JP2012128383A - Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関する。より詳細には、本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶及びサーマルヘッド等の回路基板の製造、並びにその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程に好適な組成物及びそれを用いたパターン形成方法に関する。特には、本発明は、波長が300nm以下の遠紫外線光を光源とするArF露光装置及びArF液浸式投影露光装置ならびにEUV露光装置での露光に好適な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 an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and a pattern forming method using the same. More specifically, the present invention relates to a composition suitable for a semiconductor manufacturing process such as an IC, a circuit board such as a liquid crystal and a thermal head, and other photofabrication lithography processes, and a pattern forming method using the composition. . In particular, the present invention relates to an ArF exposure apparatus, an ArF immersion projection exposure apparatus, and a composition suitable for exposure in an EUV exposure apparatus using far ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less as a light source, and a pattern forming method using the same. About.
なお、ここで「活性光線」又は「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外(EUV)線、X線又は電子線(EB)を意味している。また、本発明において「光」とは、活性光線又は放射線を意味している。 Here, “active light” or “radiation” means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV) rays, X rays or electron rays (EB). Yes. In the present invention, “light” means actinic rays or radiation.
また、ここで「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、遠紫外線、X線及びEUV光等による光照射のみならず、電子線及びイオンビーム等の粒子線による描画をも意味している。 In addition, “exposure” means not only light irradiation with a mercury lamp, far ultraviolet rays, X-rays, EUV light, etc., but also drawing with particle beams such as electron beams and ion beams, unless otherwise specified. .
KrFエキシマレーザー(248nm)用レジスト以降、光吸収による感度低下を補うべく、化学増幅を利用したパターン形成方法が用いられている。例えば、ポジ型の化学増幅法では、まず、露光部に含まれる光酸発生剤が、光照射により分解して酸を発生する。そして、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)過程等において、発生した酸の触媒作用により、感光性組成物に含まれるアルカリ不溶性の基をアルカリ可溶性の基に変化させる。その後、例えばアルカリ溶液を用いて、現像を行う。これにより、露光部を除去して、所望のパターンを得る。 Since the resist for KrF excimer laser (248 nm), a pattern formation method using chemical amplification has been used to compensate for the sensitivity reduction due to light absorption. For example, in the positive chemical amplification method, first, a photoacid generator contained in an exposed portion is decomposed by light irradiation to generate an acid. Then, in the post exposure bake (PEB) process or the like, the alkali-insoluble group contained in the photosensitive composition is changed to an alkali-soluble group by the catalytic action of the generated acid. Thereafter, development is performed using, for example, an alkaline solution. Thereby, an exposed part is removed and a desired pattern is obtained.
上記方法において、アルカリ現像液としては、種々のものが提案されている。例えば、このアルカリ現像液として、2.38質量%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)の水系アルカリ現像液が汎用的に用いられている。 In the above method, various alkali developers have been proposed. For example, as this alkaline developer, a 2.38 mass% TMAH (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) aqueous alkaline developer is generally used.
半導体素子の微細化のために、露光光源の短波長化及び投影レンズの高開口数(高NA)化が進み、現在では、193nmの波長を有するArFエキシマレーザーを光源とする露光機が開発されている。解像力を更に高める技術として、投影レンズと試料との間に高屈折率の液体(以下、「液浸液」ともいう)を満たす方法(即ち、液浸法)が提唱されている。また、更に短い波長(13.5nm)の紫外光で露光を行なうEUVリソグラフィも提唱されている。 To reduce the size of semiconductor elements, the exposure light source has become shorter and the projection lens has a higher numerical aperture (high NA). Currently, an exposure machine using an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm as a light source has been developed. ing. As a technique for further increasing the resolving power, a method of filling a liquid having a high refractive index (hereinafter also referred to as “immersion liquid”) between the projection lens and the sample (that is, an immersion method) has been proposed. In addition, EUV lithography in which exposure is performed with ultraviolet light having a shorter wavelength (13.5 nm) has also been proposed.
しかしながら、総合的に優れた性能を有したパターンを形成するために必要なレジスト組成物、現像液及びリンス液等の適切な組み合わせを見出すことは、極めて困難であるのが実情である。特に、レジストの解像線幅が微細化するにつれて、ラインパターンのラフネス性能の改良及びパターン寸法の面内均一性の改良が求められている。 However, in reality, it is extremely difficult to find an appropriate combination of a resist composition, a developing solution, a rinsing solution and the like necessary for forming a pattern having comprehensively excellent performance. In particular, as the resolution line width of the resist becomes finer, improvements in roughness performance of line patterns and in-plane uniformity of pattern dimensions are required.
このような現状のもと、近年では、ポジ型のレジスト組成物として、種々の構成が提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。また、アルカリ現像によるパターン形成におけるネガ型レジスト組成物の開発も行われている(例えば、特許文献5〜8参照)。これは、半導体素子等の製造にあたっては、ライン、トレンチ及びホールなどの種々の形状を有するパターン形成の要請がある一方で、現状のポジ型レジストでは形成することが難しいパターンが存在するためである。 In recent years, various configurations have been proposed as positive resist compositions (see, for example, Patent Documents 1 to 4). Development of negative resist compositions in pattern formation by alkali development has also been carried out (see, for example, Patent Documents 5 to 8). This is because, in the manufacture of semiconductor elements and the like, there is a demand for pattern formation having various shapes such as lines, trenches, and holes, but there are patterns that are difficult to form with current positive resists. .
近年では、ネガ型現像液、即ち、有機溶剤を含んだ現像液を用いたパターン形成方法も開発されつつある(例えば、特許文献9〜11参照)。例えば、特許文献11には、基板上に、活性光線又は放射線の照射により、ポジ型現像液に対する溶解度が増大し、ネガ型現像液に対する溶解度が減少する、ポジ型レジスト組成物を塗布する工程、露光工程、及びネガ型現像液を用いて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が開示されている。この方法によると、高精度な微細パターンを安定的に形成することが可能となる。 In recent years, a pattern forming method using a negative developer, that is, a developer containing an organic solvent is being developed (see, for example, Patent Documents 9 to 11). For example, Patent Document 11 discloses a step of applying a positive resist composition on a substrate, which increases the solubility in a positive developer and decreases the solubility in a negative developer by irradiation with actinic rays or radiation. There is disclosed a pattern forming method including an exposure step and a step of developing using a negative developer. According to this method, a highly accurate fine pattern can be stably formed.
しかしながら、上記の組成物においては、ラフネス特性、フォーカス余裕度(DOF; Depth Of Focus)、ブリッジ欠陥性能、及び、感度の露光後加熱(PEB)温度依存性について、更なる改善が求められている。 However, in the above composition, further improvement is required for roughness characteristics, focus margin (DOF), bridge defect performance, and sensitivity post-exposure heating (PEB) temperature dependence. .
本発明の目的は、ラフネス特性、フォーカス余裕度、ブリッジ欠陥性能、及び、感度の露光後加熱(PEB)温度依存性に優れた感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、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 an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition excellent in roughness characteristics, focus margin, bridge defect performance, and post-exposure heating (PEB) temperature dependence of sensitivity, and the use thereof Another object of the present invention is to provide a pattern forming method.
本発明は、例えば、以下の通りである。
〔1〕酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を備えた第1繰り返し単位を含み且つ酸の作用により有機溶剤を含んだ現像液に対する溶解度が減少する樹脂と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する第1化合物と、溶剤と、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する第2化合物とを含有した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
For example, the present invention is as follows.
[1] A resin containing a first repeating unit having a group capable of decomposing by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group and having reduced solubility in a developer containing an organic solvent by the action of an acid, actinic rays or radiation An active substance comprising a first compound that generates an acid upon irradiation, a solvent, and a second compound that contains at least one of a fluorine atom and a silicon atom and has basicity or increases basicity by the action of an acid. A light-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
〔2〕前記第2化合物は含窒素化合物である〔1〕に記載の組成物。 [2] The composition according to [1], wherein the second compound is a nitrogen-containing compound.
〔3〕前記第2化合物は低分子化合物である〔1〕又は〔2〕に記載の組成物。 [3] The composition according to [1] or [2], wherein the second compound is a low molecular compound.
〔4〕前記第2化合物は下記一般式(1N)により表される〔1〕〜〔3〕の何れかに記載の組成物。
一般式(1N)中、
Ra、Rb1、Rb2及びRb3は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。Rb1、Rb2及びRb3のうち少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。但し、Rb1、Rb2及びRb3の全てが同時に水素原子となる場合を除く。
Rcは、単結合又は2価の連結基を示す。
Rfは、有機基を表す。
xは0又は1を、yは1又は2を、zは1又は2をそれぞれ表し、x+y+z=3である。
x=z=1のとき、RaとRcとは、互いに結合して、含窒素複素環を形成していてもよい。
z=1のとき、Rfは、フッ素原子又はケイ素原子を含んでいる。
z=2のとき、2つのRfの少なくとも一方は、フッ素原子又はケイ素原子を含んでおり、2つのRc及び2つのRfは、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、2つのRcは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
In general formula (1N),
Ra, Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group. At least two of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 may be bonded to each other to form a ring. However, the case where all of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are simultaneously hydrogen atoms is excluded.
Rc represents a single bond or a divalent linking group.
Rf represents an organic group.
x represents 0 or 1, y represents 1 or 2, z represents 1 or 2, and x + y + z = 3.
When x = z = 1, Ra and Rc may be bonded to each other to form a nitrogen-containing heterocycle.
When z = 1, Rf contains a fluorine atom or a silicon atom.
When z = 2, at least one of the two Rf contains a fluorine atom or a silicon atom, and the two Rc and the two Rf may be the same or different from each other. Two Rc's may be bonded to each other to form a ring.
〔5〕前記第2化合物はオリゴマー又は高分子化合物である〔1〕又は〔2〕に記載の組成物。 [5] The composition according to [1] or [2], wherein the second compound is an oligomer or a polymer compound.
〔6〕前記第2化合物は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含んだ第2繰り返し単位と、塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方を備えた第3繰り返し単位とを含んでいる〔5〕に記載の組成物。 [6] The second compound includes a second repeating unit containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom, and a third repeating unit having at least one of a basic group and a group whose basicity is increased by the action of an acid. [5] The composition according to [5].
〔7〕前記第1繰り返し単位は、下記一般式(I−1)乃至(I−10)からなる群より選択される少なくとも1つにより表される〔1〕〜〔6〕の何れかに記載の組成物。
式中、
Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2により表される基を表す。ここで、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
R1は、(n+1)価の有機基を表す。
R2は、m≧2の場合は各々独立に、単結合又は(n+1)価の有機基を表す。
OPは、各々独立に、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる前記基を表す。n≧2及び/又はm≧2の場合、2以上のOPが互いに結合して、環を形成していてもよい。
Wは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
n及びmは、1以上の整数を表す。
lは、0以上の整数を表す。
L1は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−O−、−Ar−、−SO3−又は−SO2NH−により表される連結基を表す。ここで、Arは、2価の芳香環基を表す。
Rは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。
R0は、水素原子又は有機基を表す。
L3は、(m+2)価の連結基を表す。
RLは、m≧2の場合は各々独立に、(n+1)価の連結基を表す。
RSは、p≧2の場合は各々独立に、置換基を表す。p≧2の場合、複数のRSは、互いに結合して環を形成していてもよい。
pは、0〜3の整数を表す。
Where
Each Ra independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 . Here, Ra2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
R 1 represents an (n + 1) valent organic group.
R 2 independently represents a single bond or an (n + 1) -valent organic group when m ≧ 2.
OP each independently represents the above group which decomposes by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group. When n ≧ 2 and / or m ≧ 2, two or more OPs may be bonded to each other to form a ring.
W represents a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
n and m represent an integer of 1 or more.
l represents an integer of 0 or more.
L 1 represents a linking group represented by —COO—, —OCO—, —CONH—, —O—, —Ar—, —SO 3 — or —SO 2 NH—. Here, Ar represents a divalent aromatic ring group.
Each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
R 0 represents a hydrogen atom or an organic group.
L 3 represents a (m + 2) -valent linking group.
R L each independently represents an (n + 1) -valent linking group when m ≧ 2.
R S each independently represents a substituent when p ≧ 2. For p ≧ 2, plural structured R S may be bonded to each other to form a ring.
p represents an integer of 0 to 3.
〔8〕酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる前記基は、下記一般式(II−1)乃至(II−9)からなる群より選択される少なくとも1つにより表される〔1〕〜〔7〕の何れかに記載の組成物。
式中、
R3は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。2つのR3は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R4は、各々独立に、1価の有機基を表す。少なくとも2つのR4は、互いに結合して、環を形成していてもよい。R3とR4とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R5は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。少なくとも2つのR5は、互いに結合して、環を形成していてもよい。但し、3つの前記R5のうち1つ又は2つが水素原子である場合は、残りの前記R5のうち少なくとも1つは、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。
R6は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R6は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
Where
R 3 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. Two R 3 s may be bonded to each other to form a ring.
R 4 each independently represents a monovalent organic group. At least two R 4 may be bonded to each other to form a ring. R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
R 5 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group. At least two R 5 may be bonded to each other to form a ring. However, when one or two of the three R 5 are hydrogen atoms, at least one of the remaining R 5 represents an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group.
R 6 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 6 may be bonded to each other to form a ring.
〔9〕前記第1繰り返し単位は、下記一般式(III)により表される〔1〕〜〔8〕の何れかに記載の組成物。
式中、
R1は、(n+1)価の有機基を表す。
Raは、水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2により表される基を表す。ここで、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
R3は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R3は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R4は、n≧2の場合は各々独立に、1価の有機基を表す。R4は、互いに結合して、環を形成していてもよい。R3とR4とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
nは、1以上の整数を表す。
Where
R 1 represents an (n + 1) valent organic group.
Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 . Here, Ra2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
R 3 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 3 may be bonded to each other to form a ring.
R 4 each independently represents a monovalent organic group when n ≧ 2. R 4 may be bonded to each other to form a ring. R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
n represents an integer of 1 or more.
〔10〕前記R1は非芳香族性の炭化水素基を表す〔9〕に記載の組成物。 [10] The composition according to [9], wherein R 1 represents a non-aromatic hydrocarbon group.
〔11〕前記R1は脂環状炭化水素基を表す〔10〕に記載の組成物。 [11] The composition according to [10], wherein R 1 represents an alicyclic hydrocarbon group.
〔12〕酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる前記基は前記一般式(II−1)により表わされ、前記R3の少なくとも一方は1価の有機基を表す〔8〕〜〔11〕の何れかに記載の組成物。 [12] The group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group is represented by the general formula (II-1), and at least one of the R 3 represents a monovalent organic group [8] to [11] The composition according to any one of [11].
〔13〕前記第1繰り返し単位は、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる前記基を2つ以上備えている〔1〕〜〔12〕の何れかに記載の組成物。 [13] The composition according to any one of [1] to [12], wherein the first repeating unit includes two or more of the groups that are decomposed by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group.
〔14〕前記樹脂は、アルコール性ヒドロキシ基を備えた繰り返し単位を更に含んでいる〔1〕〜〔13〕の何れかに記載の組成物。 [14] The composition according to any one of [1] to [13], wherein the resin further includes a repeating unit having an alcoholic hydroxy group.
〔15〕前記樹脂は、シアノ基を備えた繰り返し単位を更に含んでいる〔1〕〜〔14〕の何れかに記載の組成物。 [15] The composition according to any one of [1] to [14], wherein the resin further includes a repeating unit having a cyano group.
〔16〕前記樹脂は、酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位を更に含んでいる〔1〕〜〔15〕の何れかに記載の組成物。 [16] The composition according to any one of [1] to [15], wherein the resin further includes a repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate a carboxy group.
〔17〕〔1〕〜〔16〕の何れかに記載の組成物を用いて形成されたレジストパターン。 [17] A resist pattern formed using the composition according to any one of [1] to [16].
〔18〕(A)〔1〕〜〔16〕の何れかに記載の組成物を用いて膜を形成することと、(B)前記膜を露光することと、(C)前記露光された膜を現像することとを含んだパターン形成方法。 [18] (A) forming a film using the composition according to any one of [1] to [16], (B) exposing the film, and (C) the exposed film Forming a pattern.
〔19〕前記現像は有機溶剤を含んだ現像液を用いて行われる〔18〕に記載の方法。 [19] The method according to [18], wherein the development is performed using a developer containing an organic solvent.
〔20〕前記現像液に含まれる前記有機溶剤は、エステル系、ケトン系、アルコール系、アミド系、エーテル系、及び炭化水素系の何れかである〔19〕に記載の方法。 [20] The method according to [19], wherein the organic solvent contained in the developer is any of ester, ketone, alcohol, amide, ether, and hydrocarbon.
〔21〕前記現像により形成されるパターンはネガ型である〔19〕又は〔20〕に記載の方法。 [21] The method according to [19] or [20], wherein the pattern formed by the development is a negative type.
本発明によると、ラフネス特性、フォーカス余裕度、ブリッジ欠陥性能、及び、感度の露光後加熱(PEB)温度依存性に優れた感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、それを用いたパターン形成方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition excellent in roughness characteristics, focus margin, bridge defect performance, and post-exposure heating (PEB) temperature dependence of sensitivity, and the same are used. A pattern forming method can be provided.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、ここでは、置換又は無置換を明示していない基及び原子団には、置換基を有していないものと置換基を有しているものとの双方が含まれることとする。例えば、置換又は無置換を明示していない「アルキル基」は、置換基を有していないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有しているアルキル基(置換アルキル基)をも包含することとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the groups and atomic groups that do not explicitly indicate substitution or non-substitution include both those that do not have a substituent and those that have a substituent. For example, an “alkyl group” that does not clearly indicate substitution or unsubstituted is not only an alkyl group that does not have a substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group that has a substituent (substituted alkyl group) Is also included.
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物>
まず、本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物について説明する。この組成物は、ネガ型の現像に用いてもよく、ポジ型の現像に用いてもよい。即ち、この組成物は、有機溶剤を含んだ現像液を用いた現像に用いてもよく、アルカリ現像液を用いた現像に用いてもよい。本発明に係る組成物は、典型的には、ネガ型の現像、即ち有機溶剤を含んだ現像液を用いた現像に用いられる。即ち、本発明に係る組成物は、典型的には、ネガ型のレジスト組成物である。
<Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition>
First, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention will be described. This composition may be used for negative development or positive development. That is, this composition may be used for development using a developer containing an organic solvent, or may be used for development using an alkali developer. The composition according to the present invention is typically used for negative development, that is, development using a developer containing an organic solvent. That is, the composition according to the present invention is typically a negative resist composition.
本発明に係る組成物は、(a)酸の作用により有機溶剤を含んだ現像液に対する溶解度が減少する樹脂(以下、酸分解性樹脂ともいう)と、(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(以下、酸発生剤ともいう)と、(c)溶剤と、(d)フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する化合物とを含んでいる。
また、この組成物は、(e)塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する、(d)以外の化合物;(f)活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物;(g)疎水性樹脂;(h)界面活性剤;及び(i)その他の添加剤の少なくとも1つを更に含んでいてもよい。以下、これら各成分について、順に説明する。
The composition according to the present invention comprises (a) a resin whose solubility in a developer containing an organic solvent is reduced by the action of an acid (hereinafter also referred to as an acid-decomposable resin), and (b) irradiation with actinic rays or radiation. A compound that generates an acid (hereinafter also referred to as an acid generator), (c) a solvent, and (d) at least one of a fluorine atom and a silicon atom, has basicity or increases basicity by the action of an acid. And a compound to be included.
In addition, this composition comprises (e) a compound having basicity or increased basicity by the action of an acid, a compound other than (d); (f) a basicity that decreases in basicity upon irradiation with actinic rays or radiation. Or (a) a hydrophobic resin; (h) a surfactant; and (i) at least one of other additives. Hereinafter, each of these components will be described in order.
