JP2007326903A - Resin, positive-type resist composition comprising the resin, protecting film-forming composition comprising the resin, pattern-forming method using the positive-type resist composition, and pattern-forming method using the protecting film-forming composition - Google Patents
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Abstract
Description
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、さらにはその他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程にポジ型レジスト組成物が使用されている。本発明は、このようなポジ型レジスト組成物に用いることができる樹脂、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、該樹脂を含有する保護膜形成組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該保護膜形成組成物を用いたパターン形成方法に関するものである。特に波長が300nm以下の遠紫外線光を光源とする液浸式投影露光装置で露光するために好適な液浸露光用ポジ型レジスト組成物に用いることができる樹脂、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、該樹脂を含有する保護膜形成組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該保護膜形成組成物を用いたパターン形成方法に関するものである。 Positive resist compositions are used in semiconductor manufacturing processes such as ICs, circuit boards such as liquid crystals and thermal heads, and lithography processes for other photo applications. The present invention uses a resin that can be used in such a positive resist composition, a positive resist composition containing the resin, a protective film-forming composition containing the resin, and the positive resist composition. The present invention relates to a pattern forming method and a pattern forming method using the protective film forming composition. In particular, a resin that can be used for a positive resist composition for immersion exposure suitable for exposure with an immersion projection exposure apparatus using far ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source, and a positive resist containing the resin The present invention relates to a composition, a protective film forming composition containing the resin, a pattern forming method using the positive resist composition, and a pattern forming method using the protective film forming composition.
半導体素子の微細化に伴い露光光源の短波長化と投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では193nm波長を有するArFエキシマレーザーを光源とするNA0.84の露光機が開発されている。これらは一般によく知れている様に次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ/NA)
(焦点深度)=±k2・λ/NA2
ここでλは露光光源の波長、NAは投影レンズの開口数、k1及びk2はプロセスに関係する係数である。
With the miniaturization of semiconductor elements, the exposure light source has become shorter in wavelength and the projection lens has a higher numerical aperture (high NA). Currently, an exposure machine with NA 0.84 using an ArF excimer laser having a 193 nm wavelength as a light source has been developed. ing. These can be expressed by the following equations as is generally well known.
(Resolving power) = k 1 · (λ / NA)
(Depth of focus) = ± k 2 · λ / NA 2
Where λ is the wavelength of the exposure light source, NA is the numerical aperture of the projection lens, and k 1 and k 2 are coefficients related to the process.
更なる波長の短波化による高解像力化のために157nmの波長を有するF2エキシマレーザーを光源とする露光機が検討されているが、短波長化のために露光装置に使用するレンズ素材とレジストに使用する素材が非常に限定されるため、装置や素材の製造コストや品質安定化が非常に困難であり、要求される期間内に十分な性能と安定性を有する露光装置及びレジストが間に合わない可能性が出てきている。 An exposure machine using a F 2 excimer laser having a wavelength of 157 nm as a light source has been studied for higher resolution by further shortening the wavelength. Lens materials and resists used in the exposure apparatus for shorter wavelength have been studied. Because the materials used in the process are very limited, it is very difficult to stabilize the manufacturing cost and quality of the apparatus and materials, and the exposure apparatus and resist that have sufficient performance and stability within the required period are not in time. The possibility is coming out.
光学顕微鏡において解像力を高める技術として、従来から投影レンズと試料の間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)で満たす、所謂、液浸法が知られている。
この「液浸の効果」はλ0を露光光の空気中での波長とし、nを空気に対する液浸液の屈折率、θを光線の収束半角としNA0=sinθとすると、液浸した場合、前述の解像力及び焦点深度は次式で表すことができる。
(解像力)=k1・(λ0/n)/NA0
(焦点深度)=±k2・(λ0/n)/NA0 2
すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光波長を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系の場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。これは、あらゆるパターン形状に対して有効であり、更に、現在検討されている位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。
As a technique for increasing the resolving power in an optical microscope, a so-called immersion method in which a high refractive index liquid (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) is filled between a projection lens and a sample is known.
This “immersion effect” means that when λ 0 is the wavelength of the exposure light in the air, n is the refractive index of the immersion liquid with respect to air, θ is the convergence angle of the light beam, and NA 0 = sin θ. The above-described resolving power and depth of focus can be expressed by the following equations.
(Resolving power) = k 1 · (λ 0 / n) / NA 0
(Depth of focus) = ± k 2 · (λ 0 / n) / NA 0 2
That is, the immersion effect is equivalent to using an exposure wavelength having a wavelength of 1 / n. In other words, in the case of a projection optical system with the same NA, the depth of focus can be increased n times by immersion. This is effective for all pattern shapes, and can be combined with a super-resolution technique such as a phase shift method and a modified illumination method which are currently being studied.
この効果を半導体素子の微細画像パターンの転写に応用した装置例が、特許文献1(特開昭57−153433号公報)、特許文献2(特開平7−220990号公報)等にて紹介されている。
最近の液浸露光技術進捗が非特許文献1(SPIE Proc 4688,11(2002))、非特許文献2(J.Vac.Sci.Tecnol.B 17(1999))、非特許文献3(SPIE Proc 3999,2(2000))、特許文
献3(特開平10−303114号公報)等で報告されている。ArFエキシマレーザーを光源とする場合は、取り扱い安全性と193nmにおける透過率と屈折率の観点で純水(193nmにおける屈折率1.44)が液浸液として最も有望であると考えられている。F2エキシマレーザーを光源とする場合は、157nmにおける透過率と屈折率のバランスからフッ素を含有する溶液が検討されているが、環境安全性の観点や屈折率の点で十分な物は未だ見出されていない。液浸の効果の度合いとレジストの完成度から液浸露光技術はArF露光機に最も早く搭載されると考えられている。
Examples of apparatuses in which this effect is applied to the transfer of a fine image pattern of a semiconductor element are introduced in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 57-153433), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-220990), and the like. Yes.
Recent progress in immersion exposure technology is described in Non-Patent Document 1 (SPIE Proc 4688, 11 (2002)), Non-Patent Document 2 (J. Vac. Sci. Tecnol. B 17 (1999)), Non-Patent Document 3 (SPIE Proc 3999, 2 (2000)), Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114), and the like. In the case of using an ArF excimer laser as a light source, pure water (refractive index of 1.44 at 193 nm) is considered to be most promising as an immersion liquid in terms of handling safety, transmittance at 193 nm, and refractive index. When an F 2 excimer laser is used as a light source, a solution containing fluorine has been studied from the balance between transmittance and refractive index at 157 nm. However, a sufficient product has not yet been seen in terms of environmental safety and refractive index. It has not been issued. From the degree of immersion effect and the degree of completeness of the resist, the immersion exposure technique is considered to be installed in the ArF exposure machine earliest.
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うためにレジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げ説明すると、露光で露光部の酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。
この化学増幅機構を用いたArFエキシマレーザー(波長193nm)用レジストは,現状主流になりつつあるが、現像時の現像欠陥数の改善が望まれていた。
Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), an image forming method called chemical amplification has been used as an image forming method for a resist in order to compensate for sensitivity reduction due to light absorption. Explaining by taking a positive chemical amplification image forming method as an example, the acid generator in the exposed area is decomposed by exposure to generate an acid upon exposure, and the generated acid is reacted as a reaction catalyst by post exposure baking (PEB). Is used to change an alkali-insoluble group to an alkali-soluble group, and an exposed portion is removed by alkali development.
Although resists for ArF excimer laser (wavelength 193 nm) using this chemical amplification mechanism are becoming mainstream at present, improvement in the number of development defects during development has been desired.
また、化学増幅レジストを液浸露光に適用すると、露光時にレジスト層が浸漬液と接触することになるため、レジスト層が変質することや、レジスト層から浸漬液に悪影響を及ぼす成分が滲出することが指摘されている。特許文献4(国際公開WO2004−068242号パンフレット)では、ArF露光用のレジストを露光前後に水に浸すことによりレジスト性能が変化する例が記載されており、液浸露光における問題と指摘している。
また、液浸露光プロセスにおいて、スキャン式の液浸露光機を用いて露光する場合には、レンズの移動に追随して液浸液も移動しないと露光スピードが低下するため、生産性に影響を与えることが懸念される。液浸液が水である場合においては、レジスト膜は水追随性良好な疎水膜であることが望まれるが、一方では、レジスト膜表面を疎水化するとラインエッジラフネスが悪化するなど、レジストの画像性能に対する悪影響もみられ、改善が望まれていた。
In addition, when a chemically amplified resist is applied to immersion exposure, the resist layer comes into contact with the immersion liquid at the time of exposure, so that the resist layer is altered and components that adversely affect the immersion liquid are leached from the resist layer. Has been pointed out. Patent Document 4 (International Publication WO 2004-068242 Pamphlet) describes an example in which resist performance changes by immersing a resist for ArF exposure in water before and after exposure, and points to a problem in immersion exposure. .
In the immersion exposure process, when exposure is performed using a scanning immersion exposure machine, the exposure speed decreases unless the immersion liquid moves following the movement of the lens. Concerned about giving. When the immersion liquid is water, it is desirable that the resist film be a hydrophobic film with good water followability. On the other hand, if the resist film surface is hydrophobized, the line edge roughness deteriorates. There was also an adverse effect on performance, and improvements were desired.
本発明の目的は、現像欠陥が改善されたポジ型レジスト組成物に好適に用いることができる樹脂、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、該樹脂を含有する保護膜形成組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該保護膜形成組成物を用いたパターン形成方法を提供することである。また、液浸露光時に於いて、水に対する追随性、およびラインエッジラフネスが良好なポジ型レジスト組成物に好適に用いることができる樹脂、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、該樹脂を含有する保護膜形成組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該保護膜形成組成物を用いたパターン形成方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a resin that can be suitably used for a positive resist composition with improved development defects, a positive resist composition containing the resin, a protective film-forming composition containing the resin, and the positive resist composition. It is providing the pattern formation method using a type resist composition, and the pattern formation method using this protective film formation composition. Further, in immersion exposure, a resin that can be suitably used for a positive resist composition having good followability to water and good line edge roughness, a positive resist composition containing the resin, and containing the resin A protective film forming composition, a pattern forming method using the positive resist composition, and a pattern forming method using the protective film forming composition.
本発明は、下記の通りであり、本発明により、上記目的が達成される。 The present invention is as follows, and the above object is achieved by the present invention.
(1) フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方と、−CONHSO2−基とを有することを特徴とする樹脂。 (1) A resin having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a —CONHSO 2 — group.
(2) 下記の樹脂(a)及び樹脂(b)から選ばれることを特徴とする(1)に記載の樹脂。
(a) フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有する繰り返し単位(x)と、−CONHSO2−基を有する繰り返し単位(y)とを有する樹脂。
(b) フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方と、−CONHSO2−基とを有する繰り返し単位(xy)を有する樹脂。
(2) The resin according to (1), which is selected from the following resin (a) and resin (b).
(A) A resin having a repeating unit (x) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a repeating unit (y) having a —CONHSO 2 — group.
(B) A resin having a repeating unit (xy) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a —CONHSO 2 — group.
(3) 樹脂(a)の繰り返し単位(y)中に、更に、フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有することを特徴とする(2)に記載の樹脂。 (3) The resin according to (2), wherein the repeating unit (y) of the resin (a) further has at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
(4) 下記一般式(Ax)で表される繰り返し単位と、下記一般式(Ay)で表される繰り返し単位とを有することを特徴とする(1)に記載の樹脂。 (4) The resin according to (1), which has a repeating unit represented by the following general formula (Ax) and a repeating unit represented by the following general formula (Ay).
一般式(Ax)及び(Ay)に於いて、
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Raxは、フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有する有機基を表す。
Rayは、有機基を表す。
In general formulas (Ax) and (Ay),
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Rax represents an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
Ray represents an organic group.
(5) (A)(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。 (5) (A) A positive resist composition comprising the resin according to any one of (1) to (4).
(6) レジスト膜上に設けられる保護膜を形成する保護膜形成組成物であって、
(A)(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂及び
(S)上記レジスト膜を腐食しない溶剤
を含有することを特徴とする保護膜形成組成物。
(6) A protective film forming composition for forming a protective film provided on a resist film,
(A) A protective film-forming composition comprising the resin according to any one of (1) to (4) and (S) a solvent that does not corrode the resist film.
(7) (5)に記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成し、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。 (7) A pattern forming method comprising a step of forming a resist film with the positive resist composition according to (5), exposing and developing.
(8) レジスト膜を形成し、該レジスト膜上に(6)に記載の保護膜形成組成物により保護膜を形成し、液浸露光し、現像することを特徴とするパターン形成方法。 (8) A pattern forming method comprising forming a resist film, forming a protective film on the resist film with the protective film forming composition described in (6), immersion exposure, and developing.
(9) 下記一般式(Ay2)で表されることを特徴とする化合物。 (9) A compound represented by the following general formula (Ay2).
一般式(Ay2)に於いて、
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Ray2は、珪素原子を少なくとも一つ有する有機基を表す。
In the general formula (Ay2),
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Ray 2 represents an organic group having at least one silicon atom.
以下、更に、本発明の好ましい実施の態様を挙げる。
(10) (A)(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂、
(B)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(C)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物及び
(D)溶剤
を含有することを特徴とする(5)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.
(10) (A) The resin according to any one of (1) to (4),
(B) a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid;
(C) A positive resist composition as described in (5), which contains a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (D) a solvent.
(11) 樹脂(B)が、水酸基またはシアノ基で置換された脂環炭化水素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(10)に記載のポジ型レジスト組成物。 (11) The positive resist composition as described in (10) above, wherein the resin (B) has a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon group substituted with a hydroxyl group or a cyano group.
(12) 製膜した際の水の膜に対する後退接触角が、70°以上であることを特徴とする(5)、(10)及び(11)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。 (12) The positive resist composition as described in any one of (5), (10), and (11), wherein a receding contact angle with respect to a water film upon film formation is 70 ° or more.
(13) 溶媒(S)が、脂肪族炭化水素溶剤及びフッ素系溶剤のいずれかを含有することを特徴とする(6)に記載の保護膜形成組成物。 (13) The protective film-forming composition as described in (6), wherein the solvent (S) contains either an aliphatic hydrocarbon solvent or a fluorine-based solvent.
(14) 製膜した際の水の膜に対する後退接触角が、70°以上であることを特徴とする上記(6)又は(13)に記載の保護膜形成組成物。 (14) The protective film-forming composition as described in (6) or (13) above, wherein a receding contact angle with respect to the water film upon film formation is 70 ° or more.
(15) 上記(10)〜(12)のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物によりレジスト膜を形成し、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。 (15) A pattern forming method comprising: forming a resist film from the positive resist composition as described in any one of (10) to (12) above, and exposing and developing the resist film.
(16) レジスト膜を形成し、該レジスト膜上に上記(13)又は(14)に記載の保護膜形成組成物により保護膜を形成し、液浸露光し、現像することを特徴とするパターン形成方法。 (16) A pattern formed by forming a resist film, forming a protective film on the resist film with the protective film-forming composition as described in (13) or (14) above, immersion exposure, and developing Forming method.
(17) 純水を介して液浸露光することを特徴とする上記(7)、(8)、(15)及び(16)のいずれかに記載のパターン形成方法。 (17) The pattern forming method as described in any one of (7), (8), (15) and (16) above, wherein immersion exposure is performed through pure water.
