(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0007】
本明細書では、特に断りのない限り、化合物の構造式の説明において、「脂肪族炭化水素基」は直鎖状又は分岐状の炭化水素基を意味し、「脂環式炭化水素基」は脂環式炭化水素の環から価数に相当する数の水素原子を取り去った基を意味する。「芳香族炭化水素基」は芳香環に炭化水素基が結合した基をも包含する。立体異性体が存在する場合は、全ての立体異性体を包含する。
また、本明細書において、「(メタ)アクリル系モノマー」とは、「CH
2=CH−CO−」又は「CH
2=C(CH
3)−CO−」の構造を有するモノマーの少なくとも1種を意味する。同様に「(メタ)アクリレート」及び「(メタ)アクリル酸」とは、それぞれ「アクリレート及びメタクリレートの少なくとも1種」及び「アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも1種」を意味する。
【0008】
<レジスト組成物>
本発明のレジスト組成物は、樹脂(A1)、樹脂(A2)、樹脂(A3)及び酸発生剤(B)を含有する。
樹脂(A1):式(a1−0)で表される構造単位、式(a1−1)で表される構造単位及び式(a1−2)で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位を含む樹脂
樹脂(A2):式(a1−4)で表される構造単位及び式(a2−0)で表される構造単位を含む樹脂(ただし、式(a1−0)で表される構造単位、式(a1−1)で表される構造単位及び式(a1−2)で表される構造単位を含まない。)
樹脂(A3):式(a5−1)で表される構造単位を含む樹脂(ただし、式(a1−0)で表される構造単位、式(a1−1)で表される構造単位及び式(a1−2)で表される構造単位を含まず、かつ、式(a1−4)で表される構造単位及び式(a2−0)で表される構造単位の少なくとも一方を含まない。)
さらに、本発明のレジスト組成物は、塩基性化合物(C)及び/又は溶剤(D)を含むことが好ましい。
本明細書において、各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で又は複数種を組合せて使用することができる。
【0009】
〔樹脂(A1)〕
樹脂(A1)は、式(a1−0)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−0)」という場合がある。)、式(a1−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−1)」という場合がある。)及び式(a1−2)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−2)」という場合がある。)からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位を含む樹脂である。
【0010】
構造単位(a1−0)は、下記式(a1−0)で表される。
[式(a1−0)中、
L
a01は、酸素原子又は
*−O−(CH
2)
k01−CO−O−を表し、k01は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
R
a01は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。
R
a02、R
a03及びR
a04は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせた基を表す。]
【0011】
L
a02は、好ましくは、酸素原子又は
*−O−(CH
2)
k01−CO−O−であり、より好ましくは酸素原子である。k01は、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは1である。
R
a02、R
a03及びR
a04のアルキル基、脂環式炭化水素基及びこれらを組合わせた基としては、式(1)のR
a1〜R
a3で挙げた基と同様の基が挙げられる。
R
a02、R
a03及びR
a04のアルキル基は、好ましくは炭素数6以下である。
R
a02、R
a03及びR
a04の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。
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組み合わせた基は、これらアルキル基と脂環式炭化水素基とを組み合わせた合計炭素数が、18以下であることが好ましい。このような基としては、例えば、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。
R
a02及びR
a03は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。
R
a04は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数5〜12の脂環式炭化水素基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、シクロヘキシル基又はアダマンチル基である。
【0012】
構造単位(a1−0)としては、例えば、式(a1−0−1)〜式(a1−0−12)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a1−0−1)〜式(a1−0−10)のいずれかで表される構造単位がより好ましい。
【0013】
上記の構造単位において、R
a01に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位も、構造単位(a1−0)の具体例として挙げることができる。
【0014】
構造単位(a1−0)の含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、通常3〜80モル%であり、好ましくは5〜70モル%であり、より好ましくは10〜60モル%である。
【0015】
構造単位(a1−1)は、下記式(a1−1)で表される。
[式(a1−1)中、
L
a1は、酸素原子又は
*−O−(CH
2)
h1−CO−O−を表し、h1は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
R
a4は、水素原子又はメチル基を表す。
R
a6は、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせた基を表す。
m1は、0〜14の整数を表す。]
【0016】
R
a6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、好ましくは炭素数1〜6である。
R
a6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い。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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、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下記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。R
a6の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16である。
アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、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。アルキル基と脂環式炭化水素基とを組合わせた基は、好ましくは炭素数20以下である。
【0017】
h1は、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは1である。
L
a1は、好ましくは酸素原子である。
R
a4は、好ましくはメチル基である。
R
a6は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。
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。
【0018】
構造単位(a1−1)を導くモノマーとしては、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。中でも、式(a1−1−1)〜式(a1−1−8)のいずれかで表されるモノマーが好ましく、式(a1−1−1)〜式(a1−1−4)のいずれかで表されるモノマーがより好ましい。
【0019】
構造単位(a1−1)の含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、通常5〜80モル%であり、好ましくは15〜70モル%であり、より好ましくは25〜60モル%である。
【0020】
構造単位(a1−2)は、下記式(a1−2)で表される。
[式(a1−2)中、
L
a2は、酸素原子又は
*−O−(CH
2)
h2−CO−O−を表し、h2は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。
R
a5は、水素原子又はメチル基を表す。
R
a7は、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜18の脂環式炭化水素基又はこれらを組合わせた基を表す。
n1は、0〜10の整数を表す。
n1’は、0〜3の整数を表す。]
【0021】
h2は、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは1である。
L
a2は、好ましくは酸素原子である。
R
a5は、好ましくはメチル基である。
R
a7は、R
a6と同様の基が挙げられ、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。
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。
【0022】
構造単位(a1−2)を導くモノマーとしては、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。式(a1−2−1)〜式(a1−2−12)で表されるモノマーが好ましく、式(a1−2−3)〜式(a1−2−4)又は式(a1−2−9)〜式(a1−2−10)で表されるモノマーがより好ましく、式(a1−2−3)又は式(a1−2−9)で表されるモノマーがさらに好ましい。
【0023】
構造単位(a1−2)の含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、通常3〜80モル%であり、好ましくは5〜70モル%であり、より好ましくは10〜60モル%である。
