説明

化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物、該組成物に用いられる重合体、及び該重合体の構成単位を導く化合物

【課題】
優れた解像度及び形状を有するパターンを形成することができる化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物を得るための化合物を提供すること。
【解決手段】
下記式(I)で表される化合物。
【化1】


[式(I)中、Rは、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。R及びRは、互いに独立に、水素原子、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rは、炭素数1〜8の2価の炭化水素基を表す。Rは、単結合、炭素数1〜4の2価の炭化水素基又はカルボニル基を表す。Rは、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。]

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体の微細加工に用いられる化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物、該組成物に用いられる重合体、及び該重合体の構成単位を導く化合物に関する。
【背景技術】
【0002】
レジスト組成物は、リソグラフィ技術を用いた半導体の微細加工に用いられている。リソグラフィにおいては、レイリー(Rayleigh)の回折限界の式で表されるように、原理的には露光波長が短いほど解像度を上げることが可能である。半導体の製造に用いられるリソグラフィ用露光光源は、波長436nmのg線、波長365nmのi線、波長248nmのKrFエキシマレーザー、波長193nmのArFエキシマレーザーと、年々短波長になってきており、次世代の露光光源として、波長13nm以下のEUV(極紫外線)、電子線、X線などについても精力的に研究されている。
【0003】
このような光源に適したレジストとして、酸触媒の化学増幅効果を利用した、いわゆる化学増幅型レジスト組成物が提案されている。化学増幅型レジスト組成物は、放射線の照射部で感放射線性酸発生剤から酸が発生し、その後の熱処理(postexposurebake;以下、PEBと略すことがある)によって、その酸を触媒とする反応により、照射部の高分子のアルカリ現像液に対する溶解性を変化させるものであり、これによってポジ型又はネガ型のパターンを与える。
【0004】
化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、アルカリ可溶基を酸の作用により解裂する基で保護した高分子と、酸発生剤とを含んでなる。化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物における高分子としては、例えば、ヒドロキシスチレンから導かれる重合単位、及びメタアクリル酸のカルボキシル基を酸の作用により解裂する基で保護した化合物から導かれる重合単位を有する高分子が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
このような化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いてリソグラフィにより形成されるパターンにおいて、放射線の定在波がパターンの間において発生することが原因とされる波型の形状不良が問題となってきている。また、レジスト膜厚の変化により、レジストパターンの寸法が変動する現象、いわゆるスタンディングウェーブ(以下、SWと略すことがある。)の問題があり、SWによるパターン寸法の変動は、レジスト膜厚が薄膜化するほど影響が大きくなる傾向がある。これらの問題はレジストパターンが微細化するほど重大な問題となってきており、波型の形状不良が少ない、SWによるパターン変動の小さい化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物が求められていた。
【0006】
このような波型形状不良を抑制するために、特許文献2では、スチレン/4−アセトキシスチレン/tert−ブチルアクリレート/4−(4−テトラヒドロピラノキシフェニルスルホキシ)フェニルメタクリレート共重合体、ヒドロキシスチレン/スチレン/tert−ブチルアクリレート共重合体、酸発生剤、溶解抑制剤、トリエタノールアミン、マレイン酸、界面活性剤、溶剤からなる化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2002−287363号公報
【特許文献2】特開2006−330401号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物では、該組成物を用いて得られるパターンの解像度及び形状が必ずしも満足できるものではない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は下記の発明を含む。
[1] 下記式(I)で表される化合物。
【化1】


[式(I)中、Rは、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
及びRは、互いに独立に、水素原子、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
は、炭素数1〜8の2価の炭化水素基を表す。
は、単結合、炭素数1〜4の2価の炭化水素基又はカルボニル基を表す。
は、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。]
[2] Rが、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基又はフェナントリル基(ただし、これらの基は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキル基、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい。)である、[1]記載の化合物。
[3] Rが、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキル基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい9−アントラセニル基である、[1]又は[2]記載の化合物。
[4] [1]〜[3]のいずれか一項に記載の化合物から導かれる構成単位を有する重合体。
[5] フェノール性水酸基を有するスチレン誘導体から導かれる構成単位をさらに有する、[4]記載の重合体。
[6] フェノール性水酸基を有するスチレン誘導体から導かれる構成単位が、下記式(II)で表される構成単位である、[5]記載の重合体。
【化2】


[式(II)中、R41は、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
42〜R46は、互いに独立に、水素原子、水酸基、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、R42〜R46のうち、1〜3個は水酸基を表し、0〜2個は炭素数1〜4のアルキル基を表す。]
[7] 下記式(III)で表される構成単位を含む[4]〜[6]のいずれか一項に記載の重合体。
【化3】


[式(III)中、R47は、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
50〜R52は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜20の飽和環状炭化水素基を表すか或いはR50及びR51は互いに結合して炭素数3〜20の環を形成する。]
[8] 式(I)で表される化合物から導かれる構成単位の含有割合が、重合体の全構成単位の合計100モルに対して、0.1〜50モルである、[4]〜[7]のいずれかに記載の重合体。
[9] [4]〜[8]のいずれか一項に記載の重合体、酸発生剤及び溶剤を含有する化学増幅型ポジ型レジスト組成物。
[10] 酸発生剤がジアゾメタン系化合物である、[9]記載の化学増幅型ポジ型レジスト組成物。
[11] 塩基性含窒素有機化合物をさらに含有する、[9]又は[10]記載の化学増幅型ポジ型レジスト組成物。
【発明の効果】
【0010】
本発明の化合物によれば、該化合物を重合して得られる重合体を含む化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物を用いて、優れた解像度及び形状を有するパターンを形成することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明をより詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。また、明細書中、含有量ないし使用量を表す%及び部は、特記されていない限り質量基準である。
【0012】
(式(I)で表される化合物)
本発明は、式(I)で表される化合物を提供する。
【化4】


