説明

レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法

【課題】優れたラインエッジラフネス(LER)を有するレジストパターンを得ることができるレジスト組成物等を提供することを目的とする。
【解決手段】式(I)で表される化合物に由来する構造単位を有する樹脂及び式(B1)で表される塩を含有するレジスト組成物。


[式中、R1は水素原子又はメチル基;Rは、ヒドロキシ基又はアルキル基;A1は、単結合等;lは0〜3の整数;Q1及びQ2は、それぞれフッ素原子又はペルフルオロアルキル基;Lb1は2価の飽和炭化水素基;Yは、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい脂環式炭化水素基;Z+は有機カチオンを表す。]

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レジスト組成物及びレジストパターンの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、式(a1−1−2)で表される化合物、式(a2−1−1)で表される化合物、式(a3−1−1)で表される化合物及び式(I−2)で表される化合物を重合させて得られる樹脂と、酸発生剤として、トリフェニルスルホニウム パーフルオロブタンスルホネートと、4−メトキシ−3,5−ジメチルフェニルジメチルスルホニウム パーフルオロブタンスルホネートとを含有するレジスト組成物が記載されている。

【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−521039号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来から知られる上記レジスト組成物では、レジストパターン製造時のラインエッジラフネス(LER)が必ずしも十分に満足できない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、以下の発明を含む。
〔1〕(A)式(I)で表される化合物に由来する構造単位を有する樹脂、及び
(B)式(B1)で表される塩と含有するレジスト組成物。

[式(I)中、
1は、水素原子又はメチル基を表す。
は、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
1は、式(a−g1)

(式(a−g1)中、
sは0〜2の整数を表す。
10は、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
11は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
sが2のとき、複数存在するA10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
10は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
sが2のとき、複数存在するX10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表す。
*は、酸素原子との結合手を表す。
lは、0〜3の整数を表す。lが2又は3のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]

[式(B1)中、
1及びQ2は、それぞれ独立に、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。
b1は、2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。]
〔2〕前記式(a)のAが、単結合又は*−CH−CO−O−(*は、酸素原子との結合手を表す。)である前記〔1〕記載のレジスト組成物。
〔3〕樹脂が、さらに、酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位を有する前記〔1〕又は前記〔2〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔4〕前記酸に不安定な基を有するモノマーが、式(a1−1)又は式(a1−2)で表されるモノマーである前記〔3〕記載のレジスト組成物。

[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のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
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。]
〔5〕樹脂が、さらに、ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する前記〔1〕〜〔4〕のいずれか記載の樹脂。
〔6〕前記ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーが、式(a2−1)で表されるモノマーである前記〔5〕記載の樹脂。

[式(a2−1)中、
a3は、−O−又は−O−(CH2k2−CO−O−を表し、
k2は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。]
〔7〕樹脂が、さらに、ラクトン環を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する前記〔1〕〜〔6〕のいずれか記載の樹脂。
〔8〕前記ラクトン環を有する酸安定モノマーが、式(a3−1)、式(a3−2)及び式(a3−3)でそれぞれ表されるモノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である前記〔7〕記載の樹脂。

[式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k3−CO−O−を表す。
k3は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、p1が2以上のとき、複数のRa21は、同一であっても異なっていてもよく、q1が2以上のとき、複数のRa22は、同一であっても異なっていてもよく、r1が2以上のとき、複数のRa23は、同一であっても異なっていてもよい。]
〔9〕さらに、(X)フッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する樹脂を含有する前記〔1〕〜〔8〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔10〕前記フッ素原子を有する酸安定モノマーが、式(a4−1)で表されるモノマーである前記〔9〕記載のレジスト組成物。

[式(a4−1)中、
41は、水素原子又はメチル基を表す。
41は、式(a4−g1)

(式(a4−g1)中、
ssは0〜2の整数を表す。
40及びA43は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
ssが2のとき、複数存在するA40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
40は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
ssが2のとき、複数存在するX40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表す。
42は、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。]
〔11〕前記式(B1)のYが、置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基である前記〔1〕〜〔10〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔12〕さらに、(D)溶剤を含有する前記〔1〕〜〔11〕のいずれか記載のレジスト組成物。
〔13〕(1)前記〔12〕記載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)組成物層を露光する工程、
(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パターンの製造方法。
〔14〕式(I−1A)で表される化合物。

[式(I−1A)中、
1は、水素原子又はメチル基を表す。
は、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
1は、単結合又は式(a−g1)

(式(a−g1)中、
sは0〜2の整数を表す。
10は、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
11は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
sが2のとき、複数存在するA10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
10は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
sが2のとき、複数存在するX10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
lは、0〜3の整数を表す。lが2又は3のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
〔15〕前記式(I−1)のAが、単結合又は*−CH−CO−O−(*は、酸素原子との結合手を表す。)である前記〔14〕記載の化合物。
〔16〕前記〔14〕又は〔15〕記載の化合物に由来する構造単位を有する樹脂。
〔17〕さらに、酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位を有する前記〔16〕記載の樹脂。
〔18〕前記酸に不安定な基を有するモノマーが、式(a1−1)で表されるモノマー又は式(a1−2)で表されるモノマーである前記〔17〕記載の樹脂。

[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のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
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。]
〔19〕さらに、ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する前記〔16〕〜〔18〕のいずれか記載の樹脂。
〔20〕前記ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーが、式(a2−1)で表されるモノマーである前記〔19〕記載の樹脂。

[式(a2−1)中、
a3は、−O−又は−O−(CH2k2−CO−O−を表し、
k2は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。]
〔21〕さらに、ラクトン環を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する前記〔16〕〜〔20〕のいずれか記載の樹脂。
〔22〕前記ラクトン環を有する酸安定モノマーが、式(a3−1)、式(a3−2)及び式(a3−3)でそれぞれ表されるモノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である前記〔20〕記載の樹脂。

[式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k3−CO−O−を表す。
k3は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、p1が2以上のとき、複数のRa21は、同一であっても異なっていてもよく、q1が2以上のとき、複数のRa22は、同一であっても異なっていてもよく、r1が2以上のとき、複数のRa23は、同一であっても異なっていてもよい。]
【発明の効果】
【0006】
本発明のレジスト組成物は、優れたラインエッジラフネス(LER)でレジストパターンを製造できる。
【発明を実施するための形態】
【0007】
<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、
(A)樹脂(以下、場合により「樹脂(A)」という)及び
(B)式(B1)で表される酸発生剤(以下、場合により「酸発生剤(B1)」という)を含む。
本発明のレジスト組成物は、樹脂として、樹脂(A)以外の特定の樹脂[例えば、後述の樹脂(X)]を含有していてもよい。
また、本発明のレジスト組成物は、さらに(D)溶剤(以下、場合により「溶剤(D)」という。)及び塩基性化合物(以下、場合により「塩基性化合物(C)」という)を含むことが好ましい。
【0008】
<樹脂(A)>
樹脂(A)は、式(I)で表される化合物(以下、場合により「化合物(I)」という)に由来する構造単位を有する。また、後述するような、化合物(I)以外の樹脂が含まれていてもよい。

[式(I)中、
1は、水素原子又はメチル基を表す。
は、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
1は、単結合又は式(a−g1)

(式(a−g1)中、
sは0〜2の整数を表す。
10は、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
11は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
sが2のとき、複数存在するA10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
10は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
sが2のとき、複数存在するX10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基(以下、場合により「基(a−g1)」という)を表す。
lは、0〜3の整数を表す。lが2又は3のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
【0009】
のアルキル基としては、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。
【0010】
基(a−g1)において、A10及びA11の脂肪族炭化水素基としては、アルカンジイル基が挙げられる。アルカンジイル基は、直鎖状であっても、分岐していてもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基及びペンタンジイル基等が挙げられる。
【0011】
基(a−g1)は、X10のように、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基等の原子又は原子団を含む2価の基である。
基(a−g1)は、s=0である場合、上述したアルカンジイル基が挙げられる。
【0012】
ここで、基(a−g1)の具体例を挙げる。
s=1又は2であり、酸素原子を有する基(a−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0013】
s=1又は2であり、カルボニル基を有する基(a−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0014】
s=1であり、カルボニルオキシ基を有する基(a−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0015】
s=1であり、オキシカルボニル基を有する基(a−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0016】
としては、単結合又は*−CH−CO−O−(*は、酸素原子との結合手を表す。)が好ましく、単結合がより好ましい。
【0017】
化合物(I)としては、例えば、下記で表される化合物が挙げられる。

