JP2004004965A - Positive resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造等の超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトファブリケ−ションプロセスに使用するポジ型レジスト組成物に関するものである。更に詳しくは、現像欠陥が軽減されたポジ型フォトレジスト組成物に関するものである。 The present invention relates to a positive resist composition used in an ultramicrolithography process such as the manufacture of VLSI and high-capacity microchips and other photofabrication processes. More specifically, the present invention relates to a positive photoresist composition with reduced development defects.
近年、集積回路はその集積度を益々高めており、超LSI等の半導体基板の製造においてはハーフミクロン以下の線幅から成る超微細パターンの加工が必要とされるようになってきた。その必要性を満たすためにフォトリソグラフィーに用いられる露光装置の使用波長は益々短波化し、今では、遠紫外線の中でも短波長のエキシマレーザー光(XeCl、KrF、ArF等)を用いることが検討されるまでになってきている。
この波長領域におけるリソグラフィーのパターン形成に用いられるものとして、化学増幅系レジストがある。
In recent years, the degree of integration of integrated circuits has increased further, and in the manufacture of semiconductor substrates such as VLSI, processing of ultra-fine patterns having a line width of less than half a micron has been required. In order to satisfy this need, the wavelength used by exposure apparatuses used in photolithography has become increasingly shorter, and now it is considered to use excimer laser light (XeCl, KrF, ArF, etc.) having a short wavelength among far ultraviolet rays. It is becoming.
A chemical amplification type resist is used for lithography pattern formation in this wavelength region.
一般に化学増幅系レジストは、通称2成分系、2.5成分系、3成分系の3種類に大別することができる。2成分系は、光分解により酸を発生する化合物(以後、光酸発生剤という)とバインダー樹脂とを組み合わせている。該バインダー樹脂は、酸の作用により分解して、樹脂のアルカリ現像液中での溶解性を増加させる基(酸分解性基ともいう)を分子内に有する樹脂である。2.5成分系はこうした2成分系に更に酸分解性基を有する低分子化合物を含有する。3成分系は光酸発生剤とアルカリ可溶性樹脂と上記低分子化合物を含有するものである。 Generally, chemically amplified resists can be broadly classified into three types, commonly called two-component systems, 2.5-component systems, and three-component systems. The two-component system combines a compound that generates an acid by photolysis (hereinafter referred to as a photoacid generator) and a binder resin. The binder resin is a resin having in its molecule a group (also referred to as an acid-decomposable group) that decomposes by the action of an acid and increases the solubility of the resin in an alkaline developer. The 2.5 component system further contains a low molecular weight compound having an acid-decomposable group in the two component system. A three-component system contains a photoacid generator, an alkali-soluble resin, and the low molecular weight compound.
上記化学増幅系レジストは紫外線や遠紫外線照射用のフォトレジストに適しているが、その中でさらに使用上の要求特性に対応する必要がある。ArF光源用のフォトレジスト組成物としては、部分的にヒドロキシ化したスチレン系樹脂よりもさらに吸収の少ない(メタ)アクリル系樹脂を光によつて酸を発生する化合物と組み合わせたフォトレジスト組成物が提案されている。
例えば特許文献1(特開平7−199467号公報)、特許文献2(特開平7−252324号公報)等がある。中でも特許文献3(特開平6−289615号公報)ではアクリル酸のカルボキシル基の酸素に3級炭素有機基がエステル結合した樹脂が開示されている。
The chemical amplification resist is suitable as a photoresist for irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays, but among them, it is necessary to cope with the required characteristics in use. As a photoresist composition for an ArF light source, there is a photoresist composition in which a (meth) acrylic resin that absorbs less light than a partially hydroxylated styrene resin is combined with a compound that generates an acid by light. Proposed.
For example, there are Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-199467), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-252324), and the like. Among them, Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-289615) discloses a resin in which a tertiary carbon organic group is ester-bonded to oxygen of a carboxyl group of acrylic acid.
さらに特許文献4(特開平7−234511号公報)ではアクリル酸エステルやフマル酸エステルを繰り返し構造単位とする酸分解性樹脂が開示されているが、パターンプロファイル、基板密着性等が不十分であり、満足な性能が得られていないのが実情である。 Further, Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-234511) discloses an acid-decomposable resin having an acrylic ester or fumaric acid ester as a repeating structural unit, but the pattern profile, substrate adhesion, etc. are insufficient. The fact is that satisfactory performance has not been obtained.
更にまた、ドライエッチング耐性付与の目的で脂環式炭化水素部位が導入された樹脂が提案されている。
特許文献5(特開平9−73173号公報)、特許文献6(特開平9−90637号公報)、特許文献7(特開平10−161313号公報)には、脂環式基を含む構造で保護されたアルカリ可溶性基と、そのアルカリ可溶性基が酸により脱離して、アルカリ可溶性とならしめる構造単位を含む酸感応性化合物を用いたレジスト材料が記載されている。
Furthermore, a resin having an alicyclic hydrocarbon moiety introduced for the purpose of imparting dry etching resistance has been proposed.
Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-73173), Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-90637), and Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-161313) are protected with a structure containing an alicyclic group. A resist material using an acid-sensitive compound containing an alkali-soluble group formed and an acid-sensitive compound containing a structural unit that can be eliminated by an acid to make the alkali-soluble group soluble is described.
また、特許文献6(特開平9−90637号公報)、特許文献8(特開平10−207069号公報)、特許文献9(特開平10−274852号公報)には、特定ラクトン構造を有する酸分解性樹脂を含むレジスト組成物が記載されている。 Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-90637), Patent Document 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-2007069), and Patent Document 9 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-274852) disclose acid decomposition having a specific lactone structure. A resist composition containing a functional resin is described.
0.18μm及び0.13μmのデザインルールを用いたデバイスを製造するリソグラフィプロセスは露光放射として波長193nmの光を使用することが多いため、エチレン系不飽和性をあまり含まないレジストポリマーが所望される。
特許文献10(特開平10−10739号公報)及び特許文献11(特開平10−307401号公報)では、波長193nmに対する透明性は改善されているものの、必ずしも高感度とは言えず0.13μm以降のリソグラフィーを考えた場合には解像力が不足するなどのレジスト性能が不足している。
特許文献12(特開平10−130340号公報)には、ノルボルネン構造を主鎖に有する特定の繰り返し構造単位を有するターポリマーを含有する化学増幅型のレジストが開示されている。
特許文献13(特開平11−305444号公報)には、アダマンタン構造を側鎖に有する繰り返し構造単位と、無水マレイン酸を繰り返し構造単位として含有する樹脂が開示されている。
また、特許文献14(特開平11−109632号公報)には、極性基含有脂環式官能基と酸分解性基を含有する樹脂を放射線感光性材料に用いることが記載されている。
しかし、このような化学増幅型のレジストは、現像時に欠陥を生じることがあり、改善の余地があった。
Lithographic processes that produce devices using 0.18 μm and 0.13 μm design rules often use light with a wavelength of 193 nm as exposure radiation, so resist polymers that do not contain much ethylenic unsaturation are desired. .