[式(I)中、Rは、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
及びRは、互いに独立に、水素原子、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
は、炭素数1〜8の2価の炭化水素基を表す。
は、単結合、炭素数1〜4の2価の炭化水素基又はカルボニル基を表す。
は、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。]
【0013】
「直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基」としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基が挙げられ、より好ましくはメチル基が挙げられる。
「フッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基」としては、上述の「直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基」の他に当該アルキル基における少なくとも一部の水素原子がフッ素原子により置換されたもの、例えば直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のペルフルオロアルキル基が挙げられる。その具体例としては、ペルフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロ−n−プロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、ペルフルオロ−n−ブチル基、ペルフルオロイソブチル基、ペルフルオロ−sec−ブチル基、ペルフルオロ−tert−ブチル基が挙げられる。
「炭素数1〜8の2価の炭化水素基」としては、例えばメチレン基、ジメチレン基、1,1−エチレン基、トリメチレン基、1−メチル−1,2−エチレン基、1,1−プロピリデン基、1,2−プロピリデン基、2,2−プロピリデン基が挙げられる。
「炭素数1〜4の2価の炭化水素基」としては、上述の「炭素数1〜8の2価の炭化水素基」のうち、炭素数が1〜4であるものがその具体例として挙げられる。
「置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基」としては、例えばフェニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、インダセニル基、アントラセニル基、ナフタセニル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トルイル基、メシチル基、キシリル基、クメニル基が挙げられる。
【0014】
は、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基又はフェナントリル基(ただし、これらの基は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキル基、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい。)であると好ましく、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキル基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい9−アントラセニル基であるとより好ましい。
【0015】
「直鎖状又は分岐状の炭素数1〜6のアルキル基」としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基などが挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられ、より好ましくはメチル基、エチル基が挙げられる。
「直鎖状又は分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基」としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基などが挙げられ、好ましくはメトキシ基が挙げられる。
【0016】
式(I)で表される化合物としては、例えば、以下に示す化合物が挙げられる。
【0017】
【化5】

【0018】
【化6】

【0019】
【化7】

【0020】
【化8】

【0021】
【化9】

【0022】
【化10】

【0023】
【化11】

【0024】
【化12】

【0025】
【化13】

【0026】
【化14】

【0027】
【化15】

【0028】
【化16】

【0029】
【化17】

【0030】
【化18】

【0031】
【化19】

【0032】
【化20】

【0033】
【化21】

【0034】
【化22】

【0035】
【化23】

【0036】
【化24】

【0037】
上記式(I)で表される化合物の製造方法としては、例えば、下記式(IV)で表される化合物と、下記式(V)で表されるアルコールとを、トルエン、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、水、メタノール、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの不活性溶媒中にて、塩基存在下、−100〜150℃程度の温度範囲、好ましくは−20〜100℃程度の温度範囲にて攪拌して反応させる方法などが挙げられる。
【0038】
【化25】


[式(IV)及び式(V)中、R、R、R、R、R及びRは、式(I)におけるものと同義である。Xは、ハロゲン原子を表す。]
【0039】
式(IV)のXにおけるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられ、より好ましくはフッ素原子及び塩素原子が挙げられる。
式(IV)で表される化合物の使用量は、通常、式(V)で表されるアルコール1モルに対して、1〜5モル程度であり、好ましくは1〜3モル程度である。
塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウムのような無機塩基、ピリジン、トリエチルアミン、ルチジン、1−メチルピロリジンのような有機塩基、又はこれらの混合物が挙げられる。
塩基の使用量は、通常、式(V)で表されるアルコール1モルに対して、1〜5モル程度であり、好ましくは1〜3モル程度である。
式(I)で表される化合物は、通常用いられる方法、例えば、再結晶、蒸留、カラムクロマトグラフィーなどで精製してもよい。
【0040】
上記式(I)で表される化合物の製造方法の別法としては、上記式(V)で表されるアルコールと下記式(VI)で表されるカルボン酸とをエステル化反応させる方法がある。
【0041】
【化26】


