JP2006084924A - Resist composition and method for forming pattern using the resist composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、活性光線又は放射線の照射により反応して性質が変化するレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターン形成方法に関する。さらに詳しくはIC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程、平版印刷版、酸硬化性組成物に使用されるレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a resist composition whose properties change upon reaction with actinic rays or radiation, and a pattern forming method using the resist composition. More specifically, semiconductor manufacturing processes such as IC, manufacturing of circuit boards such as liquid crystal and thermal head, other photofabrication processes, lithographic printing plates, resist compositions used in acid curable compositions, and the resist compositions The present invention relates to a pattern forming method using
化学増幅レジスト組成物は、遠紫外光等の活性光線又は放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反応によって、活性光線又は放射線の照射部と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、パターンを基板上に形成させるパターン形成材料である。 The chemically amplified resist composition generates an acid in the exposed area by irradiation with actinic rays or radiation such as far ultraviolet light, and a reaction solution using the acid as a catalyst to develop a developing solution for the irradiated and non-irradiated areas of the active light or radiation. It is a pattern forming material that changes the solubility in the substrate and forms a pattern on the substrate.
KrFエキシマレーザーを露光光源とする場合には、主として248nm領域での吸収の小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)を基本骨格とする樹脂を主成分に使用するため、高感度、高解像度で、且つ良好なパターンを形成し、従来のナフトキノンジアジド/ノボラック樹脂系に比べて良好な系となっている。 When a KrF excimer laser is used as an exposure light source, a resin having a basic skeleton of poly (hydroxystyrene) having a small absorption mainly in the 248 nm region is used as a main component. A pattern is formed, which is a better system than the conventional naphthoquinone diazide / novolak resin system.
一方、更なる短波長の光源、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を露光光源として使用する場合は、芳香族基を有する化合物が本質的に193nm領域に大きな吸収を示すため、上記化学増幅系でも十分ではなかった。
このため、脂環炭化水素構造を有する樹脂を含有するArFエキシマレーザー用レジストが開発されてきている。
On the other hand, when a further short wavelength light source, for example, an ArF excimer laser (193 nm) is used as an exposure light source, the compound having an aromatic group exhibits a large absorption in the 193 nm region. It wasn't.
For this reason, an ArF excimer laser resist containing a resin having an alicyclic hydrocarbon structure has been developed.
化学増幅型レジスト組成物の主要構成成分である酸発生剤についても種々の化合物が見出されており、例えば、活性光線又は放射線の照射によりフッ素置換アルカンスルホン酸を発生する化合物(例えば、特許文献1、参照)や、パーフロロアルカンスルホン酸スルホニウム塩(例えば、特許文献2、参照)が開示されている。 Various compounds have also been found for acid generators that are main constituents of chemically amplified resist compositions. For example, compounds that generate fluorine-substituted alkanesulfonic acids upon irradiation with actinic rays or radiation (for example, patent documents) 1) and perfluoroalkanesulfonic acid sulfonium salts (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、未だ不十分な点が多く、PEB温度依存性、疎密依存性の改善、EUV光露光に於ける感度、溶解コントラストの改良が望まれている。 However, there are still many insufficient points, and improvement of PEB temperature dependence and density dependence, sensitivity in EUV light exposure, and improvement of dissolution contrast are desired.
従って、本発明の目的は、PEB温度依存性、疎密依存性が改善され、EUV光露光に於ける感度、溶解コントラストが改良されたレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターン形成方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a resist composition having improved PEB temperature dependency and density dependency, improved sensitivity and dissolution contrast in EUV light exposure, and a pattern forming method using the resist composition. There is to do.
上記課題は、下記の構成のレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターン形成方法により解決された。 The above problems have been solved by a resist composition having the following constitution and a pattern forming method using the resist composition.
(1) (A)活性光線又は放射線の照射によりフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸を発生する化合物及び
(F)下記一般式(N)で表される塩基性化合物
を含有することを特徴とするレジスト組成物。
(1) (A) a compound that generates a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms by irradiation with actinic rays or radiation, and (F) a basic compound represented by the following general formula (N) A resist composition characterized by the above.
一般式(N)中、R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
R250〜R252の内の2つ以上が結合してアルキレン基を形成し、環を形成してもよい。 アルキレン基は、ヘテロ原子を有していてもよい。
In general formula (N), R 250 , R 251 and R 252 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heteroaryl group.
Two or more of R 250 to R 252 may combine to form an alkylene group to form a ring. The alkylene group may have a hetero atom.
(2) (A)成分の化合物が、活性光線又は放射線の照射によりペンタフロロエタンスルホン酸又はパーフロロプロパンスルホン酸を発生する化合物であることを特徴とする(1)に記載のレジスト組成物。 (2) The resist composition according to (1), wherein the compound of component (A) is a compound that generates pentafluoroethanesulfonic acid or perfluoropropanesulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation.
(3) (A)成分の化合物が、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸のスルホニウム塩化合物又はヨードニウム塩化合物及びフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸のエステル化合物から選ばれる少なくとも1種類の化合物であることを特徴とする(1)に記載のレジスト組成物。 (3) The compound of component (A) is a fluorine-substituted sulfonium salt compound or iodonium salt compound of an alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms and a fluorine-substituted ester compound of an alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms. The resist composition as described in (1), which is at least one compound selected.
(4) (F)成分の化合物が、脂肪族アミン化合物及びアニリン化合物から選ばれる少なくとも1種類の化合物であることを特徴とする(1)に記載のレジスト組成物。 (4) The resist composition as described in (1), wherein the compound of component (F) is at least one compound selected from an aliphatic amine compound and an aniline compound.
(5) (1)〜(4)のいずれかに記載のレジスト組成物により、レジスト膜を形成し、該レジスト膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。 (5) A pattern forming method comprising a step of forming a resist film from the resist composition according to any one of (1) to (4), and exposing and developing the resist film.
以下、更に、本発明の好ましい実施の態様を挙げる。
(6) 更に、(B)酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂を含有することを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
The preferred embodiments of the present invention will be further described below.
(6) The positive mold according to any one of (1) to (4), further comprising (B) a resin that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkaline developer. Resist composition.
(7) 更に、(D)アルカリ現像液に可溶な樹脂及び(E)酸の作用により該アルカリ現像液に可溶な樹脂と架橋する酸架橋剤を含有することを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のネガ型レジスト組成物。 (7) The above (1), further comprising (D) a resin soluble in an alkali developer and (E) an acid crosslinking agent that crosslinks with a resin soluble in the alkali developer by the action of an acid. The negative resist composition according to any one of (4) to (4).
(8) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、ヒドロキシスチレン構造単位を有することを特徴とする上記(6)に記載のポジ型レジスト組成物。 (8) The positive resist composition as described in (6) above, wherein the resin that is decomposed by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer has a hydroxystyrene structural unit.
(9) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、単環又は多環の環状炭化水素構造を有する繰り返し単位を有することを特徴とする上記(6)に記載のポジ型レジスト組成物。 (9) The resin according to (6) above, wherein the resin that decomposes by the action of an acid and has increased solubility in an alkali developer has a repeating unit having a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure. A positive resist composition.
(10) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、アルコール性水酸基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする上記(6)に記載のポジ型レジスト組成物。 (10) The positive resist composition as described in (6) above, wherein the resin that is decomposed by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer has a repeating unit having an alcoholic hydroxyl group.
(11) アルコール性水酸基を有する繰り返し単位が、モノヒドロキシアダマンタン構造、ジヒドロキシアダマンタン構造又はトリヒドロキシアダマンタン構造から選ばれる少なくとも1種を有する繰り返し単位であることを特徴とする上記(10)に記載のポジ型レジスト組成物。 (11) The positive unit according to (10) above, wherein the repeating unit having an alcoholic hydroxyl group is a repeating unit having at least one selected from a monohydroxyadamantane structure, a dihydroxyadamantane structure and a trihydroxyadamantane structure. Type resist composition.
(12) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有する樹脂であることを特徴とする上記(6)に記載のポジ型レジスト組成物。 (12) The positive resist composition as described in (6) above, wherein the resin that is decomposed by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer is a resin having a repeating unit having a lactone structure object.
(13) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、少なくとも1種類のメタクリル酸エステルによる繰り返し単位と、少なくとも1種類のアクリル酸エステルによる繰り返し単位とを有する樹脂であることを特徴とする上記(6)に記載のポジ型レジスト組成物。 (13) A resin that decomposes by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer is a resin having a repeating unit of at least one methacrylate ester and a repeating unit of at least one acrylic ester. The positive resist composition as described in (6) above, wherein
(14) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、主鎖又は側鎖の少なくとも一方にフッ素原子を有することを特徴とする上記(6)に記載のポジ型レジスト組成物。 (14) The positive type as described in (6) above, wherein the resin that is decomposed by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer has a fluorine atom in at least one of the main chain and the side chain. Resist composition.
(15) 主鎖又は側鎖の少なくとも一方にフッ素原子を有する樹脂が、ヘキサフロロ−2−プロパノール構造を有することを特徴とする上記(14)に記載のポジ型レジスト組成物。 (15) The positive resist composition as described in (14) above, wherein the resin having a fluorine atom in at least one of the main chain or the side chain has a hexafluoro-2-propanol structure.
(16) (C)酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物を含有することを特徴とする上記(6)及び(8)〜(15)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (16) (C) The above-mentioned (6) and (8) to (15) characterized by containing a dissolution inhibiting compound having a molecular weight of 3000 or less that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkaline developer. The positive resist composition according to any one of the above.
(17) 更に、(G)フッ素及び/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(6)及び(8)〜(16)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (17) The positive resist composition as described in any one of (6) and (8) to (16) above, further comprising (G) fluorine and / or a silicon-based surfactant.
(18) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート又はジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートから選ばれる繰り返し単位少なくとも1種類、ラクトン構造を有する繰り返し単位少なくとも1種類及び水酸基を1〜3個有する繰り返し単位少なくとも1種類を有することを特徴とする上記(6)、(16)及び(17)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (18) Repeating resin selected from 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate or dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate, which is decomposed by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer Any of (6), (16) and (17) above, characterized in that it has at least one type of unit, at least one type of repeating unit having a lactone structure, and at least one type of repeating unit having 1 to 3 hydroxyl groups. The positive resist composition as described.
(19) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、カルボキシ基を有する繰り返し単位を有することを特徴とする上記(6)及び(8)〜(18)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (19) Any of the above (6) and (8) to (18), wherein the resin that decomposes by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer has a repeating unit having a carboxy group A positive resist composition as described above.
(20) 酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂が、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレートまたはジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートから選ばれる繰り返し単位少なくとも1種及びヒドロキシスチレン構造を有する繰り返し単位少なくとも1種を有することを特徴とする上記(6)、(16)、(17)及び(19)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (20) Repeating resin selected from 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate or dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate, which is decomposed by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer The positive resist composition as described in any one of (6), (16), (17) and (19) above, which has at least one unit and at least one repeating unit having a hydroxystyrene structure.
本発明により、PEB温度依存性、疎密依存性が改善され、EUV光露光に於ける感度、溶解コントラストが改良されたレジスト組成物及び該レジスト組成物を用いたパターン形成方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a resist composition with improved PEB temperature dependency and density dependency, improved sensitivity and dissolution contrast in EUV light exposure, and a pattern forming method using the resist composition. .
以下、本発明について詳細に説明する。
尚、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In addition, in the description of a group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substituted and unsubstituted includes what has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
本発明のポジ型レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射によりフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸を発生する化合物(A)、一般式(N)で表される塩基性化合物(F)及び酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂(B)を含有し、必要に応じて更に酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物(C)を含有する。 The positive resist composition of the present invention includes a compound (A) that generates a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms by irradiation with actinic rays or radiation, and a basic compound represented by the general formula (N) (F) and a resin (B) that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkali developer, and further increases the solubility in an alkali developer by being further decomposed by the action of an acid as necessary. The dissolution inhibiting compound (C) having a molecular weight of 3000 or less is contained.
本発明のネガ型レジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射によりフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸を発生する化合物、一般式(N)で表される塩基性化合物(F)、アルカリ現像液に可溶な樹脂(D)及び酸の作用により該アルカリ現像液に可溶な樹脂と架橋する酸架橋剤(E)を含有する。 The negative resist composition of the present invention is a compound that generates an alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms substituted with fluorine upon irradiation with actinic rays or radiation, a basic compound (F) represented by the general formula (N) The resin contains a resin (D) soluble in an alkali developer and an acid crosslinking agent (E) that crosslinks the resin soluble in the alkali developer by the action of an acid.
〔1〕(A)活性光線又は放射線の照射によりフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸を発生する化合物
本発明のレジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射によりフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸を発生する化合物(「化合物(A)」ともいう)を含有する。
[1] (A) Compound capable of generating alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms that is fluorine-substituted by irradiation with actinic rays or radiation The resist composition of the present invention is carbon that has been fluorine-substituted by irradiation with actinic rays or radiation. The compound which generate | occur | produces the alkanesulfonic acid of number 2 or 3 (it is also mentioned "compound (A)") is contained.
フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸としては、例えば、1,1,2,3,3,3−ヘキサフロロプロパンスルホン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフロロ−2−プロパンスルホン酸、2,2,2−トリフロロエタンスルホン酸、パーフロロエタンスルホン酸、パーフロロ−n−プロパンスルホン酸、パーフロロイソプロパンスルホン酸などが挙げられる。より好ましくはスルホン酸のα位がフッ素原子で置換されたスルホン酸であり、更に好ましくはパーフロロエタンスルホン酸、パーフロロ−n−プロパンスルホン酸、パーフロロイソプロパンスルホン酸である。特に好ましくはパーフロロ−n−プロパンスルホン酸である。 Examples of the fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms include 1,1,2,3,3,3-hexafluoropropanesulfonic acid, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro- Examples include 2-propanesulfonic acid, 2,2,2-trifluoroethanesulfonic acid, perfluoroethanesulfonic acid, perfluoro-n-propanesulfonic acid, and perfluoroisopropanesulfonic acid. More preferred are sulfonic acids in which the α-position of the sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, and more preferred are perfluoroethanesulfonic acid, perfluoro-n-propanesulfonic acid, and perfluoroisopropanesulfonic acid. Particularly preferred is perfluoro-n-propanesulfonic acid.
活性光線又は放射線の照射によりフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸を発生する化合物としては、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸のスルホニウム塩化合物又はヨードニウム塩化合物、及びフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸のエステル化合物が好ましく、更に好ましくは下記一般式(A1)〜(A5)のいずれかで表される化合物である。 Examples of the compound that generates a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms by irradiation with actinic rays or radiation include a fluorine-substituted sulfonium salt compound or iodonium salt compound of an alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms, and A fluorine-substituted ester compound of alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms is preferable, and a compound represented by any one of the following general formulas (A1) to (A5) is more preferable.
一般式(A1)又は(A2)で表される化合物は、Xa−がフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸のアニオンである化合物であり、一般式(A3)〜(A5)で表される化合物は、X1aがフッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸の−SO3Hの水素原子がとれて1価の基として結合した化合物である。 The compound represented by the general formula (A1) or (A2) is a compound in which Xa- is an anion of a C2 or C3 alkanesulfonic acid substituted with fluorine, and represented by the general formulas (A3) to (A5) The compound represented is a compound in which X 1a is fluorine-substituted, and the hydrogen atom of —SO 3 H of an alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms is removed and bonded as a monovalent group.
上記一般式(A1)において、R201a、R202a及びR203aは、各々独立に、有機基を表す。
Xa-は、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸の−SO3Hの水素原子がとれたスルホン酸アニオンを表す。
In the general formula (A1), R 201a , R 202a and R 203a each independently represents an organic group.
Xa − represents a sulfonate anion from which a hydrogen atom of —SO 3 H of a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms is removed.
R201a、R202a及びR203aとしての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201a〜R203aのうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合又はカルボニル基を含んでいてもよい。
R201a〜R203aの内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
R201a、R202a及びR203aとしての有機基の具体例としては、後述する化合物(A1a)、(A1b)、及び(A1c)における対応する基を挙げることができる。
The carbon number of the organic group as R201a , R202a and R203a is generally 1-30, preferably 1-20.
Two of R 201a to R 203a may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond or a carbonyl group.
Examples of the group formed by combining two members out of R 201a to R 203a include an alkylene group (eg, butylene group, pentylene group).
Specific examples of the organic group as R 201a , R 202a and R 203a include corresponding groups in the compounds (A1a), (A1b) and (A1c) described later.
