JP2008083158A - Positive photosensitive composition and pattern forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程に使用されるポジ型感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。さらに詳しくは250nm以下、好ましくは220nm以下の遠紫外線などの露光光源、および電子線などによる照射源とする場合に好適なポジ型感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to a positive photosensitive composition used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal or a thermal head, and other photofabrication processes, and a pattern forming method using the same. is there. More specifically, the present invention relates to a positive photosensitive composition suitable for use as an exposure light source such as far ultraviolet rays of 250 nm or less, preferably 220 nm or less, and an irradiation source using an electron beam, and a pattern forming method using the same.
化学増幅系感光性組成物は、遠紫外光等の放射線の照射により露光部に酸を生成させ、この酸を触媒とする反応によって、活性放射線の照射部と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、パターンを基板上に形成させるパターン形成材料である。 The chemically amplified photosensitive composition generates an acid in the exposed area by irradiation with radiation such as far ultraviolet light, and the acid-catalyzed reaction causes the solubility of the active radiation irradiated area and non-irradiated area in the developer. This is a pattern forming material for changing the pattern to form a pattern on the substrate.
KrFエキシマレーザーを露光光源とする場合には、主として248nm領域での吸収の小さい、ポリ(ヒドロキシスチレン)を基本骨格とする樹脂を主成分に使用するため、高感度、高解像度で、且つ良好なパターンを形成し、従来のナフトキノンジアジド/ノボラック樹脂系に比べて良好な系となっている。 When a KrF excimer laser is used as an exposure light source, a resin having a basic skeleton of poly (hydroxystyrene) having a small absorption mainly in the 248 nm region is used as a main component. A pattern is formed, which is a better system than the conventional naphthoquinone diazide / novolak resin system.
一方、更なる短波長の光源、例えばArFエキシマレーザー(193nm)を露光光源として使用する場合は、芳香族基を有する化合物が本質的に193nm領域に大きな吸収を示すため、上記化学増幅系でも十分ではなかった。
このため、脂環炭化水素構造を有する樹脂を含有するArFエキシマレーザー用レジストが開発されてきている。ArFエキシマレーザー用レジストにおいては、種々の改良が施されてきており、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3では、脂環酸分解性基を有する繰り返し単位において、主鎖と酸分解性基の間にスペーサー部分を有する繰り返し単位を導入し、種々の特性の改良がなされている。
しかしながら、レジストとしての総合性能の観点から、使用される樹脂、光酸発生剤、添加剤、溶剤等の適切な組み合わせを見い出すことが極めて困難であるのが実情であり、更に線幅100nm以下のような微細なパターンを形成する際には、解像性能が優れていても、形成したラインパターンが倒れてしまい、デバイス製造時の欠陥となってしまうパターン倒れの問題や、ラインパターンのラインエッジラフネス性能、良好なパターンプロファイルなど複数の性能を同時に満たすのが非常に困難な状況であり改良が求められていた。
On the other hand, when a further short wavelength light source, for example, an ArF excimer laser (193 nm) is used as an exposure light source, the compound having an aromatic group exhibits a large absorption in the 193 nm region. It wasn't.
For this reason, an ArF excimer laser resist containing a resin having an alicyclic hydrocarbon structure has been developed. Various improvements have been made in resists for ArF excimer lasers. For example, in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, in a repeating unit having an alicyclic acid-decomposable group, the main chain and acid decomposition are performed. Various properties have been improved by introducing a repeating unit having a spacer moiety between the sex groups.
However, from the viewpoint of overall performance as a resist, it is actually difficult to find an appropriate combination of resin, photoacid generator, additive, solvent, etc. to be used, and the line width is 100 nm or less. When forming such a fine pattern, even if the resolution performance is excellent, the formed line pattern collapses, and the problem of pattern collapse that causes defects during device manufacturing, and the line edge of the line pattern It was very difficult to satisfy multiple performances such as roughness performance and good pattern profile at the same time, and improvements were required.
ここで、ラインエッジラフネスとは、レジストの特性に起因して、レジストのラインパターンと基板界面のエッジが、ライン方向と垂直な方向に不規則に変動した形状を呈することをいう。このパターンを真上から観察するとエッジが凸凹(±数nm〜数十nm程度)に見える。この凸凹は、エッチング工程により基板に転写されるため、凸凹が大きいと電気特性不良を引き起こし、歩留まりを低下させることになる。 Here, the line edge roughness means that the resist line pattern and the edge of the substrate interface exhibit irregular shapes in a direction perpendicular to the line direction due to the characteristics of the resist. When this pattern is observed from directly above, the edges appear to be uneven (± several nm to several tens of nm). Since the unevenness is transferred to the substrate by an etching process, if the unevenness is large, an electrical characteristic defect is caused and the yield is lowered.
本発明の目的は、100nm以下の微細パターンの形成においても、パターン倒れ、ラインエッジラフネス性能が改良され、良好なプロファイルのパターンを形成するポジ型感
光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a positive photosensitive composition which can improve pattern collapse and line edge roughness performance even in the formation of a fine pattern of 100 nm or less and form a pattern with a good profile, and a pattern forming method using the same. It is to provide.
本発明は、以下の通りである。 The present invention is as follows.
(1) (A)活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(II)で表される酸を発生する化合物及び
(B)下記一般式(I)で表される酸分解性繰り返し単位を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂
を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。
(1) (A) a compound capable of generating an acid represented by the following general formula (II) upon irradiation with actinic rays or radiation; and (B) an acid-decomposable repeating unit represented by the following general formula (I). And a positive photosensitive composition comprising a resin whose rate of dissolution in an alkaline developer is increased by the action of an acid.
一般式(I)に於いて、
Xa1は、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
Ry1〜Ry3は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Ry1〜Ry3の内の少なくとも2つが結合して環構造を形成してもよい。
Zは、2価の連結基を表す。
一般式(II)に於いて、
Rb1は、電子吸引性基を表す。
Rb2は、電子吸引性基以外の有機基を表す。
m=0〜5、n=0〜5、m+n≦5
mが2以上の場合、複数存在するRb1は同一でも異なっていてもよい。
nが2以上の場合、複数存在するRb2は同一でも異なっていてもよい。
In general formula (I),
Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
Ry 1 to Ry 3 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. At least two members out of Ry 1 to Ry 3 may be bonded to form a ring structure.
Z represents a divalent linking group.
In general formula (II):
Rb1 represents an electron-withdrawing group.
Rb2 represents an organic group other than the electron-withdrawing group.
m = 0-5, n = 0-5, m + n ≦ 5
When m is 2 or more, a plurality of Rb1 may be the same or different.
When n is 2 or more, a plurality of Rb2s may be the same or different.
(2)(A)一般式(II)においてmが1〜5であって、Rb1の電子吸引性基がフッ素原子、フロロアルキル基、ニトロ基、エステル基、シアノ基から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記(1)に記載のポジ型感光性組成物。 (2) (A) In the general formula (II), m is 1 to 5, and the electron withdrawing group of Rb1 is at least one selected from a fluorine atom, a fluoroalkyl group, a nitro group, an ester group, and a cyano group. The positive photosensitive composition as described in (1) above, wherein
(3)(B)成分の樹脂が、更に、ラクトン基、水酸基、シアノ基及び酸基から選ばれる少なくとも1種類を有する繰り返し単位を有することを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のポジ型感光性組成物。
(4)一般式(I)に於いて、Zが、2価の鎖状炭化水素基又は2価の環状炭化水素基であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のポジ型感光性組成物。
(3) The resin as component (B) further has a repeating unit having at least one selected from a lactone group, a hydroxyl group, a cyano group and an acid group, as described in (1) or (2) above A positive photosensitive composition.
(4) In the general formula (I), any one of the above (1) to (3), wherein Z is a divalent chain hydrocarbon group or a divalent cyclic hydrocarbon group The positive photosensitive composition as described.
(5)一般式(II)においてm=1〜5、n=0〜5、m+n≦5であり、Rb1またはRb2が炭素数4〜20のアルキル構造を含有する請求項1〜4のいずれかに記載のポジ型感光性組成物。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のポジ型感光性組成物により、感光性膜を形成し、該感光性膜を露光、現像する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
(5) In the general formula (II), m = 1 to 5, n = 0 to 5, m + n ≦ 5, and Rb1 or Rb2 contains an alkyl structure having 4 to 20 carbon atoms. The positive photosensitive composition described in 1.
(6) A pattern comprising a step of forming a photosensitive film from the positive photosensitive composition according to any one of (1) to (5) above, and exposing and developing the photosensitive film. Forming method.
本発明により、100nm以下の微細パターンの形成においても、パターン倒れ、ライ
ンエッジラフネス性能が改良され、良好なプロファイルのパターンを形成するポジ型感光性組成物及びそれ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, there are provided a positive photosensitive composition capable of improving pattern collapse and line edge roughness performance even in the formation of a fine pattern of 100 nm or less and forming a pattern with a good profile, and a pattern forming method using the same. be able to.
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)活性光線又は放射線の照射により、一般式(II)で表される酸を発生する化合物
本発明のポジ型感光性組成物は、活性光線又は放射線の照射により、下記一般式(II)で表される酸を発生する化合物(「(A)成分の化合物」ともいう)を含有する。
一般式(II)で表される酸:
(A) Compound that generates an acid represented by the general formula (II) upon irradiation with actinic rays or radiation The positive photosensitive composition of the present invention is represented by the following general formula (II) upon irradiation with actinic rays or radiation. And a compound capable of generating an acid (also referred to as “compound of component (A)”).
Acid represented by general formula (II):
Rb1は、電子吸引性基を表す。
Rb2は、電子吸引性基以外の有機基を表す。
m=0〜5、n=0〜5、m+n≦5である。
mが2以上の場合、複数存在するRb1は同一でも異なっていてもよい。
nが2以上の場合、複数存在するRb2は同一でも異なっていてもよい。
Rb1 represents an electron-withdrawing group.
Rb2 represents an organic group other than the electron-withdrawing group.
m = 0 to 5, n = 0 to 5, and m + n ≦ 5.
When m is 2 or more, a plurality of Rb1 may be the same or different.