[式(IV)中、Rは、式(I)におけるものと同義である。]
【0042】
上記式(V)で表されるアルコールと上記式(VI)で表されるカルボン酸とのエステル化反応は、通常、ジクロロエタン、トルエン、エチルベンゼン、モノクロロベンゼン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性溶媒中にて、20〜200℃程度の温度範囲、好ましくは、50〜150℃程度の温度範囲で攪拌して行うことができる。
エステル化反応においては、酸触媒としてp−トルエンスルホン酸などの有機酸及び/又は硫酸などの無機酸を添加するか、あるいは脱水剤として1,1’−カルボニルジイミダゾール、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド等を添加してもよい。
酸触媒を用いたエステル化反応は、ディーンスターク装置を用いるなどして、脱水しながら実施すると、反応時間が短縮化される傾向があることから好ましい。
エステル化反応における上記式(VI)で表されるカルボン酸の使用量は、式(V)で表されるアルコール1モルに対して、0.2〜3モル程度、好ましくは0.5〜2モル程度である。
上記酸触媒を使用する場合、その使用量は、式(V)で表されるアルコール1モルに対して、触媒量でも溶媒に相当する量でもよく、通常、0.001〜5モル程度であり、好ましくは0.001〜1モル程度である。
上記脱水剤を使用する場合、その使用量は、式(V)で表されるアルコール1モルに対して、好ましくは0.2〜5モル程度、より好ましくは0.5〜3モル程度である。
【0043】
(重合体)
本発明は、式(I)で表される化合物から導かれる構成単位を有する重合体を提供する。
上記重合体は、フェノール性水酸基を有するスチレン誘導体から導かれる構成単位をさらに有することが好ましい。
フェノール性水酸基を有するスチレン誘導体から導かれる構成単位としては、例えば、下記式(II)で表される構成単位が挙げられる。
【0044】
【化27】


[式(II)中、R41は、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
42〜R46は、互いに独立に、水素原子、水酸基、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、R42〜R46のうち、1〜3個は水酸基を表し、0〜2個は炭素数1〜4のアルキル基を表す。]
【0045】
「フッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基」としては、式(I)におけるものと同じものが具体例として挙げられる。
式(II)で表される構成単位の具体例としては、以下の構成単位が挙げられる。
【0046】
【化28】

【0047】
【化29】

【0048】
【化30】


[式中、R41は、互いに独立に、水素原子、フッ素原子、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、ペルフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、ペルフルオロ−n−プロピル基、ペルフルオロ−イソプロピル基、ペルフルオロ−n−ブチル基、ペルフルオロ−ec−ブチル基又はペルフルオロ−tert−ブチル基を表す。
42〜R46は、互いに独立に、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−ブチル基又はtert−ブチル基を表す。]
【0049】
本実施形態の重合体は、酸の作用により解裂しアルカリ水溶液に可溶となる基(酸に不安定な基)を含む構成単位をさらに有することが好ましい。なお、「酸の作用により解裂しアルカリ水溶液に可溶となる基」としては、例えば、酸の作用によりエステル結合が解裂し、アルカリ水溶液に可溶なカルボン酸が生成するカルボン酸エステルが挙げられる。
「酸の作用により解裂しアルカリ水溶液に可溶となる基を含む構成単位」としては、好ましくは式(III)で表される構成単位が挙げられる。
【0050】
【化31】


[式(III)中、R47は、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
50〜R52は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜20の飽和環状炭化水素基を表すか或いはR50及びR51は互いに結合して炭素数3〜20の環を形成する。]
【0051】
「フッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基」としては、式(I)におけるものと同じものが具体例として挙げられる。
「炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基」としては、炭素数1〜8のアルキル基が挙げられ、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、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基が挙げられ、より好ましくはメチル基又はエチル基が挙げられる。
【0052】
「炭素数3〜20の飽和環状炭化水素基」としては、単環式又は多環式のいずれでもよく、例えば、シクロアルキル基(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)などの単環式の飽和環状炭化水素基;縮合芳香族炭化水素基を水素化して得られる基(例えば、ヒドロナフチル基)、橋かけ環状炭化水素基(例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基)などが挙げられる。さらに下記のような、橋かけ環(例えばノルボルナン環)と単環(例えばシクロヘプタン環、シクロヘキサン環)又は多環(例えば、デカヒドロナフタレン環)とが縮合した基又は橋かけ環同士が縮合した基;これらが組み合わせられた基(メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、メチルノルボルニル基)等が挙げられる。
【化32】


飽和環状炭化水素基の炭素数は、好ましくはC〜C12である。
【0053】
50及びR51が互いに結合して形成する環としては、飽和環状炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。このような環の炭素数は、好ましくはC〜C12である。
【0054】
−CO−O−CR505152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(R50〜R52がアルキル基であるもの、好ましくはtert−ブトキシカルボニル基)、2−アルキル−2−アダマンチルオキシカルボニル基(R50、R51及び炭素原子がアダマンチル基を形成し、R52がアルキル基であるもの)及び1−(1−アダマンチル)−1−アルキルアルコキシカルボニル基(R50及びR51がアルキル基であり、R52がアダマンチル基であるもの)などが挙げられる。
【0055】
式(III)で表される構成単位としては、式(IIIa)で表される構成単位が好ましい。
【0056】
【化33】


[式(IIIa)中、R49は、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜8のアルキル基を表す。R47は、上記と同じ意味を表す。]
【0057】
炭素数1〜8のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基が挙げられる。
【0058】
式(III)で表される構成単位は、例えばtert−ブチルアクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステルから導くことができる。
【0059】
式(I)で表される化合物から導かれる構成単位を有する重合体としては、例えば、以下に示す構成単位を有する重合体が例示される。
【0060】
【化34】