尚、一般式(A1)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(A1)で表される化合物のR201a〜R203aの少なくともひとつが、一般式(A1)で表されるもうひとつの化合物のR201a〜R203aの少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。
更に好ましい(A1)成分として、以下に説明する化合物(A1a)、(A1b)、及び(A1c)を挙げることができる。
In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (A1) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201a to R 203a of a compound represented by (A1) is at least one bond with structure of R 201a to R 203a of another compound represented by formula (A1) It may be a compound.
More preferred components (A1) include compounds (A1a), (A1b), and (A1c) described below.
化合物(A1a)は、上記一般式(A1)のR201a〜R203aの少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201a〜R203aの全てがアリール基でもよいし、R201a〜R203aの一部がアリール基で、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、また、これらの化合物におけるアルキル基がシクロアルキル基である化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としては炭化水素で構成されたアリール基及び窒素原子、硫黄原子、酸素原子などのヘテロ原子を含有するヘテロアリール基が挙げられる。炭化水素で構成されたアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。ヘテロアリール基としてはピロール基、インドール基、カルバゾール基、チオフェン基などが挙げられ、好ましくはインドール基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基又は炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル
基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
Compound (A1a) is at least one is an aryl group R 201a to R 203a in formula (A1), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.
In the arylsulfonium compound, all of R 201a to R 203a may be an aryl group, or a part of R 201a to R 203a may be an aryl group with the remaining being an alkyl group or a cycloalkyl group.
Examples of the arylsulfonium compounds include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, and compounds in which the alkyl group in these compounds is a cycloalkyl group.
Examples of the aryl group of the arylsulfonium compound include an aryl group composed of a hydrocarbon and a heteroaryl group containing a hetero atom such as a nitrogen atom, a sulfur atom, or an oxygen atom. The aryl group composed of hydrocarbon is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. Examples of the heteroaryl group include a pyrrole group, an indole group, a carbazole group, and a thiophene group, and an indole group is preferable. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
R201a〜R203aのアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有してもよい置換基としては、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基などを挙げることができる。また、各基におけるアリール環、シクロ環などの環状構造については、置換基として更にアルキル基(例えば炭素数1〜15)を挙げることができる。 Examples of the substituent that the aryl group, alkyl group, and cycloalkyl group of R 201a to R 203a may have include a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group Examples thereof include a group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group. Moreover, about cyclic structures, such as an aryl ring and a cyclo ring in each group, an alkyl group (for example, C1-C15) can be further mentioned as a substituent.
好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖又は分岐アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201a〜R203aのうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、アリール基については、さらに置換基としてアルキル基(例えば炭素数1〜15)を挙げることができる。また、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。 Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably carbon. These are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted with any one of the three R 201a to R 203a or may be substituted with all three. Moreover, about an aryl group, an alkyl group (for example, C1-C15) can be mentioned as a substituent further. The substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
次に、化合物(A1b)について説明する。
化合物(A1b)は、一般式(A1)におけるR201a〜R203aが、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
R201a〜R203aとしての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
R201a〜R203aは、各々独立に、好ましくはアルキル基(置換アルキル基として特にアルコキシカルボニルメチル基)、シクロアルキル基、鎖中に2重結合を有していてもよい直鎖、分岐、環状オキソアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、最も好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
R201a〜R203aとしてのアルキル基は、直鎖、分岐のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜20の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)である。
R201a〜R203aとしてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
Next, the compound (A1b) will be described.
The compound (A1b) is a compound in the case where R 201a to R 203a in the general formula (A1) each independently represents an organic group not containing an aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The organic group having no aromatic ring as R 201a to R 203a generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201a to R 203a are each independently preferably an alkyl group (particularly an alkoxycarbonylmethyl group as a substituted alkyl group), a cycloalkyl group, a linear, branched or cyclic group which may have a double bond in the chain. It is an oxoalkyl group, an allyl group or a vinyl group, more preferably a linear, branched or cyclic 2-oxoalkyl group, and most preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.
The alkyl group as R 201a to R 203a may be linear or branched, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Butyl group, pentyl group).
The cycloalkyl group as R 201a to R 203a may preferably be mentioned a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl).
R201a〜R203aとしての2−オキソアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、二重結合を有していてもよい。好ましくは、上記のアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
R201a〜R203aの置換アルキル基としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
R201a〜R203aとしての各基は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基等によって置換されていてもよい。
2-oxoalkyl group as R 201a to R 203a may be linear, branched, or cyclic, may have a double bond. Preferable examples include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as the substituted alkyl group for R 201a to R 203a is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group). Can do.
Each group as R 201a to R 203a is a halogen atom, an alkoxy group (for example, 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, may be substituted by nitro group.
化合物(A1c)とは、以下の一般式(A1c)で表される化合物であり、アリールアシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。 The compound (A1c) is a compound represented by the following general formula (A1c), and is a compound having an arylacylsulfonium salt structure.
一般式(A1c)に於いて、
R213は、アリール基を表し、置換基を有していてもよく、好ましくはフェニル基又はナフチル基である。R213のアリール基が有してもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、ニトロ基、水酸基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基が挙げられる。
R214及びR215は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Y201及びY202は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はビニル基を表す。
Xa-は、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸の−SO3Hの水素原子がとれたスルホン酸アニオンを表す。
In general formula (A1c):
R213 represents an aryl group, which may have a substituent, and is preferably a phenyl group or a naphthyl group. Examples of the substituent which may be possessed by the aryl group R 213, e.g., an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, a nitro group, a hydroxyl group, an alkoxycarbonyl group and a carboxy group.
R 214 and R 215 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Y 201 and Y 202 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a vinyl group.
Xa − represents a sulfonate anion from which a hydrogen atom of —SO 3 H of a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms is removed.
R213とR214は、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、R214とR215は、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、Y201とY202は、それぞれ結合して環構造を形成しても良い。これらの環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R213とR214とがそれぞれ結合して形成する基、R214とR215とがそれぞれ結合して形成する基、Y201とY202とがそれぞれ結合して形成する基しては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。 R 213 and R 214 may be bonded to form a ring structure, R 214 and R 215 may be bonded to form a ring structure, and Y 201 and Y 202 are bonded to each other. To form a ring structure. These ring structures may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, or an amide bond. A group formed by combining R 213 and R 214 , a group formed by combining R 214 and R 215, and a group formed by combining Y 201 and Y 202 , respectively, are a butylene group. And a pentylene group.
R214及びR215としてのアルキル基は、炭素数1〜20の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基)が好ましい。
R214及びR215としてのシクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基(例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基)が好ましい。
The alkyl group as R 214 and R 215 is a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group). Is preferred.
The cycloalkyl group as R 214 and R 215 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms (for example, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group).
Y201及びY202としてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、アルキレン鎖中にオキソ基を有していてもよく、炭素数1〜20の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基)が好ましい。
置換基を有するアルキル基としては、特に、アルコキシカルボニルアルキル基、カルボキシアルキル基を挙げることができ、オキソ基を有するアルキル基としては、2−オキソアルキル基を挙げることができる。
The alkyl group as Y 201 and Y 202 may have a substituent, may have an oxo group in the alkylene chain, and is a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, (Methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group) are preferred.
Examples of the alkyl group having a substituent include an alkoxycarbonylalkyl group and a carboxyalkyl group, and examples of the alkyl group having an oxo group include a 2-oxoalkyl group.
2−オキソアルキル基は、アルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルアルキル基におけるアルコキシカルボニル基については、炭素数2〜20アルコキシカルボニル基が好ましい。
Examples of the 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group.
The alkoxycarbonyl group in the alkoxycarbonylalkyl group is preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms.
Y201及びY202としてのシクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基(例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基)が好ましく、上記アルキ
ル基と同様に、置換基を有していてもよく、アルキレン鎖中にオキソ基を有していてもよい。
The cycloalkyl group as Y 201 and Y 202 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms (for example, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclohexyl group), and has a substituent similarly to the above alkyl group. The alkylene chain may have an oxo group.
Y201及びY202としてのアリール基はフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。 The aryl group as Y 201 and Y 202 is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
R214、R215、Y201及びY202としての各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜20)、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。また、各基におけるアリール環、シクロ環などの環状構造については、置換基として更にアルキル基(例えば炭素数1〜15)を挙げることができる。 Each group as R 214 , R 215 , Y 201 and Y 202 may have a substituent, and examples of the substituent include an aryl group (for example, 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, carbon (Chemical formula 1-15), an alkoxycarbonyl group (C2-20), a carboxyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, and a phenylthio group. Moreover, about cyclic structures, such as an aryl ring and a cyclo ring in each group, an alkyl group (for example, C1-C15) can be further mentioned as a substituent.
Y201及びY202は、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、より好ましくは4から16、更に好ましくは4から12のアルキル基又はシクロアルキル基である。
また、R214又は215の少なくとも1つはアルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、更に好ましくはR214、R215の両方がアルキル基又はシクロアルキル基である。
Y 201 and Y 202 are preferably an alkyl group or cycloalkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably an alkyl group or cycloalkyl group having 4 to 16, and more preferably 4 to 12.
In addition, at least one of R 214 or 215 is preferably an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably both R 214 and R 215 are an alkyl group or a cycloalkyl group.
一般式(A2)中、
R204a及びR205aは、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Xa-は、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸の−SO3Hの水素原子がとれたスルホン酸アニオンを表す。
R204a及びR205aのアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
R204a及びR205aとしてのアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。
In general formula (A2),
R204a and R205a each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
Xa − represents a sulfonate anion from which a hydrogen atom of —SO 3 H of a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms is removed.
The aryl group for R 204a and R 205a is preferably a phenyl group or a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
As the alkyl group and cycloalkyl group as R204a and R205a , a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), Examples thereof include a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
一般式(A3)中、
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。
X1aは、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸の−SO3Hの水素原子がとれて1価の基となったものを表す。
In general formula (A3),
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
X 1a represents a monovalent group formed by removing a —SO 3 H hydrogen atom of a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms.
一般式(A4)中、
R208aは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
R209aは、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表し、好ましくはハロゲン置換アルキル基もしくはシクロアルキル基、又はシアノ基である。
R209aとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、アルキレン鎖中にオキソ基を有するオキソアルキル基又はオキソシクロアルキル基であってもよい。
X1aは、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸の−SO3Hの水素原子がとれて1価の基となったものを表す。
In general formula (A4),
R 208a represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
R 209a represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group, preferably a halogen-substituted alkyl group, a cycloalkyl group, or a cyano group.
The alkyl group and cycloalkyl group as R 209a may be an oxoalkyl group or oxocycloalkyl group having an oxo group in the alkylene chain.
X 1a represents a monovalent group formed by removing a —SO 3 H hydrogen atom of a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms.
一般式(A5)中、
R210a及びR211aは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基、ニトロ基又はアルコキシカルボニル基を表し、好ましくはハロゲン置換アルキル基も
しくはシクロアルキル基、ニトロ基又はシアノ基である。
R212aは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。
X1aは、フッ素置換された炭素数2又は3のアルカンスルホン酸の−SO3Hの水素原子がとれて1価の基となったものを表す。
In general formula (A5),
R 210a and R 211a each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a cyano group, a nitro group or an alkoxycarbonyl group, preferably a halogen-substituted alkyl group or a cycloalkyl group, a nitro group or a cyano group. is there.
R 212a represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
X 1a represents a monovalent group formed by removing a —SO 3 H hydrogen atom of a fluorine-substituted alkanesulfonic acid having 2 or 3 carbon atoms.
上記一般式(A3)〜(A5)における各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。また、各基におけるアリール環、シクロ環などの環状構造については、置換基として更にアルキル基(例えば炭素数1〜15)を挙げることができる。 Each group in the above general formulas (A3) to (A5) may have a substituent. Examples of the substituent include an aryl group (for example, 6 to 15 carbon atoms) and an alkoxy group (for example, 1 carbon atom). -15), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups and the like. Moreover, about cyclic structures, such as an aryl ring and a cyclo ring in each group, an alkyl group (for example, C1-C15) can be further mentioned as a substituent.
好ましくは、一般式(A1)で表される化合物であり、更に好ましくは一般式(A1a)〜(A1c)で表される化合物である。 Preferably, it is a compound represented by general formula (A1), More preferably, it is a compound represented by general formula (A1a)-(A1c).
好ましい化合物(A)の具体例を以下に挙げる。 Specific examples of the preferred compound (A) are given below.
化合物(A)のレジスト組成物(固形分)中の含有量は、0.1〜15質量%とすることが好ましく、0.5〜10質量%とすることがより好ましく、1〜7質量%とすることが更により好ましい。 The content of the compound (A) in the resist composition (solid content) is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and 1 to 7% by mass. Even more preferably.
(併用酸発生剤)
本発明においては、化合物(A)以外に、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(酸発生剤)を更に併用してもよい。
(Combination acid generator)
In the present invention, in addition to the compound (A), a compound (acid generator) that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation may be used in combination.
併用しうる他の酸発生剤の添加量は、モル比(化合物(A)/その他の酸発生剤)で、通常100/0〜20/80、好ましくは100/0〜40/60、更に好ましくは100/0〜50/50である。
そのような酸発生剤としては、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活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の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。
The addition amount of other acid generators that can be used in combination is usually 100/0 to 20/80, preferably 100/0 to 40/60, and more preferably in molar ratio (compound (A) / other acid generators). Is 100/0 to 50/50.
Examples of such an acid generator include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecolorant for dyes, a photochromic agent, or an actinic ray or radiation used for a microresist. A known compound that generates an acid by irradiation and a mixture thereof can be appropriately selected and used.
たとえば、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、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。 Examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates.
また、これらの活性光線又は放射線の照射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、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、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号等に記載の化合物を用いることができる。 Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in JP-A 63-146029 can be used.
さらに米国特許第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, 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.
併用してもよい活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)又は(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。 Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination, compounds represented by the following general formula (ZI), (ZII), or (ZIII) can be exemplified.
上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。
X-は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4-、PF6-、SbF6-などが挙げられ、好ましくは炭素原子を有する有機アニオンである。
In the general formula (ZI), R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
X − represents a non-nucleophilic anion, preferably sulfonate anion, carboxylate anion, bis (alkylsulfonyl) amide anion, tris (alkylsulfonyl) methide anion, BF 4− , PF 6− , SbF 6− and the like. An organic anion having a carbon atom is preferable.
好ましい有機アニオンとしては下記一般式に示す有機アニオンが挙げられる。 Preferable organic anions include organic anions represented by the following general formula.
上記有機アニオンに於いて、
Rc1は、有機基を表す。
Rc1における有機基としては、炭素数1−30のものが上げられ、好ましくは置換していてもよいアルキル基、アリール基、又はこれらの複数が、単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−などの連結基で連結された基を挙げることができる。
Rd1は、水素原子又はアルキル基を表す。
Rc3、Rc4、Rc5は、各々独立に、有機基を表す。
Rc3、Rc4、Rc5の有機基としては、好ましくはRb1における好ましい有機基と同じものを挙げることができ、最も好ましくは炭素数1−4のパーフロロアルキル基である。
Rc3とRc4が結合して環を形成していてもよい。Rc3とRc4が結合して形成される基としては、アルキレン基、アリーレン基が挙げられる。好ましくは炭素数2−4のパーフロロアルキレン基である。
Rc1、Rc3〜Rc5の有機基として、最も好ましくは1位がフッ素原子又はフロロアアルキル基で置換されたアルキル基、フッ素原子又はフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子又はフロロアルキル基を有することにより、光照射によって発生した酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
In the above organic anion,
Rc 1 represents an organic group.
Examples of the organic group for Rc 1 include those having 1 to 30 carbon atoms, and preferably an alkyl group, an aryl group, or a plurality thereof, which may be substituted, is a single bond, —O—, —CO 2 —. , —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) — and the like.
Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
Rc 3 , Rc 4 and Rc 5 each independently represents an organic group.
Preferred examples of the organic group for Rc 3 , Rc 4 , and Rc 5 include the same organic groups as those for Rb 1 , and most preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Rc 3 and Rc 4 may combine to form a ring. Examples of the group formed by combining Rc 3 and Rc 4 include an alkylene group and an arylene group. A perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferred.
The organic group of Rc 1 and Rc 3 to Rc 5 is most preferably an alkyl group substituted at the 1-position with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. By having a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased and the sensitivity is improved.
R201、R202及びR203としての有機基の炭素数は、一般的に1〜30、好ましくは1〜20である。
また、R201〜R203の内の2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。
R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
R201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
It is also possible to form the two members ring structure of the R 201 to R 203, an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。 In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.
更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、及び(ZI−3)を挙げることができる。 More preferable (ZI) components include compounds (ZI-1), (ZI-2), and (ZI-3) described below.