(a)酸分解性樹脂
本発明に係る組成物は、酸分解性樹脂を含んでいる。酸分解性樹脂は、酸分解性基として、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位(P)を含んでいる。
(A) Acid-decomposable resin The composition according to the present invention contains an acid-decomposable resin. The acid-decomposable resin includes a repeating unit (P) having a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group as an acid-decomposable group.
本発明者らは、酸分解性基の少なくとも一部が酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基である場合、例えば、酸分解性基が酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基のみからなる場合と比較して、例えば、感度、限界解像力、ラフネス特性、露光ラチチュード(EL)、露光後加熱(PEB)温度依存性、及びフォーカス余裕度(DOF)が向上することを見出している。その理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは、以下のように推測している。即ち、本発明者らは、酸分解性基の少なくとも一部として酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を用いると、酸分解性樹脂の反応性が向上すると共に、酸分解性基の分解による上記樹脂の極性変化が大きくなり、有機溶剤を含んだ現像液に対する溶解コントラストが向上するためであると考えている。 In the case where at least part of the acid-decomposable group is a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group, for example, the acid-decomposable group decomposes by the action of an acid to form a carboxy group. It has been found that, for example, sensitivity, limit resolving power, roughness characteristics, exposure latitude (EL), post-exposure heating (PEB) temperature dependency, and focus margin (DOF) are improved as compared with the case where only the generated group is formed. ing. The reason for this is not always clear, but the present inventors speculate as follows. That is, the present inventors have improved the reactivity of the acid-decomposable resin as well as the acid-decomposability by using a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group as at least a part of the acid-decomposable group. This is considered to be because the polarity change of the resin due to the decomposition of the group becomes large and the dissolution contrast with respect to the developer containing the organic solvent is improved.
また、本発明者らは、酸分解性基の少なくとも一部が酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基である場合、酸分解性基が酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基のみからなる場合と比較して、例えば、露光後加熱(PEB)時の膜厚の低下を抑制できることを見出している。本発明者らは、これは、前者の場合、後者の場合と比較して、酸の作用による分解の前後での樹脂の極性の変化がより大きいためであると考えている。なお、この極性変化の大きさの差異は、酸の作用により脱離する保護基の分子量が小さい場合に特に顕著である。 In addition, when the present invention is a group in which at least a part of the acid-decomposable group is decomposed by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group, the acid-decomposable group is decomposed by the action of an acid to form a carboxy group. It has been found that, for example, a decrease in film thickness during post-exposure heating (PEB) can be suppressed as compared with the case where only the generated groups are formed. The present inventors believe that this is because the change in the polarity of the resin before and after decomposition by the action of an acid is greater in the former case than in the latter case. This difference in the magnitude of the polarity change is particularly remarkable when the molecular weight of the protecting group that is eliminated by the action of an acid is small.
なお、上記の基が酸の作用により分解して生じ得るアルコール性ヒドロキシ基のpKaは、例えば12以上であり、典型的には12以上且つ20以下である。このpKaが過度に小さいと、酸分解性樹脂を含んだ組成物の安定性が低下し、性能の経時変動が大きくなる場合がある。なお、ここで「pKa」とは、富士通株式会社製「ACD/pKa DB」を用いて、カスタマイズをしていない初期設定のもとで計算した値である。 The pKa of the alcoholic hydroxy group that can be generated by the above group being decomposed by the action of an acid is, for example, 12 or more, and typically 12 or more and 20 or less. If this pKa is excessively small, the stability of the composition containing the acid-decomposable resin is lowered, and the performance variation with time may increase. Here, “pKa” is a value calculated using “ACD / pKa DB” manufactured by Fujitsu Limited under an initial setting that is not customized.
上記の繰り返し単位(P)は、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を2つ以上備えていることが好ましい。こうすると、酸分解性樹脂を含んだ組成物の限界解像力及びラフネス特性を更に向上させることができる。 The repeating unit (P) preferably has two or more groups that decompose by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group. If it carries out like this, the limit resolving power and roughness characteristic of the composition containing acid-decomposable resin can further be improved.
繰り返し単位(P)は、下記一般式(I−1)乃至(I−10)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることが好ましい。この繰り返し単位は、下記一般式(I−1)乃至(I−3)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることがより好ましく、下記一般式(I−1)により表されることが更に好ましい。
式中、
Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2により表される基を表す。ここで、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
R1は、(n+1)価の有機基を表す。
R2は、m≧2の場合は各々独立に、単結合又は(n+1)価の有機基を表す。
OPは、各々独立に、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる前記基を表す。n≧2及び/又はm≧2の場合、2以上のOPが互いに結合して、環を形成していてもよい。
Wは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
n及びmは、1以上の整数を表す。なお、一般式(I−2)、(I−3)又は(I−8)においてR2が単結合を表す場合、nは1である。
lは、0以上の整数を表す。
L1は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−O−、−Ar−、−SO3−又は−SO2NH−により表される連結基を表す。ここで、Arは、2価の芳香環基を表す。
Rは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。
R0は、水素原子又は有機基を表す。
L3は、(m+2)価の連結基を表す。
RLは、m≧2の場合は各々独立に、(n+1)価の連結基を表す。
RSは、p≧2の場合は各々独立に、置換基を表す。p≧2の場合、複数のRSは、互いに結合して環を形成していてもよい。
pは、0〜3の整数を表す。
Where
Each Ra independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 . Here, Ra2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
R 1 represents an (n + 1) valent organic group.
R 2 independently represents a single bond or an (n + 1) -valent organic group when m ≧ 2.
OP each independently represents the above group which decomposes by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group. When n ≧ 2 and / or m ≧ 2, two or more OPs may be bonded to each other to form a ring.
W represents a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
n and m represent an integer of 1 or more. In general formula (I-2), (I-3) or (I-8), n is 1 when R 2 represents a single bond.
l represents an integer of 0 or more.
L 1 represents a linking group represented by —COO—, —OCO—, —CONH—, —O—, —Ar—, —SO 3 — or —SO 2 NH—. Here, Ar represents a divalent aromatic ring group.
Each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
R 0 represents a hydrogen atom or an organic group.
L 3 represents a (m + 2) -valent linking group.
R L each independently represents an (n + 1) -valent linking group when m ≧ 2.
R S each independently represents a substituent when p ≧ 2. For p ≧ 2, plural structured R S may be bonded to each other to form a ring.
p represents an integer of 0 to 3.
Raは、水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2により表される基を表す。Raは、水素原子又は炭素数が1〜10のアルキル基であることが好ましく、水素原子又はメチル基であることがより好ましい。 Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 . Ra is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Wは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。Wは、メチレン基又は酸素原子であることが好ましい。 W represents a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom. W is preferably a methylene group or an oxygen atom.
R1は、(n+1)価の有機基を表す。R1は、好ましくは、非芳香族性の炭化水素基である。この場合、R1は、鎖状炭化水素基であってもよく、脂環状炭化水素基であってもよい。R1は、より好ましくは、脂環状炭化水素基である。 R 1 represents an (n + 1) valent organic group. R 1 is preferably a non-aromatic hydrocarbon group. In this case, R 1 may be a chain hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group. R 1 is more preferably an alicyclic hydrocarbon group.
R2は、単結合又は(n+1)価の有機基を表す。R2は、好ましくは、単結合又は非芳香族性の炭化水素基である。この場合、R2は、鎖状炭化水素基であってもよく、脂環状炭化水素基であってもよい。 R 2 represents a single bond or an (n + 1) valent organic group. R 2 is preferably a single bond or a non-aromatic hydrocarbon group. In this case, R 2 may be a chain hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group.
R1及び/又はR2が鎖状炭化水素基である場合、この鎖状炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。また、この鎖状炭化水素基の炭素数は、1〜8であることが好ましい。例えば、R1及び/又はR2がアルキレン基である場合、R1及び/又はR2は、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基又はsec−ブチレン基であることが好ましい。 When R 1 and / or R 2 is a chain hydrocarbon group, the chain hydrocarbon group may be linear or branched. The chain hydrocarbon group preferably has 1 to 8 carbon atoms. For example, when R 1 and / or R 2 is an alkylene group, R 1 and / or R 2 are methylene group, ethylene group, n-propylene group, isopropylene group, n-butylene group, isobutylene group or sec- A butylene group is preferred.
R1及び/又はR2が脂環状炭化水素基である場合、この脂環状炭化水素基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。この脂環状炭化水素基は、例えば、モノシクロ、ビシクロ、トリシクロ又はテトラシクロ構造を備えている。この脂環状炭化水素基の炭素数は、通常は5以上であり、6〜30であることが好ましく、7〜25であることがより好ましい。 When R 1 and / or R 2 is an alicyclic hydrocarbon group, the alicyclic hydrocarbon group may be monocyclic or polycyclic. This alicyclic hydrocarbon group has, for example, a monocyclo, bicyclo, tricyclo or tetracyclo structure. The carbon number of this alicyclic hydrocarbon group is usually 5 or more, preferably 6 to 30, and more preferably 7 to 25.
この脂環状炭化水素基としては、例えば、以下に列挙する部分構造を備えたものが挙げられる。これら部分構造の各々は、置換基を有していてもよい。また、これら部分構造の各々において、メチレン基(−CH2−)は、酸素原子(−O−)、硫黄原子(−S−)、カルボニル基〔−C(=O)−〕、スルホニル基〔−S(=O)2−〕、スルフィニル基〔−S(=O)−〕、又はイミノ基〔−N(R)−〕(Rは水素原子若しくはアルキル基)によって置換されていてもよい。
例えば、R1及び/又はR2がシクロアルキレン基である場合、R1及び/又はR2は、アダマンチレン基、ノルアダマンチレン基、デカヒドロナフチレン基、トリシクロデカニレン基、テトラシクロドデカニレン基、ノルボルニレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基、シクロデカニレン基、又はシクロドデカニレン基であることが好ましく、アダマンチレン基、ノルボルニレン基、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基、テトラシクロドデカニレン基又はトリシクロデカニレン基であることがより好ましい。 For example, when R 1 and / or R 2 is a cycloalkylene group, R 1 and / or R 2 may be an adamantylene group, a noradamantylene group, a decahydronaphthylene group, a tricyclodecanylene group, a tetracyclododeca group. Nylene group, norbornylene group, cyclopentylene group, cyclohexylene group, cycloheptylene group, cyclooctylene group, cyclodecanylene group, or cyclododecanylene group are preferable, and adamantylene group, norbornylene group, cyclohexylene group, cyclopentylene It is more preferably a len group, a tetracyclododecanylene group or a tricyclodecanylene group.
R1及び/又はR2の非芳香族性の炭化水素基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜4のアルコキシ基、カルボキシ基、及び炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基及びアルコキシカルボニル基は、置換基を更に有していてもよい。この置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、及びアルコキシ基が挙げられる。 The non-aromatic hydrocarbon group of R 1 and / or R 2 may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a carboxy group, and an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms. The above alkyl group, alkoxy group and alkoxycarbonyl group may further have a substituent. As this substituent, a hydroxy group, a halogen atom, and an alkoxy group are mentioned, for example.
L1は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−O−、−Ar−、−SO3−又は−SO2NH−により表される連結基を表す。ここで、Arは、2価の芳香環基を表す。L1は、好ましくは−COO−、−CONH−又は−Ar−により表される連結基であり、より好ましくは−COO−又は−CONH−により表される連結基である。 L 1 represents a linking group represented by —COO—, —OCO—, —CONH—, —O—, —Ar—, —SO 3 — or —SO 2 NH—. Here, Ar represents a divalent aromatic ring group. L 1 is preferably a linking group represented by —COO—, —CONH— or —Ar—, and more preferably a linking group represented by —COO— or —CONH—.
Rは、水素原子又はアルキル基を表す。アルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基の炭素数は、好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜3である。Rは、好ましくは水素原子又はメチル基であり、より好ましくは水素原子である。 R represents a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group may be linear or branched. Carbon number of this alkyl group becomes like this. Preferably it is 1-6, More preferably, it is 1-3. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom.
R0は、水素原子又は有機基を表す。有機基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキニル基、及びアルケニル基が挙げられる。R0は、好ましくは、水素原子又はアルキル基であり、より好ましくは、水素原子又はメチル基である。 R 0 represents a hydrogen atom or an organic group. Examples of the organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkynyl group, and an alkenyl group. R 0 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
L3は、(m+2)価の連結基を表す。即ち、L3は、3価以上の連結基を表す。このような連結基としては、例えば、後掲の具体例における対応した基が挙げられる。 L 3 represents a (m + 2) -valent linking group. That is, L 3 represents a trivalent or higher linking group. Examples of such a linking group include corresponding groups in specific examples described later.
RLは、(n+1)価の連結基を表す。即ち、RLは、2価以上の連結基を表す。このような連結基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基及び後掲の具体例における対応した基が挙げられる。RLは、互いに結合して又は下記RSと結合して、環構造を形成していてもよい。 R L represents a (n + 1) -valent linking group. That is, R L represents a divalent or higher linking group. Examples of such a linking group include an alkylene group, a cycloalkylene group, and corresponding groups in the specific examples described below. R L may be bonded to each other or bonded to the following R S to form a ring structure.
RSは、置換基を表す。この置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、及びハロゲン原子が挙げられる。 R S represents a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, and a halogen atom.
nは、1以上の整数である。nは、1〜3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。また、nを2以上とすると、有機溶剤を含んだ現像液に対する溶解コントラストを更に向上させることが可能となる。従って、こうすると、限界解像力及びラフネス特性を更に向上させることができる。 n is an integer of 1 or more. n is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2. When n is 2 or more, it is possible to further improve the dissolution contrast with respect to a developer containing an organic solvent. Accordingly, in this way, the limit resolution and roughness characteristics can be further improved.
mは、1以上の整数である。mは、1〜3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。
lは、0以上の整数である。lは、0又は1であることが好ましい。
pは、0〜3の整数である。
m is an integer of 1 or more. m is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
l is an integer of 0 or more. l is preferably 0 or 1.
p is an integer of 0-3.
以下に、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位の具体例を示す。なお、具体例中、Ra及びOPは、一般式(I−1)乃至(I−3)における各々と同義である。また、複数のOPが互いに結合して環を形成している場合、対応する環構造は、便宜上「O−P−O」と表記している。
酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基は、下記一般式(II−1)〜(II−4)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることが好ましい。
式中、
R3は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R3は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R4は、各々独立に、1価の有機基を表す。R4は、互いに結合して、環を形成していてもよい。R3とR4とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R5は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。少なくとも2つのR5は、互いに結合して、環を形成していてもよい。但し、3つの前記R5のうち1つ又は2つが水素原子である場合は、残りの前記R5のうち少なくとも1つは、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。
Where
R 3 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 3 may be bonded to each other to form a ring.
R 4 each independently represents a monovalent organic group. R 4 may be bonded to each other to form a ring. R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
R 5 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group. At least two R 5 may be bonded to each other to form a ring. However, when one or two of the three R 5 are hydrogen atoms, at least one of the remaining R 5 represents an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group.
酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基は、下記一般式(II−5)〜(II−9)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることも好ましい。
式中、
R4は、一般式(II−1)〜(II−3)におけるものと同義である。
R6は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R6は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基は、一般式(II−1)乃至(II−3)から選択される少なくとも1つにより表されることがより好ましく、一般式(II−1)又は(II−3)により表されることが更に好ましく、一般式(II−1)により表されることが特に好ましい。
Where
R 4 has the same meaning as in general formulas (II-1) to (II-3).
R 6 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 6 may be bonded to each other to form a ring.
The group that decomposes by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group is more preferably represented by at least one selected from the general formulas (II-1) to (II-3). More preferably, it is represented by 1) or (II-3), and particularly preferably represented by formula (II-1).
R3は、上述した通り、水素原子又は1価の有機基を表す。R3は、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。 R 3 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group as described above. R 3 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
R3のアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。R3のアルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。R3のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、及びn−ブチル基が挙げられる。 The alkyl group for R 3 may be linear or branched. The number of carbon atoms in the alkyl group of R 3 is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 3. Examples of the alkyl group for R 3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group.
R3のシクロアルキル基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。R3のシクロアルキル基の炭素数は、3〜10であることが好ましく、4〜8であることがより好ましい。R3のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、及びアダマンチル基が挙げられる。 The cycloalkyl group for R 3 may be monocyclic or polycyclic. The number of carbon atoms in the cycloalkyl group represented by R 3 is preferably 3 to 10, and more preferably 4 to 8. Examples of the cycloalkyl group represented by R 3 include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group.
また、一般式(II−1)において、R3の少なくとも一方は、1価の有機基であることが好ましい。このような構成を採用すると、特に高い感度を達成することができる。 In the general formula (II-1), at least one of R 3 is preferably a monovalent organic group. When such a configuration is employed, particularly high sensitivity can be achieved.
R4は、1価の有機基を表す。R4は、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。これらアルキル基及びシクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。 R 4 represents a monovalent organic group. R 4 is preferably an alkyl group or a cycloalkyl group, and more preferably an alkyl group. These alkyl groups and cycloalkyl groups may have a substituent.
R4のアルキル基は、置換基を有していないか、又は、1つ以上のアリール基及び/又は1つ以上のシリル基を置換基として有していることが好ましい。無置換アルキル基の炭素数は、1〜20であることが好ましい。1つ以上のアリール基により置換されたアルキル基におけるアルキル基部分の炭素数は、1〜25であることが好ましい。1つ以上のシリル基により置換されたアルキル基におけるアルキル基部分の炭素数は、1〜30であることが好ましい。また、R4のシクロアルキル基が置換基を有していない場合、その炭素数は、3〜20であることが好ましい。 The alkyl group represented by R 4 preferably has no substituent, or preferably has one or more aryl groups and / or one or more silyl groups as substituents. The carbon number of the unsubstituted alkyl group is preferably 1-20. It is preferable that carbon number of the alkyl group part in the alkyl group substituted by one or more aryl groups is 1-25. It is preferable that carbon number of the alkyl group part in the alkyl group substituted by the 1 or more silyl group is 1-30. Also, if the cycloalkyl group R 4 does not have a substituent, the carbon number thereof is preferably from 3 to 20.
R5は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。但し、3つのR5のうち1つ又は2つが水素原子である場合は、残りのR5のうち少なくとも1つは、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。R5は、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。アルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基を有していなくてもよい。アルキル基が置換基を有していない場合、その炭素数は、1〜6であることが好ましく、1〜3であることが好ましい。 R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group. However, when one or two of the three R 5 are hydrogen atoms, at least one of the remaining R 5 represents an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group. R 5 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group may have a substituent or may not have a substituent. When the alkyl group does not have a substituent, the carbon number is preferably 1 to 6, and preferably 1 to 3.
R6は、上述した通り、水素原子又は1価の有機基を表す。R6は、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又は置換基を有していないアルキル基であることが更に好ましい。R6は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜10であり且つ置換基を有していないアルキル基であることが更に好ましい。 R 6 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group as described above. R 6 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and further preferably a hydrogen atom or an alkyl group having no substituent. R 6 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and having no substituent.
なお、R4、R5及びR6のアルキル基及びシクロアルキル基としては、例えば、先にR3について説明したのと同様のものが挙げられる。 Examples of the alkyl group and cycloalkyl group of R 4 , R 5, and R 6 include the same as those described above for R 3 .
以下に、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基の具体例を示す。
上述した通り、繰り返し単位(P)は、上記一般式(I−1)により表されることが特に好ましい。また、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基は、上記一般式(II−1)により表されることが特に好ましい。即ち、繰り返し単位(P)は、下記一般式(III)により表されることが特に好ましい。
式中、R1、Ra、R3、R4、及びnは、一般式(I−1)及び(II−1)における各々と同義である。 Wherein, R 1, Ra, R 3 , R 4, and n are as defined above in the general formula (I-1) and (II-1).