In Patent Document 10 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-10739) and Patent Document 11 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-307401), although transparency with respect to a wavelength of 193 nm is improved, it cannot necessarily be said to be highly sensitive, and 0.13 μm or later. In the case of the lithography, the resist performance is insufficient, such as insufficient resolution.
Patent Document 12 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-130340) discloses a chemically amplified resist containing a terpolymer having a specific repeating structural unit having a norbornene structure in the main chain.
Patent Document 13 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-305444) discloses a resin containing a repeating structural unit having an adamantane structure in the side chain and maleic anhydride as a repeating structural unit.
Patent Document 14 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-109632) describes that a resin containing a polar group-containing alicyclic functional group and an acid-decomposable group is used for the radiation-sensitive material.
However, such a chemically amplified resist may cause defects during development and has room for improvement.
従って、本発明の目的は、半導体デバイスの製造において、現像欠陥の発生を軽減できるポジ型フォトレジスト組成物を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a positive photoresist composition that can reduce the occurrence of development defects in the production of semiconductor devices.
本発明者等は、ポジ型化学増幅系レジスト組成物の構成材料を鋭意検討した結果、特定の構造の繰り返し構造単位を含有する酸分解性樹脂を用いることにより、本発明の目的が達成されることを知り、本発明に至った。
即ち、上記目的は下記構成によって達成される。
(1)(A)下記一般式(I)で示される繰り返し構造単位、下記一般式(II−1)で示される繰り返し構造単位、および下記一般式(II−2)で示される繰り返し構造単位を含有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂、及び
(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
を含有することを特徴とするポジ型フォトレジスト組成物。
As a result of intensive studies on the constituent materials of the positive chemical amplification resist composition, the present inventors have achieved the object of the present invention by using an acid-decomposable resin containing a repeating structural unit having a specific structure. As a result, the present invention has been achieved.
That is, the above object is achieved by the following configuration.
(1) (A) A repeating structural unit represented by the following general formula (I), a repeating structural unit represented by the following general formula (II-1), and a repeating structural unit represented by the following general formula (II-2) A positive photoresist composition comprising: a resin containing a resin that increases the dissolution rate in an alkaline developer by the action of an acid; and (B) a compound that generates an acid upon irradiation with an actinic ray or radiation.
一般式(I)中、R11〜R14は、各々独立に、水素原子又は置換基を有しても良いアルキル基を表す。aは0または1である。
一般式(II−1)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。Aは、単結合、アルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。
Wは、下記一般式(pI)〜(pVI)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造のうち少なくとも1つを表す。
In general formula (I), R < 11 > -R < 14 > represents the alkyl group which may have a hydrogen atom or a substituent each independently. a is 0 or 1;
In General Formula (II-1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. A represents a single bond, an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, or a combination of two or more groups selected from the group consisting of ester groups.
W represents at least one of partial structures containing alicyclic hydrocarbons represented by the following general formulas (pI) to (pVI).
式中、R15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、イソブチル基又はsec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともに脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団を表す。
R16〜R20は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R16〜R18のうち少なくとも1つ、もしくはR19、R20のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
R21〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R21〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23、R25のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
R26〜R29は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R26〜R29のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。
一般式(II−2)中、R1は前記一般式(II−1)中のR1と同義である。R2〜R4は、各々独立に水素原子又は水酸基を表す。ただし、R2〜R4のうち少なくとも1つは水酸基を表す。
In the formula, R 15 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group or a sec-butyl group, and Z forms an alicyclic hydrocarbon group together with a carbon atom. Represents the atomic group necessary to do.
R 16 to R 20 each independently represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, provided that at least one of R 16 to R 18 , or Either R 19 or R 20 represents an alicyclic hydrocarbon group.
R 21 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 21 to R 25 Represents an alicyclic hydrocarbon group. Further, either R 23 or R 25 represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
R 26 to R 29 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 26 to R 29 is a fat Represents a cyclic hydrocarbon group.
In the general formula (II-2), R 1 has the same meaning as R 1 in the general formula (II-1). R 2 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a hydroxyl group. However, at least one of R 2 to R 4 represents a hydroxyl group.
(2) 上記(A)樹脂が更に下記一般式(III)で示される繰り返し構造単位を含有することを特徴とする上記(1)に記載のポジ型フォトレジスト組成物。 (2) The positive photoresist composition as described in (1) above, wherein the resin (A) further contains a repeating structural unit represented by the following general formula (III).
式(III)中:
Z2は、−O−又は−N(R3)−を表す。ここでR3は、水素原子、水酸基又は−OSO2−R4を表す。R4は、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。
(3) 更に(D)有機塩基性化合物、(E)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を含有することを特徴とする上記(1)又は(2)のいずれかに記載のポジ型フォトレジスト組成物。
In formula (III):
Z 2 represents —O— or —N (R 3 ) —. Here, R 3 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or —OSO 2 —R 4 . R 4 represents an alkyl group, a haloalkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue.
(3) The positive photo according to (1) or (2) above, further comprising (D) an organic basic compound, (E) a fluorine-based and / or silicon-based surfactant. Resist composition.
本発明は、半導体デバイスの製造において、現像欠陥の発生の防止に有効なポジ型フォトレジスト組成物を提供することができる。 The present invention can provide a positive photoresist composition that is effective in preventing development defects in the production of semiconductor devices.
以下、本発明に使用する成分について詳細に説明する。
〔1〕(A)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」ともいう)。
酸分解性樹脂の繰り返し構造単位を示す一般式(I)において、R11〜R14は、水素原子又は置換基を有しても良いアルキル基を表す。
R11〜R14のアルキル基としては、炭素数1〜12のものが好ましく、より好ましくは炭素数1〜10のものであり、具体的にメチル基、エチル基、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、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基を好ましく挙げることができる。このアルキル基の置換基としては、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルコキシアルコキシ基等が挙げられる。これらのアルコキシ基、アルコキシアルコキシ基の好ましい炭素数は4以下である。
一般式(I)中、aは0または1である。
Hereinafter, the components used in the present invention will be described in detail.
[1] (A) A resin whose rate of dissolution in an alkaline developer is increased by the action of an acid (hereinafter also referred to as “acid-decomposable resin”)
In the general formula (I) showing a repeating unit of the acid-decomposable resin, R 11 to R 14 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a substituent.
The alkyl group for R 11 to R 14 is preferably one having 1 to 12 carbon atoms, more preferably one having 1 to 10 carbon atoms, specifically a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n Preferred examples include -butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, and decyl group. Examples of the substituent for the alkyl group include a hydroxy group, an alkoxy group, and an alkoxyalkoxy group. These alkoxy groups and alkoxyalkoxy groups preferably have 4 or less carbon atoms.
In general formula (I), a is 0 or 1.