【0061】
【化35】

【0062】
【化36】

【0063】
【化37】

【0064】
式(I)で表される構成単位の含有割合は、例えば重合体の全構成単位100モルに対して、0.1〜100モルであり、好ましくは0.1〜50モルであり、より好ましくは0.5〜20モルであり、さらに好ましくは1〜15モルであり、特に好ましくは1〜10モルである。
重合体が式(I)で表される構成単位以外のその他の構成単位を含む場合、その他の構成単位の含有割合は、例えば重合体の全構成単位100モルに対して、0.1〜99.9モルであり、好ましくは50〜99.9モルであり、より好ましくは80〜99.5モルであり、さらに好ましくは85〜99モルであり、特に好ましくは90〜99モルである。
重合体がその他の構成単位として式(II)で表される構成単位及び式(III)で表される構成単位を含む場合、式(II)で表される構成単位と式(III)で表される構成単位との含有割合のモル比は、例えば99.9/0.1〜0.1/99.9であり、好ましくは99/1〜55/45である。
【0065】
上記本実施形態の重合体は、上述の構成単位に対応する化合物を従来公知の方法で重合させることにより、製造することができる。例えば、上記式(I)で表される化合物と、フェノール性水酸基を有するスチレン誘導体のフェノール性水酸基をアセチル基で保護したモノマー(例えば、アセトキシスチレン)と、上記式(III)で表される構成単位を誘導するモノマーとを、常法により共重合させた後、適度に加水分解してアセトキシ基の一部若しくはすべてを水酸基に変えることにより製造できる。
共重合の方法としては、例えば、適当な溶媒中に原料モノマーを溶解し、そこに重合開始剤を加えて重合を開始させ、加熱下又は除熱下に反応を継続させる方法が採用できる。
反応溶媒としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、tert−ブタノールのようなアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンのようなエーテル類などが使用できる。
また、重合開始剤としては、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)のようなアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化tert−ブチルのような過酸化物、過酸化水素/第一鉄塩、過酸化ベンゾイル/ジメチルアニリンのようなレドックス系開始剤、ブチルリチウム、トリエチルアルミニウムのような金属アルキル化物などが使用できる。
【0066】
上記本実施形態の重合体は、化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物の重合体成分として有用である。本発明の重合体は、化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物の重合体成分として用いられる場合、酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液で溶解しえる重合体であることが好ましい。
【0067】
(化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物)
本実施形態の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)は、酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液で溶解しえる重合体、酸発生剤及び溶剤を含有する。
【0068】
「酸に不安定な基を有し、かつアルカリ水溶液に不溶又は難溶であり、酸と作用してアルカリ水溶液で溶解しえる重合体」とは、それ自身はアルカリ水溶液に不溶又は難溶であるが、当該重合体が酸と反応した後はアルカリ水溶液に可溶となる重合体として機能するものである。このような重合体としては、その構成単位の一部に上述の「酸の作用により解裂しアルカリ水溶液に可溶となる基」を含む重合体を例示することができる。
上記酸の作用により解裂しアルカリ水溶液に可溶となる基を含む重合体は、上述の重合体、特に上記式(I)で表される構成単位、上記式(II)で表される構成単位及び上記式(III)で表される構成単位を有する重合体を含む重合体であると好ましい。
【0069】
式(I)で表される構成単位、式(II)で表される構成単位及び式(III)で表される構成単位を有する重合体としては、例えば、以下に示す重合体が例示される。
【0070】
【化38】

【0071】
【化39】

【0072】
【化40】

【0073】
【化41】

【0074】
【化42】

【0075】
【化43】

【0076】
本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物は、本発明の重合体とは異なるその他の重合体を含んでいてもよい。この場合上記本発明の重合体の含有率は、本発明の重合体とその他の重合体の合計量に対して10%以上であると好ましく、50%以上であるとより好ましい。
【0077】
上記酸発生剤としては、その物質自体に、又はその物質を含むレジスト組成物に、放射線を照射することによって、酸を発生する各種の化合物を用いることができる。その具体例としては、好ましくはスルホニウム塩系化合物、オニウム塩系化合物、ジアゾメタン系化合物が挙げられ、より好ましくはスルホニウム塩系化合物、ジアゾメタン系化合物が挙げられる。
【0078】
ジアゾメタン系化合物としては、ビス(プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(プロピルスルホニル)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(ブチルスルホニル)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(シクロペンチルスルホニル)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、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−クロロフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−tert−ブチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−イソプロピルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(ナフチリルスルホニル)ジアゾメタン及びビス(アントリルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
【0079】
上記溶剤としては、例えば、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、γ―プチロラクトン、2−ヘプタノン、乳酸エチルなどが挙げられ、好ましくは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が挙げられる。
溶剤の含有量は、組成物の固形分100部に対して、好ましくは70〜98部であり、より好ましくは85〜96部である。
重合体の含有量は、組成物の固形分100部に対して、好ましくは60〜98部であり、より好ましくは80〜95部である。
また、酸発生剤の含有量は、組成物の固形分100部に対して、好ましくは2〜40部であり、より好ましくは5〜20部である。
ここで、「組成物の固形分」とは、組成物における溶剤成分以外の成分の合計量をいう。
【0080】
また、本実施形態の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物には、重合体及び酸発生剤とともに、塩基性含窒素有機化合物、好ましくはアミン又はアンモニウム塩を含有させることができる。
【0081】
塩基性含窒素有機化合物をクエンチャーとして添加することにより、露光後の引き置きに伴う酸の失活による性能劣化を改良することができる。クエンチャーに用いられる塩基性含窒素有機化合物としては、例えば、下記のものが挙げられる。
【0082】
【化44】