【0024】
構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)の合計含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、通常3〜95モル%であり、好ましくは10〜95モル%であり、より好ましくは15〜90モル%であり、さらに好ましくは20〜85モル%である。
【0025】
樹脂(A1)は、好ましくは、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む。
樹脂(A1)としては、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)からなる群から選ばれる二種以上を含む樹脂も好ましく、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)の組み合わせである樹脂がより好ましい。
【0026】
樹脂(A1)は、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)以外の構造単位を含んでいてもよい。このような構造単位としては、アルコール性ヒドロキシ基を有する構造単位(以下「構造単位(a2)」という場合がある。)、並びに、ラクトン環を有する構造単位(以下「構造単位(a3)」という場合がある。)が挙げられる。これらの構造単位を有する樹脂(A1)を含む本発明のレジスト組成物においては、基板に塗布した膜及び/又は組成物層が基板と密着性に優れる傾向があるため、高解像度のレジストパターンを製造できる。
【0027】
構造単位(a2)としては、式(a2−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a2−1)」という場合がある。)が挙げられる。
[式(a2−1)中、
L
a3は、酸素原子又は
*−O−(CH
2)
k2−CO−O−(k2は1〜7の整数を表し、*はカルボニル基との結合手を表す。)を表す。
R
a14は、水素原子又はメチル基を表す。
R
a15及びR
a16は、互いに独立に、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。]
【0028】
L
a3は、好ましくは、酸素原子又は、k2が1〜4の整数である−O−(CH
2)
k2−CO−O−で表される基であり、より好ましくは、酸素原子又は−O−CH
2−CO−O−であり、さらに好ましくは酸素原子である。
R
a14は、好ましくはメチル基である。
R
a15は、好ましくは水素原子である。
R
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。
【0029】
構造単位(a2−1)としては、例えば、以下のもの及び特開2010−204646号公報に記載のモノマーに由来する構造単位が挙げられる。
【0030】
これらの中でも、式(a2−1−1)、式(a2−1−2)、式(a2−1−3)及び式(a2−1−4)のいずれかで表される構造単位が好ましく、式(a2−1−1)又は(a2−1−3)で表される構造単位がより好ましい。
【0031】
樹脂(A1)が構造単位(a2−1)を有する場合、その含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、1〜45モル%が好ましく、2〜35モル%がより好ましく、2.5〜30モル%がさらに好ましい。
【0032】
構造単位(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−バレロラクトン環等の単環でもよく、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−ブチロラクトン環構造を含む橋かけ環が挙げられる。
【0033】
構造単位(a3)は、好ましくは、式(a3−1)、式(a3−2)、式(a3−3)又は式(a3−4)で表される構造単位である。これらの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。
【0034】
[式(a3−1)中、
L
a4は、酸素原子又は*−O−(CH
2)
k4−CO−O−(k4は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
R
a18は、水素原子又はメチル基を表す。
p1は0〜5の整数を表す。
R
a21は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、p1が2以上の場合、複数のR
a21は同じであってもよい。
式(a3−2)中、
L
a5は、酸素原子又は*−O−(CH
2)
k4−CO−O−(k4は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
R
a19は、水素原子又はメチル基を表す。
q1は、0〜3の整数を表す。
R
a22は、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、q1が2以上の場合、複数のR
a22は同じであってもよい。
式(a3−3)中、
L
a6は、酸素原子又は*−O−(CH
2)
k4−CO−O−(k4は1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
R
a20は、水素原子又はメチル基を表す。
r1は、0〜3の整数を表す。
R
a23は、カルボキシ基、シアノ基又は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、r1が2以上の場合、複数のR
a23は同じであってもよい。
式(a3−4)中、
L
a7は、酸素原子、*−O−(CH
2)
k4−O−、*−O−(CH
2)
k4−CO−O−、*−O−(CH
2)
k4−CO−O−(CH
2)
k5−CO−O−又は*−O−(CH
2)
k4−O−CO−(CH
2)
k5−O−(k4及びk5は、それぞれ独立に、1〜7の整数を表す。)で表される基を表す。*はカルボニル基との結合手を表す。
R
a24は、水素原子又はメチル基を表す。]
【0035】
L
a4〜L
a7は、式(a2−1)のL
a3におけるものと同じ基が挙げられる。
L
a4〜L
a7は、それぞれ独立に、酸素原子又は、k4が1〜4の整数である*−O−(CH
2)
k4−CO−O−で表される基が好ましく、酸素原子及び、*−O−CH
2−CO−O−がより好ましく、さらに好ましくは酸素原子である。
R
a18〜R
a21及びR
a24は、好ましくはメチル基である。
R
a22及びR
a23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、q1及びr1は、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは0又は1である。なお、p1が2のとき、2つのR
a21は同一又は相異なり、q1が2のとき、2つのR
a22は同一又は相異なり、r1が2のとき、2つのR
a23は同一又は相異なる。
【0036】
構造単位(a3−1)を導くモノマーとしては、例えば、式(a3−1−1)、式(a3−1−2)、式(a3−1−3)及び式(a3−1−4)のいずれかで表されるモノマー並びに特開2010−204646号公報に記載されたモノマー等が挙げられる。
【0037】
構造単位(a3−2)を導くモノマーとしては、例えば、式(a3−2−1)、式(a3−2−2)、式(a3−2−3)及び式(a3−2−4)のいずれかで表されるモノマー並びに特開2010−204646号公報に記載されたモノマー等が挙げられる。
【0038】
構造単位(a3−3)を導くモノマーとしては、例えば、式(a3−3−1)、式(a3−3−2)、式(a3−3−3)及び式(a3−3−4)のいずれかで表されるモノマー並びに特開2010−204646号公報に記載されたモノマー等が挙げられる。
【0039】
構造単位(a3−4)を導くモノマーとしては、例えば、式(a3−4−1)、式(a3−4−2)、式(a3−4−3)、式(a3−4−4)、式(a3−4−5)及び式(a3−4−6)のいずれかで表されるモノマー並びに特開2012−41274号公報に記載されたモノマー等が挙げられる。
【0040】
上記の化合物において、R
a24に相当するメチル基が水素原子に置き換わった化合物も、構造単位(a3−4)を導くモノマーとして挙げることができる。
【0041】
構造単位(a3)の中でも、式(a3−1−1)、式(a3−1−2)、式(a3−2−3)、式(a3−2−4)、式(a3−4−1)又は式(a3−4−2)で表されるモノマーに由来する構造単位がより好ましく、式(a3−1−1)又は式(a3−2−3)又は式(a3−4−2)で表されるモノマーに由来する構造単位がさらに好ましい。
【0042】
樹脂(A1)が構造単位(a3)を含む場合、その合計含有率は、樹脂(A1)の全構造単位に対して、通常5〜70モル%であり、好ましくは10〜65モル%であり、より好ましくは10〜60モル%である。
また、構造単位(a3−1)、構造単位(a3−2)、構造単位(a3−3)、構造単位(a3−4)の含有量は、それぞれ、樹脂(A1)の全構造単位に対して、5〜70モル%が好ましく、5〜65モル%がより好ましく、5〜60モル%がさらに好ましい。
【0043】
さらに樹脂(A1)は、後述の式(a1−4)、式(a2−0)又は式(a5−1)で表される構造単位を有していてもよい。
【0044】
樹脂(A1)の重量平均分子量は、好ましくは2,500以上100,000以下であり、より好ましくは2,700以上50,000以下であり、さらに好ましくは3,000以上30,000以下である。
【0045】
樹脂(A1)を構成する各構造単位は、これら構造単位を導くモノマーを用いて、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造することができる。各構造単位の含有率は、樹脂(A1)を製造する際に用いるモノマーの使用量で調整できる。
【0046】
〔樹脂(A2)〕
樹脂(A2)は、式(a1−4)で表される構造単位(以下「構造単位(a1−4)」という場合がある。)及び式(a2−0)で表される構造単位(以下「構造単位(a2−0)」という場合がある。)を含む樹脂である。ただし、樹脂(A2)は、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)を含まない。
【0047】
構造単位(a1−4)は、下記式(a1−4)で表される。
[式(a1−4)、
R
10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。
R