酸分解性樹脂の繰り返し構造単位を示す一般式(II−1)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。
一般式(II−1)において、Aのアルキレン基としては、下記式で表される基を挙げることができる。
−〔C(Rf)(Rg)〕r−
上記式中、Rf、Rgは、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、両者は同一でも異なっていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基から選択される。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。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、ブトキシ基等の炭素数1〜4のものを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。rは1〜10の整数である。
一般式(II−1)において、Aのシクロアルキレン基としては、炭素数3から10個のものが挙げられ、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロオクチレン基等を挙げることができる。
In general formula (II-1) which shows the repeating structural unit of acid-decomposable resin, R < 1 > represents a hydrogen atom or a methyl group.
In general formula (II-1), as an alkylene group of A, group represented by a following formula can be mentioned.
-[C (Rf) (Rg)] r-
In the above formula, Rf and Rg represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group, and both may be the same or different. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably selected from a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom. r is an integer of 1-10.
In the general formula (II-1), examples of the cycloalkylene group of A include those having 3 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, and a cyclooctylene group.
一般式(II−1)におけるWは、一般式(pI)〜(pVI)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造のうち少なくとも1つを表す。
一般式(pI)〜(pVI)において、R16〜R29におけるアルキル基としては、置換もしくは非置換のいずれであってもよい、1〜4個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。そ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、t−ブチル基等が挙げられる。
また、上記アルキル基の更なる置換基としては、炭素数1〜4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アシル基、アシロキシ基、シアノ基、水酸基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基等を挙げることができる。
W in general formula (II-1) represents at least 1 among the partial structures containing the alicyclic hydrocarbon represented by general formula (pI)-(pVI).
In general formulas (pI) to (pVI), the alkyl group in R 16 to R 29 may be either substituted or unsubstituted, and is a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represents. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group.
Further, the further substituent of the alkyl group includes an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), an acyl group, an acyloxy group, a cyano group, a hydroxyl group, A carboxy group, an alkoxycarbonyl group, a nitro group, etc. can be mentioned.
R15〜R29における脂環式炭化水素基あるいはZと炭素原子が形成する脂環式炭化水素基としては、単環式でも、多環式でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造等を有する基を挙げることができる。その炭素数は6〜30個が好ましく、特に炭素数7〜25個が好ましい。これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していてもよい。
以下に、脂環式炭化水素基のうち、脂環式部分の構造例を示す。
The alicyclic hydrocarbon group in R 15 to R 29 or the alicyclic hydrocarbon group formed by Z and a carbon atom may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups having a monocyclo, bicyclo, tricyclo, tetracyclo structure or the like having 5 or more carbon atoms. The carbon number is preferably 6-30, and particularly preferably 7-25. These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent.
Below, the structural example of an alicyclic part is shown among alicyclic hydrocarbon groups.
本発明においては、上記脂環式部分の好ましいものとしては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基を挙げることができる。より好ましくは、アダマンチル基、デカリン残基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、シクロドデカニル基である。 In the present invention, preferred examples of the alicyclic moiety include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclohexyl group, cycloheptyl. Group, cyclooctyl group, cyclodecanyl group and cyclododecanyl group. More preferred are an adamantyl group, a decalin residue, a norbornyl group, a cedrol group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecanyl group, and a cyclododecanyl group.
これらの脂環式炭化水素基の置換基としては、アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。アルキル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、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基よりなる群から選択された置換基を表す。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることができる。上記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、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げることができる。
以下、一般式(I)で示される繰り返し構造単位に相当するモノマーの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
Examples of the substituent for these alicyclic hydrocarbon groups include an alkyl group, a substituted alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group. The alkyl group is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, and more preferably a substituent selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Represent. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
Specific examples of the monomer corresponding to the repeating structural unit represented by formula (I) are shown below, but are not limited thereto.
以下、一般式(II−1)で示される繰り返し構造単位に相当するモノマーの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of the monomer corresponding to the repeating structural unit shown by general formula (II-1) is shown, it is not limited to these.
一般式(II−2)において、R1は前記一般式(II−1)のR1と同義である。前述の如く、R2〜R4のうち少なくとも1つは水酸基を表す。一般式(II−2)で示される繰り返し構造単位は、好ましくはジヒドロキシ体、モノヒドロキシ体であり、より好ましくはジヒドロキシ体である。
本発明の(b)酸分解性樹脂は、更に一般式(III)で示される繰り返し単位を含有することができる。
In formula (II-2), R 1 has the same meaning as R 1 in the general formula (II-1). As described above, at least one of R 2 to R 4 represents a hydroxyl group. The repeating structural unit represented by formula (II-2) is preferably a dihydroxy body or a monohydroxy body, more preferably a dihydroxy body.
The acid-decomposable resin (b) of the present invention can further contain a repeating unit represented by the general formula (III).
一般式(III)において、Z2は、−O−又は−N(R3)−を表す。ここでR3は、水素原子、水酸基又は−O−SO2−R4を表す。R4は、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。 In the general formula (III), Z 2 represents —O— or —N (R 3 ) —. Here, R 3 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or —O—SO 2 —R 4 . R 4 represents an alkyl group, a haloalkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue.
上記R4におけるアルキル基としては、炭素数1〜10個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜6個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エチル基、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、t−ブチル基である。 The alkyl group for R 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, still more preferably. Are a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group.
上記R4 におけるハロアルキル基としてはトリフルオロメチル基、ナノフルオロブチル基、ペンタデカフルオロオクチル基、トリクロロメチル基等を挙げることができる。
上記R4におけるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等を挙げることができる。
Examples of the haloalkyl group in R 4 include a trifluoromethyl group, a nanofluorobutyl group, a pentadecafluorooctyl group, and a trichloromethyl group.
Examples of the cycloalkyl group in R 4 include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
以下、一般式(III)で示される繰り返し構造単位に相当するモノマーの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the monomer corresponding to the repeating structural unit represented by the general formula (III) are shown, but the invention is not limited thereto.
(A)成分である酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を含有することができる。 In addition to the above repeating structural units, the acid-decomposable resin as component (A) includes dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required characteristics of resist, resolving power and heat resistance. Various repeating structural units can be contained for the purpose of adjusting properties, sensitivity and the like.
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これにより、酸分解性樹脂に要求される性能、特に、
(1)塗布溶剤に対する溶解性、
(2)製膜性(ガラス転移点)、
(3)アルカリ現像性、
(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、
(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、
等の微調整が可能となる。
Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
Thereby, the performance required for the acid-decomposable resin, in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film formability (glass transition point),
(3) Alkali developability,
(4) Membrane slip (hydrophobic, alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of unexposed part to substrate,
(6) Dry etching resistance,
Etc. can be finely adjusted.
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。 As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.
具体的には、以下の単量体を挙げることができる。
アクリル酸エステル類(好ましくはアルキル基の炭素数が1〜10のアルキルアクリレート):
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート2,2−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒドロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等。
Specifically, the following monomers can be mentioned.