繰り返し単位(P)の好ましい態様として、例えば、下記一般式(D−1)により表される部分構造を有するものも挙げられる。
式中、
LD1は、単結合又は2価以上の連結基を表す。
RDは、各々独立に、水素原子、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。3つのRDのうち少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
XD1は、単結合、又は、炭素数が1以上の連結基を表す。
LD1、RD及びXD1は、互いに結合して、環を形成していてもよい。また、LD1、RD及びXD1の少なくとも1つは、ポリマーの主鎖を構成している炭素原子と結合して、環を形成していてもよい。
RD1は、各々独立に、水素原子、アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。2つのRD1は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
Where
L D1 represents a single bond or a divalent or higher valent linking group.
R D each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group. At least two of the three R D are bonded to each other, they may form a ring.
X D1 represents a single bond or a linking group having 1 or more carbon atoms.
L D1 , R D and X D1 may be bonded to each other to form a ring. Further, at least one of L D1 , R D and X D1 may be bonded to a carbon atom constituting the main chain of the polymer to form a ring.
R D1 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cycloalkyl group. Two R D1 may be bonded to each other to form a ring.
LD1により表される2価以上の連結基としては、例えば、−COO−、−OCO−、−CONH−、−O−、−Ar−、−SO3−、−SO2NH−、アルキレン基、シクロアルキレン基、又は、これらの2以上の組み合わせにより表される連結基が挙げられる。ここで、Arは、2価の芳香環基を表す。 Examples of the divalent or higher linking group represented by L D1 include —COO—, —OCO—, —CONH—, —O—, —Ar—, —SO 3 —, —SO 2 NH—, and an alkylene group. , A cycloalkylene group, or a linking group represented by a combination of two or more thereof. Here, Ar represents a divalent aromatic ring group.
LD1がアルキレン基を含んでいる場合、このアルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は、1〜6であることが好ましく、1〜3であることが更に好ましく、1であることが特に好ましい。このようなアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、及びプロピレン基が挙げられる。 When L D1 contains an alkylene group, the alkylene group may be linear or branched. The alkylene group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom. Examples of such an alkylene group include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
LD1がシクロアルキレン基を含んでいる場合、このシクロアルキレン基の炭素数は、3〜10であることが好ましく、5〜7であることが更に好ましい。このようなシクロアルキレン基としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、及びシクロヘキシレン基が挙げられる。 When L D1 contains a cycloalkylene group, the cycloalkylene group preferably has 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 5 to 7 carbon atoms. Examples of such a cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, and a cyclohexylene group.
これらアルキレン基及びシクロアルキレン基の各々は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等のハロゲン原子;メルカプト基;ヒドロキシ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基及びベンジルオキシ基のアルコキシ基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロヘプチル基等のシクロアルキル基;シアノ基;ニトロ基;スルホニル基;シリル基;エステル基;アシル基;ビニル基;及びアリール基が挙げられる。 Each of these alkylene groups and cycloalkylene groups may have a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom and bromine atom; mercapto group; hydroxy group; alkoxy group of methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, t-butoxy group and benzyloxy group; Cycloalkyl groups such as propyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl; cyano group; nitro group; sulfonyl group; silyl group; ester group; acyl group; vinyl group;
LD1は、−COO−を含んでいることが好ましく、−COO−とアルキレン基との組み合わせにより表される連結基であることがより好ましく、−COO−(CH2)n−により表される連結基であることが更に好ましい。ここで、nは自然数を表し、1〜6であることが好ましく、1〜3であることが更に好ましく、1であることが特に好ましい。 L D1 preferably contains —COO—, more preferably a linking group represented by a combination of —COO— and an alkylene group, and represented by —COO— (CH 2 ) n —. More preferably, it is a linking group. Here, n represents a natural number, preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 1.
また、LD1が−COO−とアルキレン基との組み合わせにより表される連結基である場合、このアルキレン基とRDとが互いに結合して環を形成する態様も好ましい。 In addition, when L D1 is a linking group represented by a combination of —COO— and an alkylene group, an embodiment in which this alkylene group and RD are bonded to each other to form a ring is also preferable.
RDにより表されるアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基の炭素数は、好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜3である。 The alkyl group represented by RD may be linear or branched. Carbon number of this alkyl group becomes like this. Preferably it is 1-6, More preferably, it is 1-3.
RDにより表されるシクロアルキル基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、及びアダマンチル基が挙げられる。
3つのRDのうち少なくとも2つが互いに結合して形成し得る環は、5〜7員環であることが好ましく、6員環であることがより好ましい。
The cycloalkyl group represented by RD may be monocyclic or polycyclic. Examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group.
Ring at least two that can formed by bonding of the three R D is preferably a 5- to 7-membered ring, more preferably a 6-membered ring.
XD1により表される炭素数が1以上の連結基としては、例えば、アルキレン基が挙げられる。このアルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は、1〜6であることが好ましく、1〜3であることが更に好ましく、1であることが特に好ましい。このようなアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、及びプロピレン基が挙げられる。 The number of carbon atoms represented by X D1 are as one or more linking groups, for example, alkylene group. This alkylene group may be linear or branched. The alkylene group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom. Examples of such an alkylene group include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
RD1により表されるアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基の炭素数は、好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜3である。 The alkyl group represented by R D1 may be linear or branched. Carbon number of this alkyl group becomes like this. Preferably it is 1-6, More preferably, it is 1-3.
RD1により表されるシクロアルキル基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。このシクロアルキル基としては、例えば、RDにより表されるシクロアルキル基として先に説明したのと同様のものが挙げられる。 The cycloalkyl group represented by R D1 may be monocyclic or polycyclic. Examples of the cycloalkyl group include those described above as the cycloalkyl group represented by RD .
2つのRD1が互いに結合して形成し得る環は、単環式であってもよく、多環式であってもよいが、溶剤への溶解性の観点から、単環式であることがより好ましい。また、この環は、5〜7員環であることが好ましく、6員環であることがより好ましい。 The ring that can be formed by bonding two R D1 to each other may be monocyclic or polycyclic, but may be monocyclic from the viewpoint of solubility in a solvent. More preferred. Moreover, this ring is preferably a 5- to 7-membered ring, and more preferably a 6-membered ring.
上記一般式(D−1)により表される繰り返し単位(P)は、典型的には、下記一般式(D−2)により表される構成を有している。
式中、
Raは、上記一般式(I−1)におけるものと同義である。Raは、メチル基であることが特に好ましい。
Where
Ra has the same meaning as that in formula (I-1). Ra is particularly preferably a methyl group.
LD1、RD、XD1及びRD1は、上記一般式(D−1)における各々と同義である。 L D1 , R D , X D1 and R D1 have the same meanings as those in General Formula (D-1).
以下に、一般式(D−1)により表される繰り返し単位(P)の具体例を挙げる。
酸分解性樹脂は、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位(P)を2種類以上含んでいてもよい。このような構成を採用すると、反応性及び/又は現像性の微調整が可能となり、諸性能の最適化が容易となる。 The acid-decomposable resin may contain two or more types of repeating units (P) having a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group. Employing such a configuration makes it possible to finely adjust the reactivity and / or developability and facilitate optimization of various performances.
酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位の含有量は、酸分解性樹脂の全繰り返し単位に対して、好ましくは10mol%〜100mol%の範囲内とし、より好ましくは30mol%〜90mol%の範囲内とし、更に好ましくは50mol%〜80mol%の範囲内とする。 The content of the repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group is preferably in the range of 10 mol% to 100 mol%, more preferably, based on all repeating units of the acid-decomposable resin. Is in the range of 30 mol% to 90 mol%, more preferably in the range of 50 mol% to 80 mol%.
酸分解性樹脂は、上記の繰り返し単位(P)以外に、他の繰り返し単位を更に含んでいてもよい。他の繰り返し単位としては、例えば、以下に説明するものが挙げられる。 The acid-decomposable resin may further contain other repeating units in addition to the repeating unit (P). Examples of other repeating units include those described below.
(A)極性基を有する繰り返し単位
酸分解性樹脂は、極性基を有する繰り返し単位(A)を更に含んでいることが好ましい。こうすると、例えば、酸分解性樹脂を含んだ組成物の感度を更に向上させることができる。
(A) Repeating unit having a polar group The acid-decomposable resin preferably further contains a repeating unit (A) having a polar group. If it carries out like this, the sensitivity of the composition containing acid-decomposable resin can further be improved, for example.
繰り返し単位(A)が含み得る「極性基」としては、例えば、以下の(1)〜(4)が挙げられる。なお、以下において、「電気陰性度」とは、Paulingによる値を意味している。 Examples of the “polar group” that the repeating unit (A) may contain include the following (1) to (4). In the following, “electronegativity” means a value by Pauling.
(1)酸素原子と、酸素原子との電気陰性度の差が1.1以上である原子とが、単結合により結合した構造を含む官能基
このような極性基としては、例えば、ヒドロキシ基などのO−Hにより表される構造を含んだ基が挙げられる。
(1) A functional group including a structure in which an oxygen atom and an atom having an electronegativity difference of 1.1 or more are bonded by a single bond. Examples of such a polar group include a hydroxy group and the like. And a group containing a structure represented by O—H.
(2)窒素原子と、窒素原子との電気陰性度の差が0.6以上である原子とが、単結合により結合した構造を含む官能基
このような極性基としては、例えば、アミノ基などのN−Hにより表される構造を含んだ基が挙げられる。
(2) Functional group including a structure in which a nitrogen atom and an atom having a difference in electronegativity of the nitrogen atom of 0.6 or more are bonded by a single bond. Examples of such a polar group include an amino group and the like. And a group containing a structure represented by N—H.
(3)電気陰性度が0.5以上異なる2つの原子が二重結合又は三重結合により結合した構造を含む官能基
このような極性基としては、例えば、C≡N、C=O、N=O、S=O又はC=Nにより表される構造を含んだ基が挙げられる。
(3) Functional group including a structure in which two atoms having electronegativity different by 0.5 or more are bonded by a double bond or a triple bond. Examples of such a polar group include C≡N, C═O, N = And a group containing a structure represented by O, S═O or C═N.
(4)イオン性部位を有する官能基
このような極性基としては、例えば、N+又はS+により表される部位を有する基が挙げられる。
(4) Functional group having an ionic moiety Examples of such a polar group include a group having a moiety represented by N + or S + .
繰り返し単位(A)が含み得る「極性基」は、例えば、(I)ヒドロキシ基、(II)シアノ基、(III)ラクトン基、(IV)カルボン酸基又はスルホン酸基、(V)アミド基、スルホンアミド基又はこれらの誘導体に対応した基、(VI)アンモニウム基又はスルホニウム基、及び、これらの2以上を組み合わせてなる基からなる群より選択される少なくとも1つである。 The “polar group” that the repeating unit (A) can contain includes, for example, (I) hydroxy group, (II) cyano group, (III) lactone group, (IV) carboxylic acid group or sulfonic acid group, (V) amide group , A group corresponding to a sulfonamide group or a derivative thereof, (VI) an ammonium group or a sulfonium group, and at least one selected from the group consisting of a combination of two or more thereof.
この極性基は、アルコール性ヒドロキシ基、シアノ基、ラクトン基、又は、シアノラクトン構造を含んだ基であることが特に好ましい。
酸分解性樹脂にアルコール性ヒドロキシ基を備えた繰り返し単位を更に含有させると、酸分解性樹脂を含んだ組成物の露光ラチチュード(EL)を更に向上させることができる。
酸分解性樹脂にシアノ基を備えた繰り返し単位を更に含有させると、酸分解性樹脂を含んだ組成物の感度を更に向上させることができる。
酸分解性樹脂にラクトン基を備えた繰り返し単位を更に含有させると、有機溶剤を含んだ現像液に対する溶解コントラストを更に向上させることができる。また、こうすると、酸分解性樹脂を含んだ組成物のドライエッチング耐性、塗布性、及び基板との密着性を更に向上させることも可能となる。
This polar group is particularly preferably an alcoholic hydroxy group, a cyano group, a lactone group, or a group containing a cyanolactone structure.
When the acid-decomposable resin further contains a repeating unit having an alcoholic hydroxy group, the exposure latitude (EL) of the composition containing the acid-decomposable resin can be further improved.
When the acid-decomposable resin further contains a repeating unit having a cyano group, the sensitivity of the composition containing the acid-decomposable resin can be further improved.
If the acid-decomposable resin further contains a repeating unit having a lactone group, the dissolution contrast with respect to the developer containing an organic solvent can be further improved. This also makes it possible to further improve the dry etching resistance, coating properties, and adhesion to the substrate of the composition containing the acid-decomposable resin.
酸分解性樹脂にシアノ基を有するラクトン構造を含んだ基を備えた繰り返し単位を更に含有させると、有機溶剤を含んだ現像液に対する溶解コントラストを更に向上させることができる。また、こうすると、酸分解性樹脂を含んだ組成物の感度、ドライエッチング耐性、塗布性、及び基板との密着性を更に向上させることも可能となる。加えて、こうすると、シアノ基及びラクトン基のそれぞれに起因した機能を単一の繰り返し単位に担わせることが可能となり、酸分解性樹脂の設計の自由度を更に増大させることも可能となる。 When the acid-decomposable resin further contains a repeating unit having a group containing a lactone structure having a cyano group, the dissolution contrast with respect to a developer containing an organic solvent can be further improved. This also makes it possible to further improve the sensitivity, dry etching resistance, applicability, and adhesion to the substrate of the composition containing the acid-decomposable resin. In addition, this makes it possible for a single repeating unit to have a function attributable to each of the cyano group and the lactone group, thereby further increasing the degree of freedom in designing the acid-decomposable resin.
以下に、「極性基」が含み得る構造の具体例を挙げる。
好ましい繰り返し単位(A)としては、例えば、上記の繰り返し単位(P)において、「酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基」を「アルコール性ヒドロキシ基」に置換したものが挙げられる。 Preferable repeating units (A) include, for example, those obtained by substituting “alcoholic hydroxy groups” in the above repeating units (P) with “groups that decompose by the action of an acid to produce alcoholic hydroxy groups”. .
このような繰り返し単位(A)は、上記一般式(I−1)乃至(I−10)の各々において、「OP」を「OH」に置換した構造を有していることが好ましい。即ち、この繰り返し単位は、下記一般式(I−1H)乃至(I−10H)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることが好ましい。特には、この繰り返し単位(A)は、下記一般式(I−1H)乃至(I−3H)からなる群より選択される少なくとも1つにより表されることがより好ましく、下記一般式(I−1H)により表されることが更に好ましい。
式中、Ra、R1、R2、OP、W、n、m、l、L1、R、R0、L3、RL、RS及びpは、一般式(I−1)乃至(I−10)における各々と同義である。 In the formula, Ra, R 1 , R 2 , OP, W, n, m, l, L 1 , R, R 0 , L 3 , R L , R S and p are represented by the general formulas (I-1) to ( It is synonymous with each in I-10).
酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位と、上記一般式(I−1H)乃至(I−10H)からなる群より選択される少なくとも1つにより表される繰り返し単位とを併用すると、例えば、アルコール性ヒドロキシ基による酸拡散の抑制と、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基による感度の増大とにより、他の性能を劣化させることなしに、露光ラチチュード(EL)を改良することが可能となる。 A repeating unit having a group capable of decomposing by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group, and a repeating unit represented by at least one selected from the group consisting of the above general formulas (I-1H) to (I-10H) When the unit is used in combination, for example, by suppressing acid diffusion due to an alcoholic hydroxy group and increasing sensitivity due to a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group, without degrading other performances, The exposure latitude (EL) can be improved.
上記の繰り返し単位(P)において、「酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基」を「アルコール性ヒドロキシ基」に置換した繰り返し単位(A)の含有率は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、5〜100mol%が好ましく、より好ましくは10〜90mol%、更に好ましくは20〜80mol%である。 In the above repeating unit (P), the content of the repeating unit (A) in which “the group that decomposes by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group” is replaced with “alcoholic hydroxy group” is The total repeating unit is preferably 5 to 100 mol%, more preferably 10 to 90 mol%, still more preferably 20 to 80 mol%.
以下に、一般式(I−1H)乃至(I−10H)の何れかにより表される繰り返し単位の具体例を示す。なお、具体例中、Raは、一般式(I−1H)乃至(I−10H)におけるものと同義である。
他の好ましい繰り返し単位(A)としては、例えば、ヒドロキシ基又はシアノ基を有する繰り返し単位が挙げられる。これにより基板密着性、及び現像液親和性が向上する。 Other preferable repeating units (A) include, for example, repeating units having a hydroxy group or a cyano group. This improves the substrate adhesion and developer compatibility.
ヒドロキシ基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、ヒドロキシ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く、酸分解性基を有さないことが好ましい。ヒドロキシ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。好ましいヒドロキシ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。
一般式(VIIa)〜(VIIc)に於いて、
R2c〜R4cは、各々独立に、水素原子、ヒドロキシ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、ヒドロキシ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、ヒドロキシ基で、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、ヒドロキシ基で、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 hydroxy group, or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxy group or a cyano group. Preferably, one or two members out of R 2 c to R 4 c are a hydroxy group and the remaining is a hydrogen atom. In general formula (VIIa), it is more preferable that two members out of R 2 c to R 4 c are hydroxy groups and the rest 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)により表される繰り返し単位を挙げることができる。
一般式(AIIa)〜(AIId)に於いて、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
In the general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。 R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.
ヒドロキシ基又はシアノ基を有する繰り返し単位の含有率は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、5〜70mol%が好ましく、より好ましくは5〜60mol%、更に好ましくは10〜50mol%である。 The content of the repeating unit having a hydroxy group or a cyano group is preferably from 5 to 70 mol%, more preferably from 5 to 60 mol%, still more preferably from 10 to 50 mol%, based on all repeating units in the acid-decomposable resin. .
ヒドロキシ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。
他の好ましい繰り返し単位(A)としては、例えば、ラクトン構造を備えた繰り返し単位が挙げられる。 Other preferable repeating units (A) include, for example, repeating units having a lactone structure.
ラクトン構造を備えた繰り返し単位は、5〜7員環のラクトン構造を備えていることが好ましく、5〜7員環のラクトン構造にビシクロ構造又は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更に好ましい。 The repeating unit having a lactone structure preferably has a 5- to 7-membered lactone structure, and other ring structures are condensed to form a bicyclo structure or a spiro structure on the 5- to 7-membered lactone structure. A ring is more preferable.
より具体的には、下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)の何れかにより表されるラクトン構造が挙げられる。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)及び(LC1−17)が挙げられる。特定のラクトン構造を用いることにより、ラインエッジラフネス及び現像欠陥を更に減少させ得る。
式中、Rb2は置換基を表し、n2は0〜4の整数を表す。n2は0〜2の整数であることが好ましい。
Rb2の好ましい例としては、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、カルボキシ基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、及び後述する酸分解性基が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基又は酸分解性基が特に好ましい。なお、n2≧2の場合、複数のRb2は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、これら複数のRb2は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
Wherein, Rb 2 represents a substituent, n 2 represents an integer of 0-4. n 2 is preferably an integer of 0 to 2.
Preferred examples of Rb 2 include alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, cycloalkyl groups having 4 to 7 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, alkoxycarbonyl groups having 1 to 8 carbon atoms, carboxy groups, and halogens. Examples include an atom, a hydroxy group, a cyano group, and an acid-decomposable group described later. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, or an acid-decomposable group is particularly preferable. When n 2 ≧ 2, the plurality of Rb 2 may be the same as each other or different from each other. In addition, the plurality of Rb 2 may be bonded to each other to form a ring.