11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、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
laは0〜4の整数を表す。laが2以上のとき、複数のR
11は同一又は相異なる。
R
12及びR
13は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
Y
a3は、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は−N(R
c)−に置き換わっていてもよい。
R
cは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。]
【0048】
R
10は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基又は水素原子であり、より好ましくはメチル基又は水素原子であり、さらに好ましくは水素原子である。
R
11のアルコキシ基は、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
R
12及びR
13の炭化水素基は、好ましくは、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基である。
Y
a3の炭化水素基は、好ましくは、炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜18の芳香族炭化水素基又はこれらを組み合わせた基であり、より好ましくは、炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基又は炭素数7〜18のアラルキル基である。前記脂肪族炭化水素基は、無置換の脂肪族炭化水素基が好ましい。前記芳香族炭化水素基の置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基及び炭素数6〜10のアリールオキシ基が好ましい。
Y
a3の炭化水素基に含まれるメチレン基は、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は−N(R
c)−に置き換わっていてもよいが、酸素原子との結合位置にあるメチレン基は、これらの基に置き換わらない。
laは、0が好ましい。
【0049】
構造単位(a1−4)を導くモノマーとしては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたモノマー等が挙げられる。中でも、式(a1−4−1)〜式(a1−4−14)のいずれかで表されるモノマーが好ましく、式(a1−4−1)〜式(a1−4−8)のいずれかで表されるモノマーがより好ましい。
【0052】
構造単位(a1−4)の含有率は、樹脂(A2)の全構造単位に対して、10〜95モル%が好ましく、15〜90モル%より好ましく、20〜85モル%がさらに好ましい。
【0053】
構造単位(a2−0)は、下記式(a2−0)で表される。
[式(a2−0)中、
R
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。
R
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、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を表す。
maは、0〜4の整数を表す。maが2以上のとき、複数のR
a31は同一又は相異なる。]
【0054】
R
a30は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基がより好ましく、水素原子又はメチル基がさらに好ましく、水素原子が特に好ましい。
R
a31のアルコキシ基としては、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基又はエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
R
a31のアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、炭素数1又は2のアルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
maは0〜2の整数が好ましく、0又は1がより好ましく、0がさらに好ましい。
【0055】
構造単位(a2−0)としては、例えば、特開2010−204634号公報に記載されているモノマーに由来する構造単位が挙げられ、好ましくは、式(a2−0−1)〜式(a2−0−4)のいずれかで表されるものである。
【0056】
構造単位(a2−0)の含有率は、樹脂(A2)の全構造単位に対して、5〜90モル%が好ましく、10〜85モル%より好ましく、15〜80モル%がさらに好ましい。
【0057】
樹脂(A2)は、構造単位(a1−4)及び構造単位(a2−0)以外の構造単位を有していてもよい。このような構造単位としては、例えば、アクリル酸やメタクリル酸等のカルボキシ基含有モノマーに由来する構造単位、上述の構造単位(a2)、上述の構造単位(a3)、スチレンに由来する構造単位、アルコキシスチレンに由来する構造単位、アシルオキシスチレンに由来する構造単位等が挙げられる。
樹脂(A2)は、後述の式(a5−1)で表される構造単位を有していてもよい。
【0058】
前記アルコキシスチレンに由来する構造単位は、例えば、構造単位(a2−0)が有するヒドロキシ基がアルコキシ基に置換された構造単位である。該構造単位を導くモノマーとしては、例えば、メトキシスチレン、エトキシスチレン、イソプロポキシスチレン及びtert−ブトキシスチレン等が挙げられる。
前記アシルオキシスチレンに由来する構造単位は、例えば、構造単位(a2−0)が有するヒドロキシ基がアシルオキシ基に置換された構造単位である。該構造単位を導くモノマーとしては、例えば、ベンゾイルオキシスチレン、アセチルオキシスチレン及びピバロイルオキシスチレン等が挙げられる。
【0059】
樹脂(A2)が構造単位(a1−4)及び構造単位(a2−0)以外の構造単位を含む場合、その含有率は、樹脂(A2)の全構造単位に対して、1〜50モル%が好ましく、3〜30モル%より好ましい。
【0060】
樹脂(A2)の重量平均分子量は、好ましくは2,500以上100,000以下であり、より好ましくは2,700以上50,000以下であり、さらに好ましくは3,000以上40,000以下である。
【0061】
樹脂(A2)を構成する各構造単位は、これら構造単位を導くモノマーを用いて、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造することができる。各構造単位の含有率は、樹脂(A2)を製造する際に用いるモノマーの使用量で調整できる。
【0062】
〔樹脂(A3)〕
樹脂(A3)は、式(a5−1)で表される構造単位(以下「構造単位(a5−1)」という場合がある。)を有する樹脂である。ただし、樹脂(A3)は、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)及び構造単位(a1−2)を含まず、かつ、構造単位(a1−4)及び構造単位(a2−0)の少なくとも一方を含まない。樹脂(A3)は、好ましくは、構造単位(a1−0)、構造単位(a1−1)、構造単位(a1−2)、構造単位(a1−4)及び構造単位(a2−0)のいずれも含まない樹脂である。
【0063】
構造単位(a5−1)は、下記式(a5−1)で表される。
[式(a5−1)中、
R
a50は、水素原子又はメチル基を表す。
R
a51は、炭素数1〜18の飽和炭化水素基を表す。]
【0064】
R
a51の飽和炭化水素基としては、アルキル基、脂環式飽和炭化水素基及びこれらを組み合わせた基等が挙げられる。
R
a51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。
R
a51の脂環式飽和炭化水素基としては、単環式又は多環式のいずれでもよい。単環式の脂環式飽和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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式飽和炭化水素基としては、例えば、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下記の基(*は結合手を表す。)等が挙げられる。R
a51の脂環式飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数3〜16である。
アルキル基と脂環式飽和炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、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。
【0065】
構造単位(a5−1)としては、下記構造単位等が挙げられる。
【0066】
上記の構造単位において、R
a50に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位も、構造単位(a5−1)の具体例として挙げることができる。
【0067】
構造単位(a5−1)の含有率は、樹脂(A3)の全構造単位に対して、10モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、50モル%以上がさらに好ましく、90モル%以上がとりわけ好ましい。樹脂(A3)は、構造単位(a5−1)以外の構造単位を有していてもよいが、実質的に構造単位(a5−1)のみからなることが特に好ましい。
【0068】
樹脂(A3)が有していてもよい構造単位(a5−1)以外の構造単位としては、例えば、上述の構造単位(a2)、上述の構造単位(a3)、下記式(a4)で表される構造単位(以下「構造単位(a4)」という場合がある。)等が挙げられる。
[式(a4)中、
R
3は、水素原子又はメチル基を表す。
R
4は、フッ素原子を有する炭素数1〜20の飽和炭化水素基を表す。]
【0069】
R