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
アリールスルホニウム化合物は、R201〜R203の全てがアリール基でもよいし、R201〜R203の一部がアリール基で、残りがアルキル基、シクロアルキル基でもよい。
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基などのアリール基、インドール残基、ピロール残基、などのヘテロアリール基が好ましく、更に好ましくはフェニル基、インドール残基である。アリールスルホニム化合物が2つ以上のアリール基を有する場合に、2つ以上あるアリール基は同一であっても異なっていてもよい。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。
アリールスルホニウム化合物が必要に応じて有しているシクロアルキル基は、炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
R201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖又は分岐状アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or a part of R 201 to R 203 may be an aryl group, and the rest may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds.
The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group, or a heteroaryl group such as an indole residue or a pyrrole residue, more preferably a phenyl group or an indole residue. When the arylsulfonium compound has two or more aryl groups, the two or more aryl groups may be the same or different.
The alkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, sec- Examples thereof include a butyl group and a t-butyl group.
The cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms) , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, or a phenylthio group may be substituted. Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, most preferably They are a C1-C4 alkyl group and a C1-C4 alkoxy group. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
次に、化合物(ZI−2)について説明する。
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
R201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
R201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、最も好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
Next, the compound (ZI-2) will be described.
Compound (ZI-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group containing no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, cyclic 2 -An oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, and most preferably a linear, branched 2-oxoalkyl group.
R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐状アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等を挙げることができる。アルキル基は、アルコキシカルボニルメチル基が特に好ましい。
R201〜R203としてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜10のシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基等を挙げることができる。
R201〜R203としての2−オキソアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、上記のアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
R201〜R203としてのアルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。
R201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、アルコキシカルボニル基(例えば炭素数1〜5)、水酸基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換され
ていてもよい。
The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, e.g., methyl group, ethyl group, propyl Group, butyl group, pentyl group and the like. The alkyl group is particularly preferably an alkoxycarbonylmethyl group.
The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, e.g., cyclopentyl, cyclohexyl group and a norbornyl group.
The 2-oxoalkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched or cyclic, and is preferably a group having> C═O at the 2-position of the above alkyl group or cycloalkyl group Can be mentioned.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203, preferably may be mentioned alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms (a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (eg, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。 The compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
一般式(ZI−3)中、
R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、又はハロゲン原子を表す。
R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2−オキソアルキル基、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
Zc -は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group.
R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
Any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and Rx and Ry may be bonded to each other to form a ring structure, which is an oxygen atom, sulfur atom, ester A bond or an amide bond may be included. Any two or more of R 1c to R 5c, as the group R 6c and R 7c, and the Rx and Ry are formed in combination, there can be mentioned a butylene group and a pentylene group.
Z c − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of X − in formula (ZI).
R1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個、好ましくは炭素数1〜12個の直鎖及び分岐アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、直鎖又は分岐プロピル基、直鎖又は分岐ブチル基、直鎖又は分岐ペンチル基等を挙げることができる。
R1c〜R7cとしてのシクロアルキル基は、好ましくは、炭素数3〜8個のシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
R1c〜R5cとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖及び分岐アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、直鎖又は分岐プロポキシ基、直鎖又は分岐ブトキシ基、直鎖又は分岐ペントキシ基)、炭素数3〜8の環状アルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)を挙げることができる。
好ましくはR1c〜R5cのうちいずれかが直鎖、分岐状アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1cからR5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
The alkyl group as R 1c to R 7c may be linear or branched, for example, a linear and branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, such as Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, and a linear or branched pentyl group.
Preferred examples of the cycloalkyl group as R 1c to R 7c include a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
The alkoxy group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. (For example, methoxy group, ethoxy group, linear or branched propoxy group, linear or branched butoxy group, linear or branched pentoxy group), C3-C8 cyclic alkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) ).
Preferably, any one of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c is 2 ~ 15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.
Rx及びRyとしてのアルキル基、シクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基、シクロアルキル基と同様のものを挙げることができる。Rx及びRyとしてのアルキル基は、アルコキシカルボニルメチル基が特に好ましい。
2−オキソアルキル基は、R1c〜R5cとしてのアルキル基、シクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
上記アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cとしてのアルコキシ基と同様のものを挙げることができる。
Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R x and R y include the same alkyl groups and cycloalkyl groups as R 1c to R 7c . The alkyl group as R x and R y is particularly preferably an alkoxycarbonylmethyl group.
Examples of the 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 5c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .
Rx、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。 R x and R y are preferably an alkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more.
一般式(ZII)、(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、置換基を有しててもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいシクロアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
R204〜R207としてのアルキル基は、直鎖、分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐状アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等を挙げることができる。
R204〜R207としてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜10のシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基等を挙げることができる。
R204〜R207が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、水酸基、フェニルチオ基等を挙げることができる。
X-は、非求核性アニオンを表し、一般式(I)に於けるX-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
Formula (ZII), (ZIII) in, R 204 to R 207 each independently organic optionally substituted aryl group, an alkyl group or a substituted group which may have a substituent Represents an optionally substituted cycloalkyl group.
The aryl group of R 204 to R 207, a phenyl group, a naphthyl group, more preferably a phenyl group.
The alkyl group as R 204 to R 207 may be linear, may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, e.g., methyl group, ethyl group, propyl Group, butyl group, pentyl group and the like.
The cycloalkyl group as R 204 to R 207 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, e.g., cyclopentyl, cyclohexyl group and a norbornyl group.
The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., 6 carbon atoms 15), alkoxy groups (for example, having 1 to 15 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups and the like.
X − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of X − in formula (I).
併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物として、更に、下記一般式(ZIV)、(ZV)、(ZVI)で表される化合物を挙げることができる。 Examples of the compound capable of decomposing upon irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI).
一般式(ZIV)〜(ZVI)中、Ar3及びAr4は、各々独立に、置換若しくは未置換のアリール基を表す。
R206は、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基を表す。
R207及びR208は、各々独立に、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基又はシアノ基を表す。
Aは、置換若しくは未置換のアルキレン基、置換若しくは未置換のアルケニレン基又は置換若しくは未置換のアリーレン基を表す。
In general formulas (ZIV) to (ZVI), Ar 3 and Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group.
R 206 represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group.
R 207 and R 208 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a cyano group.
A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, or a substituted or unsubstituted arylene group.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物である。 Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, compounds represented by general formulas (ZI) to (ZIII) are more preferable.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。 Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, examples of particularly preferable compounds are listed below.
〔2〕(B)酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂(以下、「(B)成分」ともいう)
本発明のポジ型レジスト組成物に用いられる酸により分解し、アルカリ現像液中での溶解度が増大する樹脂は、樹脂の主鎖又は側鎖、或いは、主鎖及び側鎖の両方に、酸で分解し得る基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂である。この内、酸で分解し得る基を側鎖に有する樹脂がより好ましい。
[2] (B) Resin that decomposes by the action of an acid and increases the solubility in an alkaline developer (hereinafter also referred to as “component (B)”)
Resins that are decomposed by the acid used in the positive resist composition of the present invention and have increased solubility in an alkaline developer are acid in the main chain or side chain of the resin, or both in the main chain and side chain. It is a resin having a group capable of decomposing (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”). Among these, a resin having a group capable of decomposing with an acid in the side chain is more preferable.
酸で分解し得る基として好ましい基は、−COOH基、−OH基の水素原子を酸で脱離
する基で置換した基である。
本発明においては、酸分解性基は、アセタール基又は3級エステル基が好ましい。
A group preferable as a group that can be decomposed by an acid is a group in which a hydrogen atom of a —COOH group or —OH group is substituted with a group capable of leaving with an acid.
In the present invention, the acid-decomposable group is preferably an acetal group or a tertiary ester group.
これら酸で分解し得る基が側鎖として結合する場合の母体樹脂は、側鎖に−OHもしくは−COOH基を有するアルカリ可溶性樹脂である。例えば、後述するアルカリ可溶性樹脂を挙げることができる。 The base resin in the case where these acid-decomposable groups are bonded as side chains is an alkali-soluble resin having —OH or —COOH groups in the side chains. For example, the alkali-soluble resin mentioned later can be mentioned.
これらアルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解速度は、0.261Nテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)で測定(23℃)して170A/秒以上が好ましい。特に好ましくは330A/秒以上である(Aはオングストローム)。 The alkali dissolution rate of these alkali-soluble resins is preferably 170 A / second or more as measured with 0.261 N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (23 ° C.). Particularly preferably, it is 330 A / second or more (A is angstrom).
このような観点から、特に好ましいアルカリ可溶性樹脂は、o−,m−,p−ポリ(ヒドロキシスチレン)及びこれらの共重合体、水素化ポリ(ヒドロキシスチレン)、ハロゲンもしくはアルキル置換ポリ(ヒドロキシスチレン)、ポリ(ヒドロキシスチレン)の一部、O−アルキル化もしくはO−アシル化物、スチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、α−メチルスチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、水素化ノボラック樹脂等のヒドロキシスチレン構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂、(メタ)アクリル酸、ノルボルネンカルボン酸などのカルボキシル基を有する繰り返し単位を含有するアルカリ可溶性樹脂である。 From this point of view, particularly preferred alkali-soluble resins are o-, m-, p-poly (hydroxystyrene) and copolymers thereof, hydrogenated poly (hydroxystyrene), halogen or alkyl-substituted poly (hydroxystyrene). Hydroxystyrene structural units such as a part of poly (hydroxystyrene), O-alkylated or O-acylated product, styrene-hydroxystyrene copolymer, α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymer, hydrogenated novolak resin, etc. An alkali-soluble resin containing a repeating unit having a carboxyl group such as (meth) acrylic acid or norbornenecarboxylic acid.
本発明に於ける好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位としては、例えば、t−ブトキシカルボニルオキシスチレン、1−アルコキシエトキシスチレン、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル等を挙げることができ、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート及びジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートがより好ましい。 Preferred examples of the repeating unit having an acid-decomposable group in the present invention include t-butoxycarbonyloxystyrene, 1-alkoxyethoxystyrene, (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester, and the like. Alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate are more preferred.
本発明に用いられる(B)成分は、欧州特許254853号、特開平2−25850号、同3−223860号、同4−251259号等に開示されているように、アルカリ可溶性樹脂に酸で分解し得る基の前駆体を反応させる、もしくは、酸で分解し得る基の結合したアルカリ可溶性樹脂モノマーを種々のモノマーと共重合して得ることができる。 Component (B) used in the present invention is decomposed with an acid into an alkali-soluble resin, as disclosed in European Patent No. 254853, JP-A-2-25850, JP-A-3-223860, JP-A-4-251259 and the like. It is possible to obtain an alkali-soluble resin monomer having a group capable of being decomposed or reacting with an acid-decomposable group by copolymerization with various monomers.
本発明のポジ型レジスト組成物にKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射する場合には、(B)成分の樹脂はヒドロキシスチレン繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくはヒドロキシスチレン/酸分解基で保護されたヒドロキシスチレン共重合体、ヒドロキシスチレン/(メタ)アクリル酸3級アルキルエステルが好ましい。
本発明に使用される(B)成分の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
When the positive resist composition of the present invention is irradiated with KrF excimer laser light, electron beam, X-ray, high energy light (EUV, etc.) having a wavelength of 50 nm or less, the resin of component (B) contains hydroxystyrene repeating units. It is preferable to have. More preferably, hydroxystyrene / hydroxystyrene copolymer protected with an acid-decomposable group and hydroxystyrene / (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester are preferred.
Specific examples of the component (B) used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
上記具体例において、tBuはt−ブチル基を表す。 In the above specific example, tBu represents a t-butyl group.
酸で分解し得る基の含有率は、樹脂中の酸で分解し得る基の数(B)と酸で脱離する基で保護されていないアルカリ可溶性基の数(S)をもって、B/(B+S)で表される。 含有率は、好ましくは0.01〜0.7、より好ましくは0.05〜0.50、更に好ましくは0.05〜0.40である。 The content of the group that can be decomposed by an acid is determined by the number of groups (B) that can be decomposed by an acid in the resin and the number of alkali-soluble groups that are not protected by a group capable of leaving by an acid (S). B + S). The content is preferably 0.01 to 0.7, more preferably 0.05 to 0.50, and still more preferably 0.05 to 0.40.
本発明のポジ型レジスト組成物にArFエキシマレーザー光を照射する場合には、(B)成分の樹脂は、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂であることが好ましい。 When irradiating the positive resist composition of the present invention with ArF excimer laser light, the resin of component (B) has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, and is decomposed by the action of an acid. A resin that increases the solubility in an alkali developer is preferred.
単環又は多環の脂環炭化水素構造を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解度が増加する樹脂(以下、「脂環炭化水素系酸分解性樹脂」ともいう)としては
、下記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位及び下記一般式(II−AB)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を有する樹脂であることが好ましい。
As a resin that has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, decomposes by the action of an acid, and increases its solubility in an alkaline developer (hereinafter also referred to as “alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin”) , At least selected from the group consisting of repeating units having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by the following general formula (pI) to general formula (pV) and repeating units represented by the following general formula (II-AB) A resin having one kind is preferred.
一般式(pI)〜(pV)中、
R11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、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
R12〜R16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シクロアルキル基を表す。但し、R12〜R14の内の少なくとも1つ、もしくはR15、R16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
R17〜R21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シクロアルキル基を表す。但し、R17〜R21の内の少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19、R21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シクロアルキル基を表す。
R22〜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シクロアルキル基を表す。但し、R22〜R25の内の少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In general formulas (pI) to (pV),
R 11 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 is an atom necessary for forming a cycloalkyl group together with a carbon atom. Represents a group.
R 12 to R 16 each independently represents a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. However, at least one of R 12 to R 14 , or any of R 15 and R 16 represents a cycloalkyl group.
R 17 to R 21 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl group. However, at least one of R 17 to R 21 represents a cycloalkyl group. Further, either R 19 or R 21 represents a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 22 to R 25 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl group. However, at least one of R 22 to R 25 represents a cycloalkyl group. R 23 and R 24 may be bonded to each other to form a ring.
一般式(II−AB)中、
R11'及びR12'は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Z'は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
In general formula (II-AB),
R 11 ′ and R 12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
Z ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
また、上記一般式(II−AB)は、下記一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)であることが更に好ましい。 The general formula (II-AB) is more preferably the following general formula (II-AB1) or general formula (II-AB2).
一般式(II−AB1)、(II−AB2)中、
R13'〜R16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、水酸基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A'−R17'、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
ここで、R5は、アルキル基、シクロアルキル基又はラクトン構造を有する基を表す。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−又は−NHSO2NH−を表す。
A'は、単結合又は2価の連結基を表す。
R17'は、−COOH、−COOR5、−CN、水酸基、アルコキシ基、−CO−NH−R6、−CO−NH−SO2−R6又はラクトン構造を有する基を表す。
R6は、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
また、Rl3'〜R16'のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
nは、0又は1を表す。
In general formulas (II-AB1) and (II-AB2),
R 13 ′ to R 16 ′ each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, —COOH, —COOR 5 , a group that decomposes by the action of an acid, —C (═O) —XA ′. —R 17 ′ represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
Here, R 5 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a group having a lactone structure.
X represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH -, - NHSO 2 - or an -NHSO 2 NH-.
A ′ represents a single bond or a divalent linking group.
R 17 ′ represents —COOH, —COOR 5 , —CN, a hydroxyl group, an alkoxy group, —CO—NH—R 6 , —CO—NH—SO 2 —R 6 or a group having a lactone structure.
R 6 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
Further, at least two of R 13 ′ to R 16 ′ may be bonded to form a ring.
n represents 0 or 1.
一般式(pI)〜(pV)において、R12〜R25におけるアルキル基は、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し、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。 In the general formulas (pI) to (pV), the alkyl group in R 12 to R 25 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. , N-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group and the like.
R12〜R25におけるシクロアルキル基或いはZと炭素原子が形成するシクロアルキル基は、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。これらのシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。 The cycloalkyl group represented by R 12 to R 25 or the cycloalkyl group formed by Z and the 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 cycloalkyl groups may have a substituent.
好ましいシクロアルキル基としては、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、、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基を挙げることができる。 Preferred cycloalkyl groups include adamantyl group, noradamantyl group, decalin residue, tricyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, norbornyl group, cedrol group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, A cyclodecanyl group and a cyclododecanyl group can be mentioned. More preferable examples include an adamantyl group, a norbornyl group, a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, a tetracyclododecanyl group, and a tricyclodecanyl group.
これらのアルキル基、シクロアルキル基は、更に置換基を有していてもよい。アルキル基、シクロアルキル基の更なる置換基としては、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボ
ニル基等は、更に置換基を有していてもよい。アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基等が、更に有していてもよい置換基としては、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。
These alkyl groups and cycloalkyl groups may further have a substituent. As further substituents for alkyl groups and cycloalkyl groups, alkyl groups (1 to 4 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, alkoxy groups (1 to 4 carbon atoms), carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups (2 to 2 carbon atoms). 6). The above alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and the like may further have a substituent. Examples of the substituent that the alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and the like may further have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.