【0018】

以下、ここに挙げた化合物を、その式番号に応じて、「化合物(I−1)」等という。
【0019】
なかでも、式(I−1A)で表される化合物が好ましい。式(I−1A)で表される化合物は、新規化合物であり、本発明は、この化合物に係る発明をも包含する。

[式(I−1A)中、R1、R、A1、lは、前記と同じ意味を表す。]
式(I−1A)で表される化合物のなかでも、化合物(I−1)、化合物(I−2)、化合物(I−7)又は化合物(I−8)が特に好ましい。
【0020】
化合物(I)において、例えば、Aが単結合である化合物(IA)は、式(Is−1)で表される化合物と、式(Is−2)で表される化合物とを、塩基性触媒の存在下、溶媒中で反応させることにより得ることができる。

塩基性触媒としては、トリエチルアミンなどが挙げられる。溶媒としては、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
式(Is−1)で表される化合物としては、クロロアセチルクロライドなどが挙げられる。
式(Is−2)で表される化合物としては、以下で表される化合物などが挙げられる。

【0021】
樹脂(A)における化合物(I)に由来する構造単位の含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常1〜30モル%の範囲であり、好ましくは3〜25モル%の範囲であり、より好ましくは5〜20モル%の範囲である。
【0022】
〈酸に不安定な基を有するモノマー〉
本発明のレジスト組成物における樹脂(A)は、化合物(I)に由来する構造単位に加えて、酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位を含有していることが好ましい。
酸に不安定な基を有するモノマー(以下、場合により「モノマー(a1)」という)とは、「酸の接触前ではアルカリ水溶液に不溶又は難溶であるが、酸との接触後にはアルカリ水溶液に可溶となる」ことを意味する。このような樹脂(A)の製造の際には、酸に不安定な基を有するモノマー(a1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0023】
〈モノマー(a1)〉
「酸に不安定な基」とは、脱離基を有し、酸と接触すると脱離基が脱離して、親水性基(例えば、ヒドロキシ基又はカルボキシ基)を形成する基を意味する。酸に不安定な基としては、例えば、式(1)で表される基、式(2)で表される基などが挙げられる。
【0024】

[式(1)中、Ra1〜Ra3は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数3〜20の脂環式炭化水素基を表すか、Ra1及びRa2は互いに結合して炭素数3〜20の環を形成する。*は結合手を表す。]

[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の環を形成し、該炭化水素基及び該Ra2’とRa3’とが互いに結合して形成される環を構成するメチレン基は、酸素原子又は硫黄原子に置き換わっていてもよい。*は結合手を表す。]
【0025】
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、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。
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、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。多環式の飽和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、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基、下記のような基等が挙げられる。式(1)では、脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3〜16の範囲である。

【0026】
a1及びRa2が互いに結合して環を形成する場合、−C(Ra1)(Ra2)(Ra3)で表される基としては、下記式でそれぞれ表される基が挙げられる。このような環の炭素数は、好ましくは3〜12の範囲である。

【0027】
式(1)で表される酸に不安定な基としては、例えば、1,1−ジアルキルアルコキシカルボニル基(式(1)中、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)などが挙げられる。
【0028】
a1’〜Ra3’の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。
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環は、Ra1及びRa2が互いに結合して形成する環と同様のものが挙げられる。
【0029】
好ましくは、Ra1’及びRa2’のうち少なくとも1つが水素原子である。
このような式(2)で表される基としては、以下の基が挙げられる。

【0030】
モノマー(a1)は、好ましくは、酸に不安定な基と炭素−炭素二重結合とを有するモノマー、より好ましくは酸に不安定な基を有する(メタ)アクリル系モノマーである。
【0031】
酸に不安定な基を有する(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)を重合して得られる樹脂を使用すれば、レジスト組成物の解像度を向上させることができる。
【0032】
酸に不安定な基と脂環式炭化水素基とを有する(メタ)アクリル系モノマーとして、好ましくは式(a1−1)又は式(a1−2)で表される構造単位を誘導するモノマーが挙げられる。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(a1−1)及び式(a1−2)で表される構造単位を、それぞれ構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)と、構造単位(a1−1)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(a1−1)及びモノマー(a1−2)という場合がある。
【0033】

[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のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
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。]
【0034】
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、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは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、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。Ra6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としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、単環式の基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。多環式の基としては、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基、下記のような基等が挙げられる。

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。
【0035】
式(a1−1)で表され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。下式(a1−1−1)〜(a1−1−8)でそれぞれ表されるモノマーが好ましく、下式(a1−1−1)〜(a1−1−4)でそれぞれ表されるモノマーがより好ましい。

【0036】
式(a1−2)で表されるモノマーとしては、例えば、1−エ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−メチルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレート、1−イソプロピルシクロペンタン−1−イル(メタ)アクリレート等が挙げられる。下式(a1−2−1)〜(a1−2−10)でそれぞれ表されるモノマーが好ましく、下式(a1−2−3)〜(a1−2−4)でそれぞれ表されるモノマーがより好ましく、下式(a1−2−3)で表されるモノマーがさらに好ましい。

【0037】
樹脂(A)が、式(a1−1)で表されるモノマーに由来する構造単位、及び/又は式(a1−2)で表されるモノマーに由来する構造単位を含む場合、その含有量の合計は、樹脂の全構造単位において、通常10〜95モル%の範囲であり、好ましくは15〜90モル%の範囲であり、より好ましくは20〜85モル%の範囲である。
【0038】
樹脂(A)は、式(a1−1)又は式(a1−2)で表されるモノマー以外のモノマー(a1)に由来する構造単位を有していてもよい。
他のモノマー(a1)として、例えば、酸不安定基(2)を有する(メタ)アクリル系モノマーである式(a1−5)で表されるモノマー(以下「モノマー(a1−5)」という場合がある)を用いてもよい。

式(a1−5)中、
31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。
〜Lは、−O−、−S−又は−O−(CH2k4−CO−O−で表される基を表す。ここで、k4は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基(−CO−)との結合手である。
は、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基であり、該アルカンジイル基中に含まれるメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
s1及びs1’は、それぞれ独立して、0〜4の整数を表す。
【0039】
式(a1−5)においては、R31は、水素原子、メチル基及びトリフルオロメチル基が好ましい。
は、酸素原子が好ましい。
及びLは、一方が−O−、他方が−S−であると好ましい。
s1は、1が好ましい。
s1’は、0〜2の整数が好ましい。
は、単結合又は−CH−CO−O−が好ましい。
【0040】
モノマー(a1−5)としては、以下のモノマーが挙げられる。

【0041】
樹脂(A)が、モノマー(a1−5)に由来する構造単位を有する場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、1〜95モル%の範囲が好ましく、3〜90モル%の範囲がより好ましく、5〜85モル%の範囲がさらに好ましい。
【0042】
〈酸に不安定な基を有さないモノマー〉
樹脂(A)は、化合物(I)に由来する構造単位に加えて、酸に不安定な基を有さないモノマー(以下、場合により「酸安定モノマー」という)に由来する構造単位を含有していることが好ましい。
樹脂(A)は、さらに好ましくは、化合物(I)、モノマー(a1)、酸安定モノマーの共重合体である。この場合、酸安定モノマーは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂(A)が、化合物(I)と、モノマー(a1)と、酸安定モノマーとの共重合体である場合、モノマー(a1)に由来する構造単位の含有率は、樹脂の全構造単位において、好ましくは10〜80モル%の範囲であり、より好ましくは20〜60モル%の範囲である。
また、樹脂(A)が、アダマンチル基を有するモノマー(a1)(特に、式(a1−1)で表されるモノマー)に由来する構造単位を含有する場合、その含有率は、好ましくはモノマー(a1)に由来する構造単位の総量に対して、15モル%以上である。アダマンチル基を有するモノマーの比率が増えると、レジスト組成物から形成されるレジストパターンのドライエッチング耐性が向上する。
【0043】
酸安定モノマーとしては、好ましくは、ヒドロキシ基又はラクトン環を有するモノマーが挙げられる。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(以下、場合により「ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)」という)又はラクトン環を含有する酸安定モノマー(以下、場合により「ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)」という)に由来する構造単位を有する樹脂を使用すれば、レジスト組成物の解像度及び、レジスト組成物から製造されるレジスト膜又は組成物層の基板に対する密着性を向上させることができる。
【0044】
〈ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)〉
レジスト組成物をKrFエキシマレーザ露光(248nm)、電子線あるいはEUV光などの高エネルギー線露光に用いる場合、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、好ましくは、ヒドロキシスチレン類であるフェノール性ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2−0)を使用することができる。
一方、短波長のArFエキシマレーザ露光(193nm)などを用いる場合は、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)として、好ましくは、式(a2−1)で表されるヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーを使用する。ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0045】
フェノール性ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)としては、式(a2−0)で表されるp−又はm−ヒドロキシスチレンなどのスチレン系モノマーが挙げられる。
【0046】