4のフッ素原子を有する飽和炭化水素基としては、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1,1−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペルフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロプロピル基、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、ペルフルオロエチルメチル基、1−(トリフルオロメチル)−1,2,2,2−テトラフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、1,1,2,2−テトラフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、ペルフルオロブチル基、1,1−ビス(トリフルオロ)メチル−2,2,2−トリフルオロエチル基、2−(ペルフルオロプロピル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロペンチル基、ペルフルオロペンチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5−デカフルオロペンチル基、1,1−ビス(トリフルオロメチル)−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、ペルフルオロペンチル基、2−(ペルフルオロブチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5−デカフルオロヘキシル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ドデカフルオロヘキシル基、ペルフルオロペンチルメチル基及びペルフルオロヘキシル基等のフッ化アルキル基;ペルフルオロシクロヘキシル基、ペルフルオロアダマンチル基等のフッ素原子を有する脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。
【0070】
構造単位(a4)は、好ましくは、式(a4−1)で表される構造単位である。
[式(a4−1)中、
R
5は、水素原子又はメチル基を表す。
L
4は、炭素数1〜4の脂肪族飽和炭化水素基を表す。
L
3は、炭素数1〜8のペルフルオロアルカンジイル基を表す。
R
6は、水素原子又はフッ素原子を表す。]
【0071】
L
3のペルフルオロアルカンジイル基としては、ジフルオロメチレン基、ペルフルオロエチレン基、ペルフルオロエチルフルオロメチレン基、ペルフルオロプロパン−1,3−ジイル基、ペルフルオロプロパン−1,2−ジイル基、ペルフルオロブタン−1,4−ジイル基、ペルフルオロペンタン−1,5−ジイル基、ペルフルオロヘキサン−1,6−ジイル基、ペルフルオロヘプタン−1,7−ジイル基、ペルフルオロオクタン−1,8−ジイル基等が挙げられる。
【0072】
L
4は、好ましくはメチレン基である。
L
3は、好ましくは炭素数1〜3のペルフルオロアルカンジイル基である。
【0073】
構造単位(a4)としては、例えば、以下のものが挙げられる。
【0075】
上記の構造単位において、R
3に相当するメチル基が水素原子に置き換わった構造単位も、構造単位(a4)の具体例として挙げることができる。
【0076】
樹脂(A3)が構造単位(a4)を含む場合、その含有率は、樹脂(A3)の全構造単位に対して、5〜90モル%が好ましく、10〜70モル%がより好ましく、10〜50モル%がさらに好ましい。
【0077】
樹脂(A3)の重量平均分子量は、好ましくは5,000以上100,000以下であり、より好ましくは6,000以上50,000以下であり、さらに好ましくは8,000以上40,000以下である。
【0078】
樹脂(A3)を構成する各構造単位は、これら構造単位を導くモノマーを用いて、公知の重合法(例えばラジカル重合法)によって製造することができる。各構造単位の含有率は、樹脂(A3)を製造する際に用いるモノマーの使用量で調整できる。
【0079】
〔酸発生剤(B)〕
酸発生剤(B)は、非イオン系とイオン系とに分類されるが、いずれでもよい。
非イオン系酸発生剤としては、有機ハロゲン化物、スルホネートエステル類(例えば2−ニトロベンジルエステル、芳香族スルホネート、オキシムスルホネート、N−スルホニルオキシイミド、N−スルホニルオキシイミド、スルホニルオキシケトン、ジアゾナフトキノン4−スルホネート)、及びスルホン類(例えばジスルホン、ケトスルホン、スルホニルジアゾメタン)等が挙げられる。イオン系酸発生剤としては、オニウムカチオンを含むオニウム塩(例えばジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩)等が挙げられる。オニウム塩のアニオンとしては、スルホン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、及びスルホニルメチドアニオン等が挙げられる。
【0080】
酸発生剤(B)としては、例えば特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号、米国特許第3,779,778号、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、欧州特許第126,712号等に記載の放射線によって酸を発生する化合物を使用できる。
【0081】
酸発生剤から発生する酸としては、スルホン酸が好ましく、より好ましくは、フッ素原子を含有しないスルホン酸である。
酸発生剤(B)が、フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生する酸発生剤を含む場合、該酸発生剤の含有率は、酸発生剤(B)の総量に対して、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上である。
【0082】
フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生する非イオン系酸発生剤としては、式(B1)で表される化合物が好ましい。
[式(B1)中、R
b1及びR
b2は、互いに独立に、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。]
【0083】
R
b1及びR
b2の炭化水素基は、例えば、アルキル基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基等である。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。
脂環式炭化水素基は、単環式又は多環式のいずれでもよい。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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、p−メチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基、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。
【0084】
式(B1)で表される化合物の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
【0085】
フッ素原子を含有しないスルホン酸を発生するイオン系酸発生剤としては、式(B2)で表される塩が好ましい。
[式(B2)中、
R
b3は、炭素数1〜24の炭化水素基を表し、該炭化水素基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基又はカルボキシ基に置換されていてもよく、該炭化水素基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。
A
+は有機カチオンを表す。]
【0086】
R
b3の炭化水素基は、例えば、炭素数1〜24の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜24の脂環式炭化水素基、炭素数6〜24の芳香族炭化水素基及びこれらを組み合わせた炭素数24以下の基である。
脂肪族炭化水素基としては、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、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ペンタデシル基、ヘキシルデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基及びイコシル基等のアルキル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、例えば、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、シクロオクチル基、シクロデシル基等の単環式の脂環式炭化水素基;ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、アダマンチル基及び下記の基等の多環式の脂環式炭化水素基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、例えば、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、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−エチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、2,4,6−トリイソプロピルフェニル基等のアリール基等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、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及びイソボルニル基等が挙げられる。
脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とを組合わせた基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基及びナフチルエチル基等が挙げられる。
【0087】
炭化水素基に含まれる水素原子がヒドロキシ基又はカルボキシ基に置換された基としては、例えば、以下の基が挙げられる。
【0088】
炭化水素基に含まれ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、以下の基が挙げられる。
【0089】
R
b3は、好ましくは、炭素数6〜24の芳香族炭化水素基又は炭素数3〜24の脂環式炭化水素基であり、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子はヒドロキシ基又はカルボキシ基に置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基及び該脂環式炭化水素基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。
【0090】
R
b3は、より好ましくは、式(B3)で表される基である。
[式(B3)中、
R
b30は、ヒドロキシ基、カルボキシ基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表し、該炭化水素基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。