本発明により、現像欠陥が改善されたポジ型レジスト組成物に好適に用いることができる樹脂、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、該樹脂を含有する保護膜形成組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該保護膜形成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。また、液浸露光時に於いて、水に対する追随性、およびラインエッジラフネスが良好なポジ型レジスト組成物に好適に用いることができる樹脂、該樹脂を含有するポジ型レジスト組成物、該樹脂を含有する保護膜形成組成物、該ポジ型レジスト組成物を用いたパターン形成方法及び該保護膜形成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。 According to the present invention, a resin that can be suitably used for a positive resist composition with improved development defects, a positive resist composition containing the resin, a protective film forming composition containing the resin, and the positive resist A pattern forming method using the composition and a pattern forming method using the protective film forming composition can be provided. Further, in immersion exposure, a resin that can be suitably used for a positive resist composition having good followability to water and good line edge roughness, a positive resist composition containing the resin, and containing the resin A protective film forming composition, a pattern forming method using the positive resist composition, and a pattern forming method using the protective film forming composition can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
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 best mode for carrying out the present invention will be described.
In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has 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).
(A)フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方と、−CONHSO2−基とを有する樹脂
フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方と、−CONHSO2−基とを有する樹脂(「樹脂(A)」ともいう)は、フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方と、−CONHSO2−基とを有する樹脂であれば、いずれの構造でもよいが、フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有する繰り返し単位(x)と、−CONHSO2−基を有する繰り返し単位(y)とを有する樹脂であることが好ましい。更に、繰り返し単位(y)中にフッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有することがより好ましい。
(A) one at least one of the fluorine atom and a silicon atom, -CONHSO 2 - one and at least one of the resin fluorine atom and a silicon atom and a group, -CONHSO 2 - resin having a group ( The “resin (A)”) may have any structure as long as it is a resin having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a —CONHSO 2 — group, but the fluorine atom and the silicon atom a repeating unit having at least either one of the (x), -CONHSO 2 - is preferably a resin having a repeating unit (y) having a group. Furthermore, it is more preferable that the repeating unit (y) has at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
繰り返し単位(x)が、フッ素原子を有する繰り返し単位であるとき、フッ素原子を有する部分構造としては、フッ素原子を有する炭素数1〜10(好ましくは炭素数1〜4)のアルキル基、フッ素原子を有する炭素数3〜10のシクロアルキル基、または、フッ素原子を有する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。
フッ素原子を有するアルキル基は、少なくとも1つのフッ素原子が置換した直鎖又は分岐アルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
少なくとも1つのフッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つのフッ素原子が置換した単環または多環のシクロアルキル基であり、さらに他の置換基を有していてもよい。
少なくとも1つのフッ素原子を有する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に少なくとも1つのフッ素原子が置換したものがあげられ、さらに他の置換基を有していてもよい。
When the repeating unit (x) is a repeating unit having a fluorine atom, the partial structure having a fluorine atom includes an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 4 carbon atoms) having a fluorine atom, a fluorine atom A cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms having a fluorine atom.
The alkyl group having a fluorine atom is a linear or branched alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and may further have another substituent.
The cycloalkyl group having at least one fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group substituted with at least one fluorine atom, and may further have another substituent.
Examples of the aryl group having at least one fluorine atom include those in which at least one fluorine atom is substituted on an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group, and may further have other substituents.
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、または、フッ素原子を有するアリール基の具体例として、例えば、下記一般式(F2)〜(F4)で表される基を挙げることができる。 Specific examples of the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, or the aryl group having a fluorine atom include groups represented by the following general formulas (F2) to (F4). .
一般式(F2)〜(F4)に於いて、
R57〜R68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、R57〜R61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(好ましくは炭素数1〜4)を表し、R62〜R64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(好ましくは炭素数1〜4)を表し、R65〜R68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(好ましくは炭素数1〜4)を表す。
In general formulas (F2) to (F4),
R 57 to R 68 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 57 to R 61 represents a fluorine atom or an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and R 62 to R 64 Among them, at least one represents a fluorine atom or an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and at least one of R 65 to R 68 is fluorine. It represents an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which an atom or at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。
R62、R63、R68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(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably all fluorine atoms.
R 62 , R 63 and R 68 are preferably an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further preferred. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
一般式(F2)で表される基の具体例としては、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
一般式(F3)で表される基の具体例としては、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基などが挙げられる。ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基が好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF3)2OH、−C(C2F5)2OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF3)2OHが好ましい。
Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
Specific examples of the group represented by the general formula (F3) include trifluoroethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2 -Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2 1,3,3-tetrafluorocyclobutyl group, perfluorocyclohexyl group and the like. Hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-t-butyl group and perfluoroisopentyl group are preferable, and hexafluoroisopropyl group and heptafluoroisopropyl group are preferable. Further preferred.
Specific examples of the group represented by the general formula (F4) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, -CH (CF 3) OH and the like, -C (CF 3) 2 OH is preferred.
繰り返し単位(x)が、珪素原子を有する繰り返し単位であるとき、珪素原子を有する部分構造としては、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、または環状シロキサン構造であることが好ましい。
具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。
When the repeating unit (x) is a repeating unit having a silicon atom, the partial structure having a silicon atom is preferably an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure.
Specific examples include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3).
一般式(CS−1)〜(CS−3)に於いて、
R12〜R26は、各々独立に、炭素数1〜20個の、直鎖もしくは分岐アルキル基または炭素数3〜20個のシクロアルキル基を表す。
L3〜L5は、各々独立に、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、アミド基、ウレタン基及び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挙げられる。
In general formulas (CS-1) to (CS-3),
R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
L 3 to L 5 each independently represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, an arylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, a carbonyloxy group, an amide group, a urethane group, and a urea group. A combination is mentioned.
樹脂(A)は、下記一般式(C−I)〜(C−IV)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。 The resin (A) is preferably a resin having at least one selected from the group of repeating units represented by the following general formulas (CI) to (C-IV).
一般式(C−I)〜(C−IV)に於いて、
R1〜R3は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。
W1〜W2は、フッ素原子および珪素原子の少なくともいずれかを有する有機基を表す。
R4〜R7は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。ただし、R4〜R7の少なくとも1つはフッ素原子を表す。R4とR5もしくはR6とR7
は環を形成していてもよい。
R8は、水素原子、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。
R9は、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。
L1〜L2は、単結合又は2価の連結基を表し、上記L3〜L5と同様のものが挙げられる。
Qは、単環または多環の環状脂肪族基を表す。
In the general formulas (CI) to (C-IV),
R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represents a group.
W 1 to W 2 represent an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
R 4 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represents a group. However, at least one of R 4 to R 7 represents a fluorine atom. R 4 and R 5 or R 6 and R 7
May form a ring.
R 8 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R 9 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
L < 1 > -L < 2 > represents a single bond or a bivalent coupling group, and the same thing as said L < 3 > -L < 5 > is mentioned.
Q represents a monocyclic or polycyclic cyclic aliphatic group.
上記一般式(C−I)は、下記一般式(C−Ia)〜(C−Id)であることがさらに好ましい。 The general formula (CI) is more preferably the following general formulas (C-Ia) to (C-Id).
一般式(C−1a)〜(C−1d)に於いて、
R10〜R11は、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。
W3〜W6は、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを1つ以上有する有機基を表す。
In the general formulas (C-1a) to (C-1d),
R 10 to R 11 represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
W 3 to W 6 represent an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
W1〜W6が、フッ素原子を有する有機基であるとき、炭素数1〜20のフッ素化された、直鎖、分岐アルキル基もしくはシクロアルキル基、または、炭素数1〜20のフッ素化された直鎖、分岐、または環状のアルキルエーテル基であることが好ましい。 When W 1 to W 6 are organic groups having a fluorine atom, they are fluorinated, straight chain, branched alkyl group or cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or fluorinated having 1 to 20 carbon atoms. It is preferably a linear, branched, or cyclic alkyl ether group.
W1〜W6のフッ素化アルキル基としては、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基などが挙げられる。 Examples of the fluorinated alkyl group for W 1 to W 6 include trifluoroethyl group, pentafluoropropyl group, hexafluoroisopropyl group, hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, heptafluorobutyl group, heptafluoroisopropyl group, octafluoro Examples thereof include an isobutyl group, a nonafluorohexyl group, a nonafluoro-t-butyl group, a perfluoroisopentyl group, a perfluorooctyl group, and a perfluoro (trimethyl) hexyl group.
W1〜W6が、珪素原子を有する有機基であるとき、炭素数1〜6のアルキル基が置換した、トリアルキルシリル基、または環状シロキサンであることが好ましい。具体的には、上記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。 When W 1 to W 6 are an organic group having a silicon atom, a trialkylsilyl group or a cyclic siloxane substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable. Specific examples include groups represented by the above general formulas (CS-1) to (CS-3).
以下、一般式(C−I)で表される繰り返し単位の具体例を示す。具体例中、Xは、水素原子、−CH3、−F、又は、−CF3を表す。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (CI) are shown below. In specific examples, X represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F, or —CF 3 .
樹脂(A)は、下記一般式(Ax)で表される繰り返し単位と、下記一般式(Ay )で表される繰り返し単位とを有することが好ましい。 The resin (A) preferably has a repeating unit represented by the following general formula (Ax) and a repeating unit represented by the following general formula (Ay).
一般式(Ax)及び(Ay)に於いて、
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、またはヒドロキシメチル基を表す。
Raxは、フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有する有機基を表す。
Rayは、有機基を表す。
mは、0〜80の整数を表す。
nは、10〜100の整数を表す。
In general formulas (Ax) and (Ay),
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydroxymethyl group.
Rax represents an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
Ray represents an organic group.
m represents an integer of 0 to 80.
n represents an integer of 10 to 100.
Raxのフッ素原子を有する有機基としては、例えば、前記と同様のフッ素原子を有す
るアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、フッ素原子を有するアリール基を挙げることができる。
Raxの珪素原子を有する有機基としては、例えば、前記と同様のアルキルシリル構造、環状シロキサン構造を挙げることができる。
Rayの有機基としては、例えば、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、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、アラルキル基が挙げられる。Rayはフッ素原子および珪素原子のうち少なくともいずれか一方を有することが好ましい。
Examples of the organic group having a fluorine atom of Rax include an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, and an aryl group having a fluorine atom as described above.
Examples of the organic group having a silicon atom of Rax include the same alkylsilyl structure and cyclic siloxane structure as described above.
Examples of the organic group for Ray include an optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, aryl group, and aralkyl group. Ray preferably has at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
一般式(Ax)で表される繰り返し単位と、一般式(Ay)で表される繰り返し単位とを有する樹脂は、新規化合物である。 A resin having a repeating unit represented by the general formula (Ax) and a repeating unit represented by the general formula (Ay) is a novel compound.
一般式(Ax)で表される繰り返し単位の具体例としては、前記一般式(C−1)で表される繰り返し単位の具体例と同様のものが挙げられる。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (Ax) include those similar to the specific examples of the repeating unit represented by the general formula (C-1).
一般式(Ay)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。具体例中、Xは、水素原子、−CH3、−F、又は、−CF3を表す。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (Ay) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In specific examples, X represents a hydrogen atom, —CH 3 , —F, or —CF 3 .
一般式(Ay)で表される繰り返し単位は、下記一般式(Ay2)で表される化合物により形成することができる。 The repeating unit represented by the general formula (Ay) can be formed of a compound represented by the following general formula (Ay2).
一般式(Ay2)に於いて、
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Ray2は、珪素原子を少なくとも一つ有する有機基を表す。
In the general formula (Ay2),
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Ray 2 represents an organic group having at least one silicon atom.
一般式(Ay2)で表される化合物は、新規化合物である。 The compound represented by the general formula (Ay2) is a novel compound.
樹脂(A)は、一般式(Ax)で表される繰り返し単位及び一般式(Ay)で表される繰り返し単位の他に、更に、下記一般式(Az)で表される繰り返し単位を有していてもよい。 Resin (A) has a repeating unit represented by the following general formula (Az) in addition to the repeating unit represented by the general formula (Ax) and the repeating unit represented by the general formula (Ay). It may be.
一般式(Az)に於いて、
R1〜R3は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または炭素数1〜4個の、直鎖もしくは分岐のフッ素化アルキル基を表す。
Raは、有機基を表す。
L1は、単結合又は2価の連結基を表す。
In general formula (Az):
R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a linear or branched fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represents a group.
Ra represents an organic group.
L 1 represents a single bond or a divalent linking group.
一般式(Az)に於ける、Raの有機基としては、例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜10)の単独、これらの2種類以上を組み合わせた基、ラクトン構造を有する基、カルボキシル基等を挙げることができる。Raのラクトン構造を有する基としては、例えば、(B)成分の樹脂で後述するラクトン構造を有する基を挙げることができる
。
L1の2価の連結基としては、例えば、カルボニルオキシ基、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、エーテル基等を挙げることができる。
In the general formula (Az), examples of the organic group represented by Ra include an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), and an aryl group (preferably having a carbon number). 6-10) alone, a group combining two or more of these, a group having a lactone structure, a carboxyl group, and the like. Examples of the group having a lactone structure of Ra include a group having a lactone structure which will be described later in the resin of the component (B).
Examples of the divalent linking group for L 1 include a carbonyloxy group, an alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, and an ether group.
樹脂(A)の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Specific examples of the resin (A) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
樹脂(A)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、樹脂(A)の分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を有する繰り返し単位が、樹脂(A)中10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。 When resin (A) has a silicon atom, it is preferable that content of a silicon atom is 2-50 mass% with respect to the molecular weight of resin (A), and it is more preferable that it is 2-30 mass%. Moreover, it is preferable that the repeating unit which has a silicon atom is 10-100 mass% in resin (A), and it is more preferable that it is 20-100 mass%.
樹脂(A)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、樹脂(A)の分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を有する繰り返し単位が、樹脂(A)中10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。−CONHSO2−基を有する繰り返し単位は、樹脂(A)中、10〜90質量%であることが好ましく、10〜50質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることが更に好ましい。 When resin (A) has a fluorine atom, it is preferable that content of a fluorine atom is 5-80 mass% with respect to the molecular weight of resin (A), and it is more preferable that it is 10-80 mass%. Moreover, it is preferable that the repeating unit which has a fluorine atom is 10-100 mass% in resin (A), and it is more preferable that it is 30-100 mass%. The repeating unit having a —CONHSO 2 — group is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, and further preferably 10 to 30% by mass in the resin (A). preferable.
樹脂(A)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る。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、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レジスト組成物を溶解する溶媒が挙げられる。
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。重合開始剤とともにチオール化合物などの連鎖移動剤を併用してもよい。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20〜50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60〜100℃である。
反応終了後、室温まで放冷し、精製する。精製は、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留単量体やオリゴマー成分を除去する液々抽出法、特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限外ろ過等の溶液状態での精製方法や、樹脂溶液を貧溶媒へ滴下することで樹脂を貧溶媒中に凝固させることにより残留単量体等を除去する再沈澱法やろ別した樹脂スラリーを貧溶媒で洗浄する等の固体状態での精製方法等の通常の方法を適用できる。たとえば、上記樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒(貧溶媒)を、該反応溶液の10倍以下の体積量、好ましくは10〜5倍の体積量で、接触させることにより樹脂を固体として析出させる。
Resin (A) 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. And a dropping polymerization method to be added. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 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, Examples thereof include a solvent that dissolves a resist composition such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone.
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a 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,
After completion of the reaction, the mixture is allowed to cool to room temperature and purified. Purification can be accomplished by a liquid-liquid extraction method that removes residual monomers and oligomer components by combining water and an appropriate solvent, and a purification method in a solution state such as ultrafiltration that extracts and removes only those having a specific molecular weight or less. , Reprecipitation method that removes residual monomer by coagulating resin in poor solvent by dripping resin solution into poor solvent and purification in solid state such as washing filtered resin slurry with poor solvent A normal method such as a method can be applied. For example, the resin is precipitated as a solid by contacting a solvent (poor solvent) in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount of 10 times or less, preferably 10 to 5 times that of the reaction solution.
