JP2008241871A - Resist composition and method for forming pattern using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超LSIや高容量マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプロセスやその他のフォトパブリケーションプロセスに好適に用いられるポジ型レジスト組成物に関するものである。さらに詳しくは、KrFエキシマレーザー光、電子線、EUV光等を使用して高精細化したパターン形成しうるポジ型フォトレジストに関するものであり、KrFエキシマレーザー光、電子線、EUV光を用いる半導体素子の微細加工に好適に用いることができるポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a positive resist composition suitably used in an ultramicrolithography process such as the manufacture of VLSI and high-capacity microchips and other photo-publishing processes. More specifically, the present invention relates to a positive photoresist capable of forming a high-definition pattern using KrF excimer laser light, electron beam, EUV light, etc., and a semiconductor device using KrF excimer laser light, electron beam, EUV light The present invention relates to a positive resist composition that can be suitably used for microfabrication and a pattern formation method using the same.
従来、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。近年、集積回路の高集積化に伴い、サブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パターン形成が要求されるようになってきている。それに伴い、露光波長もg線からi線に、さらにKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られる。さらには、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線やX線、あるいはEUV光を用いたリソグラフィーも開発が進んでいる。 Conventionally, in the manufacturing process of semiconductor devices such as IC and LSI, fine processing by lithography using a photoresist composition has been performed. In recent years, with the high integration of integrated circuits, the formation of ultrafine patterns in the submicron region and the quarter micron region has been required. Along with this, there is a tendency to shorten the exposure wavelength from g-line to i-line and further to KrF excimer laser light. Furthermore, at present, in addition to excimer laser light, lithography using electron beams, X-rays, or EUV light is also being developed.
電子線やEUV光を用いたリソグラフィーは、次世代もしくは次々世代のパターン形成技術として位置付けられ、高感度、高解像性のポジ型レジストが望まれている。特にウェハー処理時間の短縮化のために高感度化は非常に重要な課題であるが、電子線やEUV用のポジ型レジストにおいては、高感度化を追求しようとすると、解像力の低下のみならず、疎密依存性の悪化が起こり、これらの特性を同時に満足するレジストの開発が強く望まれている。ここで、疎密依存性とは、レジストパターン密度の高い部分と低い部分でのパターン寸法差のことを言い、この差が大きいと実際のパターン形成時に、プロセスマージンが狭くなるため好ましくなく、この差を如何にして小さくするかがレジスト技術開発における重要課題のひとつとなっている。高感度と、高解像性、良好なパターン形状、良好な疎密依存性はトレードオフの関係にあり、これを如何にして同時に満足させるかが非常に重要である。 Lithography using an electron beam or EUV light is positioned as a next-generation or next-generation pattern forming technology, and a positive resist with high sensitivity and high resolution is desired. In particular, high sensitivity is a very important issue for shortening the wafer processing time. However, in positive resists for electron beams and EUV, if high sensitivity is to be pursued, not only the resolution will be lowered. The development of resists that satisfy these characteristics at the same time is strongly desired. Here, the density dependency means a pattern dimension difference between a portion where the resist pattern density is high and a portion where the resist pattern density is low. If this difference is large, the process margin becomes narrow during actual pattern formation. One of the important issues in resist technology development is how to reduce the size. High sensitivity, high resolution, good pattern shape, and good density dependence are in a trade-off relationship, and how to satisfy them simultaneously is very important.
さらにKrFエキシマレーザー光を用いるリソグラフィーにおいても同様に高感度、高解像性、良好なパターン形状、良好な疎密依存性を同時に満足させることが重要な課題となっており、これらの解決が必要である。
これらのKrFエキシマレーザー光、電子線、あるいはEUV光を用いたリソグラフィープロセスに適したレジストとしては高感度化の観点から主に酸触媒反応を利用した化学増幅型レジストが用いられており、ポジ型レジストにおいては主成分として、アリカリ現像液には不溶又は難溶性で、酸の作用によりアルカリ現像液に可溶となる性質を有するフェノール性ポリマー(以下、フェノール性酸分解性樹脂と略す)、及び酸発生剤からなる化学増幅型レジスト組成物が有効に使用されている。
Furthermore, in lithography using KrF excimer laser light, it is also important to satisfy high sensitivity, high resolution, good pattern shape, and good density dependency at the same time. is there.
As a resist suitable for the lithography process using KrF excimer laser light, electron beam, or EUV light, a chemically amplified resist utilizing an acid-catalyzed reaction is mainly used from the viewpoint of high sensitivity. In the resist, as a main component, a phenolic polymer (hereinafter abbreviated as a phenolic acid-decomposable resin) having a property that is insoluble or hardly soluble in an alkaline developer and becomes soluble in an alkaline developer by the action of an acid, and A chemically amplified resist composition comprising an acid generator is effectively used.
これらのポジ型レジストに関して、これまで酸分解性基として3級脂環式基を有する酸分解性アクリレートモノマーを共重合したフェノール性酸分解性樹脂を用いたレジスト組成物がいくつか知られている。それらについては、例えば、特許文献1〜4に開示されたポジ型レジスト組成物等を挙げることができる。 Regarding these positive resists, some resist compositions using phenolic acid-decomposable resins obtained by copolymerizing acid-decomposable acrylate monomers having tertiary alicyclic groups as acid-decomposable groups have been known so far. . For example, positive resist compositions disclosed in Patent Documents 1 to 4 can be exemplified.
特許文献5にはクマリン誘導体を含有してなるレジスト組成物が開示されている。
しかしながら、これらのいかなる組合せにおいても、超微細領域での、高感度、高解像性、ラインウィズスラフネス及び疎密依存性の低減は、同時に満足できていないのが現状
である。
However, in any combination of these, the present situation is that the reduction in high sensitivity, high resolution, line width roughness, and density dependency in the ultrafine region is not satisfactory at the same time.
本発明の目的は、活性光線又は放射線、特に、KrFエキシマレーザー光、電子線あるいはEUV光を使用する半導体素子の微細加工における性能向上技術の課題を解決することであり、高感度であるとともに、ラインウィズスラフネス及び疎密依存性が低減され、また、特にEUV露光において、高感度とともに溶解コントラストが良好なポジ型レジスト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 solve the problem of performance improvement technology in microfabrication of a semiconductor device using actinic rays or radiation, particularly KrF excimer laser light, electron beam or EUV light, and has high sensitivity, It is an object of the present invention to provide a positive resist composition having reduced line width roughness and density dependence, and having high sensitivity and good dissolution contrast, particularly in EUV exposure, and a pattern forming method using the same.
本発明者らは、鋭意検討した結果、驚くべきことに本発明の課題は、一般式(1)で表される繰り返し単位を含有する樹脂、及び活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含むことを特徴とするレジスト組成物によって達成される。
即ち、本発明は下記の構成によって達成される。
As a result of intensive studies, the present inventors have surprisingly found that the object of the present invention is a resin containing a repeating unit represented by the general formula (1), and a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. It is achieved by a resist composition characterized by comprising:
That is, the present invention is achieved by the following configuration.
<1> (A)一般式(1)で表される繰り返し単位を有し、酸の作用により分解しアルカリ溶解性が増加する樹脂、及び、(B)活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有することを特徴とするレジスト組成物。 <1> (A) A resin having a repeating unit represented by the general formula (1), which decomposes by the action of an acid to increase alkali solubility, and (B) generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. A resist composition containing the compound to be used.
一般式(1)中、
R1はヒドロキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、酸不安定基によって置換されたヒドロキシル基、シアノ基、酸不安定基によって置換されたカルボキシル基、シアノ基またはハロゲン原子を示し、複数存在するときは、同じでも異なっていてもよい。
xは0から2の整数を示し、yは0から4の整数を示す。
In general formula (1),
R 1 represents a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group substituted by an acid labile group, a cyano group, a carboxyl group substituted by an acid labile group, a cyano group or a halogen atom, When present, they may be the same or different.
x represents an integer of 0 to 2, and y represents an integer of 0 to 4.
<2> 樹脂(A)が、更に一般式(2)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とする上記<1>に記載のレジスト組成物。 <2> The resist composition as described in <1> above, wherein the resin (A) further contains a repeating unit represented by the general formula (2).
一般式(2)中、
ARは芳香環を示す。
Rnはアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を示す。
ARとRnは互いに結合して環を形成してもよい。
Aは水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアルキルオキシカルボニル基を示す。
In general formula (2),
AR represents an aromatic ring.
Rn represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
AR and Rn may be bonded to each other to form a ring.
A represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkyloxycarbonyl group.
<3> 樹脂(A)が、更に一般式(3)で表される繰り返し単位を含有することを特徴とする上記<1>または<2>に記載のレジスト組成物。 <3> The resist composition as described in <1> or <2> above, wherein the resin (A) further contains a repeating unit represented by the general formula (3).
一般式(3)中、
nは0〜3の整数を示す。mは0〜3の整数を示す。但しm+n≦5である。
A1は、水素原子または酸の作用により分解する基を含む基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
S1は任意の置換基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R5は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアルキルオキシカルボニル基を示す。
In general formula (3),
n represents an integer of 0 to 3. m shows the integer of 0-3. However, m + n ≦ 5.
A 1 represents a hydrogen atom or a group containing a group that decomposes under the action of an acid, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different.
S 1 represents an arbitrary substituent, and when there are a plurality of them, they may be the same or different.
R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkyloxycarbonyl group.
<4> さらに有機溶剤を含有することを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれかに記載のレジスト組成物。
<5> さらに溶解阻止剤を含有することを特徴とする上記<4>に記載のレジスト組成物。
<6> さらに塩基性化合物を含有することを特徴とする上記<5>に記載のレジスト組成物。
<7> 上記<1>〜<6>のいずれかに記載のレジスト組成物により、レジスト膜を形成し、露光、現像する工程を有することを特徴とするパターン形成方法。
<8> 上記一般式 (1)で表される繰り返し単位及び酸分解性基を含有する繰り返し単位を有する重量平均分子量1000〜50000の樹脂。
<4> The resist composition according to any one of <1> to <3>, further comprising an organic solvent.
<5> The resist composition according to <4>, further containing a dissolution inhibitor.
<6> The resist composition according to <5>, further containing a basic compound.
<7> A pattern forming method comprising a step of forming a resist film with the resist composition according to any one of <1> to <6>, exposing and developing the resist film.
<8> A resin having a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000, having a repeating unit represented by the general formula (1) and a repeating unit containing an acid-decomposable group.