mxは、0〜5の整数を表す。mxが2以上のとき、複数のR
b30は同一又は相異なり、さらに複数のR
b30が炭素数1〜8の炭化水素基を表す場合、その合計炭素数は18以下である。]
【0091】
R
b30の炭素数1〜8の炭化水素基は、例えば、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜8の脂環式炭化水素基、炭素数6〜8の芳香族炭化水素基及びこれらを組み合わせた炭素数8以下の基であり、好ましくは、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基である。具体的には上記のものが挙げられる。
R
b30は、好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシ基又は炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基であり、該炭化水素基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く、より好ましくは、炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基である。
【0092】
式(B3)で表される基としては、特に、フェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基又は2,4,6−トリイソプロピルフェニル基が好ましい。
【0093】
式(B2)のスルホン酸アニオンとしては、例えば、式(B2−a−1)〜式(B2−a−19)のいずれかで表されるアニオンが挙げられ、好ましくは、式(B2−a−8)〜式(B2−a−16)のいずれかで表されるアニオンであり、より好ましくは、式(B2−a−8)〜式(B2−a−11)、式(B2−a−15)及び式(B2−a−16)のいずれかで表されるアニオンである。
【0094】
A
+は、好ましくは式(b2−1)〜式(b2−4)のいずれかで表されるカチオンである。
【0095】
式(b2−1)〜式(b2−4)中、
R
b4、R
b5及びR
b6は、互いに独立に、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6〜36の芳香族炭化水素基を表すか、R
b4とR
b5とが一緒になってイオウ原子を含む3員環〜12員環(好ましくは3員環〜7員環)を形成する。該アルキル基に含まれる水素原子は、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数3〜12の脂環式飽和炭化水素基又は炭素数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に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、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に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜12のアルコキシ基で置換されていてもよい。
R
b7及びR
b8は、互いに独立に、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、互いに独立に、0〜5の整数を表す。m2が2以上のとき、複数のR
b7は同一又は相異なり、n2が2以上のとき、複数のR
b8は同一又は相異なる。
R
b9及びR
b10は、互いに独立に、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、R
b9とR
b10とは、一緒になって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。
R
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。
R
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。前記アルキル基に含まれる水素原子は、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、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1〜12のアルコキシ基又は炭素数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。
R
b11とR
b12は、一緒になってそれらが結合する−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く、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。
R
b13〜R
b18は、互いに独立に、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。
L
b11は、酸素原子又は硫黄原子を表す。
o2、p2、s2及びt2は、互いに独立に、0〜5の整数を表す。
q2及びr2は、互いに独立に、0〜4の整数を表す。
u2は0又は1を表す。
o2が2以上のとき、複数のR
b13は同一又は相異なり、p2が2以上のとき、複数のR
b14は同一又は相異なり、s2が2以上のとき、複数のR
b15は同一又は相異なり、t2が2以上のとき、複数のR
b18は同一又は相異なる。
【0096】
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、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。特に、R
b9〜R
b12のアルキル基は、好ましくは炭素数1〜12である。
水素原子が脂環式炭化水素基で置換されたアルキル基としては、例えば、1−(アダマンタン−1−イル)アルカン−1−イ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、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、アルキル基で置換されていてもよい。この場合、該脂環式炭化水素基の炭素数は、アルキル基の炭素数も含めて20以下である。単環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、例えば、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下記の基等が挙げられる。
特に、R
b9〜R
b11の脂環式炭化水素基は、好ましくは炭素数4〜12である。
【0097】
水素原子がアルキル基で置換された脂環式炭化水素基としては、例えば、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロへキシル基、2−アルキルアダマンタン−2−イル基、メチルノルボルニル基、イソボルニル基等が挙げられる。
【0098】
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、クメニル基、メシチル基、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−アダマンチルフェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−エチルフェニル基等の置換又は無置換のフェニル基;ビフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基等が挙げられる。
水素原子がアルコキシ基で置換された芳香族炭化水素基としては、例えば、4−メトキシフェニル基等が挙げられる。
水素原子が芳香族炭化水素基で置換されたアルキル基、すなわち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。
なお、芳香族炭化水素基に、アルキル基又は脂環式炭化水素基が含まれる場合は、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数3〜18の脂環式炭化水素基が好ましい。
【0099】
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等が挙げられる。
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。
アルキルカルボニルオキシ基としては、例えば、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。
【0100】
R
b4とR
b5とが一緒になって形成してもよい硫黄原子を含む環としては、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、硫黄原子を1以上含むものであれば、さらに、1以上の硫黄原子及び/又は1以上の酸素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4〜18の環がより好ましい。
【0101】
R
b4、R
b5及びR
b6の炭化水素基としては、好ましくは、互いに独立に、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であり、前記アルキル基に含まれる水素原子は、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、前記脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、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、前記芳香族炭化水素基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜12のアルコキシ基で置換されていてもよい。
【0102】
R
b9とR
b10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−イウム環等が挙げられる。
R
b11とR
b12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等が挙げられる。
【0103】
式(b2−1)〜式(b2−4)で表されるカチオンとしては、例えば、特開2010−204646号公報に記載されたものが挙げられる。
【0104】
式(B2)で表される塩として、好ましくは、下記の塩が挙げられる。
【0105】
酸発生剤(B)は、式(B1)で表される化合物と式(B2)で表される塩とを含む酸発生剤であることが好ましい。酸発生剤(B)がこのような酸発生剤である場合、式(B1)で表される化合物と式(B2)で表される塩との含有量比は、質量基準で、好ましくは50:50〜95:5、より好ましくは60:40〜90:10である。