ポリマー溶液からの沈殿又は再沈殿操作の際に用いる溶媒(沈殿又は再沈殿溶媒)としては、該ポリマーの貧溶媒であればよく、ポリマーの種類に応じて、例えば、炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素)、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン化脂肪族炭化水素;クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素など)、ニトロ化合物(ニトロメタン、ニトロエタンなど)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなど)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、カーボネート(ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど)、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなど)、カルボン酸(酢酸など)、水、これらの溶媒を含む混合溶媒等の中から適宜選択して使用できる。これらの中でも、沈殿又は再沈殿溶媒として、少なくともアルコール(特に、メタノールなど)または水を含む溶媒が好ましい。このような少なくとも炭化水素を含む溶媒において、アルコール(特に、メタノールなど)と他の溶媒(例えば、酢酸エチルなどのエステル、テトラヒドロフランなどのエーテル類等)との比率は、例えば前者/後者(体積比;25℃)=10/90〜99/1、好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=30/70〜98/2、さらに好ましくは前者/後者(体積比;25℃)=50/50〜97/3程度である。 The solvent (precipitation or reprecipitation solvent) used in the precipitation or reprecipitation operation from the polymer solution may be a poor solvent of the polymer. For example, hydrocarbon (pentane, hexane, Aliphatic hydrocarbons such as heptane and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene), halogenated hydrocarbons (methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, etc.) Halogenated aliphatic hydrocarbons; halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and dichlorobenzene), nitro compounds (nitromethane, nitroethane, etc.), nitriles (acetonitrile, benzonitrile, etc.), ethers (diethyl ether, diisopropyl ether, dimethoxyethane) Chain A Cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, etc.), esters (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonates (dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), alcohols ( (Methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol, etc.), carboxylic acid (acetic acid, etc.), water, a mixed solvent containing these solvents, and the like. Among these, as a precipitation or reprecipitation solvent, a solvent containing at least an alcohol (particularly methanol or the like) or water is preferable. In such a solvent containing at least hydrocarbon, the ratio of alcohol (particularly methanol) and other solvent (for example, ester such as ethyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran) is, for example, the former / the latter (volume ratio). 25 ° C.) = 10/90 to 99/1, preferably the former / the latter (volume ratio; 25 ° C.) = 30/70 to 98/2, more preferably the former / the latter (volume ratio; 25 ° C.) = 50 / It is about 50 to 97/3.
沈殿又は再沈殿溶媒の使用量は、効率や収率等を考慮して適宜選択できるが、一般には、ポリマー溶液100質量部に対して、100〜10000質量部、好ましくは200〜2000質量部、さらに好ましくは300〜1000質量部である。 The amount of the precipitation or reprecipitation solvent used can be appropriately selected in consideration of efficiency, yield, and the like, but generally 100 to 10000 parts by mass, preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer solution, More preferably, it is 300-1000 mass parts.
ポリマー溶液を沈殿又は再沈殿溶媒(貧溶媒)中に供給する際のノズルの口径は、好ましくは4mmφ以下(例えば0.2〜4mmφ)である。また、ポリマー溶液の貧溶媒中への供給速度(滴下速度)は、線速度として、例えば0.1〜10m/秒、好ましくは0.3〜5m/秒程度である。 The nozzle diameter at the time of supplying the polymer solution to the precipitation or reprecipitation solvent (poor solvent) is preferably 4 mmφ or less (for example, 0.2 to 4 mmφ). Moreover, the supply speed (dropping speed) of the polymer solution into the poor solvent is, for example, about 0.1 to 10 m / second, preferably about 0.3 to 5 m / second, as the linear speed.
沈殿又は再沈殿操作は攪拌下で行うのが好ましい。攪拌に用いる攪拌翼として、例えば、デスクタービン、ファンタービン(パドルを含む)、湾曲羽根タービン、矢羽根タービン、ファウドラー型、ブルマージン型、角度付き羽根ファンタービン、プロペラ、多段型、アンカー型(又は馬蹄型)、ゲート型、二重リボン、スクリューなどを使用できる。攪拌は、ポリマー溶液の供給終了後も、さらに10分以上、特に20分以上行うのが好ましい。攪拌時間が少ない場合には、ポリマー粒子中のモノマー含有量を充分低減できない場合が生じる。また、攪拌翼の代わりにラインミキサーを用いてポリマー溶液と貧溶媒とを混合攪拌することもできる。 The precipitation or reprecipitation operation is preferably performed with stirring. As a stirring blade used for stirring, for example, a desk turbine, a fan turbine (including a paddle), a curved blade turbine, an arrow blade turbine, a fiddler type, a bull margin type, an angled blade fan turbine, a propeller, a multistage type, an anchor type (or Horseshoe type), gate type, double ribbon, screw, etc. can be used. Stirring is preferably further performed for 10 minutes or more, particularly 20 minutes or more after the supply of the polymer solution. When the stirring time is short, the monomer content in the polymer particles may not be sufficiently reduced. Further, the polymer solution and the poor solvent can be mixed and stirred using a line mixer instead of the stirring blade.
沈殿又は再沈殿する際の温度としては、効率や操作性を考慮して適宜選択できるが、通常0〜50℃程度、好ましくは室温付近(例えば20〜35℃程度)である。沈殿又は再沈殿操作は、攪拌槽などの慣用の混合容器を用い、バッチ式、連続式等の公知の方法により行うことができる。 The temperature for precipitation or reprecipitation can be appropriately selected in consideration of efficiency and operability, but is usually about 0 to 50 ° C., preferably around room temperature (for example, about 20 to 35 ° C.). The precipitation or reprecipitation operation can be performed by a known method such as a batch method or a continuous method using a conventional mixing vessel such as a stirring tank.
沈殿又は再沈殿した粒子状ポリマーは、通常、濾過、遠心分離等の慣用の固液分離に付し、乾燥して使用に供される。濾過は、耐溶剤性の濾材を用い、好ましくは加圧下で行われる。乾燥は、常圧又は減圧下(好ましくは減圧下)、30〜100℃程度、好ましくは30〜50℃程度の温度で行われる。 The precipitated or re-precipitated particulate polymer is usually subjected to conventional solid-liquid separation such as filtration and centrifugation, and dried before use. Filtration is performed using a solvent-resistant filter medium, preferably under pressure. Drying is performed at a temperature of about 30 to 100 ° C., preferably about 30 to 50 ° C. under normal pressure or reduced pressure (preferably under reduced pressure).
尚、一度、樹脂を析出させて、分離した後に、再び溶媒に溶解させ、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒と接触させてもよい。
即ち、上記ラジカル重合反応終了後、該ポリマーが難溶あるいは不溶の溶媒を接触させ、樹脂を析出させ(工程a)、樹脂を溶液から分離し(工程b)、改めて溶媒に溶解させ樹脂溶液Aを調製(工程c)、その後、該樹脂溶液Aに、該樹脂が難溶あるいは不溶の溶媒を、樹脂溶液Aの10倍未満の体積量(好ましくは5倍以下の体積量)で、接触させることにより樹脂固体を析出させ(工程d)、析出した樹脂を分離する(工程e)ことを含む方法でもよい。
樹脂溶液Aの調製に際し使用する溶媒は、重合反応に際しモノマーを溶解させる溶媒と同様の溶媒を使用することができ、重合反応に際し使用した溶媒と同一であっても異なっていてもよい。
In addition, once the resin is precipitated and separated, it may be dissolved again in a solvent, and the resin may be brought into contact with a hardly soluble or insoluble solvent.
That is, after completion of the radical polymerization reaction, a solvent in which the polymer is hardly soluble or insoluble is brought into contact, the resin is precipitated (step a), the resin is separated from the solution (step b), and the resin solution A is dissolved again in the solvent. (Step c), and then contact the resin solution A with a solvent in which the resin is hardly soluble or insoluble in a volume amount less than 10 times that of the resin solution A (preferably 5 times or less volume). This may be a method including precipitating a resin solid (step d) and separating the precipitated resin (step e).
The solvent used in the preparation of the resin solution A can be the same solvent as the solvent that dissolves the monomer in the polymerization reaction, and may be the same as or different from the solvent used in the polymerization reaction.
本発明に係る樹脂(A)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、2000〜100,000で、より好ましくは1000〜50,000、さらに好ましくは3000〜15000である。分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1.2〜2.2の範囲のものが使用される。 The weight average molecular weight of the resin (A) according to the present invention is preferably 2000 to 100,000, more preferably 1000 to 50,000, and still more preferably 3000 to 15000 as a polystyrene conversion value by the GPC method. The degree of dispersion (molecular weight distribution) is usually 1 to 5, preferably 1 to 3, more preferably 1.2 to 2.2.
本発明の樹脂(A)は、残存モノマー量が0〜5質量%であることが好ましく、0〜1質量%がさらに好ましい。 The resin (A) of the present invention preferably has a residual monomer amount of 0 to 5% by mass, and more preferably 0 to 1% by mass.
樹脂(A)は、ポジ型レジスト組成物中に好適に使用することができる。その場合、ポジ型レジスト組成物は、下記の(B)〜(D)の成分も含有することが好ましい。
(B)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂、
(C)活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物、および
(D)溶剤。
Resin (A) can be suitably used in a positive resist composition. In that case, the positive resist composition preferably also contains the following components (B) to (D).
(B) a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid;
(C) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (D) a solvent.
ポジ型レジスト組成物中の樹脂(A)の添加量は、ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜3.0質量%であり、さらに好ましくは0.3〜2.0質量%である。 The addition amount of the resin (A) in the positive resist composition is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.2 to 3%, based on the total solid content of the positive resist composition. It is 0.0 mass%, More preferably, it is 0.3-2.0 mass%.
樹脂(A)は、レジスト膜上に設けられる保護膜を形成する保護膜形成組成物としても使用できる。その場合、上記レジスト膜を腐食しない溶剤(S)に溶解して使用する。
保護膜形成組成物中の樹脂(A)の添加量は、全固形分に対して、80〜100質量%が好ましく、95〜100質量%がより好ましい。
The resin (A) can also be used as a protective film forming composition for forming a protective film provided on the resist film. In that case, the resist film is used by dissolving in a solvent (S) that does not corrode.
80-100 mass% is preferable with respect to the total solid, and, as for the addition amount of resin (A) in a protective film formation composition, 95-100 mass% is more preferable.
樹脂(A)は、半導体用途として使用する場合、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が既定値以下、例えばHPLCで0.1質量%等であることが好ましく、それによりレジストとしての感度、解像度、プロセス安定性、パターン形状等をさらに改善することができるだけでなく、液中異物や感度等の経時変化のないレジストが得られる。 When the resin (A) is used for semiconductor applications, it should be understood that there are few impurities such as metals, and the residual monomer and oligomer components are not more than predetermined values, for example, 0.1% by mass or the like by HPLC. Thus, not only the sensitivity, resolution, process stability, pattern shape and the like as a resist can be further improved, but also a resist having no temporal change such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained.
〔1〕ポジ型レジスト組成物
(B)酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂
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。
[1] Positive resist composition (B) Resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of acid When the positive resist composition of the present invention is irradiated with ArF excimer laser light, the resin as component (B) Is preferably a resin that has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, decomposes by the action of an acid, and increases the solubility in an alkaline developer.
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)に於いて、
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−ブチル基を表す。
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のうち少なくとも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のうち少なくとも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のうち少なくとも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 the 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.
Z represents an atomic group necessary for forming a cycloalkyl group together with a carbon atom.
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)に於いて、
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).
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)及び(II−AB2)に於いて、
R13'〜R16'は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A'−R17'、アルキル基あるいはシクロアルキル基を表す。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。
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。
nは、0又は1を表す。
In the general formulas (II-AB1) and (II-AB2),
R 13 ′ to R 16 ′ each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano 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. At least two of R 13 ′ to R 16 ′ may combine to form a ring.
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.
n represents 0 or 1.
一般式(pI)〜(pV)、R12〜R25における、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としては、例えば、メチル基、エチル基等を挙げることができる。。 Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in the general formulas (pI) to (pV) and R 12 to R 25 include a methyl group and an ethyl group. .
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, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group, and tricyclodecanyl group.
これらのアルキル基、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。 As further substituents of these 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 (carbon numbers) 2-6). 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.
Rp 1 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、特に好ましくは、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 particularly preferably a repeating unit composed 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が、本発明は、これに限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of the repeating unit shown by general formula (pA) is shown, this invention is not limited to this.
前記一般式(II−AB)、R11'、R12'におけるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。
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挙げられる。
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。
Examples of the halogen atom in the general formula (II-AB), R 11 ′, and R 12 ′ include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.
Examples of the alkyl group for R 11 ′ and R 12 ′ include linear or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms.
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 the resin, and in particular, a bridged alicyclic ring An atomic group for forming a bridged alicyclic structure forming a repeating unit of the formula hydrocarbon 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)〜(pV)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 of R 12 to R 25 in the general formulas (pI) to (pV).
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)あるいは(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含有することができる。
酸分解性繰り返し単位は、1種を用いてもよいが、酸脱離基の炭素数の異なる2種以上の酸分解性繰り返し単位を併用することが好ましい。これにより解像力、露光ラチチュードのバランスが良好になる。
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.
One acid-decomposable repeating unit may be used, but it is preferable to use two or more acid-decomposable repeating units having different numbers of carbon atoms in the acid leaving group. Thereby, the balance between the resolution and the exposure latitude is improved.
一般式(II−AB1)あるいは一般式(II−AB2)におけるR13'〜R16'の各種置換基は、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 or 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.
一般式(II−AB1)あるいは一般式(II−AB2)で表される繰り返し単位として、下記具体例が挙げられるが、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、ラクトン構造を有する基を有することが好ましい。ラクトン構造を有する基としては、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。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であ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 group having a lactone structure. As the group having a lactone structure, any group having a lactone structure can be used, but a group having a 5- to 7-membered ring lactone structure is preferable. A structure in which another ring structure is condensed to form a structure or a spiro structure is preferable. A group having a lactone structure represented by any one of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16) is more preferable. 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 (Rb 2 ). Preferred substituents (Rb 2 ) include 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, and a carboxyl group. , Halogen atom, hydroxyl group, cyano group, acid-decomposable group and the like. n2 represents an integer of 0 to 4. When n2 is 2 or more, a plurality of Rb 2 may be the same or different, and a plurality of Rb 2 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、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 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)に於いて、
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。
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。
Abは、単結合、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、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。
Abは、好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される連結基である。Ab1は、直鎖または分岐のアルキレン基、単環また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(シクロヘキシル基から更に水素原子が1個除かれた基、以下同様)、アダマンチル残基、ノルボルニル残基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)のうちのいずれかで示されるラクトン構造を有する基を表す。
In general formula (AI),
R b0 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferable substituents that the alkyl group for R b0 may have include a hydroxyl group and a halogen atom.
Examples of the halogen atom for R b0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
R b0 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Ab represents a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, or a divalent group obtained by combining these. To express.
Ab is preferably a single bond or a linking group represented by —Ab 1 —CO 2 —. Ab 1 is a linear or branched alkylene group, a monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexyl residue (a group in which one hydrogen atom has been removed from the cyclohexyl group, The same shall apply hereinafter), adamantyl residue and norbornyl residue.
V represents a group having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).
ラクトン構造を有する基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。 The repeating unit having a group 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.
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、15〜60mol%が好ましく、より好ましくは20〜50mol%、更に好ましくは30〜50mol%である。 The content of the repeating unit having a group having a lactone structure is preferably from 15 to 60 mol%, more preferably from 20 to 50 mol%, still more preferably from 30 to 50 mol%, based on all repeating units in the polymer.
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。 Specific examples of the repeating unit having a group having a lactone structure are given below, but the present invention is not limited thereto.
特に好ましい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、下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン構造を選択することにより、パターンプロファイル、粗密依存性が良好となる。 Examples of the repeating unit having a group having a particularly preferable lactone structure include the following repeating units. By selecting the optimum lactone structure, the pattern profile and the density dependence become good.
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。極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としてはアダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。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下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。 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 alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. The polar group is preferably a hydroxyl group or a cyano group. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferable polar group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferable.