本発明により、電子線、KrFエキシマレーザー光、又はEUV光などの照射によるパターン形成に関して、感度、解像力に優れ、更にはパターン形状、疎密依存性にも優れたポジ型レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法を提供できる。 According to the present invention, a positive resist composition excellent in sensitivity and resolving power as well as in pattern shape and density dependence is used for pattern formation by irradiation with an electron beam, KrF excimer laser light, EUV light, etc. A pattern forming method can be provided.
以下、本発明に使用する化合物について詳細に説明する。
尚、本明細書における基(原子団)の表記において、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 compounds used in the present invention will be described in detail.
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 has a substituent with what does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
本発明のレジスト組成物は、一般式(1)で表される繰り返し単位を有し、酸の作用により分解しアルカリ溶解性が増加する樹脂、及び、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を含有する。 The resist composition of the present invention has a repeating unit represented by the general formula (1) and generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and a resin that decomposes by the action of an acid to increase alkali solubility. Contains compounds.
〔1〕一般式(I)で表される繰り返し単位を含有する樹脂(以降、樹脂(A)ともいう) [1] Resin containing a repeating unit represented by the general formula (I) (hereinafter also referred to as resin (A))
R1は、ヒドロキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、酸不安定基によって置換されたヒドロキシル基、シアノ基、酸不安定基によって置換されたカルボキシル基、またはハロゲン原子を示し、複数存在するときは、同じでも異なっていてもよい。
ここで酸不安定基として、例えば、アセタール基(ケタール基を含む)、3級アルキル基を挙げることができる。R1が複数ある場合には互いに2価の連結基で結合し環構造を形成しても良い。
即ち、酸不安定基によって置換されたヒドロキシル基、酸不安定基によって置換されたカルボキシル基は、後述の酸分解性基に対応する基である。
xは0から2の整数を示し好ましくは0である。yは0から4の整数を示し好ましくは0から1である。
R 1 represents a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group substituted by an acid labile group, a cyano group, a carboxyl group substituted by an acid labile group, or a plurality of halogen atoms. When doing, they may be the same or different.
Examples of the acid labile group include an acetal group (including a ketal group) and a tertiary alkyl group. When there are a plurality of R 1 s, they may be bonded to each other with a divalent linking group to form a ring structure.
That is, the hydroxyl group substituted by an acid labile group and the carboxyl group substituted by an acid labile group are groups corresponding to an acid-decomposable group described later.
x represents an integer of 0 to 2, and is preferably 0. y represents an integer of 0 to 4, preferably 0 to 1.
R1としてのアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などが挙げられる。
R1としてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数6〜15、例えば、シクロヘキシル基、アダマンチル基を挙げることができる。
R1としてのアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基などが挙げられる。
これらの基は置換基を有していても良く、置換基としては、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ヘテロ環残基などが挙げられる。
R1はとしての基は、炭素数10以下が好ましい。
Examples of the alkyl group as R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.
The cycloalkyl group as R 1 preferably has 6 to 15 carbon atoms, such as a cyclohexyl group and an adamantyl group.
Examples of the alkoxy group as R 1 include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, and an isobutoxy group.
These groups may have a substituent. Examples of the substituent include an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, a sulfonylamino group, an alkylthio group, an arylthio group, an aralkyl group. A thio group, a thiophenecarbonyloxy group, a thiophenemethylcarbonyloxy group, a heterocyclic residue and the like can be mentioned.
The group as R 1 preferably has 10 or less carbon atoms.
一般式(1)で示される繰り返し単位に対応する共役エノンモノマーは、市販のものを用いても良いし、またフェニルケトンの脱水素反応、アリルアルコールの酸化反応、α―ハロゲン化フェニルケトンを脱ハロゲン化水素反応を行なうことにより合成することができる。
一般式(1)で示される繰り返し単位は、対応する共役エノンモノマーをラジカル開始剤を用いてラジカル共重合することで容易に得ることができる。
As the conjugated enone monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (1), commercially available ones may be used, and phenyl ketone dehydrogenation reaction, allyl alcohol oxidation reaction, and α-halogenated phenyl ketone are removed. It can be synthesized by carrying out a hydrogen halide reaction.
The repeating unit represented by the general formula (1) can be easily obtained by radical copolymerization of a corresponding conjugated enone monomer using a radical initiator.
一般式(1)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (1) are shown below, but are not limited thereto.
さらに本発明のレジスト組成物は一般式(2)で表される繰り返し単位を含有する樹脂(A)を含有することが望ましい。 Furthermore, the resist composition of the present invention preferably contains a resin (A) containing a repeating unit represented by the general formula (2).
一般式(2)において、
ARは芳香環を示す。
Rnはアルキル基またはアリール基を示す。
ARとRnは互いに結合して環を形成してもよい。
Aは水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアルキルオキシカルボニル基を示す。
In general formula (2),
AR represents an aromatic ring.
Rn represents an alkyl group or an aryl group.
AR and Rn may be bonded to each other to form a ring.
A represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkyloxycarbonyl group.
ARにおける芳香環のなかでベンゼン環として挙げられる基としては、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−メトキシフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、2,4−
ジメチルフェニル基、2,4−ジメトキシフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、4−クロロフェニル基、4−フルオロフェニル基、4−シアノフェニル基、4−アセチルフェニル基などがあり、好ましくはフェニル基、4−メチルフェニル基、4−メトキシフェニル基である。ナフタレン環として挙げられる基としては、ナフチル基、4−メチルナフチル基、4−メトキシナフチル基、4−イソプロピルナフチル基、2,4−ジメチルナフチル基、2,4−ジメトキシナフチル基、、4−クロロナフチル基、4−フルオロナフチル基、4−シアノナフチル基、4−アセチルナフチル基、6−メチルナフチル基、6−メトキシナフチル基、6−イソプロピルナフチル基、4,6−ジメチルナフチル基、4,6−ジメトキシナフチル基、、6−クロロナフチル基、6−フルオロナフチル基、6−シアノナフチル基、6−アセチルナフチル基 などがあり、好ましくはナフチル基である。
Among the aromatic rings in AR, examples of the benzene ring include phenyl group, 4-methylphenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4-isopropylphenyl group, 2,4-
There are dimethylphenyl group, 2,4-dimethoxyphenyl group, 2,4,6-trimethylphenyl group, 4-chlorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 4-cyanophenyl group, 4-acetylphenyl group, preferably A phenyl group, a 4-methylphenyl group, and a 4-methoxyphenyl group; Examples of the naphthalene ring include naphthyl group, 4-methylnaphthyl group, 4-methoxynaphthyl group, 4-isopropylnaphthyl group, 2,4-dimethylnaphthyl group, 2,4-dimethoxynaphthyl group, 4-chloro Naphthyl group, 4-fluoronaphthyl group, 4-cyanonaphthyl group, 4-acetylnaphthyl group, 6-methylnaphthyl group, 6-methoxynaphthyl group, 6-isopropylnaphthyl group, 4,6-dimethylnaphthyl group, 4,6 -Dimethoxynaphthyl group, 6-chloronaphthyl group, 6-fluoronaphthyl group, 6-cyanonaphthyl group, 6-acetylnaphthyl group, etc., preferably naphthyl group.
Rnにおけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ドデシル基など、好ましくは炭素数1〜20個の直鎖若しくは分岐状アルキル基が挙げられる。これらの基は置換基を有していても良く、有し得る好ましい置換基としては、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ピロリドン残基等のヘテロ環残基などが挙げられ、中でもアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基が好ましい。
Rnにおけるアリール基としてはフェニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル基、ナフチル基、アントラセニル基の様な炭素数6〜14個のものが好ましい。
As the alkyl group in Rn, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, dodecyl group, etc. , Preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is used. These groups may have a substituent, and preferred substituents that may be included include an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, a sulfonylamino group, an alkylthio group, Examples include arylthio groups, aralkylthio groups, thiophenecarbonyloxy groups, thiophenemethylcarbonyloxy groups, and heterocyclic residues such as pyrrolidone residues, among which alkoxy groups, hydroxyl groups, halogen atoms, nitro groups, acyl groups, acyloxy groups, An acylamino group and a sulfonylamino group are preferred.
As the aryl group in Rn, those having 6 to 14 carbon atoms such as phenyl group, xylyl group, toluyl group, cumenyl group, naphthyl group, and anthracenyl group are preferable.
Aにおけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ドデシル基など、好ましくは炭素数1〜20個の直鎖若しくは分岐状アルキル基が挙げられる。これらの基は置換基を有していても良く、有し得る好ましい置換基としては、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ピロリドン残基等のヘテロ環残基などが挙げられ、中でもCF3基、アル
キルオキシカルボニルメチル基、アルキルカルボニルオキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基等が好ましい。
Aにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
Aにおけるアルキルオキシカルボニル基に含まれるアルキルとしては、上記Aにおけるアルキル基と同様のものがあげられる。
Examples of the alkyl group in A include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, dodecyl group, etc. , Preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is used. These groups may have a substituent, and preferred substituents that may be included include an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, a sulfonylamino group, an alkylthio group, Examples include arylthio groups, aralkylthio groups, thiophenecarbonyloxy groups, thiophenemethylcarbonyloxy groups, and heterocyclic residues such as pyrrolidone residues. Among them, CF 3 groups, alkyloxycarbonylmethyl groups, alkylcarbonyloxymethyl groups, hydroxy groups, etc. A methyl group, an alkoxymethyl group and the like are preferable.
Examples of the halogen atom in A include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the alkyl contained in the alkyloxycarbonyl group in A include the same alkyl groups as in A above.
一般式(1)の骨格の特徴として、芳香環の隣接炭素がカルボニル炭素であることにより、KrFエキシマレーザーのもとで良好な光吸収を示し、形状とくにLWRが改善される。またポリマー主鎖に環状構造を導入することができることにより、ポリマーのガラス転移温度(Tg)が上昇し、これによって酸の過剰な拡散を抑制し、疎密依存性が改善される。
ポリマーのTgは、好ましくは150℃〜190℃、より好ましくは160℃〜180℃である。
Tgの測定は、例えば、測定機器「DSC Q1000 V7.3 Build249」を用いてサンプル量3mgを0℃から200℃まで昇温速度10℃/分で測定することができる。
As a feature of the skeleton of the general formula (1), when the adjacent carbon of the aromatic ring is a carbonyl carbon, it exhibits good light absorption under a KrF excimer laser, and the shape, particularly LWR, is improved. In addition, since a cyclic structure can be introduced into the polymer main chain, the glass transition temperature (Tg) of the polymer increases, thereby suppressing excessive diffusion of the acid and improving the density dependency.