Acrylic acid esters (preferably alkyl acrylates having an alkyl group with 1 to 10 carbon atoms):
Methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, amyl acrylate, cyclohexyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate 2,2-dimethylhydroxy Propyl acrylate, 5-hydroxypentyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, and the like.
メタクリル酸エステル類(好ましくはアルキル基の炭素数が1〜10のアルキルメタアクリレート):
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、5−ヒドロキシペンチルメタクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等。
Methacrylic acid esters (preferably alkyl methacrylate having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl group):
Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, 2 , 2-dimethyl-3-hydroxypropyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate, furfuryl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate and the like.
アクリルアミド類:
アクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ヒドロキシエチル基等がある。)、N,N−ジアルキルアクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等がある)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルアクリルアミド、N−2−アセトアミドエチル−N−アセチルアクリルアミド等。
Acrylamides:
Acrylamide, N-alkylacrylamide (alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, t-butyl group, heptyl group, octyl group, cyclohexyl group, hydroxyethyl group, etc. N, N-dialkylacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, butyl, isobutyl, ethylhexyl, cyclohexyl, etc.), N-hydroxy Ethyl-N-methylacrylamide, N-2-acetamidoethyl-N-acetylacrylamide and the like.
メタクリルアミド類:
メタクリルアミド、N−アルキルメタクリルアミド(アルキル基としては炭素数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル基、t−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒドロキシエチル基、シクロヘキシル基等がある)、N,N−ジアルキルメタクリルアミド(アルキル基としてはエチル基、プロピル基、ブチル基等がある)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタクリルアミド等。
Methacrylamide:
Methacrylamide, N-alkylmethacrylamide (alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, t-butyl, ethylhexyl, hydroxyethyl, cyclohexyl, etc.), N, N -Dialkylmethacrylamide (there are alkyl groups such as ethyl group, propyl group, butyl group), N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide and the like.
アリル化合物:
アリルエステル類(例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル等)、アリルオキシエタノール等。
Allyl compounds:
Allyl esters (for example, allyl acetate, allyl caproate, allyl caprylate, allyl laurate, allyl palmitate, allyl stearate, allyl benzoate, allyl acetoacetate, allyl lactate, etc.), allyloxyethanol and the like.
ビニルエーテル類:
アルキルビニルエーテル(例えばヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等。
Vinyl ethers:
Alkyl vinyl ethers (eg hexyl vinyl ether, octyl vinyl ether, decyl vinyl ether, ethyl hexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, chloroethyl vinyl ether, 1-methyl-2,2-dimethylpropyl vinyl ether, 2-ethylbutyl vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, Diethylene glycol vinyl ether, dimethylaminoethyl vinyl ether, diethylaminoethyl vinyl ether, butylaminoethyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, tetrahydrofurfuryl vinyl ether and the like.
ビニルエステル類:
ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシレート等。
Vinyl esters:
Vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl trimethyl acetate, vinyl diethyl acetate, vinyl valerate, vinyl caproate, vinyl chloroacetate, vinyl dichloroacetate, vinyl methoxyacetate, vinyl butoxyacetate, vinyl acetoacetate, vinyl lactate, vinyl -Β-phenylbutyrate, vinylcyclohexylcarboxylate and the like.
イタコン酸ジアルキル類:
イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル等。
フマール酸のジアルキルエステル類又はモノアルキルエステル類;ジブチルフマレート等。
Dialkyl itaconates:
Dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, etc.
Dialkyl esters or monoalkyl esters of fumaric acid; dibutyl fumarate and the like.
その他クロトン酸、イタコン酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロニトリル等。 Other crotonic acid, itaconic acid, acrylonitrile, methacrylonitrile, maleilonitrile, etc.
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。 In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
酸分解性樹脂において、他の各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。
酸分解性樹脂中の一般式(I)で示される繰り返し構造単位の含有量は、全繰り返し構造単位中、25〜70モル%が好ましく、より好ましくは28〜65モル%、更に好ましくは30〜60モル%である。
本発明において、酸分解性樹脂中、一般式(II−1)で示される繰り返し構造単位の含有量は、全繰り返し構造単位中、5〜40モル%であり、より好ましくは10〜35モル%であり、更に好ましくは15〜30モル%である。
本発明において、酸分解性樹脂中、一般式(II−2)で示される繰り返し構造単位の含有量は、全繰り返し構造単位中、3〜30モル%であり、より好ましくは5〜25モル%であり、更に好ましくは8〜20モル%である。
酸分解性樹脂中、一般式(III)で示される繰り返し構造単位の含有量は、全繰り返し構造単位中20〜80モル%が好ましく、より好ましくは25〜70モル%、更に好ましくは30〜60モル%である。
In the acid-decomposable resin, the molar ratio of each other repeating structural unit is the resist dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and the general required performance of resist, resolving power and heat resistance. In order to adjust sensitivity and the like, it is set as appropriate.
The content of the repeating structural unit represented by the general formula (I) in the acid-decomposable resin is preferably from 25 to 70 mol%, more preferably from 28 to 65 mol%, still more preferably from 30 to 30 in all repeating structural units. 60 mol%.
In this invention, content of the repeating structural unit shown by general formula (II-1) in acid-decomposable resin is 5-40 mol% in all repeating structural units, More preferably, it is 10-35 mol%. More preferably, it is 15-30 mol%.
In this invention, content of the repeating structural unit shown by general formula (II-2) in acid-decomposable resin is 3-30 mol% in all repeating structural units, More preferably, it is 5-25 mol%. More preferably, it is 8 to 20 mol%.
In the acid-decomposable resin, the content of the repeating structural unit represented by the general formula (III) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 25 to 70 mol%, still more preferably 30 to 60 in all repeating structural units. Mol%.
また、上記更なる共重合成分の単量体に基づく繰り返し構造単位の樹脂中の含有量も、所望のレジストの性能に応じて適宜設定することができるが、一般的に、一般式(I)、(II−1)及び(II−2)で示される繰り返し構造単位を合計した総モル数に対して99モル%以下が好ましく、より好ましくは90モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下である。 Further, the content of the repeating structural unit based on the monomer of the further copolymer component in the resin can be appropriately set according to the performance of the desired resist. Generally, the general formula (I) , (II-1) and (II-2) are preferably 99 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, still more preferably 80 mol% or less, based on the total number of moles of the repeating structural units represented by (II-2). is there.