一般式(VIIa)〜(VIIc)に於いて、
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のうち少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくはR2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子である。(VIIa)において更に好ましくはR2c〜R4cのうち2つが水酸基で残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2c to R 4c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2c to R 4c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2c to R 4c are a hydroxyl group and the rest are hydrogen atoms. In (VIIa), more preferably, two of R 2c to R 4c are hydroxyl groups and the rest are hydrogen atoms.
一般式(VIIa)〜(VIId)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'のうち少なくとも1つが一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有するもの(例えば−COOR5のR5が一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を表す)、又は下記一般式(AIIa)〜(AIId)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 represented by general formulas (VIIa) to (VIId), at least one of R 13 ′ to R 16 ′ in general formula (II-AB1) or (II-AB2) is generally Those having a group represented by formulas (VIIa) to (VIId) (for example, R 5 in —COOR 5 represents a group represented by general formulas (VIIa) to (VIId)), or the following general formula (AIIa) The repeating unit etc. which are represented by-(AIId) can be mentioned.
一般式(AIIa)〜(AIIb)に於いて、
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〜R3cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於けるR2c〜R3cと同義である。
In the general formulas (AIIa) to (AIIb),
R 1c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 3 c is a general formula (VIIa) ~ same meanings as in R 2 c to R 3 c in (VIIc).
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含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。 The content of the repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably 10 to 25 mol, based on all repeating units in the polymer. %.
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 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、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).
上記一般式(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 the above 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.
上記一般式(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い。アルカリ可溶性基としてはカルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビスルスルホニルイミド基、α位が電子吸引性基で置換された脂肪族アルコール(好ましくは下記一般式(F1)で表される構造)が挙げられ、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。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention preferably has a repeating unit having an alkali-soluble group. As an alkali-soluble group, a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, an aliphatic alcohol substituted with an electron-attracting group at the α-position (preferably a structure represented by the following general formula (F1)) It is more preferable to have a repeating unit having a carboxyl group.
一般式(F1)に於いて、
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。R50〜R55の全てがフッ素原子であることが好ましい。
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. All of R 50 to R 55 are preferably fluorine atoms.
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位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。アルカリ可溶性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アルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、あるいは連結基を介して樹脂の主鎖にアルカリ可溶性基が結合している繰り返し単位、さらにはアルカリ可溶性基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入、のいずれも好ましく、連結基は単環または多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。 By having a repeating unit having an alkali-soluble group, the resolution in contact hole applications is increased. The repeating unit having an alkali-soluble group includes a repeating unit in which an alkali-soluble group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or an alkali in the main chain of the resin through a linking group. Either a repeating unit to which a soluble group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having an alkali-soluble group is used at the time of polymerization and introduced at the end of the polymer chain, and the linking group is monocyclic or polycyclic. It may have a cyclic hydrocarbon structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の含有量は、ポリマー中の全繰り返し単位に対し、1〜20mol%が好ましく、より好ましくは3〜15mol%、更に好ましくは5〜10mol%である。 As for content of the repeating unit which has an alkali-soluble group, 1-20 mol% is preferable with respect to all the repeating units in a polymer, More preferably, it is 3-15 mol%, More preferably, it is 5-10 mol%.
アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。 Specific examples of the repeating unit having an alkali-soluble group are shown 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、更に、脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を有してもよい。これにより液浸露光時にレジスト膜から液浸液への低分子成分の溶出が低減できる。このような繰り返し単位として、例えば1−アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 The alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resin of the present invention may further have a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure and not exhibiting acid decomposability. This can reduce the elution of low molecular components from the resist film to the immersion liquid during immersion exposure. Examples of such a repeating unit include 1-adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and the like.
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含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. Various repeating structural units can be contained 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 a repeating structural unit 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. can be mentioned.
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) 前記一般式(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有するもの(側鎖型)。
好ましくは一般式(pI)〜(pV)で表される構造を有する(メタ)アクリレート系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 has a repeating unit which has a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by said general formula (pI)-(pV) (side chain type).
Preferably, those having a (meth) acrylate-based repeating unit having a structure represented by general formulas (pI) to (pV).
(2) One having a repeating unit represented by the general formula (II-AB) (main chain type).
However, in (2), the following are further exemplified.
(3) Those having a repeating unit represented by formula (II-AB), a maleic anhydride derivative 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20〜70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 a partial structure containing the alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV) is 20 to 70 in all the repeating structural units. The mol% is preferable, more preferably 20 to 50 mol%, still more preferably 25 to 40 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。 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.
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)アクリレート系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系、繰り返し単位のすべてがアクリレート系、メタクリレート系/アクリレート系混合のいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系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。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20〜50mol%、ラクトン構造を有する繰り返し単位20〜50mol%、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5〜30mol%含有する3元共重合ポリマー、または更にその他の繰り返し単位を0〜20mol%含む4元共重合ポリマーである。
特に好ましい脂環炭化水素系酸分解性樹脂としては、下記一般式(ARA−1)〜(ARA−5)で表される酸分解性基を有する繰り返し単位20〜50mol%、一般式(ARL−1)〜(ARL−6)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20〜50mol%、一般式(ARH−1)〜(ARH−3)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5〜30mol%含有する3元共重合ポリマー、または更にカルボキシル基、あるいは前記一般式(F1)で表される構造を含有する繰り返し単位、脂環炭化水素構造を有し、酸分解性を示さない繰り返し単位を5〜20mol%含む4元共重合ポリマーである。
式中、Rxy1は、水素原子又はメチル基を表し、Rxa1及びRxb1は、メチル基又はエチル基を表す。
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-based repeating units. In this case, all of the repeating units may be methacrylate-based, all of the repeating units may be acrylate-based, or methacrylate / acrylate-based mixed, but the acrylate-based repeating unit is 50 mol% or less of the total repeating units. It is preferable. More preferably, the repeating unit having a partial structure containing an alicyclic hydrocarbon represented by the general formulas (pI) to (pV) is 20 to 50 mol%, the repeating unit having a lactone structure is 20 to 50 mol%, and is substituted with a polar group. It is a ternary copolymer containing 5 to 30 mol% of repeating units having an alicyclic hydrocarbon structure, or a quaternary copolymer containing 0 to 20 mol% of other repeating units.
Particularly preferable alicyclic hydrocarbon-based acid-decomposable resins include 20 to 50 mol% of repeating units having an acid-decomposable group represented by the following general formulas (ARA-1) to (ARA-5), and a general formula (ARL- 1) to (ARL-6), a fatty acid substituted with 20 to 50 mol% of a repeating unit having a group having a lactone structure represented by formula (ARH-1) to (ARH-3) A terpolymer having 5-30 mol% of repeating units having a cyclic hydrocarbon structure, or a carboxyl group, or a repeating unit containing a structure represented by the general formula (F1), having an alicyclic hydrocarbon structure. And a quaternary copolymer containing 5 to 20 mol% of repeating units that do not exhibit acid decomposability.
In the formula, Rxy 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and Rxa 1 and Rxb 1 represent a methyl group or an ethyl group.
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。重合開始剤とともにチオール化合物などの連鎖移動剤を併用してもよい。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60〜100℃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, 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, the generation of particles during storage can be suppressed.
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As a 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,
本発明に係る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1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、特に好ましくは5,000〜15,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
分散度(分子量分布)は、通常1〜5であり、好ましくは1〜3、更に好ましくは1〜2の範囲のものが使用される。分散度(分子量分布)の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
The weight average molecular weight of the resin according to the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, and particularly preferably 5,000 to 15 in terms of polystyrene by GPC method. , 000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented.
The degree of dispersion (molecular weight distribution) is usually from 1 to 5, preferably from 1 to 3, more preferably from 1 to 2. The smaller the degree of dispersion (molecular weight distribution), the better the resolution and the resist shape, the smoother the sidewall of the resist pattern, and the better the roughness.
本発明のポジ型レジスト組成物において、本発明に係わる全ての樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中60〜99質量%が好ましく、より好ましくは80〜98質量%である。
また、本発明において、樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
In the positive resist composition of the present invention, the blending amount of all the resins according to the present invention in the entire composition is preferably 60 to 99% by mass, more preferably 80 to 98% by mass in the total solid content.
In the present invention, the resins may be used alone or in combination.
(C)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
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酸を発生する化合物(以下、「光酸発生剤」ともいう)を含有する。
そのような光酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている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。
(C) Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation The positive resist composition of the present invention comprises a compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation (hereinafter also referred to as “photoacid generator”). contains.
Examples of such photoacid generators include photoinitiators for photocationic polymerization, photoinitiators for photoradical polymerization, photodecolorants for dyes, photochromic agents, actinic rays used in microresists, etc. Known compounds that generate an acid upon irradiation with radiation and mixtures 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.
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)、(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, compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII) can be exemplified.
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含有する有機アニオンである。
In 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. Preferably, it is an organic anion containing a carbon atom.
好ましい有機アニオンとしては、下記一般式(AN1)〜(AN4)に示す有機アニオンが挙げられる。 Preferred organic anions include organic anions represented by the following general formulas (AN1) to (AN4).
一般式(AN1)〜(AN2)に於いて、
Rc1は、有機基を表す。
Rc1における有機基として、炭素数1〜30のものが挙げられ、好ましくは置換していてもよいアルキル基、アリール基、またはこれらの複数が、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、アルキル基を表し、結合しているアルキル基、アリール基と環構造を形成してもよい。
Rc1の有機基としてより好ましくは、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アルキル基、フッ素原子またはフロロアルキル基で置換されたフェニル基である。フッ素原子また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。Rc1において炭素原子を5個以上有する時、少なくとも1つの炭素原子は水素原子が全てフッ素原子で置換されているのではなく、水素原子を有していることが好ましく、水素原子の数がフッ素原子より多いことがより好ましい。炭素数5以上のパーフロロアルキル基を有さないことにより生態への毒性が軽減する。
Rc1の特に好ましい様態としては、下記一般式で表される基である。
In general formulas (AN1) to (AN2),
Rc 1 represents an organic group.
Examples of the organic group in Rc 1 include those having 1 to 30 carbon atoms, and preferably an alkyl group, an aryl group, or a plurality of which may be substituted is a single bond, —O—, —CO 2 —, -S -, - SO 3 -, - SO 2 N (Rd 1) - can be exemplified linked group a linking group such as.
Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may form a ring structure with the bonded alkyl group or aryl group.
More preferred as the organic group for Rc 1 is 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. When Rc 1 has 5 or more carbon atoms, it is preferable that at least one carbon atom has a hydrogen atom, not all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and the number of hydrogen atoms is fluorine. More preferably than atoms. By not having a perfluoroalkyl group having 5 or more carbon atoms, ecotoxicity is reduced.
A particularly preferred embodiment of Rc 1 is a group represented by the following general formula.
上記一般式に於いて、
Rc6は、炭素数4以下、より好ましくは2〜4、更に好ましくは2〜3のパーフロロアルキレン基、又は、1〜4個のフッ素原子及び/又は1〜3個のフロロアルキル基で置換されたフェニレン基を表す。
Axは、単結合又は2価の連結基(好ましくは、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−)を表す。Rd1は、水素原子又はアルキル基を表し、Rc7と結合して環構造を形成してもよい。
Rc7は、水素原子、フッ素原子、置換していてもよい直鎖若しくは分岐状アルキル基、単環若しくは多環シクロアルキル基又は置換していてもよいアリール基を表す。置換していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基は、置換基としてフッソ原子を含有しないことが好ましい。
In the above general formula,
Rc 6 is substituted with a perfluoroalkylene group having 4 or less carbon atoms, more preferably 2 to 4, more preferably 2 to 3, or 1 to 4 fluorine atoms and / or 1 to 3 fluoroalkyl groups. Represents a substituted phenylene group.
Ax represents a single bond or a divalent linking group (preferably —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1 ) —). Rd 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may combine with Rc 7 to form a ring structure.
Rc 7 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, may be substituted linear or branched alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, or an optionally substituted aryl group. The optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group and aryl group preferably do not contain a fluorine atom as a substituent.
一般式(AN3)及び(AN4)に於いて、
Rc3、Rc4及びRc5は、各々独立に、有機基を表す。
Rc3、Rc4及びRc5の有機基として、好ましくは、Rc1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、シクロアルキレン基、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。Rc3とRc4が結合して環を形成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、感度が向上し、好ましい。
In general formulas (AN3) and (AN4),
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 Rc 1 .
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, a cycloalkylene group, and an arylene group. A perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferred. By combining Rc 3 and Rc 4 to form a ring, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased, and the sensitivity is improved, which is preferable.
一般式(ZI)に於ける、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。
In formula (ZI), the carbon number of the organic group as R 201, R 202 and R 203 is generally from 1 to 30, preferably 1 to 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(Z1)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 (Z1) 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(Z1)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。 Further preferred examples of the component (Z1) 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の直鎖若しく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の直鎖若しく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、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, particularly 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、一般式(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、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、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、特に好ましくは直鎖、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 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 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, cyclic 2-oxoalkyl group, or an alkoxycarbonylmethyl group, and particularly preferably a linear group. A branched 2-oxoalkyl group.
R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖状、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)を挙げることができる。R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖若しくは分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることが好ましい。
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(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。R201〜R203としてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
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)、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, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl Group, butyl group, pentyl group). The alkyl group as R 201 to R 203 is a straight-chain or branched 2-oxoalkyl group is preferably an alkoxycarbonyl methyl group.
The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl). The cycloalkyl group as R 201 to R 203 is preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
The 2-oxoalkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched or cyclic, and 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), 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)に於いて、
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、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c〜R7c中のいずれか2つ以上、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〜R7c中のいずれか2つ以上、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。
X-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.
Rx and Ry each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
Any two or more of R 1c to R 7c, and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, the ring structure may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond May be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 7c and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
X − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as X − in formula (ZI).
R1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個の直鎖又は分岐アルキル基、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)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)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若しくは分岐状アルキル基、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〜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 or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples thereof include linear and branched alkyl groups (for example, methyl group, ethyl group, linear or branched propyl group, linear or branched butyl group, linear or branched pentyl group).
Preferable examples of the cycloalkyl group as R 1c to R 7c include a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms (for example, 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 carbon numbers 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は、R1c〜R7cとしての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、直鎖若しくは分岐状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基であることが好ましい。
Rx及びRyとしてのシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしての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としてのシクロアルキル基は、環状2−オキソアルキル基であることが好ましい。
直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基は、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。
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。
Examples of the alkyl group as R x and R y include the same alkyl groups as R 1c to R 7c . The alkyl group as R x and R y is preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group or an alkoxycarbonylmethyl group.
The cycloalkyl group as R x and R y may be the same as the cycloalkyl group as R 1c to R 7c. The cycloalkyl group as R x and R y is preferably a cyclic 2-oxoalkyl group.
Examples of the linear, branched, or cyclic 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 7c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .
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.
前記一般式(ZII)及び(ZIII)に於いて、
R204〜R207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。
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、直鎖状、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)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(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。
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(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 the general formulas (ZII) and (ZIII),
R 204 to R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a 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, it may be either branched, preferably a straight-chain or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl Group, butyl group, pentyl group).
The cycloalkyl group as R 204 to R 207 is preferably, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms (e.g., cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl).
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 non-nucleophilic anion as X − in formula (ZI).
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、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。 Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI) can be further exemplified.
一般式(ZIV)〜(ZVI)に於いて、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
R206は、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
R207及びR208は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は電子吸引性基を表す。R207として、好ましくは、アリール基である。R208として、好ましくは、電子吸引性基であり、より好ましくはシアノ基、フロロアルキル基である。
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。
In the general formulas (ZIV) to (ZVI),
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R 206 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
R 207 and R 208 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an electron-withdrawing group. R 207 is preferably an aryl group. R 208 is preferably an electron-withdrawing group, more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
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より好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物であり、更に好ましくは一般式(ZI)で表される化合物であり、特に好ましくは一般式(ZI−1)〜(ZI−3)で表される化合物である。
更に、活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(AC1)〜(AC3)で表される酸を発生する化合物が好ましい。
Of the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, more preferred are compounds represented by general formulas (ZI) to (ZIII), and even more preferred are compounds represented by general formula (ZI). And particularly preferred are compounds represented by the general formulas (ZI-1) to (ZI-3).