When n is 2 or more, a plurality of Rb2s may be the same or different.
mは1〜5以上が好ましく、より好ましくは2〜5である。電子吸引性基を有することにより活性光線の照射により発生する酸の酸性度が上がり、感度が向上する。
Rb1における電子吸引性基とは、電子吸引性基としては、ハメットの置換基定数が正の値を示すものである。ハメットの置換基定数はスルホ基に対する置換位置における値をもって定義する。
Rb1における電子吸引性基として、フッ素原子、フロロアルキル基、ニトロ基、エステル基、シアノ基が好ましく、より好ましくはフッ素原子である。
Rb1としての電子吸引性基は好ましくは炭素数20以下である。
m is preferably 1 to 5 or more, and more preferably 2 to 5. By having an electron-withdrawing group, the acidity of the acid generated upon irradiation with actinic rays is increased, and the sensitivity is improved.
The electron withdrawing group in Rb1 is a group having a positive Hammett's substituent constant as the electron withdrawing group. Hammett's substituent constant is defined by the value at the substitution position relative to the sulfo group.
The electron withdrawing group in Rb1 is preferably a fluorine atom, a fluoroalkyl group, a nitro group, an ester group or a cyano group, more preferably a fluorine atom.
The electron withdrawing group as Rb1 preferably has 20 or less carbon atoms.
Rb2としての有機基は、炭素数1〜20の有機基が好ましく、より好ましくは炭素数4〜20、更に好ましくは炭素数4〜15である。好ましい有機基としてはアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルキルスルホニルキシ基、アルキルスルホニルアミノ基などが挙げられる。これらのアルキル鎖中にヘテロ原子を有する連結基を有していても良い。好ましいヘテロ原子を有する連結基としては、−C(=O)O−、−C(=O)−、−SO2−、−SO3−、−SO2N(A2)−(A2は水素原子、置換していてもよいアルキル基)、−O−、−S−、などが挙げられ、これらの2つ以上が組み合わさっていてもよい。2つ以上が組み合わさる場合、アルキレン基、アリーレン基などヘテロ原子を有さない連結基を介していることが好ましい。
これらの基は、更なる置換基を有していてもよい、更なる置換基として好ましくは、水酸基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、ホルミル基が挙げられる。
The organic group as Rb2 is preferably an organic group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 20 carbon atoms, and still more preferably 4 to 15 carbon atoms. Preferred organic groups include alkyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, acyl groups, acyloxy groups, acylamino groups, alkylsulfonyloxy groups, alkylsulfonylamino groups, and the like. These alkyl chains may have a linking group having a hetero atom. As a preferable linking group having a hetero atom, —C (═O) O—, —C (═O) —, —SO 2 —, —SO 3 —, —SO 2 N (A2) — (A2 is a hydrogen atom) , An optionally substituted alkyl group), -O-, -S-, and the like, and two or more of these may be combined. When two or more are combined, it is preferably via a linking group having no hetero atom such as an alkylene group or an arylene group.
These groups may have a further substituent. Preferred examples of the further substituent include a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfo group, and a formyl group.
一般式(II)においてm=1〜5、n=0〜5、m+n≦5であり、Rb1またはRb2が炭素数4〜20のアルキル構造を含有する基であることが好ましい。炭素数4〜20のアルキル構造を含有することにより、活性光線の照射により発生する酸の拡散性が抑制され露光ラチチュードが向上する。炭素数4〜20のアルキル構造を含有する基としては、炭素数4〜20のアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミノ基、炭素数5〜21のエステル基が挙げられる。 In the general formula (II), m = 1 to 5, n = 0 to 5, m + n ≦ 5, and Rb1 or Rb2 is preferably a group containing an alkyl structure having 4 to 20 carbon atoms. By containing an alkyl structure having 4 to 20 carbon atoms, the diffusibility of the acid generated by irradiation with actinic rays is suppressed, and the exposure latitude is improved. Examples of the group containing an alkyl structure having 4 to 20 carbon atoms include an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylsulfonyl group, an alkylsulfonylamino group, and an ester group having 5 to 21 carbon atoms. .
一般式(II)で表される酸として好ましくはフッ素原子及び炭素数4〜20の有機基で置換されたベンゼンスルホン酸であり、更に好ましくは下記一般式(II’)で表される酸である。 The acid represented by the general formula (II) is preferably a benzenesulfonic acid substituted with a fluorine atom and an organic group having 4 to 20 carbon atoms, and more preferably an acid represented by the following general formula (II ′). is there.
式中、
一般式(II’)におけるRb2としては一般式(II)におけるRb2と同じものが挙げられ、好ましくは炭素数4〜20のアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミノ基である。
一般式(II)においてm=1〜5、n=0〜5、m+n≦5であり、Rbが炭素数4〜20のアルキル構造を含有する。
Where
Examples of Rb2 in the general formula (II ′) include the same as Rb2 in the general formula (II), preferably an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylsulfonyl group, and an alkylsulfonylamino group. is there.
In the general formula (II), m = 1 to 5, n = 0 to 5, m + n ≦ 5, and Rb contains an alkyl structure having 4 to 20 carbon atoms.
一般式(II)で表される酸の具体例を以下に示す。 Specific examples of the acid represented by the general formula (II) are shown below.
一般式(II)で表される酸としてより好ましい一般式(II’)で表される酸の具体例を以下に示す。 Specific examples of the acid represented by the general formula (II ′) that are more preferable as the acid represented by the general formula (II) are shown below.
活性光線又は放射線の照射により、一般式(II)で表される酸を発生する化合物としては、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、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 of the compound that generates an acid represented by the general formula (II) upon irradiation with actinic rays or radiation include, for example, diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, and o-nitrobenzyl sulfonates. Can be mentioned.
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分解して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(ZIa)、(ZIIa)で表される化合物を挙げることができる。 Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, compounds represented by the following general formulas (ZIa) and (ZIIa) can be exemplified.
上記一般式(ZIa)において、R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
Xd−は、一般式(II)で表される酸のアニオンを表す。
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−1a)、(ZI−2a)、(ZI−3a)における対応する基を挙げることができる。
In the above general formula (ZIa), R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
Xd- represents an anion of the acid represented by the general formula (II).
Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1a), (ZI-2a) and (ZI-3a) described later.
尚、一般式(ZIa)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(ZIa)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZIa)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 (ZIa) may be sufficient. For example, at least one of R 201 to R 203 of the compound represented by the general formula (ZIa) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 in formula (ZIa) another compound represented by It may be a compound.
更に好ましい(ZIa)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1a)、(ZI−2a)、及び(ZI−3a)を挙げることができる。 More preferred (ZIa) components include compounds (ZI-1a), (ZI-2a), and (ZI-3a) described below.
化合物(ZI−1a)は、上記一般式(ZIa)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。
Compound (ZI-1a) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZIa), arylsulfonium compound, i.e., a compound having arylsulfonium as a cation.
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 with the remaining being an alkyl group.
Examples of the arylsulfonium compound include a triarylsulfonium compound, a diarylalkylsulfonium compound, and an aryldialkylsulfonium compound.
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.
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、分岐又は環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、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、アルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、アリール基(例えば炭素数6−から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、分岐又は環状アルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基である。置換基は、3つのR201〜R203のうちのいずれか1つに置換していてもよいし、3つ全てに置換していてもよい。また、R201〜R203がアリール基の場合に、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。
アリールスルホニウムカチオンとして好ましくは置換していてもよいトリフェニルスルホニウムカチオン、置換していてもよいナフチルテトラヒドロチオフェニウムカチオン、置換していてもよいフェニルテトラヒドロチオフェニウムカチオンである。
The alkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, sec. -Butyl group, t-butyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group and the like can be mentioned.
Aryl group R 201 to R 203, an alkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g., carbon number 6 to 14), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, You may have a hydroxyl group and a phenylthio group as a substituent. Preferred substituents are linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, most preferably alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, It is 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.
The arylsulfonium cation is preferably an optionally substituted triphenylsulfonium cation, an optionally substituted naphthyltetrahydrothiophenium cation, and an optionally substituted phenyltetrahydrothiophenium cation.
次に、化合物(ZI−2a)について説明する。
化合物(ZI−2a)は、式(ZIa)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
R201〜R203としての芳香環を含有しない有機基は、一般的に炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜20である。
R201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖、分岐、環状2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、最も好ましくは直鎖、分岐2−オキソアルキル基である。
Next, the compound (ZI-2a) will be described.
Compound (ZI-2a) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZIa) each independently represents an organic group containing no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The organic group having no aromatic ring as R 201 to R 203 generally has 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms.
R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a 2-oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear, branched, or cyclic 2-oxoalkyl group, An alkoxycarbonylmethyl group, most preferably a linear, branched 2-oxoalkyl group.
R201〜R203としてのアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10の環状アルキル基(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のアルキル基(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。
R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、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。
The alkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched, or cyclic, preferably a linear or branched alkyl group (e.g., methyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ethyl group, a propyl Group, butyl group, pentyl group) and cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
The 2-oxoalkyl group as R 201 to R 203 may be linear, branched or cyclic, and preferably includes a group having> C═O at the 2-position of the above alkyl group. it can.
The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group as R 201 to R 203, preferred examples include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group).
R 201 to R 203 may be further substituted with a halogen atom, an alkoxy group (for example, having 1 to 5 carbon atoms), a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group.
Two members out of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. 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).
化合物(ZI−3a)とは、以下の一般式(ZI−3a)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-3a) is a compound represented by the following general formula (ZI-3a), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、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、水素原子又はアルキル基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、アリル基、又はビニル基を表す。
R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、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。
Xd−は、一般式(II)で表される酸のアニオンを表す。
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom.
R 6c and R 7c represent a hydrogen atom or an alkyl group.
Rx and Ry each independently represents an alkyl group, a 2-oxoalkyl group, an alkoxycarbonylmethyl group, an allyl group, or a vinyl group.
Any two or more of R 1c to R 5c , and R x and R y may be bonded to each other to form a ring structure, and this ring structure includes an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, and an amide bond. May be included.
Xd - represents an anion of the acid represented by formula (II).
R1c〜R5cとしてのアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、例えば炭素数1〜20個のアルキル基、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)、炭素数3〜8個の環状アルキル基(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、分岐、環状アルキル基、又は直鎖、分岐
、環状アルコキシ基であり、更に好ましくはR1cからR5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。
The alkyl group as R 1c to R 5c may be linear, branched or cyclic, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Group (for example, methyl group, ethyl group, linear or branched propyl group, linear or branched butyl group, linear or branched pentyl group), C3-C8 cyclic alkyl group (for example, cyclopentyl group, 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 either a straight chain of R 1c to R 5c, branched, cyclic alkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, more preferably the sum of the carbon atoms of R 5c from R 1c 2 to 15 It is. 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〜R5c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。
2−オキソアルキル基は、R1c〜R5cとしてのアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
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及び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。
Examples of the alkyl group as R x and R y include the same alkyl groups as R 1c to R 5c .