[式(a2−0)中、
a30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。
a31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、アクリロイル基又はメタクリロイル基を表す。
maは0〜4の整数を表す。maが2以上の整数である場合、複数のRa31は同一であっても異なってもよい。]
【0047】
a30及びRa31のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
a30及びRa31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−ヘキシル基が挙げられ、好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基であり、より好ましくは、炭素数1又は2のアルキル基であり、特に好ましくは、メチル基である。
a31のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基等が挙げられ、好ましくは、炭素数1〜4のアルコキシ基であり、より好ましくは、炭素数1又は2のアルコキシ基であり、特に好ましくは、メトキシ基である。
アシル基としては、例えば、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。
アシルオキシ基としては、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、イソブチリルオキシ基等が挙げられる。
maは、好ましくは、0〜2であり、より好ましくは、0又は1であり、特に好ましくは、0である。
【0048】
このようなフェノール性ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)に由来する構造単位を有する樹脂を得る場合は、該酸安定モノマー(a2)のフェノール性ヒドロキシ基を、適当な保護基で保護したもの、例えば、アセトキシスチレンなどを用いることができる。アセトキシスチレンに由来する構造単位は、塩基を用いて脱アセチルすることによって、フェノール性ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)に由来する構造単位に転化する。
フェノール性ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、例えば、特開2010−204634号公報に記載されたモノマーが挙げられる。中でも、下式(a2−0−1)及び(a2−0−2)で表されるモノマーが好ましい。上記のとおり、樹脂(A)を製造する際には、これらにあるフェノール性ヒドロキシ基が適当な保護基で保護したものを用いることもできる。

【0049】
樹脂(A)が、式(a2−0)で表されるスチレン系モノマーに由来する構造単位を有する場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常5〜90モル%の範囲であり、好ましくは10〜85モル%の範囲であり、より好ましくは15〜80モル%の範囲である。
【0050】
ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーとしては、式(a2−1)で表されるモノマーが挙げられる。
【0051】

式(a2−1)中、
a3は、−O−又は−O−(CH2k2−CO−O−を表し、
k2は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。
【0052】
式(a2−1)では、La3は、好ましくは、−O−、k2が1〜4である−O−(CH2k2−CO−O−であり、より好ましくは−O−である。
a14は、好ましくはメチル基である。
a15は、好ましくは水素原子である。
a16は、好ましくは水素原子又はヒドロキシ基である。
o1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。
【0053】
ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマー(a2)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。下式(a2−1−1)〜(a2−1−6)でそれぞれ表されるモノマーが好ましく、下式(a2−1−1)〜(a2−1−4)でそれぞれ表されるモノマーがより好ましく、下式(a2−1−1)又は(a2−1−3)で表されるモノマーがさらに好ましい。

【0054】
樹脂(A)が、式(a2−1)で表されるモノマーに由来する構造単位を有する場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常3〜45モル%の範囲であり、好ましくは5〜40モル%の範囲であり、より好ましくは5〜35モル%の範囲であり、さらに好ましくは5〜20モル%の範囲である。
【0055】
〈ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)〉
酸安定モノマー(a3)が有するラクトン環は、例えば、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。これらラクトン環の中で、好ましくは、γ−ブチロラクトン環、又は、γ−ブチロラクトン環と他の環との縮合環が挙げられる。
【0056】
ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)は、好ましくは、式(a3−1)、式(a3−2)及び式(a3−3)でそれぞれ表されるモノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
【0057】

式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k3−CO−O−を表す。
k3は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表す。
p1が2以上のとき、複数のRa21は、互いに同一であっても異なってもよい。
q1が2以上のとき、複数のRa22は、互いに同一であっても異なってもよい。
r1が2以上のとき、複数のRa23は、互いに同一であっても異なってもよい。
【0058】
式(a3−1)〜式(a3−3)では、La4、La5及びLa6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k3−CO−O−であることが好ましく、より好ましくは−O−である。k3は、好ましくは1〜4の整数であり、より好ましくは1である。
a18〜Ra21は、それぞれ独立に、好ましくはメチル基である。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、好ましくはカルボキシ基、シアノ基又はメチル基である。
p1〜r1は、それぞれ独立に、好ましくは0〜2、より好ましくは0又は1である。
【0059】
ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)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。それぞれ下式(a3−1−1)〜(a3−1−4)、(a3−2−1)〜(a3−2−4)、(a3−3−1)〜(a3−3−4)で表されるモノマーが好ましく、それぞれ下式(a3−1−1)〜(a3−1−2)、(a3−2−3)〜(a3−2−4)で表されるモノマーがより好ましく、それぞれ下式(a3−1−1)又は(a3−2−3)で表されるモノマーがさらに好ましい。

【0060】
樹脂(A)が、ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)に由来する構造単位を有する場合、その合計含有量は、樹脂(A)の全構造単位に対して、通常5〜70モル%の範囲であり、好ましくは10〜65モル%の範囲であり、より好ましくは10〜60モル%の範囲である。
【0061】
〈その他のモノマー(a4)〉
樹脂(A)は、上記の酸安定モノマー(a2)及び酸安定モノマー(a3)以外のその他のモノマー(a4)に由来する構造単位を有していてもよい。このようなモノマー(a4)としては、例えば、フッ素原子を有する式(a4−1)で表される化合物(以下、場合により「化合物(a4−1)」という)などが挙げられる。

[式(a4−1)中、
41は、水素原子又はメチル基を表す。
41は、式(a4−g1)

(式(a4−g1)中、
ssは0〜2の整数を表す。
40及びA43は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
ssが2のとき、複数存在するA40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
40は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
ssが2のとき、複数存在するX40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基(以下、場合により「基(a4−g1)」という。)を表す。
42は、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。]
【0062】
基(a4−g1)において、A40及びA43の脂肪族炭化水素基としては、アルカンジイル基が挙げられる。アルカンジイル基は、直鎖状であっても、分岐していてもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロパンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基及びペンタンジイル基等が挙げられる。
基(a4−g1)は、X40のように、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基等の原子又は原子団を含む2価の基である。
基(a4−g1)は、ss=0である場合、上述したアルカンジイル基が挙げられる。
【0063】
また、基(a4−g1)は、ss=1又は2である場合であって、酸素原子を有する基(a4−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0064】
ss=1であり、カルボニル基を有する基(a4−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0065】
ss=1であり、カルボニルオキシ基を有する基(a4−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0066】
ss=1であり、オキシカルボニル基を有する基(a4−g1)としては、

などが挙げられる(*は結合手を表す)。
【0067】
基(a4−g1)は、基(a−g1)と同様のものが例示される。
基(a4−g1)においては、好ましくは、ssが0であり、より好ましくは、ssが0であり、かつA43が炭素数1〜6のアルカンジイル基(さらに好ましくは、炭素数1〜4のアルカンジイル基)である。A43は、特に好ましくは、エチレン基である。
従って、A41としては、炭素数1〜6のアルカンジイル基が好ましく、炭素数1〜4のアルカンジイル基がさらに好ましく、エチレン基が特に好ましい。
【0068】
42の脂肪族炭化水素基としては、鎖式及び環式のいずれか、これら鎖式及び環式の脂肪族炭化水素基が組み合わせられたものをも包含する。また、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよいが、飽和の脂肪族炭化水素基が好ましい。
鎖式の脂肪族炭化水素としては、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、ヘプチル基及びオクチル基などのアルキル基が挙げられる。
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。単環式の基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基及びシクロオクチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。多環式の基としては、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メチルノルボルニル基並びに下記に示す基などが挙げられる。