Furthermore, the compound which generate | occur | produces the acid represented by the following general formula (AC1)-(AC3) by irradiation of actinic light or a radiation is preferable.
すなわち、特に好ましい光酸発生剤の様態としては、前記一般式(ZI)で表される化合物に於いて、X−が、前記一般式(AN1)、(AN3)、(AN4)から選ばれるアニオンである化合物である。 That is, as a particularly preferable mode of the photoacid generator, in the compound represented by the general formula (ZI), X- is an anion selected from the general formulas (AN1), (AN3), and (AN4). It is a compound which is.
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中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。 Among the compounds that generate an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, examples of particularly preferable compounds are listed below.
光酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。2種以上を組み合わせて使用する際には、水素原子を除く全原子数が2以上異なる2種の有機酸を発生する化合物を組み合わせることが好ましい。
光酸発生剤の組成物中の含量は、ポジ型レジスト組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. When two or more types are used in combination, it is preferable to combine two types of compounds that generate two types of organic acids that differ in the total number of atoms excluding hydrogen atoms by two or more.
The content of the photoacid generator in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably 1 based on the total solid content of the positive resist composition. -7% by mass.
(D)溶剤
各成分を溶解させてポジ型レジスト組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸
アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン、炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。
(D) Solvent Solvents that can be used in preparing the positive resist composition by dissolving each component include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, alkoxy Examples thereof include organic solvents such as alkyl propionate, cyclic lactones having 4 to 10 carbon atoms, monoketone compounds having 4 to 10 carbon atoms, which may contain a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate.
アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブ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オネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが好ましく挙げられる。
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ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モノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、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を好ましく挙げられる。
Examples of the alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl Preferred examples include ether propionate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate.
Preferred examples of the alkylene glycol monoalkyl ether include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether.
乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルを好ましく挙げられる。
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチルを好ましく挙げられる。
Preferred examples of the alkyl lactate include methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate and butyl lactate.
Preferable examples of the alkyl alkoxypropionate include ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, and ethyl 3-methoxypropionate.
炭素数4〜10の環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが好ましく挙げられる。 Examples of the cyclic lactone having 4 to 10 carbon atoms include β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ- Caprolactone, γ-octanoic lactone, and α-hydroxy-γ-butyrolactone are preferred.
炭素数4〜10の、環を含有しても良いモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン、3−メチルシクロヘプタノンが好ましく挙げられる。 Examples of the monoketone compound having 4 to 10 carbon atoms which may contain a ring include 2-butanone, 3-methylbutanone, pinacolone, 2-pentanone, 3-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 4- Methyl-2-pentanone, 2-methyl-3-pentanone, 4,4-dimethyl-2-pentanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanone, 2 -Hexanone, 3-hexanone, 5-methyl-3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-methyl-3-heptanone, 5-methyl-3-heptanone, 2,6-dimethyl-4 -Heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 2-nonanone, 3-nonanone, 5-nonanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, 5- Xen-2-one, 3-penten-2-one, cyclopentanone, 2-methylcyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, 2,2-dimethylcyclopentanone, 2,4,4-trimethylcyclopenta Non, cyclohexanone, 3-methylcyclohexanone, 4-methylcyclohexanone, 4-ethylcyclohexanone, 2,2-dimethylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, 2,2,6-trimethylcyclohexanone, cycloheptanone, 2-methylcyclo Preferred are heptanone and 3-methylcycloheptanone.
アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートが好ましく挙げられる。
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが好ましく挙げられる。
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、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が好ましく挙げられる。
Preferred examples of the alkylene carbonate include propylene carbonate, vinylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate.
Examples of the alkyl alkoxyacetate include 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and 1-methoxy-acetate. 2-propyl is preferred.
Preferred examples of the alkyl pyruvate include methyl pyruvate, ethyl pyruvate, and propyl pyruvate.
好ましく使用できる溶剤としては、常温常圧下で、沸点130℃以上の溶剤が挙げられる。具体的には、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、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アセテート、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。特に好ましい溶媒は、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。
本発明に於いては、上記溶剤を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
As a solvent which can be preferably used, a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher under normal temperature and normal pressure can be mentioned. Specifically, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl pyruvate, 2-ethoxyethyl acetate, acetic acid -2- (2-ethoxyethoxy) ethyl and propylene carbonate are mentioned. A particularly preferred solvent is propylene glycol monomethyl ether acetate.
In the present invention, the above solvents may be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含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がより好ましい。
水酸基を含有しない溶剤としては、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、シクロヘキサノンが特に好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、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。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
In this invention, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which contains a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not contain a hydroxyl group as a solvent.
Examples of the solvent containing 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. And propylene glycol monomethyl ether is more preferred.
Examples of the solvent not containing a hydroxyl group include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. Among 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 and cyclohexanone are particularly preferable.
The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
(E)塩基性化合物
本発明のポジ型レジスト組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、(E)塩基性化合物を含有することが好ましい。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
(E) Basic compound The positive resist composition of the present invention preferably contains (E) a basic compound in order to reduce a change in performance over time from exposure to heating.
Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
一般式(A)〜(E)に於いて、
R200 、R201及びR202 は、同一でも異なってもよく、水素原子、炭素数1〜20個のアルキル基、炭素数3〜20個のシクロアルキル基又は炭素数6〜20個のアリール基を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
上記アルキル基は無置換であっても置換基を有するものであってもよく、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキ
シアルキル基、または炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
R203 、R204、R205及びR206 は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
In the general formulas (A) to (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Here, R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
The alkyl group may be unsubstituted or may have a substituent. Examples of the alkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, Or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
The alkyl groups in these general formulas (A) to (E) are more preferably unsubstituted.
好ましい化合物として、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジン、置換もしくは未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペラジン、置換もしくは未置換のアミノモルホリン、置換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン、置換もしくは未置換のピペリジンを挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。 Preferred compounds include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted piperazine, substituted or unsubstituted aminomorpholine, substituted or An unsubstituted aminoalkylmorpholine, a substituted or unsubstituted piperidine can be mentioned, and more preferable compounds are imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, trialkylamine structure, aniline structure or pyridine. Examples thereof include a compound having a structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.
イミダゾール構造を有する化合物としてはイミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール等があげられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物としては1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカー7−エンなどがあげられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としてはトリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシド、具体的にはトリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシド等があげられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物としてはオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになったものであり、例えばアセテート、アダマンタンー1−カルボキシレート、パーフロロアルキルカルボキシレート等があげられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物としては、トリ(n−ブチル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン等を挙げることができる。アニリン化合物としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン等を挙げることができる。水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリン等を挙げることができる。
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, benzimidazole, and the like. As the compound having a diazabicyclo structure, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5,4,0 ] Undecar 7-ene. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group, specifically triphenylsulfonium hydroxide, tris (t-butylphenyl) sulfonium. Examples thereof include hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. The compound having an onium carboxylate structure is a compound having an onium hydroxide structure in which the anion moiety is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. Examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Examples of aniline compounds include 2,6-diisopropylaniline and N, N-dimethylaniline. Examples of the alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Examples of aniline derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
These basic compounds are used alone or in combination of two or more.
塩基性化合物の使用量は、ポジ型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%である。 The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of solid content of a positive resist composition, Preferably it is 0.01-5 mass%.
酸発生剤と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、酸発生剤/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。酸発生剤/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。 The use ratio of the acid generator and the basic compound in the composition is preferably acid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. In other words, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing the reduction in resolution due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The acid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.
(F)界面活性剤
本発明のポジ型レジスト組成物は、更に(F)界面活性剤を含有することが好ましく、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、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含
有することがより好ましい。
(F) Surfactant The positive resist composition of the present invention preferably further contains (F) a surfactant, and is a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (fluorine-based surfactant, silicon-based interface). It is more preferable to contain any one or two or more of an activator and a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom.
本発明のポジ型レジスト組成物が上記(F)界面活性剤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。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、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。
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、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、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)、GF−300、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX−204D、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218、222D((株)ネオス製)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。
When the positive resist composition of the present invention contains the surfactant (F), a resist having good sensitivity and resolution and less adhesion and development defects when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. A pattern can be given.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant 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.
Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431, 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189 , F113, F110, F177, F120, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (manufactured by Toagosei Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M , EF135M, EF351, 352, EF801, EF802, EF 01 (manufactured by Gemco), PF636, PF656, PF6320, PF6520 (manufactured by OMNOVA), FTX-204D, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218, 222D (manufactured by Neos) 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。
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るものでも、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。
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.
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. Or 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、C3F7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 3 F 7 group and (poly (oxy) And a copolymer of (ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate).
また、本発明では、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使用することもできる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。 In the present invention, other surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants can also be used. Specifically, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene nonylphenol ether, etc. Sorbitans such as polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopal Te - DOO, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, may be mentioned polyoxyethylene sorbitan tristearate nonionic surfactants of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as such.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in several combinations.
(F)界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%である。 (F) The usage-amount of surfactant becomes like this. Preferably it is 0.01-10 mass% with respect to positive resist composition whole quantity (except a solvent), More preferably, it is 0.1-5 mass%.
(G)カルボン酸オニウム塩
本発明におけるポジ型レジスト組成物は、(G)カルボン酸オニウム塩を含有しても良い。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、カルボン酸アンモニウム塩などを挙げることができる。特に、(G)カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩が好ましい。更に、本発明の(G)カルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、炭素−炭素2重結合を含有しないことが好ましい。特に好ましいアニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖、分岐、単環または多環環状アルキルカルボン酸アニオンが好ましい。さらに好ましくはこれらのアルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいても良い。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度、解像力が向上し、疎密依存性、露光マージンが改良される。
(G) Carboxylic acid onium salt The positive resist composition in the present invention may contain (G) a carboxylic acid onium salt. Examples of the carboxylic acid onium salt include a carboxylic acid sulfonium salt, a carboxylic acid iodonium salt, and a carboxylic acid ammonium salt. In particular, the (G) carboxylic acid onium salt is preferably an iodonium salt or a sulfonium salt. Furthermore, it is preferable that the carboxylate residue of the (G) carboxylic acid onium salt of the present invention does not contain an aromatic group or a carbon-carbon double bond. As a particularly preferable anion moiety, a linear, branched, monocyclic or polycyclic alkylcarboxylic acid anion having 1 to 30 carbon atoms is preferable. More preferably, an anion of a carboxylic acid in which some or all of these alkyl groups are fluorine-substituted is preferable. The alkyl chain may contain an oxygen atom. This ensures transparency with respect to light of 220 nm or less, improves sensitivity and resolution, and improves density dependency and exposure margin.
フッ素置換されたカルボン酸のアニオンとしては、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオン等が挙げられる。 Fluoro-substituted carboxylic acid anions include fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid, heptafluorobutyric acid, nonafluoropentanoic acid, perfluorododecanoic acid, perfluorotridecanoic acid, perfluorocyclohexanecarboxylic acid, 2 , 2-bistrifluoromethylpropionic acid anion and the like.
これらの(G)カルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。 These (G) carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
(G)カルボン酸オニウム塩の組成物中の含量は、組成物の全固形分に対し、0.1〜20質量%が適当であり、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。 (G) 0.1-20 mass% is suitable for the content in the composition of carboxylic acid onium salt with respect to the total solid of a composition, Preferably it is 0.5-10 mass%, More preferably, it is 1 -7% by mass.
その他の添加剤
本発明のポジ型レジスト組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
Other Additives The positive resist composition of the present invention further promotes solubility in dyes, plasticizers, photosensitizers, light absorbers, alkali-soluble resins, dissolution inhibitors and developers as necessary. A compound (for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic compound having a carboxyl group, or an aliphatic compound) and the like can be contained.
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4,916,210、欧州特許第219294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。
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。
Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, etc. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
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.
〔レジスト組成物の物性〕
本発明のポジ型レジスト組成物は、解像力向上の観点から、膜厚30〜250nmで使用されることが好ましく、より好ましくは、膜厚30〜200nmで使用されることが好ましい。ポジ型レジスト組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
ポジ型レジスト組成物中の全固形分濃度は、一般的には1〜10質量%、より好ましくは1〜8.0質量%、さらに好ましくは1.0〜6.0質量%である。
[Physical properties of resist composition]
The positive resist composition of the present invention is preferably used at a film thickness of 30 to 250 nm, more preferably at a film thickness of 30 to 200 nm, from the viewpoint of improving resolution. Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the positive resist composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property.
The total solid content concentration in the positive resist composition is generally 1 to 10% by mass, more preferably 1 to 8.0% by mass, and still more preferably 1.0 to 6.0% by mass.
〔パターン形成方法〕
本発明のポジ型レジスト組成物は、上記の成分を所定の溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、次のように所定の支持体上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターは0.1ミクロン以下、より好ましくは0.05ミクロン以下、更に好ましくは0.03ミクロン以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。
[Pattern formation method]
The positive resist composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined solvent, preferably the above mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution on a predetermined support as follows. The filter used for filter filtration is preferably made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon of 0.1 microns or less, more preferably 0.05 microns or less, and still more preferably 0.03 microns or less.
例えば、ポジ型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、リンスする。これにより良好なパターンを得ることができる。
For example, a positive resist composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate coating method such as a spinner or a coater, and dried to form a resist film. Form.
The resist film is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask, preferably baked (heated), developed and rinsed. Thereby, a good pattern can be obtained.
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 and F 2 excimer laser are preferable.
本発明においては、必要により、レジスト膜の下層に市販の無機あるいは有機反射防止膜を形成することができる。 In the present invention, a commercially available inorganic or organic antireflection film can be formed below the resist film as necessary.
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性
樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−87115号記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。
As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for film formation. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin, a light absorber, and maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a coalescence and a diamine type light absorbing agent, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. An acrylic resin-type antireflection film in the same molecule, a composition comprising methylol melamine and a benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-87115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like.
また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。 In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, and AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley may be used. it can.
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。
さらに、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
リンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理または、リンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
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.
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline aqueous solution.
As the rinsing liquid, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.
Further, after the development process or the rinsing process, a process of removing the developer or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
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(液浸媒体)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。用いる液浸媒体としては空気よりも屈折率の高い液体であればいずれのものでも用いることができるが好ましくは純水である。また、液浸露光を行なう際に液浸媒体と感光性膜が直接触れ合わないようにするために感光性膜の上にさらにオーバーコート層を設けても良い。これにより感光性膜から液浸媒体への組成物の溶出が抑えられ、現像欠陥が低減する。 Exposure (immersion exposure) may be performed by filling a liquid (immersion medium) 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. As the immersion medium to be used, any liquid can be used as long as it has a higher refractive index than air, but pure water is preferred. Further, an overcoat layer may be further provided on the photosensitive film so that the immersion medium and the photosensitive film do not come into direct contact with each other during the immersion exposure. Thereby, the elution of the composition from the photosensitive film to the immersion medium is suppressed, and development defects are reduced.
液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつレジスト上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the resist. In the case of an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.
Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.
液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上のレジスト層を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤と
しては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。
When water is used as the immersion liquid, the surface tension of the water is decreased and the surface activity is increased, so that the resist layer on the wafer is not dissolved and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element can be ignored. An additive (liquid) may be added in a small proportion. The additive is preferably an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, and specifically includes methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained. On the other hand, when an opaque substance or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with respect to 193 nm light, the optical image projected on the resist is distorted. Therefore, distilled water is preferable as the water to be used. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いてもよい。
The electrical resistance of water is desirably 18.3 MQcm or more, the TOC (organic substance concentration) is desirably 20 ppb or less, and deaeration treatment is desirably performed.
Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive for increasing the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.
本発明のポジ型レジスト組成物によるレジスト膜と液浸液との間には、レジスト膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(「保護膜」又は「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、レジスト上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、レジストと混合せず、さらにレジスト上層に均一に塗布できることが好ましい。
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。
In order to prevent the resist film from coming into direct contact with the immersion liquid between the resist film made of the positive resist composition of the present invention and the immersion liquid, an immersion liquid hardly soluble film (“protective film” or “topcoat”) is used. May also be provided. The necessary functions for the top coat are suitability for application to the upper layer of the resist, radiation, especially transparency to 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the resist and can be uniformly applied to the resist upper layer.
From the viewpoint of 193 nm transparency, the topcoat is preferably a polymer that does not contain an aromatic, and specifically, a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, a polymethacrylic acid, a polyacrylic acid, a polyvinyl ether, a silicon-containing polymer, And fluorine-containing polymers. From the viewpoint of contaminating the optical lens when impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.
トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジストへの浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程がレジストの現像処理工程と同時にできるという点では、アルカリ現像液により剥離できることが好ましい。アルカリ現像液で剥離するという観点からは、トップコートは酸性が好ましいが、レジストとの非インターミクス性の観点から、中性であってもアルカリ性であってもよい。
トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。
When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist is preferable. It is preferable that the peeling process can be performed with an alkali developer in that the peeling process can be performed simultaneously with the resist development process. From the viewpoint of peeling with an alkaline developer, the topcoat is preferably acidic, but may be neutral or alkaline from the viewpoint of non-intermixability with the resist.
The resolution is improved when there is no difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In the case of using water as the immersion liquid in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), the top coat for ArF immersion exposure is preferably close to the refractive index of the immersion liquid. From the viewpoint of making the refractive index close to the immersion liquid, it is preferable to have fluorine atoms in the topcoat. A thin film is more preferable from the viewpoint of transparency and refractive index.
トップコートがレジストと混合せず、さらに液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコート溶剤はレジスト溶媒難溶かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。さらに、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。 It is preferred that the top coat is not mixed with the resist and further not mixed with the immersion liquid. From this viewpoint, when the immersion liquid is water, the topcoat solvent is preferably a resist solvent hardly soluble and water-insoluble medium. Furthermore, when the immersion liquid is an organic solvent, the topcoat may be water-soluble or water-insoluble.
本発明のレジスト組成物は、レジスト膜とした際に水のレジスト膜に対する後退接触角が65°以上であることが好ましく、70°以上であることがより好ましい。ここで、後退接触角は常温常圧下において、レジスト膜を傾けて液滴が落下し始めるときの後退の接触角である。一般に後退接触角は転落角とほぼ相関し、後退接触角が高く、転落角が小さい膜ほど水はじきがよいことを示す。 When the resist composition of the present invention is used as a resist film, the receding contact angle of water with respect to the resist film is preferably 65 ° or more, and more preferably 70 ° or more. Here, the receding contact angle is the receding contact angle when the resist film is tilted and the liquid droplet starts to fall under normal temperature and normal pressure. In general, the receding contact angle is substantially correlated with the falling angle, and a film having a higher receding contact angle and a smaller falling angle indicates better water repelling.
〔2〕保護膜形成組成物
(S)溶剤
本発明の保護膜形成組成物は、樹脂(A)をレジスト膜を腐食しない溶剤に溶解して調製する。
[2] Protective film forming composition (S) Solvent The protective film forming composition of the present invention is prepared by dissolving the resin (A) in a solvent that does not corrode the resist film.
ここで、「レジスト膜を腐食しない」とは、ポジ型レジスト組成物をシリコンウェハー上に塗布、乾燥させてレジスト膜を形成させた後、溶剤(S)に23℃で1分間浸漬、乾燥させ、膜厚測定を行った場合、膜厚が減少しない性質をいう。
レジスト膜を腐食しない溶剤としては、溶解度パラメータがレジスト溶剤よりも2〜5程度大きいものが好ましく、溶解度パラメータが2.5〜5、好ましくは3〜5、更に好ましくは、3.5〜5のものがよい。
Here, “does not corrode the resist film” means that a positive resist composition is applied on a silicon wafer and dried to form a resist film, which is then immersed in a solvent (S) at 23 ° C. for 1 minute and dried. When the film thickness is measured, it means the property that the film thickness does not decrease.
As a solvent that does not corrode the resist film, a solvent whose solubility parameter is about 2 to 5 larger than that of the resist solvent is preferable, the solubility parameter is 2.5 to 5, preferably 3 to 5, and more preferably 3.5 to 5. Things are good.
溶剤は、沸点100℃〜200℃の溶剤が好ましい。
本発明において、溶剤は一種でもよいし、さらに別の溶剤を混合して用いてもよい。
The solvent is preferably a solvent having a boiling point of 100 ° C to 200 ° C.
In the present invention, one kind of solvent may be used, or another solvent may be mixed and used.
本発明の保護膜形成組成物において用いられる溶剤は、複数を混合して混合溶剤として用いることで、本発明の効果をより優れたものとする上で好ましい。混合溶剤としては、特に限定されないが、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素溶剤、フッ素系溶剤のような無極性溶剤に対して、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、含窒素溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤のような極性溶剤を加えた混合溶剤が好ましい。
炭化水素系溶剤としては芳香族炭化水素系溶剤と脂肪族炭化水素溶媒が挙げられる。芳香族炭化水素溶媒としては、トルエン、エチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、ナフタレン、ジメチルナフタレン、シメン、テトラリン、ビフェニル、メシチレン等が挙げられる。脂肪族炭化水素系溶剤としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、p−メンタン、デカリン、イソオクタン、イソドデカン、シクロヘキセン、シクロペンタン、ジペンテン、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM((株)小倉興産製)、テレピン油、デカヒドロナフタリン、リモネン、ベンジン、キョーワゾールC−800、シェルゾール、アイソゾール、リグロイン(ゴードー工業(株)社製)等が挙げられる。露光光源がArF露光である場合には、193透明性の観点から、脂肪族炭化水素溶媒が好ましい。
ハロゲン化炭化水素溶剤としては、塩化メチレン、塩化ヘキシル、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等が挙げられる。
フッ素系溶剤としては、1,4−ジフルオロベンゼン、1,1,2,2−テトラクロロジフルオロエタン、テトラフルオロプロパノール、トリフルオロアセト酢酸エチル、パーフルオロヘプタン、ヘキサフルオロイソプロパノール、パーフルオロブチルエタノール、ペンタフルオロプロパノール、ヘキサフルオロベンゼン、パーフルオロブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロポリエーテル類、フルオロフェノール類等が挙げられる。
The solvent used in the protective film-forming composition of the present invention is preferably used by mixing a plurality of solvents as a mixed solvent, thereby further improving the effects of the present invention. The mixed solvent is not particularly limited, but is a non-polar solvent such as a hydrocarbon solvent, a halogenated hydrocarbon solvent, a fluorine solvent, an alcohol solvent, an ether solvent, a nitrogen-containing solvent, an ester solvent, A mixed solvent to which a polar solvent such as a ketone solvent is added is preferable.
Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents and aliphatic hydrocarbon solvents. Examples of the aromatic hydrocarbon solvent include toluene, ethylbenzene, amylbenzene, isopropylbenzene, xylene, cyclohexylbenzene, naphthalene, dimethylnaphthalene, cymene, tetralin, biphenyl, mesitylene and the like. Aliphatic hydrocarbon solvents include hexane, heptane, octane, nonane, decane, dodecane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, p-menthane, decalin, isooctane, isododecane, cyclohexene, cyclopentane, dipentene, isopar E, isopar G, Isopar H, Isopar L, Isopar M (manufactured by Kokura Kosan Co., Ltd.), turpentine oil, decahydronaphthalene, limonene, benzine, Kyowasol C-800, shellsol, isosol, ligroin (manufactured by Gordo Kogyo Co., Ltd.) ) And the like. When the exposure light source is ArF exposure, an aliphatic hydrocarbon solvent is preferable from the viewpoint of 193 transparency.
Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include methylene chloride, hexyl chloride, chlorobenzene, bromobenzene and the like.
Fluorine solvents include 1,4-difluorobenzene, 1,1,2,2-tetrachlorodifluoroethane, tetrafluoropropanol, ethyl trifluoroacetoacetate, perfluoroheptane, hexafluoroisopropanol, perfluorobutylethanol, pentafluoro Examples include propanol, hexafluorobenzene, perfluorobutyltetrahydrofuran, perfluoropolyethers, and fluorophenols.
アルコール系溶剤としては、アミルアルコール、イソアミルアルコール、ヘキサノール、3−ヘプタノール、2−エチルブタノール、2−エチルヘキサノール、オクタノール、ノナノール、ネオペンチルアルコール、シクロヘキサノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、テトラフルオロプロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、パーフルオロブチルエタノール、ペンタフルオロプロパノール、フルオロフェノール等が挙げられる。
エーテル系溶剤としては、アニソール、ジオキサン、ジオキソラン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
含窒素溶剤としては、アセトニトリル、イソプロパノールアミン、エチルへキシルアミン、N−エチルモルホリン、ジイソプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、ジ−n−ブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、トリプロピルアミン等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、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、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、エチル−n−ブチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
Alcohol solvents include amyl alcohol, isoamyl alcohol, hexanol, 3-heptanol, 2-ethylbutanol, 2-ethylhexanol, octanol, nonanol, neopentyl alcohol, cyclohexanol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propylene glycol, tetrafluoropropanol , Hexafluoroisopropanol, perfluorobutylethanol, pentafluoropropanol, fluorophenol and the like.
Examples of the ether solvent include anisole, dioxane, dioxolane, dibutyl ether, tetrahydrofuran and the like.
Examples of the nitrogen-containing solvent include acetonitrile, isopropanolamine, ethylhexylamine, N-ethylmorpholine, diisopropylamine, cyclohexylamine, di-n-butylamine, tetramethylethylenediamine, and tripropylamine.
Examples of the ester solvent include ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, and γ-butyrolactone.
Examples of the ketone solvent include ethyl-n-butyl ketone, diisobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl-n-butyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, and methyl ethyl ketone.
上述の極性溶剤、無極性溶剤の組み合わせは特に限定されないが、特に無極性溶剤として上記の炭化水素系溶剤や含フッ素無極性溶剤を使用し、極性溶剤として上記のアルコール系溶剤を使用する組み合わせが好ましい。 The combination of the above-mentioned polar solvent and nonpolar solvent is not particularly limited, but in particular, there is a combination using the above hydrocarbon solvent or fluorine-containing nonpolar solvent as the nonpolar solvent and the above alcohol solvent as the polar solvent. preferable.
本発明の保護膜形成組成物は、更に界面活性剤を含有することができる。界面活性剤としては、前記(F)で記載したものと同様のものを使用することができる。
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。
界面活性剤の使用量は、保護膜形成組成物の全量(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。
本発明の保護膜形成組成物中の、上記の樹脂(A)、界面活性剤などの全固形分の濃度は1〜5質量%であることが好ましい。
The protective film-forming composition of the present invention can further contain a surfactant. As the surfactant, the same surfactants as described in the above (F) can be used.
These surfactants may be used alone or in several combinations.
The amount of the 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 protective film-forming composition (excluding the solvent).
In the protective film-forming composition of the present invention, the concentration of the total solids such as the resin (A) and the surfactant is preferably 1 to 5% by mass.
本発明の保護膜形成組成物は、レジスト膜上に塗布されるなどして保護膜を形成し、レジスト膜内部への液浸液の浸透、および、レジスト膜成分の液浸液への溶出を防ぐ機能も有するものである。塗布の手段は適用するプロセスにあわせて適宜設定され、特に限定されるものではなく、スピンコート等の手段を用いることができる。 The composition for forming a protective film of the present invention forms a protective film by, for example, being applied onto a resist film, so that the immersion liquid penetrates into the resist film and the resist film components are eluted into the immersion liquid. It also has a function to prevent. The means for coating is appropriately set according to the process to be applied, and is not particularly limited, and means such as spin coating can be used.
保護膜は、露光光源に対して透明であることが好ましいという観点から、薄膜の方が好ましく、通常1nm〜300nm、好ましくは10nm〜150nmの厚さで形成される。膜の露光光透過率が好ましくは50%〜80%、より好ましくは60%〜70%となる膜厚であることが好ましい。露光光透過率は、樹脂の重合成分を調節するなどで調整できる。たとえば、樹脂が含有する芳香環の量を減らすことで、ArF光の透過率を高めることができる。
また、保護膜からの溶出物により液浸液やレンズが汚染されることを防ぐため、保護膜からの溶出量は少ないことが好ましい。
The protective film is preferably a thin film from the viewpoint that it is preferably transparent to the exposure light source, and is usually formed with a thickness of 1 nm to 300 nm, preferably 10 nm to 150 nm. It is preferable that the exposure light transmittance of the film is 50% to 80%, more preferably 60% to 70%. The exposure light transmittance can be adjusted by adjusting the polymerization component of the resin. For example, the transmittance of ArF light can be increased by reducing the amount of aromatic rings contained in the resin.
Further, in order to prevent the immersion liquid and the lens from being contaminated by the eluate from the protective film, it is preferable that the elution amount from the protective film is small.
保護膜の屈折率は、解像性の観点からレジスト膜の屈折率に近いことが好ましい。屈折率の調整は、保護膜形成組成物の成分、とくに樹脂の組成、繰り返し単位の比率を制御することで行うことができる。
保護膜形成組成物は、保護膜を形成する際に均一に塗布できるものが好ましい。塗布性(塗布均一性)は、溶剤の種類や、界面活性剤等や他の添加剤を適宜選択し、その添加量を調整することで改善できる。
The refractive index of the protective film is preferably close to the refractive index of the resist film from the viewpoint of resolution. The refractive index can be adjusted by controlling the components of the protective film forming composition, particularly the resin composition and the ratio of repeating units.
The protective film-forming composition is preferably one that can be applied uniformly when forming the protective film. The applicability (coating uniformity) can be improved by appropriately selecting the type of solvent, surfactant, etc. and other additives and adjusting the amount of addition.
保護形成組成物は、上記レジスト組成物と同様に、金属を含有しないことが好ましい。
保護膜形成組成物は、レジスト膜上へ塗布して膜を形成するため、レジスト膜と界面にて混合しないものであることが好ましい。
Like the resist composition, the protective forming composition preferably does not contain a metal.
Since the protective film-forming composition is applied onto the resist film to form a film, the protective film-forming composition is preferably not mixed with the resist film at the interface.
保護膜は、アルカリ現像液に対する溶解速度が50nm/秒より大きいことが好ましい。溶解速度は、リソテックジャパン(株)製レジスト溶解速度解析装置(RDA790)を用いて、23℃にて、アルカリ現像液として、2.38質量%のテトラメチルアンモニウム水溶液を使用して測定することができる。 The protective film preferably has a dissolution rate in an alkaline developer of greater than 50 nm / second. The dissolution rate should be measured using a 2.38 mass% tetramethylammonium aqueous solution as an alkaline developer at 23 ° C. using a resist dissolution rate analyzer (RDA790) manufactured by RISOTEC JAPAN. Can do.
本発明の保護膜形成組成物は、保護膜とした際に水の保護膜膜に対する後退接触角が65°以上であることが好ましく、70°以上であることがより好ましい。ここで、後退接触角は常温常圧下において、保護膜を傾けて液滴が落下し始めるときの後退の接触角である。一般に後退接触角は転落角とほぼ相関し、後退接触角が高く、転落角が小さい膜ほど水はじきがよいことを示す。 When the protective film forming composition of the present invention is used as a protective film, the receding contact angle of water with respect to the protective film is preferably 65 ° or more, more preferably 70 ° or more. Here, the receding contact angle is the receding contact angle when the protective film is tilted and the liquid droplet starts to fall under normal temperature and normal pressure. In general, the receding contact angle is substantially correlated with the falling angle, and a film having a higher receding contact angle and a smaller falling angle indicates better water repelling.