ラクトン構造を備えた繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(AII’)により表される繰り返し単位が挙げられる。
一般式(AII’)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、ヒドロキシ基、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。好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基であり、水素原子、メチル基が特に好ましい。
Vは、上記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)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 (AII ′),
Rb 0 represents a hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Preferable substituents that the alkyl group of Rb 0 may have include a hydroxy group and a halogen atom. Examples of the halogen atom for Rb 0 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
be able to. Preferred are a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group, and a hydrogen atom and a methyl group are particularly preferred.
V represents a group having a structure represented by any one of the general formulas (LC1-1) to (LC1-17).
ラクトン構造を備えた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。
ラクトン構造を備えた繰り返し単位の好ましい例としては、下記の繰り返し単位が挙げられる。最適なラクトン基を選択することにより、例えば、パターンプロファイル及び/又は疎密依存性を最適化できる。
なお、ラクトン基を備えた繰り返し単位には、通常は光学異性体が存在するが、上述したように、何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、複数の光学異性体を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、その光学純度が90%ee以上であることが好ましく、95%ee以上であることがより好ましい。 The repeating unit having a lactone group usually has an optical isomer, but as described above, 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 is preferably 90% ee or more, and more preferably 95% ee or more.
ラクトン基を備えた繰り返し単位は、下記一般式(1)により表される繰り返し単位であってもよい。
一般式(1)中、
Aは、エステル結合又はアミド結合を表す。
R0は、nS≧2の場合は各々独立に、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はそれらの組み合わせを表す。
Zは、nS≧2の場合は各々独立に、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合
A represents an ester bond or an amide bond.
R 0 independently represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof when n S ≧ 2.
Z is independently an ether bond, an ester bond, an amide bond, or a urethane bond when n S ≧ 2.
又はウレア結合
を表す。式中、Rは、例えば、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。
R8は、ラクトン構造を備えた1価の有機基を表す。
nSは、1〜5の整数を表す。nSは、1であることが好ましい。
R7は、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。このアルキル基は、置換基を有していてもよい。R7は、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基又はアセトキシメチル基を表す。
Represents. In the formula, R represents, for example, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group.
R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure.
n S represents an integer of 1 to 5. n S is preferably 1.
R 7 represents a hydrogen atom, an alkyl group or a halogen atom. This alkyl group may have a substituent. R 7 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or an acetoxymethyl group.
R0は、上述した通り、アルキレン基、シクロアルキレン基、又はそれらの組み合わせを表す。
R0としてのアルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。アルキレン基の炭素数は、1〜6であることが好ましく、1〜3であることが更に好ましい。このようなアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、及びプロピレン基が挙げられる。
As described above, R 0 represents an alkylene group, a cycloalkylene group, or a combination thereof.
The alkylene group as R 0 may be linear or branched. The alkylene group preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms. Examples of such an alkylene group include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
R0としてのシクロアルキレン基の炭素数は、3〜10であることが好ましく、5〜7であることが更に好ましい。このようなシクロアルキレン基としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、及びシクロヘキシレン基が挙げられる。 The cycloalkylene group as R 0 preferably has 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 5 to 7 carbon atoms. Examples of such a cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, and a cyclohexylene group.
これらアルキレン基及びシクロアルキレン基の各々は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等のハロゲン原子;メルカプト基;ヒドロキシ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基及びベンジルオキシ基のアルコキシ基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロヘプチル基等のシクロアルキル基;シアノ基;ニトロ基;スルホニル基;シリル基;エステル基;アシル基;ビニル基;及びアリール基が挙げられる。 Each of these alkylene groups and cycloalkylene groups may have a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom and bromine atom; mercapto group; hydroxy group; alkoxy group of methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, t-butoxy group and benzyloxy group; Cycloalkyl groups such as propyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl; cyano group; nitro group; sulfonyl group; silyl group; ester group; acyl group; vinyl group;
Zは、上述した通り、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合又はウレア結合を表す。Zは、好ましくはエーテル結合又はエステル結合であり、特に好ましくはエステル結合を表す。 Z represents an ether bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond or a urea bond as described above. Z is preferably an ether bond or an ester bond, and particularly preferably represents an ester bond.
R8は、上述した通り、ラクトン構造を備えた1価の有機基を表す。この有機基は、例えば、上記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)の何れかにより表されるラクトン構造を備えている。これらのうち、一般式(LC1−4)、(LC1−5)又は(LC1−17)により表される構造がより好ましく、一般式(LC1−4)により表される構造が特に好ましい。 R 8 represents a monovalent organic group having a lactone structure as described above. This organic group has, for example, a lactone structure represented by any one of the above general formulas (LC1-1) to (LC1-17). Among these, the structure represented by general formula (LC1-4), (LC1-5) or (LC1-17) is more preferable, and the structure represented by general formula (LC1-4) is particularly preferable.
R8は、無置換のラクトン構造を備えているか、又は、メチル基、シアノ基若しくはアルコキシカルボニル基を置換基として有するラクトン構造を備えていることが好ましい。特には、R8は、シアノ基を置換基として有するラクトン構造(即ち、シアノラクトン構造)を備えた1価の有機基であることが好ましい。 R 8 preferably has an unsubstituted lactone structure or a lactone structure having a methyl group, a cyano group, or an alkoxycarbonyl group as a substituent. In particular, R 8 is preferably a monovalent organic group having a lactone structure having a cyano group as a substituent (that is, a cyanolactone structure).
以下に、一般式(1)により表される繰り返し単位の具体例を示す。下記具体例中、Rは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。このアルキル基は、置換基を有していてもよい。Rは、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基又はアセトキシメチル基を表す。
一般式(1)により表される繰り返し単位は、好ましくは、下記一般式(2)により表される繰り返し単位である。
一般式(2)中、
R7、A、R0、Z及びnSは、一般式(1)における各々と同義である。
Rbは、m≧2の場合には各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ヒドロキシ基又はアルコキシ基を表す。なお、m≧2の場合、2つ以上のRbが互いに結合し、環を形成していてもよい。
Xは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
mは、0〜5の整数を表す。mは、0又は1であることが好ましい。
In general formula (2),
R 7 , A, R 0 , Z and n S have the same meaning as in general formula (1).
Rb independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, a hydroxy group, or an alkoxy group when m ≧ 2. When m ≧ 2, two or more Rb may be bonded to each other to form a ring.
X represents an alkylene group, an oxygen atom, or a sulfur atom.
m represents an integer of 0 to 5. m is preferably 0 or 1.
Rbのアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル基が挙げられる。アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、及びt−ブトキシカルボニル基が挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基及びt−ブトキシ基が挙げられる。Rbのアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシ基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、メトキシ基及びエトキシ基などのアルコキシ基;シアノ基;並びにフッ素原子などのハロゲン原子が挙げられる。Rbは、メチル基、シアノ基又はアルコキシカルボニル基であることがより好ましく、シアノ基であることが更に好ましい。 The alkyl group for Rb is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group. Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl groups. Examples of the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, and a t-butoxycarbonyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-butoxy group, and a t-butoxy group. The alkyl group, cycloalkyl group, alkoxycarbonyl group and alkoxy group of Rb may have a substituent. Examples of the substituent include an alkoxy group such as a hydroxy group, a methoxy group and an ethoxy group; a cyano group; and a halogen atom such as a fluorine atom. Rb is more preferably a methyl group, a cyano group or an alkoxycarbonyl group, and even more preferably a cyano group.
m≧1である場合、少なくとも1つのRbは、ラクトンのカルボニル基のα位又はβ位に置換していることが好ましい。特には、Rbは、ラクトンのカルボニル基のα位に置換していることが好ましい。 When m ≧ 1, it is preferable that at least one Rb is substituted at the α-position or β-position of the carbonyl group of the lactone. In particular, Rb is preferably substituted at the α-position of the lactone carbonyl group.
Xのアルキレン基としては、例えば、メチレン基及びエチレン基が挙げられる。Xは、酸素原子又はメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。 Examples of the alkylene group for X include a methylene group and an ethylene group. X is preferably an oxygen atom or a methylene group, and more preferably a methylene group.
以下に、一般式(2)により表される繰り返し単位の具体例を示す。下記具体例中、Rは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。このアルキル基は、置換基を有していてもよい。Rは、好ましくは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基又はアセトキシメチル基を表す。
本発明の効果を高めるために、一般式(1)から選ばれる2種以上のラクトン繰り返し単位を併用することも可能である。併用する場合には一般式(1)の内、nSが1である繰り返し単位から2種以上を選択し併用することが好ましい。 In order to enhance the effect of the present invention, two or more lactone repeating units selected from general formula (1) can be used in combination. Of formulas (1) when used in combination, it is preferred that n S to select a combination of two or more kinds of repeating units is 1.
ラクトン構造を備えた繰り返し単位の含有量は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、10〜80mol%であることが好ましく、15〜70mol%であることがより好ましく、20〜60mol%であることが更に好ましい。 The content of the repeating unit having a lactone structure is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 15 to 70 mol%, and more preferably 20 to 60 mol% with respect to all repeating units in the resin. Further preferred.
他の好ましい繰り返し単位(A)としては、例えば、カルボキシ基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビススルホニルイミド基、又はα位が電子求引性基で置換された脂肪族アルコール基(例えばヘキサフルオロイソプロパノール基)を備えたものが挙げられる。この繰り返し単位(A)は、カルボキシ基を備えていることがより好ましい。 Other preferable repeating units (A) include, for example, a carboxy group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, a bissulfonylimide group, or an aliphatic alcohol group in which the α-position is substituted with an electron withdrawing group (for example, hexafluoro And those having an isopropanol group). This repeating unit (A) more preferably comprises a carboxy group.
上記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。このような繰り返し単位(A)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上記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上記基が結合している繰り返し単位、さらには上記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、連結基は単環又は多環の環状炭化水素構造を有していてもよい。特に好ましくはアクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位である。 By containing the repeating unit having the above group, the resolution in the contact hole application is increased. Examples of such a repeating unit (A) include a repeating unit in which the above group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or the above main group of the resin through a linking group. Either a repeating unit to which a group is bonded, or a polymerization initiator or chain transfer agent having the above group is introduced at the end of the polymer chain during polymerization, and the linking group is a monocyclic or polycyclic cyclic carbonization. It may have a hydrogen structure. Particularly preferred are repeating units of acrylic acid or methacrylic acid.
上記基を有する繰り返し単位(A)の含有率は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、0〜20mol%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。
上記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。
具体例中、Rxは、H、CH3、CH2OH、又はCF3を表す。
Although the specific example of the repeating unit which has the said group is shown below, this invention is not limited to this.
In specific examples, Rx represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
(B)酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基以外の極性基を生じる基を備えた繰り返し単位
酸分解性樹脂は、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基以外の極性基を生じる基を備えた繰り返し単位(B)を更に含んでいることが好ましい。特には、酸分解性樹脂は、酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位を更に含んでいることが好ましい。この場合、酸分解性樹脂を含んだ組成物のフォーカス余裕度(DOF)を更に向上させることができる。
(B) A repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group other than an alcoholic hydroxy group. It is preferable that the repeating unit (B) provided with is further included. In particular, the acid-decomposable resin preferably further includes a repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate a carboxy group. In this case, the focus margin (DOF) of the composition containing the acid-decomposable resin can be further improved.
繰り返し単位(B)は、極性基が酸の作用により分解し脱離する基で保護された構造を有することが好ましい。この極性基としては、例えば、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。好ましい極性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基が挙げられる。 The repeating unit (B) preferably has a structure in which a polar group is protected by a group that decomposes and leaves by the action of an acid. Examples of the polar group include a phenolic hydroxy group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group, Bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group, etc. It is done. Preferred polar groups include a carboxy group and a sulfonic acid group.
酸分解性基として好ましい基は、これらの極性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
A preferable group as the acid-decomposable group is a group in which the hydrogen atom of these polar groups is substituted with a group capable of leaving with an acid.
Examples of the group leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R01〜R02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。 R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
酸分解性基としては、好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。 The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
酸分解性樹脂が含有し得る、酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)により表される繰り返し単位が好ましい。
一般式(AI)に於いて、
Xa1は、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基又は−CH2−R9で表される基を表す。R9は、ヒドロキシ基又は1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、アシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。Xa1は好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
Tは、単結合又は2価の連結基を表す。
Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)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(単環若しくは多環)を形成してもよい。
In general formula (AI),
Xa 1 represents a hydrogen atom, a methyl group which may have a substituent, or a group represented by —CH 2 —R 9 . R 9 represents a hydroxy group or a monovalent organic group, and examples thereof include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group, preferably an alkyl group having 3 or less carbon atoms, and more preferably a methyl group. . Xa 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
T represents a single bond or a divalent linking group.
Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
At least two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH2)3−基がより好ましい。
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のものが好ましい。
Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group or a — (CH 2 ) 3 — group.
The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.
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。炭素数5〜6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。
Rx1がメチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアル
キル基を形成している態様が好ましい。
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.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining at least two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, A polycyclic cycloalkyl group such as an adamantyl group is preferred. A monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
An embodiment in which Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are combined to form the above-described cycloalkyl group is preferred.
上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。 Each of the above groups may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), and a carboxy group. , Alkoxycarbonyl groups (having 2 to 6 carbon atoms) and the like, and those having 8 or less carbon atoms are preferable.
酸分解性樹脂は、一般式(AI)により表される繰り返し単位として、一般式(I)により表される繰り返し単位及び/又は一般式(II)により表される繰り返し単位を有することがより好ましい。
式(I)及び(II)中、
R1、R3は、各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基又は−CH2−R9で表される基を表す。R9は1価の有機基を表す。
R2、R4、R5、R6は、各々独立して、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。
In formulas (I) and (II),
R 1 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted methyl group or a group represented by —CH 2 —R 9 . R 9 represents a monovalent organic group.
R 2 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom.
R1は、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。 R 1 preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R2におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有していてもよい。
R2におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。
R2は好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜10、更に好ましくは炭素数1〜5のものであり、例えばメチル基、エチル基が挙げられる。
The alkyl group in R 2 may be linear or branched, and may have a substituent.
The cycloalkyl group in R 2 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent.
R 2 is preferably an alkyl group, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group and an ethyl group.
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。Rが形成する脂環構造としては、好ましくは、単環の脂環構造であり、その炭素数は好ましくは3〜7、より好ましくは5又は6である。 R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom. The alicyclic structure formed by R is preferably a monocyclic alicyclic structure, and the carbon number thereof is preferably 3 to 7, and more preferably 5 or 6.
R3は好ましくは水素原子又はメチル基であり、より好ましくはメチル基である。 R 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.
R4、R5、R6におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有してい
てもよい。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のものが好ましい。
The alkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be linear or branched and may have a substituent. As the alkyl group, those 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 are preferable.
R4、R5、R6におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有して
いてもよい。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。
The cycloalkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent. The cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group or an adamantyl group.
一般式(I)により表される繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(1−a)により表される繰り返し単位が挙げられる。
式中、R1及びR2は、一般式(I)における各々と同義である。 In formula, R < 1 > and R < 2 > are synonymous with each in general formula (I).
一般式(II)により表される繰り返し単位は、以下の一般式(II−1)により表される繰り返し単位であることがより好ましい。
式(II−1)中、
R3〜R5は、一般式(II)におけるものと同義である。
R10は極性基を含む置換基を表す。R10が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。極性基を含む置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、シアノ基、アミノ基、アルキルアミド基又はスルホンアミド基を有する、直鎖又は分岐のアルキル基、シクロアルキル基が挙げられ、好ましくは、ヒドロキシ基を有するアルキル基である。分岐状アルキル基としてはイソプロピル基が特に好ましい。
In formula (II-1),
R 3 to R 5 have the same meaning as in general formula (II).
R 10 represents a substituent containing a polar group. When a plurality of R 10 are present, they may be the same as or different from each other. Examples of the substituent containing a polar group include a linear or branched alkyl group and a cycloalkyl group having a hydroxy group, a cyano group, an amino group, an alkylamide group or a sulfonamide group, and preferably a hydroxy group It is an alkyl group having As the branched alkyl group, an isopropyl group is particularly preferable.
pは0〜15の整数を表す。pは好ましくは0〜2、より好ましくは0又は1である。 p represents an integer of 0 to 15. p is preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.
酸分解性樹脂は、一般式(AI)により表される繰り返し単位として、一般式(I)により表される繰り返し単位及び一般式(II)により表される繰り返し単位の少なくとも一方を含んだ樹脂であることがより好ましい。また、他の形態において、一般式(AI)により表される繰り返し単位として、一般式(I)により表される繰り返し単位の少なくとも2種を含んだ樹脂であることがより好ましい。 The acid-decomposable resin is a resin containing at least one of the repeating unit represented by the general formula (I) and the repeating unit represented by the general formula (II) as the repeating unit represented by the general formula (AI). More preferably. In another embodiment, a resin containing at least two kinds of repeating units represented by the general formula (I) as the repeating unit represented by the general formula (AI) is more preferable.
本発明の樹脂が、繰り返し単位(B)を有する場合、その合計としての含有率は、樹脂中の全繰り返し単位に対し、3〜50mol%が好ましく、5〜40mol%がより好ましく、7〜30mol%が更に好ましい。
また、この場合、繰り返し単位(B)と繰り返し単位(P)とのモル比は、5:95〜70:30であることが好ましく、7:93〜50:50であることがより好ましく、10:90〜30:70であることが特に好ましい。
When the resin of this invention has a repeating unit (B), 3-50 mol% is preferable with respect to all the repeating units in resin, 5-40 mol% is more preferable, and 7-30 mol is the total content. % Is more preferable.
In this case, the molar ratio of the repeating unit (B) to the repeating unit (P) is preferably 5:95 to 70:30, more preferably 7:93 to 50:50, 10 : 90-30: 70 is particularly preferable.
好ましい繰り返し単位(B)の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
具体例中、Rx、Xa1は、水素原子、CH3、CF3、又はCH2OHを表す。Rxa、Rxbはそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基を表す。Zは、極性基を含む置換基を表し、複数存在する場合は各々独立である。pは0又は正の整数を表す。
In specific examples, Rx and Xa 1 represent a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH. Rxa and Rxb each represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Z represents a substituent containing a polar group, and when there are a plurality of them, each is independent. p represents 0 or a positive integer.
酸分解性樹脂が複数の繰り返し単位(B)を含んでいる場合、好ましい組み合わせとしては、以下のものが挙げられる。下式において、Rは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。
(C)極性基を備えていない脂環炭化水素構造を有し且つ酸分解性を示さない繰り返し単位
酸分解性樹脂は、極性基を持たない脂環炭化水素構造を有し且つ酸分解性を示さない繰り返し単位(C)を更に含んでいてもよい。繰り返し単位(C)としては、例えば、一般式(IV)により表される繰り返し単位が挙げられる。
一般式(IV)中、R5は少なくとも一つの環状構造を有し、水酸基及びシアノ基のいずれも有さない炭化水素基を表す。
Raは水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2基を表す。式中、Ra2は、水素
原子、アルキル基又はアシル基を表す。Raは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
In general formula (IV), R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and having neither a hydroxyl group nor a cyano group.
Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a —CH 2 —O—Ra 2 group. In the formula, Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. Ra is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R5が有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などの炭素数3から12のシクロアルキル基、シクロへキセニル基など炭素数3から12のシクロアルケニル基が挙げられる。好ましい単環式炭化水素基としては、炭素数3から7の単環式炭化水素基であり、より好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。 The cyclic structure possessed by R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group. Examples of the monocyclic hydrocarbon group include a cycloalkenyl group having 3 to 12 carbon atoms such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group and the like, and a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms and a cyclohexenyl group. Groups. Preferable monocyclic hydrocarbon groups are monocyclic hydrocarbon groups having 3 to 7 carbon atoms, and more preferable examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
多環式炭化水素基には環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が含まれ、環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基などが含まれる。架橋環式炭化水素環として、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ビシクロオクタン環(ビシクロ[2.2.2]オクタン環、ビシクロ[3.2.1]オクタン環等)などの2環式炭化水素環及び、ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環などの3環式炭化水素環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ−1,4−メタノ−5,8−メタノナフタレン環などの4環式炭化水素環などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素環には、縮合環式炭化水素環、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン環などの5〜8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環も含まれる。 The polycyclic hydrocarbon group includes a ring assembly hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group, and examples of the ring assembly hydrocarbon group include a bicyclohexyl group and a perhydronaphthalenyl group. As the bridged cyclic hydrocarbon ring, for example, bicyclic such as pinane, bornane, norpinane, norbornane, bicyclooctane ring (bicyclo [2.2.2] octane ring, bicyclo [3.2.1] octane ring, etc.) Hydrocarbon rings and tricyclic hydrocarbon rings such as homobredan, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane ring, tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, and tetracyclic hydrocarbon rings such as perhydro-1,4-methano-5,8-methanonaphthalene ring. The bridged cyclic hydrocarbon ring includes a condensed cyclic hydrocarbon ring such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, perhydroindene. A condensed ring in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings such as a phenalene ring are condensed is also included.
好ましい架橋環式炭化水素環として、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビシクロオクタニル基、トリシクロ[5、2、1、02,6]デカニル基、などが挙げられる。より好ましい架橋環式炭化水素環としてノルボニル基、アダマンチル基が挙げられる。 Preferred examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group, an adamantyl group, a bicyclooctanyl group, a tricyclo [5,2,1,0 2,6 ] decanyl group, and the like. More preferable examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include a norbornyl group and an adamantyl group.
これらの脂環式炭化水素基は置換基を有していても良く、好ましい置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基などが挙げられる。好ましいハロゲン原子としては臭素、塩素、フッ素原子、好ましいアルキル基としてはメチル、エチル、ブチル、t−ブチル基が挙げられる。上記のアルキル基はさらに置換基を有していても良く、更に有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、保護基で保護されたヒドロキシル基、保護基で保護されたアミノ基を挙げることができる。 These alicyclic hydrocarbon groups may have a substituent, and preferred substituents include a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino group protected with a protecting group, and the like. It is done. Preferred halogen atoms include bromine, chlorine and fluorine atoms, and preferred alkyl groups include methyl, ethyl, butyl and t-butyl groups. The above alkyl group may further have a substituent, and the substituent that may further have a halogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group protected with a protecting group, an amino protected with a protecting group The group can be mentioned.
保護基としては、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換メチル基、置換エチル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基が挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基、好ましい置換メチル基としてはメトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチル基、好ましい置換エチル基としては、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチル、好ましいアシル基としては、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などの炭素数1〜6の脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基としては炭素数1〜4のアルコキシカルボニル基などが挙げられる。 Examples of the protecting group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, a substituted methyl group, a substituted ethyl group, an alkoxycarbonyl group, and an aralkyloxycarbonyl group. Preferred alkyl groups include alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, preferred substituted methyl groups include methoxymethyl, methoxythiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl groups, and preferred substituted ethyl groups. 1-ethoxyethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl, preferred acyl groups include formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl groups, etc., aliphatic acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxycarbonyl Examples of the group include an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms.
繰り返し単位(C)の含有率は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、0〜40mol%が好ましく、より好ましくは1〜20mol%である。
繰り返し単位(C)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。式中、Raは、H、CH3、CH2OH、又はCF3を表す。
Specific examples of the repeating unit (C) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, or CF 3 .
(D)その他の繰り返し単位
酸分解性樹脂は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、パターンプロファイル、さらに感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物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。
(D) Other repeating units In addition to the above repeating structural units, the acid-decomposable resin is composed of dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, pattern profile, and actinic ray sensitive or radiation sensitive resin composition. Various repeating structural units can be included for the purpose of adjusting resolution, heat resistance, sensitivity, and the like, which are general necessary characteristics.
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、本発明の組成物に用いられる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)有機溶剤に対する現像性、(4)膜べり(親疎水性、極性基選択)、(5)未露光部の基板への密着性、(6)ドライエッチング耐性、等の微調整が可能となる。
Thereby, performance required for the resin used in the composition of the present invention, in particular,
(1) Solubility in coating solvent, (2) Film formability (glass transition point), (3) Developability in organic solvent, (4) Film slippage (hydrophobic and polar group selection), (5) Unexposed part Can be finely adjusted such as adhesion to the substrate and (6) dry etching resistance.
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.
なお、酸分解性樹脂において、各繰り返し構造単位の含有モル比は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物のドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、パターンプロファイル、さらには、上記組成物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 addition, in the acid-decomposable resin, the content molar ratio of each repeating structural unit is the dry etching resistance of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, standard developer suitability, substrate adhesion, pattern profile, and the above It is appropriately set to adjust the resolving power, heat resistance, sensitivity, etc., which are general required performances of the composition.
本発明に係る組成物をArF露光用に用いる場合、ArF光への透明性の点から、酸分解性樹脂は芳香族基を有さないことが好ましい。特には、酸分解性樹脂は、単環又は多環の脂環炭化水素構造を有することが好ましい。
また、酸分解性樹脂は、後述する化合物(d)及び疎水性樹脂(g)との相溶性の観点から、フッ素原子及びケイ素原子を含有しないことが好ましい。
When the composition according to the present invention is used for ArF exposure, the acid-decomposable resin preferably has no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light. In particular, the acid-decomposable resin preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
Moreover, it is preferable that an acid-decomposable resin does not contain a fluorine atom and a silicon atom from a compatible viewpoint with the compound (d) mentioned later and hydrophobic resin (g).
酸分解性樹脂として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、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。 The acid-decomposable resin is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units 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.
本発明に係る組成物にKrFエキシマレーザー光、電子線、X線、波長50nm以下の高エネルギー光線(EUVなど)を照射する場合には、酸分解性樹脂は、更に、ヒドロキシスチレン系繰り返し単位を有することが好ましい。更に好ましくはヒドロキシスチレン系繰り返し単位と、酸分解性基で保護されたヒドロキシスチレン系繰り返し単位、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル等の酸分解性繰り返し単位を有することが好ましい。 When the composition according to the present invention is irradiated with KrF excimer laser light, electron beam, X-ray, high energy light beam (EUV, etc.) having a wavelength of 50 nm or less, the acid-decomposable resin further contains a hydroxystyrene-based repeating unit. It is preferable to have. More preferably, it has a hydroxystyrene-based repeating unit, a hydroxystyrene-based repeating unit protected with an acid-decomposable group, and an acid-decomposable repeating unit such as a (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester.
ヒドロキシスチレン系の好ましい酸分解性基を有する繰り返し単位としては、例えば、t−ブトキシカルボニルオキシスチレン、1−アルコキシエトキシスチレン、(メタ)アクリル酸3級アルキルエステルによる繰り返し単位等を挙げることができ、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート及びジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位がより好ましい。 Examples of the repeating unit having a preferred acid-decomposable group based on hydroxystyrene include, for example, t-butoxycarbonyloxystyrene, 1-alkoxyethoxystyrene, a repeating unit of (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester, and the like. More preferred are repeating units of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate and dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
本発明の酸分解性樹脂は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及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。 The acid-decomposable resin of the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and heating is performed, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable. Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide. Examples of the solvent include solvents that dissolve the composition of the present invention such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone described below. More preferably, the polymerization is performed using the same solvent as the solvent used in the composition of the present invention. Thereby, generation | occurrence | production of the particle at the time of a preservation | save can be suppressed.
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。 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 carboxy group is preferable. Preferred initiators 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.
本発明の酸分解性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、より好ましくは2,000〜20,000、更により好ましくは3,000〜15,000、特に好ましくは3,000〜10,000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。 The weight average molecular weight of the acid-decomposable resin of the present invention is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, still more preferably 3, as a polystyrene conversion value by GPC method. 000 to 15,000, particularly preferably 3,000 to 10,000. 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.
分散度(分子量分布)は、通常1〜3であり、好ましくは1〜2.6、更に好ましくは1〜2、特に好ましくは1.4〜2.0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、パターン形状が優れ、且つ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 dispersity (molecular weight distribution) is usually 1 to 3, preferably 1 to 2.6, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.4 to 2.0. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and pattern shape, the smoother the side walls of the pattern, and the better the roughness.
本発明において酸分解性樹脂の組成物全体中の配合率は、全固形分中30〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜95質量%である。
また、本発明の樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。なお、本発明の効果を損なわない範囲で、上述した酸分解性樹脂以外の他の樹脂を併用してもよい。
In the present invention, the mixing ratio of the acid-decomposable resin in the entire composition is preferably 30 to 99% by mass, more preferably 60 to 95% by mass in the total solid content.
In addition, the resins of the present invention may be used alone or in combination. In addition, in the range which does not impair the effect of this invention, you may use together other resin other than the acid-decomposable resin mentioned above.
以下に、酸分解性樹脂の具体例を示す。また、下記表1に、これら樹脂の重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)、及び、各繰り返し単位の組成比(左から順に対応)を示す。
(b)酸発生剤
本発明に係る組成物は、酸発生剤を含んでいる。酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用されている活性光線又は放射線の照射により酸を発生する公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
(B) Acid generator The composition based on this invention contains the acid generator. As an acid generator, photo-initiator of photocation polymerization, photo-initiator of photo-radical polymerization, photo-decoloring agent of dyes, photo-discoloring agent, or irradiation with actinic ray or radiation used for micro-resist etc. Known compounds that generate acids and mixtures thereof can be appropriately selected and used.
酸発生剤としては、例えば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o−ニトロベンジルスルホネートを挙げることができる。 Examples of the acid generator 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、例えば、米国特許第3,849,137号明細書、独国特許第3914407号明細書、特開昭63−26653号公報、特開昭55−164824号公報、特開昭62−69263号公報、特開昭63−146038号公報、特開昭63−163452号公報、特開昭62−153853号公報、特開昭63−146029号公報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, such as US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. No. 3914407, JP-A 63-26653, JP-A 55-164824, JP-A 62-69263, JP-A 63-146038, JP-A 63-163452, The compounds described in JP-A-62-153853 and JP-A-63-146029 can be used.
さらに米国特許第3,779,778号明細書、欧州特許第126,712号明細書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。
酸発生剤の内で好ましい化合物として、下記一般式(ZI)、(ZII)又は(ZIII)で表される化合物を挙げることができる。
Preferred examples of the acid generator include compounds represented by the following general formula (ZI), (ZII) or (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。
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。
Z-は、非求核性アニオンを表す。
In the general formula (ZI),
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group.
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).
Z − represents a non-nucleophilic anion.
Z-としての非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン、カルボン酸ア
ニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチルアニオン等を挙げることができる。
Examples of the non-nucleophilic anion as Z − include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a sulfonylimide anion, a bis (alkylsulfonyl) imide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methyl anion.
非求核性アニオンとは、求核反応を起こす能力が著しく低いアニオンであり、分子内求核反応による経時分解を抑制することができるアニオンである。これによりレジストの経時安定性が向上する。 A non-nucleophilic anion is an anion that has an extremely low ability to cause a nucleophilic reaction, and is an anion that can suppress degradation over time due to an intramolecular nucleophilic reaction. This improves the temporal stability of the resist.
スルホン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。 Examples of the sulfonate anion include an aliphatic sulfonate anion, an aromatic sulfonate anion, and a camphor sulfonate anion.
カルボン酸アニオンとしては、例えば、脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなどが挙げられる。 Examples of the carboxylate anion include an aliphatic carboxylate anion, an aromatic carboxylate anion, and an aralkylcarboxylate anion.
脂肪族スルホン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基等を挙げることができる。 The aliphatic moiety in the aliphatic sulfonate anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms such as methyl. Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group , Tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group, norbornyl group, bornyl group and the like.
芳香族スルホン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。 The aromatic group in the aromatic sulfonate anion is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, such as a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、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。脂肪族スルホン酸アニオン及び芳香族スルホン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の置換基としては、例えば、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜15)、アリール基(好まし
くは炭素数6〜14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜7)、アシル基(好ましくは炭素数2〜12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数2〜15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7〜20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10〜20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5〜20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8〜20)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。
The alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion may have a substituent. Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group in the aliphatic sulfonate anion and aromatic sulfonate anion include, for example, a nitro group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxy group , Hydroxy group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably having 1 to 15 carbon atoms), cycloalkyl group (preferably having 3 to 15 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), alkoxycarbonyl group (Preferably 2 to 7 carbon atoms), acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms), alkoxycarbonyloxy group (preferably 2 to 7 carbon atoms), alkylthio group (preferably 1 to 15 carbon atoms), alkylsulfonyl A group (preferably having a carbon number of 1 to 15), an alkyliminosulfonyl group (preferably having a carbon number of 2 to 15), Reeloxysulfonyl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), alkylaryloxysulfonyl group (preferably having 7 to 20 carbon atoms), cycloalkylaryloxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), alkyloxyalkyloxy group (Preferably having 5 to 20 carbon atoms), a cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably having 8 to 20 carbon atoms), and the like. About the aryl group and ring structure which each group has, an alkyl group (preferably C1-C15) can further be mentioned as a substituent.
芳香族スルホン酸アニオンとしては、下記式(BI)により表されるスルホン酸に対応したアリールスルホン酸アニオンも好ましい。
式(BI)中、
Arは、芳香族環を表し、A基以外に更に置換基を有してもよい。
pは、0以上の整数を表す。
Aは、炭素数3以上の炭化水素基を有する基を表す。
pが2以上のとき、複数のA基は同一でも異なっていてもよい。
一般式(BI)について更に詳細に説明する。
Arにより表される芳香族環としては、炭素数6〜30の芳香族環が好ましい。
具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、インデセン環、ペリレン環、ペンタセン環、アセタフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、ペンタセン環、クリセン環、トリフェニレン環、インデン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環等が挙げられ、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
In formula (BI),
Ar represents an aromatic ring and may further have a substituent in addition to the A group.
p represents an integer of 0 or more.
A represents a group having a hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms.
When p is 2 or more, the plurality of A groups may be the same or different.
General formula (BI) will be described in more detail.
As the aromatic ring represented by Ar, an aromatic ring having 6 to 30 carbon atoms is preferable.
Specifically, benzene ring, naphthalene ring, pentalene ring, indene ring, azulene ring, heptalene ring, indecene ring, perylene ring, pentacene ring, acetaphthalene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, naphthacene ring, pentacene ring, chrysene ring, Triphenylene ring, indene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine Ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthri Down ring, acridine ring, phenanthroline ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, phenazine ring, and the like, a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring are preferred, a benzene ring is more preferable.
上記芳香族環がA基以外に有し得る置換基としては、炭素原子数が1以上の炭化水素基を有する基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基等を挙げることができる。炭素原子数が1以上の炭化水素基を有する基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基、p−トリルオキシ基等のアリールオキシ基、メチルチオキシ基、エチルチオキシ基、tert−ブチルチオキシ基等のアルキルチオキシ基、フェニルチオキシ基、p−トリルチオキシ基等のアリールチオキシ基、メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、アセトキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘプチル基、ヘキシル基、ドデシル基、2―エチルヘキシル基等の直鎖アルキル基及び分岐アルキル基、ビニル基、プロペニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、アセチレン基、プロピニル基、ヘキシニル基等のアルキニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンゾイル基、アセチル基、トリル基等のアシル基等が挙げられる。また、2以上の置換基を有する場合、少なくとも二つの置換基が互いに結合して環を形成してもよい。 Examples of the substituent that the aromatic ring may have other than the A group include a group having a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), hydroxyl group, A cyano group, a nitro group, a carboxyl group, etc. can be mentioned. Examples of the group having a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms include an alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, and a tert-butoxy group, an aryloxy group such as a phenoxy group and a p-tolyloxy group, a methylthioxy group, Alkylthioxy groups such as ethylthioxy group, tert-butylthioxy group, arylthioxy groups such as phenylthioxy group, p-tolylthioxy group, alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group, acetoxy group, methyl Group, ethyl group, propyl group, butyl group, heptyl group, hexyl group, dodecyl group, linear alkyl group such as 2-ethylhexyl group and branched alkyl group, alkenyl group such as vinyl group, propenyl group, hexenyl group, acetylene group , Propynyl group, hexynyl group, etc. Rukiniru group, aryl groups such as phenyl and tolyl groups, a benzoyl group, an acetyl group, and the like acyl groups such as tolyl group. Moreover, when it has two or more substituents, at least two substituents may be bonded to each other to form a ring.
Aにより表される、炭素原子数が3以上の炭化水素基を有する基における炭化水素基としては、非環式炭化水素基、又は環状脂肪族基が挙げられる。
A基としては、Arに隣接する炭素原子が3級若しくは4級の炭素原子であることが好ましい。
A基としての非環式炭化水素基としては、イソプロピル基、t―ブチル基、t―ペンチル基、ネオペンチル基、s−ブチル基、イソブチル基、イソヘキシル基、3,3−ジメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。非環式炭化水素基の有する炭素数の上限としては、好ましくは12以下、更に好ましくは10以下である。
Examples of the hydrocarbon group in the group having a hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms represented by A include an acyclic hydrocarbon group and a cyclic aliphatic group.
As the A group, the carbon atom adjacent to Ar is preferably a tertiary or quaternary carbon atom.
Examples of the acyclic hydrocarbon group as the A group include isopropyl group, t-butyl group, t-pentyl group, neopentyl group, s-butyl group, isobutyl group, isohexyl group, 3,3-dimethylpentyl group, 2- An ethylhexyl group etc. are mentioned. The upper limit of the number of carbon atoms of the acyclic hydrocarbon group is preferably 12 or less, more preferably 10 or less.
A基としての環状脂肪族基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基、カンフェニル基、デカヒドロナフチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、カンホロイル基、ジシクロヘキシル基、ピネニル基等が挙げられ、置換基を有していてもよい。環状脂肪族基の有する炭素数の上限としては、好ましくは15以下、更に好ましくは12以下である。 Cycloaliphatic groups as the A group include cyclobutyl groups, cyclopentyl groups, cyclohexyl groups, cycloheptyl groups, cyclooctyl groups and other cycloalkyl groups, adamantyl groups, norbornyl groups, bornyl groups, camphenyl groups, decahydronaphthyl groups. , Tricyclodecanyl group, tetracyclodecanyl group, camphoroyl group, dicyclohexyl group, pinenyl group and the like, which may have a substituent. The upper limit of the carbon number of the cycloaliphatic group is preferably 15 or less, more preferably 12 or less.
上記非環式炭化水素基又は環状脂肪族基が置換基を有している場合、その置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基、p−トリルオキシ基等のアリールオキシ基、メチルチオキシ基、エチルチオキシ基、tert−ブチルチオキシ基等のアルキルチオキシ基、フェニルチオキシ基、p−トリルチオキシ基等のアリールチオオキシ基、メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、アセトキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘプチル基、ヘキシル基、ドデシル基、2―エチルヘキシル基等の直鎖アルキル基、及び分岐アルキル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基、ビニル基、プロペニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、アセチレン基、プロピニル基、ヘキシニル基等のアルキニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホン酸基、カルボニル基、シアノ基等が挙げられる。
Aとしての環状脂肪族基又は非環式炭化水素基の具体例としては以下のものが挙げられる。
Specific examples of the cyclic aliphatic group or acyclic hydrocarbon group as A include the following.
酸拡散抑制の観点から、上記の中でも下記構造がより好ましい。
Among the above, the following structures are more preferable from the viewpoint of suppressing acid diffusion.
pは0以上の整数を表し、その上限は化学的に可能な数であれば特に限定されない。酸の拡散抑制の観点から、pは通常0〜5、好ましくは1〜4、更に好ましくは2〜3、最も好ましくは3を表す。 p represents an integer of 0 or more, and the upper limit is not particularly limited as long as it is a chemically possible number. From the viewpoint of suppressing acid diffusion, p is usually 0 to 5, preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3, and most preferably 3.