Examples of the 2-oxoalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group as R 1c to R 5c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group include the same alkoxy groups as R 1c to R 5c .
Examples of the group formed by combining R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
Rx、Ryは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基である。 R x and R y are preferably an alkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more.
一般式(ZIIa)、(ZIIIa)中、R204〜R207は、各々独立に、置換基を有しててもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
R204〜R207としてのアルキル基は、直鎖、分岐、環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)、炭素数3〜10の環状アルキル基(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)、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。
In the general formulas (ZIIa) and (ZIIIa), R 204 to R 207 each independently represents an aryl group which may have a substituent or an alkyl group which may have a substituent.
Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group.
The alkyl group as R 204 to R 207 may be linear, branched or cyclic, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group). Group, butyl group, pentyl group) and cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g. having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms ), Halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups, and the like.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内で好ましい化合物として、更に、下記一般式(ZIIIa)、(ZIVa)で表される化合物を挙げることができる。 Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, compounds represented by the following general formulas (ZIIIa) and (ZIVa) can be further exemplified.
一般式(ZIIIa)、(ZIVa)中、
Xdは、一般式(II)で表される酸から水素原子が取れて1価の基になったものを表す。
R207及びR208は置換若しくは未置換のアルキル基又は置換若しくは未置換のアリール基、電子吸引性基を表す。R207として好ましくは置換若しくは未置換のアリール基である。
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、置換若しくは未置換のアルキレン基、置換若しくは未置換のアルケニレン基又は置換若しくは未置換のアリーレン基を表す。
In general formulas (ZIIIa) and (ZIVa),
Xd represents a monovalent group obtained by removing a hydrogen atom from the acid represented by the general formula (II).
R207 and R208 each represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or an electron-withdrawing group. R 207 is preferably a substituted or unsubstituted aryl group.
R 208 is preferably an electron-withdrawing group, more preferably a cyano group or a fluoroalkyl group.
A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, or a substituted or unsubstituted arylene group.
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内でより好ましくは、
一般式(ZIa)〜(ZIIIa)で表される化合物であり、更に好ましくは(ZIa)で表される化合物であり、最も好ましくは(ZI−1a)〜(ZI−3a)で表される化合物である。
Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, more preferably,
Compounds represented by general formulas (ZIa) to (ZIIIa), more preferably compounds represented by (ZIa), and most preferably compounds represented by (ZI-1a) to (ZI-3a) It is.
(A)成分の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。 Among the components (A), examples of particularly preferable ones are given below.
(A)成分の化合物は、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。 (A) The compound of a component 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.
(A)成分の化合物の組成物中の含量は、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1〜10質量%、更に好ましくは3〜8質量%、特に好ましくは4〜7質量%である。
The content of the component (A) compound in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, still more preferably 3 to 8%, based on the total solid content of the resist composition. % By mass, particularly preferably 4 to 7% by mass.
本発明のポジ型感光性組成物は、(A)成分の化合物とともに、活性光線又は放射線の照射により、一般式(II)で表されるスルホン酸以外の酸を発生する化合物(以下、「併用酸発生剤」ともいう)を併用してもよい。
好ましい併用酸発生剤として、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。
The positive photosensitive composition of the present invention is a compound that generates an acid other than the sulfonic acid represented by the general formula (II) upon irradiation with actinic rays or radiation together with the compound of component (A) (hereinafter referred to as “combination use”). Also referred to as “acid generator”).
Preferred examples of the combined acid generator include compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII), and (ZIII).
上記一般式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に有機基を表す。
X-は、非求核性アニオンを表し、好ましくはスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン、BF4−、PF6−、SbF6−などが挙げられ、好ましくは炭素原子を含有する有機アニオンである。
好ましい有機アニオンとしては下式AN1〜AN4に示す有機アニオンが挙げられる。
In the above 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, BF4-, PF6-, SbF6-, etc. An organic anion containing a carbon atom is preferred.
Preferable organic anions include organic anions represented by the following formulas AN1 to AN4.
Rc1は有機基を表す。
Rc1における有機基として炭素数1−30のものが上げられ好ましくは置換していてもよいアルキル基、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、アルキル基を表す。
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 represents an organic group.
As the organic group for Rc1, an organic group having 1 to 30 carbon atoms is preferably used, and an optionally substituted alkyl group, or a plurality of these may be a single bond, —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —. , -SO2N (Rd1)-, and the like. Rd1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
Rd1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may form a ring structure with the bonded alkyl group or aryl group.
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で置換され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の最も好ましい様態としては、下記一般式で表される基である。
The organic group of Rc1 is more preferably an alkyl group substituted at the 1-position 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 Rc1 has 5 or more carbon atoms, at least one carbon atom is preferably substituted with a hydrogen atom, and more preferably, the number of hydrogen atoms is larger than that of fluorine atoms. By not having a perfluoroalkyl group having 5 or more carbon atoms, ecotoxicity is reduced.
The most preferred embodiment of Rc1 is a group represented by the following general formula.
Rc6はパーフロロアルキレン基である。
Axは連結基(好ましくは単結合、−O−、−CO2−、−S−、−SO3−、−SO2N(Rd1)−)。Rd1は水素原子、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。
Rc6 is a perfluoroalkylene group.
Ax is a linking group (preferably a single bond, —O—, —CO 2 —, —S—, —SO 3 —, —SO 2 N (Rd 1) —). Rd1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and may combine with Rc7 to form a ring structure.
Rc7:水素原子、フッソ原子、置換していてもよい直鎖、分岐、単環または多環環状アルキル基、置換していてもよいアリール基。置換していてもよいアルキル基、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。
Rc3、Rc4、Rc5は有機基を表す。
Rc3、Rc4、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、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。
Rc7: a hydrogen atom, a fluorine atom, a linear, branched, monocyclic or polycyclic alkyl group which may be substituted, or an aryl group which may be substituted. The optionally substituted alkyl group and aryl group preferably do not contain a fluorine atom as a substituent.
Rc3, Rc4 and Rc5 represent an organic group.
Preferred examples of the organic group for Rc3, Rc4, and Rc5 include the same organic groups as those for Rc1.
Rc3 and Rc4 may be bonded to form a ring.
Examples of the group formed by combining Rc3 and Rc4 include an alkylene group and an arylene group. A perfluoroalkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferred. By combining Rc3 and Rc4 to form a ring, the acidity of the acid generated by light irradiation is increased, and the sensitivity is improved, which is preferable.
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のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。
R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
R201、R202及びR203としての有機基の具体例としては、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)における対応する基を挙げることができる。
The carbon number of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is generally 1-30, preferably 1-20.
Two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group.
The two of the group formed by bonding of the R 201 to R 203, there can be mentioned an alkylene group (e.g., butylene, pentylene).
Specific examples of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 include corresponding groups in the compounds (ZI-1), (ZI-2) and (ZI-3) described later.
尚、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくともひとつが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくともひとつと結合した構造を有する化合物であってもよい。 In addition, the compound which has two or more structures represented by general formula (ZI) may be sufficient. For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI) is, at least one bond with structure of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI) It may be a compound.
更に好ましい(ZI)成分として、以下に説明する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、及び(ZI−3)を挙げることができる。 More preferable (ZI) components include compounds (ZI-1), (ZI-2), and (ZI-3) described below.
化合物(ZI−1)は、上記一般式(ZI)のR201〜R203の少なくとも1つがアリール基である、アリールスルホニム化合物、即ち、アリールスルホニウムをカチオンとする化合物である。
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を含有しない有機基を表す場合の化合物である。ここで芳香環とは、ヘテロ原子を含有する芳香族環も包含するものである。
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-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.
Compound (ZI-2) is a compound in the case where R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group containing no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
The compound (ZI-3) is a compound represented by the following general formula (ZI-3), and is a compound having a phenacylsulfonium salt structure.
化合物(ZI−1)〜(ZI−3)におけるR201〜207の定義は化合物(ZI−1a)〜(ZI−3a)におけるものと同義である。
(ZII)(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、置換基を有しててもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
R204〜R207のアリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。
R204〜R207としてのアルキル基は、直鎖、分岐、環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)、炭素数3〜10の環状アルキル基(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)、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。
The definitions of R201 to 207 in the compounds (ZI-1) to (ZI-3) are the same as those in the compounds (ZI-1a) to (ZI-3a).
In (ZII) (ZIII), R 204 ~R 207 each independently represents an alkyl group which may have an optionally substituted aryl group or a substituent.
Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group.
The alkyl group as R 204 to R 207 may be linear, branched or cyclic, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group). Group, butyl group, pentyl group) and cyclic alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
The R 204 to R 207 are substituents which may have, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), an aryl group (e.g. having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, 1 to 15 carbon atoms ), Halogen atoms, hydroxyl groups, phenylthio groups, and the like.
併用してもよい活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物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。 Of the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation that may be used in combination, preferred compounds further include compounds represented by the following general formulas (ZIV), (ZV), and (ZVI). be able to.
一般式(ZIV)中、Ar3及びAr4は、各々独立に、置換若しくは未置換のアリール基を表す。一般式(ZV)(ZVI)におけるAr3及びAr4、R206、R207及びR208、Aの定義は(ZVa)(ZVIa)におけるものと同義である。 In general formula (ZIV), Ar 3 and Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group. The definitions of Ar 3 and Ar 4 , R 206 , R 207 and R 208 , and A in the general formula (ZV) (ZVI) are the same as those in (ZVa) (ZVIa).
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物であり、更に好ましくは(ZI)で表される化合物であり、最も好ましくは(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 decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, more preferred are compounds represented by general formulas (ZI) to (ZIII), and even more preferred are compounds represented by (ZI). Most preferred are compounds represented by (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、最も好ましい(A)成分の様態としては一般式(ZI)の構造においてX−がAN1、AN3、AN4から選ばれるアニオンである化合物である。 That is, the most preferred embodiment of the component (A) is a compound in which X- is an anion selected from AN1, AN3 and AN4 in the structure of the general formula (ZI).
活性光線又は放射線の照射により分解して酸を発生する化合物の中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。 Among the compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, examples of particularly preferable compounds are listed below.
併用酸発生剤の組成物中の含量は、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1〜10質量%、更に好ましくは3〜8質量%、最も好ましくは4〜7質量%である。 The content of the combined acid generator in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, further preferably 3 to 8% by mass, based on the total solid content of the resist composition. Most preferably, it is 4-7 mass%.