【0069】
42は置換基を有する脂肪族炭化水素基であると好ましく、該置換基としては、ハロゲン原子及び式(a−g3)で表される基がより好ましい。

[式(a−g3)中、
12は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
14は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数3〜17の脂肪族炭化水素基を表す。]
【0070】
14のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。なかでもフッ素原子が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、R42で例示したものと同様のものが挙げられる。
ハロゲン原子を有する脂肪族炭化水素基としては、ハロゲン化アルキル基及びハロゲン化脂環式炭化水素基(好ましくは、ハロゲン化シクロアルキル基)が挙げられる。なかでも、ペルハロゲン化アルキル基及びペルハロゲン化シクロアルキルがより好ましく、ペルフルオロアルキル基及びペルフルオロシクロアルキルがさらに好ましく、ペルフルオロアルキル基がより一層好ましい。
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、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロペンチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルフルオロヘプチル基及びペルフルオロオクチル基などが例示される。
ペルフルオロアルキル基は、好ましくは、炭素数が1〜6であり、より好ましくは、炭素数1〜3である。
【0071】
42の脂肪族炭化水素基は、式(a−g3)で表される基を1個又は複数個有していてもよいが、式(a−g3)で表される基に含まれる炭素原子の数を含めて、脂肪族炭化水素基の総炭素数は、15以下が好ましく、12以下がより好ましい。このような総炭素数を満たすことを考慮すると、式(a−g3)で表される基を、R42の置換基として1個有することが好ましい。
【0072】
42は、例えば、以下の式(a−g2)で表される基であることが好ましい。

[式(a−g2)中、
13は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数3〜17の脂肪族炭化水素基を表す。
12aは、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
14aは、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数3〜17の脂肪族炭化水素基を表す。
ただし、A13、X12a及びA14aの炭素数の合計は18以下である。]
【0073】
13及びA14aのハロゲン原子を有していてもよい脂肪族炭化水素基としては、A14で例示したものと同様のものが挙げられる。
また、式(a−g2)においては、A13及びA14aは炭素数の合計が17以下であることが好ましい。A13の炭素数は1〜6の範囲が好ましく、1〜3の範囲がさらに好ましい。A14aの炭素数は4〜15の範囲が好ましく、5〜12の範囲がさらに好ましい。
なかでも、A14aは、好ましくは、炭素数6〜12の脂環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロヘキシル基及びアダマンチル基である。
【0074】
式(a−g2)で表される基としては、例えば、以下の基が好ましい。

【0075】
化合物(a4−1)は、例えば、以下の式(a4−1’)で表される化合物であることが好ましい(以下、場合により「化合物(a4−1’)」という)。

[式(a4−1’)中、
13は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数3〜17の脂肪族炭化水素基を表す。
12aは、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
14aは、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数3〜17の脂肪族炭化水素基を表す。
ただし、A13及びA14aの炭素数の合計は17以下である。
その他の符号はいずれも、前記と同義である。]
【0076】
式(a4−1’)では、A13及びA14aがともにハロゲン原子を有することもあるが、A13が、ハロゲン原子を有する脂肪族炭化水素基であるか、または、A14aがハロゲン原子を有する脂肪族炭化水素基であるものが好ましい。さらに、A13がハロゲン原子を有する脂肪族炭化水素基であるものが好ましく、なかでも、A13はフッ素原子を有するアルカンジイル基であるものがより好ましく、ペルフルオロアルカンジイル基であるものがさらに好ましい。ペルフルオロアルカンジイル基とは、水素原子の全部がフッ素原子に置換されたアルカンジイル基をいう。
【0077】
化合物(a4−1)において、A41がエチレン基であり、R42がフッ素原子を有する脂肪族炭化水素基である化合物(a4−1)は、例えば、以下の式(a4−1−1)〜式(a4−1−22)でそれぞれ表される化合物が挙げられる。

【0078】

【0079】
なかでも、式(a4−1−3)、式(a4−1−4)、式(a4−1−7)、式(a4−1−8)、式(a4−1−11)、式(a4−1−12)、式(a4−1−15)、式(a4−1−16)、式(a4−1−19)、式(a4−1−20)、式(a4−1−21)及び式(a4−1−22)でそれぞれ表される化合物(a4−1)が好ましい。
【0080】
式(a4−1’)で表される化合物において、A41がエチレン基であり、R42がペルフルオロアルカンジイル基である化合物は、例えば、以下の式(a4−1’−1)〜式(a4−1’−22)でそれぞれ表される化合物が挙げられる。

【0081】

【0082】
樹脂(A)が、化合物(a4−1)に由来する構造単位を有する場合、その含有量は、樹脂(A)の全構造単位において、通常、1〜99モル%の範囲であり、好ましくは2〜99モル%の範囲であり、より好ましくは3〜99モル%の範囲である。
化合物(a4−1)に由来する構造単位の含有量は、樹脂(A)が、化合物(I)及び化合物(a4−1)のみを重合させた共重合体である場合、樹脂(A)における化合物(a4−1)に由来する構造単位の含有量は、通常、95〜99モル%の範囲であり、好ましくは96〜99モル%の範囲であり、より好ましくは97〜99モル%の範囲である。
【0083】
樹脂(A)は、好ましくは、少なくとも、化合物(I)と、モノマー(a1)と、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)及び/又はラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)とを重合させた共重合体である。該共重合体において、モノマー(a1)は、より好ましくはアダマンチル基を有するモノマー(a1−1)及びシクロへキシル基を有するモノマー(a1−2)の少なくとも1種(さらに好ましくはアダマンチル基を有するモノマー(a1−1))であり、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)は、好ましくはヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマー(a2−1)であり、ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)は、より好ましくはγ−ブチロラクトン環を有する酸安定モノマー(a3−1)及びγ−ブチロラクトン環とノルボルナン環との縮合環を有する酸安定モノマー(a3−2)の少なくとも1種である。
【0084】
樹脂(A)の構造単位の好ましい構成比としては、化合物(I)に由来する構造単位:モノマー(a1):ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)及び/又はラクトン環を有する酸安定モノマー(a3):その他のモノマー(a4)=1〜5:20〜60:30〜70:1〜20、好ましくは、1〜4:25〜55:35〜65:2〜15、より好ましくは、1〜3:25〜50:35〜65:3〜10である。
樹脂(A)の構造単位のより好ましい構成比としては、化合物(I)に由来する構造単位:モノマー(a1):ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)/ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)=1〜5:20〜60:30〜70、好ましくは、1〜4:25〜55:35〜65、より好ましくは、1〜3:25〜50:35〜65である。
樹脂(A)の構造単位のさらに好ましい構成比としては、化合物(I)に由来する構造単位:モノマー(a1):ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2):ラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)=1〜5:20〜60:3〜35:25〜65、好ましくは、1〜4:25〜55:4〜30:30〜65、より好ましくは、1〜3:25〜50:5〜25:35〜60である。
【0085】
樹脂(A)のより好ましい具体例を構造単位の組み合わせで表すと、下記(A−1)〜(A−32)でそれぞれ表される樹脂が挙げられる。

【0086】

【0087】


【0088】

【0089】
樹脂(A)は、上述したモノマーを公知の重合法(例えばラジカル重合法)に供することによって製造することができる。
樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは、2,500以上(より好ましくは3,000以上)、50,000以下(より好ましくは30,000以下)である。
本発明のレジスト組成物における樹脂(A)の含有率は、好ましくは、組成物の固形分中80質量%以上99質量%以下である。
なお「組成物中の固形分」とは、後述する溶剤(D)を除いたレジスト組成物成分の合計を意味する。組成物中の固形分及びこれに対する樹脂(A)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などの公知の分析手段で測定することができる。
【0090】
<樹脂(X)>
本発明のレジスト組成物は、樹脂(A)以外の樹脂を含有することもできる。かかる樹脂としては、上記のとおり、例えば、フッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する樹脂(X)が挙げられる。なお、樹脂(X)は、化合物(a4−1)に由来する構造単位を有する樹脂であると好ましく、さらに上述した酸安定モノマーに由来する構造単位を有していてもよい。
樹脂(X)において、例えば、化合物(a4−1)に由来する構造単位の含有率は、樹脂(X)の全構造単位において、通常、80〜100モル%の範囲であり、好ましくは85〜100モル%の範囲であり、より好ましくは90〜100モル%の範囲である。
特に、樹脂(X)は、化合物(a4−1)に由来する構造単位:化合物(a4−1’)に由来する構造単位=80〜100:0〜20モル%、好ましくは、90〜100:0〜10、より好ましくは、95〜100:0〜5の樹脂である。
樹脂(X)を含有する場合、併用する樹脂(A)としては、化合物(I)、モノマー(a1)、ヒドロキシ基を有する酸安定モノマー(a2)及び/又はラクトン環を有する酸安定モノマー(a3)を重合させた共重合体が好ましい。
【0091】
<酸発生剤(B)>
酸発生剤(B)は、式(B1)で表されるスルホン酸塩が好ましい。