A基は、酸拡散抑制の観点から、スルホン酸基の少なくとも1つのオルト位(o位)を置換している事が好ましく、2つのオルト位(o位)を置換している構造であることがより好ましい。
酸発生剤は、一態様において、下記一般式(BII)で表される酸を発生する化合物である。
In one embodiment, the acid generator is a compound that generates an acid represented by the following general formula (BII).
式中、Aは一般式(BI)におけるAと同様であり、2つのAは同一でも異なってもよい。R1〜R3は、各々独立に、水素原子、炭素原子数が1以上の炭化水素基を有する基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基又はニトロ基を表す。炭素原子数が1以上の炭化水素基の具体例としては、上記に例示した基と同様の基が挙げられる。 In the formula, A is the same as A in the general formula (BI), and two A may be the same or different. R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a group having a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, or a nitro group. Specific examples of the hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms include the same groups as those exemplified above.
また、好ましいスルホン酸アニオンとして、下記一般式(I−A)で表される酸を生じるアニオンも挙げることができる。
式中、Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基から選ばれる基を表し、複数存在する場合のR1、R2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Lは、単結合又は2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。Aは、環状構造を有する基を表す。xは1〜20の整数を表し、yは0〜10の整数を表し、zは0〜10の整数を表す。 In the formula, each Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or a group selected from an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and R 1 and R 2 in the case where a plurality of R 1 and R 2 are present. May be the same or different. L represents a single bond or a divalent linking group, and when there are a plurality of L, they may be the same or different. A represents a group having a cyclic structure. x represents an integer of 1 to 20, y represents an integer of 0 to 10, and z represents an integer of 0 to 10.
一般式(I−A)について、更に詳細に説明する。
Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜10であり、より好ましくは炭素数1〜4である。また、Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Xfとして好ましくは、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。具体的にはフッ素原子、CF3が好ましい。
General formula (IA) is demonstrated in detail.
The alkyl group in the alkyl group substituted with the fluorine atom of Xf preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group substituted with a fluorine atom of Xf is preferably a perfluoroalkyl group.
Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specifically, a fluorine atom and CF 3 are preferable.
R1、R2のアルキル基、並びに、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、炭素数1〜4のものが好ましい。更に好ましくは炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。具体的には、CF3が好ましい。 The alkyl group in R 1 and R 2 and the alkyl group substituted with at least one fluorine atom are preferably those having 1 to 4 carbon atoms. More preferably, it is a C1-C4 perfluoroalkyl group. Specifically, CF 3 is preferable.
yは0〜4が好ましく、0がより好ましい。xは1〜8が好ましく、中でも1〜4が好ましい。zは0〜8が好ましく、中でも0〜4が好ましい。Lの2価の連結基としては特に限定されず、―COO−、−OCO−、−CO−、−O−、−S―、−SO―、―SO2−、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基などがあげられる。このなかでも―COO−、−OCO−、−CO−、−O―、―SO2−が好ましく、―COO−、−OCO−、―SO2−がより好ましい。 y is preferably 0 to 4, and more preferably 0. x is preferably from 1 to 8, and preferably from 1 to 4. z is preferably 0 to 8, particularly preferably 0 to 4. The divalent linking group of L is not particularly limited, and is —COO—, —OCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, an alkylene group, a cycloalkylene group, Examples include alkenylene groups. Among these, —COO—, —OCO—, —CO—, —O—, and —SO 2 — are preferable, and —COO—, —OCO—, and —SO 2 — are more preferable.
Aの環状構造を有する基としては、環状構造を有するものであれば特に限定されず、脂環基、アリール基、複素環構造を有する基(芳香属性を有するものだけでなく、芳香属性を有さないものも含む)等が挙げられる。 The group having a cyclic structure of A is not particularly limited as long as it has a cyclic structure. The group having an alicyclic group, an aryl group, or a heterocyclic structure (not only those having an aromatic attribute, but also having an aromatic attribute). And the like).
脂環基としては、単環でも多環でもよく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、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。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEB(露光後加熱)工程での膜中拡散性を抑制でき、MEEF(マスクエラーエンハンスメントファクター)向上の観点から好ましい。 The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, and may be a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or a cyclooctyl group, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, or a tetracyclododecane group. A polycyclic cycloalkyl group such as a nyl group and an adamantyl group is preferred. Among them, an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group is used in the PEB (post-exposure heating) step. It is preferable from the viewpoint of improving MEEF (mask error enhancement factor) because diffusibility in the film can be suppressed.
アリール基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環が挙げられる。中でも193nmにおける光吸光度の観点から低吸光度のナフタレンが好ましい。 Examples of the aryl group include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, and an anthracene ring. Of these, naphthalene having low absorbance is preferred from the viewpoint of light absorbance at 193 nm.
複素環構造を有する基としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ピリジン環、ピペリジン環が挙げられる。中でもフラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピペリジン環が好ましい。また、複素環構造としては、ラクトン構造を有する環構造であってもよい。 Examples of the group having a heterocyclic structure include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, a pyridine ring, and a piperidine ring. Of these, a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, and a piperidine ring are preferable. Further, the heterocyclic structure may be a ring structure having a lactone structure.
上記環状構造を有する基は、置換基を有していてもよく、該置換基としては、アルキル基(直鎖、分岐、環状のいずれであっても良く、炭素数1〜12が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、スルホン酸エステル基等が挙げられる。 The group having the cyclic structure may have a substituent, and the substituent may be an alkyl group (which may be linear, branched or cyclic, preferably having 1 to 12 carbon atoms), Examples thereof include an aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfonic acid ester group.
脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位としては、脂肪族スルホン酸アニオンおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。 Examples of the aliphatic moiety in the aliphatic carboxylate anion include the same alkyl group and cycloalkyl group as in the aliphatic sulfonate anion.
芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のアリール基を挙げることができる。 Examples of the aromatic group in the aromatic carboxylate anion include the same aryl group as in the aromatic sulfonate anion.
アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数6〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルブチル基等を挙げることができる。 The aralkyl group in the aralkyl carboxylate anion is preferably an aralkyl group having 6 to 12 carbon atoms, such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group, naphthylbutyl group, and the like.
脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、置換基を有していてもよい。脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン及びアラルキルカルボン酸アニオンにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基の置換基としては、例えば、芳香族スルホン酸アニオンにおけると同様のハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基等を挙げることができる。 The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group in the aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion and aralkylcarboxylate anion may have a substituent. Examples of the substituent of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group in the aliphatic carboxylate anion, aromatic carboxylate anion and aralkylcarboxylate anion include, for example, the same halogen atom and alkyl as in the aromatic sulfonate anion Group, cycloalkyl group, alkoxy group, alkylthio group and the like.
スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。 Examples of the sulfonylimide anion include saccharin anion.
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1〜5の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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基等を挙げることができる。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。 The alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl. Group, sec-butyl group, pentyl group, neopentyl group and the like. Examples of substituents for these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, cycloalkylaryloxysulfonyl groups, and the like. Alkyl groups substituted with fluorine atoms are preferred.
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐、弗素化硼素、弗素化アンチモン等を挙げることができる。 Examples of other non-nucleophilic anions include fluorinated phosphorus, fluorinated boron, and fluorinated antimony.
上記一般式(ZI)におけるR201、R202及びR203の有機基としては、例えば、後述する化合物(ZI−1)、(ZI−2)、(ZI−3)又は(ZI−4)における対応する基を挙げることができる。 Examples of the organic group represented by R 201 , R 202 and R 203 in the general formula (ZI) include, for example, a compound (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) or (ZI-4) described later. The corresponding groups can be mentioned.
尚、酸発生剤は、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1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくとも一つと結合した構造を有する化合物であってもよい。 The acid generator may be a compound having a plurality of structures represented by the general formula (ZI). For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI), the structures attached to at least one 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)、(ZI−3)及び(ZI−4)を挙げることができる。 More preferred (ZI) components include compounds (ZI-1), (ZI-2), (ZI-3) and (ZI-4) 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、アリールスルホニウム化合物、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。 The compound (ZI-1) is at least one of the aryl groups R 201 to R 203 in formula (ZI), arylsulfonium compounds, namely, compounds containing an arylsulfonium as a cation.
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、残りがアルキル基又はシクロアルキル基でもよい。
In the arylsulfonium compound, all of R 201 to R 203 may be an aryl group, or R 201
Some of to R 203 is an aryl group and the remainder may be an alkyl group or a cycloalkyl group.
アリールスルホニウム化合物としては、例えば、トリアリールスルホニウム化合物、ジアリールアルキルスルホニウム化合物、アリールジアルキルスルホニウム化合物、ジアリールシクロアルキルスルホニウム化合物、アリールジシクロアルキルスルホニウム化合物を挙げることができる。 Examples of the arylsulfonium compound include triarylsulfonium compounds, diarylalkylsulfonium compounds, aryldialkylsulfonium compounds, diarylcycloalkylsulfonium compounds, and aryldicycloalkylsulfonium compounds.
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、ナフチル基が好ましく、更に好ましくはフェニル基である。アリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。該複素環構造としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等を挙げることができる。アリールスルホニウム化合物が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。 The aryl group of the arylsulfonium compound is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. The aryl group may be an aryl group having a heterocyclic structure having an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom or the like. Examples of the heterocyclic structure include pyrrole, furan, thiophene, indole, benzofuran, benzothiophene, and the like. 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又はシクロアルキル基は、炭素数1〜15の直鎖又は分岐アルキル基及び炭素数3〜15のシクロアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。 The alkyl group or cycloalkyl group that the arylsulfonium compound has as necessary is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 15 carbon atoms, such as a methyl group, Examples thereof include an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, and a cyclohexyl group.
R201〜R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜14)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、フェニルチオ基を置換基として有してもよい。好ましい置換基としては炭素数1〜12の直鎖又は分岐アルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数1〜12の直鎖、分岐又は環状のアルコキシ基であり、より好ましくは炭素数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。 Aryl group, alkyl group of R 201 to R 203, cycloalkyl group, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms), an aryl group (for example, 6 to 14 carbon atoms) , An alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxy group, or a phenylthio group may be used as a substituent. Preferred substituents are linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, and linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, more preferably carbon. These are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. The substituent may be substituted with any one of the three R 201 to R 203 , or may be substituted with all three. When R 201 to R 203 are an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
次に、化合物(ZI−2)について説明する。 Next, the compound (ZI-2) will be described.
化合物(ZI−2)は、式(ZI)におけるR201〜R203が、各々独立に、芳香環を有さない有機基を表す化合物である。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。 Compound (ZI-2) is a compound in which R 201 to R 203 in formula (ZI) each independently represents an organic group having no aromatic ring. Here, the aromatic ring includes an aromatic ring containing a hetero atom.
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。 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.
R201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖又は分岐の2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは直鎖又は分岐2−オキソアルキル基である。 R 201 to R 203 are each independently preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an allyl group, or a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, 2-oxocycloalkyl group, alkoxy group. A carbonylmethyl group, particularly preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group.
R201〜R203のアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペ
ンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。アルキル基として、より好ましくは2−オキソアルキル基、アルコキシカルボニルメチル基を挙げることができる。シクロアルキル基として、より好ましくは、2−オキソシクロアルキル基を挙げることができる。
The alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (e.g., methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group). More preferred examples of the alkyl group include a 2-oxoalkyl group and an alkoxycarbonylmethyl group. More preferred examples of the cycloalkyl group include a 2-oxocycloalkyl group.
2−オキソアルキル基は、直鎖又は分岐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。 The 2-oxoalkyl group may be either linear or branched, and a group having> C = O at the 2-position of the above alkyl group is preferable.
2−オキソシクロアルキル基は、好ましくは、上記のシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。 The 2-oxocycloalkyl group is preferably a group having> C═O at the 2-position of the cycloalkyl group.
アルコキシカルボニルメチル基におけるアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜5のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基)を挙げることができる。 The alkoxy group in the alkoxycarbonylmethyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group).
R201〜R203は、ハロゲン原子、アルコキシ基(例えば炭素数1〜5)、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基によって更に置換されていてもよい。 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 hydroxy group, a cyano group, or a nitro group.
化合物(ZI−3)とは、以下の一般式(ZI−3)で表される化合物であり、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する化合物である。
一般式(ZI−3)に於いて、
R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子又はフェニルチオ基を表す。
R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアリール基を表す。
Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アリル基又はビニル基を表す。
In general formula (ZI-3),
R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a halogen atom or a phenylthio group.
R 6c and R 7c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an aryl group.
R x and R y each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, an allyl group, or a vinyl group.
R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyは、それぞれ結合して環構造を形成しても良く、この環構造は、酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。R1c〜R5c中のいずれか2つ以上、R6cとR7c、及びRxとRyが結合して形成する基としては、ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。 Any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , 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 and a sulfur atom. , An ester bond and an amide bond may be included. Examples of the group formed by combining any two or more of R 1c to R 5c , R 6c and R 7c , and R x and R y include a butylene group and a pentylene group.
Zc-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-と同様の非求核性アニオンを挙げることができる。 Zc − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as Z − in formula (ZI).
R1c〜R7cとしてのアルキル基は、直鎖又は分岐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)を挙げることができ、シクロアルキル基としては、例えば炭素数3〜8個のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)を挙げることができる。 The alkyl group as R 1c to R 7c may be either linear or branched, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms ( Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a linear or branched propyl group, a linear or branched butyl group, and a linear or branched pentyl group. Examples of the cycloalkyl group include cyclohexane having 3 to 8 carbon atoms. An alkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group) can be mentioned.
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。 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) ).
好ましくは、R1c〜R5cの内のいずれかが直鎖又は分岐アルキル基、シクロアルキル基又は直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基であり、更に好ましくは、R1c〜R5cの炭素数の和が2〜15である。これにより、より溶剤溶解性が向上し、保存時にパーティクルの発生が抑制される。 Preferably, any of R 1c to R 5c is a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or a linear, branched or cyclic alkoxy group, and more preferably the sum of the carbon number of R 1c to R 5c. Is 2-15. Thereby, solvent solubility improves more and generation | occurrence | production of a particle is suppressed at the time of a preservation | save.
R6c及びR7cとしてのアリール基としては、好ましくは炭素数5〜15であり、例えば、フェニル基、ナフチル基を挙げることができる。 The aryl group as R 6c and R 7c preferably has 5 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.
R6cとR7cとが結合して環を形成する場合に、R6cとR7cとが結合して形成する基としては、炭素数2〜10のアルキレン基が好ましく、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などを挙げることができる。また、R6cとR7cとが結合して形成する環は、環内に酸素原子等のヘテロ原子を有していてもよい。 When R 6c and R 7c are combined to form a ring, the group formed by combining R 6c and R 7c is preferably an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, such as ethylene group, propylene Group, butylene group, pentylene group, hexylene group and the like. The ring formed by combining R 6c and R 7c may have a hetero atom such as an oxygen atom in the ring.
Rx及びRyとしてのアルキル基及びシクロアルキル基は、R1c〜R7cおけると同様のアルキル基及びシクロアルキル基を挙げることができる。 Examples of the alkyl group and cycloalkyl group as R x and R y include the same alkyl group and cycloalkyl group as in R 1c to R 7c .
2−オキソアルキル基及び2−オキソシクロアルキル基は、R1c〜R7cとしてのアルキル基及びシクロアルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。
アルコキシカルボニルアルキル基におけるアルコキシ基については、R1c〜R5cおけると同様のアルコキシ基を挙げることができ、アルキル基については、例えば、炭素数1〜12のアルキル基、好ましくは、炭素数1〜5の直鎖(例えば、メチル基、エチル基を挙げることができる。
Examples of the 2-oxoalkyl group and 2-oxocycloalkyl group include a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group or cycloalkyl group as R 1c to R 7c .
Examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonylalkyl group include the same alkoxy groups as in R 1c to R 5c , and examples of the alkyl group include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 1 carbon atom. 5 straight chain (for example, methyl group and ethyl group).
アリル基としては、特に制限は無いが、無置換若しくは単環又は多環のシクロアルキル基で置換されたアリル基であることが好ましい。 The allyl group is not particularly limited, but is preferably an allyl group which is unsubstituted or substituted with a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
ビニル基としては特に制限は無いが、無置換若しくは単環又は多環のシクロアルキル基で置換されたビニル基であることが好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular as a vinyl group, It is preferable that it is a vinyl group substituted by the unsubstituted or monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
Rx及びRyが互いに結合して形成してもよい環構造としては、2価のRx及びRy(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等)が一般式(ZI−3)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられる。 As the ring structure that R x and R y may be bonded to each other, divalent R x and R y (for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and the like) are represented by the general formula (ZI-3). A 5-membered or 6-membered ring formed with a sulfur atom, particularly preferably a 5-membered ring (that is, a tetrahydrothiophene ring).
Rx及びRyは、好ましくは炭素数4個以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、より好ましくは6個以上、更に好ましくは8個以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。 R x and R y are preferably an alkyl group or cycloalkyl group having 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 or more alkyl groups or cycloalkyl groups.
化合物(ZI−3)のカチオン部分の具体例を以下に挙げる。
化合物(ZI−4)は、下記一般式(ZI−4)により表される化合物である。
一般式(ZI−4)中、
R13は水素原子、フッ素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又は単環もしくは多環のシクロアルキル骨格を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は複数存在する場合は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又は単環もしくは多環のシクロアルキル骨格を有する基を表す。これらの基は置換基を有してもよい。
R15は各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。2個のR15が互いに結合して環を形成してもよい。これらの基は置換基を有してもよい。
lは0〜2の整数を表す。
rは0〜8の整数を表す。
Z-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-と同様の非求核性アニオンを挙げることができる。
In general formula (ZI-4),
R 13 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxy group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton. These groups may have a substituent.
When there are a plurality of R 14 s, each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton. Represents a group having These groups may have a substituent.
R 15 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a naphthyl group. Two R 15 may be bonded to each other to form a ring. These groups may have a substituent.
l represents an integer of 0-2.
r represents an integer of 0 to 8.
Z − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same non-nucleophilic anion as Z − in formula (ZI).
一般式(ZI−4)において、R13、R14及びR15のアルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基等を挙げることができる。これらのアルキル基のうち、メチル基、エチル基、n−ブチル基、t−ブチル基等が好ましい。 In the general formula (ZI-4), the alkyl group of R 13 , R 14 and R 15 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is preferably a methyl group, an ethyl group, n -Propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n -An octyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group etc. can be mentioned. Of these alkyl groups, a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and the like are preferable.
R13、R14及びR15のシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロへプチル、シクロオクチル、シクロドデカニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクタジエニル、ノルボルニル、トリシクロデカニル、テトラシクロデカニル、アダマンチル等があげられ、特にシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチルが好ましい。 Examples of the cycloalkyl group represented by R 13 , R 14 and R 15 include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclododecanyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, cyclooctadienyl, norbornyl, tricyclo Examples include decanyl, tetracyclodecanyl, adamantyl and the like, and cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cyclooctyl are particularly preferable.
R13及びR14のアルコキシ基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基等を挙げることができる。これらのアルコキシ基のうち、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等が好ましい。 The alkoxy group of R 13 and R 14 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms, such as methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n -Butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group, neopentyloxy group, n-hexyloxy group, n-heptyloxy group, n-octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, n-nonyloxy group, n-decyloxy group and the like can be mentioned. Of these alkoxy groups, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an n-butoxy group, and the like are preferable.