The Tg of the polymer is preferably 150 ° C to 190 ° C, more preferably 160 ° C to 180 ° C.
The Tg can be measured, for example, using a measuring instrument “DSC Q1000 V7.3 Build249” and measuring a sample amount of 3 mg from 0 ° C. to 200 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min.
一般式(2)で表される繰り返し単位に対応するモノマーは、THF、アセトン、塩化メチレン等の溶媒中、(メタ)アクリル酸クロリドとアルコール化合物を、トリエチルアミン、ピリジン、DBU等の塩基性触媒存在下でエステル化させることにより合成することができる。なお、市販のものを用いてもよい。 The monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (2) includes (meth) acrylic acid chloride and an alcohol compound in a solvent such as THF, acetone and methylene chloride, and a basic catalyst such as triethylamine, pyridine and DBU. It can be synthesized by esterification below. A commercially available product may be used.
一般式(2)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (2) are shown below, but are not limited thereto.
樹脂(A)は、さらに、一般式(3)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。 The resin (A) preferably further contains a repeating unit represented by the general formula (3).
一般式(3)中、
nは0〜3の整数を示す。mは0〜3の整数を示す。但しm+n≦5である。
A1は、水素原子または酸の作用により分解する基を含む基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
S1は任意の置換基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R5は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアルキルオキシカルボニル基を示す。
In general formula (3),
n represents an integer of 0 to 3. m shows the integer of 0-3. However, m + n ≦ 5.
A 1 represents a hydrogen atom or a group containing a group that decomposes under the action of an acid, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different.
S 1 represents an arbitrary substituent, and when there are a plurality of them, they may be the same or different.
R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkyloxycarbonyl group.
酸の作用により分解する基を含む基とは、A1が離脱し、結果として一般式(3)で表される繰り返し単位に水酸基を生じる基、即ち、酸分解性基自体であっても、酸分解性基を含有する基、即ち、酸の作用により分解し、繰り返し単位に結合している残基に、水酸基、カルボキシル基などのアルカリ可溶性基が生じる基であってもよい。
酸の作用により分解する基を含む基としては、例えば、t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル基、t−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、−C(L1)(L2)−O−Zで表される様なアセタール基が挙げられる。
L1及びL2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアラルキル基から選ばれる原子又は基を表す。
Zは、アルキル基、シクロアルキル基又はアラルキル基を表す。
ZとL1は、互いに結合して5又は6員環を形成してもよい。
The group containing a group capable of decomposing by the action of an acid is a group in which A 1 is released, resulting in a hydroxyl group in the repeating unit represented by the general formula (3), that is, an acid-decomposable group itself. It may be a group containing an acid-decomposable group, that is, a group in which an alkali-soluble group such as a hydroxyl group or a carboxyl group is generated in a residue that is decomposed by the action of an acid and bonded to a repeating unit.
Examples of the group containing a group capable of decomposing by the action of an acid include tertiary alkyl groups such as t-butyl group and t-amyl group, t-butoxycarbonyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, —C (L 1 ). Examples include an acetal group represented by (L 2 ) —O—Z.
L 1 and L 2 may be the same or different and each represents an atom or group selected from a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aralkyl group.
Z represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aralkyl group.
Z and L 1 may be bonded to each other to form a 5- or 6-membered ring.
S1は複数ある場合は各々独立して任意の置換基を表し、例えばアルキル基、アルコキ
シ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、アラルキルオキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基が挙げられる。
たとえばアルキル基、シクロアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などの炭素数1〜20個の直鎖若しくは分岐状アルキル基、シクロアルキル基が好ましい。これらの基は更に置換基を有していても良い。
更に有し得る好ましい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、チオフェンカルボニルオキシ基、チオフェンメチルカルボニルオキシ基、ピロリドン残基等のヘテロ環残基などが挙げられ、好ましくは、炭素数12以下の置換基である。
When there are a plurality of S 1 s, each independently represents an arbitrary substituent, for example, an alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, aralkyl group, aralkyloxy group, hydroxy group, halogen atom , A cyano group, a nitro group, a sulfonylamino group, an alkylthio group, an arylthio group, and an aralkylthio group.
For example, as an alkyl group and a cycloalkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, an octyl group, A linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a dodecyl group or a cycloalkyl group is preferable. These groups may further have a substituent.
Further preferable substituents which may be included are alkyl group, alkoxy group, hydroxyl group, halogen atom, nitro group, acyl group, acyloxy group, acylamino group, sulfonylamino group, alkylthio group, arylthio group, aralkylthio group, thiophenecarbonyloxy Group, a thiophenemethylcarbonyloxy group, a heterocyclic residue such as a pyrrolidone residue, and the like, and a substituent having 12 or less carbon atoms is preferable.
置換基を有するアルキル基として、例えばシクロヘキシルエチル基、アルキルカルボニルオキシメチル基、アルキルカルボニルオキシエチル基、シクロアルキルカルボニルオキシメチル基、シクロアルキルカルボニルオキシエチル基、アリールカルボニルオキシエチル基、アラルキルカルボニルオキシエチル基、アルキルオキシメチル基、シクロアルキルオキシメチル基、アリールオキシメチル基、アラルキルオキシメチル基、アルキルオキシエチル基、シクロアルキルオキシエチル基、アリールオキシエチル基、アラルキルオキシエチル基、アルキルチオメチル基、シクロアルキルチオメチル基、アリールチオメチル基、アラルキルチオメチル基、アルキルチオエチル基、シクロアルキルチオエチル基、アリールチオエチル基、アラルキルチオエチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having a substituent include a cyclohexylethyl group, an alkylcarbonyloxymethyl group, an alkylcarbonyloxyethyl group, a cycloalkylcarbonyloxymethyl group, a cycloalkylcarbonyloxyethyl group, an arylcarbonyloxyethyl group, and an aralkylcarbonyloxyethyl group. , Alkyloxymethyl group, cycloalkyloxymethyl group, aryloxymethyl group, aralkyloxymethyl group, alkyloxyethyl group, cycloalkyloxyethyl group, aryloxyethyl group, aralkyloxyethyl group, alkylthiomethyl group, cycloalkylthiomethyl Group, arylthiomethyl group, aralkylthiomethyl group, alkylthioethyl group, cycloalkylthioethyl group, arylthioethyl group, aralkyl Oechiru group, and the like.
これらの基におけるアルキル基、シクロアルキル基は特に限定されず、更に前述のアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基等の置換基を有してもよい。 The alkyl group and cycloalkyl group in these groups are not particularly limited, and may further have a substituent such as the aforementioned alkyl group, cycloalkyl group, or alkoxy group.
上記アルキルカルボニルオキシエチル基、シクロアルキルカルボニルオキシエチル基の例としては、シクロヘキシルカルボニルオキシエチル基、t−ブチルシクロヘキシルカルボニルオキシエチル基、n−ブチルシクロヘキシルカルボニルオキシエチル基等を挙げることができる。 Examples of the alkylcarbonyloxyethyl group and cycloalkylcarbonyloxyethyl group include cyclohexylcarbonyloxyethyl group, t-butylcyclohexylcarbonyloxyethyl group, n-butylcyclohexylcarbonyloxyethyl group, and the like.
アリール基も特に限定されないが、一般的にフェニル基、キシリル基、トルイル基、ク
メニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の炭素数6〜14のものが挙げられ、更に前述のアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基等の置換基を有してもよい。
上記アリールオキシエチル基の例としては、フェニルオキシエチル基、シクロヘキシルフェニルオキシエチル基等を挙げることができる。これらの基はさらに置換基を有していても良い。
The aryl group is not particularly limited, but generally includes those having 6 to 14 carbon atoms such as a phenyl group, a xylyl group, a toluyl group, a cumenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, and the above-mentioned alkyl groups and cycloalkyl groups. And may have a substituent such as an alkoxy group.
Examples of the aryloxyethyl group include a phenyloxyethyl group, a cyclohexylphenyloxyethyl group, and the like. These groups may further have a substituent.
アラルキル基も特に限定されないが、ベンジル基などを挙げることができる。
上記アラルキルカルボニルオキシエチル基の例としては、ベンジルカルボニルオキシエチル基等を挙げることができる。これらの基はさらに置換基を有していても良い。
The aralkyl group is not particularly limited, and examples thereof include a benzyl group.
Examples of the aralkylcarbonyloxyethyl group include a benzylcarbonyloxyethyl group. These groups may further have a substituent.
L1、L2及びZにおけるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基などの炭素数7〜15個のものを挙げることができる。これらの基は置換基を有していても良い。 Examples of the aralkyl group in L 1 , L 2 and Z include those having 7 to 15 carbon atoms such as benzyl group and phenethyl group. These groups may have a substituent.
アラルキル基が有する好ましい置換基としては、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基等が挙げられる。置換基を有するアラルキル基としては、例えば、アルコキシベンジル基、ヒドロキシベンジル基、フェニルチオフェネチル基等を挙げることができる。
L1、L2、Zにおけるアラルキル基が有し得る置換基の炭素数の範囲は、好ましくは12以下である。
Preferable substituents that the aralkyl group has include an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, an acyl group, an acylamino group, a sulfonylamino group, an alkylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, and the like. Examples of the aralkyl group having a substituent include an alkoxybenzyl group, a hydroxybenzyl group, and a phenylthiophenethyl group.
The range of the carbon number of the substituent which the aralkyl group in L 1 , L 2 and Z may have is preferably 12 or less.
ZとL1が互いに結合して形成する5又は6員環としては、テトラヒドロピラン環、テ
トラヒドロフラン環等が挙げられる。
Examples of the 5- or 6-membered ring formed by combining Z and L 1 with each other include a tetrahydropyran ring and a tetrahydrofuran ring.
本発明において、Zは、直鎖状あるいは分岐状のアルキル基であることが好ましい。これにより、本発明の効果が一層顕著になる。 In the present invention, Z is preferably a linear or branched alkyl group. Thereby, the effect of the present invention becomes more remarkable.
