物を含有するレジスト組成物。
【請求項11】
さらに、光酸発生剤を含有する請求項10に記載のレジスト組成物。
【請求項12】
請求項8〜11のいずれかに記載のレジスト組成物を被加工基板上に塗布する工程と、250nm以下の波長の光または電子線で露光する工程と、現像を行う工程とを含むパターン形成方法。
【請求項13】
前記露光する工程と、現像液を用いて現像する工程との間に、加熱処理工程をさらに含む請求項12に記載のパターン形成方法。
【請求項14】
露光に用いる光が、ArFエキシマーレーザーである請求項12または13に記載のパターン形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−77440(P2010−77440A)
【公開日】平成22年4月8日(2010.4.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−257911(P2009−257911)
【出願日】平成21年11月11日(2009.11.11)
【分割の表示】特願2003−538153(P2003−538153)の分割
【原出願日】平成14年10月22日(2002.10.22)
【出願人】(000006035)三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Fターム(参考)】