【0106】
〔塩基性化合物(C)〕
塩基性化合物(C)の含有率は、レジスト組成物の固形分中、好ましくは、0.01〜5質量%であり、より好ましく0.01〜3質量%であり、特に好ましく0.01〜1質量%である。
【0107】
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又は酸発生剤(B)から発生する酸よりも酸性度の弱い塩である。
塩基性の含窒素有機化合物としては、例えばアミン及びアンモニウム塩が挙げられる。塩基性化合物(C)は、本発明のレジスト組成物においてはクエンチャーとして用いられる。クエンチャーは、露光により酸発生剤から発生する酸を捕捉する作用を有する化合物である。アミンとしては、脂肪族アミン及び芳香族アミン;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)としては、好ましくは、式(C1)〜式(C8)のいずれかで表される化合物及びアンモニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、より好ましくは式(C1)で表される化合物及びアンモニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、さらに好ましくはアンモニウム塩である。
【0108】
[式(C1)中、R
c1、R
c2及びR
c3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6〜20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のアルコキシ基で置換されていてもよい。]
【0109】
式(C1)で表される化合物は、好ましくは式(C1−1)で表される化合物である。
[式(C1−1)中、R
c2及びR
c3は、上記と同じ意味を表す。
R
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R
c4は同一又は相異なる。]
【0110】
[式(C2)、式(C3)及び式(C4)中、R
c5、R
c6、R
c7及びR
c8は、それぞれ独立に、R
c1と同じ意味を表す。
R
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2〜7のアシル基を表す。
n3は0〜8の整数を表し、n3が2以上のとき、複数のR
c9は同一又は相異なる。]
【0111】
[式(C5)及び式(C6)中、R
c10、R
c11、R
c12、R
c13及びR
c16は、それぞれ独立に、R
c1と同じ意味を表す。
R
c14、R
c15及びR
c17は、それぞれ独立に、R
c4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が2以上のとき、複数のR
c14は同一又は相異なり、p3が2以上のとき、複数のR
c15は同一又は相異なる。
L
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。]
【0112】
[式(C7)及び式(C8)中、R
c18、R
c19及びR
c20は、それぞれ独立に、R
c4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以上のとき、複数のR
c18は同一又は相異なり、r3が2以上のとき、複数のR
c19は同一又は相異なり、s3が2以上のとき、複数のR
c20は同一又は相異なる。
L
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。]
【0113】
式(C1)〜式(C8)及び式(C1−1)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。
アシル基としては、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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
酸発生剤(B)から発生する酸よりも酸性度の弱い塩における酸性度は酸解離定数(pKa)で示される。酸発生剤(B)から発生する酸よりも酸性度の弱い塩は、該塩から発生する酸の酸解離定数が、通常−3<pKaの塩であり、好ましくは−1<pKa<7の塩であり、より好ましくは0<pKa<5の塩である。
【0118】
酸発生剤(B)から発生ずる酸よりも酸性度の弱い塩としては、下記式で表される塩が挙げられる。
【0121】
酸発生剤(B)から発生ずる酸よりも酸性度の弱い塩としては、下記式(E)で表される弱酸分子内塩(以下「弱酸分子内塩(E)」という場合がある。)、並びに特開2012−229206号公報、特開2012−6908号公報、特開2012−72109号公報、特開2011−39502号公報及び特開2011−191745号公報記載の塩も挙げられる。
[式(E)中、
R
D1及びR
D2は、それぞれ独立に、炭素数1〜12の1価の炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜7のアシル基、炭素数2〜7のアシルオキシ基、炭素数2〜7のアルコキシカルボニル基、ニトロ基又はハロゲン原子を表す。
m’及びn’は、それぞれ独立に、0〜4の整数を表し、m’が2以上の場合、複数のR
D1は同一又は相異なり、n’が2以上の場合、複数のR
D2は同一又は相異なる。]
【0122】
〈弱酸分子内塩(E)〉
式(E)において、R
D1及びR
D2の炭化水素基としては、1価の脂肪族炭化水素基、1価の脂環式炭化水素基、1価の芳香族炭化水素基及びこれらの組み合わせることにより形成される基等が挙げられる。
1価の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ノニル基等のアルキル基が挙げられる。
1価の脂環式炭化水素基としては、単環式及び多環式のいずれでもよく、飽和及び不飽和のいずれでもよい。例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロノニル基、シクロドデシル基等のシクロアルキル基、ノルボニル基、アダマンチル基等が挙げられる。
1価の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−プロピルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、4−ブチルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、アントリル基、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。
これらを組み合わせることにより形成される基としては、アルキル−シクロアルキル基、シクロアルキル−アルキル基、アラルキル基(例えば、フェニルメチル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニル−1−プロピル基、1−フェニル−2−プロピル基、2−フェニル−2−プロピル基、3−フェニル−1−プロピル基、4−フェニル−1−ブチル基、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基等)等が挙げられる。
【0123】
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
アシル基としては、アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基、シクロヘキサンカルボニル基等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、上記アシル基にオキシ基(−O−)が結合した基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、上記アルコキシ基にカルボニル基(−CO−)が結合した基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
【0124】
式(E)において、R
D1及びR
D2は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、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、炭素数2〜4のアルコキシカルボニル基、ニトロ基又はハロゲン原子が好ましい。
m’及びn’は、それぞれ独立に、0〜2の整数が好ましく、0がより好ましい。m’が2以上の場合、複数のR
D1は同一又は相異なり、n’が2以上の場合、複数のR
D2は同一又は相異なる。
【0125】
弱酸分子内塩(E)としては、以下の塩が挙げられる。
【0127】
弱酸分子内塩(E)は、「Tetrahedron Vol. 45, No. 19, p6281-6296」に記載の方法で製造することができる。また、弱酸分子内塩(E)は、市販されているものを用いることができる。
【0128】
〔溶剤(D)〕
溶剤(D)は、用いる樹脂や酸発生剤の種類及びその量等に応じ、レジスト組成物の塗布性等の観点から適宜選択できる。溶剤(D)の含有率は、例えばレジスト組成物中75質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85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。
【0129】
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等の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等の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等のエステル類;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等のケトン類;γ−ブチロラクトン等の環状エステル類を挙げられる。溶剤(D)は、1種のみを含有していてもよく、2種以上を含有していてもよい。
【0130】
〔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、上述した成分に加え、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、当該技術分野で公知の添加剤、例えば、増感剤、溶解抑止剤、界面活性剤、安定剤及び染料等が挙げられる。
【0131】
〔レジスト組成物の製造方法〕