[式(B1)中、
1及びQ2は、それぞれ独立に、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。
b1は、単結合又は2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、前記2価の飽和炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表し、前記脂肪族炭化水素基及び前記脂環式炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。]
【0092】
1及びQ2のペルフルオロアルキル基としては、例えば、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、ペルフルオロヘキシル基などが挙げられる。
式(B1)では、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、好ましくはトリフルオロメチル基又はフッ素原子であり、より好ましくはフッ素原子である。
【0093】
b1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2価の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、ヘキサデカン−1,16−ジイル基、ヘプタデカン−1,17−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−ジイル基等の直鎖状アルカンジイル基;
直鎖状アルカンジイルに、アルキル基(特に、炭素数1〜4のアルキル基、例えば、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−ブチル基等)の側鎖を有したもの、例えば、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価の飽和炭化水素基等が挙げられる。
【0094】
b1の飽和炭化水素基を構成するメチレン基が、酸素原子又はカルボニル基に置き換わった基としては、例えば、式(b1−1)〜式(b1−6)でそれぞれ表される基が挙げられる。なお、式(b1−1)〜式(b1−6)は、その左右を式(B1)に合わせて記載しており、左側でC(Q1)(Q2)−と結合し、右側で−Yと結合する。*は結合手である。以下の式(b1−1)〜式(b1−6)の具体例も同様である。
【0095】

式(b1−1)〜式(b1−6)中、
b2は、単結合又は炭素数1〜15の2価の飽和炭化水素基を表す。
b3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。
b4は、炭素数1〜13の2価の飽和炭化水素基を表す。但しLb3及びLb4の炭素数上限は13である。
b5は、炭素数1〜15の2価の飽和炭化水素基を表す。
b6及びLb7は、それぞれ独立に、炭素数1〜15の2価の飽和炭化水素基を表す。但しLb6及びLb7の炭素数上限は16である。
b8は、炭素数1〜14の2価の飽和炭化水素基を表す。
b9及びLb10は、それぞれ独立に、炭素数1〜11の2価の飽和炭化水素基を表す。但しLb9及びLb10の炭素数上限は12である。
中でも、Lb1は、好ましくは式(b1−1)〜式(b1−4)のいずれか、より好ましくは式(b1−1)又は式(b1−2)、さらに好ましくは式(b1−1)で表される2価の基であり、特に好ましくは、Lb2が単結合又は−CH−である式(b1−1)で表される2価の基である。
【0096】
式(b1−1)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0097】
式(b1−2)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0098】
式(b1−3)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0099】
式(b1−4)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0100】
式(b1−5)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0101】
式(b1−6)で表される2価の基としては、例えば以下のものが挙げられる。

【0102】
Yの脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、1−メチルエチル基(イソプロピル基)、1,1−ジメチルエチル基(tert−ブチル基)、2,2−ジメチルエチル基、プロピル基、1−メチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、ブチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−プロピルブチル基、ペンチル基、1−メチルペンチル基、ヘキシル基、1,4−ジメチルヘキシル基、ヘプチル基、1−メチルヘプチル基、オクチル基、メチルオクチル基、メチルノニル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等の直鎖又は分岐のアルキル基等が挙げられる。なかでも、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
Yの脂環式炭化水素基としては、以下の式(Y1)〜式(Y11)でそれぞれ表される基等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基を構成するメチレン基が、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わった基としては、例えば、上述したアルキル基を構成するメチレン基が酸素原子又はカルボニル基に置き換わった基、以下の式(Y12)〜式(Y26)でそれぞれ表される基等が挙げられる。

【0103】
なかでも、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。
【0104】
Yにおける脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、ヒドロキシ基含有炭素数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。)などが挙げられる。Yの置換基であるアルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びアラルキル基等は、さらに置換基を有していてもよい。ここでの置換基は、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基等が挙げられる。
【0105】
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
ヒドロキシ基含有アルキル基としては、例えば、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、n−プロピポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペントキシ基、n−ヘキトキシ基等が挙げられる。
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。
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、トリチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル等が挙げられる。
【0106】
置換基を有する脂環式炭化水素基のYとしては、例えば以下のものが挙げられる。

【0107】
なお、Yが脂肪族炭化水素基であり、かつLb1が炭素数1〜17の2価の脂肪族炭化水素基である場合、Yと結合する該2価の脂肪族炭化水素基のメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていることが好ましい。この場合、Yのアルキル基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わらない。
【0108】
Yは、好ましくは置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基であり、より好ましくは置換基を有していてもよいアダマンチル基、アダマンチル基を構成するメチレン基の1つ又は2つが、カルボニル基に置き換わった基であり、より好ましくはアダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基又はオキソアダマンチル基である。
【0109】
式(B1)で表される酸発生剤(B)に含まれるスルホン酸アニオンとしては、好ましくは、式(b1−1−1)〜式(b1−1−9)で表されるアニオンが挙げられる。以下の式においては、符号の定義は上記と同じ意味であり、置換基Rb2及びRb3は、それぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基(好ましくは、メチル基)を表す。
式(B1)で表される塩におけるスルホン酸アニオンとしては、具体的には、特開2010−204646号公報に記載されたアニオンが挙げられる。
【0110】

【0111】
式(B1)で表される酸発生剤(B)に含まれる有機カチオンZは、光吸収部として機能するものであり、レジスト分野に用いられるイオン性酸発生剤において、光吸収部として用いられる各種のカチオンが挙げられる。より具体的には、有機オニウムカチオン、例えば、有機スルホニウムカチオン、有機ヨードニウムカチオン、有機アンモニウムカチオン、ベンゾチアゾリウムカチオン、有機ホスホニウムカチオンなどが挙げられ、好ましくは、有機スルホニウムカチオン又は有機ヨードニウムカチオンであり、より好ましくは、アリールスルホニウムカチオンである。
【0112】
式(B1)中のZ+は、好ましくは式(b2−1)〜式(b2−4)のいずれかで表される。

【0113】
これらの式(b2−1)〜式(b2−4)において、
b4〜Rb6は、それぞれ独立に、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数3〜18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。Rb4とRb5が一緒になってヘテロ原子を有する環を形成してもよい。該アルキル基は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基は、ハロゲン原子、炭素数2〜4のアシル基又はグリシジルオキシ基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、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又は炭素数1〜12のアルコキシ基で置換されていてもよい。
【0114】
b7及びRb8は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
m2及びn2は、それぞれ独立に0〜5の整数を表す。m2が2以上であるとき、複数のRb7は同一であっても異なっていてもよく、n2が2以上であるとき、複数のRb18は同一であっても異なっていてもよい。
【0115】
b9及びRb10は、それぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表すか、Rb9とRb10とは、それらが結合する硫黄原子とともに互いに結合して3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)を形成する。該環に含まれるメチレン基は、酸素原子、硫黄原子又はカルボニル基に置き換わってもよい。
b11は、水素原子、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又は炭素数6〜18の芳香族炭化水素基を表す。
b12は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜18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。該芳香族炭化水素基は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又は炭素数1〜12のアルキルカルボニルオキシ基で置換されていてもよい。
b11とRb12は、それらが結合する−CH−CO−とともに3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)を形成していてもよい。
【0116】
b13〜Rb18は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
b11は、−S−又は−O−を表す。
o2、p2、s2、及びt2は、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。
q2及びr2は、それぞれ独立に、0〜4の整数を表す。
u2は0又は1を表す。
o2が2以上であるとき、複数のRb13は同一であっても異なっていてもよく、p2が2以上であるとき、複数のRb14は同一であっても異なっていてもよく、q2が2以上であるとき、複数のRb15は同一であっても異なっていてもよく、r2が2以上であるとき、複数のRb16は同一であっても異なっていてもよく、s2が2以上であるとき、複数のRb17は同一であっても異なっていてもよく、t2が2以上であるとき、複数のRb18は同一であっても異なっていてもよい。
【0117】
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、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基及び2−エチルヘキシル基が挙げられる。
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、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。多環式の飽和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、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基、下記のような基等が挙げられる。*は、アダマンタン環又はシクロヘキサン環との結合手を表す。