〔2〕酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂
本発明のポジ型感光性組成物に用いられる、酸の作用により、アルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂は、下記一般式(I)で表される酸分解性繰り返し単位を有する樹脂(「(B)成分の樹脂」ともいう)である。
[2] Resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid The resin whose dissolution rate in an alkaline developer is increased by the action of an acid used in the positive photosensitive composition of the present invention is as follows. A resin having an acid-decomposable repeating unit represented by formula (I) (also referred to as “resin of component (B)”).
一般式(I)に於いて、
Xa1は、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
Ry1〜Ry3は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Ry1〜Ry3
の内の少なくとも2つが結合して単環又は多環の環状炭化水素構造を形成してもよい。
Zは、2価の連結基を表す。
In general formula (I),
Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
Ry 1 to Ry 3 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. Ry 1 to Ry 3
At least two of these may be bonded to form a monocyclic or polycyclic hydrocarbon structure.
Z represents a divalent linking group.
一般式(I)において、Xa1のアルキル基は、水酸基、ハロゲン原子等で置換されていてもよい。
Xa1は、好ましくは、水素原子、メチル基である。
Ry1〜Ry3のアルキル基は、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。好ましい直鎖、分岐アルキル基としては、炭素数1〜8、より好ましくは1〜4であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基である。
Ry1〜Ry3のシクロアルキル基としては、例えば、炭素数3〜8の単環のシクロアルキル基、炭素数7〜14の多環のシクロアルキル基が挙げられ、置換基を有していてもよい。好ましい単環のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピル基が挙げられる。好ましい多環のシクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルボルナン基、テトラシクロドデカニル基、トリシクロデカニル基、ジアマンチル基が挙げられる。
In general formula (I), the alkyl group of Xa 1 may be substituted with a hydroxyl group, a halogen atom, or the like.
Xa 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
The alkyl group of Ry 1 to Ry 3 may be either a linear alkyl group or a branched alkyl group, and may have a substituent. Preferred linear and branched alkyl groups have 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, and t-butyl groups. And preferably a methyl group or an ethyl group.
The cycloalkyl group of Ry 1 to Ry 3, for example, a monocyclic cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms may be a cycloalkyl group polycyclic 7-14 carbon atoms, optionally substituted Also good. Preferred examples of the monocyclic cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclopropyl group. Preferred examples of the polycyclic cycloalkyl group include an adamantyl group, a norbornane group, a tetracyclododecanyl group, a tricyclodecanyl group, and a diamantyl group.
Ry1〜Ry3の内の少なくとも2つが結合して形成する単環の環状炭化水素構造としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。Ry1〜Ry3の内の少なくとも2つが結合して形成する多環の環状炭化水素構造としては、アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が好ましい。
Zは、炭素数1〜20の2価の連結基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜4の鎖状アルキレン基、炭素数5〜20の環状アルキレン基またはこれらが組み合わされたものである。
炭素数1〜4の鎖状アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基が挙げられ、直鎖状でも分岐状でもよい。好ましくはメチレン基である。
炭素数5〜20の環状アルキレン基としては、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基などの単環の環状アルキレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基などの多環の環状アルキレン基が挙げられる。好ましくはアダマンチレン基である。
As the monocyclic hydrocarbon structure formed by combining at least two members out of Ry 1 to Ry 3 , a cyclopentyl group and a cyclohexyl group are preferable. As the polycyclic hydrocarbon structure formed by bonding at least two of Ry 1 to Ry 3 , an adamantyl group, a norbornyl group, and a tetracyclododecanyl group are preferable.
Z is preferably a divalent linking group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a chain alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, a cyclic alkylene group having 5 to 20 carbon atoms, or a combination thereof.
Examples of the chain alkylene group having 1 to 4 carbon atoms include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group, which may be linear or branched. A methylene group is preferred.
Examples of the cyclic alkylene group having 5 to 20 carbon atoms include monocyclic cyclic alkylene groups such as cyclopentylene group and cyclohexylene group, and polycyclic cyclic alkylene groups such as norbornylene group and adamantylene group. An adamantylene group is preferred.
一般式(I)で表される繰り返し単位を形成するための重合性化合物は、既知の方法で容易に合成できる。例えば、特開2005−331918号公報に記載の方法と同様の手法を用い、下記式に示すように、アルコールとカルボン酸ハロゲニド化合物を塩基性条件下反応させた後、これとカルボン酸化合物を塩基性条件下反応させることにより合成できる。 The polymerizable compound for forming the repeating unit represented by the general formula (I) can be easily synthesized by a known method. For example, using a method similar to the method described in JP-A-2005-331918, as shown in the following formula, an alcohol and a carboxylic acid halide compound are reacted under basic conditions, and then this and a carboxylic acid compound are converted into a base. It can be synthesized by reacting under sexual conditions.
一般式(I)で表される繰り返し単位の好ましい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。 Preferred specific examples of the repeating unit represented by formula (I) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
一般式(I)で表される繰り返し単位は、酸の作用により分解してカルボキシル基を生じ、アルカリ現像液に対する溶解速度が増大する。 The repeating unit represented by the general formula (I) is decomposed by the action of an acid to generate a carboxyl group, and the dissolution rate in an alkaline developer increases.
(B)成分の樹脂は、一般式(I)で表される酸分解性繰り返し単位以外に、更に、他の酸分解性繰り返し単位を有していてもよい。
一般式(I)で表される酸分解性繰り返し単位以外の、他の酸分解性繰り返し単位としては下記一般式(II)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
In addition to the acid-decomposable repeating unit represented by formula (I), the resin of component (B) may further have another acid-decomposable repeating unit.
Other acid-decomposable repeating units other than the acid-decomposable repeating unit represented by the general formula (I) are preferably repeating units represented by the following general formula (II).
一般式(II)に於いて、
Xa1は、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、一般式(I)に於けるXa1と同様のものである。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して、シクロアルキル基を形成してもよい。
In general formula (II):
Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group or a halogen atom, and is the same as Xa 1 in the general formula (I).
Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. At least two of Rx 1 to Rx 3 may be bonded to form a cycloalkyl group.
Rx1〜Rx3のアルキル基としては、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、t−ブチル基などの炭素数1〜4の直鎖状若しくは分岐状が好ましい。
Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の少なくとも2つが結合して形成される、シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1がメチル基またはエチル基であり、Rx2とRx3が結合して上述の単環または多環のシクロアルキル基を結合している様態が好ましい。
The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is linear or branched having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and t-butyl group. The shape is preferred.
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Groups are preferred.
The cycloalkyl group formed by bonding at least two of Rx 1 to Rx 3 includes a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, and a tetracyclododecanyl group. And a polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred.
It is preferable that Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to each other to bond the above monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
好ましい酸分解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。 Although the specific example of the repeating unit which has a preferable acid-decomposable group is shown below, this invention is not limited to this.
好ましい一般式(II)で表される繰り返し単位は、上記具体例中、1,2,10,11,12,13,14の繰り返し単位である。 Preferred repeating units represented by the general formula (II) are 1, 2, 10, 11, 12, 13, and 14 repeating units in the above specific examples.
一般式(I)で表される、酸分解性基を有する繰り返し単位と、他の酸分解性基を有する繰り返し単位(好ましくは一般式(II)で表される繰り返し単位)を併用する場合、一般式(I)で表される、酸分解性基を有する繰り返し単位と、他の酸分解性基を有する繰り返し単位との比率は、モル比で90:10〜10:90、より好ましくは80:20〜20:80である。 When the repeating unit having an acid-decomposable group represented by the general formula (I) and a repeating unit having another acid-decomposable group (preferably a repeating unit represented by the general formula (II)) are used in combination, The ratio of the repeating unit having an acid-decomposable group represented by the general formula (I) and the repeating unit having another acid-decomposable group is 90:10 to 10:90, more preferably 80 in terms of molar ratio. : 20 to 20:80.
(B)成分の樹脂中の全酸分解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、20〜50mol%が好ましく、より好ましくは25〜45mol%である。 The content of repeating units having all acid-decomposable groups in the resin of component (B) is preferably 20 to 50 mol%, more preferably 25 to 45 mol%, based on all repeating units in the polymer.
(B)成分の樹脂は、更に、ラクトン基、水酸基、シアノ基及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。 The resin as the component (B) preferably further has a repeating unit having at least one group selected from a lactone group, a hydroxyl group, a cyano group, and an alkali-soluble group.
(B)成分の樹脂は、ラクトン構造を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
ラクトン構造としては、ラクトン構造を有していればいずれ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繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造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 resin of component (B) preferably has a repeating unit having a lactone structure.
Any lactone structure can be used as long as it has a lactone structure, but a 5- to 7-membered lactone structure is preferable, and a bicyclo structure or a spiro structure is formed in the 5- to 7-membered ring lactone structure. The other ring structure is preferably condensed. It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-16). The 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。より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、酸分解性基である。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. More preferably, they are a C1-C4 alkyl group, a cyano group, and an acid-decomposable group. n2 represents an integer of 0 to 4. When n2 is 2 or more, a plurality of 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繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 Examples of the repeating unit having a lactone structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16) include a repeating unit represented by the following general formula (AI).
一般式(AI)中、
Rb0は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Rb0のアルキル基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、水素原子又は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価の連結基を表す。好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。Ab1は、直鎖、分岐アルキレン基、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、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基である。
Vは、一般式(LC1−1)〜(LC1−16)の内のいずれかで示される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.
A b is 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 linking that is a combination thereof. Represents a group. Preferably a single bond, -Ab 1 -CO 2 - is a divalent linking group represented by. Ab 1 is a linear, branched alkylene group, monocyclic or polycyclic cycloalkylene group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, or a norbornyl group.
V represents a group having a structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-16).
ラクトン構造を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体混合して用いてもよい。1種の光学異性体を主に用いる場合、その光学純度(ee)が90以上のものが好ましく、より好ましくは95以上である。 The repeating unit having a lactone structure usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used. When one kind of optical isomer is mainly used, the optical purity (ee) thereof is preferably 90 or more, more preferably 95 or more.
ラクトン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、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 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 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。 Particularly preferred repeating units having a lactone structure include the following repeating units. By selecting the optimum lactone structure, the pattern profile and the density dependence become good.