本発明のレジスト組成物は、樹脂及び酸発生剤(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、樹脂等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、攪拌混合等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程度のフィルターを用いてろ過することが好ましい。
【0132】
<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)本発明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)組成物層に露光する工程、
(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。
【0133】
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。塗布装置の条件を調節することにより、塗布後の組成物の膜厚を調整することができる。基板としては、例えば、シリコンウェハ等が挙げられる。この基板は、レジスト組成物を塗布する前に、洗浄したり、市販の有機反射防止膜用組成物を用いて反射防止膜を形成してもよい。
【0134】
塗布後の組成物を乾燥することにより、溶剤を除去し、組成物層を形成する。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)により行うか、あるいは減圧装置を用いて行う。加熱温度は、例えば、50〜200℃が好ましく、加熱時間は、例えば、10〜180秒間が好ましい。また、減圧乾燥する際の圧力は、1〜1.0×10
5Pa程度が好ましい。
【0135】
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。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)、F
2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、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又は真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、電子線、超紫外光(EUV)を照射するもの等、種々のものを用いることができる。本明細書において、これらの放射線を照射することを総称して「露光」という場合がある。露光は、通常、所望するレジストパターンに相当するマスクを介して露光が行われる。露光光源が電子線の場合は、フォトマスクを使用せずに、所望のパターンを直接描画してもよい。
【0136】
露光後の組成物層を、樹脂(A)の酸不安定基の脱保護反応を促進するために加熱処理(いわゆるポストエキスポジャーベーク)する。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。
【0137】
加熱後の組成物層を、通常、現像装置を用いて、現像液を利用して現像する。現像方法としては、ディップ法、パドル法、スプレー法、ダイナミックディスペンス法等が挙げられる。現像温度は、例えば、5〜60℃が好ましく、現像時間は、例えば、5〜300秒間が好ましい。
【0138】
現像液の種類を選択することにより、ポジ型レジストパターン又はネガ型レジストパターンを製造できる。
本発明のレジスト組成物からポジ型レジストパターンを製造する場合は、現像液としてアルカリ現像液を用いる。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、(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。アルカリ現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。
現像後レジストパターンを超純水で洗浄し、次いで、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。
【0139】
本発明のレジスト組成物からネガ型レジストパターンを製造する場合は、現像液として有機溶剤を含む現像液(以下「有機系現像液」という場合がある)を用いる。
有機系現像液に含まれる有機溶剤としては、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン等のケトン溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル溶剤;酢酸ブチル等のエステル溶剤;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル溶剤;N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド溶剤;アニソール等の芳香族炭化水素溶剤等が挙げられる。
有機系現像液中、有機溶剤の含有率は、90質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に有機溶剤のみであることがさらに好ましい。
中でも、有機系現像液としては、酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンを含む現像液が好ましい。有機系現像液中、酢酸ブチル及び2−ヘプタノンの合計含有率は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、90質量%以上100質量%以下がより好ましく、実質的に酢酸ブチル及び/又は2−ヘプタノンのみであることがさらに好ましい。
有機系現像液には、界面活性剤が含まれていてもよい。また、有機系現像液には、微量の水分が含まれていてもよい。
現像の際、有機系現像液とは異なる種類の溶剤に置換することにより、現像を停止してもよい。
【0140】
現像後のレジストパターンをリンス液で洗浄することが好ましい。リンス液としては、レジストパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができ、好ましくはアルコール溶剤又はエステル溶剤である。
洗浄後は、基板及びパターン上に残ったリンス液を除去することが好ましい。
【0141】
<用途>
本発明のレジスト組成物は、得られるレジストパターンの形状に優れるため、特に、KrFエキシマレーザ露光用のレジスト組成物、電子線(EB)照射用のレジスト組成物又はEUV露光用のレジスト組成物として好適であり、半導体の微細加工に有用である。
【実施例】
【0142】
実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。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。
樹脂の重量平均分子量は、下記条件で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより求めた値である。
装置:HLC−8120GPC型(東ソー社製)
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)
【0143】
(樹脂の合成)
樹脂の合成に使用したモノマーを下記に示す。以下、これらのモノマーをその式番号に応じて、「モノマー(a1−1−3)」等という。
【0144】
合成例1〔樹脂A1−1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−3)、モノマー(a3−2−3)及びモノマー(a3−1−1)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1)〕が、45:14:2.5:22:16.5となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート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、0.95mol%及び2.85mol%添加し、これらを73℃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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール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
3の樹脂A1−1を収率73%で得た。この樹脂A1−1は、以下の構造単位を有するものある。
【0145】
合成例2〔樹脂A1−2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−2−9)、モノマー(a2−1−1)及びモノマー(a3−2−3)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−2−9):モノマー(a2−1−1):モノマー(a3−2−3))〕が、50:20:30となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート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、0.85mol%及び2.55mol%添加し、これらを73℃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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール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
4の樹脂A1−2を収率70%で得た。この樹脂A1−1は、以下の構造単位を有するものある。
【0146】
合成例3〔樹脂A1−3の合成〕
モノマーとして、モノマー(a1−1−3)、モノマー(a1−0−6)、モノマー(a2−1−3)、モノマー(a3−2−3)及びモノマー(a3−1−1)を用い、そのモル比〔モノマー(a1−1−3):モノマー(a1−0−6):モノマー(a2−1−3):モノマー(a3−2−3):モノマー(a3−1−1)〕が、45:14:2.5:22:16.5となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート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73℃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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール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7.7×10
3の樹脂A1−3を収率73%で得た。この樹脂A1−3は、以下の構造単位を有するものある。
【0147】
合成例4〔樹脂A2−1の合成〕