R13及びR14のアルコキシカルボニル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素原子数2〜11のものが好ましく、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、ネオペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、n−ノニルオキシカルボニル基、n−デシルオキシカルボニル基等を挙げることができる。これらのアルコキシカルボニル基のうち、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基等が好ましい。 The alkoxycarbonyl group for R 13 and R 14 is linear or branched and preferably has 2 to 11 carbon atoms, such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propoxycarbonyl group, i- Propoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, 2-methylpropoxycarbonyl group, 1-methylpropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, n-pentyloxycarbonyl group, neopentyloxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, Examples include n-heptyloxycarbonyl group, n-octyloxycarbonyl group, 2-ethylhexyloxycarbonyl group, n-nonyloxycarbonyl group, n-decyloxycarbonyl group and the like. Of these alkoxycarbonyl groups, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, and the like are preferable.
R13及びR14の単環もしくは多環のシクロアルキル骨格を有する基としては、例えば、単環もしくは多環のシクロアルキルオキシ基、及び、単環もしくは多環のシクロアルキル基を有するアルコキシ基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。 Examples of the group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton of R 13 and R 14 include a monocyclic or polycyclic cycloalkyloxy group and an alkoxy group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. Can be mentioned. These groups may further have a substituent.
R13及びR14の単環若しくは多環のシクロアルキルオキシ基としては、総炭素数が7以上であることが好ましく、総炭素数が7以上15以下であることがより好ましく、また、単環のシクロアルキル骨格を有することが好ましい。総炭素数7以上の単環のシクロアルキルオキシ基とは、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、シクロドデカニルオキシ基等のシクロアルキルオキシ基に、任意にメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ドデシル基、2−エチルヘキシル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、iso−アミル基等のアルキル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、ニトロ基、シアノ基、アミド基、スルホンアミド基、メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、アセトキシ基、ブチリルオキシ基等のアシロキシ基、カルボキシ基等の置換基を有する単環のシクロアルキルオキシ基であって、該シクロアルキル基上の任意の置換基と合わせた総炭素数が7以上のものを表す。 The monocyclic or polycyclic cycloalkyloxy group for R 13 and R 14 preferably has a total carbon number of 7 or more, more preferably a total carbon number of 7 or more and 15 or less, It is preferable to have a cycloalkyl skeleton. The monocyclic cycloalkyloxy group having 7 or more carbon atoms is cyclopropyloxy group, cyclobutyloxy group, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, cycloptyloxy group, cyclooctyloxy group, cyclododecanyloxy group, etc. Optionally substituted with methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, dodecyl, 2-ethylhexyl, isopropyl, sec-butyl, t -Alkyl group such as butyl group and iso-amyl group, hydroxy group, halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine), nitro group, cyano group, amide group, sulfonamido group, methoxy group, ethoxy group, hydroxyethoxy group , Alkoxy groups such as propoxy group, hydroxypropoxy group, butoxy group, meth Monocyclic cycloalkyloxy having substituents such as alkoxycarbonyl groups such as xoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, acyl groups such as formyl group, acetyl group and benzoyl group, acyloxy groups such as acetoxy group and butyryloxy group, and carboxy group And a group having a total carbon number of 7 or more in combination with an arbitrary substituent on the cycloalkyl group.
また、総炭素数が7以上の多環のシクロアルキルオキシ基としては、ノルボルニルオキシ基、トリシクロデカニルオキシ基、テトラシクロデカニルオキシ基、アダマンタンチルオキシ基等が挙げられる。 Examples of the polycyclic cycloalkyloxy group having a total carbon number of 7 or more include a norbornyloxy group, a tricyclodecanyloxy group, a tetracyclodecanyloxy group, an adamantantyloxy group, and the like.
R13及びR14の単環若しくは多環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基としては、総炭素数が7以上であることが好ましく、総炭素数が7以上15以下であることがより好ましく、また、単環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基であることが好ましい。総炭素数7以上の、単環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基とは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプトキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、イソプロポキシ、sec-ブトキシ、t-ブトキシ、iso−アミルオキシ等のアルコキシ基に上述の置換基を有していてもよい単環シクロアルキル基が置換したものであり、置換基も含めた総炭素数が7以上のものを表す。例えば、シクロヘキシルメトキシ基、シクロペンチルエトキシ基、シクロヘキシルエトキシ基等が挙げられ、シクロヘキシルメトキシ基が好ましい。 The alkoxy group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton of R 13 and R 14 preferably has a total carbon number of 7 or more, more preferably a total carbon number of 7 or more and 15 or less, An alkoxy group having a monocyclic cycloalkyl skeleton is preferable. The alkoxy group having a total of 7 or more carbon atoms and having a monocyclic cycloalkyl skeleton is methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptoxy, octyloxy, dodecyloxy, 2-ethylhexyloxy, isopropoxy, A monocyclic cycloalkyl group that may have the above-mentioned substituents is substituted on an alkoxy group such as sec-butoxy, t-butoxy, iso-amyloxy, etc., and the total carbon number including the substituents is 7 or more Represents things. Examples include a cyclohexylmethoxy group, a cyclopentylethoxy group, a cyclohexylethoxy group, and the like, and a cyclohexylmethoxy group is preferable.
また、総炭素数が7以上の多環のシクロアルキル骨格を有するアルコキシ基としては、ノルボルニルメトキシ基、ノルボルニルエトキシ基、トリシクロデカニルメトキシ基、トリシクロデカニルエトキシ基、テトラシクロデカニルメトキシ基、テトラシクロデカニルエトキシ基、アダマンタンチルメトキシ基、アダマンタンチルエトキシ基等が挙げられ、ノルボルニルメトキシ基、ノルボルニルエトキシ基等が好ましい。 Examples of the alkoxy group having a polycyclic cycloalkyl skeleton having 7 or more carbon atoms include norbornyl methoxy group, norbornyl ethoxy group, tricyclodecanyl methoxy group, tricyclodecanyl ethoxy group, tetracyclo A decanyl methoxy group, a tetracyclodecanyl ethoxy group, an adamantane methoxy group, an adamantane ethoxy group, etc. are mentioned, and a norbornyl methoxy group, a norbornyl ethoxy group, etc. are preferable.
R14のアルキルカルボニル基のアルキル基としては、上述したR13〜R15としてのアルキル基と同様の具体例が挙げられる。 The alkyl group of the alkyl group of R 14, include the same specific examples as the alkyl group as R 13 to R 15 described above.
R14のアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基としては、直鎖状、分岐状、環状であり、炭素原子数1〜10のものが好ましく、例えば、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n−プロパンスルホニル基、n−ブタンスルホニル基、tert−ブタンスルホニル基、n−ペンタンスルホニル基、ネオペンタンスルホニル基、n−ヘキサンスルホニル基、n−ヘプタンスルホニル基、n−オクタンスルホニル基、2−エチルヘキサンスルホニル基n−ノナンスルホニル基、n−デカンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等を挙げることができる。これらのアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基のうちメタンスルホニル基、エタンスルホニル基、n−プロパンスルホニル基、n−ブタンスルホニル基、シクロペンタンスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等が好ましい。 The alkylsulfonyl group and cycloalkylsulfonyl group of R 14 are linear, branched, or cyclic, and preferably those having 1 to 10 carbon atoms, such as methanesulfonyl group, ethanesulfonyl group, n-propanesulfonyl. Group, n-butanesulfonyl group, tert-butanesulfonyl group, n-pentanesulfonyl group, neopentanesulfonyl group, n-hexanesulfonyl group, n-heptanesulfonyl group, n-octanesulfonyl group, 2-ethylhexanesulfonyl group n -Nonanesulfonyl group, n-decanesulfonyl group, cyclopentanesulfonyl group, cyclohexanesulfonyl group, etc. can be mentioned. Of these alkylsulfonyl groups and cycloalkylsulfonyl groups, a methanesulfonyl group, an ethanesulfonyl group, an n-propanesulfonyl group, an n-butanesulfonyl group, a cyclopentanesulfonyl group, a cyclohexanesulfonyl group, and the like are preferable.
上記各基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、ヒドロキシル基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the substituent that each of the above groups may have include a halogen atom (for example, a fluorine atom), a hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, and alkoxycarbonyloxy. Groups and the like.
前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素原子数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, 2-methylpropoxy group, 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, cyclopentyloxy group, Examples thereof include a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a cyclohexyloxy group.
前記アルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1−メトキシエチル基、2−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、2−エトキシエチル基等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシアルキル基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxyalkyl group include straight chain having 2 to 21 carbon atoms such as methoxymethyl group, ethoxymethyl group, 1-methoxyethyl group, 2-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, and 2-ethoxyethyl group. Examples thereof include a chain, branched or cyclic alkoxyalkyl group.
前記アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, i-propoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, 2-methylpropoxycarbonyl group, 1-methylpropoxycarbonyl group, t Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl groups having 2 to 21 carbon atoms such as butoxycarbonyl group, cyclopentyloxycarbonyl group, cyclohexyloxycarbonyl and the like.
前記アルコキシカルボニルオキシ基としては、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、n−プロポキシカルボニルオキシ基、i−プロポキシカルボニルオキシ基、n−ブトキシカルボニルオキシ基、t−ブトキシカルボニルオキシ基、シクロペンチルオキシカルボニルオキシ基、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxycarbonyloxy group include methoxycarbonyloxy group, ethoxycarbonyloxy group, n-propoxycarbonyloxy group, i-propoxycarbonyloxy group, n-butoxycarbonyloxy group, t-butoxycarbonyloxy group, and cyclopentyloxy. Examples thereof include linear, branched or cyclic alkoxycarbonyloxy groups having 2 to 21 carbon atoms such as carbonyloxy group and cyclohexyloxycarbonyloxy.
2個のR15が互いに結合して形成してもよい環構造としては、2個の2価のR15が一般式(ZI−4)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられ、アリール基又はシクロアルキル基と縮環していてもよい。この2価のR15は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。一般式(ZI−4)におけるR15としては、メチル基、エチル基、ナフチル基、2個のR15が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基等が好ましい。 The ring structure which two R 15 may combine with each other is a 5-membered or 6-membered ring formed by two divalent R 15 together with the sulfur atom in the general formula (ZI-4). Particularly preferred is a 5-membered ring (that is, a tetrahydrothiophene ring), which may be condensed with an aryl group or a cycloalkyl group. The divalent R 15 may have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, and the like. Groups and the like. R 15 in the general formula (ZI-4) is preferably a methyl group, an ethyl group, a naphthyl group, a divalent group in which two R 15s are bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom.
R13及びR14が有し得る置換基としては、ヒドロキシ基、アルコキシ基、又はアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)が好ましい。 The substituent that R 13 and R 14 may have is preferably a hydroxy group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom (particularly a fluorine atom).
lとしては、0又は1が好ましく、1がより好ましい。
rとしては、0〜2が好ましい。
l is preferably 0 or 1, and more preferably 1.
As r, 0-2 are preferable.
以下に、化合物(ZI−4)のカチオン部分の具体例を挙げる。
次に、上記一般式(ZII)及び(ZIII)について説明する。
一般式(ZII)、(ZIII)中、R204〜R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Next, the general formulas (ZII) and (ZIII) will be described.
In formula (ZII), (ZIII), R 204 ~R 207 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
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のアリール基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等を有する複素環構造を有するアリール基であってもよい。複素環構造を有するアリール基としては、例えば、ピロール残基(ピロールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、フラン残基(フランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、チオフェン残基(チオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)、インドール残基(インドールから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾフラン残基(ベンゾフランから水素原子が1個失われることによって形成される基)、ベンゾチオフェン残基(ベンゾチオフェンから水素原子が1個失われることによって形成される基)等を挙げることができる。 Phenyl group and a naphthyl group are preferred as the aryl group of R 204 to R 207, more preferably a phenyl group. Aryl group R 204 to R 207 represents an oxygen atom, a nitrogen atom, may be an aryl group having a heterocyclic structure having a sulfur atom and the like. Examples of the aryl group having a heterocyclic structure include a pyrrole residue (a group formed by losing one hydrogen atom from pyrrole) and a furan residue (a group formed by losing one hydrogen atom from furan). Groups), thiophene residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from thiophene), indole residues (groups formed by the loss of one hydrogen atom from indole), benzofuran residues ( A group formed by losing one hydrogen atom from benzofuran), a benzothiophene residue (a group formed by losing one hydrogen atom from benzothiophene), and the like.
R204〜R207におけるアルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜10の直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基)、炭素数3〜10のシクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基)を挙げることができる。 The alkyl group and cycloalkyl group in R 204 to R 207 are preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group), carbon Examples thereof include cycloalkyl groups of several 3 to 10 (cyclopentyl group, cyclohexyl group, norbornyl group).
R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。R204〜R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜15)、シクロアルキル基(例えば炭素数3〜15)、アリール基(例えば炭素数6〜15)、アルコキシ基(例えば炭素数1〜15)、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、フェニルチオ基等を挙げることができる。 Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, cycloalkyl groups may have a substituent. Aryl group, alkyl group of R 204 to R 207, the cycloalkyl group substituent which may be possessed by, for example, an alkyl group (for example, 1 to 15 carbon atoms), a cycloalkyl group (for example, 3 to 15 carbon atoms ), An aryl group (for example, having 6 to 15 carbon atoms), an alkoxy group (for example, having 1 to 15 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxy group, and a phenylthio group.
Z-は、非求核性アニオンを表し、一般式(ZI)に於けるZ-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。 Z − represents a non-nucleophilic anion, and examples thereof include the same as the non-nucleophilic anion of Z − in formula (ZI).
酸発生剤として、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。
一般式(ZIV)〜(ZVI)中、
Ar3及びAr4は、各々独立に、アリール基を表す。
In general formulas (ZIV) to (ZVI),
Ar 3 and Ar 4 each independently represents an aryl group.
R208、R209及びR210は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。 R 208 , R 209 and R 210 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
Aは、アルキレン基、アルケニレン基又はアリーレン基を表す。 A represents an alkylene group, an alkenylene group or an arylene group.
酸発生剤の内でより好ましくは、一般式(ZI)〜(ZIII)で表される化合物である。 Among the acid generators, compounds represented by the general formulas (ZI) to (ZIII) are more preferable.
また、酸発生剤として、スルホン酸基又はイミド基を1つ有する酸を発生する化合物が好ましく、さらに好ましくは1価のパーフルオロアルカンスルホン酸を発生する化合物、又は1価のフッ素原子又はフッ素原子を含有する基で置換された芳香族スルホン酸を発生する化合物、又は1価のフッ素原子又はフッ素原子を含有する基で置換されたイミド酸を発生する化合物であり、更により好ましくは、フッ化置換アルカンスルホン酸、フッ素置換ベンゼンスルホン酸、フッ素置換イミド酸又はフッ素置換メチド酸のスルホニウム塩である。使用可能な酸発生剤は、発生した酸のpKaがpKa=−1以下のフッ化置換アルカンスルホン酸、フッ化置換ベンゼンスルホン酸、フッ化置換イミド酸であることが特に好ましく、感度が向上する。 Further, the acid generator is preferably a compound that generates an acid having one sulfonic acid group or imide group, more preferably a compound that generates monovalent perfluoroalkanesulfonic acid, or a monovalent fluorine atom or fluorine atom. A compound that generates an aromatic sulfonic acid substituted with a group that contains a monovalent fluorine atom or an imido acid that is substituted with a group containing a fluorine atom, and even more preferably, a fluorinated compound It is a sulfonium salt of a substituted alkanesulfonic acid, a fluorine-substituted benzenesulfonic acid, a fluorine-substituted imide acid or a fluorine-substituted methide acid. The acid generator that can be used is particularly preferably a fluorinated substituted alkane sulfonic acid, a fluorinated substituted benzene sulfonic acid or a fluorinated substituted imido acid whose pKa of the generated acid is pKa = -1 or less, and the sensitivity is improved. .
酸発生剤としては、カルボン酸オニウム塩を用いてもよい。カルボン酸オニウム塩を含有させると、波長が220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度及び解像力が更に向上し、疎密依存性及び露光マージンが更に改良される。 As the acid generator, a carboxylic acid onium salt may be used. When carboxylic acid onium salt is contained, transparency to light having a wavelength of 220 nm or less is ensured, sensitivity and resolution are further improved, and density dependency and exposure margin are further improved.
カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩又はスルホニウム塩が好ましい。そのアニオンとしては、例えば、炭素数1〜30の直鎖若しくは分岐鎖アルキル又は単環式若しくは多環式シクロアルキルカルボン酸アニオンを用いることが好ましい。特には、これらアルキル基又はシクロアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたカルボン酸アニオン(以下、フッ素置換カルボン酸アニオンともいう)が好ましい。なお、アルキル又はシクロアルキル鎖中に、酸素原子を含んでいてもよい。 As the carboxylic acid onium salt, an iodonium salt or a sulfonium salt is preferable. As the anion, for example, a linear or branched alkyl having 1 to 30 carbon atoms or a monocyclic or polycyclic cycloalkylcarboxylic acid anion is preferably used. In particular, a carboxylate anion in which some or all of the hydrogen atoms of these alkyl groups or cycloalkyl groups are substituted with fluorine atoms (hereinafter also referred to as fluorine-substituted carboxylate anions) is preferable. Note that an oxygen atom may be contained in the alkyl or cycloalkyl chain.
フッ素置換カルボン酸アニオンとしては、例えば、フルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸、ヘプタフルオロ酪酸、ノナフルオロペンタン酸、パーフルオロドデカン酸、パーフルオロトリデカン酸、パーフルオロシクロヘキサンカルボン酸、及び2,2−ビストリフルオロメチルプロピオン酸のアニオンが挙げられる。 Examples of the fluorine-substituted carboxylate anion include fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid, heptafluorobutyric acid, nonafluoropentanoic acid, perfluorododecanoic acid, perfluorotridecanoic acid, perfluorocyclohexanecarboxylic acid. And an anion of 2,2-bistrifluoromethylpropionic acid.
本発明に係る組成物がカルボン酸オニウム塩を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、一般的には0.1〜20質量%であり、好ましくは0.5〜10質量%であり、より好ましくは1〜7質量%である。 When the composition according to the present invention contains a carboxylic acid onium salt, the content thereof is generally from 0.1 to 20% by mass, preferably from 0.8 to 20% by mass, based on the total solid content of the composition. It is 5-10 mass%, More preferably, it is 1-7 mass%.
本発明に係る組成物が酸発生剤を含有している場合、この酸発生剤が発生し得る酸は、フッ素原子を有していてもよく、フッ素原子を有していなくてもよい。例えば、酸発生剤がアニオンを備えている場合、このアニオンは、フッ素原子を有していてもよく、フッ素原子を有していなくてもよい。 When the composition according to the present invention contains an acid generator, the acid that can be generated by the acid generator may or may not have a fluorine atom. For example, when the acid generator includes an anion, the anion may have a fluorine atom or may not have a fluorine atom.
本発明に係る組成物は、上述した通り、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位を含んだ樹脂を含有している。このような樹脂は、酸分解性基を備えた繰り返し単位として、酸の作用により分解してカルボキシ基を生じる基を備えた繰り返し単位のみを含んだ樹脂と比較して、樹脂と酸との反応の活性化エネルギーがより小さい。そのため、比較的酸強度の低い酸、例えば、フッ素原子を有していない酸を発生する酸発生剤を用いた場合であっても、本発明の効果は十分に得られる。 As described above, the composition according to the present invention contains a resin containing a repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group. Such a resin is a repeating unit having an acid-decomposable group, as compared with a resin containing only a repeating unit having a group that decomposes by the action of an acid to generate a carboxy group. The activation energy of is smaller. Therefore, even when an acid generator that generates an acid with relatively low acid strength, for example, an acid having no fluorine atom, is used, the effects of the present invention can be sufficiently obtained.
酸発生剤の中で、特に好ましい例を以下に挙げる。
酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
酸発生剤の含有量は、組成物の全固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜17.5質量%、更に好ましくは1〜15質量%である。
An acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The content of the acid generator is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 17.5% by mass, still more preferably 1 to 15% by mass, based on the total solid content of the composition. is there.