一般式(3)で表される繰り返し単位に対応するモノマーは、THF、塩化メチレン等の溶媒中、ヒドロキシ置換スチレンモノマーとビニルエーテル化合物を、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジン塩等の酸性触媒存在下でアセタール化させること、または、ニ炭酸t−ブチルを用いてトリエチルアミン、ピリジン、DBU等の塩基性触媒存在下でt−Boc保護化する事により合成することができる。なお、市販のものを用いてもよい。 The monomer corresponding to the repeating unit represented by the general formula (3) is a hydroxy-substituted styrene monomer and a vinyl ether compound in a solvent such as THF and methylene chloride, such as p-toluenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid pyridine salt. It can be synthesized by acetalization in the presence of an acidic catalyst or by t-Boc protection using t-butyl dicarbonate in the presence of a basic catalyst such as triethylamine, pyridine, DBU or the like. A commercially available product may be used.
以下に、一般式(3)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。 Although the specific example of the repeating unit represented by General formula (3) below is given, it is not limited to these.
樹脂(A)は、更に一般式(4)で表される繰り返し単位を有することも好ましい。 The resin (A) preferably further has a repeating unit represented by the general formula (4).
一般式(4)中、
R2は、水素原子、メチル基、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素数1〜4のペルフルオ
ロ基を表す。
R3は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、アリール基、アルコキシ基又はアシル
基を表す。
pは、0〜4の整数を表す。
Wは、酸の作用により分解しない基を表す。
In general formula (4),
R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group, a cyano group, a halogen atom, or a perfluoro group having 1 to 4 carbon atoms.
R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, an aryl group, an alkoxy group or an acyl group.
p represents an integer of 0 to 4.
W represents a group that is not decomposed by the action of an acid.
Wは酸の作用により分解しない基(酸安定基ともいう)を表すが、具体的には水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アシル基、アルキルアミド基、アリールアミドメチル基、アリールアミド基等が挙げられる。酸安定基としては、好ましくはアシル基、アルキルアミド基であり、より好ましくはアシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基である。 W represents a group that is not decomposed by the action of an acid (also referred to as an acid stabilizing group). Specifically, a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an acyl group, an alkylamide group, An arylamidomethyl group, an arylamide group, etc. are mentioned. The acid stabilizing group is preferably an acyl group or an alkylamide group, more preferably an acyl group, an alkylcarbonyloxy group, an alkyloxy group, a cycloalkyloxy group, or an aryloxy group.
Wの酸安定基において、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基の様な炭素数1〜4個のものが好ましく、シク
ロアルキル基としてはシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基の様な炭素数3〜10個のものが好ましく、アルケニル基としてはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基の様な炭素数2〜4個のものが好ましく、アルケニル基としてはビニル基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基の様な炭素数2〜4個のものが好ましく、アリール基としてはフエニル基、キシリル基、トルイル基、クメニル基、ナフチル基、アントラセニル基の様な炭素数6〜14個のものが好ましい。Wはベンゼン環上のどの位置にあってもよいが、好ましくはスチレン骨格のメタ位かパラ位であり、特に好ましくはパラ位である。
In the acid stable group of W, the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, sec-butyl group and t-butyl group. As the alkyl group, those having 3 to 10 carbon atoms such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group and adamantyl group are preferable, and as the alkenyl group, carbon number such as vinyl group, propenyl group, allyl group and butenyl group. Those having 2 to 4 carbon atoms are preferred, those having 2 to 4 carbon atoms such as vinyl, propenyl, allyl and butenyl groups are preferred as alkenyl groups, and phenyl, xylyl and toluyl groups are preferred as aryl groups. And those having 6 to 14 carbon atoms such as cumenyl group, naphthyl group and anthracenyl group are preferable. W may be at any position on the benzene ring, but is preferably a meta position or a para position of the styrene skeleton, particularly preferably a para position.
以下に、一般式(4)で表される繰り返し単位の具体例を挙げるがこれらに限定するものではない。 Although the specific example of the repeating unit represented by General formula (4) below is given, it is not limited to these.
樹脂(A)は、酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大する樹脂(酸分解性樹脂)であり、任意の繰り返し単位し単位中に、酸の作用により分解し、樹脂側にアルカリ可溶性基を生じる基(酸分解性基)を含有する。アルカリ可溶性基としては、例えば、カルボキシル基、水酸基などが挙げられる。
一般式(1)、(2)又は(3)で表される繰り返し単位中に酸分解性基を有していてもよいし、他の繰り返し単位中に有していてもよい。
酸分解性基としては、前述したもの以外にも、例えば、−C(=O)−X1−R0で表されるものを挙げることができる。
式中、R0としては、t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル基、イソボロニル
基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチル基等の1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、3−オキソアルキル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシリルエステル基、3−オキソシクロヘキシルエステル基、2−メチル−2−アダマンチル基、メバロニックラクトン残基等を挙げることができる。X1は、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−又は−NHSO2NH−を表す。
Resin (A) is a resin (acid-decomposable resin) whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, and is decomposed by the action of an acid in an arbitrary repeating unit. Contains groups (acid-decomposable groups) that produce soluble groups. Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group and a hydroxyl group.
The repeating unit represented by the general formula (1), (2) or (3) may have an acid-decomposable group or may be contained in another repeating unit.
Examples of the acid-decomposable group include those represented by —C (═O) —X 1 —R 0 other than those described above.
In the formula, R 0 is a tertiary alkyl group such as t-butyl group or t-amyl group, isobornyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-cyclohexyloxy. 1-alkoxyethyl group such as ethyl group, 1-methoxymethyl group, alkoxymethyl group such as 1-ethoxymethyl group, 3-oxoalkyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, trialkylsilyl ester group, 3- An oxocyclohexyl ester group, a 2-methyl-2-adamantyl group, a mevalonic lactone residue and the like can be mentioned. X 1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH -, - NHSO 2 - or an -NHSO 2 NH-.
樹脂(A)における一般式(1)で表される繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位中、1〜50モル%が好ましく、より好ましくは1〜20モル%であり、特に好ましくは1〜10モル%である。
樹脂(A)における、酸分解性基を有する繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位中、10〜50モル%が好ましく、より好ましくは12〜40モル%であり、特に好ましくは15〜30モル%である。
樹脂(A)における一般式(2)で表される繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位中、1〜50モル%が好ましく、より好ましくは3〜40モル%であり、特に好ましくは5〜30モル%である。
樹脂(A)における一般式(3)で表される繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位中、50〜90モル%が好ましく、より好ましくは55〜85モル%であり、特に好ましくは60〜80モル%である。
As for the content rate of the repeating unit represented by General formula (1) in resin (A), 1-50 mol% is preferable in all the repeating units, More preferably, it is 1-20 mol%, Most preferably, it is 1- 10 mol%.
The content of the repeating unit having an acid-decomposable group in the resin (A) is preferably from 10 to 50 mol%, more preferably from 12 to 40 mol%, particularly preferably from 15 to 30 mol, based on all repeating units. %.
As for the content rate of the repeating unit represented by General formula (2) in resin (A), 1-50 mol% is preferable in all the repeating units, More preferably, it is 3-40 mol%, Most preferably, it is 5-5. 30 mol%.
As for the content rate of the repeating unit represented by General formula (3) in resin (A), 50-90 mol% is preferable in all the repeating units, More preferably, it is 55-85 mol%, Most preferably, it is 60- 80 mol%.
樹脂(A)は、更に一般式(4)で表される繰返し単位を有していてもよく、膜質向上、未露光部の膜減り抑制等の観点から好ましい。一般式(4)で表される繰り返し単位の含有率は、それぞれの全繰り返し単位中、0〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは0〜40モル%であり、特に好ましくは0〜30モル%である。 The resin (A) may further have a repeating unit represented by the general formula (4), which is preferable from the viewpoints of improving the film quality and suppressing the decrease in film thickness of the unexposed area. The content of the repeating unit represented by the general formula (4) is preferably 0 to 50 mol%, more preferably 0 to 40 mol%, and particularly preferably 0 to 40 mol% in each of all the repeating units. 30 mol%.
また、樹脂(A)は、アルカリ現像液に対する良好な現像性を維持するために、アルカリ可溶性基、例えばフェノール性水酸基、カルボキシル基が導入され得るように適切な他の重合性モノマーが共重合されていてもよいし、膜質向上のためにアルキルアクリレートやアルキルメタクリレートのような疎水性の他の重合性モノマーが共重合されてもよい。 The resin (A) is copolymerized with other polymerizable monomers suitable so that an alkali-soluble group such as a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group can be introduced in order to maintain good developability for an alkali developer. In order to improve the film quality, other hydrophobic polymerizable monomers such as alkyl acrylate and alkyl methacrylate may be copolymerized.
樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、それぞれ1,000〜100000の範囲であることが好ましく、より好ましくは1000〜50000、特に好ましくは5000〜50000の範囲である。分散度(Mw/Mn)は、1.0〜10.0であることが好ましく、より好ましくは1.0〜5.0、特に好ましくは、1.0〜3.0である。
ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。
樹脂(A)は、ラジカル重合法など公知の方法にて合成することができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the resin (A) is preferably in the range of 1,000 to 100,000, more preferably 1000 to 50,000, and particularly preferably 5,000 to 50,000. The dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.0 to 10.0, more preferably 1.0 to 5.0, and particularly preferably 1.0 to 3.0.
Here, the weight average molecular weight is defined by a polystyrene conversion value of gel permeation chromatography.
The resin (A) can be synthesized by a known method such as radical polymerization.
また、樹脂(A)は、2種類以上組み合わせて使用してもよい。
樹脂(A)の添加量は、総量として、ポジ型レジスト組成物の全固形分に対し、通常10〜96質量%であり、好ましくは15〜96質量%であり、特に好ましくは20〜95質量%である。
Moreover, you may use resin (A) in combination of 2 or more types.
The total amount of the resin (A) added is generally 10 to 96% by mass, preferably 15 to 96% by mass, and particularly preferably 20 to 95% by mass with respect to the total solid content of the positive resist composition. %.
以下に(A)一般式(I)で表される繰り返し単位を含む樹脂の具体例を以下に示すがこれらに限定するものではない。 Specific examples of the resin containing the repeating unit (A) represented by the general formula (I) are shown below, but are not limited thereto.
〔2〕活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物
本発明のレジスト組成物は、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物(酸発生剤)として、公知のものを使用することができるが、活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物(スルホン酸発生剤)及び/又は活性光線又は放射線の照射によりカルボン酸を発生する化合物(カルボン酸発生剤)を含有することが好ましい。
[2] Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation In the resist composition of the present invention, a known compound may be used as a compound (acid generator) that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation. However, it is preferable to contain a compound that generates sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation (sulfonic acid generator) and / or a compound that generates carboxylic acid upon irradiation with actinic rays or radiation (carboxylic acid generator). .