上記のような酸分解性樹脂の分子量は、重量平均(Mw:GPC法によるポリスチレン換算値)で、好ましくは1,000〜1,000,000、より好ましくは1,500〜500,000、更に好ましくは2,000〜200,000、より更に好ましくは2,500〜100,000の範囲であり、大きい程、耐熱性等が向上する一方で、現像性等が低下し、これらのバランスにより好ましい範囲に調整される。本発明に用いる酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。 The molecular weight of the acid-decomposable resin as described above is a weight average (Mw: polystyrene conversion value by GPC method), preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,500 to 500,000, Preferably, it is in the range of 2,000 to 200,000, more preferably 2,500 to 100,000, and the larger the value, the better the heat resistance and the like, while the developability and the like are lowered, and these are preferable due to the balance. Adjusted to range. The acid-decomposable resin used in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization).
本発明のポジ型フォトレジスト組成物において、酸分解性樹脂のレジスト組成物全体中の配合量は、全固形分中40〜99.99重量%が好ましく、より好ましくは50〜99.97重量%である。 In the positive photoresist composition of the present invention, the compounding amount of the acid-decomposable resin in the whole resist composition is preferably 40 to 99.99% by weight, more preferably 50 to 99.97% by weight in the total solid content. It is.
以下に、(A)成分である酸分解性樹脂の繰り返し構造単位の組み合わせの好ましい具体例を示す。 Hereinafter, preferred specific examples of combinations of repeating structural units of the acid-decomposable resin as the component (A) will be shown.
〔2〕(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(光酸発生剤)
本発明で用いられる光酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物である。
本発明で使用される光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている公知の光(400〜200nmの紫外線、遠紫外線、特に好ましくは、g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー光)、ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分子線又はイオンビームにより酸を発生する化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
[2] (B) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (photoacid generator)
The photoacid generator used in the present invention is a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
As the photoacid generator used in the present invention, it is used as a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for radical photopolymerization, a photodecolorant for dyes, a photochromic agent, a microresist, or the like. Acid by known light (400-200 nm ultraviolet light, far ultraviolet light, particularly preferably g-line, h-line, i-line, KrF excimer laser beam), ArF excimer laser beam, electron beam, X-ray, molecular beam or ion beam Can be selected and used as appropriate.
また、その他の本発明に用いられる光酸発生剤としては、たとえばジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、有機ハロゲン化合物、有機金属/有機ハロゲン化物、o−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノスルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発生する化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホン、ジアゾジスルホン化合物等を挙げることができる。
また、これらの光により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物を用いることができる。
Examples of other photoacid generators used in the present invention include diazonium salts, ammonium salts, phosphonium salts, iodonium salts, sulfonium salts, selenonium salts, onium salts such as arsonium salts, organic halogen compounds, organic metals / organics. Examples include halides, photoacid generators having an o-nitrobenzyl-type protecting group, compounds that generate photosulfonic acid by photolysis, such as iminosulfonates, disulfone compounds, diazoketosulfones, diazodisulfone compounds, etc. Can do.
Moreover, the group which generate | occur | produced the acid by these light, or the compound which introduce | transduced the compound into the principal chain or side chain of the polymer can be used.
さらにV.N.R.Pillai,Synthesis,(1),1(1980)、A.Abad etal,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、D.H.R.Barton etal,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。 Furthermore, VNRPillai, Synthesis, (1), 1 (1980), A. Abad etal, Tetrahedron Lett., (47) 4555 (1971), DHR Barton etal, J. Chem. Soc., (C), 329 (1970) ), Compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.
上記酸を発生する化合物の中で、特に有効に用いられるものについて以下に説明する。
(1)トリハロメチル基が置換した下記一般式(PAG1)で表されるオキサゾール誘導体又は一般式(PAG2)で表されるS−トリアジン誘導体。
Among the above-mentioned compounds that generate an acid, those that are particularly effectively used will be described below.
(1) An oxazole derivative represented by the following general formula (PAG1) substituted with a trihalomethyl group or an S-triazine derivative represented by the general formula (PAG2).
式中、R201は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、R202は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、アルキル基、−C(Y)3をしめす。Yは塩素原子又は臭素原子を示す。
具体的には以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
In the formula, R 201 represents a substituted or unsubstituted aryl group or alkenyl group, R 202 represents a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, alkyl group, or —C (Y) 3 . Y represents a chlorine atom or a bromine atom.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
(2)下記の一般式(PAG3)で表されるヨードニウム塩、又は一般式(PAG4)で表されるスルホニウム塩。 (2) An iodonium salt represented by the following general formula (PAG3) or a sulfonium salt represented by the general formula (PAG4).
ここで式Ar1、Ar2は、各々独立に、置換もしくは未置換のアリール基を示す。
R203、R204、R205は、各々独立に、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。
Here, Ar 1 and Ar 2 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group.
R 203 , R 204 and R 205 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group.
Z-は、対アニオンを示し、例えばBF4 -、AsF6 -、PF6 -、SbF6 -、SiF6 2-、ClO4 -、CF3SO3 -等のパーフルオロアルカンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、ナフタレン−1−スルホン酸アニオン等の縮合多核芳香族スルホン酸アニオン、アントラキノンスルホン酸 アニオン、スルホン酸基含有染料等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。 Z − represents a counter anion, for example, a perfluoroalkanesulfonic acid anion such as BF 4 − , AsF 6 − , PF 6 − , SbF 6 − , SiF 6 2− , ClO 4 − , CF 3 SO 3 − , penta Examples include, but are not limited to, condensed polynuclear aromatic sulfonate anions such as fluorobenzene sulfonate anion and naphthalene-1-sulfonate anion, anthraquinone sulfonate anion, and sulfonate group-containing dyes.
またR203、R204、R205のうちの2つ及びAr1、Ar2はそれぞれの単結合又は置換基を介して結合してもよい。 Two of R 203 , R 204 and R 205 and Ar 1 and Ar 2 may be bonded via a single bond or a substituent.
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
上記において、Phはフェニル基を表す。
一般式(PAG3)、(PAG4)で示される上記オニウム塩は公知であり、例えば、米国特許第2,807,648 号及び同4,247,473号、特開昭53-101,331号等に記載の方法により合成することができる。
In the above, Ph represents a phenyl group.
The above onium salts represented by the general formulas (PAG3) and (PAG4) are known, and can be synthesized, for example, by the methods described in U.S. Pat. Nos. 2,807,648 and 4,247,473, and JP-A-53-101,331. .
(3)下記一般式(PAG5)で表されるジスルホン誘導体又は一般式(PAG6)で表されるイミノスルホネート誘導体。 (3) A disulfone derivative represented by the following general formula (PAG5) or an iminosulfonate derivative represented by the general formula (PAG6).
式中、Ar3、Ar4は、各々独立に、置換もしくは未置換のアリール基を示す。R206は置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換もしくは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基を示す。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
In the formula, Ar 3 and Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group. R 206 represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, or arylene group.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
(4)下記一般式(PAG7)で表されるジアゾジスルホン誘導体。 (4) A diazodisulfone derivative represented by the following general formula (PAG7).
ここでRは、直鎖、分岐又は環状アルキル基、あるいは置換していてもよいアリール基を表す。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Here, R represents a linear, branched or cyclic alkyl group, or an aryl group which may be substituted.