(B)成分の樹脂は、水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有することが好まし
い。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ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であることが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、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。好ましい水酸基又はシアノ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 resin as the component (B) preferably has a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group. The alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferred hydroxyl group or cyano group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferred.
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の内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)に於いて、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. In general formula (VIIa), more preferably, two of R 2 c to R 4 c are hydroxyl groups and the remaining are hydrogen atoms.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 Examples of the repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).
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〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
In the general formulas (AIIa) to (AIIb),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.
水酸基又はシアノ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 hydroxyl group or a cyano group is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%, still more preferably 10 with respect to all repeating units in the polymer. ˜25 mol%.
水酸基又はシアノ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 hydroxyl group or a cyano group are given below, but the present invention is not limited thereto.
(B)成分の樹脂は、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(例えばヘキサフロロイソプロパノール基)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。アルカリ可溶性基を有する繰り返し単位を含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。 The resin of component (B) preferably has a repeating unit having an alkali-soluble group. Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bisulsulfonylimide group, and an aliphatic alcohol (for example, hexafluoroisopropanol group) substituted with an electron-attracting group at the α-position. It is more preferable to have a repeating unit. By containing the 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.
ラクトン基、水酸基、シアノ基及びアルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも1種類の基を有する繰り返し単位として、更に好ましくは、ラクトン基、水酸基、シアノ基、アルカリ可溶性基から選ばれる少なくとも2つを有する繰り返し単位であり、好ましくはシアノ基とラクトン基を有する繰り返し単位である。特に好ましくは前記LCI−4のラクトン構造にシアノ基が置換した構造を有する繰り返し単位である。 As the repeating unit having at least one group selected from a lactone group, a hydroxyl group, a cyano group and an alkali-soluble group, more preferably, a repeating unit having at least two groups selected from a lactone group, a hydroxyl group, a cyano group and an alkali-soluble group Preferably, it is a repeating unit having a cyano group and a lactone group. Particularly preferred is a repeating unit having a structure in which a cyano group is substituted on the lactone structure of LCI-4.
(B)成分の樹脂は、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含有してもよい。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、ジアマンチル(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 resin of component (B) may further contain a repeating unit that has an alicyclic hydrocarbon structure and does not exhibit 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, diamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and the like.
(B)成分の樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。 In addition to the above repeating structural unit, the resin of component (B) is dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general required properties of resist, such as resolution, heat resistance, and sensitivity. Various repeating structural units can be included for the purpose of adjusting the above.
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
これにより、(B)成分の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, the performance required for the resin of the component (B), in particular,
(1) Solubility in coating solvent,
(2) Film formability (glass transition point),
(3) Alkali developability,
(4) Membrane slip (hydrophobic, alkali-soluble group selection),
(5) Adhesion of unexposed part to substrate,
(6) Dry etching resistance,
Etc. can be finely adjusted.
このような単量体として、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。 As such a monomer, for example, a compound having one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, etc. Etc.
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。 In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
(B)成分の樹脂において、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 the component (B) resin, the molar ratio of each repeating structural unit is the resist dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and general resist performance required for resolving power and heat resistance. In order to adjust the sensitivity and the like, it is set as appropriate.
本発明のポジ型感光性組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から(B)成分の樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。 When the positive photosensitive composition of the present invention is used for ArF exposure, the resin of component (B) preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light.
(B)成分の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であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、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とアクリレート系繰り返し単位とによるもの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(I)で表される、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5〜30モル%、更にその他の(メタ)アクリレート系繰り返し単位を0〜20モル%含む共重合ポリマーである。 As the resin of component (B), preferably, all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units. Although it can be used, the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units. More preferably, the (meth) acrylate repeating unit having an acid-decomposable group represented by the general formula (I) is 20 to 50 mol%, the (meth) acrylate repeating unit having a lactone structure is 20 to 50 mol%, It is a copolymer having 5 to 30 mol% of (meth) acrylate-based repeating units having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and further containing 0 to 20 mol% of other (meth) acrylate-based repeating units. .
(B)成分の樹脂は、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ポジ型感光性組成物に用いられる溶剤と同一の溶剤を用いて重合することが好ましい。これにより保存時のパーティクルの発生が抑制できる。
重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。重合開始剤としては市販のラジカル開始剤(アゾ系開始剤、パーオキサイドなど)を用いて重合を開始させる。ラジカル開始剤としてはアゾ系開始剤が好ましく、エステル基、シアノ基、カルボキシル基を有するアゾ系開始剤が好ましい。好ましい開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられる。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60〜100℃である。
(B)成分の樹脂の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好
ましくは1,000〜200,000であり、更に好ましくは3,000〜20,000、最も好ましくは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 resin of component (B) 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 the solvent used in the positive photosensitive composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. As 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, dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate) and the like. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60-100 ° C.
The weight average molecular weight of the resin of component (B) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 20,000, and most preferably 5,000 to as a polystyrene equivalent value by GPC method. 15,000. 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 molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, and the smoother the side wall of the resist pattern, the better the roughness.
(B)成分の樹脂をKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射するポジ型感光性組成物に使用する場合には、(B)成分の樹脂は、一般式(I)の繰り返し単位と更にヒドロキシスチレン構造を有する繰り返し単位を有することが好ましい。ヒドロキシスチレン構造を有する繰り返し単位としては、o−,m−,p−ヒドロキシスチレン及び/又は酸分解基で保護されたヒドロキシスチレンが挙げられる。酸分解基で保護されたヒドロキシスチレン繰り返し単位としては、1−アルコキシエトキシスチレン、t−ブチルカルボニルオキシスチレンが好ましい。一般式(I)で表される繰り返し単位、ヒドロキシスチレン構造を有する繰り返し単位に加えて、一般式(II)で表される繰り返し単位を更に有していても良い。 When the resin of component (B) is used for a positive photosensitive composition that irradiates KrF excimer laser light, electron beam, X-ray, high energy light (EUV, etc.) having a wavelength of 50 nm or less, The resin preferably has a repeating unit of the general formula (I) and further a repeating unit having a hydroxystyrene structure. Examples of the repeating unit having a hydroxystyrene structure include o-, m-, p-hydroxystyrene and / or hydroxystyrene protected with an acid-decomposable group. The hydroxystyrene repeating unit protected with an acid-decomposable group is preferably 1-alkoxyethoxystyrene or t-butylcarbonyloxystyrene. In addition to the repeating unit represented by the general formula (I) and the repeating unit having a hydroxystyrene structure, it may further have a repeating unit represented by the general formula (II).
本発明に使用されるヒドロキシスチレン構造を有する繰り返し単位及び一般式(I)で表される繰り返し単位を有する樹脂の具体例を示すが、本発明は、これに限定されるものではない。尚、具体例中、Xa1は、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。 Specific examples of the resin having a repeating unit having a hydroxystyrene structure and a repeating unit represented by formula (I) used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. In specific examples, Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
本発明のポジ型感光性組成物において、(B)成分の樹脂の組成物全体中の配合量は、全固形分中50〜99.99質量%が好ましく、より好ましくは60〜99.0質量%で
ある。
また、本発明において、(B)成分の樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
In the positive photosensitive composition of the present invention, the blending amount of the resin as the component (B) in the entire composition is preferably 50 to 99.99% by mass, more preferably 60 to 99.0% by mass in the total solid content. %.
In the present invention, the resin of component (B) may be used alone or in combination.
アルカリ可溶性基、親水基及び酸分解性基から選ばれるすくなくとも1つを有する、分子量3000以下の溶解制御化合物
本発明のポジ型感光性組成物には、アルカリ可溶性基、親水基及び酸分解性基から選ばれるすくなくとも1つを有する、分子量3000以下の溶解制御化合物(以下、「溶解制御化合物」ともいう)を加えてもよい。
Dissolution control compound having a molecular weight of 3000 or less having at least one selected from an alkali-soluble group, a hydrophilic group and an acid-decomposable group. The positive photosensitive composition of the present invention comprises an alkali-soluble group, a hydrophilic group and an acid-decomposable group. A dissolution controlling compound having a molecular weight of 3000 or less (hereinafter also referred to as “solubility controlling compound”) having at least one selected from
溶解制御化合物としては、カルボキシル基、スルホニルイミド基、α位がフロロアルキル基で置換された水酸基などのようなアルカリ可溶性基を有する化合物、水酸基やラクトン基、シアノ基、アミド基、ピロリドン基、スルホンアミド基、などの親水性基を有する化合物、または酸分解性基を有する化合物が好ましい。酸分解性基としては、カルボキシル基あるいは水酸基を酸分解性基保護基で保護した基が好ましい。溶解制御化合物としては220nm以下の透過性を低下させないため、芳香環を含有しない化合物を用いるか、芳香環を有する化合物を組成物の固形分に対し20wt%以下の添加量で用いることが好ましい。
好ましい溶解制御化合物としてはアダマンタン(ジ)カルボン酸、ノルボルナンカルボン酸、コール酸などの脂環炭化水素構造を有するカルボン酸化合物、またはそのカルボン酸を酸分解性保護基で保護した化合物、糖類などのポリオール、またはその水酸基を酸分解性保護基で保護した化合物が好ましい。
Examples of the dissolution control compound include a carboxyl group, a sulfonylimide group, a compound having an alkali-soluble group such as a hydroxyl group substituted at the α-position with a fluoroalkyl group, a hydroxyl group, a lactone group, a cyano group, an amide group, a pyrrolidone group, a sulfone group. A compound having a hydrophilic group such as an amide group or a compound having an acid-decomposable group is preferred. The acid-decomposable group is preferably a group in which a carboxyl group or a hydroxyl group is protected with an acid-decomposable protecting group. In order not to lower the permeability of 220 nm or less as the dissolution control compound, it is preferable to use a compound that does not contain an aromatic ring, or to use a compound having an aromatic ring in an amount of 20 wt% or less based on the solid content of the composition.
Preferred dissolution control compounds include carboxylic acid compounds having an alicyclic hydrocarbon structure such as adamantane (di) carboxylic acid, norbornane carboxylic acid, and cholic acid, or compounds obtained by protecting the carboxylic acid with an acid-decomposable protecting group, such as saccharides. A polyol or a compound having its hydroxyl group protected with an acid-decomposable protecting group is preferred.
溶解制御化合物の分子量は、3000以下であり、好ましくは300〜3000、更に好ましくは500〜2500である。 The molecular weight of the dissolution controlling compound is 3000 or less, preferably 300 to 3000, and more preferably 500 to 2500.