<活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物(B)>
本発明のレジスト組成物が含有する活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物(化合物(B)又はスルホン酸発生剤ともいう)は、KrFエキシマレーザー光、電子線、EUVなどの活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸を発生する化合物であり、たとえば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o-ニトロベンジルスルホネート等を挙げることができる。
<Compound (B) that generates sulfonic acid upon irradiation with actinic ray or radiation>
The compound that generates sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation contained in the resist composition of the present invention (also referred to as compound (B) or sulfonic acid generator) is an actinic ray such as KrF excimer laser light, electron beam, EUV, etc. Or a compound that generates sulfonic acid upon irradiation with radiation, and examples thereof include diazonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, disulfones, and o-nitrobenzyl sulfonates. .
また、これらの活性光線又は放射線の照射により酸を発生する基、あるいは化合物をポリマーの主鎖又は側鎖に導入した化合物、たとえば、米国特許第3,849,137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号、特開昭55−164824号、特開昭62−69263号、特開昭63−146038号、特開昭63−163452号、特開昭62−153853号、特開昭63−146029号等に記載の化合物を用いることができる。 Further, a group that generates an acid upon irradiation with these actinic rays or radiation, or a compound in which a compound is introduced into the main chain or side chain of the polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407. JP, 63-26653, JP, 55-164824, JP, 62-69263, JP, 63-146038, JP, 63-163452, JP, 62-153853, The compounds described in JP-A 63-146029 can be used.
さらに米国特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。 Furthermore, compounds capable of generating an acid by light described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent 126,712 and the like can also be used.
本発明においては、解像力、パターン形状等の画像性能向上の観点から好ましいスルホン酸発生剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホンを挙げることができる。
これらの中で、特に好ましいものの例を以下に挙げる。
In the present invention, examples of sulfonic acid generators that are preferable from the viewpoint of improving image performance such as resolution and pattern shape include sulfonium salts, iodonium salts, imide sulfonates, oxime sulfonates, diazodisulfones, and disulfones.
Among these, examples of particularly preferable ones are listed below.
化合物(B)の含有量は、レジスト組成物の全固形分を基準として、5〜20質量%で用いられるが、好ましくは6〜18質量%、特に好ましくは7〜16質量%である。感度やラインウィズスラフネスの点から5質量%以上であり、また解像力、パターン形状、膜質の点から20質量%以下である。また、化合物(B)は1種類を用いてもよいし、2種
以上を混合して用いてもよい。例えば、化合物(B)として、活性光線又は放射線の照射によりアリールスルホン酸を発生する化合物と、活性光線又は放射線の照射によりアルキルスルホン酸を発生する化合物を併用してもよい。
化合物(B)は、特開2002−27806号に記載の合成方法など公知の方法により合成することができる。
Although content of a compound (B) is used at 5-20 mass% on the basis of the total solid of a resist composition, Preferably it is 6-18 mass%, Most preferably, it is 7-16 mass%. It is 5% by mass or more from the viewpoint of sensitivity and line width roughness, and 20% by mass or less from the viewpoint of resolution, pattern shape, and film quality. Moreover, 1 type may be used for a compound (B), and 2 or more types may be mixed and used for it. For example, as the compound (B), a compound that generates aryl sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation and a compound that generates alkyl sulfonic acid upon irradiation with actinic rays or radiation may be used in combination.
Compound (B) can be synthesized by a known method such as the synthesis method described in JP-A-2002-27806.
<活性光線又は放射線の照射によりカルボン酸を発生する化合物(C)>
本発明のポジ型レジスト組成物は、スルホン酸発生剤(化合物(B))とともに、活性光線又は放射線の照射により、カルボン酸を発生する化合物(化合物(C)又はカルボン酸発生剤ともいう)を使用してもよい。
カルボン酸発生剤としては下記一般式(C)で表される化合物が好ましい。
<Compound capable of generating carboxylic acid upon irradiation with actinic ray or radiation (C)>
The positive resist composition of the present invention includes a compound (also referred to as a compound (C) or a carboxylic acid generator) that generates a carboxylic acid upon irradiation with actinic rays or radiation together with a sulfonic acid generator (compound (B)). May be used.
As the carboxylic acid generator, a compound represented by the following general formula (C) is preferable.
一般式(C)中、R21〜R23は各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はアリール基を表し、R24は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はアリール基を表し、Zはイオウ原子又はヨウ素原子を表す。Zがイオウ原子である場合、pは1であり、ヨウ素原子である場合はpは0である。 In the general formula (C), R 21 to R 23 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group, and R 24 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group. Z represents a sulfur atom or an iodine atom. When Z is a sulfur atom, p is 1, and when Z is an iodine atom, p is 0.
一般式(C)において、R21〜R23は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はアリール基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、シクロアルキル基又はアルケニル基が有してもよい置換基の例としては、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、フッ素原子等)、アリール基(フェニル基、ナフチル基等)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等)等を挙げることができる。
アリール基が有してもよい置換基の例としては、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、フッ素原子等)、ニトロ基、シアノ基、アルキル基(メチル基、エチル基、t-ブチル基
、t-アミル基、オクチル基等)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ
基、ブトキシ基等)等を挙げることができる。
In the general formula (C), R 21 to R 23 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, or an aryl group, and these groups may have a substituent.
Examples of the substituent that the alkyl group, cycloalkyl group or alkenyl group may have include a halogen atom (a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, etc.), an aryl group (a phenyl group, a naphthyl group, etc.), a hydroxy group, An alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.) etc. can be mentioned.
Examples of the substituent that the aryl group may have include a halogen atom (chlorine atom, bromine atom, fluorine atom, etc.), nitro group, cyano group, alkyl group (methyl group, ethyl group, t-butyl group, t -Amyl group, octyl group, etc.), hydroxy group, alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, butoxy group, etc.) and the like.
R21〜R23は、各々独立に、好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基又は炭素数6〜24のアリール基を表し、より好ましくは、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、素数6〜18のアリール基であり、特に好ましくは炭素数6〜15のアリール基である。これらの基は各々置換基を有していてもよい。 R 21 to R 23 are preferably each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 24 carbon atoms. And more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and particularly preferably an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. Each of these groups may have a substituent.
R24は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はアリール基を表す。
アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基が有してもよい置換基の例としては、上記R21がアルキル基である場合の置換基の例として挙げたものと同じものが挙げられる。アリール基の置換基の例としては、上記R21がアリール基である場合の置換基の例として挙げたものと同じものが挙げられる。
R 24 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group.
Examples of the substituent that the alkyl group, cycloalkyl group, and alkenyl group may have are the same as those described as examples of the substituent when R 21 is an alkyl group. Examples of the substituent for the aryl group, the R 21 may be the same as those mentioned as examples of the substituent when it is an aryl group.
R24は、好ましくは、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数6〜24のアリール基であり、より好ましくは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基であり、特に好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数6〜15のアリール基である。これらの基は、各々置換基を有していてもよい。 R 24 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 24 carbon atoms, and more Preferably, they are a C1-C18 alkyl group, a C3-C18 cycloalkyl group, and a C6-C18 aryl group, Most preferably, a C1-C12 alkyl group, C3-C3 A cycloalkyl group having 12 carbon atoms and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. Each of these groups may have a substituent.
Zはイオウ原子又はヨウ素原子を表す。pはZがイオウ原子である場合は1であり、Zがヨウ素原子である場合は0である。
尚、式(C)のカチオン部の2つ以上が、単結合又は連結基(例えば、−S−、−O−など)により結合し、式(C)のカチオン部を複数有するカチオン構造を形成してもよい。
Z represents a sulfur atom or an iodine atom. p is 1 when Z is a sulfur atom, and 0 when Z is an iodine atom.
Two or more of the cation moieties of formula (C) are bonded by a single bond or a linking group (for example, -S-, -O-, etc.) to form a cation structure having a plurality of cation moieties of formula (C). May be.
以下に、活性光線又は放射線の照射によりカルボン酸を発生する化合物(C)の好ましい具体例を挙げるが、もちろんこれらに限定されるものではない。 The preferred specific examples of the compound (C) that generates a carboxylic acid upon irradiation with actinic rays or radiation are shown below, but of course not limited thereto.
化合物(C)の、本発明のポジ型レジスト組成物中の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.01〜10質量%が好ましく、より好ましくは0.03〜5質量%、特に好ましくは0.05〜3質量%である。またこれらの活性光線又は放射線の照射によりカル
ボン酸を発生する化合物は1種類を用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
化合物(C)/化合物(B)(質量比)は、通常99.9/0.1〜50/50、好ましくは99/1〜60/40、特に好ましくは98/2〜70/30である。
化合物(C)は、特開2002−27806号に記載の合成方法など公知の方法により合成することができる。
The content of the compound (C) in the positive resist composition of the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.03 to 5% by mass, based on the total solid content of the composition. Particularly preferably, the content is 0.05 to 3% by mass. In addition, these compounds that generate a carboxylic acid upon irradiation with actinic rays or radiation may be used alone or in combination of two or more.
The compound (C) / compound (B) (mass ratio) is usually 99.9 / 0.1 to 50/50, preferably 99/1 to 60/40, particularly preferably 98/2 to 70/30. .
Compound (C) can be synthesized by a known method such as a synthesis method described in JP-A-2002-27806.
〔3〕有機塩基性化合物
本発明においては、有機塩基性化合物を用いることが、解像力などの性能向上、保存安定性の向上などの観点から好ましい。有機塩基性化合物としては、窒素原子を含む化合物(含窒素塩基性化合物)がさらに好ましい。
本発明において好ましい有機塩基性化合物は、フェノールよりも塩基性の強い化合物である。
好ましい化学的環境として、下記式(A)〜(E)の構造を挙げることができる。式(B)〜(E)は、環構造の一部であってもよい。
[3] Organic Basic Compound In the present invention, it is preferable to use an organic basic compound from the viewpoint of improving performance such as resolution and improving storage stability. As the organic basic compound, a compound containing a nitrogen atom (nitrogen-containing basic compound) is more preferable.
A preferable organic basic compound in the present invention is a compound having a stronger basicity than phenol.
As a preferable chemical environment, structures of the following formulas (A) to (E) can be exemplified. Formulas (B) to (E) may be part of a ring structure.
式(A)において、R200 、R201 及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)もしくはシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、又はアリール基(好ましくは炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
R200 、R201 及びR202としてのアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。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個のアミノアルキル基及びアミノシクロアルキル基、及び炭素数1〜20個のヒドロキシアルキル基が好ましい。
式(E)において、R203 、R204 、R205 及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜6個のアルキル基及びシクロアルキル基を表す。
更に好ましい化合物は、一分子中に異なる化学的環境の窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化合物であり、特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキルアミノ基を有する化合物である。
In the formula (A), R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms). Or an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), wherein R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.