Specific examples include the following compounds, but are not limited thereto.
これらの光酸発生剤の添加量は、組成物中の固形分を基準として、通常0.01〜30重量%の範囲で用いられ、好ましくは0.3〜20重量%、更に好ましくは0.5〜10重量%の範囲で使用される。
光酸発生剤の添加量が、0.01重量%より少ないと感度が低くなる傾向になり、また添加量が30重量%より多いとレジストの光吸収が高くなりすぎ、プロファイルの悪化や、プロセス(特にベーク)マージンが狭くなり好ましくない。
The amount of these photoacid generators added is usually in the range of 0.01 to 30% by weight, preferably 0.3 to 20% by weight, more preferably 0.8%, based on the solid content in the composition. It is used in the range of 5 to 10% by weight.
If the addition amount of the photoacid generator is less than 0.01% by weight, the sensitivity tends to be low, and if the addition amount is more than 30% by weight, the light absorption of the resist becomes too high, resulting in deterioration of the profile or process. (Especially bake) The margin becomes narrow, which is not preferable.
〔3〕(D)有機塩基性化合物
本発明で用いることのできる好ましい(D)有機塩基性化合物は、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。中でも含窒素塩基性化合物が好ましい。
(D)有機塩基性化合物を加えることにより、経時での感度変動が改良される。(D)有機塩基性化合物としては、以下で示される構造を有する化合物が挙げられる。
[3] (D) Organic Basic Compound A preferred (D) organic basic compound that can be used in the present invention is a compound that is more basic than phenol. Of these, nitrogen-containing basic compounds are preferred.
(D) By adding an organic basic compound, the sensitivity fluctuation with time is improved. (D) As an organic basic compound, the compound which has a structure shown below is mentioned.
ここで、R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアミノアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基又は炭素数6〜20の置換もしくは非置換のアリール基であり、ここでR251とR252は互いに結合して環を形成してもよい。 Here, R 250 , R 251 and R 252 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or carbon. A substituted or unsubstituted aryl group of formula 6 to 20, wherein R 251 and R 252 may be bonded to each other to form a ring.
(式中、R253、R254、R255及びR256は、各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基を示す)
更に好ましい化合物は、一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。好ましい具体例としては、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピリジン、置換もしくは未置換のアミノアルキルピリジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換のインダーゾル、置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、置換もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙げられる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基である。
(Wherein R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)
Further preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms of different chemical environments in one molecule, and particularly preferably both a substituted or unsubstituted amino group and a ring structure containing a nitrogen atom. Or a compound having an alkylamino group. Preferred examples include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, substituted or unsubstituted Pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted piperazine, substituted or unsubstituted amino Examples include morpholine and substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine. Preferred substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group, cyano group It is.
含窒素塩基性化合物の好ましい具体例として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリン、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N−ヒドロキシエチルモルホリン、N−ベンジルモルホリン、シクロヘキシルモルホリノエチルチオウレア(CHMETU)等の3級モルホリン誘導体、特開平11−52575号公報に記載のヒンダードアミン類(例えば該公報〔0005〕に記載のもの)等が挙げられるがこれに限定されるものではない。 Preferable specific examples of the nitrogen-containing basic compound include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2- Dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6-methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4- Amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2 Iminopiperidine, 1- (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl) -5 Methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine, 1,5-diazabicyclo [ 4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 2,4,5- Triphenylimidazole, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N-hydroxyethylmorpholine, N-benzylmorpholine, cyclohexane Examples include tertiary morpholine derivatives such as silmorpholinoethylthiourea (CHMETU), hindered amines described in JP-A No. 11-52575 (for example, those described in the publication [0005]), and the like. Absent.
特に好ましい具体例は、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、4−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミン、4,4−ジメチルイミダゾリン、ピロール類、ピラゾール類、イミダゾール類、ピリダジン類、ピリミジン類、CHMETU等の3級モルホリン類、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバゲート等のヒンダードアミン類等を挙げることができる。
中でも、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、4−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミン、CHMETU、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバゲートが好ましい。
Particularly preferred examples are 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2. 2.2] Octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, 4,4-dimethylimidazoline, pyrroles, pyrazoles, imidazoles, pyridazines, pyrimidines, tertiary morpholines such as CHMETU, bis (1, And hindered amines such as 2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebagate.
Among them, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] Octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, CHMETU, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebagate are preferred.
これらの有機塩基性化合物は、単独であるいは2種以上組み合わせて用いら
れる。有機塩基性化合物の使用量は、感光性樹脂組成物の全組成物の固形分に
対し、通常、0.001〜10重量%、好ましくは0.01〜5重量%である。0.001重量%未満では上記有機塩基性化合物の添加の効果が得られない。
一方、10重量%を超えると感度の低下や非露光部の現像性が悪化する傾向がある。
These organic basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of an organic basic compound is 0.001-10 weight% normally with respect to solid content of the whole composition of the photosensitive resin composition, Preferably it is 0.01-5 weight%. If it is less than 0.001% by weight, the effect of adding the organic basic compound cannot be obtained.
On the other hand, when it exceeds 10% by weight, there is a tendency for the sensitivity to deteriorate and the developability of the non-exposed area to deteriorate.
〔4〕(E)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤
本発明のポジ型フォトレジスト組成物には、好ましくはフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を含有する。
本発明のポジ型フォトレジスト組成物には、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
本発明のポジ型フォトレジスト組成物が上記酸分解性樹脂と上記界面活性剤とを含有することにより、疎密依存性が改良される。
[4] (E) Fluorine-based and / or silicon-based surfactant The positive photoresist composition of the present invention preferably contains a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
The positive photoresist composition of the present invention may contain any one or two or more of fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, and surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms. preferable.
When the positive photoresist composition of the present invention contains the acid-decomposable resin and the surfactant, the density dependency is improved.
これらの界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、特開昭61-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-170950号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8-62834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号、米国特許5405720号、 同5360692号、同5529881号、同5296330号、同5436098号、同5576143号、同5294511号、同5824451号記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-63-34540 7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, U.S. Patents 5405720, 5360692, 5529881, 5296330, 5436098, 5576143 No. 5945511 and No. 5842451, and the following commercially available surfactants can be used as they are.
Commercially available surfactants that can be used include, for example, F-top EF301, EF303 (made by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (made by Sumitomo 3M Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. A surfactant or a silicon-based surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon surfactant.
界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分を基準として、通常0.001重量%〜2重量%、好ましくは0.01重量%〜1重量%である。これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
上記の他に使用することのできる界面活性剤としては、具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。
これらの他の界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分100重量部当たり、通常、2重量部以下、好ましくは1重量部以下である。
The compounding amount of the surfactant is usually 0.001% to 2% by weight, preferably 0.01% to 1% by weight, based on the solid content in the composition of the present invention. These surfactants may be added alone or in several combinations.