【0083】
式中、T,T及びTは、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数5〜10の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。ただし、該脂肪族炭化水素基の水素原子、該脂環式炭化水素基の水素原子及び芳香族炭化水素基の水素原子は、水酸基、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い。さらに、該アミノ基の水素原子は、炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基で置換されていてもよい。
【0084】
〜Tは、互いに独立に、水素原子、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数5〜10の脂環式炭化水素基あるいは炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。ただし、該脂肪族炭化水素基の水素原子、該脂環式炭化水素基の水素原子、該芳香族炭化水素基の水素原子及び該アルコキシ基の水素原子は、互いに独立に、水酸基、アミノ基あるいは直鎖状又は分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい。さらに、該アミノ基の水素原子は、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基で置換されていてもよい。
【0085】
は、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、又は炭素数5〜10の脂環式炭化水素基を表す。ただし、該脂肪族炭化水素基の水素原子又は該脂環式炭化水素基の水素原子は、互いに独立に、水酸基、アミノ基あるいは直鎖状又は分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい。さらに、該アミノ基の水素原子は、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基で置換されていてもよい。
【0086】
Aは、炭素数2〜6の2価の炭化水素基、カルボニル基、イミノ基、スルフィド基又はジスルフィド基を表す。
【0087】
このような塩基性含窒素有機化合物として、具体的には、例えば、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、アニリン、2−,3−又は4−メチルアニリン、4−ニトロアニリン、1−又は2−ナフチルアミン、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、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、N−メチルアニリン、ピペリジン、ジフェニルアミン、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、N,N−ジメチルアニリン、2,6−イソプロピルアニリン、イミダゾール、ピリジン、4−メチルピリジン、4−メチルイミダゾール、ビピリジン、2,2’−ジピリジルアミン、ジ−2−ピリジルケトン、1,2−ジ(2−ピリジル)エタン、1,2−ジ(4−ピリジル)エタン、1,3−ジ(4−ピリジル)プロパン、1,2−ビス(2−ピリジル)エチレン、1,2−ビス(4−ピリジル)エチレン、1,2−ビス(4−ピリジルオキシ)エタン、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、1,2−ビス(4−ピリジル)エチレン、2,2’−ジピコリルアミン、3,3’−ジピコリルアミン、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−n−ヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−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及びコリンなどを挙げることができる。
【0088】
さらには、特開平11−52575号公報に開示されているような、ピペリジン骨格を有するヒンダードアミン化合物をクエンチャーとすることもできる。
【0089】
塩基性含窒素有機化合物を含有する場合、その含有量は、組成物の固形分100部に対して、好ましくは0.1〜2部であり、より好ましくは0.2〜1部である。
【0090】
本実施形態の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに他の成分、例えば、架橋剤、界面活性剤などを含んでいてもよい。
【0091】
本実施形態の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物を用いてパターンを形成するには、例えば、上述の各成分を溶剤に溶解したものをシリコンウェハなどの基体上に塗布してレジスト膜を形成し、次いで露光処理、加熱処理を行った後、アルカリ現像液で現像してパターンを形成する方法などを用いることができる。
塗布の方法としては、スピンコーティングなどの通常工業的に用いられる方法を用いることができる。また、スピンコーティングに用いる溶剤は、各成分を溶解し、適当な乾燥速度を有し、溶剤が蒸発した後に均一で平滑な塗膜を与えるものであればよく、この分野で一般に用いられている溶剤が使用しうる。
さらに、現像に用いるアルカリ現像液としては、この分野で用いられる各種のアルカリ性水溶液を用いることができるが、一般には、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)の水溶液が用いられることが多い。
【実施例】
【0092】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
また重量平均分子量及び数平均分子量に対する重量平均分子量の比である分散度(Mw/Mn)は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミュ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連結、溶媒はテトラヒドロフラン)により求めた値である。
また、化合物の構造はNMR(日本電子製EX−270型又はGX−270型)、質量分析(LCはAgilent製1100型、MASSはAgilent製LC/MSD型)で確認した。
【0093】
合成例1:式(C)で表される化合物(以下「化合物(C)」という。その他の符号についても、同様である。)の合成
【化45】


上記化合物(A)50.0部をN,N−ジメチルホルムアミド150部に溶解し、50℃に加熱した。そこに、1,1’−カルボニルジイミダゾール36.5部をN,N−ジメチルホルムアミド150部に溶解した溶液を滴下して、50℃で2時間攪拌した後、室温に冷却し、溶液Aを調製した。別途、水素化ナトリウム11.8部とN,N−ジメチルホルムアミド141部との溶液を50℃に加熱した。そこに、上記化合物(B)28.1部をN,N−ジメチルホルムアミド28部に溶解した溶液を滴下して、50℃で2時間攪拌した後、室温に冷却した。そこに、先に調製した溶液Aを室温で滴下して攪拌し、反応混合物を得た。得られた反応混合物を氷冷した5%シュウ酸水溶液595部に30℃以下で滴下した。そこに酢酸エチル298部を加えて攪拌した後、濾過した。得られた濾液を有機層と水層に分離した。水層に酢酸エチル298部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。全有機層をまとめて、イオン交換水で5回洗浄し、硫酸マグネシウム22.1部を加えて乾燥後、濾過した。濾液を濃縮し上記化合物(C)を褐色油状物として55.6部得た。
【0094】
1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.17(s,6H);1.94(t,2H,J=7.58Hz);4.50(s,1H);4.70(t,2H,J=6.60Hz);7.54−7.66(m,4H);7.97(d,2H,J=9.54Hz);8.16(d,2H,J=9.57Hz);8.76(s,1H)
【0095】
合成例2:化合物(C)の合成
【化46】