The alkyl group, cycloalkyl group and aryl group as R 200 , R 201 and R 202 may have a substituent. As the alkyl group and cycloalkyl group having a substituent, an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms and an aminocycloalkyl group, and a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms are preferable.
In the formula (E), R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group.
Further preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having two or more nitrogen atoms of different chemical environments in one molecule, and particularly preferably both a substituted or unsubstituted amino group and a ring structure containing a nitrogen atom. Or a compound having an alkylamino group.
好ましい具体例としては、グアニジン、アミノピリジン、アミノアルキルピリジン、アミノピロリジン、インダゾール、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、プリン、イミダゾリン、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルフォリン、アミノアルキルモルフォリン等が挙げられる。これらが有してもよい好ましい置換基としては、アミノ基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、アルキル基(置換アルキル基として、特にアミノアルキル基)、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、水酸基、シアノ基等が挙げられる。 Preferred examples include guanidine, aminopyridine, aminoalkylpyridine, aminopyrrolidine, indazole, imidazole, pyrazole, pyrazine, pyrimidine, purine, imidazoline, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine and the like. Preferred substituents that these may have include amino groups, alkylamino groups, aminoaryl groups, arylamino groups, alkyl groups (substituent alkyl groups, particularly aminoalkyl groups), alkoxy groups, acyl groups, and acyloxy groups. , Aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group, cyano group and the like.
特に好ましい化合物として、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、N−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4,5−ジフェニル
イミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、
Particularly preferred compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, imidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, N-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 4 , 5-diphenylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (Aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino-5-methylpyridine, 2-amino-6-methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4- Aminoethylpyridine,
3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリンなどが挙げられるがこれに限定されるものではない。
これらの含窒素塩基性化合物は、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine, 1- (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl)- Examples include 5-methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine. It is not limited to this.
These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more.
また、テトラアルキルアンモニウム塩型の含窒素塩基性化合物も用いることができる。これらの中では、特に炭素数1〜8のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド(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、テトラ-(
n-ブチル)アンモニウムヒドロキシド等)が好ましい。これらの含窒素塩基性化合物は
、単独であるいは2種以上一緒に用いられる。
A tetraalkylammonium salt type nitrogen-containing basic compound can also be used. Among these, tetraalkylammonium hydroxide having 1 to 8 carbon atoms (tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra- (
n-butyl) ammonium hydroxide and the like are preferred. These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more.
酸発生剤と有機塩基性化合物の組成物中の使用割合は、(酸発生剤の総量)/(有機塩基性化合物)(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。該モル比を2.5以上と
することにより、高感度となり、また、300以下とすることにより、露光後加熱処理までの経時でのレジストパターンの太りを抑制し、解像力を向上させることができる。(酸発生剤の総量)/(有機塩基性化合物)(モル比)は、好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。
The use ratio of the acid generator and the organic basic compound in the composition is preferably (total amount of acid generator) / (organic basic compound) (molar ratio) = 2.5 to 300. By setting the molar ratio to 2.5 or more, high sensitivity is obtained, and by setting the molar ratio to 300 or less, it is possible to suppress the resist pattern from becoming thicker over time until post-exposure heat treatment and improve resolution. . (Total amount of acid generator) / (organic basic compound) (molar ratio) is preferably 5.0 to 200, more preferably 7.0 to 150.
〔4〕界面活性剤類
本発明においては、界面活性剤類を用いることができ、製膜性、パターンの密着性、現像欠陥低減等の観点から好ましい。
[4] Surfactants In the present invention, surfactants can be used, which are preferable from the viewpoints of film forming properties, pattern adhesion, development defect reduction, and the like.
界面活性剤の具体的としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、 Specific examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, polyoxyethylene Polyoxyethylene alkyl allyl ethers such as nonylphenol ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Sorbitan fatty acid esters such as rate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene Sorbitan mono palmitate - door,
ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、エフトップEF301,EF303,EF352(新秋田化成(株)製)、メガファックF171,F173(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラ−ドFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710,サーフロンS−382,SC101,SC102,SC103,SC104,SC105,SC106(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、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)やアクリル酸系もしくはメタクリル酸系(共)重合ポリフローNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業(株)製)等を挙げることができる。これらの界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形分100質量部当たり、通常、2質量部以下、好ましくは1質量部以下である。
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いくつかの組み合わせで添加することもできる。
Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, F-top EF301, EF303, EF352 (Shin-Akita Kasei) (Made by Co., Ltd.), MegaFuck F171, F173 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), Florad FC430, FC431 (Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102 , SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.) and the like, or silicon-based surfactants, organosiloxane polymer KP341 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and acrylic or methacrylic acid-based (co) polymer Polyflow No. 75, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.). The compounding amount of these surfactants is usually 2 parts by mass or less, preferably 1 part by mass or less per 100 parts by mass of the solid content in the composition of the present invention.
These surfactants may be added alone or in some combination.
尚、界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。
これらの界面活性剤として、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。
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。
The surfactant is any one of fluorine and / or silicon surfactants (fluorine surfactants and silicon surfactants, surfactants containing both fluorine atoms and silicon atoms), or It is preferable to contain 2 or more types.
As these surfactants, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540 No. 7, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, JP-A 2002-277862, US Pat. No. 5,405,720. , No. 5,360,692, No. 5,529,881, No. 5,296,330, No. 5,543,098, No. 5,576,143, No. 5,294,511, No. 5,824,451. The following commercially available surfactants can also be used as they are.
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。
フルオロ脂肪族基を有する重合体としては、フルオロ脂肪族基を有するモノマーと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート及び/又は(ポリ(オキシアルキレン))メタクリレートとの共重合体が好ましく、不規則に分布しているものでも、ブロック共重合していてもよい。また、ポリ(オキシアルキレン)基としては、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基、ポリ(オキシブチレン)基などが挙げられ、また、ポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとオキシエチレンとのブロック連結体)やポリ(オキシエチレンとオキシプロピレンとのブロック連結体)基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。
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。
In addition to the known surfactants described above, the surfactant is derived from a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also called telomer method) or an oligomerization method (also called oligomer method). A surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used. The fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
As the polymer having a fluoroaliphatic group, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate is preferable and distributed irregularly. Or may be block copolymerized. Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, a poly (oxybutylene) group, and the like, and a poly (oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene group). A unit having different chain lengths in the same chain length, such as a block linked body) or a poly (block linked body of oxyethylene and oxypropylene) group, 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).
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) having C 8 F 17 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate (or methacrylate). Polymer, copolymer of acrylate (or methacrylate), (poly (oxyethylene)) acrylate (or methacrylate) and (poly (oxypropylene)) acrylate (or methacrylate) having a C 8 F 17 group, and the like. be able to.
界面活性剤の使用量は、ポジ型レジスト組成物全量(溶剤を除く)に対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。 The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total amount of the positive resist composition (excluding the solvent).
〔5〕その他の成分
本発明のポジ型レジスト組成物には必要に応じて、さらに、染料、光塩基発生剤などを含有させることができる。
[5] Other components The positive resist composition of the present invention may further contain a dye, a photobase generator and the like, if necessary.
1.染料
本発明においては、染料を用いることができる。
好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。具体的にはオイルイエロー#101、オイルイエロー#103、オイルピンク#312、オイルグリーンBG、オイルブルーBOS、オイルブルー#603、オイルブラックBY、オイルブラックBS、オイルブラックT−505(以上オリエント化学工業株式会社製)、クリスタルバイオレット(CI42555)、メチルバイオレット(CI42535)、ローダミンB(CI45170B)、マラカイトグリーン(CI42000)、メチレンブルー(CI52015)等を挙げることができる。
1. Dye A dye can be used in the present invention.
Suitable dyes include oily dyes and basic dyes. Specifically, Oil Yellow # 101, Oil Yellow # 103, Oil Pink # 312, Oil Green BG, Oil Blue BOS, Oil Blue # 603, Oil Black BY, Oil Black BS, Oil Black T-505 (oriental chemical industry) Co., Ltd.), crystal violet (CI42555), methyl violet (CI42535), rhodamine B (CI45170B), malachite green (CI42000), methylene blue (CI522015) and the like.
2.光塩基発生剤
本発明の組成物に添加できる光塩基発生剤としては、特開平4−151156号、同4−162040号、同5−197148号、同5−5995号、同6−194834号、同8−146608号、同10−83079号、欧州特許622682号に記載の化合物が挙げられ、具体的には、2−ニトロベンジルカルバメート、2,5−ジニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、N−シクロヘキシル−4−メチルフェニルスルホンアミド、1,1−ジメチル−2−フェニルエチル−N−イソプロピルカーバメート等が好適に用いることができる。これらの光塩基発生剤は、レジスト形状などの改善を目的とし添加される。
2. Photobase generator As photobase generators that can be added to the composition of the present invention, JP-A-4-151156, JP-A-4-162040, JP-A-5-197148, JP-A-5-5995, JP-A-6-194835, Examples thereof include compounds described in JP-A-8-146608, JP-A-10-83079 and European Patent No. 622682, specifically, 2-nitrobenzylcarbamate, 2,5-dinitrobenzylcyclohexylcarbamate, N-cyclohexyl-4- Methylphenylsulfonamide, 1,1-dimethyl-2-phenylethyl-N-isopropylcarbamate and the like can be suitably used. These photobase generators are added for the purpose of improving the resist shape and the like.
3.溶剤類
本発明のレジスト組成物は、上記各成分を溶解する溶剤に溶かして支持体上に塗布する。全レジスト成分の固形分濃度として、通常2〜30質量%とすることが好ましく、3〜25質量%がより好ましい。
ここで使用する溶媒としては、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が好ましく、これらの溶媒を単独あるいは混合して使用する。
3. Solvents The resist composition of the present invention is dissolved in a solvent that dissolves each of the above components and coated on a support. The solid content concentration of all resist components is usually preferably 2 to 30% by mass, more preferably 3 to 25% by mass.
Solvents used here 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-dimethyl Formamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran and the like are preferable. Or mixed to use.
本発明のポジ型レジスト組成物は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗布膜の膜厚は、0.05〜4.0μmが好ましい。 The positive resist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. The thickness of this coating film is preferably 0.05 to 4.0 μm.