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。
【0118】
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。
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。
アシル基としては、例えば、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。
アルキルカルボニルオキシ基としては、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n−プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、n−ブチルカルボニルオキシ基、sec−ブチルカルボニルオキシ基、tert−ブチルカルボニルオキシ基、ペンチルカルボニルオキシ基、ヘキシルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基及び2−エチルヘキシルカルボニルオキシ基等が挙げられる。
【0119】
b9〜Rb12のアルキル基は、好ましくは炭素数1〜12であり、特に、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、オクチル基及び2−エチルヘキシル基などが好ましい。
b9〜Rb11の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜18、より好ましくは炭素数4〜12であり、特に、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、シクロヘプチル基、シクロデシル基、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−イル基及びイソボルニル基などが好ましい。
b12の芳香族炭化水素基は、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−シクロへキシルフェニル基、4−メトキシフェニル基、ビフェニリル基及びナフチル基などが好ましい。
b12の芳香族炭化水素基とアルキル基が結合したものは、典型的にはアラルキル基である。
【0120】
b4とRb5が一緒になって形成してもよいヘテロ原子を有する環としては、単環式、多環式、芳香族性、非芳香族性、飽和及び不飽和のいずれの環であってもよく、イオウ原子を1以上含むものであれば、さらに、1以上のイオウ原子及び/又は1以上の酸素原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。該環としては、炭素数3〜18の環が好ましく、炭素数4〜13の環がより好ましい。
【0121】
b9とRb10とが結合する硫黄原子とともに形成する環としては、例えば、チオラン−1−イウム環(テトラヒドロチオフェニウム環)、チアン−1−イウム環及び1,4−オキサチアン−4−イウム環などが挙げられる。
b11とRb12とが結合する−CH−CO−とともに形成する環としては、例えば、オキソシクロヘプタン環、オキソシクロヘキサン環、オキソノルボルナン環及びオキソアダマンタン環などが挙げられる。
【0122】
カチオン(b2−1)〜カチオン(b2−4)の中でも、好ましくは、カチオン(b2−1)であり、より好ましくは、式(b2−1−1)で表されるカチオンであり、特に好ましくは、トリフェニルスルホニウムカチオン(式(b2−1−1)中、v2=w2=x2=0)又はトリトリルスルホニウムカチオン(式(b2−1−1)中、v2=w2=x2=1であり、Rb19、Rb20及びRb21がいずれもメチル基である)である。
【0123】

式(b2−1−1)中、
b19、Rb20及びRb21は、それぞれ独立に、ハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)、ヒドロキシ基、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又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
b19〜Rb21から選ばれる2つが一緒になってヘテロ原子を有してもよい環を形成してもよい。
v2、w2及びx2は、それぞれ独立に0〜5の整数(好ましくは0又は1)を表す。
v2が2以上のとき、複数のRb19は、同一であっても異なっていてもよく、w2が2以上のとき、複数のRb20は、同一であっても異なっていてもよく、x2が2以上のとき、複数のRb21は、同一であっても異なっていてもよい。
【0124】
b19〜Rb21のアルキル基は、好ましくは炭素数が1〜12である。
脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数が4〜18である。
なかでも、Rb19、Rb20及びRb21は、それぞれ独立に、好ましくは、ハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基である。
【0125】
カチオンとしては、具体的には、特開2010−204646号公報に記載されたカチオンが挙げられる。
【0126】
式(B1)で表される酸発生剤(B)は、上述のスルホン酸アニオン及び有機カチオンの組合せである。上述のアニオンとカチオンとは任意に組み合わせることができ、好ましくは、アニオン(b1−1−1)〜アニオン(b1−1−9)のいずれかとカチオン(b2−1−1)との組合せ、並びにアニオン(b1−1−3)〜(b1−1−5)のいずれかとカチオン(b2−3)との組合せが挙げられる。
【0127】
式(B1)で表される酸発生剤(B)としては、好ましくは、式(B1−1)〜式(B1−20)で表されるスルホン酸塩が挙げられ、より好ましくは、トリフェニルスルホニウムカチオン又はトリトリルスルホニウムカチオンを含む、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)でそれぞれ表されるスルホン酸塩が挙げられる。
【0128】

【0129】

【0130】

【0131】

【0132】
本発明のレジスト組成物における酸発生剤(B)の含有量は、樹脂(A)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、単独でも複数種の酸発生剤を含有していてもよい。
【0133】
〈塩基性化合物(C)〉
本発明のレジスト組成物に塩基性化合物(C)を含有させる場合、この塩基性化合物(C)はクエンチャーとして作用する。
塩基性化合物(C)は、好ましくは塩基性の含窒素有機化合物であり、例えば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、好ましくは、式(C1)で表される化合物〜式(C8)で表される化合物が挙げられ、より好ましくは式(C1−1)で表される化合物が挙げられる。
【0134】

[式(C1)中、Rc1、Rc2及びRc3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数5〜10の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、該アルキル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、アミノ基又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、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5〜10の脂環式炭化水素又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基で置換されていてもよい。]
【0135】

[式(C1−1)中、Rc2及びRc3は、上記と同じ意味を表す。
c4は、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5〜10の脂環式炭化水素又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表す。
m3は0〜3の整数を表し、m3が2以上のとき、複数のRc4は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
【0136】

[式(C2)、式(C3)及び式(C4)中、Rc5、Rc6、Rc7及びRc8は、それぞれ独立に、Rc1と同じ意味を表す。
c9は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6の脂環式炭化水素基又は炭素数2〜6のアルカノイル基を表す。
n3は0〜8の整数を表し、n3が2以上のとき、複数のRc9は、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
【0137】

[式(C5)及び式(C6)中、Rc10、Rc11、Rc12、Rc13及びRc16は、それぞれ独立に、Rc1と同じ意味を表す。
c14、Rc15及びRc17は、それぞれ独立に、Rc4と同じ意味を表す。
o3及びp3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、o3又はp3が2以上であるとき、それぞれ、複数のRc14及びRc15は互いに同一であっても異なっていてもよい。
c1は、炭素数1〜6のアルカンジイル基、−CO−、−C(=NH)−、−S−又はこれらを組合せた2価の基を表す。]
【0138】