上記化合物(B)18.2部をクロロホルム182部に溶解し、ピリジン41.5部を加えた。そこに、上記化合物(D)42.1部をクロロホルム42部に溶解した溶液を室温で滴下し、室温で一晩、次いで、50℃で9時間攪拌した。次いで、得られた反応溶液を氷冷し、これにイオン交換水163部を30℃以下で加えた。得られた混合物から有機層を分離し、該有機層に2%シュウ酸水溶液163部を加えて攪拌した後、さらに有機層を分離する操作をさらに2回繰り返した後、得られた有機層をイオン交換水で5回洗浄し、活性炭4.3部と硫酸マグネシウム21.7部とを加えて攪拌し、濾過して濾液を回収した。回収された濾液を濃縮し、シリカゲルカラムで精製して、上記化合物(C)11.3部を燈色油状物として得た。
【0096】
1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.17(s,6H);1.94(t,2H,J=7.43Hz);4.50(s,1H);4.70(t,2H,J=7.26Hz);7.54−7.65(m,4H);7.98(d,2H,J=9.72Hz);8.15(d,2H,J=9.07Hz);8.75(s,1H)
【0097】
実施例1:化合物(E)(上記式(I)で表される化合物に相当)の合成
【化47】


合成例2で得られた化合物(C)44.2部をメチルイソブチルケトン133部に溶解し、活性炭1.8部を加えて室温で1時間攪拌した後、濾過して、濃縮した。そこに、メチルイソブチルケトン160部と1−メチルピロリジン25.0部を加えて50℃に加熱した。そこに、塩化メタクリロイル18.4部を滴下し、50℃で6時間攪拌した。さらに、1−メチルピロリジン8.3部を加えた後、塩化メタクリロイル6.1部を滴下し、50℃で4時間攪拌した。反応後、氷冷し、2%シュウ酸水溶液441部を滴下し、有機層と水層を分離した。水層にメチルイソブチルケトン92部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。さらに水層にメチルイソブチルケトン92部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。全有機層をまとめて、イオン交換水で7回洗浄し、活性炭4.2部を加えて攪拌し、濾過した。濾液を濃縮し、シリカゲルカラムで精製して、上記化合物(E)を黄色油状物として39.0部得た。
【0098】
1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.51(s,6H);1.68(s,3H);2.34(t,2H,J=6.19Hz);4.70(t,2H,J=7.24Hz);5.40(t,1H,J=1.65Hz);5.58(t,1H,J=0.97Hz);7.54−7.65(m,4H);7.97(d,2H,J=9.56);8.15(d,2H,J=8.88);8.76(s,1H)
【0099】
合成例3:化合物(G)の合成
【化48】


上記化合物(F)3.0部、上記化合物(B)2.6部、4−ジメチルアミノピリジン0.6部及び脱水テトラヒドロフラン45部を混合した。そこに、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド5.6部を加えて、室温で24時間攪拌した。反応後、濾過して濾液を濃縮した。そこにtert−ブチルメチルエーテル33部を加えた後、2%シュウ酸水溶液17部を加えて攪拌し、濾過した。濾液を有機層と水層に分離した。有機層をイオン交換水で5回洗浄し、硫酸マグネシウム3.1部を加えて乾燥後、濾過した。濾液を濃縮し、t−ブチルメチルエーテル6部を加えて攪拌し、濾過した。濾液を濃縮し、上記化合物(G)を無色油状物として4.8部得た。
【0100】
1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.16(s,6H);1.82(t,2H,J=7.08Hz);4.37(s,2H,J=6.94Hz);4.41(s,1H);7.48−7.53(m,2H);7.60−7.67(m,1H);7.93−7.96(m,2H)
【0101】
実施例2:化合物(H)(上記式(I)で表される化合物に相当)の合成
【化49】