本発明においては、必要により、市販の無機あるいは有機反射防止膜を使用することができる。更にレジスト下層に反射防止膜を塗布して用いることもできる。 In the present invention, a commercially available inorganic or organic antireflection film can be used if necessary. Furthermore, an antireflection film can be applied to the resist lower layer and used.
レジストの下層として用いられる反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要とする。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69611号記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、吸光剤からなるものや、米国特許5294680号記載の無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、特開平6−118631号記載の樹脂バインダーとメチロールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−118656号記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平8−87115号記載のメチロールメラミンとベンゾフェノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509号記載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加したもの等が挙げられる。 As the antireflection film used as the lower layer of the resist, either an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, amorphous silicon, or an organic film type made of a light absorber and a polymer material may be used. it can. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, and a sputtering apparatus for film formation. Examples of the organic antireflection film include a condensate of a diphenylamine derivative and a formaldehyde-modified melamine resin described in JP-B-7-69611, an alkali-soluble resin, a light absorber, and maleic anhydride copolymer described in US Pat. No. 5,294,680. A reaction product of a coalescence and a diamine type light absorbing agent, a resin binder described in JP-A-6-186863 and a methylolmelamine thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an epoxy group and a light-absorbing group described in JP-A-6-118656. An acrylic resin-type antireflection film in the same molecule, a composition comprising methylol melamine and a benzophenone-based light absorber described in JP-A-8-87115, and a low-molecular light absorber added to a polyvinyl alcohol resin described in JP-A-8-179509 And the like.
また、有機反射防止膜として、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、AR−5等の市販の有機反射防止膜を使用することもできる。ただし、一般式(1)で表される繰り返し単位を含有する樹脂には光吸収があるため、有機反射防止膜を用いなくても良い。 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. However, since the resin containing the repeating unit represented by the general formula (1) has light absorption, an organic antireflection film need not be used.
精密集積回路素子の製造などにおいてレジスト膜上へのパターン形成工程は、基板(例:シリコン/二酸化シリコン被覆基板、ガラス基板、ITO基板、石英/酸化クロム被覆基板等)上に、本発明のポジ型レジスト組成物を塗布し、レジスト膜を形成し、次にKrFエキシマレーザー光、電子線、EUV光などの活性光線又は放射線を照射し、加熱、現像、リンス、乾燥することにより良好なレジストパターンを形成することができる。 In the manufacture of precision integrated circuit elements, the pattern forming process on the resist film is carried out on the substrate (eg, silicon / silicon dioxide coated substrate, glass substrate, ITO substrate, quartz / chromium oxide coated substrate, etc.). A resist pattern is formed by applying a resist composition, forming a resist film, and then irradiating actinic rays or radiation such as KrF excimer laser light, electron beam, EUV light, etc., heating, developing, rinsing and drying. Can be formed.
現像において使用する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、トリエタノーアミン等のアルコ−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、コリン等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類、等のアルカリ類の水溶液(通常0.1〜20質量%)を使用することができる。更に、上記アルカリ類の水溶液にイソプロピルアルコール等のアルコール類、ノニオン系等の界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
これらの現像液の中で好ましくは第四級アンモニウム塩、更に好ましくは、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、コリンである。
アルカリ現像液のpHは通常10〜15である。
Examples of the alkaline developer used in development include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, and primary amines such as ethylamine and n-propylamine. Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, An aqueous solution (usually 0.1 to 20% by mass) of an alkali such as a quaternary ammonium salt such as choline or a cyclic amine such as pyrrole or piperidine can be used. In addition, an appropriate amount of an alcohol such as isopropyl alcohol or a nonionic surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
Among these developers, quaternary ammonium salts are preferable, and tetramethylammonium hydroxide and choline are more preferable.
The pH of the alkali developer is usually 10-15.
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。
〔合成例1:樹脂(A)の具体例A−1の合成〕
アセトキシスチレン、1-フェニルエチルメタクリレート、インデノンを75/20/5の割合(モル比率)で仕込み、テトラヒドロフランに溶解し、固形分濃度20質量%の溶液100mLを調製した。この溶液に和光純薬工業(株)製重合開始剤V−65を2mol%加え、これを窒素雰囲気下、4時間かけて60℃に加熱したテトラヒドロフラン10
mlに滴下した。滴下終了後、反応液を4時間加熱、再度V−65を1mol%添加し、4時間攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ヘキサン3Lに晶析、析出した白色粉体をろ過により集めた。
C13NMRから求めたポリマーの組成比は76/21/3(モル比)であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は9500であった。
このポリマーを酢酸エチル100mlに溶解させた後、ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液5mlを加え1時間攪拌した後、塩酸を加えて酸性とした後、蒸留水を添加しポリマーを沈殿させた。沈殿物を蒸留水で洗浄したのち、減圧下乾燥させた。ポリマーを酢酸エチル100mlに溶解させた後、ヘキサンを加え沈殿したポリマーを減圧乾燥にて粉体とした。この粉体についてGPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は12000であった。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, the content of this invention is not limited by this.
[Synthesis Example 1: Synthesis of Specific Example A-1 of Resin (A)]
Acetoxystyrene, 1-phenylethyl methacrylate, and indenone were charged at a ratio (molar ratio) of 75/20/5, and dissolved in tetrahydrofuran to prepare 100 mL of a solution having a solid content concentration of 20% by mass. To this solution was added 2 mol% of a polymerization initiator V-65 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and this was heated to 60 ° C. for 4 hours under a nitrogen atmosphere.
Added dropwise to ml. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was heated for 4 hours, 1 mol% of V-65 was added again, and the mixture was stirred for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 3 L of hexane, and the precipitated white powder was collected by filtration.
The composition ratio of the polymer determined from C 13 NMR was 76/21/3 (molar ratio). Moreover, the weight average molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 9,500.
The polymer was dissolved in 100 ml of ethyl acetate, 5 ml of a 28% methanol solution of sodium methoxide was added and stirred for 1 hour, acidified with hydrochloric acid, and distilled water was added to precipitate the polymer. The precipitate was washed with distilled water and then dried under reduced pressure. After dissolving the polymer in 100 ml of ethyl acetate, hexane was added and the precipitated polymer was powdered by drying under reduced pressure. The weight average molecular weight in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement for this powder was 12,000.
上記合成例1と同様の方法で表1に示す、先に構造を例示した樹脂を合成した。
本発明の実施例で用いた、他の酸の作用によりアルカリ現像液への溶解性が増大する樹脂、及び酸発生剤についてはいずれも公知の合成方法により合成した。 The resins used in the examples of the present invention, which have increased solubility in an alkaline developer due to the action of other acids, and acid generators were both synthesized by a known synthesis method.
〔実施例1〕
(1)ポジ型レジストの調製および塗設
樹脂A−1 0.93g
スルホン酸発生剤B−2 0.07g
をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート8.8gに溶解させ、さらに有機塩基性化合物としてD−1(下記参照)0.003g、及び界面活性剤としてメガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製、以下W−1と略す)0.001gを添加、溶解させ、得られた溶液を0.1μm口径のメンブレンフィルターで精密ろ過して、レジスト溶液を得た。
このレジスト溶液を膜厚60nmの有機反射防止膜(DUV−30)を塗設した6インチシリコンウェハー上に東京エレクトロン製スピンコーターMark8を用いて塗布し、110℃、90秒ベークして膜厚0.25μmの均一膜を得た。
[Example 1]
(1) Preparation and coating of positive resist Resin A-1 0.93 g
Sulfonic acid generator B-2 0.07g
Is dissolved in 8.8 g of propylene glycol monomethyl ether acetate, 0.001 g of D-1 (see below) as an organic basic compound, and Megafac F176 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as a surfactant. 0.001 g) (abbreviated as W-1) was added and dissolved, and the resulting solution was microfiltered with a 0.1 μm aperture membrane filter to obtain a resist solution.
This resist solution was applied onto a 6-inch silicon wafer provided with an organic antireflection film (DUV-30) having a film thickness of 60 nm using a spin coater Mark8 manufactured by Tokyo Electron, and baked at 110 ° C. for 90 seconds to obtain a film thickness of 0. A uniform film of 25 μm was obtained.
(2)ポジ型レジストパターンの作製
このレジスト膜に、電子線描画装置((株)日立製作所製HL750、加速電圧50KeV)を用いて電子線照射を行った。照射後に110℃、90秒ベークし、2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて60秒間浸漬した後、30秒間、水でリンスして乾燥した。得られたパターンを下記の方法で評価した。
(2) Production of Positive Resist Pattern This resist film was irradiated with an electron beam using an electron beam drawing apparatus (HL750, acceleration voltage 50 KeV manufactured by Hitachi, Ltd.). After irradiation, it was baked at 110 ° C. for 90 seconds, immersed in an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution for 60 seconds, rinsed with water for 30 seconds and dried. The obtained pattern was evaluated by the following method.
(2−1)感度
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。0.15μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像する時の最小照射エネルギーを感度とした。
(2−2)LWR(ラインウィイズスラフネス)
上記と同様にして得られたレジストパターンについて、走査型電子顕微鏡(日立社製S−9220)により線幅を観察し、130nmの線幅に於ける線幅の変動(LWR)を観察した。測長走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して、測定モニタ内で、線幅を複数の位置で検出し、その検出位置のバラツキの分散(3σ)をLWRの指標とした。
(2−3)疎密依存性
上記の感度を示す照射量における0.15μmラインパターンにおける、密パターン(ライン:スペース=1:1)の線幅と、孤立パターンの線幅を測定し、その差を疎密依存性とした。
(2-1) Sensitivity The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope (S-4300, manufactured by Hitachi, Ltd.). The minimum irradiation energy when resolving a 0.15 μm line (line: space = 1: 1) was defined as sensitivity.
(2-2) LWR (Line width roughness)
About the resist pattern obtained by carrying out similarly to the above, the line width was observed with the scanning electron microscope (S-9220 by Hitachi, Ltd.), and the fluctuation | variation (LWR) of the line width in the line width of 130 nm was observed. Using a length-measuring scanning electron microscope (SEM), the line width was detected at a plurality of positions in the measurement monitor, and the dispersion (3σ) of variations in the detected positions was used as an LWR index.
(2-3) Dense / Dense Dependence The line width of the dense pattern (line: space = 1: 1) and the line width of the isolated pattern in the 0.15 μm line pattern at the irradiation dose showing the above sensitivity are measured, and the difference between them is measured. Sparse and dense dependence.