溶解制御化合物の添加量は、ポジ型感光性組成物の固形分に対し、好ましくは3〜40質量%であり、より好ましくは5〜20質量%である。 The addition amount of the dissolution control compound is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, based on the solid content of the positive photosensitive composition.
以下に溶解制御化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the dissolution control compound are shown below, but the present invention is not limited thereto.
塩基性化合物
本発明のポジ型感光性組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減あるいは、露光によって発生した酸の膜中拡散性を制御するために、塩基性化合物を含有することが好ましい。
Basic Compound The positive photosensitive composition of the present invention contains a basic compound in order to reduce the change in performance over time from exposure to heating or to control the diffusibility of the acid generated by exposure in the film. Is preferred.
塩基性化合物としては含窒素塩基性化合物、オニウム塩化合物を挙げることができる。
好ましい含窒素塩基性化合物の構造として、下記一般式(A)〜(E)で示される部分構造を有する化合物を挙げることができる。
Examples of basic compounds include nitrogen-containing basic compounds and onium salt compounds.
Preferred examples of the structure of the nitrogen-containing basic compound include compounds having partial structures represented by the following general formulas (A) to (E).
一般式(A)に於いて、
R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル、炭素数3〜20のシクロアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、R250とR251は互いに結合して環を形成してもよい。これらは、置換基を有していてもよく、置換基を有
するアルキル基及びシクロアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基又は炭素数3〜20のアミノシクロアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基又は炭素数3〜20のヒドロキシシクロアルキル基が好ましい。
また、これらはアルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を含んでも良い。
一般式(E)に於いて、
R253、R254、R255及びR256は、各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数3〜6のシクロアルキル基を示す。
In general formula (A),
R 250, R 251 and R 252 are each independently a hydrogen atom, an alkyl having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms having 3 to 20 carbon atoms, R 250 and R 251 may be bonded to each other to form a ring. These may have a substituent. Examples of the alkyl group and cycloalkyl group having a substituent include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aminocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and 1 carbon atom. A -20 hydroxyalkyl group or a C3-C20 hydroxycycloalkyl group is preferred.
These may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain.
In general formula (E),
R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジンを挙げることができ、置換基を有していてもよい。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。 Preferable compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, and piperidine, and may have a substituent. More preferred compounds include compounds having an imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, trialkylamine structure, aniline structure or pyridine structure, alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond, hydroxyl groups and / or Or the aniline derivative which has an ether bond etc. can be mentioned.
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を挙げることができる。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−7−エン等を挙げることができる。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を挙げることができる。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−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を挙げることができる。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。 Examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole. Examples of the compound having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, and 1,8-diazabicyclo [5,4. 0] undec-7-ene and the like. 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) Examples thereof include sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. Examples of the compound having an onium carboxylate structure are compounds in which the anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is converted to a carboxylate, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkylcarboxylate. it can. 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.
これらの塩基性化合物は、単独であるいは2種以上で用いられる。塩基性化合物の使用量は、ポジ型感光性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。十分な添加効果を得る上で0.001質量%以上が好ましく、感度や非露光部の現像性の点で10質量%以下が好ましい。 These basic compounds are used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally based on solid content of a positive photosensitive composition, Preferably it is 0.01-5 mass%. In order to obtain a sufficient addition effect, 0.001% by mass or more is preferable, and 10% by mass or less is preferable in terms of sensitivity and developability of the non-exposed area.
フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤
本発明のポジ型感光性組成物は、更に、フッ素及び/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及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
本発明のポジ型感光性組成物がフッ素及び/又はシリコン系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。
Fluorine and / or silicon surfactant The positive photosensitive composition of the present invention further comprises fluorine and / or silicon surfactant (fluorine surfactant, silicon surfactant, fluorine atom and silicon atom It is preferable to contain either one or two or more surfactants containing both.
When the positive photosensitive composition of the present invention contains fluorine and / or a silicon-based surfactant, adhesion and development defects are obtained with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. It is possible to provide a resist pattern with less.
これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。 Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, JP 2002-277862 A, US Patent Nos. 5,405,720, 5,360,692, 5,529,881, 5,296,330, 5,436,098, 5,576,143, 5,294,511, 5,824,451 Surfactant can be mentioned, The following commercially available surfactant can also be used as it is.
使用できる市販の界面活性剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。 Examples of commercially available surfactants that can be used include F-top EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173, F176, F189, R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.), etc. Fluorine type surfactant or silicon type surfactant can be mentioned. Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)もしくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002−90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。 In addition to the known surfactants described above, surfactants are derived from fluoroaliphatic compounds produced by the telomerization method (also referred to as the telomer method) or the oligomerization method (also referred to as the oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布していても、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)など同じ鎖長内に異なる鎖長のアルキレンを有するようなユニットでもよい。さらに、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体は2元共重合体ばかりでなく、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマーや、異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)などを同時に共重合した3元系以上の共重合体でもよい。 As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. It may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block link) or poly (block link of oxyethylene and oxypropylene) may be used. Furthermore, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate) is not only a binary copolymer but also a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups, Further, it may be a ternary or higher copolymer obtained by simultaneously copolymerizing two or more different (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates).
例えば、市販の界面活性剤として、メガファックF178、F−470、F−473、F−475、F−476、F−472(大日本インキ化学工業(株)製)を挙げることができる。さらに、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C8F17基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C8F17基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、などを挙げることができる。 Examples of commercially available surfactants include Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). Further, a copolymer of an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate), an acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group and (poly (oxy) (Ethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) copolymer, acrylate (or methacrylate) and (poly (oxyalkylene)) acrylate having C 8 F 17 groups (or Copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate), and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group Coalesce, etc. Can.
フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤の使用量は、ポジ型感光性組成物の全量(溶剤
を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。
The amount of fluorine and / or silicon-based surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the positive photosensitive composition (excluding the solvent). %.
表面疎水化樹脂
本発明のポジ型感光性組成物からなるレジスト膜を、液浸水を介して露光する場合には、必要に応じてさらに表面疎水化樹脂を添加することができる。これにより、レジスト膜表面の後退接触角を向上させ、液浸水追随性をよくすることができる。表面疎水化樹脂としては、表面の後退接触角が添加することにより向上する樹脂であれば何でもよいが、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有する樹脂であることが好ましい。添加量は、レジスト膜の後退接触角は60°〜80°になるよう適宜調整して使用できるが、好ましくは0.1〜5質量%である。
Surface Hydrophobic Resin When the resist film made of the positive photosensitive composition of the present invention is exposed through immersion water, a surface hydrophobizing resin can be further added as necessary. Thereby, the receding contact angle on the resist film surface can be improved and the immersion water followability can be improved. As the surface hydrophobizing resin, any resin can be used as long as the receding contact angle of the surface can be improved by addition, but a resin having at least one of fluorine atom and silicon atom is preferable. The addition amount can be adjusted as appropriate so that the receding contact angle of the resist film is 60 ° to 80 °, but preferably 0.1 to 5% by mass.
<溶剤>
本発明のポジ型感光性組成物は、各成分を所定の溶剤に溶解して用いる。
使用し得る溶剤としては、例えば、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤を挙げることができる。
<Solvent>
The positive photosensitive composition of the present invention is used by dissolving each component in a predetermined solvent.
Examples of solvents that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether. Acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N- Examples include organic solvents such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, and tetrahydrofuran. Kill.
本発明において、溶剤としては、単独で用いても混合して用いても良いが、異なる官能基を有する2種以上の溶剤を含有する混合溶剤を用いることが好ましい。これにより素材の溶解性が高まり、経時におけるパーティクルの発生が抑制できるだけでなく、良好なパターンプロファイルが得られる。異なる官能基を有する2種以上の溶剤を含有する混合溶剤としては、水酸基を有する溶剤、エステル構造を有する溶剤、ケトン構造を有する溶剤、ラクトン構造を有する溶剤、カーボネート構造を有する溶剤から選ばれる少なくとも2種を含有する混合溶剤が好ましい。異なる官能基を有する混合溶剤としては以下の(S1)〜(S6)の混合溶剤が好ましい。
(S1)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、
(S2)エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S3)エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S4)エステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤とを混合した混合溶剤、
(S5)エステル構造を有する溶剤とカーボネート構造を有する溶剤と水酸基を含有する混合溶剤、
(S6)エステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤とを少なくとも含有する混合溶剤。
これによりレジスト液保存時のパーティクル発生を軽減でき、また、塗布時の欠陥の発生を抑制することができる。
In the present invention, the solvent may be used alone or mixed, but it is preferable to use a mixed solvent containing two or more kinds of solvents having different functional groups. As a result, the solubility of the material is increased, and not only the generation of particles over time can be suppressed, but also a good pattern profile can be obtained. The mixed solvent containing two or more kinds of solvents having different functional groups is at least selected from a solvent having a hydroxyl group, a solvent having an ester structure, a solvent having a ketone structure, a solvent having a lactone structure, and a solvent having a carbonate structure. A mixed solvent containing two kinds is preferred. As the mixed solvent having different functional groups, the following mixed solvents (S1) to (S6) are preferable.
(S1) a mixed solvent obtained by mixing a solvent containing a hydroxyl group and a solvent not containing a hydroxyl group,
(S2) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure and a solvent having a ketone structure;
(S3) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure and a solvent having a lactone structure;
(S4) a mixed solvent obtained by mixing a solvent having an ester structure, a solvent having a lactone structure, and a solvent containing a hydroxyl group;
(S5) a solvent having an ester structure, a solvent having a carbonate structure, and a mixed solvent containing a hydroxyl group,
(S6) A mixed solvent containing at least a solvent having an ester structure, a solvent having a ketone structure, and a solvent having a lactone structure.
As a result, the generation of particles during storage of the resist solution can be reduced, and the generation of defects during application can be suppressed.
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、乳酸エチルが特に好ましい。
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、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンが特に好ましい。
ケトン構造を有する溶剤としてはシクロヘキサノン、2−ヘプタノンなどが挙げられ、好ましくは2−ヘプタノンである。
エステル構造を有する溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、酢酸ブチルなどが挙げられ、好ましくはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。
ラクトン構造を有する溶剤としてはγ−ブチロラクトンが挙げられる。
カーボネート構造を有する溶剤としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートが挙げられ、好ましくはプロピレンカーボネートである。
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. Particularly preferred are propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate.
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 particularly preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate. 2-heptanone and cyclohexanone are particularly preferred.