〔パターン形成方法〕
本発明の保護膜形成組成物は、通常、上記の成分を溶剤に溶解し、基板上のレジスト膜上に塗布して用いる。
すなわち、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上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により、任意の厚み(通常50〜500nm)で塗布する。この際、基板上に適宜反射防止膜を設けた上でレジスト膜を形成することも好ましい。塗布後、スピンまたはベークにより乾燥し、レジスト膜を形成する。
さらに、レジスト組成物と同様に、レジスト膜上にスピナー、コーター等を用いて保護膜形成組成物を塗布、スピンまたはベークにより乾燥し、保護膜を形成する。
なお、ベーク温度は60〜100℃が好ましい。
[Pattern formation method]
The protective film-forming composition of the present invention is usually used by dissolving the above components in a solvent and applying the solution on a resist film on a substrate.
That is, the resist composition is applied to an arbitrary thickness (usually 50 to 500 nm) by a suitable application method such as a spinner or a coater on a substrate used for manufacturing a precision integrated circuit element. At this time, it is also preferable to form a resist film after appropriately providing an antireflection film on the substrate. After application, the resist film is formed by drying by spinning or baking.
Further, similarly to the resist composition, a protective film-forming composition is applied onto the resist film using a spinner, a coater or the like, and dried by spinning or baking to form a protective film.
The baking temperature is preferably 60 to 100 ° C.
ついでパターン形成のためマスクなどを通し、液浸液を介して露光(液浸露光)する。
露光量は適宜設定できるが、通常1〜100mJ/cm2である。露光後、好ましくはスピンまたは/かつベークを行い、現像、リンスを行い、パターンを得る。尚、本発明において、保護膜は、現像工程で現像液に溶解・剥離するため、別段剥離工程を設ける必要は無い。
露光後はベークを行うことが好ましく、ベーク温度は、通常30〜300℃である。露光から現像処理までの引き置き時間(PED)の変動によるレジストパターンの線幅変化の観点から、露光からベーク工程までの時間は短いほうがよい。
ここで露光光としては、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線である。具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線等が挙げられる。
Next, exposure (immersion exposure) is performed through an immersion liquid through a mask for pattern formation.
Although an exposure amount can be set suitably, it is 1-100 mJ / cm < 2 > normally. After exposure, preferably, spinning or / and baking is performed, development and rinsing are performed to obtain a pattern. In the present invention, the protective film dissolves and peels in the developing solution in the developing step, so that it is not necessary to provide a separate peeling step.
Baking is preferably performed after exposure, and the baking temperature is usually 30 to 300 ° C. From the viewpoint of the change in the line width of the resist pattern due to fluctuations in the holding time (PED) from exposure to development processing, the time from exposure to baking is better.
Here, the exposure light is preferably far ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specific examples include KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-rays, and the like.
使用することができる基板としては、通常のBareSi基板、SOG基板、あるいは、反射防止膜を有する基板等を挙げることができる。 Examples of the substrate that can be used include a normal BareSi substrate, an SOG substrate, and a substrate having an antireflection film.
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、α−シリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型が用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−7115号記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。
また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、ARC25、シプレー社製のAC−2、AC−3、AR19、AR20等を使用することもできる。
As the antireflection film, an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, α-silicon, and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for film formation. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin, a light absorber, and maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a coalescence and a diamine type light absorbing agent, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. An acrylic resin-type antireflection film in the same molecule, a composition comprising methylol melamine and a benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-7115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like.
Further, as the organic antireflection film, DUV30 series, DUV-40 series, ARC25, AC-2, AC-3, AR19, AR20, etc., manufactured by Brewer Science can be used.
本発明の保護膜を用いる液浸露光において、レジストは、特に限定されず、通常使用されているものの中から任意に選ぶことができ、ポジ型、ネガ型のいずれのものでもよい。 In immersion exposure using the protective film of the present invention, the resist is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from those usually used, and may be either positive type or negative type.
レジストとしては、最近の超微細加工に適応し得る諸要求特性を充分備えたポジ型およびネガ型レジストが好適に使用でき、本発明では特に化学増幅型レジスト、更にはポジ型レジストを好ましく用いることができる。 As the resist, positive type and negative type resists having sufficient characteristics that can be applied to recent ultra-fine processing can be suitably used. In the present invention, a chemical amplification type resist, and further a positive type resist are preferably used. Can do.
化学増幅型レジストとしては、光等の活性エネルギー線により酸を発生するいわゆる酸発生剤を用いるものが代表的なものとして挙げられる。例えば、ネガ型の化学増幅型レジストは、通常、ベースポリマー、光酸発生剤、架橋剤の3成分系のものが用いられる。そして、レジスト露光時、その露光部において、光照射により発生した酸が架橋反応を起させ、現像液に対する溶解性を低下させるよう作用する。一方、ポジ型の化学増幅型レジストは、通常、溶解抑止機能をもつ保護基でブロックされた部位をもつベースポリマーと光酸発生剤を含む2成分系のものと、ベースポリマー、酸発生剤、溶解抑止剤の3成分系のものとがある。そして、レジスト露光時、その露光部において、光照射により発生した酸がポリマーの保護基を外して現像液に対する溶解性を高めるように作用する。 Typical examples of the chemically amplified resist include those using a so-called acid generator that generates an acid by active energy rays such as light. For example, as the negative chemically amplified resist, a three-component system of a base polymer, a photoacid generator, and a crosslinking agent is usually used. At the time of resist exposure, the acid generated by light irradiation causes a crosslinking reaction in the exposed portion, and acts to reduce the solubility in the developer. On the other hand, a positive chemically amplified resist is usually a two-component system including a base polymer having a site blocked with a protective group having a dissolution inhibiting function and a photoacid generator, a base polymer, an acid generator, There are some three-component dissolution inhibitors. Then, at the time of resist exposure, in the exposed portion, the acid generated by light irradiation acts to remove the protective group of the polymer and increase the solubility in the developer.
露光光源がArFエキシマレーザー(波長:193nm)である場合には、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶化する樹脂と光酸発生剤とを含む2成分系のものが好ましい。
特に、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶化する樹脂は、単環または多環の脂環炭化水素構造を有するアクリルまたはメタクリル系樹脂であることが好ましく、ラクトン残基、アダマンタン残基を有することがさらに好ましい。
When the exposure light source is an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), a two-component system containing a resin that is solubilized in an alkaline developer by the action of an acid and a photoacid generator is preferred.
In particular, the resin that is solubilized in the alkaline developer by the action of an acid is preferably an acrylic or methacrylic resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure, and has a lactone residue or an adamantane residue. Is more preferable.
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(CSMA)の合成)
1Lの三口フラスコにメタクリルアミド69g、トリエチルアミン136g、テトラヒドロフラン130mLを調整し氷冷した。この溶液に、カンファ−スルホニルクロリド161gをテトラヒドロフラン200mLに溶かした溶液を1.5時間かけて滴下し、1時間攪拌した。反応終了後、2mol/Lの希塩酸で中和し、酢酸エチルにて2回抽出した。油層を2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で抽出した。水層を氷冷後、塩酸を滴下して晶析、析出した白色結晶を濾取し、水洗浄して、目的物である下記化合物(CSMA)103gを得た。
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.91(s, 3H), 1.08 (s, 3H), 1.47 (td, 1H), 2.03 (m, 4H), 2.00(s, 3H), 2.36(m, 2H), 3.38 (d, 1H), 3.93 (d, 1H), 5.65 (d, 1H), 5.92 (d, 1H), 8.65 (bs, 1H)
Synthesis Example 1 (Synthesis of Compound (CSMA))
In a 1 L three-necked flask, 69 g of methacrylamide, 136 g of triethylamine, and 130 mL of tetrahydrofuran were prepared and cooled on ice. To this solution, 161 g of camphor-sulfonyl chloride dissolved in 200 mL of tetrahydrofuran was added dropwise over 1.5 hours and stirred for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction mixture was neutralized with 2 mol / L dilute hydrochloric acid and extracted twice with ethyl acetate. The oil layer was extracted with 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution. The aqueous layer was ice-cooled, and hydrochloric acid was added dropwise for crystallization. The precipitated white crystals were collected by filtration and washed with water to obtain 103 g of the target compound (CSMA) shown below.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 0.91 (s, 3H), 1.08 (s, 3H), 1.47 (td, 1H), 2.03 (m, 4H), 2.00 (s, 3H), 2.36 (m , 2H), 3.38 (d, 1H), 3.93 (d, 1H), 5.65 (d, 1H), 5.92 (d, 1H), 8.65 (bs, 1H)
合成例2(化合物(TFSMA)の合成)
300mLの三角フラスコに、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸クロリド133g、酢酸エチル750mLを調整した。この溶液に、アンモニア水122mLを滴下し、1時間攪拌した。反応終了後、2mol/Lの希塩酸で中和し、酢酸エチルにて2回抽出した。油層を硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮してペンタフルオロベンゼンスルホンアミド160gを得た。これをN−メチルピロリドン500mLに溶解し、トリエチルアミン153mLを滴下、N,N−ジメチルアミノピリジン6gを添加し、溶解するまで攪拌した。氷冷後、メタクリル酸クロリド53mLをN−メチルピロリドン250mLに溶かした溶液を1.5時間かけて滴下し、2時間攪拌した。反応終了後、2mol/Lの希塩酸で中和し、酢酸エチルにて2回抽出した。油層を硫酸ナトリウムで乾燥、濃縮後、シリカゲルカラム(ヘキサン:酢酸エチル=1:1)で分離した。化合物をヘキサンで結晶化、さらに再結晶して目的物である下記化合物(TFSMA)80gを得た。
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.95 (s, 3H), 5.75 (d, 1H), 5.94 (d, 1H), 9.10 (bs,
1H)
19F-NMR (400 MHz, CDCl3) δ-135.1 (m ,2F), -142.7 (m, 1F), -158.0 (m, 2F)
Synthesis Example 2 (Synthesis of Compound (TFSMA))
In a 300 mL Erlenmeyer flask, 133 g of pentafluorobenzenesulfonic acid chloride and 750 mL of ethyl acetate were prepared. To this solution, 122 mL of aqueous ammonia was added dropwise and stirred for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction mixture was neutralized with 2 mol / L dilute hydrochloric acid and extracted twice with ethyl acetate. The oil layer was dried over sodium sulfate and concentrated to obtain 160 g of pentafluorobenzenesulfonamide. This was dissolved in 500 mL of N-methylpyrrolidone, 153 mL of triethylamine was added dropwise, 6 g of N, N-dimethylaminopyridine was added, and the mixture was stirred until dissolved. After ice cooling, a solution prepared by dissolving 53 mL of methacrylic acid chloride in 250 mL of N-methylpyrrolidone was added dropwise over 1.5 hours and stirred for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was neutralized with 2 mol / L dilute hydrochloric acid and extracted twice with ethyl acetate. The oil layer was dried over sodium sulfate and concentrated, and then separated on a silica gel column (hexane: ethyl acetate = 1: 1). The compound was crystallized from hexane and recrystallized to obtain 80 g of the following compound (TFSMA) which was the target product.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 1.95 (s, 3H), 5.75 (d, 1H), 5.94 (d, 1H), 9.10 (bs,
1H)
19 F-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ-135.1 (m, 2F), -142.7 (m, 1F), -158.0 (m, 2F)
下記化合物(CSTA)を、化合物(CSMA)と同様に合成した。また、下記化合物(TFSTA)、下記化合物(TSISMA)及び下記化合物(TSISTA)を、化合物(TFSMA)と同様に合成した。 The following compound (CSTA) was synthesized in the same manner as the compound (CSMA). In addition, the following compound (TFSTA), the following compound (TSISSMA), and the following compound (TSISTA) were synthesized in the same manner as the compound (TFSMA).
合成例3(樹脂(A−1)の合成)
メタクリル酸ノナフルオロヘキシル、化合物(CSMA)を70/30の割合(モル比)で仕込み、プロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解し、固形分濃度22質量%の溶液450gを調製した。この溶液に和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601を5mol%を加え、これを窒素雰囲気下、6時間かけて80℃に加熱したシクロヘキサノン50mLに滴下した。滴下終了後、2時間撹拌し、反応液を得た。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、10倍量のメタノールに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である下記樹脂(A−1)を得た。
1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(モル比)は、72/28であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は12000、分散度は2.1であった。
下記樹脂(A−2)、下記樹脂(A−3)及び下記樹脂(A−4)を、樹脂(A−1)と同様の方法で合成した。
Synthesis Example 3 (Synthesis of Resin (A-1))
Nonafluorohexyl methacrylate and the compound (CSMA) were charged at a ratio (molar ratio) of 70/30 and dissolved in propylene glycol monomethyl ether to prepare 450 g of a solution having a solid concentration of 22% by mass. To this solution, 5 mol% of a polymerization initiator V-601 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added, and this was added dropwise to 50 mL of cyclohexanone heated to 80 ° C. over 6 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of dropping, the mixture was stirred for 2 hours to obtain a reaction solution. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 10 times the amount of methanol, and the precipitated white powder was collected by filtration to obtain the following resin (A-1) as the target product.
The repeating unit composition ratio (molar ratio) determined from 1 H-NMR was 72/28. Moreover, the weight average molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 12000, and dispersion degree was 2.1.
The following resin (A-2), the following resin (A-3) and the following resin (A-4) were synthesized in the same manner as the resin (A-1).
合成例4(樹脂(A−5)の合成)
アリルトリメチルシラン、化合物(CSTA)を50/50の割合(モル比)で仕込み、テトラヒドロフランに溶解し、固形分濃度50質量%の溶液50gを調製した。この溶液に和光純薬工業(株)製重合開始剤V−65を0.2mol%を加え、これを窒素雰囲気下、6時間攪拌し、反応液を得た。反応終了後、テトラヒドロフランを15mL追加して反応液を室温まで冷却した。この溶液をヘキサン:酢酸エチル=9:1(質量比)の混合溶液600mLに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である下記樹脂(A−5)を得た。
1H-NMRから求めた繰り返し単位組成比(モル比)は、50/50であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は5600、分散度は1.5であった。
下記樹脂(A−6)、下記樹脂(A−7)、下記樹脂(A−8)、下記樹脂(A−9)及び下記樹脂(A−10)を、樹脂(A−5)と同様の方法で合成した。
Synthesis Example 4 (Synthesis of Resin (A-5))
Allyltrimethylsilane and compound (CSTA) were charged at a ratio (molar ratio) of 50/50 and dissolved in tetrahydrofuran to prepare 50 g of a solution having a solid concentration of 50% by mass. To this solution, 0.2 mol% of a polymerization initiator V-65 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added and stirred for 6 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a reaction solution. After completion of the reaction, 15 mL of tetrahydrofuran was added and the reaction solution was cooled to room temperature. This solution was crystallized into 600 mL of a mixed solution of hexane: ethyl acetate = 9: 1 (mass ratio), and the precipitated white powder was collected by filtration to obtain the following resin (A-5) as the target product.
The repeating unit composition ratio (molar ratio) determined from 1 H-NMR was 50/50. Moreover, the standard polystyrene conversion weight average molecular weight calculated | required by GPC measurement was 5600, and dispersion degree was 1.5.
The following resin (A-6), the following resin (A-7), the following resin (A-8), the following resin (A-9) and the following resin (A-10) are the same as the resin (A-5). Synthesized by the method.
以下に樹脂(A−1)〜(A−10)の構造を示す。 The structures of the resins (A-1) to (A-10) are shown below.
下記表1に、樹脂(A−1)〜(A−10)の組成(繰り返し単位モル比、各繰り返し単位と左から順に対応)、Mw(重量平均分子量)、Mw/Mn(分散度)を示す。 Table 1 below shows the compositions of resin (A-1) to (A-10) (repeating unit molar ratio, corresponding to each repeating unit in order from the left), Mw (weight average molecular weight), and Mw / Mn (dispersion degree). Show.