実施例1の結果を表2に示した。 The results of Example 1 are shown in Table 2.
〔実施例2〜7及び比較例1〜2〕
表2に示した化合物を用いて、実施例1と全く同様にしてレジスト調製・塗設、電子線露光評価を行った。評価結果を表2に示した。
[Examples 2-7 and Comparative Examples 1-2]
Using the compounds shown in Table 2, resist preparation / coating and electron beam exposure evaluation were carried out in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.
実施例で用いた(c)成分、その他成分、及び比較例で用いた樹脂を以下に示す。
〔有機塩基性化合物〕
D−1: トリ−n−ヘキシルアミン
D−2: 2,4,6−トリフェニルイミダゾール
D−3: テトラ−(n−ブチル)アンモニウムヒドロキシド
The component (c) used in the examples, other components, and the resins used in the comparative examples are shown below.
[Organic basic compounds]
D-1: tri-n-hexylamine D-2: 2,4,6-triphenylimidazole D-3: tetra- (n-butyl) ammonium hydroxide
〔その他成分(界面活性剤)〕
W−1:フッ素系界面活性剤、メガファックF-176(大日本インキ化学工業(株)製)
W−2:フッ素/シリコン系界面活性剤、メガファックR08(大日本インキ化学工業(株
)製)
W−3:シリコン系界面活性剤、シロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)
[Other components (surfactant)]
W-1: Fluorosurfactant, Megafac F-176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
W-2: Fluorine / silicone surfactant, MegaFac R08 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
W-3: Silicon-based surfactant, siloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
C−1*: モル組成比;70/30、重量平均分子量;9500、分散度;1.88、Tg;101℃ C-1 * : molar composition ratio; 70/30, weight average molecular weight; 9500, dispersity; 1.88, Tg; 101 ° C.
C−2*: モル組成比;65/15/20、重量平均分子量;10500、分散度;1.78、Tg;156℃ C-2 * : molar composition ratio; 65/15/20, weight average molecular weight; 10500, dispersity; 1.78, Tg; 156 ° C.
表2から、本発明のポジ型レジスト組成物は、電子線の照射によるパターン形成に関して、比較例1及び2のレジスト組成物に比べて、高感度であり、LWR及び疎密依存性が小さく優れていることがわかる。 From Table 2, the positive resist composition of the present invention is more sensitive and less sensitive to LWR and density than the resist compositions of Comparative Examples 1 and 2 with respect to pattern formation by electron beam irradiation. I understand that.
〔実施例8〕
実施例1に対して、スルホン酸発生剤B−2を0.030gに変更した以外は同様にして表3に示すレジスト調製、塗設を行い、レジスト膜を得た。膜厚は0.40μmとした
。
Example 8
A resist film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the sulfonic acid generator B-2 was changed to 0.030 g, and the resist was prepared and coated as shown in Table 3. The film thickness was 0.40 μm.
(3)ポジ型パターンの形成
得られたレジスト膜に、KrFエキシマレーザーステッパー(キャノン(株)製FPA3000EX-5、波長248nm)を用いて、パターン露光した。露光後の処理は実施例1と同様に行った。パターンの評価は以下のように行った。
(3−1) 感度
得られたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4300)を用いて観察した。0.18μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像する時の最小
照射エネルギーを感度とした。
(3−2)LWR(ラインウィイズスラフネス)
上記と同様にして得られたレジストパターンについて、走査型電子顕微鏡(日立社製S−9220)により線幅を観察し、130nmの線幅に於ける線幅の変動(LWR)を観察した。測長走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して、測定モニタ内で、線幅を複数の位置で検出し、その検出位置のバラツキの分散(3σ)をLWRの指標とした。
(3−3)疎密依存性
上記の感度を示す照射量における0.18μmラインパターンにおける、密パターン(ライン:スペース=1:1)の線幅と、孤立パターンの線幅を測定し、その差を疎密依存性とした。評価結果を表3に示した。
(3) Formation of positive pattern The obtained resist film was subjected to pattern exposure using a KrF excimer laser stepper (FPA3000EX-5 manufactured by Canon Inc., wavelength 248 nm). The post-exposure processing was performed in the same manner as in Example 1. The pattern was evaluated as follows.
(3-1) Sensitivity The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope (S-4300, manufactured by Hitachi, Ltd.). The minimum irradiation energy when resolving a 0.18 μm line (line: space = 1: 1) was defined as sensitivity.
(3-2) LWR (Line width roughness)
About the resist pattern obtained by carrying out similarly to the above, the line width was observed with the scanning electron microscope (S-9220 by Hitachi, Ltd.), and the fluctuation | variation (LWR) of the line width in the line width of 130 nm was observed. Using a length-measuring scanning electron microscope (SEM), the line width was detected at a plurality of positions in the measurement monitor, and the dispersion (3σ) of variations in the detected positions was used as an LWR index.
(3-3) Density dependency The line width of the dense pattern (line: space = 1: 1) and the line width of the isolated pattern in the 0.18 μm line pattern at the irradiation dose exhibiting the above sensitivity are measured, and the difference between them is measured. Sparse and dense dependence. The evaluation results are shown in Table 3.
〔実施例9〜14及び比較例3〜4〕
表3に示した化合物を用いて、前述のように実施例8と全く同様にしてレジスト調製・塗設、KrFエキシマレーザー露光評価を行った。評価結果を表3に示した。
[Examples 9 to 14 and Comparative Examples 3 to 4]
Using the compounds shown in Table 3, resist preparation / coating and KrF excimer laser exposure evaluation were performed in the same manner as in Example 8 as described above. The evaluation results are shown in Table 3.
表3から、本発明のポジ型レジスト組成物は、KrFエキシマレーザー露光によるパターン形成に関して、比較例3及び4のレジスト組成物に比べて、高感度であり、LWR及び疎密依存性が小さく優れていることがわかる。 From Table 3, the positive resist composition of the present invention is superior to the resist compositions of Comparative Examples 3 and 4 with respect to pattern formation by KrF excimer laser exposure, and is excellent in low LWR and density dependence. I understand that.
〔実施例15〜23及び比較例5〜6〕
表4に示す各レジスト組成物を用い、実施例1と同様の方法でレジスト膜を得た。但し、レジスト膜厚は0.13μmとした。得られたレジスト膜にEUV光(波長13nm)
を用いて、露光量を0〜5.0mJの範囲で0.5mJづつ変えながら面露光を行い、さらに110℃、90秒ベークした。その後2.38質量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いて、各露光量での溶解速度を測定し、感度曲線を得た。この感度曲線において、レジストの溶解速度が飽和するときの露光量を感度とし、また感度曲線の直線部の勾配から溶解コントラスト(γ値)を算出した。γ値が大きいほど溶解コントラストに優れている。
結果を表4に示す。
[Examples 15 to 23 and Comparative Examples 5 to 6]
Using each resist composition shown in Table 4, a resist film was obtained in the same manner as in Example 1. However, the resist film thickness was 0.13 μm. EUV light (wavelength 13 nm) on the resulting resist film
The surface exposure was performed while changing the exposure amount by 0.5 mJ in the range of 0 to 5.0 mJ, and further baked at 110 ° C. for 90 seconds. Thereafter, using a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, the dissolution rate at each exposure amount was measured to obtain a sensitivity curve. In this sensitivity curve, the exposure amount when the dissolution rate of the resist is saturated was taken as sensitivity, and the dissolution contrast (γ value) was calculated from the gradient of the linear portion of the sensitivity curve. The larger the γ value, the better the dissolution contrast.
The results are shown in Table 4.
表4から、本発明のポジ型レジスト組成物は、EUV光の照射による特性評価において、比較例5及び6のレジスト組成物に比べて、高感度で高コントラストであり、優れていることがわかる。 From Table 4, it can be seen that the positive resist composition of the present invention is superior in sensitivity and high contrast as compared with the resist compositions of Comparative Examples 5 and 6 in the characteristics evaluation by irradiation with EUV light. .
Claims (7)
一般式(1)中、
R1はヒドロキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、酸不安定基によって置換されたヒドロキシル基、シアノ基、酸不安定基によって置換されたカルボキシル基、またはハロゲン原子を示し、複数存在するときは、同じでも異なっていてもよい。xは0から2の整数を示し、yは0から4の整数を示す。 (A) a resin having a repeating unit represented by the general formula (1), which decomposes by the action of an acid and increases alkali solubility, and (B) a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. A resist composition containing the resist composition.
In general formula (1),
R 1 represents a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group substituted by an acid labile group, a cyano group, a carboxyl group substituted by an acid labile group, or a halogen atom, and a plurality thereof Sometimes they can be the same or different. x represents an integer of 0 to 2, and y represents an integer of 0 to 4.
一般式(2)中、
ARは芳香環を示す。
Rnはアルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を示す。
ARとRnは互いに結合して環を形成してもよい。
Aは水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアルキルオキシカルボニル基を示す。 Resin (A) contains the repeating unit further represented by General formula (2), The resist composition of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
In general formula (2),
AR represents an aromatic ring.
Rn represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
AR and Rn may be bonded to each other to form a ring.
A represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkyloxycarbonyl group.
一般式(3)中、
nは0〜3の整数を示す。mは0〜3の整数を示す。但しm+n≦5である。
A1は、水素原子または酸の作用により分解する基を含む基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
S1は任意の置換基を表し、複数ある場合は同じでも異なっていてもよい。
R5は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、またはアルキルオキシカル
ボニル基を示す。 Resin (A) contains the repeating unit further represented by General formula (3), The resist composition of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
In general formula (3),
n represents an integer of 0 to 3. m shows the integer of 0-3. However, m + n ≦ 5.
A 1 represents a hydrogen atom or a group containing a group that decomposes under the action of an acid, and when there are a plurality of groups, they may be the same or different.
S 1 represents an arbitrary substituent, and when there are a plurality of them, they may be the same or different.
R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, a cyano group, or an alkyloxycarbonyl group.
一般式(1)中、
R1はヒドロキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、酸不安定基によって置換されたヒドロキシル基、シアノ基、酸不安定基によって置換されたカルボキシル基、またはハロゲン原子を示す。
xは0から2の整数を示し、yは0から4の整数を示す。 A resin having a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000, having a repeating unit represented by the general formula (1) and a repeating unit containing an acid-decomposable group.
In general formula (1),
R 1 represents a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group substituted by an acid labile group, a cyano group, a carboxyl group substituted by an acid labile group, or a halogen atom.
x represents an integer of 0 to 2, and y represents an integer of 0 to 4.
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