[式(C7)及び式(C8)中、Rc18、Rc19及びRc20は、それぞれ独立に、Rc4と同じ意味を表す。
q3、r3及びs3は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、q3が2以上であるとき、複数のRc18は同一であっても異なっていてもよく、r3が2以上であるとき、複数のRc19は同一であっても異なっていてもよく、s3が2以上であるとき、複数のRc20は互いに同一であっても異なっていてもよい。
c2は、単結合又は炭素数1〜6のアルカンジイル基、−CO−、−C(=NH)−、−S−又はこれらを組合せた2価の基を表す。]
【0139】
式(C1)〜式(C8)においては、アルキル基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アルカンジイル基は、上述したものと同様のものが挙げられる。
アルカノイル基としては、アセチル基、2−メチルアセチル基、2,2−ジメチルアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、2,2−ジメチルプロピオニル基等が挙げられる。
【0140】
式(C1)で表される化合物としては、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。
【0141】
式(C2)で表される化合物としては、ピペラジン等が挙げられる。
式(C3)で表される化合物としては、モルホリン等が挙げられる。
式(C4)で表される化合物としては、ピペリジン及び特開平11−52575号公報に記載されているピペリジン骨格を有するヒンダードアミン化合物等が挙げられる。
式(C5)で表される化合物としては、2,2’−メチレンビスアニリン等が挙げられる。
式(C6)で表される化合物としては、イミダゾール、4−メチルイミダゾール等が挙げられる。
式(C7)で表される化合物としては、ピリジン、4−メチルピリジン等が挙げられる。
式(C8)で表される化合物としては、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る。
【0142】
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。
【0143】
本発明のレジスト組成物が塩基性化合物(C)を含有する場合、その含有率は、レジスト組成物の固形分量を基準に、好ましくは、0.01〜5質量%程度であり、より好ましく0.01〜3質量%程度であり、特に好ましく0.01〜1質量%程度である。
【0144】
〈溶剤(D)〉
本発明のレジスト組成物に含有される溶剤(D)の含有率は、例えば、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(D)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。
【0145】
溶剤(D)としては、例えば、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のような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のような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のようなエステル類;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のようなケトン類;γ−ブチロラクトンのような環状エステル類;等を挙げることができる。溶剤(D)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0146】
〈その他の成分(以下「その他の成分(F)」という場合がある)〉
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、その他の成分(F)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、樹脂(A)や樹脂(X)以外の高分子化合物、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。
【0147】
<レジスト組成物の調製方法>
レジスト組成物は、樹脂(A)及び酸発生剤(B)、並びに必要に応じて用いられる溶剤(D)、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、樹脂などの種類や樹脂等の溶剤(D)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、攪拌混合など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程度のフィルタを用いてろ過することが好ましい。
【0148】
<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)請求項1〜11のいずれか記載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)組成物層を露光する工程、
(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。
【0149】
レジスト組成物の基体上への塗布は、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。
【0150】
塗布後の組成物を乾燥させて溶剤を除去する。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)により行われるか、あるいは減圧装置を用いて行われ、溶剤が除去された組成物層が形成される。この場合の温度は、例えば、50〜200℃程度が好ましい。また、圧力は、1〜1.0×10Pa程度が好ましい。
【0151】
得られた組成物層は、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。この際、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、電子線や超紫外光(EUV)を照射するもの、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等、種々のものを用いることができる。
【0152】
露光後の組成物層は、脱保護基反応を促進するための加熱処理(いわゆるポストエキスポジャーベーク)が行われる。加熱温度としては、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、現像装置を用いて、通常、アルカリ現像液を利用して現像する。
ここで用いられ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。
現像後、超純水でリンスし、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。
【0153】
〈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露光機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る。
【実施例】
【0154】
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例及び比較例中、含有量及び使用量を表す%及び部は、特記ないかぎり質量基準である。
化合物の構造は、MASS(LC:Agilent製1100型、MASS:Agilent製LC/MSD型又はLC/MSD TOF型)で確認した。
重量平均分子量は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(東ソー株式会社製HLC−8120GPC型、カラムは”TSKgel Multipore HXL−M”3本、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
カラム:TSKgel Multipore HXL-M x 3 + guardcolumn(東ソー社製)
溶離液:テトラヒドロフラン
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)
【0155】
実施例1:〔式(I−1)で表される化合物の合成〕

式(I1−2)で表される化合物15.02部、テトラヒドロフラン100部及びトリエチルアミン12.14部を反応器に仕込み、23℃で30分間攪拌し、0℃に冷却した。これに、式(I1−1)で表される化合物11.50部を1時間かけて滴下し、さらに、23℃で1時間攪拌した。得られた反応物に、イオン交換水100部及びクロロホルム250部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を回収した。回収された有機層に、イオン交換水100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を5回繰り返した。水洗した有機層を濃縮し、得られた残渣にn−ヘプタン100部を添加し、23℃で30分間攪拌した後、ろ過することにより、式(I−1)で表される化合物4.90部を得た。
MS(質量分析):218.1(分子イオンピーク)
【0156】
実施例2:〔式(I−2)で表される化合物の合成〕

式(I2−2)で表される化合物15.02部、テトラヒドロフラン100部及びトリエチルアミン12.14部を反応器に仕込み、23℃で30分間攪拌し、0℃に冷却した。これに、式(I2−1)で表される化合物9.96部を1時間かけて滴下し、さらに、23℃で1時間攪拌した。得られた反応物に、イオン交換水100部及びクロロホルム250部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を回収した。回収された有機層に、イオン交換水100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を5回繰り返した。水洗した有機層を濃縮し、得られた残渣にn−ヘプタン100部を添加し、23℃で30分間攪拌した後、ろ過することにより、式(I−2)で表される化合物4.43部を得た。
MS(質量分析):204.1(分子イオンピーク)
【0157】
合成例1:〔式(Z−1)で表される化合物の合成〕

式(Z1−2)で表される化合物13.62部、テトラヒドロフラン100部及びトリエチルアミン12.14部を反応器に仕込み、23℃で30分間攪拌し、0℃に冷却した。これに、式(Z1−1)で表される化合物11.50部を1時間かけて滴下し、さらに、23℃で1時間攪拌した。得られた反応物に、イオン交換水100部及びクロロホルム250部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液した。回収された有機層に、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を回収した。回収された有機層に、イオン交換水100部を加え、23℃で30分間攪拌し、静置、分液することにより有機層を水洗した。この水洗操作を5回繰り返した。水洗した有機層を濃縮した後、カラム分取(固定床:メルク社製シリカゲル60−200メッシュ 展開溶媒:酢酸エチル)することにより、式(Z−1)で表される化合物2.98部を得た。
MS(質量分析):204.1(分子イオンピーク)
【0158】
樹脂の合成
使用した化合物を下記に示す。

ここに示したモノマーをその式符号に応じて、「モノマー(a1−1−2)」などという。
【0159】
実施例3〔樹脂A1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及びモノマー(I−1)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(I−1))が30:14:6:20:22:8となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.5×10の樹脂A1(共重合体)を収率78%で得た。この樹脂A1は、以下の構造単位を有する。

【0160】
合成例2〔樹脂A2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(a3−1−1)及びモノマー(Z−1)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(a3−1−1):モノマー(Z−1))が30:20:40:10となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、0.8mol%及び2.4mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量1.1×10の樹脂A2(共重合体)を収率66%で得た。この樹脂A2は、以下の構造単位を有する。

【0161】
実施例4〔樹脂A3の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及びモノマー(I−1)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(I−1))が30:14:6:30:12:8となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.8×10の樹脂A3(共重合体)を収率75%で得た。この樹脂A3は、以下の構造単位を有する。

【0162】
実施例5〔樹脂A4の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−5−1)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及びモノマー(I−1)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−5−1):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(I−1))が30:14:6:30:12:8となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量7.9×10の樹脂A4(共重合体)を収率79%で得た。この樹脂A4は、以下の構造単位を有する。

【0163】
実施例6〔樹脂A5の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−2)、モノマー(a1−2−3)、モノマー(a2−1−1)、モノマー(a3−1−1)、モノマー(a3−2−3)及びモノマー(I−2)を用い、そのモル比(モノマー(a1−1−2):モノマー(a1−2−3):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−1−1):モノマー(a3−2−3):モノマー(I−2))が30:14:6:30:12:8となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、1mol%及び3mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量8.3×10の樹脂A5(共重合体)を収率71%で得た。この樹脂A5は、以下の構造単位を有する。

【0164】
合成例3〔樹脂X1の合成〕
モノマーとして、モノマー(H)を用い、全モノマー量の1.5質量倍のジオキサンを加えて溶液とした。この溶液に、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル及びアゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を全モノマー量に対して各々、0.7mol%及び2.1mol%添加し、これらを75℃で約5時間加熱した。得られた反応混合物を、大量のメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過した。得られた樹脂を再び、ジオキサンに溶解させて得られる溶解液をメタノール/水混合溶媒に注いで樹脂を沈殿させ、この樹脂をろ過するという再沈殿操作を2回行い、重量平均分子量1.8×10の樹脂X1を収率77%で得た。この樹脂X1は、以下の構造単位を有する。

【0165】
実施例7〜11、比較例1
<レジスト組成物の調製>
表1に示すように、以下の各成分を混合して溶解することにより得られた混合物を孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルタで濾過することにより、化学増幅型フォトレジスト組成物を調製した。
【0166】
【表1】