上記樹脂における一般式(pI)〜(pV)で示される構造は、アルカリ可溶性基の保護に使用することができる。アルカリ可溶性基としては、この技術分野において公知の種々の基が挙げられる。 The structures represented by the general formulas (pI) to (pV) in the resin can be used for protecting alkali-soluble groups. Examples of the alkali-soluble group include various groups known in this technical field.
具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、フェノール基、チオール基の水素原子が一般式(pI)〜(PV)で表される構造で置換された構造などが挙げられ、好ましくはカルボン酸基、スルホン酸基の水素原子が一般式(pI)〜(PV)で表される構造で置換された構造である。 Specific examples include a structure in which a hydrogen atom of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phenol group, or a thiol group is substituted with a structure represented by the general formulas (pI) to (PV), preferably a carboxylic acid Group, the hydrogen atom of a sulfonic acid group is the structure substituted by the structure represented by general formula (pI)-(PV).
一般式(pI)〜(pV)で示される構造で保護されたアルカリ可溶性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(pA)で示される繰り返し単位が好ましい。 As the repeating unit having an alkali-soluble group protected by the structure represented by the general formulas (pI) to (pV), a repeating unit represented by the following general formula (pA) is preferable.
一般式(pA)に於いて、Rは、水素原子、ハロゲン原子又は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。複数のRは、各々同じでも異なっていてもよい。
Aは、単結合、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、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基、又はウレア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。好ましくは単結合である。
Rp1は、上記一般式(pI)〜(pV)のいずれかの基を表す。
In the general formula (pA), R represents a hydrogen atom, a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. A plurality of R may be the same or different.
A represents a single bond, an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group, or a combination of two or more groups. Represents. A single bond is preferable.
Rp1 represents any one of the general formulas (pI) to (pV).
一般式(pA)で表される繰り返し単位は、最も好ましくは、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、ジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位である。 The repeating unit represented by the general formula (pA) is most preferably a repeating unit of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
以下、一般式(pA)で示される繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (pA) are shown below.
上記各構造式に於いて、Rxは、H、CH3、CF3又はCH2OHを表し、Rxa及びRxbは、各々独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表す。 In the above structural formulas, Rx represents H, CH 3 , CF 3 or CH 2 OH, and Rxa and Rxb each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
一般式(II−AB)に於ける、R11'、R12'の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。 In the general formula (II-AB), examples of the halogen atom represented by R 11 ′ and R 12 ′ include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.
R11'、R12'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、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、直鎖状又は分岐状の、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等が挙げられる。 As the alkyl group for R 11 ′ and R 12 ′, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, linear group Or a branched butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, etc. are mentioned.
上記Z'の脂環式構造を形成するための原子団は、置換基を有していてもよい脂環式炭化水素の繰り返し単位を樹脂に形成する原子団であり、中でも有橋式の脂環式炭化水素の繰り返し単位を形成する有橋式脂環式構造を形成するための原子団が好ましい。 The atomic group for forming the alicyclic structure of Z ′ is an atomic group that forms a repeating unit of an alicyclic hydrocarbon which may have a substituent in a resin, and among them, a bridged type alicyclic group. An atomic group for forming a bridged alicyclic structure forming a cyclic hydrocarbon repeating unit is preferred.
形成される脂環式炭化水素の骨格としては、一般式(pI)〜(pVI)に於けるR12〜R25のシクロアルキル基と同様のものが挙げられる。 Examples of the skeleton of the alicyclic hydrocarbon formed include those similar to the cycloalkyl groups represented by R 12 to R 25 in the general formulas (pI) to (pVI).
上記脂環式炭化水素の骨格には置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、前記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'を挙げることができる。 The alicyclic hydrocarbon skeleton may have a substituent. Examples of such a substituent include R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2).
本発明に係る脂環炭化水素系酸分解性樹脂においては、酸の作用により分解する基は、前記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位、及び後記共重合成分の繰り返し単位のうち少なくとも1種の繰り返し単位に有することができる。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin according to the present invention, the group decomposed by the action of an acid has a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the general formula (pI) to the general formula (pV). It can be contained in at least one kind of repeating unit among the repeating unit having, the repeating unit represented by formula (II-AB), and the repeating unit of the copolymerization component described later.
上記一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)におけるR13'〜R16'の各種置換基は、上記一般式(II-AB)における脂環式構造を形成するための原子団ないし有橋式脂環式構造を形成するための原子団Zの置換基ともなり得る。 Various substituents of R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or the general formula (II-AB2) are atomic groups for forming an alicyclic structure in the general formula (II-AB). It can also be a substituent of the atomic group Z for forming a bridged alicyclic structure.
上記一般式(II−AB1)又は一般式(II−AB2)で表される繰り返し単位として、下記具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (II-AB1) or (II-AB2) include the following specific examples, but the present invention is not limited to these specific examples.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、ラクトン基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。ラクトン基としては、ラクトン構造を有していればいずれの基でも用いることができるが、好ましくは5〜7員環ラクトン構造を有する基であり、5〜7員環ラク
トン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、下記一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造を有する基が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)であり、特定のラクトン構造を用いることでラインエッジラフネス、現像欠陥が良好になる。
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a repeating unit having a lactone group. As the lactone group, any group can be used as long as it has a lactone structure, but it is preferably a group having a 5- to 7-membered ring lactone structure. Those in which other ring structures are condensed to form a structure are preferred. The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). . Further, a group having a lactone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-6), (LC1-13), (LC1-14), and a specific lactone structure is used. This improves line edge roughness and development defects.
ラクトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。好ましい置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、酸分解性基などが挙げられる。n2は、0〜4の整数を表す。n2が、2以上の時、複数存在するRb2は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在するRb2同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure moiety may or may not have a substituent (Rb2). As preferred substituents (Rb2), an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 8 carbon atoms, a carboxyl group, Examples thereof include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n2 represents an integer of 0 to 4. When n2 is 2 or more, a plurality of Rb2s may be the same or different, and a plurality of Rb2s may be bonded to form a ring.
一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のいずれかで表されるラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、上記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'の内の少なくとも1つが一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表される基を有するもの(例えば−COOR5のR5が一般式(LC1−1)〜(LC1−16)で表される基を表す)、又は下記一般式(AI)で表される繰り返し単位等を挙げることができる。 As the repeating unit having a group having a lactone structure represented by any of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16), R 13 in the above general formula (II-AB1) or (II-AB2) may be used. A group having a group represented by general formula (LC1-1) to (LC1-16) at least one of 'to R 16 ' (for example, R 5 of -COOR 5 is represented by formula (LC1-1) to ( And a repeating unit represented by the following general formula (AI).
一般式(AI)中、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Rb0のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。Rb0のアルキル基は、置換基を有していてもよい。Rb0のアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
In general formula (AI), Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Examples of the alkyl group for Rb 0 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a t-butyl group. The alkyl group for Rb 0 may have a substituent. Preferable substituents that the alkyl group of Rb 0 may have include, for example, a hydroxyl group and a halogen atom.
Rb0のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることができる。Rb0は水素原子、メチル基が好ましい。 Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Rb 0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Abは、アルキレン基、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する2価の連結基、単結合、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。好ましくは、単結合又は−Ab1−CO2−で表される連結基である。
Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、単環又は多環のシクロアルキレン基であり、好ましくは、メチレン基、エチレン基、シクロヘキシル残基、アダマンチル残基、ノルボルニル残基である。
Ab is an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, a single bond, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a divalent group obtained by combining these. To express. Preferably, it is a linking group represented by a single bond or -Ab 1 -CO 2- .
Ab 1 is a linear, branched alkylene group, monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexyl residue, an adamantyl residue, or a norbornyl residue.
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示される基を表す。 V represents a group represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).
ラクトン構造を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
The repeating unit having a lactone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.
Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を有していることが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。
極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、例えば、下記一般式(VIIa)又は(VIIb)で表される構造を挙げることができる。
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The polar group is preferably a hydroxyl group or a cyano group.
Examples of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group include structures represented by the following general formula (VIIa) or (VIIb).
一般式(VIIa)中、R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で残りが水素原子であり、更に好ましくはR2c〜R4cの内の2つが、水酸基で残りが水素原子である。 In general formula (VIIa), R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom, more preferably two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. It is.
一般式(VIIa)で表される基は、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。 The group represented by the general formula (VIIa) is preferably a dihydroxy body or a monohydroxy body, and more preferably a dihydroxy body.
一般式(VIIa)又は(VIIb)で表される基を有する繰り返し単位としては、前記一般式(II−AB1)又は(II−AB2)中のR13'〜R16'の内の少なくとも1つが、上記一般式(VIIa)又は(VIIb)で表される基を有するもの(例えば−COOR5のR5が、一般式(VIIa)又は(VIIb)で表される基を表す)、又は下記一般式(AIIa)又は(AIIb)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 The repeating unit having a group represented by the general formula (VIIa) or (VIIb) includes at least one of R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2). Having the group represented by the above general formula (VIIa) or (VIIb) (for example, R 5 in —COOR 5 represents a group represented by the general formula (VIIa) or (VIIb)), or the following general group Mention may be made of the repeating units of the formula (AIIa) or (AIIb).
一般式(AIIa)、(AIIb)中、R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)に於けるR2c〜R4cと同義である。
In the general formulas (AIIa) and (AIIb), R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c have the same meanings as in R 2 c to R 4 c in formula (VIIa).
一般式(AIIa)又は(AIIb)で表される極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group represented by the general formula (AIIa) or (AIIb) will be given below, but the present invention is not limited thereto.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有してもよい。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention may have a repeating unit represented by the following general formula (VIII).
一般式(VIII)に於いて、Z2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基又は−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。 In General Formula (VIII), Z 2 represents —O— or —N (R 41 ) —. R 41 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or —OSO 2 —R 42 . R 42 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue. The alkyl group of R 41 and R 42 may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) or the like.
一般式(VIII)で表される繰り返し単位として、以下の具体例が挙げられるが、本発明は、これらに限定されない。 Examples of the repeating unit represented by the general formula (VIII) include the following specific examples, but the present invention is not limited thereto.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を有することが好ましく、カルボキシル基を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。これを有することによりコンタクトホール用途での解像性が増す。カルボキシル基を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に直接カルボキシル基が結合している繰り返し単位、或いは連結基を介して樹脂の主鎖にカルボキシル基が結合している繰り返し単位のいずれも好ましく、連結基は、単環又は多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。最も好ましくはアクリル酸、メタクリル酸である。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a repeating unit having an alkali-soluble group, and more preferably has a repeating unit having a carboxyl group. By having this, the resolution in contact hole applications increases. The repeating unit having a carboxyl group includes a repeating unit in which a carboxyl group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a carboxyl group in the main chain of the resin through a linking group. Any of the bonded repeating units is preferable, and the linking group may have a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure. Most preferred are acrylic acid and methacrylic acid.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、下記一般式(F1)で表される基を1〜3個有する繰り返し単位を有していてもよい。これによりラインエッジラフネス性能が向上する。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention may have a repeating unit having 1 to 3 groups represented by the following general formula (F1). This improves line edge roughness performance.
一般式(F1)中、R50〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R50〜R55の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Rxは、水素原子または有機基(好ましくは酸分解性保護基、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基)を表す。
In general formula (F1), R 50 to R 55 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 50 to R 55 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
Rx represents a hydrogen atom or an organic group (preferably an acid-decomposable protecting group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an acyl group, or an alkoxycarbonyl group).
R50〜R55のアルキル基は、フッ素原子等のハロゲン原子、シアノ基等で置換されていてもよく、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、例えば、メチル基、トリフルオロメチル基を挙げることができる。
R50〜R55は、すべてフッ素原子であることが好ましい。
The alkyl group of R 50 to R 55 may be substituted with a halogen atom such as a fluorine atom, a cyano group, etc., preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, such as a methyl group or a trifluoromethyl group. be able to.
R 50 to R 55 are preferably all fluorine atoms.
Rxが表わす有機基としては、酸分解性保護基、置換基を有していてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルメチル基、アルコキシメチル基、1−アルコキシエチル基が好ましい。 Examples of the organic group represented by Rx include an acid-decomposable protective group and an optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group, acyl group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonylmethyl group, alkoxymethyl group. , 1-alkoxyethyl group is preferable.
一般式(F1)で表される基を有する繰り返し単位として、好ましくは、下記一般式(F2)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 Preferred examples of the repeating unit having a group represented by the general formula (F1) include a repeating unit represented by the following general formula (F2).
一般式(F2)中、Rxは、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rxのアルキル基が有していてもよい好ましい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が挙げられる。
Faは、単結合、直鎖または分岐のアルキレン基を表し、好ましくは単結合である。
Fbは、単環または多環の環状炭化水素基を表す。
Fcは、単結合、直鎖または分岐のアルキレン基を表し、好ましくは単結合又はメチレン基である。
F1は、一般式(F1)で表される基。
P1は、1〜3を表す。
In General Formula (F2), Rx represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferable substituents that the alkyl group of Rx may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Fa represents a single bond or a linear or branched alkylene group, preferably a single bond.
Fb represents a monocyclic or polycyclic hydrocarbon group.
Fc represents a single bond or a linear or branched alkylene group, preferably a single bond or a methylene group.
F1 is a group represented by the general formula (F1).
P1 represents 1-3.
Fbに於ける環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基が好ましい。 The cyclic hydrocarbon group in Fb is preferably a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a norbornyl group.
以下、一般式(F1)の構造を有する繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of the repeating unit having the structure of the general formula (F1) are shown below.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、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有することができる。 In addition to the above repeating structural units, the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention has a dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolving power that is a general necessary characteristic of a resist. It can have various repeating structural units for the purpose of adjusting heat resistance, 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。 Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
これにより、脂環炭化水素系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。
Thereby, performance required for the alicyclic hydrocarbon-based 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.
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.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂において、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。 In alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resins, the molar ratio of each repeating structural unit is the resist's dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution that is a general required performance of resists. In order to adjust heat resistance, sensitivity, etc., it is set appropriately.
本発明の脂環炭化水素系酸分解性樹脂の好ましい態様としては、以下のものが挙げられる。
(1) 上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位を含有するもの(側鎖型)。好ましくは(pI)〜(pV)の構造を有する(メタ)アクリレートによる繰り返し単位を有するもの。
(2) 一般式(II−AB)で表される繰り返し単位を有するもの(主鎖型)。
但し、(2)においては、例えば、更に以下のものが挙げられる。
(3) 一般式(II−AB)で表される繰り返し単位、無水マレイン酸誘導体構造及び(メタ)アクリレート構造を有するもの(ハイブリッド型)。
Preferred embodiments of the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention include the following.
(1) What contains the repeating unit which has a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by said general formula (pI)-(pV) (side chain type). Those having a repeating unit of (meth) acrylate preferably having a structure of (pI) to (pV).
(2) One having a repeating unit represented by the general formula (II-AB) (main chain type).
However, in (2), for example, the following can be further mentioned.
(3) Those having a repeating unit represented by the general formula (II-AB), a maleic anhydride derivative structure and a (meth) acrylate structure (hybrid type).
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは20〜50モル%、更に好ましくは25〜40モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably 10 to 60 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, still more preferably 25 in all repeating structural units. -40 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位の含有量は、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35〜65モル%、更に好ましくは40〜60モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit having a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV) is 25 to 70 in all the repeating structural units. The mol% is preferable, more preferably 35 to 65 mol%, and still more preferably 40 to 60 mol%.
脂環炭化水素系酸分解性樹脂中、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し構造単位中10〜60モル%が好ましく、より好ましくは15〜55モル%、更に好ましくは20〜50モル%である。 In the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin, the content of the repeating unit represented by the general formula (II-AB) is preferably 10 to 60 mol%, more preferably 15 to 55 mol% in all repeating structural units. More preferably, it is 20-50 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、上記一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し構造単位と上記一般式(II−AB)で表される繰り返し単位の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。 In addition, the content of the repeating structural unit based on the monomer of the further copolymer component in the resin can also be appropriately set according to the performance of the desired resist. ) To 99 p% with respect to the total number of moles of the repeating structural unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by (pV) and the repeating unit represented by the general formula (II-AB). The following is preferable, More preferably, it is 90 mol% or less, More preferably, it is 80 mol% or less.
本発明の組成物がArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。
本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート、繰り返し単位のすべてがアクリレート、メタクリレート/アクリレート混合のいずれのものでも用いることができるが、アクリレート繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。
When the composition of the present invention is for ArF exposure, the resin preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin used in the present invention is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate repeating units. In this case, all of the repeating units may be methacrylate, all of the repeating units may be acrylate, or a mixture of methacrylate / acrylate, but the acrylate repeating unit is preferably 50 mol% or less of the entire repeating unit.