Examples of the solvent having a ketone structure include cyclohexanone and 2-heptanone, and 2-heptanone is preferable.
Examples of the solvent having an ester structure include propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, and butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate is preferable.
Examples of the solvent having a lactone structure include γ-butyrolactone.
Examples of the solvent having a carbonate structure include propylene carbonate and ethylene carbonate, with propylene carbonate being preferred.
(S1)における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。
(S2)におけるエステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは40/60〜80/20である。エステル構造を有する溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
(S3)におけるエステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤との混合比(質量)は、70/30〜99/1、好ましくは80/20〜99/1、更に好ましくは90/10〜99/1である。エステル構造を有する溶剤を70質量%以上含有する混合溶剤が経時安定性の点で特に好ましい。
(S4)におけるエステル構造を有する溶剤とラクトン構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤を混合する際は、エステル構造を有する溶剤を30〜80重量%、ラクトン構造を有する溶剤を1〜20重量%、水酸基を含有する溶剤を10〜60重量%含有することが好ましい。
(S5)におけるエステル構造を有する溶剤とカーボネート構造を有する溶剤と水酸基を含有する溶剤を混合する際は、エステル構造を有する溶剤を30〜80重量%、カーボネート構造を有する溶剤を1〜20重量%、水酸基を含有する溶剤を10〜60重量%含有することが好ましい。
(S6)におけるエステル構造を有する溶剤とケトン構造を有する溶剤とラクトン構造を含有する溶剤を混合する際は、エステル構造を有する溶剤を30〜80重量%、ケトン構造を有する溶剤を10〜60重量%、ラクトン構造を含有する溶剤を1〜20重量%含有することが好ましい。
The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group in (S1) 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.
The mixing ratio (mass) of the solvent having an ester structure and the solvent having a ketone structure in (S2) is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 40/60 to 80. / 20. A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent having an ester structure is particularly preferable from the viewpoint of coating uniformity.
The mixing ratio (mass) of the solvent having an ester structure and the solvent having a lactone structure in (S3) is 70/30 to 99/1, preferably 80/20 to 99/1, more preferably 90/10 to 99. / 1. A mixed solvent containing 70% by mass or more of a solvent having an ester structure is particularly preferable from the viewpoint of stability over time.
In mixing the solvent having an ester structure, the solvent having a lactone structure, and the solvent containing a hydroxyl group in (S4), the solvent having an ester structure is 30 to 80% by weight, and the solvent having a lactone structure is 1 to 20% by weight. It is preferable to contain 10 to 60% by weight of a solvent containing a hydroxyl group.
When mixing the solvent having an ester structure, the solvent having a carbonate structure, and the solvent containing a hydroxyl group in (S5), the solvent having an ester structure is 30 to 80% by weight, and the solvent having a carbonate structure is 1 to 20% by weight. It is preferable to contain 10 to 60% by weight of a solvent containing a hydroxyl group.
In mixing the solvent having an ester structure, the solvent having a ketone structure, and the solvent having a lactone structure in (S6), 30 to 80% by weight of the solvent having an ester structure and 10 to 60% by weight of the solvent having a ketone structure %, And preferably 1 to 20% by weight of a solvent containing a lactone structure.
<その他の添加剤>
本発明のポジ型感光性組成物には、必要に応じてさらに染料、可塑剤、前記フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤以外の界面活性剤、光増感剤、及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させることができる。
<Other additives>
The positive photosensitive composition of the present invention has further solubility in a dye, a plasticizer, a surfactant other than the fluorine and / or silicon surfactant, a photosensitizer, and a developer as necessary. A compound to be promoted and the like can be contained.
本発明で使用できる現像液に対する溶解促進性化合物は、フェノール性OH基を2個以上、又はカルボキシ基を1個以上有する分子量1,000以下の低分子化合物である。カルボキシ基を有する場合は脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。 The dissolution accelerating compound for the developer that can be used in the present invention is a low molecular weight compound having a molecular weight of 1,000 or less and having two or more phenolic OH groups or one or more carboxy groups. When it has a carboxy group, an alicyclic or aliphatic compound is preferable.
これら溶解促進性化合物の好ましい添加量は、酸分解性樹脂に対して2〜50質量%であり、さらに好ましくは5〜30質量%である。現像残渣抑制、現像時パターン変形防止の点で50質量%以下が好ましい。 A preferable addition amount of these dissolution promoting compounds is 2 to 50% by mass, and more preferably 5 to 30% by mass with respect to the acid-decomposable resin. The amount is preferably 50% by mass or less from the viewpoint of suppressing development residue and preventing pattern deformation during development.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4916210号、欧州特許第219294号等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。 Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to methods described in, for example, JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, U.S. Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, and the like. Can be easily synthesized.
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。 Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
本発明においては、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を加えることもできる。具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタン脂肪族エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エステル類等のノニオン系界面活性剤を挙げることができる。 In the present invention, other surfactants than fluorine and / or silicon surfactants can be added. Specifically, nonionic interfaces such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan aliphatic esters, polyoxyethylene sorbitan aliphatic esters, etc. Mention may be made of activators.
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。 These surfactants may be added alone or in some combination.
(パターン形成方法)
本発明のポジ型感光性組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは前記混合溶剤に溶解し、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 photosensitive composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably the mixed solvent, filtering the solution, and 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、ポジ型感光性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任意の厚み(通常50〜500nm)で塗布する。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。ベーク温度は適宜設定できるが、通常60〜150℃であり、このましくは90〜130℃である。 For example, a positive photosensitive composition is formed on a substrate (for example, silicon / silicon dioxide coating) used for manufacturing a precision integrated circuit element by an appropriate coating method such as a spinner or a coater to have an arbitrary thickness (usually 50 to 500 nm). After application, the resist film is formed by drying by spinning or baking. The bake temperature can be set as appropriate, but is usually 60 to 150 ° C, and preferably 90 to 130 ° C.
ついでパターン形成のためマスクなどを通し、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。
Next, exposure is performed through a mask or the like 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.
活性光線又は放射線の照射時に感光性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 photosensitive 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.
活性光線又は放射線としては、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、X線、電子線等を挙げることができるが、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下の波
長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、電子ビーム等であり、ArFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(13nm)、電子ビームが好ましい。
Examples of the actinic ray or radiation include infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, etc., but preferably far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, more preferably 220 nm or less. Specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, electron beam, etc. ArF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (13 nm) An electron beam is preferred.
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
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。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。
Before forming the resist film, an antireflection film may be coated on the substrate in advance.
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. In addition, as the organic antireflection film, commercially available organic antireflection films such as DUV30 series, DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, AR-5 manufactured by Shipley, etc. 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。
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.
本発明のポジ型レジスト組成物は、多層レジストプロセス(特に3層レジストプロセス)に適用してもよい。多層レジスト法は、以下のプロセスを含むものである。
(a) 被加工基板上に有機材料からなる下層レジスト層を形成する。
(b) 下層レジスト層上に中間層及び放射線照射で架橋もしくは分解する有機材料からなる上層レジスト層を順次積層する。
(c) 該上層レジスト層に所定のパターンを形成後、中間層、下層及び基板を順次エッチングする。
中間層としては、一般にオルガノポリシロキサン(シリコーン樹脂)あるいはSiO2塗布液(SOG)が用いられる。下層レジストとしては、適当な有機高分子膜が用いられるが、各種公知のフォトレジストを使用してもよい。たとえば、フジフイルムアーチ社製FHシリーズ、FHiシリーズ或いは住友化学社製PFIシリーズの各シリーズを例示することができる。
下層レジスト層の膜厚は、0.1〜4.0μmであることが好ましく、より好ましくは0.2〜2.0μmであり、特に好ましくは0.25〜1.5μmである。0.1μm以上とすることは、反射防止や耐ドライエッチング性の観点で好ましく、4.0μm以下とすることはアスペクト比や、形成した微細パターンのパターン倒れの観点で好ましい。
The positive resist composition of the present invention may be applied to a multilayer resist process (particularly a three-layer resist process). The multilayer resist method includes the following processes.
(a) A lower resist layer made of an organic material is formed on a substrate to be processed.
(b) On the lower resist layer, an intermediate layer and an upper resist layer made of an organic material that crosslinks or decomposes upon irradiation are sequentially laminated.
(c) After forming a predetermined pattern in the upper resist layer, the intermediate layer, the lower layer and the substrate are sequentially etched.
As the intermediate layer, organopolysiloxane (silicone resin) or SiO 2 coating solution (SOG) is generally used. As the lower layer resist, an appropriate organic polymer film is used, but various known photoresists may be used. For example, each series of the Fuji Film Arch FH series, FHi series, or Sumitomo Chemical PFI series can be illustrated.
The film thickness of the lower resist layer is preferably 0.1 to 4.0 μm, more preferably 0.2 to 2.0 μm, and particularly preferably 0.25 to 1.5 μm. A thickness of 0.1 μm or more is preferable from the viewpoint of antireflection and dry etching resistance, and a thickness of 4.0 μm or less is preferable from the viewpoint of aspect ratio and pattern collapse of the formed fine pattern.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to this.
合成例1(樹脂(RA−1)の合成)
窒素気流下、シクロヘキサノン8.8gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した。これに、γブチロラクトンメタクリレート8.5g、3−ヒドロキシアダマンチル−1−メタクリレート4.7g、2−メチル−2−アダマンチルオキシカルボニルメチルメタクリレート8.8g、重合開始剤V−60(和光純薬製)をモノマーに対し13mo
l%をシクロヘキサノン79gに溶解させた溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後メタノール900m/水100mlの混合液に20分かけて滴下し、析出した粉体をろ取、乾燥すると、樹脂(RA−1)が18g得られた。得られた樹脂の重量平均分子量は、標準ポリスチレン換算で6200、分散度(Mw/Mn)は1.63であった。
Synthesis Example 1 (Synthesis of resin (RA-1))
Under a nitrogen stream, 8.8 g of cyclohexanone was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. To this, 8.5 g of γ-butyrolactone methacrylate, 4.7 g of 3-hydroxyadamantyl-1-methacrylate, 8.8 g of 2-methyl-2-adamantyloxycarbonylmethyl methacrylate, polymerization initiator V-60 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 13mo for monomer
A solution prepared by dissolving 1% in 79 g of cyclohexanone was added dropwise over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further carried out at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then added dropwise to a mixed solution of 900 m of methanol / 100 ml of water over 20 minutes, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 18 g of Resin (RA-1). The weight average molecular weight of the obtained resin was 6200 in terms of standard polystyrene, and the dispersity (Mw / Mn) was 1.63.