As surfactants that can be used in addition to the above, specifically, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, etc. , Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as polyoxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan Sorbitan fatty acid esters such as monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as laurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate Etc. can be mentioned.
The amount of these other surfactants is usually 2 parts by weight or less, preferably 1 part by weight or less per 100 parts by weight of the solid content in the composition of the present invention.
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、塗布溶剤として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エチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸アルキルエステル類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、2−ヘプタノン、γ−プチロラクトン、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のアルコキシプロピオン酸アルキル類、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等のピルビン酸アルキルエステル類、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルフォキシド等から選ばれる少なくとも1種の溶剤を用いて塗布される。 The positive photoresist composition of the present invention comprises, as a coating solvent, propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monoethyl ether acetate, alkyl lactates such as methyl lactate and ethyl lactate, propylene glycol Propylene glycol monoalkyl ethers such as monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, etc. Ethylene glycol monoalkyl ether acetates, 2-hepta , Γ-ptyrolactone, alkyl alkoxypropionates such as methyl methoxypropionate and ethyl ethoxypropionate, alkyl pyruvates such as methyl pyruvate and ethyl pyruvate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, The coating is performed using at least one solvent selected from dimethyl sulfoxide and the like.
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エチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチルが挙げられる。これらの溶剤は単独あるいは混合して用いられるが、現像欠陥数が低減される事からプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、乳酸アルキルエステル類それぞれから1種以上の溶剤を選択して混合して用いることが特に好ましい。ここで、これらの混合比は、重量比で95/5〜30/70が好ましい。
本発明において、上記各成分を含むレジスト組成物の固形分を、上記溶剤に固形分濃度として3〜25重量%溶解することが好ましく、より好ましくは5〜22重量%であり、更に好ましくは7〜20重量%である。
Preferably, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl lactate, and ethyl lactate are used. These solvents can be used alone or in combination, but since the number of development defects is reduced, one or more solvents are selected and mixed from propylene glycol monoalkyl ether acetates and lactic acid alkyl esters. Is particularly preferred. Here, the mixing ratio is preferably 95/5 to 30/70 by weight.
In the present invention, the solid content of the resist composition containing each of the above components is preferably dissolved in the solvent in a solid content concentration of 3 to 25% by weight, more preferably 5 to 22% by weight, and even more preferably 7%. -20% by weight.
本発明のポジ型フォトレジスト組成物には、必要に応じて更に酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。 If necessary, the positive photoresist composition of the present invention may further contain an acid-decomposable dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a compound that promotes solubility in a developer, and the like. it can.
本発明のこのようなポジ型フォトレジスト組成物は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗膜の膜厚は0.2〜1.2μmが好ましい。本発明においては、必要により、市販の無機あるいは有機反射防止膜を使用することができる。 Such a positive photoresist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. The thickness of this coating film is preferably 0.2 to 1.2 μm. In the present invention, a commercially available inorganic or organic antireflection film can be used if necessary.
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、α−シリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型が用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−87115号記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。
また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAC−2、AC−3等を使用することもできる。
As the antireflection film, an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, α-silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for film formation. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin, a light absorber, and maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a coalescence and a diamine type light absorbing agent, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. An acrylic resin-type antireflection film in the same molecule, a composition comprising methylol melamine and a benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-87115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like.
Further, as the organic antireflection film, DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AC-2, AC-3 manufactured by Shipley, etc. can be used.
上記レジスト液を精密集積回路素子の製造に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆)上に(必要により上記反射防止膜を設けられた基板上に)、スピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布後、所定のマスクを通して露光し、ベークを行い現像することにより良好なレジストパターンを得ることができる。ここで露光光としては、好ましくは150nm〜250nmの波長の光である。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電子ビーム等が挙げられる。 Appropriate use of the resist solution on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for the manufacture of precision integrated circuit elements (on a substrate provided with the antireflection film if necessary), spinner, coater, etc. A good resist pattern can be obtained by applying through a predetermined coating method, exposing through a predetermined mask, baking and developing. Here, the exposure light is preferably light having a wavelength of 150 nm to 250 nm. Specific examples include a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), an F 2 excimer laser (157 nm), an X-ray, and an electron beam.
現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。
更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
Examples of the developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine, and di-n. -Secondary amines such as butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide. An alkaline aqueous solution of cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(1)樹脂(1)の合成
ノルボルネン、2−メチル−2−アダマンチルアクリレート、無水マレイン酸、3,5−ジヒドロキシアダマンチルアクリレートをモル比で30/30/30/10で反応容器に仕込み、メチルエチルケトンに溶解し、固形分60%の溶液を調製した。これを窒素気流下60℃で加熱した。反応温度が安定したところで和光純薬社製ラジカル開始剤V−601を1.5mol%加え反応を開始させた。10時間加熱した後、反応混合物をメチルエチルケトンで2倍に希釈した後、5倍量のtert−ブチルメチルエーテル/ヘキサン=1/1混合溶媒に投入し白色粉体を析出させた。析出した粉体を再度メチルエチルケトンに溶解させ5倍量のtert−ブチルメチルエーテル/ヘキサン=1/1混合溶媒に投入し白色粉体を析出させ、濾過取り出しし、乾燥、目的物である樹脂(1)を得た。
得られた樹脂(1)のGPCによる分子量分析を試みたところ、ポリスチレン換算で13700(重量平均)であった。また、NMRスペクトルより樹脂(1)の組成は本発明のノルボルネン/2−メチル−2−アダマンチルアクリレート/無水マレイン酸/3,5−ジヒドロキシアダマンチルアクリレートをモル比で24/31/38/7であった。
以下同様の方法で樹脂(2)〜(7)を合成した。
これらの樹脂を構成する繰り返し構造単位は、前述の樹脂の具体例(1)〜(7)として示した。
(1) Synthesis of Resin (1) Norbornene, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, maleic anhydride, and 3,5-dihydroxyadamantyl acrylate are charged into a reaction vessel at a molar ratio of 30/30/30/10 to give methyl ethyl ketone. Dissolved to prepare a 60% solids solution. This was heated at 60 ° C. under a nitrogen stream. When the reaction temperature was stabilized, 1.5 mol% of a radical initiator V-601 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added to initiate the reaction. After heating for 10 hours, the reaction mixture was diluted 2-fold with methyl ethyl ketone, and then added to a 5-fold amount of tert-butyl methyl ether / hexane = 1/1 mixed solvent to precipitate a white powder. The precipitated powder is dissolved again in methyl ethyl ketone and added to a 5-fold amount of tert-butyl methyl ether / hexane = 1/1 mixed solvent to precipitate a white powder, filtered out, dried, and dried as a target resin (1 )
When the molecular weight analysis by GPC of the obtained resin (1) was tried, it was 13700 (weight average) in terms of polystyrene. From the NMR spectrum, the composition of the resin (1) was norbornene / 2-methyl-2-adamantyl acrylate / maleic anhydride / 3,5-dihydroxyadamantyl acrylate of the present invention at a molar ratio of 24/31/38/7. It was.