より好ましくは一般式(pI)〜(pV)で表される脂環式炭化水素を含む部分構造を有する繰り返し単位を25〜50%、上記ラクトン構造を有する繰り返し単位を25〜50%、上記極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を5〜30%有する3元共重合ポリマー、または更に、カルボキシル基、あるいは一般式(F1)で表される構造を有する繰り返し単位を5〜20%有する4元共重合ポリマーである。 More preferably, the repeating unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV) is 25 to 50%, the repeating unit having the lactone structure is 25 to 50%, and the polarity is A ternary copolymer having 5 to 30% of repeating units having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a group, or a repeating unit having a structure represented by a carboxyl group or general formula (F1) It is a quaternary copolymer having 20%.
本発明に用いる脂環炭化水素系酸分解性樹脂は、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。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソ
プロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらには後述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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンのような本発明の組成物を溶解する溶媒が挙げられる。より好ましくは本発明のレジスト組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃である。
The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin used in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is performed by heating, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, the solvent which melt | dissolves the composition of this invention like the below-mentioned propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone is mentioned. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as that used in the resist composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As the polymerization initiator, a commercially available radical initiator (azo initiator, peroxide, etc.) is used to initiate the polymerization. As the radical initiator, an azo initiator is preferable, and an azo initiator having an ester group, a cyano group, or a carboxyl group is preferable. Preferred examples of the initiator include azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 50 to 100 ° C.
本発明の組成物を多層レジストの上層レジストに使用する場合に、(B)成分の樹脂は、シリコン原子を有することが好ましい。 When the composition of the present invention is used for the upper resist of the multilayer resist, the resin as the component (B) preferably has a silicon atom.
シリコン原子を有し、酸の作用により分解し、アルカリ現像液中での溶解度を増大する樹脂としては、シリコン原子を主鎖及び側鎖の少なくとも一方に有する樹脂を用いることができる。樹脂の側鎖にシロキサン構造を有する樹脂として、例えば、シリコン原子を側鎖に有するオレフィン系単量体、無水マレイン酸及び酸分解性基を側鎖に有する(メタ)アクリル酸系単量体の共重合体を挙げることができる。
シリコン原子を有する樹脂としてはトリアルキルシリル構造、単環または多環の環状シロキサン構造を有する樹脂が好ましく、下記一般式(SS−1)〜(SS−4)で表される構造を有する繰り返しを有する樹脂がより好ましく、一般式(SS−1)〜(SS−4)で表される構造を有する(メタ)アクリル酸エステル系繰り返し単位、ビニル系繰り返し単位またはアリル系繰り返し単位を有する樹脂がより好ましい。
As the resin having a silicon atom and decomposing by the action of an acid to increase the solubility in an alkaline developer, a resin having a silicon atom in at least one of a main chain and a side chain can be used. Examples of the resin having a siloxane structure in the side chain of the resin include, for example, an olefin monomer having a silicon atom in the side chain, maleic anhydride and a (meth) acrylic acid monomer having an acid-decomposable group in the side chain. Mention may be made of copolymers.
As the resin having a silicon atom, a resin having a trialkylsilyl structure or a monocyclic or polycyclic siloxane structure is preferable, and a resin having a structure represented by the following general formulas (SS-1) to (SS-4) is used. The resin which has the structure represented by general formula (SS-1)-(SS-4) is more preferable, and the resin which has a (meth) acrylate type repeating unit which has a structure represented by general formula (SS-1)-(SS-4), or an allyl type repeating unit is more. preferable.
一般式(SS−1)〜(SS−4)中、Rsは炭素数1〜5のアルキル基を表し、好ましくはメチル基、エチル基である。 In general formulas (SS-1) to (SS-4), Rs represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methyl group or an ethyl group.
シリコン原子を有する樹脂は、異なる2種類以上のシリコン原子を有する繰り返し単位を有することが好ましく、より好ましくは(Sa)シリコン原子を1〜4個有する繰り返し単位と(Sb)シリコン原子を5〜10個有する繰り返し単位の両方を有する樹脂であり、更により好ましくは一般式(SS−1)〜(SS−3)で表される構造を有する少な
くとも1種類の繰り返し単位と一般式(SS−4)で表される構造を有する繰り返し単位を有する樹脂である。
The resin having a silicon atom preferably has a repeating unit having two or more different types of silicon atoms, more preferably (Sa) a repeating unit having 1 to 4 silicon atoms and (Sb) 5 to 10 silicon atoms. A resin having both of the repeating units, and more preferably, at least one repeating unit having a structure represented by formulas (SS-1) to (SS-3) and formula (SS-4). It is resin which has a repeating unit which has the structure represented by these.
本発明のポジ型レジスト組成物にF2エキシマレーザー光を照射する場合に、(B)成分の樹脂は、ポリマー骨格の主鎖及び/又は側鎖にフッ素原子が置換した構造を有し、且つ酸の作用により分解し、アルカリ現像液に対する溶解度を増大する樹脂(以下、フッ素基含有樹脂ともいう)が好ましく、さらに好ましくは1位がフッ素原子またはフロロアルキル基で置換された水酸基または1位がフッ素原子またはフロロアルキル基で置換された水酸基を酸分解基で保護した基を含有する樹脂であり、最も好ましくはヘキサフロロ−2−プロパノール構造またはヘキサフロロ−2−プロパノールの水酸基を酸分解基で保護した構造を含有する樹脂である。フッ素原子を導入することで遠紫外光、特にF2(157nm)光に対する透明性を向上させることができる。 When the positive resist composition of the present invention is irradiated with F 2 excimer laser light, the resin of component (B) has a structure in which fluorine atoms are substituted on the main chain and / or side chains of the polymer skeleton, and A resin that decomposes under the action of an acid and increases the solubility in an alkali developer (hereinafter also referred to as a fluorine group-containing resin) is preferred, and more preferably, a hydroxyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group at the 1-position or the 1-position A resin containing a group in which a hydroxyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group is protected with an acid-decomposable group, and most preferably a hexafluoro-2-propanol structure or a hydroxyl group of hexafluoro-2-propanol is protected with an acid-decomposable group It is a resin containing a structure. By introducing fluorine atoms, it is possible to improve transparency to far ultraviolet light, particularly F 2 (157 nm) light.
(B)酸分解性樹脂におけるフッ素基含有樹脂として、例えば、下記一般式(FA)〜(FG)で示される繰り返し単位を少なくとも一つ有する樹脂を好ましく挙げることができる。 (B) Preferred examples of the fluorine group-containing resin in the acid-decomposable resin include resins having at least one repeating unit represented by the following general formulas (FA) to (FG).
前記一般式中、
R100-R103はそれぞれ水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアリール基を表す。
R104およびR106はそれぞれ水素原子、フッ素原子またはアルキル基であり、R104およびR106の少なくとも1方がフッ素原子またはフルオロアルキル基である。R104およびR106は好ましくは両方トリフルオロメチル基である。
R105は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基または酸の作用により分解する基である。
A1は単結合、2価の連結基、例えば直鎖、分岐、環状アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−OCO−、−COO−、または−CON(R24)−、およびこれらのうちの複数を含有する連結基である。R24は水素原子またはアルキル基である。
R107,R108はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基または酸の作用により分解する基である。
R109は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、酸の作用により分解する基である。
aは、0又は1である。
bは、0、1又は2である。
また、一般式(FA)及び(FC)におけるR100とR101は、フッ素で置換されていてよいアルキレン基(炭素数1〜5)を介して環を形成していてもよい。
In the general formula,
R 100 to R 103 each represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an aryl group.
R 104 and R 106 are each a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group, and at least one of R 104 and R 106 is a fluorine atom or a fluoroalkyl group. R 104 and R 106 are preferably both trifluoromethyl groups.
R 105 is a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group or a group that decomposes under the action of an acid.
A 1 is a single bond, a divalent linking group, for example, a linear, branched, cyclic alkylene group, alkenylene group, arylene group, —OCO—, —COO—, or —CON (R 24 ) —, and of these It is a linking group containing a plurality. R 24 is a hydrogen atom or an alkyl group.
R 107 and R 108 are each a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group or a group that decomposes under the action of an acid.
R 109 is a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or a group that decomposes under the action of an acid.
a is 0 or 1.
b is 0, 1 or 2;
R 100 and R 101 in the general formulas (FA) and (FC) may form a ring via an alkylene group (having 1 to 5 carbon atoms) which may be substituted with fluorine.
一般式(FA)〜(FG)で表される繰り返し単位は、一繰り返し単位あたりに少なくとも1つ、好ましくは3つ以上のフッ素原子を含む。 The repeating units represented by the general formulas (FA) to (FG) contain at least one, preferably three or more fluorine atoms per one repeating unit.
(B)成分の樹脂の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは2,000〜200,000である。重量平均分子量を2,000以上とすることにより、耐熱性、ドライエッチング耐性を向上させることができ、また、重量平均分子量を200,000以下とすることにより、現像性を向上させることができ、且つ、粘度が低くなるために製膜性を向上させることができる。より好ましい分子量としては、5,000〜50,000であり、更に好ましくは、7,000〜30,000である。分子量を調整することにより、組成物の耐熱性、解像力、現像欠陥等を両立させることができる。(B)成分の樹脂の分散度(Mw/Mn)は、1.0〜3.0が好ましく、より好ましくは1.2〜2.5であり、更により好ましくは1.2〜1.6である。分散度を適宜の範囲に調整することでラインエッジラフネス性能を向上させることができる。 The weight average molecular weight of the resin of component (B) is preferably 2,000 to 200,000 as a polystyrene conversion value by GPC method. By making the weight average molecular weight 2,000 or more, heat resistance and dry etching resistance can be improved, and by making the weight average molecular weight 200,000 or less, developability can be improved. And since a viscosity becomes low, film forming property can be improved. The molecular weight is more preferably 5,000 to 50,000, and still more preferably 7,000 to 30,000. By adjusting the molecular weight, it is possible to achieve both heat resistance, resolution, development defects, and the like of the composition. The dispersity (Mw / Mn) of the component (B) resin is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.2 to 2.5, and even more preferably 1.2 to 1.6. It is. The line edge roughness performance can be improved by adjusting the degree of dispersion to an appropriate range.
本発明のポジ型レジスト組成物において、本発明に係わる(B)成分の樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中40〜99.99質量%が好ましく、より好ましくは50〜99質量%、更により好ましくは80〜96質量%である。 In the positive resist composition of the present invention, the blending amount of the resin of the component (B) according to the present invention in the entire composition is preferably 40 to 99.99 mass%, more preferably 50 to 99 in the total solid content. It is 80 mass%, More preferably, it is 80-96 mass%.
〔3〕(C)酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物(以下、「(C)成分」或いは「溶解阻止化合物」ともいう)
(C)酸の作用により分解してアルカリ現像液中での溶解度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物としては、220nm以下の透過性を低下させないため、Proceeding of SPIE, 2724,355 (1996)に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体の様な、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。酸分解性基、脂環式構造としては、上記脂環炭化水素系酸分解性樹脂のところで説明したものと同様のものが挙げられる。
[3] (C) Dissolution-inhibiting compound having a molecular weight of 3000 or less (hereinafter also referred to as “(C) component” or “dissolution-inhibiting compound”) that is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in an alkaline developer.
(C) As a dissolution-inhibiting compound having a molecular weight of 3000 or less that decomposes by the action of an acid and increases its solubility in an alkaline developer, the transmittance of 220 nm or less is not lowered, so Proceeding of SPIE, 2724,355 (1996) An alicyclic or aliphatic compound containing an acid-decomposable group is preferred, such as a cholic acid derivative containing an acid-decomposable group described in 1). Examples of the acid-decomposable group and alicyclic structure are the same as those described above for the alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin.
本発明のレジスト組成物をKrFエキシマレーザーで露光するか、或いは電子線で照射する場合には、フェノール化合物のフェノール性水酸基を酸分解基で置換した構造を含有するものが好ましい。フェノール化合物としてはフェノール骨格を1〜9個含有するものが好ましく、さらに好ましくは2〜6個含有するものである。 When the resist composition of the present invention is exposed with a KrF excimer laser or irradiated with an electron beam, it preferably contains a structure in which the phenolic hydroxyl group of the phenol compound is substituted with an acid-decomposable group. As a phenol compound, what contains 1-9 phenol frame | skeleton is preferable, More preferably, it contains 2-6 pieces.
本発明における溶解阻止化合物の分子量は、3000以下であり、好ましくは300〜3000、更に好ましくは500〜2500である。 The molecular weight of the dissolution inhibiting compound in the present invention is 3000 or less, preferably 300 to 3000, and more preferably 500 to 2500.
溶解阻止化合物の添加量は、レジスト組成物の固形分に対し、好ましくは3〜50質量%であり、より好ましくは5〜40質量%である。 The addition amount of the dissolution inhibiting compound is preferably 3 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, based on the solid content of the resist composition.
以下に溶解阻止化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the dissolution inhibiting compound are shown below, but the present invention is not limited thereto.
〔4〕(D)アルカリ現像液に可溶な樹脂(以下、「(D)成分」あるいは「アルカリ可溶性樹脂」ともいう)
アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解速度は、0.261Nテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)で測定(23℃)して20Å/秒以上が好ましい。特に好ましくは200Å/秒以上である(Åはオングストローム)。
[4] (D) Resin soluble in alkali developer (hereinafter also referred to as “component (D)” or “alkali-soluble resin”)
The alkali dissolution rate of the alkali-soluble resin is preferably 20 kg / sec or more as measured with 0.261N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (23 ° C.). Particularly preferably, it is 200 Å / second or more (Å is angstrom).
本発明に用いられるアルカリ可溶性樹脂としては、例えばノボラック樹脂、水素化ノボラツク樹脂、アセトン−ピロガロール樹脂、o−ポリヒドロキシスチレン、m−ポリヒドロキシスチレン、p−ポリヒドロキシスチレン、水素化ポリヒドロキシスチレン、ハロゲンもしくはアルキル置換ポリヒドロキシスチレン、ヒドロキシスチレン−N−置換マレイミド共重合体、o/p−及びm/p−ヒドロキシスチレン共重合体、ポリヒドロキシスチレンの水酸基に対する一部O−アルキル化物(例えば、5〜30モル%のO−メチル化物、O−(1−メトキシ)エチル化物、O−(1−エトキシ)エチル化物、O−2−テトラヒドロピラニル化物、O−(t−ブトキシカルボニル)メチル化物等)もしくはO−アシル化物(例えば、5〜30モル%のo−アセチル化物、O−(t−ブトキシ)カルボニル化物等)、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、α−メチルスチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、カルボキシル基含有メタクリル系樹脂及びその誘導体、ポリビニルアルコール誘導体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。 Examples of the alkali-soluble resin used in the present invention include novolak resin, hydrogenated novolac resin, acetone-pyrogalol resin, o-polyhydroxystyrene, m-polyhydroxystyrene, p-polyhydroxystyrene, hydrogenated polyhydroxystyrene, halogen. Alternatively, alkyl-substituted polyhydroxystyrene, hydroxystyrene-N-substituted maleimide copolymer, o / p- and m / p-hydroxystyrene copolymer, partially O-alkylated product of hydroxyl group of polyhydroxystyrene (for example, 5- 30 mol% O-methylated product, O- (1-methoxy) ethylated product, O- (1-ethoxy) ethylated product, O-2-tetrahydropyranylated product, O- (t-butoxycarbonyl) methylated product, etc.) Or O-acylated product (for example, 5 to 30 mol) O-acetylated product, O- (t-butoxy) carbonylated product, etc.), styrene-maleic anhydride copolymer, styrene-hydroxystyrene copolymer, α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymer, carboxyl group-containing methacrylic acid Examples thereof include, but are not limited to, resins and derivatives thereof, and polyvinyl alcohol derivatives.
特に好ましいアルカリ可溶性樹脂はノボラック樹脂及びo−ポリヒドロキシスチレン、m−ポリヒドロキシスチレン、p−ポリヒドロキシスチレン及びこれらの共重合体、アルキル置換ポリヒドロキシスチレン、ポリヒドロキシスチレンの一部O−アルキル化、もしくはO−アシル化物、スチレン−ヒドロキシスチレン共重合体、α−メチルスチレン−ヒドロキシスチレン共重合体である。 Particularly preferred alkali-soluble resins are novolak resins and o-polyhydroxystyrene, m-polyhydroxystyrene, p-polyhydroxystyrene and copolymers thereof, alkyl-substituted polyhydroxystyrenes, partially O-alkylated polyhydroxystyrenes, Alternatively, O-acylated product, styrene-hydroxystyrene copolymer, and α-methylstyrene-hydroxystyrene copolymer.