他の樹脂についても同様の手法を用いて合成した。重量平均分子量は、重合開始剤の量を変更することで調整した。 Other resins were synthesized using the same method. The weight average molecular weight was adjusted by changing the amount of the polymerization initiator.
以下、実施例及び比較例で使用する樹脂(RA−1)〜(RA−12)及び樹脂(RX)の構造を示す。 Hereinafter, the structures of the resins (RA-1) to (RA-12) and the resin (RX) used in Examples and Comparative Examples are shown.
〔実施例1〜12及び比較例1〜3〕
<レジスト調製>
下記表1に示す成分を溶剤に溶解させ固形分濃度8質量%の溶液を調製し、これを0.03ミクロンのポリエチレンフィルターでろ過してポジ型レジスト溶液を調製した。調製したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価し、結果も表1に示した。
[Examples 1-12 and Comparative Examples 1-3]
<Resist preparation>
The components shown in Table 1 below were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 8% by mass, and this was filtered through a 0.03 micron polyethylene filter to prepare a positive resist solution. The prepared positive resist solution was evaluated by the following method, and the results are also shown in Table 1.
<レジスト評価>
スピンコーターにてヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上にブリューワーサイエンス社製反射防止膜DUV−42を600オングストローム均一に塗布し、100℃で90秒間ホットプレート上で乾燥した後、190℃で240秒間加熱乾燥を行った。その後、各ポジ型レジスト溶液をスピンコーターで塗布し、120℃で60秒乾燥を行い、160nmのレジスト膜を形成させた。
このレジスト膜に対し、マスクを通してArFエキシマレーザーステッパー(ASML
社製NA=0.75、2/3輪帯)で露光し、露光後直ぐに120℃で60秒間ホットプレート上で加熱した。さらに2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃で60秒間現像し、30秒間純水にてリンスした後、乾燥し、ラインパターンを得た。
<Resist evaluation>
An anti-reflective coating DUV-42 manufactured by Brewer Science Co., Ltd. was uniformly applied to 600 angstroms on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment with a spin coater, dried on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds, and then at 190 ° C. Heat drying was performed for 240 seconds. Thereafter, each positive resist solution was applied by a spin coater and dried at 120 ° C. for 60 seconds to form a 160 nm resist film.
An ArF excimer laser stepper (ASML) is passed through the mask to this resist film.
(NA = 0.75 manufactured by company, 2/3 ring zone), and immediately after the exposure, it was heated on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds. Further, the resist film was developed with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, rinsed with pure water for 30 seconds, and then dried to obtain a line pattern.
パターン倒れ評価法:
85nmラインアンドスペースのマスクパターンを再現する露光量を最適露光量とし、最適露光量からさらに露光量を増大させて形成されるラインパターンの線幅を細らせた際に、パターンが倒れずに解像する線幅をもって定義した。値が小さいほど、より微細なパターンが倒れずに解像することを表し、パターン倒れが発生しにくいことを示す。
Pattern collapse evaluation method:
When the exposure amount that reproduces the 85nm line and space mask pattern is set as the optimal exposure amount and the line width of the line pattern formed by further increasing the exposure amount from the optimal exposure amount is reduced, the pattern does not collapse. It was defined by the line width to be resolved. The smaller the value, the finer pattern is resolved without falling, and the pattern collapse is less likely to occur.
ラインエッジエッジラフネス評価方法:
ラインエッジエッジラフネスの測定は測長走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して85nmの孤立パターンを観察し、ラインパターンの長手方向のエッジが2μmの範囲についてエッジのあるべき基準線からの距離を測長SEM((株)日立製作所S−8840)により10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。
プロファイル評価方法:
85nmの孤立パターンを観察し、矩形なものを○、ややテーパー形状のものを△、膜減りが発生しているものを×とした。
Line edge edge roughness evaluation method:
In measuring the line edge edge roughness, a length measuring scanning electron microscope (SEM) is used to observe an isolated pattern of 85 nm, and the distance from the reference line where the edge should be in the range where the longitudinal edge of the line pattern is 2 μm is measured. Ten points were measured with a length measurement SEM (Hitachi, Ltd. S-8840), the standard deviation was obtained, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance.
Profile evaluation method:
An isolated pattern of 85 nm was observed. A rectangular pattern was indicated by ◯, a slightly tapered pattern was indicated by △, and a film loss was indicated by x.
以下、表中の略号を示す。 Hereinafter, abbreviations in the table are shown.
〔酸発生剤〕 [Acid generator]
〔塩基性化合物〕
TPSA:トリフェニルスルホニウムアセテート
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
TEA:トリエタノールアミン
DBA:N,N−ジブチルアニリン
PBI:2−フェニルベンズイミダゾール
TMEA:トリス(メトキシエトキシエチル)アミン
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
[Basic compounds]
TPSA: Triphenylsulfonium acetate
DIA: 2,6-diisopropylaniline
TEA: Triethanolamine
DBA: N, N-dibutylaniline
PBI: 2-phenylbenzimidazole TMEA: Tris (methoxyethoxyethyl) amine
PEA: N-phenyldiethanolamine
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
[Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
〔溶剤〕
S1:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート
S2:2−ヘプタノン
S3:シクロヘキサノン
S4:γ−ブチロラクトン
S5:プロピレングリコールメチルエーテル
S6:乳酸エチル
S7:プロピレンカーボネート
〔solvent〕
S1: Propylene glycol methyl ether acetate
S2: 2-Heptanone
S3: cyclohexanone
S4: γ-butyrolactone
S5: Propylene glycol methyl ether
S6: Ethyl lactate S7: Propylene carbonate
(液浸露光)
<レジスト調製>
表1の実施例1〜12および比較例1〜3の成分を溶剤に溶解させ固形分濃度5質量%の溶液を調整し、これを0.03μm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整した。調整したポジ型レジスト溶液を下記の方法で評価した。
(Immersion exposure)
<Resist preparation>
The components of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3 in Table 1 were dissolved in a solvent to prepare a solution having a solid content concentration of 5% by mass, and this was filtered through a 0.03 μm polyethylene filter to obtain a positive resist solution. It was adjusted. The adjusted positive resist solution was evaluated by the following method.
<解像性評価>
シリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃、60秒ベークを行い78nmの反射防止膜を形成した。その上に調製したレジスト組成物を塗布し、115℃、60秒ベークを行い140nmのレジスト膜を形成した。こうして得られたウエハーを液浸液としては純水を使用し、2光束干渉露光を行った(ウェット露光)。尚、2光束干渉露光(ウェット)では、レーザー、絞り、シャッター、3枚の反射ミラー、集光レンズを使用し、プリズム、液浸液を介してウェハーに露光を行った。レーザーの波長は、193nmを用い、65nmのラインアンドスペースパターンを形成するプリズムを使用した。露光直後に115℃、90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%)で60秒間現像し、純水でリンスした後、スピン乾燥して得たレジストパターンについて走査型電子顕微鏡(日立製S−9260)を用い、観察した。実施例1〜12の組成物を用いたところ65nmのラインアンドスペースパターンがパターン倒れを発生せずに解像した。比較例1〜3の組成物を用いたところ65nmのラインアンドスペースパターンは解像するものの、一部のパターンでパターン倒れが観測された。
<Resolution evaluation>
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied onto a silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form a 78 nm antireflection film. The resist composition prepared thereon was applied and baked at 115 ° C. for 60 seconds to form a 140 nm resist film. The wafer thus obtained was subjected to two-beam interference exposure (wet exposure) using pure water as the immersion liquid. In the two-beam interference exposure (wet), a laser, a diaphragm, a shutter, three reflecting mirrors, and a condenser lens were used, and the wafer was exposed through a prism and an immersion liquid. The laser wavelength was 193 nm, and a prism that formed a 65 nm line and space pattern was used. Immediately after the exposure, the resist pattern obtained by heating at 115 ° C. for 90 seconds, developing with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38%) for 60 seconds, rinsing with pure water, and spin drying is then applied to a scanning electron microscope. (Hitachi S-9260) was used for observation. When the compositions of Examples 1 to 12 were used, a 65 nm line and space pattern was resolved without causing pattern collapse. When the compositions of Comparative Examples 1 to 3 were used, a 65 nm line and space pattern was resolved, but pattern collapse was observed in some patterns.
本発明のポジ型感光性組成物は、液浸液を介した露光方法においても良好な画像形成能を有することが明らかである。 It is clear that the positive photosensitive composition of the present invention has a good image forming ability even in an exposure method using an immersion liquid.
1 レーザー
2 絞り
3 シャッター
4、5、6 反射ミラー
7 集光レンズ
8 プリズム
9 液浸液
10 反射防止膜及びレジスト膜を有するウエハー
11 ウエハーステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser 2 Aperture 3 Shutter 4, 5, 6 Reflection mirror 7 Condensing lens 8 Prism 9 Immersion liquid 10 Wafer having antireflection film and resist film 11 Wafer stage
Claims (6)
(B)下記一般式(I)で表される酸分解性繰り返し単位を有し、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増大する樹脂
を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。
Xa1は、水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
Ry1〜Ry3は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。Ry1〜Ry3の内の少なくとも2つが結合して環構造を形成してもよい。
Zは、2価の連結基を表す。
一般式(II)に於いて、
Rb1は、電子吸引性基を表す。
Rb2は、電子吸引性基以外の有機基を表す。
m=0〜5、n=0〜5、m+n≦5である。
mが2以上の場合、複数存在するRb1は同一でも異なっていてもよい。
nが2以上の場合、複数存在するRb2は同一でも異なっていてもよい。 (A) a compound that generates an acid represented by the following general formula (II) by irradiation with actinic rays or radiation, and
(B) A positive photosensitive composition comprising a resin having an acid-decomposable repeating unit represented by the following general formula (I) and increasing the dissolution rate in an alkaline developer by the action of an acid. .
Xa 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom.
Ry 1 to Ry 3 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group. At least two members out of Ry 1 to Ry 3 may be bonded to form a ring structure.
Z represents a divalent linking group.
In general formula (II):
Rb1 represents an electron-withdrawing group.
Rb2 represents an organic group other than the electron-withdrawing group.
m = 0 to 5, n = 0 to 5, and m + n ≦ 5.
When m is 2 or more, a plurality of Rb1 may be the same or different.
When n is 2 or more, a plurality of Rb2s may be the same or different.
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