Resins (2) to (7) were synthesized in the same manner.
The repeating structural units constituting these resins are shown as specific examples (1) to (7) of the aforementioned resins.
実施例1〜16及び比較例
(ポジ型フォトレジスト組成物の調製と評価)
上記合成例で合成した樹脂(下記表2に示す)をそれぞれ2g、表2に示す、光酸発生剤、有機塩基性化合物5mg、界面活性剤5mgを配合し、それぞれ固形分10重量%の割合で表2に示す溶剤に溶解した後、0.1μmのミクロフィルターで濾過し、実施例1〜16のポジ型レジスト組成物を調製した。
また、比較例1として、各々表2に示した樹脂(R)(特開平11−305444号公報の合成例11で得られた樹脂A4)、光酸発生剤(PAG−R:4−メチルフェニルジフェニルスルホニウム トリフルオロメタンスルホネート)及び溶剤を用いる以外は、上記実施例1と同様にポジ型レジスト組成物を調製した。
Examples 1-16 and comparative examples
(Preparation and evaluation of positive photoresist composition)
2 g of each of the resins synthesized in the above synthesis examples (shown in Table 2 below) and a photoacid generator, 5 mg of an organic basic compound, and 5 mg of a surfactant shown in Table 2 are blended, and each has a solid content of 10% by weight. Were dissolved in the solvents shown in Table 2 and filtered through a 0.1 μm microfilter to prepare positive resist compositions of Examples 1 to 16.
Further, as Comparative Example 1, the resin (R) shown in Table 2 (resin A4 obtained in Synthesis Example 11 of JP-A-11-305444), a photoacid generator (PAG-R: 4-methylphenyl) A positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate) and a solvent were used.
溶剤としては、
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
S2:プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート
S3:乳酸エチル
S4:酢酸ブチル
S5:2−ヘプタノン
S6:プロピレングリコールモノメチルエーテル
S7:エトキシエチルプロピオネート
S8:γ−ブチロラクトン
S9:エチレンカーボネート
S10:プロピレンカーボネート
As a solvent,
S1: propylene glycol monomethyl ether acetate S2: propylene glycol monomethyl ether propionate S3: ethyl lactate S4: butyl acetate S5: 2-heptanone S6: propylene glycol monomethyl ether S7: ethoxyethyl propionate S8: γ-butyrolactone S9: ethylene Carbonate S10: Propylene carbonate
界面活性剤としては、
W−1:メガファックF176(大日本インキ(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ(株)製)(フッ素及びシリコーン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)
W−4:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
W−5:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
As surfactant,
W-1: Megafuck F176 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Co., Ltd.) (fluorine and silicone)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
W-4: Polyoxyethylene nonylphenyl ether W-5: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
有機塩基性化合物として、
1:DBU(1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−7−ウンデセン)
2:4−DMAP(4−ジメチルアミノピリジン)
3:TPI(2,4,5−トリフェニルイミダゾール)
4:2,6−ジイソプロピルアニリン
As an organic basic compound,
1: DBU (1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene)
2: 4-DMAP (4-dimethylaminopyridine)
3: TPI (2,4,5-triphenylimidazole)
4: 2,6-diisopropylaniline
(評価試験)
〔現像欠陥〕:6インチのBare Si基板上に各レジスト膜を0.3μmに塗布し、真空吸着式ホットプレートで135℃、60秒間乾燥した。次に、0.16μmコンタクトホールパターン(Hole Duty比=1:3)のテストマスクを介してArFエキシマレーザーステッパー(ISI社製ArF露光機9300)により露光した後、露光後加熱を160℃で90秒間行った。引き続き2.38%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)で60秒間のパドル現像後、純水で30秒間水洗しスピン乾燥した。こうして得られたサンプルをケーエルエー・テンコール(株)製KLA−2112機により現像欠陥数を測定し、得られた1次データ値を現像欠陥数とした。
これらの評価結果を表3に示す。
(Evaluation test)
[Development defects]: Each resist film was applied to a thickness of 0.3 μm on a 6-inch Bare Si substrate, and dried on a vacuum adsorption hot plate at 135 ° C. for 60 seconds. Next, after exposure using an ArF excimer laser stepper (ArF exposure machine 9300 manufactured by ISI) through a test mask having a 0.16 μm contact hole pattern (Hole Duty ratio = 1: 3), post-exposure heating is performed at 160 ° C. at 90 ° C. For a second. Subsequently, the paddle development was performed with 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) for 60 seconds, followed by washing with pure water for 30 seconds and spin drying. The number of development defects was measured using a KLA-2112 machine manufactured by KLA-Tencor Co., Ltd., and the obtained primary data value was defined as the number of development defects.
These evaluation results are shown in Table 3.
上記表3に示すように、本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、現像欠陥の軽減において優れた性能を示した。 As shown in Table 3 above, the positive photoresist composition of the present invention showed excellent performance in reducing development defects.
Claims (4)
一般式(II−1)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。Aは、単結合、アルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基
よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。
Wは、下記一般式(pI)〜(pVI)で表される脂環式炭化水素を含む部分
構造のうち少なくとも1つを表す。
R16〜R20は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R16〜R18のうち少なくとも1つ、もしくはR19、R20のいずれかは脂環式炭化水素基を表す。
R21〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R21〜R25のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。また、R23、R25のいずれかは炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表す。
R26〜R29は、各々独立に、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基又は脂環式炭化水素基を表し、但し、R26〜R29のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基を表す。
一般式(II−2)中、R1は前記一般式(II−1)中のR1と同義である。R2〜R4は、各々独立に水素原子又は水酸基を表す。ただし、R2〜R4のうちの1つが水酸基である。 (A) a repeating structural unit represented by the following general formula (I), a repeating structural unit represented by the following general formula (II-1), and a repeating structural unit represented by the following general formula (II-2), It contains a resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid, (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (E) a fluorine-based and / or silicon-based surfactant. A positive photoresist composition.
In General Formula (II-1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. A represents a single bond, an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, or a group of two or more groups selected from the group consisting of ester groups.
W represents at least one of partial structures containing alicyclic hydrocarbons represented by the following general formulas (pI) to (pVI).
R 16 to R 20 each independently of 1 to 4 carbon atoms, represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 16 to R 18, or Either R 19 or R 20 represents an alicyclic hydrocarbon group.
R 21 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 21 to R 25 Represents an alicyclic hydrocarbon group. Further, either R 23 or R 25 represents a linear or branched alkyl group or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
R 26 to R 29 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 26 to R 29 is a fatty acid. Represents a cyclic hydrocarbon group.
In the general formula (II-2), R 1 has the same meaning as R 1 in the general formula (II-1). R 2 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a hydroxyl group. However, one of R 2 to R 4 is a hydroxyl group.
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