該ノボラック樹脂は所定のモノマーを主成分として、酸性触媒の存在下、アルデヒド類と付加縮合させることにより得られる。 The novolak resin is obtained by subjecting a predetermined monomer as a main component to addition condensation with an aldehyde in the presence of an acidic catalyst.
また、アルカリ溶解性樹脂の重量平均分子量は、2000以上、好ましくは5000〜200000、より好ましくは5000〜100000である。 Moreover, the weight average molecular weight of alkali-soluble resin is 2000 or more, Preferably it is 5000-200000, More preferably, it is 5000-100000.
ここで、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。 Here, the weight average molecular weight is defined as a polystyrene equivalent value of gel permeation chromatography.
本発明におけるこれらの(D)アルカリ可溶性樹脂は2種類以上組み合わせて使用してもよい。 These (D) alkali-soluble resins in the present invention may be used in combination of two or more.
アルカリ可溶性樹脂の使用量は、レジスト組成物の全組成物の固形分に対し、40〜97質量%、好ましくは60〜90質量%である。 The usage-amount of alkali-soluble resin is 40-97 mass% with respect to solid content of the whole composition of a resist composition, Preferably it is 60-90 mass%.
〔5〕(E)酸の作用により上記アルカリ可溶性樹脂と架橋する酸架橋剤(以下「(E)成分」或いは「架橋剤」ともいう)
本発明のネガ型レジスト組成物には、架橋剤が使用される。
[5] (E) Acid crosslinking agent that crosslinks with the alkali-soluble resin by the action of acid (hereinafter also referred to as “(E) component” or “crosslinking agent”)
A crosslinking agent is used in the negative resist composition of the present invention.
架橋剤としては酸の作用によりアルカリ現像液に可溶な樹脂を架橋する化合物であればいずれも用いることができるが、以下の(1)〜(3)が好ましい。
(1)フェノール誘導体のヒドロキシメチル体、アルコキシメチル体、アシルオキシメチル体。
(2)N−ヒドロキシメチル基、N−アルコキシメチル基、N−アシルオキシメチル基を有する化合物。
(3)エポキシ基を有する化合物。
Any crosslinking agent can be used as long as it is a compound that crosslinks a resin soluble in an alkaline developer by the action of an acid, but the following (1) to (3) are preferred.
(1) Hydroxymethyl, alkoxymethyl, and acyloxymethyl forms of phenol derivatives.
(2) A compound having an N-hydroxymethyl group, an N-alkoxymethyl group, or an N-acyloxymethyl group.
(3) A compound having an epoxy group.
アルコキシメチル基としては炭素数6個以下、アシルオキシメチル基としては炭素数6個以下が好ましい。 The alkoxymethyl group preferably has 6 or less carbon atoms, and the acyloxymethyl group preferably has 6 or less carbon atoms.
これらの架橋剤の内、特に好ましいものを以下に挙げる。 Of these crosslinking agents, particularly preferred are listed below.
式中、L1〜L8は、同じであっても異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシメチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基又は炭素数1〜6個のアルキル基を示す。
架橋剤は、レジスト組成物の固形分中、通常3〜70質量%、好ましくは5〜50質量%の添加量で用いられる。
In the formula, L 1 to L 8 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a hydroxymethyl group, a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
The crosslinking agent is generally used in an amount of 3 to 70% by mass, preferably 5 to 50% by mass, in the solid content of the resist composition.
〔6〕(F)塩基性化合物
本発明のレジスト組成物は、下記一般式(N)で表される塩基性化合物を含有する。
[6] (F) Basic compound The resist composition of the present invention contains a basic compound represented by the following general formula (N).
一般式(N)中、R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
R250〜R252の内の2つ以上が結合してアルキレン基を形成し、環を形成してもよい。アルキレン基は、ヘテロ原子を有していてもよい。尚、アルキレン基が有していてもよいヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子を挙げることができる。
In general formula (N), R 250 , R 251 and R 252 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heteroaryl group.
Two or more of R 250 to R 252 may be bonded to form an alkylene group to form a ring. The alkylene group may have a hetero atom. In addition, as a hetero atom which the alkylene group may have, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom can be mentioned.
一般式(N)で表される化合物は、R250〜R252の内の1つが連結基を介してもう1つの化合物と結合し、一般式(N)で表される構造を2つ以上有してもよい。 In the compound represented by the general formula (N), one of R 250 to R 252 is bonded to another compound via a linking group and has two or more structures represented by the general formula (N). May be.
一般式(N)に於ける、R250、R251、R252としてのアルキル基は、直鎖又は分岐状の炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、具体的には、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、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基などが挙げられる。R250、R251、R252としてもアルキル基は、置換基を有していてもよく、また、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を有していてもよい。
R250、R251、R252としてのシクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましく、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。R250、R251、R252としてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、また、シクロアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を含有していてもよい。
R250、R251、R252としてのアリール基は、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。R250、R251、R252としてのアリール基は、置換基を有していてもよい。
R250、R251、R252としてのヘテロアリール基は、炭素数5〜20のヘテロアリール基が好ましく、例えば、ピリジル基が挙げられる。R250、R251、R252としてのヘテロアリール基は、置換基を有していてもよい。
R250、R251、R252におけるアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、水酸基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基などが挙げられる。
R250、R251、R252におけるシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、水酸基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、カルボキシル基などが挙げられる。
In the general formula (N), the alkyl group as R 250 , R 251 and R 252 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, specifically a methyl group or an ethyl group. Propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, octyl group, dodecyl group, hexadecyl group and the like. As R 250 , R 251 and R 252 , the alkyl group may have a substituent and may have a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom in the alkyl chain.
The cycloalkyl group as R 250 , R 251 and R 252 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and specific examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. The alkyl group as R 250 , R 251 and R 252 may have a substituent, and may contain a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom in the cycloalkyl chain. .
The aryl group as R 250 , R 251 and R 252 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group. The aryl group as R 250 , R 251 and R 252 may have a substituent.
The heteroaryl group as R 250 , R 251 and R 252 is preferably a heteroaryl group having 5 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a pyridyl group. The heteroaryl group as R 250 , R 251 and R 252 may have a substituent.
Examples of the substituent that the alkyl group in R 250 , R 251 , and R 252 may have include a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxy group, and a carboxyl group.
Examples of the substituent that the cycloalkyl group, aryl group, and heteroaryl group in R 250 , R 251 , and R 252 may have include an alkyl group, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, and an alkoxy group. And carboxyl group.
一般式(N)で表される塩基性化合物として、好ましくは、脂肪族アミン化合物、アニリン化合物、アミノピリジン化合物が挙げられる。 Preferred examples of the basic compound represented by the general formula (N) include aliphatic amine compounds, aniline compounds, and aminopyridine compounds.
脂肪族アミン化合物としては、1級、2級、3級の脂肪族アミン化合物が挙げられ、好ましくはR250、R251、R252の全てがアルキル基若しくはシクロアルキル基である3級脂肪族アミン化合物である。R250、R251、R252が水素原子または置換基を有さないアルキル基又はシクロアルキル基である場合、R250、R251、R252の炭素数の和が6以上であることが好ましく。より好ましくは10以上、更に好ましくは12以上である。炭素数を調整することにより良好なプロファイルが得られる。
脂肪族アミン化合物は、置換基を有していてもよい。脂肪族アミン化合物が有していてもよい置換基として、好ましくは、水酸基、シアノ基、アルコキシカルボニル基があげられる。
脂肪族アミン化合物の好ましい具体例を以下に示す。
ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、シクロヘキシルアミン、アダマンチルアミンなどの1級脂肪族アミン、エタノールアミンなどの水酸基置換1級アミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジドデシルアミンなどの2級脂肪族アミン、ピペリジン、ピロリジン、モルホリンなどの環状アミン、ジエタノールアミンなどの水酸基置換2級アミン、トリエチルアミン、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、トリオクチルアミン、トリドデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジシクロヘキシルエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジオクチルメチルアミンなどの3級脂肪族アミン、N−メチルピペリジン、N−ブチルピペリジン、N−メチルモルホリンなどの環状3級アミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−オクチルジエタノールアミンなどの水酸基置換3級アミン、トリス(メトキシエチル)アミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミンなどの鎖中にエーテル結合を含有するアミン、ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンなどのビシクロ構造を有するアミン、N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミンなどのように一般式(N)の構造を複数有するアミンなどが挙げられる。
Examples of the aliphatic amine compound include primary, secondary and tertiary aliphatic amine compounds, and preferably a tertiary aliphatic amine in which all of R 250 , R 251 and R 252 are alkyl groups or cycloalkyl groups. A compound. When R 250 , R 251 and R 252 are a hydrogen atom or an alkyl or cycloalkyl group having no substituent, the sum of the carbon numbers of R 250 , R 251 and R 252 is preferably 6 or more. More preferably, it is 10 or more, More preferably, it is 12 or more. A good profile can be obtained by adjusting the carbon number.
The aliphatic amine compound may have a substituent. Preferred examples of the substituent that the aliphatic amine compound may have include a hydroxyl group, a cyano group, and an alkoxycarbonyl group.
Preferred specific examples of the aliphatic amine compound are shown below.
Hexylamine, octylamine, dodecylamine, cyclohexylamine, primary aliphatic amines such as adamantylamine, hydroxyl-substituted primary amines such as ethanolamine, diisopropylamine, dibutylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, dioctylamine, didodecylamine Secondary aliphatic amines such as, cyclic amines such as piperidine, pyrrolidine, morpholine, hydroxyl-substituted secondary amines such as diethanolamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, trioctylamine, tridodecyl Tertiary aliphatic amines such as amine, dicyclohexylmethylamine, dicyclohexylethylamine, diisopropylethylamine, dioctylmethylamine, N- Cyclic tertiary amines such as tilpiperidine, N-butylpiperidine, N-methylmorpholine, hydroxyl-substituted tertiary amines such as triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-octyldiethanolamine, tris (methoxyethyl) amine, tris (methoxy) Such as amines containing an ether bond in the chain such as ethoxyethyl) amine, amines having a bicyclo structure such as diazabicyclo [2.2.2] octane, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, etc. Examples include amines having a plurality of structures of the general formula (N).
アニリン化合物の好ましい具体例を以下に示す。
N,N−ジアルキルアニリン類(例えばN,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジプロピルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、N−ブチル−N−メチルアニリン、N,N−ジオクチルアニリン、N−フェニルピペリジンなどが挙げられる)、N,N−ジヒドロキシアルキルアニリン類(例えばN−フェニルジエタノールアミン、N−(4−メチルフェニル)ジエタノールアミン、N−フェニルジプロパノールアミン、N−(4−メチルフェニル)ジプロパノールアミンなどが挙げられる)、シアノアルキルアニリン類(例えば、N−シアノエチルアニリン、N,N−ビスシアノエチルアニリン、N−メチル−N−シアノエチルアニリンなどが挙げられる)、アルコキシアルキルアニリン類(例えば、N,N−ビス(メトキシエチルアニリン)、N,N−ビス(エトキシエチル)アニリン、N−フェニルモルホリンなどが挙げられる)、芳香環上に置換基を有するアニリン類(例えば、2,6−ジメチルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン、2,4,6−トリt−ブチルアニリン、2,6−ジニトロアニリン、N,N−ジエチルフェニレンジアミン、2−アミノビフェニル、ペンタフロロアニリン、4,4'メチレンビス(2,6−ジイソプロピルアニリン)などが挙げられる)などが挙げられる。
好ましくは、2,6位が置換されたアニリン化合物、N,N−ジアルキルアニリン、N,N−ビス(ヒドロキシアルキル)アニリンである。
Preferred specific examples of the aniline compound are shown below.
N, N-dialkylanilines (for example, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, N, N-dipropylaniline, N, N-dibutylaniline, N-butyl-N-methylaniline, N, N -Dioctylaniline, N-phenylpiperidine and the like), N, N-dihydroxyalkylanilines (for example, N-phenyldiethanolamine, N- (4-methylphenyl) diethanolamine, N-phenyldipropanolamine, N- (4 -Methylphenyl) dipropanolamine), cyanoalkylanilines (for example, N-cyanoethylaniline, N, N-biscyanoethylaniline, N-methyl-N-cyanoethylaniline, etc.), alkoxyalkylanilines Class (for example, N, N-bi (Methoxyethylaniline), N, N-bis (ethoxyethyl) aniline, N-phenylmorpholine, etc.), anilines having a substituent on the aromatic ring (for example, 2,6-dimethylaniline, 2,6 -Diisopropylaniline, 2,4,6-tri-t-butylaniline, 2,6-dinitroaniline, N, N-diethylphenylenediamine, 2-aminobiphenyl, pentafluoroaniline, 4,4'methylenebis (2,6- Diisopropylaniline) and the like.
Preferred are aniline compounds substituted at the 2,6-position, N, N-dialkylaniline, and N, N-bis (hydroxyalkyl) aniline.
塩基性化合物の使用量は、総量として、レジスト組成物の固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%であり、更に酸発生剤の総重量に対し、5〜50重量%、好ましくは7〜20重量%である。塩基性化合物の添加量を調整することにより、上記成分の添加の効果が得られ、且つ感度の低下や非露光部の現像性が悪化する傾向を防ぐことができる。 The amount of the basic compound used is generally 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass, based on the solid content of the resist composition as a total amount, and further the total weight of the acid generator. The content is 5 to 50% by weight, preferably 7 to 20% by weight. By adjusting the addition amount of the basic compound, the effect of addition of the above components can be obtained, and the tendency of the sensitivity to decrease and the developability of the non-exposed area to deteriorate can be prevented.
〔7〕(G)フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤
本発明のレジスト組成物は、更に、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤、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。
[7] (G) Fluorine and / or silicon-based surfactant The resist composition of the present invention further comprises a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant and silicon-based surfactant, fluorine atom Or a surfactant containing both silicon atoms), or preferably two or more.
本発明のレジスト組成物がフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤とを含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。 When the resist composition of the present invention contains fluorine and / or a silicon-based surfactant, when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less, good sensitivity and resolution, and less adhesion and development defects. A resist pattern can be provided.
これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書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。 Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.
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(大日本インキ化学工業(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。 Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。 In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布していても、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。 As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. It may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C8F17基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C8F17基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。 Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) Copolymer) of (ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate), acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.
フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤の使用量は、レジスト組成物の全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。 The amount of fluorine and / or silicon-based surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the resist composition (excluding the solvent). .
〔8〕(H)有機溶剤
本発明のレジスト組成物は、各成分を所定の有機溶剤に溶解して用いる。
[8] (H) Organic solvent The resist composition of the present invention is used by dissolving each component in a predetermined organic solvent.
使用し得る有機溶剤としては、例えば、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シ
クロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、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、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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メチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、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、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。
Examples of the organic solvent that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl. Ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N -Dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, etc.
本発明において、有機溶剤としては、単独で用いても混合して用いても良いが、異なる官能基を有する2種以上の溶剤を含有する混合溶剤を用いることが好ましい。異なる官能基を有する混合溶剤としては、構造中に水酸基を有する溶剤と、水酸基を有さない溶剤とを混合した混合溶剤、あるいはエステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤を使用することが好ましい。これによりレジスト液保存時のパーティクル発生を軽減することができる。 In the present invention, the organic solvent may be used alone or in combination, but it is preferable to use a mixed solvent containing two or more solvents having different functional groups. As the mixed solvent having different functional groups, a mixed solvent in which a solvent having a hydroxyl group in the structure and a solvent having no hydroxyl group are mixed, or a mixed solvent in which a solvent having an ester structure and a solvent having a ketone structure are mixed. Is preferably used. Thereby, the generation of particles during storage of the resist solution can be reduced.
水酸基を有する溶剤としては、例えば、エチレングリコール、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、プロピレングリコール、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、乳酸エチル等を挙げることができ、これらの内でプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチルがより好ましい。 Examples of the solvent having a hydroxyl group include ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethyl lactate, and the like. Propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate are more preferable.
水酸基を有さない溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げることができ、これらの内で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンが特に好ましい。 Examples of the solvent having no hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide. Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, and butyl acetate are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropio Nate, 2-heptanone and cyclohexanone are particularly preferred.
水酸基を有する溶剤と水酸基を有さない溶剤との混合比(質量)は、通常1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を有さない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で好ましい。 The mixing ratio (mass) of the solvent having a hydroxyl group and the solvent having no hydroxyl group is usually 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, and more preferably 20/80 to 60/40. is there. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having no hydroxyl group is preferable in terms of coating uniformity.
エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤において、ケトン構造を有する溶剤としては、シクロヘキサノン、2−ヘプタノンなどが挙げられ、好ましくはシクロヘキサノンである。エステル構造を有する溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、γ−ブチロラクトン、酢酸ブチルなどが挙げられ、好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。
エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤との混合比(質量)は、通常1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。エステル構造を有する溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
In a mixed solvent in which a solvent having an ester structure and a solvent having a ketone structure are mixed, examples of the solvent having a ketone structure include cyclohexanone and 2-heptanone, and cyclohexanone is preferable. Examples of the solvent having an ester structure include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, γ-butyrolactone, and butyl acetate, with propylene glycol monomethyl ether acetate being preferred.
The mixing ratio (mass) of the solvent having an ester structure and the solvent having a ketone structure is usually 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. is there. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having an ester structure is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity.
<その他の添加剤>
本発明のレジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、上記(G)成分以外の界面活性剤、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。
<Other additives>
If necessary, the resist composition of the present invention further contains a dye, a plasticizer, a surfactant other than the component (G), a photosensitizer, a compound that promotes solubility in a developer, and the like. Can do.
本発明で使用できる現像液に対する溶解促進性化合物は、フェノール性OH基を2個以上、又はカルボキシ基を1個以上有する分子量1,000以下の低分子化合物である。カルボキシ基を有する場合は脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。 The dissolution accelerating compound for the developer that can be used in the present invention is a low molecular weight compound having a molecular weight of 1,000 or less and having two or more phenolic OH groups or one or more carboxy groups. When it has a carboxy group, an alicyclic or aliphatic compound is preferable.
これら溶解促進性化合物の好ましい添加量は、(B)成分の樹脂又は(D)成分の樹脂に対して2〜50質量%であり、さらに好ましくは5〜30質量%である。現像残渣抑制、現像時パターン変形防止の点で50質量%以下が好ましい。 A preferable addition amount of these dissolution promoting compounds is 2 to 50% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass with respect to the resin of the component (B) or the resin of the component (D). 50 mass% or less is preferable at the point of development residue suppression and the pattern deformation prevention at the time of image development.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4916210号、欧州特許第219294号等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。 Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to methods described in, for example, JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, U.S. Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, and the like. Can be easily synthesized.
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。 Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
本発明においては、上記(G)フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を加えることもできる。具体的には、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、ソルビタン脂肪族エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エステル類等のノニオン系界面活性剤を挙げることができる。 In the present invention, a surfactant other than the above (G) fluorine-based and / or silicon-based surfactant may be added. Specifically, nonionic interfaces such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan aliphatic esters, polyoxyethylene sorbitan aliphatic esters, etc. Mention may be made of activators.
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。 These surfactants may be added alone or in some combination.
(パターン形成方法)
本発明のレジスト組成物は、各成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。
(Pattern formation method)
The resist composition of the present invention is used by dissolving each component in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, and applying the solution onto a predetermined support as follows.
例えば、レジスト組成物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)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、レジスト膜を形成する。
当該レジスト膜に、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像する。これにより良好なパターンを得ることができる。
活性光線又は放射線の照射時にレジスト膜とレンズの間に空気よりも屈折率の高い液体を満たして露光(液浸露光)を行ってもよい。これにより解像性を高めることができる。
For example, a resist film is formed by applying and drying a resist composition on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate application method such as a spinner or a coater. .
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated) and developed. Thereby, a good pattern can be obtained.
Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid having a higher refractive index than air between the resist film and the lens during irradiation with actinic rays or radiation. Thereby, resolution can be improved.
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下の波長の遠紫外光、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、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子ビームが好ましい。 Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., but preferably far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, electron beam, etc. ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (13 nm) An electron beam is preferred.
現像工程では、アルカリ現像液を次のように用いる。レジスト組成物のアルカリ現像液としては、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。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
In the development step, an alkaline developer is used as follows. As an alkaline developer of the resist composition, inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like Alkaline aqueous solutions such as quaternary ammonium salts, cyclic amines such as pyrrole and pihelidine can be used.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, the content of this invention is not limited by this.
合成例1(化合物(A1−1)の合成)
トリフェニルスルホニウムヨージド7.8gをアセトニトリル100ml/水50mlに溶解させ、これに酢酸銀3.5gを加えた。混合液を室温で30分攪拌し、析出したヨウ化銀をろ過により除去した。ろ液にペンタフロロエタンスルホン酸カリウム5.0gを水に溶解させて加えた。これをクロロホルムで抽出し、有機層を水、塩化アンモニウム水溶液、水で順次洗浄した。有機層を0.1ミクロンのテトラフロロエチレンフィルターでろ過、濃縮すると化合物(A1−1)が8.6g得られた。
Synthesis Example 1 (Synthesis of Compound (A1-1))
7.8 g of triphenylsulfonium iodide was dissolved in 100 ml of acetonitrile / 50 ml of water, and 3.5 g of silver acetate was added thereto. The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and the precipitated silver iodide was removed by filtration. To the filtrate, 5.0 g of potassium pentafluoroethanesulfonate was dissolved in water and added. This was extracted with chloroform, and the organic layer was washed successively with water, an aqueous ammonium chloride solution, and water. The organic layer was filtered through a 0.1 micron tetrafluoroethylene filter and concentrated to obtain 8.6 g of Compound (A1-1).
合成例2(化合物(A2−1)の合成)
トリフェニルスルホニウムヨージド3.8gをアセトニトリル100ml/水50mlに溶解させ、これに酢酸銀1.8gを加えた。混合液を室温で30分攪拌し、析出したヨウ化銀をろ過により除去した。ろ液にパーフロロプロパンスルホン酸カリウム3.0gを水/アセトニトリルに溶解させて加えた。反応液を濃縮し、これに酢酸エチルを加えた。 これを水、塩化アンモニウム水溶液、水で順次洗浄し、有機層を0.1ミクロンのテトラフロロエチレンフィルターでろ過、濃縮すると化合物(A2−1)が3.5g得られた。
Synthesis Example 2 (Synthesis of Compound (A2-1))
3.8 g of triphenylsulfonium iodide was dissolved in 100 ml of acetonitrile / 50 ml of water, and 1.8 g of silver acetate was added thereto. The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and the precipitated silver iodide was removed by filtration. To the filtrate, 3.0 g of potassium perfluoropropanesulfonate was dissolved in water / acetonitrile and added. The reaction solution was concentrated, and ethyl acetate was added thereto. This was washed successively with water, an aqueous ammonium chloride solution and water, and the organic layer was filtered through a 0.1 micron tetrafluoroethylene filter and concentrated to obtain 3.5 g of compound (A2-1).
他の酸発生剤も同様にして合成した。 Other acid generators were synthesized in the same manner.
<樹脂(B)>
実施例に用いた、樹脂(B)の構造及び分子量、分散度を示す。
<Resin (B)>
The structure, molecular weight, and dispersity of the resin (B) used in the examples are shown.
実施例1〜20及び比較例1〜3
<レジスト調製>
下記表1に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度10質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターまたはポリエチレンフィルターでろ過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果も表1に示した。
Examples 1-20 and Comparative Examples 1-3
<Resist preparation>
The components shown in Table 1 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid concentration of 10% by mass, and this was filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene filter or a polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method, and the results are also shown in Table 1.
以下、表中の略号を示す。
〔酸発生剤〕
TPSB:トリフェニルスルホニウムノナフロロブタンスルホネート
TPST:トリフェニルスルホニウムトリフロロメタンスルホネート
Hereinafter, abbreviations in the table are shown.
[Acid generator]
TPSB: Triphenylsulfonium nonafluorobutane sulfonate TPST: Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate
〔塩基性化合物〕
DBA:N,N−ジブチルアニリン
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
CEA:N−シアノエチルアニリン
TBA:トリブチルアミン
TOA:トリオクチルアミン
TEA:トリエタノールアミン
TMEA:トリス(メトキシエトキシ)アミン
DCMA:ジシクロヘキシルメチルアミン
TPA:トリペンチルアミン
HEP:N−ヒドロキシエチルピペリジン
HAP:ヒドロキシアンチピリン
TPSA:トリフェニルスルホニウムアセテート
N1:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N2:1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン
[Basic compounds]
DBA: N, N-dibutylaniline DIA: 2,6-diisopropylaniline
PEA: N-phenyldiethanolamine CEA: N-cyanoethylaniline TBA: tributylamine TOA: trioctylamine TEA: triethanolamine TMEA: tris (methoxyethoxy) amine DCMA: dicyclohexylmethylamine TPA: tripentylamine HEP: N-hydroxyethyl Piperidine HAP: Hydroxyantipyrine TPSA: Triphenylsulfonium acetate N1: 2,4,5-triphenylimidazole N2: 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)
(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)
(シリコン系)
W‐4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
[Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
(Fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
(Silicon)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート
S2:2−ヘプタノン
S3:シクロヘキサノン
S4:γ−ブチロラクトン
S5:プロピレングリコールメチルエーテル
S6:乳酸エチル
〔solvent〕
S1: Propylene glycol methyl ether acetate S2: 2-heptanone S3: Cyclohexanone S4: γ-Butyrolactone S5: Propylene glycol methyl ether S6: Ethyl lactate
〔溶解阻止化合物〕
LCB:リトコール酸−t−ブチル
[Dissolution inhibitor compound]
LCB: lithocholic acid-t-butyl
<レジスト評価>
スピンコーターにてヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上にブリューワーサイエンス社製反射防止膜DUV−42を600オングストローム均一に塗布し、100℃で90秒間ホットプレート上で乾燥した後、190℃で240秒間加熱乾燥を行った。その後、各ポジ型レジスト溶液をスピンコーターで塗布し120℃で90秒乾燥を行い0.20μmのレジスト膜を形成させた。
このレジスト膜に対し、マスクを通してArFエキシマレーザーステッパー(ASML社製 NA=0.75)で露光し、露光後直ぐに120℃で90秒間ホットプレート上で加熱した。さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥し、ラインパターンを得た。
<Resist evaluation>
An antireflection film DUV-42 manufactured by Brewer Science Co., Ltd. was uniformly applied to 600 Å on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment with a spin coater, dried on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds, and then at 190 ° C. Heat drying was performed for 240 seconds. Thereafter, each positive resist solution was applied by a spin coater and dried at 120 ° C. for 90 seconds to form a 0.20 μm resist film.
The resist film was exposed with an ArF excimer laser stepper (NA = 0.75 manufactured by ASML) through a mask, and immediately after the exposure, it was heated on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds. Further, the resist film was developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to obtain a line pattern.
粗密依存性:
0.10μmの密集パターン(ライン/スペース=1/1)のマスクパターンを再現する露光量における孤立パターン(ライン/スペース=1/10)の線幅で評価し、0.10μmとの差(nm)で表示した。
値が、小さいほど、密集パターンと孤立パターンの性能差が小さくなり、疎密依存性が良好であることを意味する。
Density dependency:
Evaluated by the line width of an isolated pattern (line / space = 1/10) at an exposure dose that reproduces a mask pattern of a dense pattern (line / space = 1/1) of 0.10 μm, and the difference from 0.10 μm (nm) ).
The smaller the value, the smaller the performance difference between the dense pattern and the isolated pattern, and the better the density dependency.
PEB温度依存性:
120℃で90秒間後加熱した際にマスクサイズ100nmのラインアンドスペース1/1を再現する露光量を最適露光量とし、次に最適露光量で露光を行った後に、後加熱温度に対して、+2℃及び−2℃(122℃、118℃)の2つの温度で後加熱を行い、各々得られたラインアンドスペースを測長し、それらの線幅L1及びL2を求めた。PEB温度依存性をPEB温度変化1℃あたりの線幅の変動と定義し、下記の式により算出した。
PEB温度依存性(nm/℃)=|L1−L2|/4
値が、小さいほど、温度変化に対する性能変化が小さく良好であることを示す。
PEB temperature dependence:
The exposure amount that reproduces a line and space 1/1 with a mask size of 100 nm when post-heated at 120 ° C. for 90 seconds is the optimal exposure amount, and after performing exposure at the optimal exposure amount, Post-heating was performed at two temperatures of + 2 ° C. and −2 ° C. (122 ° C., 118 ° C.), and the obtained line and space were measured to determine their line widths L 1 and L 2 . The PEB temperature dependency was defined as the fluctuation of the line width per PEB temperature change of 1 ° C., and was calculated by the following formula.
PEB temperature dependency (nm / ° C.) = | L 1 −L 2 | / 4
The smaller the value, the smaller the performance change with respect to the temperature change.
表1から、本発明のレジスト組成物は、疎密依存性、PEB温度依存性が良好であることが明らかである。 From Table 1, it is clear that the resist composition of the present invention has good density dependency and PEB temperature dependency.
[液浸露光評価]
<レジスト調製>
表1に示す実施例1〜20の成分を溶剤に溶解させ固形分濃度8質量%の溶液を調製し、これを0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価した。
<解像性評価>
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したレジスト組成物を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、150nmのレジスト膜を形成した。こうして得られたウエハーを液浸液としては純水を使用し、2光束干渉露光を行った(ウェット露光)。尚、2光束干渉露光(ウエット)では、図1に示すように、レーザー1、絞り2、シャッター3、3枚の反射ミラー4,5、6、集光レンズ7を使用し、プリズム8、液浸液(純水)9を介して反射防止膜及びレジスト膜を有するウエハー10に露光を行った。レーザー1の波長は、193nmを用い、65nmのラインアンドスペースパターン8を形成するプリズムを使用した。露光直後に120℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38%)で60秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥して得たレジストパターンについて走査型電子顕微鏡(日立製S−9260)を用い、観察したところ、65nmのラインアンドスペースパターンが解像した。
実施例1〜20の組成物は、液浸液を介した露光方法においても良好な画像形成能を有していた。
[Immersion exposure evaluation]
<Resist preparation>
The components of Examples 1 to 20 shown in Table 1 were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 8% by mass, and this was filtered through a 0.1 μm polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method.
<Resolution evaluation>
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. The prepared resist composition was applied thereon and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 150 nm resist film. The wafer thus obtained was subjected to two-beam interference exposure (wet exposure) using pure water as the immersion liquid. In the two-beam interference exposure (wet), as shown in FIG. 1, a laser 1, an aperture 2, a
The compositions of Examples 1 to 20 had good image forming ability even in the exposure method through the immersion liquid.
実施例21〜25及び比較例4〜6
(1)下層レジスト層の形成
6インチシリコンウエハにFHi−028DDレジスト(富士フィルムオーリン社製i線用レジスト)を東京エレクトロン社製スピンコーターMark8を用い塗布し、90℃、90秒間ベークし、膜厚0.55μmの均一膜を得た。
これを更に200℃、3分間加熱し、膜厚0.40μmの下層レジスト層を形成させた。
Examples 21-25 and Comparative Examples 4-6
(1) Formation of lower resist layer FHi-028DD resist (resist for i-line manufactured by Fuji Film Orin) was applied to a 6-inch silicon wafer using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron, and baked at 90 ° C. for 90 seconds to form a film. A uniform film having a thickness of 0.55 μm was obtained.
This was further heated at 200 ° C. for 3 minutes to form a lower resist layer having a thickness of 0.40 μm.
(2)上層レジスト層の形成
下記表2に示す成分を溶剤に溶解させ、固形分濃度11質量%の溶液を調製し、口径0.1μmのメンブレンフィルターで精密ろ過して上層レジスト組成物を調製した。
下層レジスト層の上に上層レジスト組成物を下層と同様に塗布し、130℃、90秒間加熱して、膜厚0.20μmの上層レジスト層を形成させた。
(2) Formation of the upper resist layer The components shown in Table 2 below are dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content of 11% by mass, and the solution is precisely filtered through a membrane filter having a diameter of 0.1 μm to prepare an upper resist composition. did.
An upper resist composition was applied on the lower resist layer in the same manner as the lower layer, and heated at 130 ° C. for 90 seconds to form an upper resist layer having a thickness of 0.20 μm.
表2に於ける樹脂(SI−1)〜(SI−5)は、下記のとおりである。 Resins (SI-1) to (SI-5) in Table 2 are as follows.
(3)レジスト評価
こうして得られたウエハに、マスクを通してArFエキシマレーザーステッパー(ASML社製 NA=0.75)で露光し、露光後直ぐに120℃で90秒間ホットプレート上で加熱した。さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥してラインパターンを形成させ、実施例1と同様に疎密依存性、PEB温度依存性を評価した。
評価結果を表2に示した。
(3) Resist evaluation The wafer thus obtained was exposed with an ArF excimer laser stepper (NAML = 0.75 manufactured by ASML) through a mask, and immediately after exposure, heated on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds. Further, the film was developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to form a line pattern. The PEB temperature dependency was evaluated.
The evaluation results are shown in Table 2.