上記化合物(G)38.9部と1−メチルピロリジン39.8部を脱水テトラヒドロフランに溶解し、50℃に加熱した。そこに、塩化メタクリロイル29.3部を滴下し、50℃で7時間攪拌した。反応後、氷冷し、イオン交換水101部と酢酸エチル101部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。水層に酢酸エチル101部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。さらに水層に酢酸エチル101部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。全有機層をまとめて、2%シュウ酸水溶液101部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。有機層に2%シュウ酸水溶液101部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。さらに、有機層に2%シュウ酸水溶液101部を加えて攪拌した後、有機層と水層を分離した。有機層をイオン交換水で8回洗浄し、活性炭3.9部を加えて攪拌し、濾過した。濾液を濃縮し、シリカゲルカラムで精製して、上記化合物(H)を無色油状物として43.8部得た。
【0102】
1H−NMR(ジメチルスルホキシド−d6、内部標準物質テトラメチルシラン):δ(ppm)1.51(s,6H);1.77−1.78(m,3H);2.26(t,2H、J=6.62Hz);4.39(t,2H,J=6.59Hz);5.54−5.55(m,1H);5.92−5.93(m,1H);7.47−7.53(m,2H);7.61−7.67(m,1H);7.91−7.95(m,2H)
MS(ESI(+)Spectrum):[M+Na]=299.1(C1620Na=299.32)
【0103】
実施例3
撹拌器、冷却管、温度計を備えた四つ口フラスコ内を窒素置換したのち、メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル3.6部、4−(1−エトキシエトキシ)スチレン11.8部、実施例1で得られた化合物(E)1.6部、メチルイソブチルケトン23.2部を仕込み80℃まで加温した。そこへジメチル−2,2’−アゾビス(イソブチラート)0.8部をメチルイソブチルケトン2.2部に溶解した溶液を10分間かけて滴下した。その後80℃を保ったまま15時間保温した。得られた反応液を、メタノール350部と水43部との混合溶液に滴下し、析出した重合体を濾別して取り出した。得られた重合体をメチルイソブチルケトン51部に溶解し、p−トルエンスルホン酸0.3部及び水34部を加えて5時間室温で撹拌した。その後分液水洗を繰り返し、重合体溶液を濃縮後、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートを加えて再び濃縮を行うことで重合体溶液を得た。得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は6000であり、分散度(Mw/Mn)は1.60であった。この重合体を重合体(J1)とする。重合体(J1)における化合物(E)から導かれる構成単位の含有量は、重合体の全構成単位の合計100モルに対して、5モルである。得られた重合体は、下記の構成単位を有する重合体である。
【0104】
【化50】

【0105】
実施例4
撹拌器、冷却管、温度計を備えた四つ口フラスコ内を窒素置換したのち、メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル3.1部、4−(1−エトキシエトキシ)スチレン9.7部、実施例1で得られた化合物(E)2.8部及びメチルイソブチルケトン21.2部を仕込み80℃まで加温した。そこへジメチル−2,2’−アゾビス(イソブチラート)0.7部をメチルイソブチルケトン1.9部に溶解した溶液を10分間かけて滴下した。その後80℃を保ったまま15時間保温した。得られた反応液を、メタノール320部、水40部の混合溶液に滴下し重合体を取り出した。得られた重合体をメチルイソブチルケトン46部に溶解し、p−トルエンスルホン酸0.3部及び水31部を加えて5時間室温で撹拌した。その後分液水洗を繰り返し、重合体溶液を濃縮後、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートを加えて再び濃縮を行うことで重合体溶液を得た。得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は8200であり、分散度(Mw/Mn)は1.78であった。この重合体を重合体(J2)とする。重合体(J2)における化合物(E)から導かれる構成単位の含有量は、重合体の全構成単位の合計100モルに対して、10モルである。得られた重合体は、下記の構成単位を有する重合体である。
【0106】
【化51】

【0107】
実施例5
撹拌器、冷却管、温度計を備えた四つ口フラスコ内を窒素置換したのち、メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル3.7部、4−(1−エトキシエトキシ)スチレン14.4部、実施例2で得られた化合物(H)2.8部及びメチルイソブチルケトン28.6部を仕込み、80℃まで加温した。そこへ、ジメチル−2,2’−アゾビス(イソブチラート)1.0部をメチルイソブチルケトン2.8部に溶解した溶液を、10分間かけて滴下した。その後、80℃を保ったまま15時間保温した。得られた反応液を、メタノール430部と水53部との混合溶液に滴下し、析出した重合体を濾別して取り出した。得られた重合体をメチルイソブチルケトン63部に溶解し、p−トルエンスルホン酸0.4部及び水42部を加えて1時間室温で撹拌した。その後分液水洗を繰り返し、得られた重合体溶液を濃縮後、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートを加えて再び濃縮を行うことで重合体溶液を得た。得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は6,900であり、分散度(Mw/Mn)は1.62であった。この重合体を重合体(J5)とする。重合体(J5)における化合物(H)から導かれる構成単位の含有量は、重合体の全構成単位の合計100モルに対して、10モルである。得られた重合体は、下記の構成単位を有する重合体である。
【0108】
【化52】

【0109】
合成例4
メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル39.7部(0.16モル)とp−アセトキシスチレン103.8部(0.64モル)をイソプロパノール265部に溶解して、窒素雰囲気下に75℃まで昇温した。ラジカル開始剤ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)11.05部(0.048モル)をイソプロパノール22.11部に溶解して滴下した。反応溶液を12時間加熱還流した。冷却後反応液を大量のメタノールに注いで重合物を沈殿濾過した。得られたメタクリル酸2−エチル−2−アダマンチルとp−アセトキシスチレンの共重合体は250部(メタノール含有)であった。
得られた共重合体250部と4−ジメチルアミノピリジン10.3部(0.084モル)とをメタノール202部に加えて20時間加熱還流した。冷却後、反応液を氷酢酸7.6部(0.126モル)で中和して、大量の水に注いで沈殿させた。析出した重合物を濾別し、アセトンに溶解させた後、大量の水に注いで沈殿させる操作を3回繰り返して精製した。得られたメタクリル酸2−エチル−2−アダマンチルとp−ヒドロキシスチレンの共重合体は95.9部であった。得られた重合体の重量平均分子量は約8.6×10(GPCポリスチレン換算)であり、C13−NMR測定により求めた共重合比は約20:80であった。この重合体を重合体(J3)とする。なお、重合体(J3)には、式(I)で表される化合物から導かれる構成単位は含まれていない。
【0110】
合成例5
メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル59.6部(0.24モル)とp−アセトキシスチレン90.8部(0.56モル)を用いた他は、合成例4と同様の操作を行って、メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチルとp−ヒドロキシスチレンの共重合体102.8部を得た。得られた重合体の重量平均分子量は約8.2×10(GPCポリスチレン換算)であり、C13−NMR測定により求めた重合体における共重合比は約30:70であった。この重合体を重合体(J4)とする。なお、重合体(J4)には、式(I)で表される化合物から導かれる構成単位は含まれていない。
【0111】
実施例6〜10及び比較例1
以下の表1に示す各成分を混合して溶解し、さらに孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルタで濾過して、レジスト液を調製した。なお、カッコ内の数値は配合量(重量部)を示す。
【0112】
【表1】