実施例で用いた酸分解性樹脂(B)の構造を以下に示す。 The structure of the acid-decomposable resin (B) used in the examples is shown below.
下記表2に、酸分解性樹脂(B−1)〜(B−6)の組成(繰り返し単位モル比、各繰り返し単位と左から順に対応)、Mw(重量平均分子量)、Mw/Mn(分散度)を示す。 Table 2 below shows the composition of acid-decomposable resins (B-1) to (B-6) (repeating unit molar ratio, corresponding to each repeating unit in order from the left), Mw (weight average molecular weight), Mw / Mn (dispersion). Degree).
実施例1〜12及び比較例1
<レジスト調製>
下記表3に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度6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組成物を下記の方法で評価し、結果を表3に示した。尚、表における各成分について、複数使用した場合の比は質量比である。
Examples 1 to 12 and Comparative Example 1
<Resist preparation>
The components shown in Table 3 below were dissolved in a solvent, and a solution with a solid content of 6% by mass was prepared for each, and this was filtered through a 0.1 μm polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist composition was evaluated by the following method, and the results are shown in Table 3. In addition, about each component in a table | surface, ratio when using two or more is a mass ratio.
〔評価〕
(通常露光)
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。その上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、200nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、σo/σi=0.85/0.55)を用いてパターン露光した。その後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質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
[Evaluation]
(Normal exposure)
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 positive resist composition prepared thereon was applied and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 200 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, σo / σi = 0.85 / 0.55 manufactured by ASML). Thereafter, heating was performed at 120 ° C. for 60 seconds, followed by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern.
(液浸露光)
本条件は、純水を用いた液浸露光法によりレジストパターンを形成するものである。
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。その上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、120℃で、60秒間ベークを行い、200nmのレジスト膜を形成した。得られたウエハーをArFエキシマレーザー液浸スキャナー(NA0.75)を用い、パターン露光した。液浸液としては不純物5ppb以下の超純水を使用した。その後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質量%)で30秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥してレジストパターンを得た。
(Immersion exposure)
This condition is to form a resist pattern by an immersion exposure method using pure water.
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 positive resist composition prepared thereon was applied and baked at 120 ° C. for 60 seconds to form a 200 nm resist film. The obtained wafer was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser immersion scanner (NA 0.75). As the immersion liquid, ultrapure water having impurities of 5 ppb or less was used. Thereafter, heating was performed at 120 ° C. for 60 seconds, followed by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) for 30 seconds, rinsing with pure water, and spin drying to obtain a resist pattern.
〔ラインエッジラフネス〕
ラインパターンの長手方向のエッジ5μmの範囲について、エッジがあるべき基準線からの距離を測長SEM((株)日立製作所製S−8840)により50ポイント測定し、標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
[Line edge roughness]
For the range of 5 μm edge in the longitudinal direction of the line pattern, measure the distance from the reference line where the edge should be at 50 points with a length measuring SEM (S-8840, manufactured by Hitachi, Ltd.), calculate the standard deviation, and calculate 3σ did. A smaller value indicates better performance.
〔水追随性〕
シリコンウエハー上に調製したポジ型レジスト組成物を塗布し、130℃で60秒間ベークを行い、160nmのレジスト膜を形成した。次に、図1に示すように、得られたポジ型レジスト組成物を塗布したウエハー1と石英ガラス基板3との間に純水2を満たした。
この状態にて石英ガラス基板3をレジスト塗布基板1の面に対して平行に移動(スキャン)させ、それに追随する純水2の様子を目視で観測した。石英ガラス基板3のスキャン速度を徐々に上げていき、純水2が石英ガラス基板3のスキャン速度に追随できず後退側で水滴が残り始める限界のスキャン速度を求めることで水追随性の評価を行った。この限界スキャン可能速度が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能であり、当該レジスト膜上での水追随性が良好であることを示す。
[Water followability]
The prepared positive resist composition was applied on a silicon wafer and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film. Next, as shown in FIG. 1,
In this state, the
〔現像欠陥数〕
調製したポジ型レジスト組成物をスピンコーターによりヘキサメチルジシラザン処理を施した8インチの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、0.10μmのレジスト膜を形成した。このレジスト膜を、露光せずに120℃で90秒間ホットプレート上で加熱した。更に2.38重量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥した。このようにして得られたサンプルウェハーを、KLA2360機(KLAテンコール(株)製)により現像欠陥数を測定した。
[Number of development defects]
The prepared positive resist composition was uniformly coated on an 8-inch silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment by a spin coater, heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds, and 0.10 μm in thickness. A resist film was formed. This resist film was heated on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds without exposure. Further, the resist film was developed with an aqueous 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried. The number of development defects of the sample wafer thus obtained was measured using a KLA2360 machine (manufactured by KLA Tencor).
以下、表3中の略号を示す。 The abbreviations in Table 3 are shown below.
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)
W−5:PF6320(OMNOVA社製、フッ素系)
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-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
W-5: PF6320 (manufactured by OMNOVA, fluorine-based)
SL−1: シクロヘキサノン
SL−2: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
SL−3: 乳酸エチル
SL−4: プロピレングリコールモノメチルエーテル
SL−5: γ−ブチロラクトン
SL−6: プロピレンカーボネート
SL-1: Cyclohexanone SL-2: Propylene glycol monomethyl ether acetate SL-3: Ethyl lactate SL-4: Propylene glycol monomethyl ether SL-5: γ-butyrolactone SL-6: Propylene carbonate
N−1:N,N−ジブチルアニリン
N−2:N,N−ジヘキシルアニリン
N−3:2,6−ジイソプロピルアニリン
N−4:トリ−n−オクチルアミン
N−5:N,N−ジヒドロキシエチルアニリン
N−6:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N-1: N, N-dibutylaniline N-2: N, N-dihexylaniline N-3: 2,6-diisopropylaniline N-4: tri-n-octylamine N-5: N, N-dihydroxyethyl Aniline N-6: 2,4,5-triphenylimidazole
表3から、本発明のポジ型レジスト組成物は、現像欠陥が改善され、液浸露光時に於いて、水に対する追随性、およびラインエッジラフネスが良好であることが明らかである。 From Table 3, it is apparent that the positive resist composition of the present invention has improved development defects, and has good followability to water and good line edge roughness during immersion exposure.
実施例13〜20及び比較例2〜4
<保護膜形成組成物の調製>
下記表4に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度1.5質量%の溶液を調製し、これを孔径0.1μmのポリエチレンフィルターで濾過して保護膜形成組成物を調製した。
Examples 13-20 and Comparative Examples 2-4
<Preparation of protective film forming composition>
The components shown in Table 4 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid concentration of 1.5% by mass, and this was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a protective film forming composition.
〔レジスト膜、保護膜を設けたウエハーの作成〕
シリコンウェハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃、60秒ベークを行い78nmの反射防止膜を形成した。その上に表4に記載のレジストを塗布し、115℃、60秒ベークを行い膜厚200nmのレジスト膜を形成した。実施例13〜20及び比較例4においてはさらに、表4に示す保護膜形成組成物を塗布し、90℃、60秒ベークを行い膜厚20nmの保護膜を形成した。尚、比較例2〜3では保護膜を形成しないものを作製した。
[Creation of wafer with resist film and protective film]
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 resist described in Table 4 was applied thereon and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 200 nm. In Examples 13 to 20 and Comparative Example 4, the protective film forming composition shown in Table 4 was further applied, and baked at 90 ° C. for 60 seconds to form a protective film having a thickness of 20 nm. In Comparative Examples 2 to 3, a protective film was not formed.
〔パターン形成評価〕
得られたウエハーを液浸液としては水を使用し、図2の装置で2光束干渉露光を行った。レーザー4の波長は、193nmを用いた。130℃、60秒加熱した後、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質量%)で60秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥した。90nmのラインアンドスペースパターンを形成するプリズム11を使用し、パターン形成の有無を走査型電子顕微鏡(日立製S−9260)にて観察した。
尚、図2に示す装置に於いて、4はレーザー、5は絞り、6はシャッター、7、8、9は夫々反射ミラー、10は集光レンズ、11はプリズム、12は液浸液、13は反射防止膜、レジスト膜、保護膜を設けたウェハー(但し、比較例2〜3では保護膜は設けない)、14はウェハーステージを示す。
[Pattern formation evaluation]
The obtained wafer was subjected to two-beam interference exposure with the apparatus of FIG. 2 using water as the immersion liquid. The wavelength of the
In the apparatus shown in FIG. 2, 4 is a laser, 5 is a diaphragm, 6 is a shutter, 7, 8 and 9 are reflection mirrors, 10 is a condenser lens, 11 is a prism, 12 is an immersion liquid, 13 Denotes a wafer provided with an antireflection film, a resist film, and a protective film (however, no protective film is provided in Comparative Examples 2 to 3), and 14 denotes a wafer stage.
〔水追随性評価〕
図1に示すように、得られたウエハー1と石英ガラス基板3との間に純水2を満たした。
この状態にて石英ガラス基板3をウエハー1の面に対して平行に移動(スキャン)させ、それに追随する純水2の様子を目視で観測した。石英ガラス基板3のスキャン速度を徐々に上げていき、純水2が石英ガラス基板3のスキャン速度に追随できず後退側で水滴が残り始める限界のスキャン速度を求めることで水追随性の評価を行った。この限界スキャン可能速度が大きいほど、より高速なスキャンスピードに対して水が追随可能であり、当該レジスト膜上での水追随性が良好であることを示す。
[Water followability evaluation]
As shown in FIG. 1,
In this state, the
表4に於ける、レジスト(PR1)〜(PR4)は、次の通りのものである。 In Table 4, the resists (PR1) to (PR4) are as follows.
〔レジスト〕
PR1:特開2000−275845号公報の実施例1に記載のレジスト組成物、すなわち、下記樹脂P−1(重量平均分子量約1万)10質量部、酸発生剤(トリフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート(みどり化学社製"TPS-109"))0.2質量部、塩基性化合物(2,6−ジイソプロピルアニリン)0.015質量部、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート47.5質量部とγ-ブチロラクトン2.5質量部)を含有するレジスト組成物。
[Resist]
PR1: Resist composition described in Example 1 of JP-A-2000-275845, that is, 10 parts by mass of the following resin P-1 (weight average molecular weight of about 10,000), acid generator (triphenylsulfonium perfluorobutanesulfonate) ("TPS-109" manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.)) 0.2 parts by mass, 0.015 parts by mass of basic compound (2,6-diisopropylaniline), solvent (47.5 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate and γ- A resist composition containing 2.5 parts by mass of butyrolactone).
PR2:特開2003−167347号公報の実施例1に記載のレジスト組成物、すなわち下記樹脂P−2(重量平均分子量1万)100質量部、酸発生剤成分(トリフェニルスルホニムノナフルオロブタンスルホネート)2質量部、塩基性化合物(トリエタノールアミン)0.2質量部、有機溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート750質量部・γ−ブチロラクトン30質量部)を含有するレジスト組成物。 PR2: Resist composition described in Example 1 of JP-A No. 2003-167347, that is, 100 parts by mass of the following resin P-2 (weight average molecular weight 10,000), acid generator component (triphenylsulfonimnonafluorobutanesulfonate) ) A resist composition containing 2 parts by mass, 0.2 parts by mass of a basic compound (triethanolamine), and an organic solvent (750 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate / 30 parts by mass of γ-butyrolactone).
PR3:特開2002−12622号公報実施例1に記載のレジスト組成物すなわち下記樹脂P−3(重量平均分子量:12200) 80質量部、酸発生剤(PAG1)1質量部、塩基性化合物(トリブチルアミン)0.078質量部、溶剤(PGMEA:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート)480質量部を含有するレジスト組成物。 PR3: Resist composition described in Example 1 of JP 2002-12622 A, that is, 80 parts by mass of the following resin P-3 (weight average molecular weight: 12200), 1 part by mass of an acid generator (PAG1), a basic compound (tri A resist composition containing 0.078 parts by mass of butylamine) and 480 parts by mass of a solvent (PGMEA: propylene glycol methyl ether acetate).
PR4:特開2003−177538号公報の実施例1に記載のレジスト組成物、すなわち、下記樹脂P−4(重量平均分子量10600)2g、酸発生剤(PAG2)38mg、塩基性化合物(1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕−5−ノネン(DBN))4mg、界面活性剤(メガファックF176(大日本インキ(株)製))10g、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)/乳酸エチル=70/30、固形分濃度14質量%)を含有するレジスト組成物。 PR4: Resist composition described in Example 1 of JP-A-2003-177538, that is, 2 g of the following resin P-4 (weight average molecular weight 10600), 38 mg of acid generator (PAG2), basic compound (1,5 -Diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene (DBN)) 4 mg, surfactant (Megafac F176 (Dainippon Ink Co., Ltd.)) 10 g, solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) / lactic acid A resist composition containing ethyl = 70/30 and a solid content concentration of 14% by mass.
表4に於ける、比較樹脂(R−1)は、WO2005/069076A1号パンフレットの記載に従って合成した。 The comparative resin (R-1) in Table 4 was synthesized according to the description in the pamphlet of WO2005 / 069076A1.
表4における略号は、以下のとおりである。
〔溶剤〕
SL1:アイソパーG((株)小倉興産製)
SL2:シクロヘキサノン
SL3:2−メチル−1−プロパノール
SL4:イソプロパノール
〔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)
Abbreviations in Table 4 are as follows.
〔solvent〕
SL1: Isopar G (manufactured by Kokura Kosan Co., Ltd.)
SL2: cyclohexanone SL3: 2-methyl-1-propanol SL4: isopropanol [surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
表4から、本発明の保護膜形成組成物によって保護膜を形成することにより、レジスト膜のパターン形成性、水追随性を改良し得ることが明らかである。 From Table 4, it is clear that the pattern forming property and the water following property of the resist film can be improved by forming the protective film with the protective film forming composition of the present invention.
1 ウエハー
2 純水
3 石英ガラス基板
4 レーザー
5 絞り
6 シャッター
7、8、9 反射ミラー
10 集光レンズ
11 プリズム
12 液浸液
13 反射防止膜及びレジスト膜を有するウエハー
14 ウエハーステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
(a) フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有する繰り返し単位(x)と、−CONHSO2−基を有する繰り返し単位(y)とを有する樹脂。
(b) フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方と、−CONHSO2−基とを有する繰り返し単位(xy)を有する樹脂。 The resin according to claim 1, which is selected from the following resins (a) and resins (b).
(A) A resin having a repeating unit (x) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a repeating unit (y) having a —CONHSO 2 — group.
(B) A resin having a repeating unit (xy) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and a —CONHSO 2 — group.
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Raxは、フッ素原子及び珪素原子の内の少なくともいずれか一方を有する有機基を表す。
Rayは、有機基を表す。 The resin according to claim 1, comprising a repeating unit represented by the following general formula (Ax) and a repeating unit represented by the following general formula (Ay).
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Rax represents an organic group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
Ray represents an organic group.
(A)請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂及び
(S)上記レジスト膜を腐食しない溶剤
を含有することを特徴とする保護膜形成組成物。 A protective film forming composition for forming a protective film provided on a resist film,
A protective film-forming composition comprising (A) the resin according to any one of claims 1 to 4 and (S) a solvent that does not corrode the resist film.
膜を形成し、液浸露光し、現像することを特徴とするパターン形成方法。 A pattern forming method comprising: forming a resist film, forming a protective film on the resist film with the protective film forming composition according to claim 6, immersion exposure, and developing.
Rzは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Ray2は、珪素原子を少なくとも一つ有する有機基を表す。 The compound represented by the following general formula (Ay2).
Rz represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
Ray 2 represents an organic group having at least one silicon atom.
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