表2における結果から、本発明のレジスト組成物は、2層レジストとして使用した場合も、疎密依存性、PEB温度依存性が良好であることが分る。 From the results in Table 2, it can be seen that the resist composition of the present invention has good density dependency and PEB temperature dependency even when used as a two-layer resist.
実施例26〜30及び比較例7〜9
<レジスト調製>
下記表3に示した成分を溶剤に溶解させ、これを0.1μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して固形分濃度14質量%のポジ型レジスト溶液を調製し、下記の通り評価を行った。
Examples 26-30 and Comparative Examples 7-9
<Resist preparation>
The components shown in Table 3 below were dissolved in a solvent, and this was filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene filter to prepare a positive resist solution having a solid content concentration of 14% by mass, and evaluated as follows. .
表3で使用されている樹脂(R−1)〜(R−5)の重量平均分子量、分散度を、下記表4に示す。 The weight average molecular weights and dispersities of the resins (R-1) to (R-5) used in Table 3 are shown in Table 4 below.
<レジスト評価>
調製したポジ型レジスト溶液を、スピンコーターを用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で90秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.4μmのレジスト膜を形成させた。
このレジスト膜に対し、KrFエキシマレーザーステッパー(NA=0.63)を用いラインアンドスペース用マスクを使用してパターン露光し、露光後すぐに110℃で90秒間ホットプレート上て加熱した。更に2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液で23℃下60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥し、ラインパターンを形成した。
<Resist evaluation>
The prepared positive resist solution is uniformly coated on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater, and is heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds to obtain a 0.4 μm resist. A film was formed.
The resist film was subjected to pattern exposure using a line and space mask using a KrF excimer laser stepper (NA = 0.63), and heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds immediately after the exposure. Further, the resist film was developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to form a line pattern.
粗密依存性:
130nmの密集パターン(ライン/スペース=1/1)のマスクパターンを再現する露光量における孤立パターン(ライン/スペース=1/10)の線幅で評価し、130nmとの差(nm)で表示した。
値が、小さいほど、密集パターンと孤立パターンの性能差が小さくなり、疎密依存性が良好であることを意味する。
Density dependency:
Evaluation was performed by the line width of an isolated pattern (line / space = 1/10) at an exposure amount for reproducing a mask pattern of a dense pattern (line / space = 1/1) of 130 nm, and displayed as a difference (nm) from 130 nm. .
The smaller the value, the smaller the performance difference between the dense pattern and the isolated pattern, and the better the density dependency.
PEB温度依存性:
120℃で90秒間後加熱した際にマスクサイズ130nmのラインアンドスペース1/1を再現する露光量を最適露光量とし、次に最適露光量で露光を行った後に、後加熱温度に対して、+2℃及び−2℃(122℃、118℃)の2つの温度で後加熱を行い、各々得られたラインアンドスペースを測長し、それらの線幅L1及びL2を求めた。PEB温度依存性をPEB温度変化1℃あたりの線幅の変動と定義し、下記の式により算出した。
PEB温度依存性(nm/℃)=|L1−L2|/4
値が、小さいほど、温度変化に対する性能変化が小さく良好であることを示す。
評価結果を表3に示した。
PEB temperature dependence:
The exposure amount that reproduces the line-and-space 1/1 with a mask size of 130 nm when post-heated at 120 ° C. for 90 seconds is the optimal exposure amount, and after performing exposure at the optimal exposure amount, Post-heating was performed at two temperatures of + 2 ° C. and −2 ° C. (122 ° C., 118 ° C.), and the obtained line and space were measured to determine their line widths L 1 and L 2 . The PEB temperature dependency was defined as the fluctuation of the line width per PEB temperature change of 1 ° C., and was calculated by the following formula.
PEB temperature dependency (nm / ° C.) = | L 1 −L 2 | / 4
The smaller the value, the smaller the performance change with respect to the temperature change.
The evaluation results are shown in Table 3.
表3における結果より、本発明のレジスト組成物は、KrFエキシマレーザー露光におけるポジ型レジスト組成物としても、疎密依存性、PEB温度依存性が良好であることが分る。 From the results in Table 3, it can be seen that the resist composition of the present invention has good density dependency and PEB temperature dependency as a positive resist composition in KrF excimer laser exposure.
実施例31〜35及び比較例10〜12
<レジスト調製>
前記表3に示した成分を溶剤に溶解させ、これを0.1μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して固形分濃度11質量%のポジ型レジスト溶液を調製し、下記の通り評価を行った。
Examples 31-35 and Comparative Examples 10-12
<Resist preparation>
The components shown in Table 3 above were dissolved in a solvent, and this was filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene filter to prepare a positive resist solution having a solid content concentration of 11% by mass, and evaluated as follows. .
<レジスト評価>
調製したポジ型レジスト溶液を、スピンコーターを用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.25μmのレジスト膜を形成させた。
このレジスト膜を、電子線直描装置(加速電圧50keV)でパターン照射し、照射後直ぐに110℃で90秒間ホットプレート上て加熱した。更に濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液を用いて23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥し、ラインアンドスペースパターンを形成した。
<Resist evaluation>
The prepared positive resist solution is uniformly coated on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater, and is heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to obtain a 0.25 μm resist. A film was formed.
This resist film was irradiated with a pattern with an electron beam direct drawing device (acceleration voltage 50 keV), and immediately after irradiation, heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. Further, development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution having a concentration of 2.38% by mass, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to form a line and space pattern.
粗密依存性:
0.10μmの密集パターン(ライン/スペース=1/1)を再現する照射量における孤立スペースパターン(ライン/スペース=10/1)の線幅で評価し、0.10μmとの差(nm)で表示した。
値が、小さいほど、密集パターンと孤立パターンの性能差が小さくなり、疎密依存性が良好であることを意味する。
Density dependency:
Evaluated by the line width of an isolated space pattern (line / space = 10/1) at a dose that reproduces a dense pattern (line / space = 1/1) of 0.10 μm, and the difference (nm) from 0.10 μm displayed.
The smaller the value, the smaller the performance difference between the dense pattern and the isolated pattern, and the better the density dependency.
PEB温度依存性:
120℃で90秒間後加熱した際に100nmのラインアンドスペース1/1を再現する照射量を最適照射量とし、次に最適照射量で照射を行った後に、後加熱温度に対して、+2℃及び−2℃(122℃、118℃)の2つの温度で後加熱を行い、各々得られたラインアンドスペースを測長し、それらの線幅L1及びL2を求めた。PEB温度依存性をPEB温度変化1℃あたりの線幅の変動と定義し、下記の式により算出した。
PEB温度依存性(nm/℃)=|L1−L2|/4
値が、小さいほど、温度変化に対する性能変化が小さく良好であることを示す。
評価結果を下記表5に示す。
PEB temperature dependence:
The irradiation dose that reproduces 100 nm line and space 1/1 when post-heating is performed at 120 ° C. for 90 seconds is set as the optimal irradiation dose, and after irradiation at the optimal irradiation dose, + 2 ° C. with respect to the post-heating temperature And post-heating at two temperatures of -2 ° C (122 ° C, 118 ° C), the obtained line and space were measured, and their line widths L 1 and L 2 were determined. The PEB temperature dependency was defined as the fluctuation of the line width per PEB temperature change of 1 ° C., and was calculated by the following formula.
PEB temperature dependency (nm / ° C.) = | L 1 −L 2 | / 4
The smaller the value, the smaller the performance change with respect to the temperature change.
The evaluation results are shown in Table 5 below.
表5から、本発明のレジスト組成物は、電子線露光におけるポジ型レジスト組成物としても、疎密依存性、PEB温度依存性が良好であることが分る。 From Table 5, it can be seen that the resist composition of the present invention has good density dependency and PEB temperature dependency as a positive resist composition in electron beam exposure.
実施例36〜40及び比較例13〜15
前記表3に示した成分を溶剤に溶解させ、これを0.1μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して固形分濃度8質量%のポジ型レジスト溶液を調製し、下記の通り評価を行った。
Examples 36-40 and Comparative Examples 13-15
The components shown in Table 3 were dissolved in a solvent, and this was filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene filter to prepare a positive resist solution having a solid content concentration of 8% by mass, and evaluated as follows. .
<レジスト評価>
調製したポジ型レジスト溶液を、スピンコーターを用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.15μmのレジスト膜を形成させた。得られたレジスト膜にEUV光(波長13nm)を用いて、露光量を0〜10.0mJの範囲で0.5mJづつ変えながら面露光を行い、さらに110℃で、90秒間ベークした。その後2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて、各露光量での溶解速度を測定し、感度曲線を得た。この感度曲線において、レジストの溶解速度が飽和するときの露光量を感度とし、また感度曲線の直線部の勾配から溶解コントラスト(γ値)を算出した。γ値が大きいほど溶解コントラストに優れている。
評価結果を下記表6に示す。
<Resist evaluation>
The prepared positive resist solution is uniformly coated on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater, and is heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to obtain a 0.15 μm resist. A film was formed. The obtained resist film was subjected to surface exposure using EUV light (wavelength 13 nm) while changing the exposure amount by 0.5 mJ in the range of 0 to 10.0 mJ, and further baked at 110 ° C. for 90 seconds. Then, using a 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, the dissolution rate at each exposure amount was measured to obtain a sensitivity curve. In this sensitivity curve, the exposure amount when the dissolution rate of the resist is saturated was taken as sensitivity, and the dissolution contrast (γ value) was calculated from the gradient of the linear portion of the sensitivity curve. The larger the γ value, the better the dissolution contrast.
The evaluation results are shown in Table 6 below.
表6の結果から、本発明のレジスト組成物は、EUV光の照射による特性評価において、比較例の組成物に比べて、高感度で高コントラストであり、優れていることが分かる。 From the results in Table 6, it can be seen that the resist composition of the present invention is superior in sensitivity and high contrast as compared with the composition of the comparative example in the property evaluation by irradiation with EUV light.
実施例41〜45及び比較例16〜18
下記表7に示した成分を溶剤に溶解させ、これを0.1μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して固形分濃度11質量%のネガ型レジスト溶液を調製し、下記の通り評価を行った。
Examples 41-45 and Comparative Examples 16-18
The components shown in Table 7 below were dissolved in a solvent, and this was filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene filter to prepare a negative resist solution with a solid content concentration of 11% by mass, and evaluated as follows. .
以下に、表7におけるアルカリ可溶性樹脂の構造、分子量及び分子量分布及び架橋剤を示す。 The structure, molecular weight, molecular weight distribution, and crosslinking agent of the alkali-soluble resin in Table 7 are shown below.
<レジスト評価>
調製したネガ型レジスト溶液を、スピンコーターを用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.25μmのレジスト膜を形成させた。
このレジスト膜を、電子線直描装置(加速電圧50keV)でパターン照射し、照射後直ぐに110℃で90秒間ホットプレート上て加熱した。更に濃度2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド水溶液を用いて23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥し、ラインアンドスペースパターンを形成した。
<Resist evaluation>
The prepared negative resist solution is uniformly coated on a silicon substrate that has been subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater, and is heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to obtain a 0.25 μm resist. A film was formed.
This resist film was irradiated with a pattern with an electron beam direct drawing device (acceleration voltage 50 keV), and immediately after irradiation, heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. Further, development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution having a concentration of 2.38% by mass, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to form a line and space pattern.
粗密依存性:
0.10μmの密集パターン(ライン/スペース=1/1)を再現する照射量における孤立ラインパターン(ライン/スペース=10/1)の線幅で評価し、0.10μmとの差(nm)で表示した。
値が、小さいほど、密集パターンと孤立パターンの性能差が小さくなり、疎密依存性が良好であることを意味する。
Density dependency:
Evaluated by the line width of an isolated line pattern (line / space = 10/1) at a dose that reproduces a dense pattern (line / space = 1/1) of 0.10 μm, and the difference (nm) from 0.10 μm displayed.
The smaller the value, the smaller the performance difference between the dense pattern and the isolated pattern, and the better the density dependency.
PEB温度依存性:
120℃で90秒間後加熱した際に100nmのラインアンドスペース1/1を再現する照射量を最適照射量とし、次に最適照射量で照射を行った後に、後加熱温度に対して、
+2℃及び−2℃(122℃、118℃)の2つの温度で後加熱を行い、各々得られたラインアンドスペースを測長し、それらの線幅L1及びL2を求めた。PEB温度依存性をPEB温度変化1℃あたりの線幅の変動と定義し、下記の式により算出した。
PEB温度依存性(nm/℃)=|L1−L2|/4
値が、小さいほど、温度変化に対する性能変化が小さく良好であることを示す。
評価結果を表7に示した。
PEB temperature dependence:
When post-heating at 120 ° C. for 90 seconds, the irradiation dose that reproduces 100 nm line and space 1/1 is taken as the optimal dose, and then after irradiation at the optimal dose,
Post-heating was performed at two temperatures of + 2 ° C. and −2 ° C. (122 ° C., 118 ° C.), and the obtained line and space were measured to determine their line widths L 1 and L 2 . The PEB temperature dependency was defined as the fluctuation of the line width per PEB temperature change of 1 ° C., and was calculated by the following formula.
PEB temperature dependency (nm / ° C.) = | L 1 −L 2 | / 4
The smaller the value, the smaller the performance change with respect to the temperature change.
The evaluation results are shown in Table 7.
表7から、本発明のレジスト組成物は、電子線露光におけるネガ型レジスト組成物としても、疎密依存性、PEB温度依存性が良好であることが分る。 From Table 7, it can be seen that the resist composition of the present invention has good density dependency and PEB temperature dependency as a negative resist composition in electron beam exposure.
実施例46〜50及び比較例19〜21
<レジスト調製>
前記表7に示した成分を溶剤に溶解させ、これを0.1μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して固形分濃度8質量%のネガ型レジスト溶液を調製し、下記の通り評価を行った。
Examples 46-50 and Comparative Examples 19-21
<Resist preparation>
The components shown in Table 7 were dissolved in a solvent, and this was filtered through a 0.1 μm polytetrafluoroethylene filter to prepare a negative resist solution having a solid content concentration of 8% by mass, and evaluated as follows. .
<レジスト評価>
調製したポジ型レジスト溶液を、スピンコーターを用いて、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上に均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、0.15μmのレジスト膜を形成させた。得られたレジスト膜にEUV光(波長13nm)を用いて、露光量を0〜10.0mJの範囲で0.5mJづつ変えながら面露光を行い、さらに110℃、90秒ベークした。その後2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて、各露光量での溶解速度を測定し、感度曲線を得た。この感度曲線において、現像時間60秒における残膜率が98%以上になる時の露光量を感度とし、また感度曲線の直線部の勾配から溶解コントラスト(γ値)を算出した。γ値が大きいほど溶解コントラストに優れている。
評価結果を下記表8に示す。
<Resist evaluation>
The prepared positive resist solution is uniformly coated on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater, and is heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to obtain a 0.15 μm resist. A film was formed. The obtained resist film was subjected to surface exposure using EUV light (wavelength 13 nm) while changing the exposure amount in steps of 0.5 mJ within a range of 0 to 10.0 mJ, and further baked at 110 ° C. for 90 seconds. Then, using a 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, the dissolution rate at each exposure amount was measured to obtain a sensitivity curve. In this sensitivity curve, the exposure amount when the residual film ratio at a development time of 60 seconds was 98% or more was taken as sensitivity, and the dissolution contrast (γ value) was calculated from the slope of the linear portion of the sensitivity curve. The larger the γ value, the better the dissolution contrast.
The evaluation results are shown in Table 8 below.
表8の結果から、本発明のレジスト組成物は、EUV光の照射による特性評価において、比較例の組成物に比べて、高感度で、高コントラストであり、優れていることが分かる。 From the results shown in Table 8, it can be seen that the resist composition of the present invention is superior in sensitivity and high contrast as compared with the composition of the comparative example in the property evaluation by irradiation with EUV light.
1 レーザー
2 絞り
3 シャッター
4、5、6 反射ミラー
7 集光レンズ
8 プリズム
9 液浸液
10 反射防止膜及びレジスト膜を有するウエハー
11 ウエハーステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser 2
Claims (5)
(F)下記一般式(N)で表される塩基性化合物
を含有することを特徴とするレジスト組成物。
R250〜R252の内の2つ以上が結合してアルキレン基を形成し、環を形成してもよい。アルキレン基は、ヘテロ原子を有していてもよい。 (A) It contains a compound that generates a C2- or C3-alkanesulfonic acid substituted with fluorine upon irradiation with actinic rays or radiation, and (F) a basic compound represented by the following general formula (N). A resist composition.
Two or more of R 250 to R 252 may be bonded to form an alkylene group to form a ring. The alkylene group may have a hetero atom.
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