ポリビニルフェノール(日本曹達(株)製「VP−15000」)100部とアセトン400部とを仕込み、次いで炭酸カリウム46.0部と2−ヨードプロパン28.3部と水4.6部とを加え攪拌し、この混合溶液を30時間還流した。その後、反応溶液にメチルイソブチルケトン200部を加え、次いで、2%シュウ酸水を258部加えて攪拌し、分液した。さらに有機層に2%シュウ酸水258部加えて攪拌し、分液する操作を2回行った。分液後の有機層にメチルイソブチルケトンを300部とイオン交換水166部を加え分液洗浄する操作を4回行った。洗浄後の有機層を濃縮し、さらにメチルイソブチルケトン300部加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−1−1のメチルイソブチルケトン溶液448部(固形分22%)を得た。
樹脂A2−1−1のメチルイソブチルケトン溶液176部、メチルイソブチルケトン330部及びp−トルエンスルホン酸2水和物0.004部を仕込み、この混合溶液の総量が273部になるまで濃縮した。濃縮後の樹脂溶液にエチルビニルエーテル8.01部を滴下し、2.5時間攪拌して反応させた。その後、この反応溶液にイオン交換水58.2部及びトリエチルアミン0.005部を加えて攪拌し、分液した。次いで、有機層にイオン交換水58.2部を加えて分液する操作を4回行った。洗浄終了後の有機層を、濃縮し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート260部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−1のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液143部(固形分30%)を得た。樹脂A2−1の重量平均分子量は1.70×10
4、全構造単位に対するイソプロピル基の導入率は、14.2モル%、エトキシエチル基の導入率は29.7モル%であった。樹脂A2−1は、以下の構造単位を有するものである。
【0148】
合成例5〔樹脂A2−2の合成〕
ポリビニルフェノール(日本曹達(株)製「VP−15000」)40部、メチルイソブチルケトン240部及びp−トルエンスルホン酸2水和物0.006部を仕込み、この混合溶液の総量が200部になるまで濃縮した。濃縮後の樹脂溶液にイソブチルビニルエーテル10.55部を滴下し、2.5時間攪拌した。その後、メチルイソブチルケトン80部で希釈し、その溶液にイオン交換水120部とトリエチルアミン0.005部とを加えて攪拌し、分液した。次いで有機層にイオン交換水120部を加えて分液する操作を4回行った。洗浄終了後の有機層を、濃縮し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート392部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−2のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液157部(固形分31%)を得た。樹脂A2−2の重量平均分子量は2.00×10
4、全構造単位に対するイソブトキシエチル基の導入率は、27.2モル%であった。樹脂A2−2は、以下の構造単位を有するものである。
【0149】
合成例6〔樹脂A2−3の合成〕
ポリビニルフェノール(日本曹達(株)製「VP−15000」)100部とアセトン400部とを仕込み、次いでトリエチルアミン13.6部を加え攪拌し、ベンゾイルクロリド12.6部を滴下した。その混合溶液を2時間攪拌後、メチルイソブチルケトン200部を加え、次いで、0.5%シュウ酸水を242部加えて攪拌し、分液した。さらに有機層に0.5%シュウ酸水242部を加えて攪拌し、分液する操作を2回行った。分液後の有機層にメチルイソブチルケトンを300部とイオン交換水166部を加え分液洗浄する操作を4回行った。洗浄後の有機層を濃縮し、さらにメチルイソブチルケトン300部加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−3−1のメチルイソブチルケトン溶液356部(固形分27%)を得た。
樹脂A2−3−1のメチルイソブチルケトン溶液145部、メチルイソブチルケトン375部及びp−トルエンスルホン酸2水和物0.004部を仕込み、この混合溶液の総量が280部になるまで濃縮した。濃縮後の樹脂溶液にエチルビニルエーテル9.66部を滴下し、2.5時間攪拌した。その後、イオン交換水60.4部とトリエチルアミン0.005部とを加えて攪拌し、分液した。次いで有機層にイオン交換水60.4部を加えて分液する操作を4回行った。洗浄終了後の有機層を、濃縮し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート300部を加えて、再度濃縮を行い、樹脂A2−3のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液162部(固形分29%)を得た。樹脂A2−3の重量平均分子量は1.80×10
4、ベンゾイル基の保護率は、10.2%、全構造単位に対するエトキシエチル基の導入率は35.3%であった。樹脂A2−3は、以下の構造単位を有するものである。
【0150】
合成例7〔樹脂A3−1の合成〕
モノマーとして、モノマー(a5−1−1)を用い、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート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73℃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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール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
4の樹脂A3−1を収率78%で得た。この樹脂A3−1は、以下の構造単位を有するものある。
【0151】
合成例8〔樹脂A3−2の合成〕
モノマーとして、モノマー(a5−1−4)を用い、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート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73℃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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール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1.2×10
4の樹脂A3−2を収率93%で得た。この樹脂A3−2は、以下の構造単位を有するものある。
【0152】
合成例9〔樹脂A3−3の合成〕
モノマーとして、モノマー(a5−1−1)及びモノマー(a5−1−4)を用い、そのモル比〔モノマー(a5−1−1):モノマー(a5−1−4))〕が、70:30となるように混合し、全モノマー量の1.5質量倍のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて得られる溶解液をメタノール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1.2×10
4の樹脂A3−3を収率88%で得た。この樹脂A3−3は、以下の構造単位を有するものある。
【0153】
実施例1〜10、参考例1〜3及び比較例1
(レジスト組成物の調製)
表1に示す各成分と下記の溶剤と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、レジスト組成物を調製した。
【0154】
【表1】
【0155】
<樹脂>
A1−1:樹脂A1−1
A1−2:樹脂A1−2
A1−3:樹脂A1−3
A2−1:樹脂A2−1
A2−2:樹脂A2−2
A2−3:樹脂A2−3
A3−1:樹脂A3−1
A3−2:樹脂A3−2
A3−3:樹脂A3−3
【0156】
<酸発生剤(B)>
B1:ビス(tert−ブタンスルホニル)ジアゾメタン;商品名「WPAG−170」(和光純薬工業(株)製)
B2: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ナート(東洋合成工業(株)製)
【0157】
<塩基性化合物:クエンチャー>
C1:テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(東京化成工業(株)製)
C2:下記式で表される塩(特開2012−197261号公報の実施例に従って合成)
【0158】
<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 130部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 16部
γ−ブチロラクトン 6部
【0159】
(レジストパターンの製造)
シリコンウェハを、ダイレクトホットプレート上にて、ヘキサメチルジシラザンを用いて90℃で60秒処理した後、該シリコンウェハに、レジスト組成物をプリベーク後の膜厚が0.285μmとなるようにスピンコートした。
その後、ダイレクトホットプレート上にて、表1の「PB」の欄に示す温度で60秒間プリベークして組成物層を形成した。ウェハ上に形成された組成物層に、KrFエキシマレーザステッパー〔NSR−2205EX12B NA0.55 σ0.8 conv.露光〕を用い、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露光した。
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を行った。次いで、このシリコンウェハ上の組成物層を、現像液として酢酸ブチル(東京化成工業(株)製)を用いて、23℃で30秒間ディップ法によって現像を行うことにより、ネガ型レジストパターンを製造した。
250nmのラインアンドスペースパターンのライン幅とスペース幅とが1:1となる露光量を実効感度とした。
【0160】
(解像度評価)
実効感度において、レジストパターンを走査型電子顕微鏡で観察し、解像している最小線幅を解像度とした。結果を表2に示した。
(レジストパターンの形状評価)
得られたレジストパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡で観察した。実効感度において、180nmのラインアンドスペースパターンのボトム形状に裾引きが認められず、かつパターン倒れも認められない場合を○、裾引き及び/又はパターン倒れが認められる場合を×とし、表2に示した。尚、180nmのラインアンドスペースパターンを解像していない場合は、解像している最小線幅のパターンについて観察した。
【0161】
【表2】