【0167】
<樹脂>
A1:樹脂A1
A2:樹脂A2
A3:樹脂A3
A4:樹脂A4
A5:樹脂A5
X1:樹脂X1
<酸発生剤>
B1:特開2010−152341号公報の実施例に従って合成

B2:トリフェニルスルホニウム パーフルオロブタンスルホネート
B3:4−メトキシ−3,5−ジメチルフェニルジメチルスルホニウム パーフルオロブタンスルホネート
【0168】
<塩基性化合物:クエンチャー>
C1:2,6−ジイソプロピルアニリン(東京化成工業(株)製)
<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 265部
2−ヘプタノン 20.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 20.0部
γ−ブチロラクトン 3.5部
【0169】
<レジストパターンの製造及びその評価>
12インチのシリコン製ウェハ上に、有機反射防止膜用組成物[ARC−29;日産化学(株)製]を塗布して、205℃、60秒の条件でベークすることによって、厚さ78nmの有機反射防止膜を形成した。次いで、有機反射防止膜の上に、上記のレジスト組成物を乾燥(プリベーク)後の膜厚が85nmとなるようにスピンコートした。
得られたシリコンウェハをダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」欄に記載された温度で60秒間プリベーク(PB)した。こうしてレジスト組成物膜(組成物層)を形成したウェハに、液浸露光用ArFエキシマステッパー[XT:1900Gi;ASML社製、NA=1.35、3/4Annular X−Y偏光]を用いて、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を液浸露光した。なお、液浸媒体としては超純水を使用した。
露光後、ホットプレート上にて、表1の「PEB」欄に記載された温度で60秒間ポストエキスポジャーベーク(PEB)を行い、さらに2.38質量%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い、レジストパターンを得た。
【0170】
各レジスト膜において、50nmのラインアンドスペースパターンが1:1となる露光量となる露光量を実効感度とした。
【0171】
<ラインエッジラフネス評価(LER)>
リソグラフィプロセス後のレジストパターンの壁面を走査型電子顕微鏡で観察し、レジストパターンの側壁の凹凸の振れ幅が、
3.5nm以下であるものを○、
3.5nmを超えるものを×とした。
これらの結果を表2に示す。
【0172】
【表2】

【産業上の利用可能性】
【0173】
本発明の樹脂を含む、本発明のレジスト組成物は半導体の微細加工などに極めて有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)式(I)で表される化合物に由来する構造単位を有する樹脂、及び
(B)式(B1)で表される塩を含有するレジスト組成物。

[式(I)中、
1は、水素原子又はメチル基を表す。
は、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
1は、単結合又は式(a−g1)

(式(a−g1)中、
sは0〜2の整数を表す。
10は、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
11は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
sが2のとき、複数存在するA10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
10は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
sが2のとき、複数存在するX10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
*は、酸素原子との結合手を表す。)
で表される基を表す。
lは、0〜3の整数を表す。lが2又は3のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]

[式(B1)中、
1及びQ2は、それぞれ独立に、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。
b1は、2価の炭素数1〜17の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子又はカルボニル基で置き換わっていてもよい。
Yは、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基及び脂環式炭化水素基を構成するメチレン基は、酸素原子、スルホニル基又はカルボニル基に置き換わっていてもよい。
+は、有機カチオンを表す。]
【請求項2】
前記式(I)のAが、単結合又は*−CH−CO−O−(*は、酸素原子との結合手を表す。)である請求項1記載のレジスト組成物。
【請求項3】
樹脂が、さらに、酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位を有する請求項1又は2記載のレジスト組成物。
【請求項4】
前記酸に不安定な基を有するモノマーが、式(a1−1)又は式(a1−2)で表されるモノマーである請求項3記載のレジスト組成物。

[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のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
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。]
【請求項5】
樹脂が、さらに、ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する請求項1〜4のいずれか記載のレジスト組成物。
【請求項6】
前記ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーが、式(a2−1)で表されるモノマーである請求項5記載のレジスト組成物。

[式(a2−1)中、
a3は、−O−又は−O−(CH2k2−CO−O−を表し、
k2は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。]
【請求項7】
樹脂が、さらに、ラクトン環を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する請求項1〜6のいずれか記載のレジスト組成物。
【請求項8】
前記ラクトン環を有する酸安定モノマーが、式(a3−1)、式(a3−2)及び式(a3−3)でそれぞれ表されるモノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項7記載のレジスト組成物。

[式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k3−CO−O−を表す。
k3は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、p1が2以上のとき、複数のRa21は、同一であっても異なっていてもよく、q1が2以上のとき、複数のRa22は、同一であっても異なっていてもよく、r1が2以上のとき、複数のRa23は、同一であっても異なっていてもよい。]
【請求項9】
さらに、(X)フッ素原子を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する樹脂を含有する請求項1〜8のいずれか記載のレジスト組成物。
【請求項10】
前記フッ素原子を有する酸安定モノマーが、式(a4−1)で表されるモノマーである請求項9記載のレジスト組成物。

[式(a4−1)中、
41は、水素原子又はメチル基を表す。
41は、式(a4−g1)

(式(a4−g1)中、
ssは0〜2の整数を表す。
40及びA43は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
ssが2のとき、複数存在するA40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
40は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
ssが2のとき、複数存在するX40は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表す。
42は、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。]
【請求項11】
前記式(B1)のYが、置換基を有していてもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基である請求項1〜10のいずれか記載のレジスト組成物。
【請求項12】
さらに、(D)溶剤を含有する請求項1〜12のいずれか記載のレジスト組成物。
【請求項13】
(1)請求項12記載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)組成物層を露光する工程、
(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、
を含むレジストパターンの製造方法。
【請求項14】
式(I−1A)で表される化合物。

[式(I−1A)中、
1は、水素原子又はメチル基を表す。
は、ヒドロキシ基又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
1は、単結合又は式(a−g1)

(式(a−g1)中、
sは0〜2の整数を表す。
10は、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
11は、単結合又は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を表す。
sが2のとき、複数存在するA10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
10は、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基又はオキシカルボニル基を表す。
sが2のとき、複数存在するX10は、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される基を表す。
*は、酸素原子との結合手を表す。
lは、0〜3の整数を表す。lが2又は3のとき、複数存在するRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
【請求項15】
前記式(I−1)のAが、単結合又は*−CH−CO−O−(*は、酸素原子との結合手を表す。)である請求項14記載の化合物。
【請求項16】
請求項14又は15記載の化合物に由来する構造単位を有する樹脂。
【請求項17】
さらに、酸に不安定な基を有するモノマーに由来する構造単位を有する請求項16記載の樹脂。
【請求項18】
前記酸に不安定な基を有するモノマーが、式(a1−1)又は式(a1−2)で表されるモノマーである請求項17記載の樹脂。

[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のアルキル基又は炭素数3〜10の脂環式炭化水素基を表す。
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。]
【請求項19】
さらに、ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する請求項16〜18のいずれか記載の樹脂。
【請求項20】
前記ヒドロキシアダマンチル基を有する酸安定モノマーが、式(a2−1)で表されるモノマーである請求項19記載の樹脂。

[式(a2−1)中、
a3は、−O−又は−O−(CH2k2−CO−O−を表し、
k2は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
a15及びRa16は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はヒドロキシ基を表す。
o1は、0〜10の整数を表す。]
【請求項21】
さらに、ラクトン環を有する酸安定モノマーに由来する構造単位を有する請求項16〜20のいずれか記載の樹脂。
【請求項22】
前記ラクトン環を有する酸安定モノマーが、式(a3−1)、式(a3−2)及び式(a3−3)でそれぞれ表されるモノマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項21記載の樹脂。

[式(a3−1)〜式(a3−3)中、
a4〜La6は、それぞれ独立に、−O−又は−O−(CH2k3−CO−O−を表す。
k3は1〜7の整数を表す。*は−CO−との結合手を表す。
a18〜Ra20は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
a21は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
a22及びRa23は、それぞれ独立に、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
q1及びr1は、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、p1が2以上のとき、複数のRa21は、同一であっても異なっていてもよく、q1が2以上のとき、複数のRa22は、同一であっても異なっていてもよく、r1が2以上のとき、複数のRa23は、同一であっても異なっていてもよい。]

【公開番号】特開2012−234166(P2012−234166A)
【公開日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−94366(P2012−94366)
【出願日】平成24年4月18日(2012.4.18)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】