【0113】
表1に示す組成において、重合体(J1)、(J2)、(J3)、(J4)及び(J5)以外の成分は下記のものを用いた。
【0114】
酸発生剤
K1:トリフェニルスルホニウム・2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホネートK2:ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン
【0115】
クエンチャー
L1:2,6−ジイソプロピルアニリン
【0116】
添加剤
M1:ポリプロピレングリコール(分子量:2000)
【0117】
溶剤
S1: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=4/1
【0118】
表面に100nmの二酸化シリコン層が形成されたシリコンウェハ上に、常法により各レジスト液をスピンコートし、次に90℃、60秒の条件で、プロキシミティホットプレート上にてプリベークを行って、厚さ200nmのレジスト膜を形成させた。こうしてレジスト膜を形成したウェハに、KrFエキシマ露光装置[NSR−2205EX12B;(株)ニコン製、NA=0.55、σ=0.80]を用い、種々の形状及び寸法のマスクを介して露光した。次に、ホットプレート上にて、110℃、60秒の条件でPEBを行い、さらに2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で30秒間パドル現像を行った。現像後のパターン断面を走査型電子顕微鏡で観察し、以下のようにして、解像度、形状を調べ、結果を表2に示した。
【0119】
解像度:250nmのラインアンドスペースパターンが1:1となる露光量で分離するラインアンドスペースパターンの最小寸法(nm)で示した。
【0120】
形状:パターン断面の形状、平滑性を観察し、パターン側壁に明確な波状形状が認められるものを×、波状形状は認められず平滑なものを○として示した。
【0121】
【表2】

【産業上の利用可能性】
【0122】
本発明の化学増幅型ポジ型フォトレジスト組成物は、リソグラフィによる半導体の微細加工に用いると、SWによるパターン変動(波型の形状不良)発生が少なく、さらに感度、解像度も高く、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、電子線、EUVなどを使用するリソグラフィに好適に用いることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(I)で表される化合物。
【化1】


[式(I)中、Rは、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
及びRは、互いに独立に、水素原子、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
は、炭素数1〜8の2価の炭化水素基を表す。
は、単結合、炭素数1〜4の2価の炭化水素基又はカルボニル基を表す。
は、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表す。]
【請求項2】
前記Rが、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基又はフェナントリル基(ただし、これらの基は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキル基、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい。)である、請求項1記載の化合物。
【請求項3】
前記Rが、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルキル基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていてもよい9−アントラセニル基である、請求項1又は2記載の化合物。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物から導かれる構成単位を有する重合体。
【請求項5】
フェノール性水酸基を有するスチレン誘導体から導かれる構成単位をさらに有する、請求項4記載の重合体。
【請求項6】
前記フェノール性水酸基を有するスチレン誘導体から導かれる構成単位が、下記式(II)で表される構成単位である、請求項5記載の重合体。
【化2】


[式(II)中、R41は、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
42〜R46は、互いに独立に、水素原子、水酸基、又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。ただし、R42〜R46のうち、1〜3個は水酸基を表し、0〜2個は炭素数1〜4のアルキル基を表す。]
【請求項7】
下記式(III)で表される構成単位を含む請求項4〜6のいずれか一項に記載の重合体。
【化3】


[式(III)中、R47は、水素原子、フッ素原子、又はフッ素原子で置換されていてもよい直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルキル基を表す。
50〜R52は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基又は炭素数3〜20の飽和環状炭化水素基を表すか或いはR50及びR51は互いに結合して炭素数3〜20の環を形成する。]
【請求項8】
式(I)で表される化合物から導かれる構成単位の含有割合が、重合体の全構成単位の合計100モルに対して、0.1〜50モルである、請求項4〜7のいずれか一項に記載の重合体。
【請求項9】
請求項4〜8のいずれか一項に記載の重合体、酸発生剤及び溶剤を含有する化学増幅型ポジ型レジスト組成物。
【請求項10】
前記酸発生剤がジアゾメタン系化合物である、請求項9記載の化学増幅型ポジ型レジスト組成物。
【請求項11】
塩基性含窒素有機化合物をさらに含有する、請求項9又は10記載の化学増幅型ポジ型レジスト組成物。

【公開番号】特開2010−235925(P2010−235925A)
【公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−50644(P2010−50644)
【出願日】平成22年3月8日(2010.3.8)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】