(c)溶剤
本発明に係る組成物は、溶剤を含んでいる。この溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を含んでいてもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、及びピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。
(C) Solvent The composition according to the present invention contains a solvent. Examples of the solvent include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, alkyl alkoxypropionate, cyclic lactone (preferably having 4 to 10 carbon atoms), and monoketone which may contain a ring. Examples thereof include organic solvents such as compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate.
アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレートとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートが挙げられる。 Examples of the alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, propylene glycol monoethyl Examples include ether propionate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl ether acetate.
アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、及びエチレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。 Examples of the alkylene glycol monoalkyl ether include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether.
乳酸アルキルエステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルが挙げられる。 Examples of the alkyl lactate include methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, and butyl lactate.
アルコキシプロピオン酸アルキルとしては、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル及び3−メトキシプロピオン酸エチルが挙げられる。 Examples of the alkyl alkoxypropionate include ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate and ethyl 3-methoxypropionate.
環状ラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−オクタノイックラクトン及びα−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが挙げられる。 Examples of the cyclic lactone include β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, β-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, and γ-octano. And iclactone and α-hydroxy-γ-butyrolactone.
環を含んでいてもよいモノケトン化合物としては、例えば、2−ブタノン、3−メチルブタノン、ピナコロン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、4,4−ジメチル−2−ペンタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ペンタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、5−メチル−3−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、3−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、3−デカノン、、4−デカノン、5−ヘキセン−2−オン、3−ペンテン−2−オン、シクロペンタノン、2−メチルシクロペンタノン、3−メチルシクロペンタノン、2,2−ジメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、3−メチルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−エチルシクロヘキサノン、2,2−ジメチルシクロヘキサノン、2,6−ジメチルシクロヘキサノン、2,2,6−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘプタノン及び3−メチルシクロヘプタノンが挙げられる。 Examples of the monoketone compound which may contain a ring include 2-butanone, 3-methylbutanone, pinacolone, 2-pentanone, 3-pentanone, 3-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2-pentanone, and 2 -Methyl-3-pentanone, 4,4-dimethyl-2-pentanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-pentanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 5-methyl-3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-methyl-3-heptanone, 5-methyl-3-heptanone, 2,6-dimethyl-4-heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 2-nonanone, 3-nonanone, 5-nonanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, 5-hexen-2-one 3-penten-2-one, cyclopentanone, 2-methylcyclopentanone, 3-methylcyclopentanone, 2,2-dimethylcyclopentanone, 2,4,4-trimethylcyclopentanone, cyclohexanone, 3 -Methylcyclohexanone, 4-methylcyclohexanone, 4-ethylcyclohexanone, 2,2-dimethylcyclohexanone, 2,6-dimethylcyclohexanone, 2,2,6-trimethylcyclohexanone, cycloheptanone, 2-methylcycloheptanone and 3- And methylcycloheptanone.
アルキレンカーボネートとしては、例えば、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、及びブチレンカーボネートが挙げられる。 Examples of the alkylene carbonate include propylene carbonate, vinylene carbonate, ethylene carbonate, and butylene carbonate.
アルコキシ酢酸アルキルとしては、例えば、酢酸−2−メトキシエチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、酢酸−3−メトキシ−3−メチルブチル、及び酢酸−1−メトキシ−2−プロピルが挙げられる。 Examples of the alkyl alkoxyacetate include 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, and 1-methoxy acetate. -2-propyl.
ピルビン酸アルキルとしては、例えば、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル及びピルビン酸プロピルが挙げられる。 Examples of the alkyl pyruvate include methyl pyruvate, ethyl pyruvate, and propyl pyruvate.
溶剤としては、常温常圧下における沸点が130℃以上であるものを用いることが好ましい。具体的には、例えば、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル及びプロピレンカーボネートが挙げられる。 As the solvent, it is preferable to use a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher under normal temperature and pressure. Specifically, for example, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl pyruvate, acetic acid-2 -Ethoxyethyl, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate and propylene carbonate.
これら溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。後者の場合、ヒドロキシ基を含んだ溶剤とヒドロキシ基を含んでいない溶剤との混合溶剤を使用することが好ましい。 These solvents may be used alone or in combination of two or more. In the latter case, it is preferable to use a mixed solvent of a solvent containing a hydroxy group and a solvent not containing a hydroxy group.
ヒドロキシ基を含んだ溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテル及び乳酸アルキルが挙げられる。これらのうち、プロピレングリコールモノメチルエーテル又は乳酸エチルがより好ましい。 Examples of the solvent containing a hydroxy group include alkylene glycol monoalkyl ether and alkyl lactate. Of these, propylene glycol monomethyl ether or ethyl lactate is more preferable.
ヒドロキシ基を含んでいない溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有していてもよいモノケトン化合物、環状ラクトン及び酢酸アルキルが好ましい。これらのうち、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、シクロヘキサノン又は酢酸ブチルがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート又は2−ヘプタノンが特に好ましい。 As the solvent not containing a hydroxy group, for example, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxypropionate, a monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone and alkyl acetate are preferable. Of these, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone or butyl acetate are more preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate or 2-heptanone is particularly preferred. .
ヒドロキシ基を含んだ溶剤とヒドロキシ基を含んでいない溶剤との混合溶剤を使用する場合、これらの質量比は、好ましくは1/99〜99/1とし、より好ましくは10/90〜90/10とし、更に好ましくは20/80〜60/40とする。 When a mixed solvent of a solvent containing a hydroxy group and a solvent not containing a hydroxy group is used, the mass ratio thereof is preferably 1/99 to 99/1, more preferably 10/90 to 90/10. And more preferably 20/80 to 60/40.
なお、ヒドロキシ基を含んでいない溶剤を50質量%以上含んだ混合溶剤を用いると、特に優れた塗布均一性を達成し得る。また、溶剤は、PGMEAと他の1種以上の溶剤との混合溶剤であることが特に好ましい。 When a mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxy group is used, particularly excellent coating uniformity can be achieved. The solvent is particularly preferably a mixed solvent of PGMEA and one or more other solvents.
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと他の少なくとも1種類の溶剤との混合溶剤であることが好ましい。 The solvent is preferably a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and at least one other solvent.
(d)フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する化合物
一般に、酸発生剤を含んだ組成物を用いて形成された組成物膜に露光を行うと、膜の表層部は、その内部と比較して、露光される度合いが高く、発生された酸の濃度が高くなり、反応がより進行し易い。そして、このような露光膜に対して現像(特には、ネガ型の現像)を行うと、得られるパターンの断面がT−top形状となったり、ブリッジ欠陥が発生したりするという不具合が生じやすい。
(D) A compound containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom and having basicity or increasing basicity by the action of an acid. Generally, a composition film formed using a composition containing an acid generator When the exposure is performed, the surface layer portion of the film is exposed to a higher degree than the inside thereof, the concentration of the generated acid is increased, and the reaction is more likely to proceed. Then, when development (particularly negative development) is performed on such an exposed film, there is a tendency that a cross section of the obtained pattern becomes a T-top shape or a bridge defect occurs. .
しかしながら、本発明に係る組成物は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する化合物(以下、化合物(d)ともいう)を含有している。 However, the composition according to the present invention contains a compound containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom and having basicity or increasing basicity by the action of an acid (hereinafter also referred to as compound (d)). ing.
化合物(d)は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有していることにより、これらの原子を有さない場合と比較して、表面自由エネルギーが低く、組成物膜の表層部に偏在しやすい。 The compound (d) has at least one of a fluorine atom and a silicon atom, so that the surface free energy is lower than that in the case where it does not have these atoms, and it is unevenly distributed in the surface layer portion of the composition film. Cheap.
よって、このような化合物(d)を含んだ組成物膜を露光すると、膜の表層部において、塩基性を有する化合物、又は、酸の作用により塩基性が増大した化合物が、高濃度で存在するため、露光部の表層において発生した過剰の酸を捕捉することができる。すなわち、組成物膜の露光部の厚み方向における酸濃度分布を均一にすることができる。これにより、酸を触媒とした組成物膜の反応、例えば、有機溶剤を含んだ現像液に対する不溶化又は難溶化反応を、膜の厚み方向に関して、より均一に行うことができる。それゆえ、上記したようなT−top形状やブリッジ欠陥という不具合を抑制することができる。 Therefore, when a composition film containing such a compound (d) is exposed, a compound having basicity or a compound having increased basicity by the action of an acid is present in a high concentration in the surface layer portion of the film. Therefore, excess acid generated in the surface layer of the exposed portion can be captured. That is, the acid concentration distribution in the thickness direction of the exposed portion of the composition film can be made uniform. Thereby, the reaction of the composition film using the acid as a catalyst, for example, the insolubilization or the insolubilization reaction with respect to the developer containing the organic solvent can be performed more uniformly in the thickness direction of the film. Therefore, the problems such as the T-top shape and the bridge defect as described above can be suppressed.
また、本発明者らは、このような化合物(d)を、上述した繰り返し単位(P)を含んだ酸分解性樹脂と併用することにより、ラフネス特性、フォーカス余裕度、ブリッジ欠陥性能、及び、感度の露光後加熱(PEB)温度依存性を更に向上させ得ることを見出している。その理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは、以下のように推測している。即ち、上述した繰り返し単位(P)を含んだ酸分解性樹脂は、酸分解による極性の変化が大きく、有機溶剤を含んだ現像液に不溶となるために必要な脱保護量が比較的少ない。このような系では、組成物膜のうち上記現像液に不溶となる部分の分布が不均一となりやすい。しかしながら、化合物(d)を適用すると、膜の内部における塩基量を膜表層に比べて少なくできるため、潜在パターン内部の樹脂の脱保護が促進され、脱保護反応を均一に進行させることができる。そのため、ラフネス特性、フォーカス余裕度、ブリッジ欠陥性能、及び、感度の露光後加熱(PEB)温度依存性を更に向上させることができる。 In addition, the present inventors use such a compound (d) in combination with the acid-decomposable resin containing the above-mentioned repeating unit (P), thereby providing roughness characteristics, focus margin, bridge defect performance, and It has been found that the post-exposure heating (PEB) temperature dependence of sensitivity can be further improved. The reason for this is not always clear, but the present inventors speculate as follows. That is, the acid-decomposable resin containing the repeating unit (P) described above has a large change in polarity due to acid decomposition, and is insoluble in a developer containing an organic solvent, and therefore requires a relatively small amount of deprotection. In such a system, the distribution of the portion of the composition film that is insoluble in the developer tends to be non-uniform. However, when the compound (d) is applied, the amount of base in the membrane can be reduced as compared with the surface of the membrane, so that the deprotection of the resin inside the latent pattern is promoted and the deprotection reaction can proceed uniformly. Therefore, the post-exposure heating (PEB) temperature dependence of roughness characteristics, focus margin, bridge defect performance, and sensitivity can be further improved.
化合物(d)を、「フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有する化合物(d−1)」と、「フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、酸の作用により塩基性が増大する化合物(d−2)」とに分けて考えると、化合物(d−2)を用いた場合は、露光部において発生した酸の濃度の高い領域ほど、より多くの塩基性物質が発生するため、酸−塩基の中和反応がより促進される。よって、化合物(d−2)を用いた場合の方が、化合物(d−1)を用いた場合より、組成物膜の露光部の厚み方向における酸濃度分布を更に均一にすることができるため、この観点においては、化合物(d)は化合物(d−2)であることがより好ましい。 Compound (d) is composed of “compound (d-1) containing at least one of fluorine atom and silicon atom and having basicity” and “compound containing at least one of fluorine atom and silicon atom and having basicity by the action of an acid. When the compound (d-2) is used, the more the basic substance is generated in the region where the acid concentration generated in the exposed area is higher. Therefore, the acid-base neutralization reaction is further promoted. Therefore, when the compound (d-2) is used, the acid concentration distribution in the thickness direction of the exposed portion of the composition film can be made more uniform than when the compound (d-1) is used. In this respect, the compound (d) is more preferably the compound (d-2).
化合物(d)は、含窒素化合物であることが好ましい。
ここで、化合物(d)が、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有する化合物である場合、化合物(d)が充分な塩基性を有するためには、窒素原子に対して電子吸引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、ハロゲン原子(特にフッ素原子)など)が直結していないことが好ましく、窒素原子に隣接する原子の全てが水素原子又は炭素原子であることがより好ましい。
The compound (d) is preferably a nitrogen-containing compound.
Here, when the compound (d) is a basic compound containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom, in order for the compound (d) to have sufficient basicity, an electron with respect to the nitrogen atom It is preferable that an attractive functional group (a carbonyl group, a sulfonyl group, a cyano group, a halogen atom (especially a fluorine atom), etc.) is not directly connected, and all the atoms adjacent to the nitrogen atom are hydrogen atoms or carbon atoms. Is more preferable.
また、化合物(d)が、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、酸の作用により塩基性が増大する化合物である場合、酸の作用により塩基性が増大した化合物が充分な塩基性を有するためには、酸の作用により塩基性が増大した化合物の窒素原子に対して電子吸引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、ハロゲン原子(特にフッ素原子)など)が直結していないことが好ましく、窒素原子に隣接する原子の全てが水素原子又は炭素原子であることがより好ましい。 In addition, when the compound (d) is a compound that contains at least one of a fluorine atom and a silicon atom and whose basicity is increased by the action of an acid, the compound that has increased basicity by the action of an acid has sufficient basicity. Therefore, electron-withdrawing functional groups (carbonyl group, sulfonyl group, cyano group, halogen atom (especially fluorine atom), etc.) are not directly connected to the nitrogen atom of the compound whose basicity has been increased by the action of acid. It is preferable that all the atoms adjacent to the nitrogen atom are hydrogen atoms or carbon atoms.
なお、化合物(d)は、上記作用を確実に発現するためには、活性光線又は放射線の照射により、化学構造の意図しない変化を伴わないことが好ましい。換言すれば、化合物(d)は、感光性を有さないこと(非感光性であること)が好ましい。 In addition, in order for compound (d) to express the said effect | action reliably, it is preferable not to be accompanied by the unintended change of a chemical structure by irradiation of actinic light or a radiation. In other words, the compound (d) preferably has no photosensitivity (non-photosensitivity).
以下、化合物(d)を、「フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有する化合物(d−1)」と、「フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、酸の作用により塩基性が増大する化合物(d−2)」とに分けて説明する。 Hereinafter, the compound (d) is divided into “compound (d-1) having at least one of fluorine atom and silicon atom and having basicity” and “compound containing at least one of fluorine atom and silicon atom, and a base by the action of an acid. This will be described separately with respect to the compound (d-2) whose property is increased.
[1]フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有する化合物(d−1)
化合物(d−1)は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有し、かつ、下記一般式(A)〜(E)で示される構造のいずれかを有する塩基性化合物を挙げることができる。
Compound (d-1) is not particularly limited as long as it contains at least one of a fluorine atom and a silicon atom and has basicity. For example, it has at least one of a fluorine atom and a silicon atom, and the following general formula The basic compound which has either of the structure shown by Formula (A)-(E) can be mentioned.
一般式(A)中、R201及びR202は、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20)又はヘテロアリール基を表す。
一般式(E)中、R203、R204、R205及びR206は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を示す。
In general formula (A), R 201 and R 202 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms), an aryl group (preferably Represents a C6-C20) or heteroaryl group.
In general formula (E), R 203 , R 204 , R 205 and R 206 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
一般式(A)で表される構造においては、R201とR202は互いに結合して環を形成してもよい。 In the structure represented by the general formula (A), R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.
一般式(B)〜(D)で表される構造においては、炭素原子からの結合手、及び窒素原子からの結合手の内の2つ以上が、互いに結合して、環を形成してもよい。 In the structures represented by the general formulas (B) to (D), two or more of a bond from a carbon atom and a bond from a nitrogen atom may be bonded to each other to form a ring.
一般式(E)で表される構造においては、R203、R204、R205、R206、炭素原子からの結合手、及び窒素原子からの結合手の内の2つ以上が、互いに結合して、環を形成してもよい。 In the structure represented by the general formula (E), two or more of R 203 , R 204 , R 205 , R 206 , a bond from a carbon atom, and a bond from a nitrogen atom are bonded to each other, A ring may be formed.
一般式(A)に於ける、R201及びR202のアルキル基は、炭素数1〜20の直鎖状若しくは分岐状アルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基、i−プロピル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、t−ドデシル基等を挙げることができる。 In the general formula (A), the alkyl group of R 201 and R 202 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, n -Butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n -Tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-eicosyl group, i-propyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t -A butyl group, t-dodecyl group, etc. can be mentioned.
R201及びR202のシクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。 The cycloalkyl group represented by R 201 and R 202 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
R201及びR202のアルキル基、シクロアルキル基の中では、炭素数1〜10の直鎖状アルキル基及び炭素数4〜8のシクロアルキル基が好ましい。 Among the alkyl groups and cycloalkyl groups represented by R 201 and R 202, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a cycloalkyl group having 4 to 8 carbon atoms are preferable.
R201及びR202のアリール基は、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トルイル基、ベンジル基、メチルベンジル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。 The aryl group of R 201 and R 202 is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a toluyl group, a benzyl group, a methylbenzyl group, a xylyl group, a mesityl group, a naphthyl group, and an anthryl group. It is done.
R201及びR202のヘテロアリール基は、上記のようなアリール基中に硫黄原子、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子を1個以上含む基であり、例えば、ピリジル基、イミダゾリル基、モルホリニル基、ピペリジニル基、ピロリジニル基等が挙げられる。 The heteroaryl group of R 201 and R 202 is a group containing one or more heteroatoms such as a sulfur atom, an oxygen atom, and a nitrogen atom in the aryl group as described above. For example, a pyridyl group, an imidazolyl group, a morpholinyl group , Piperidinyl group, pyrrolidinyl group and the like.
R201及びR202のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基は、更に置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アリールカルボニル基、アルコキシアルキル基、アリールオシキアルキル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and heteroaryl group of R 201 and R 202 may further have a substituent. Examples of such a substituent include a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, and a carboxyl group. Cyano group, nitro group, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, acyl group, arylcarbonyl group, alkoxyalkyl group, aryloxyalkyl group, alkylcarbonyloxy group, arylcarbonyloxy group, Examples thereof include an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, an aryloxycarbonyloxy group and the like.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の炭素数1〜12個の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を挙げることができる。 Examples of the alkyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, and a 2-methylpropyl group. And a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms such as 1-methylpropyl group and t-butyl group.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜10個のシクロアルキル基を挙げることができる。 Examples of the cycloalkyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further include a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6〜15のアリール基を挙げることができる。 Examples of the aryl group as a substituent that R 201 and R 202 may further include an aryl group having 6 to 15 carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素原子数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシ基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxy group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, an n-butoxy group, and a 2-methylpropoxy group. , 1-methylpropoxy group, t-butoxy group, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group and the like, such as a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアリールオキシ基としては、例えば、フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基等の炭素数6〜10個のアリールオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the aryloxy group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms such as a phenyloxy group and a naphthyloxy group. .
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、n−ブタノイル基、i−ブタノイル基、n−ヘプタノイル基、2−メチルブタノイル基、1−メチルブタノイル基、t−ヘプタノイル基等の炭素原子数2〜12の直鎖状若しくは分岐状のアシル基等を挙げることができる。 Examples of the acyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include an acetyl group, a propionyl group, an n-butanoyl group, an i-butanoyl group, an n-heptanoyl group, and 2-methylbutanoyl. And a linear or branched acyl group having 2 to 12 carbon atoms such as a group, 1-methylbutanoyl group, t-heptanoyl group, and the like.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアリールカルボニル基としては、例えば、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基等の炭素数6〜10個のアリールカルボニル基等を挙げることができる。 Examples of the arylcarbonyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include an arylcarbonyl group having 6 to 10 carbon atoms such as a phenylcarbonyl group and a naphthylcarbonyl group. .
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、1−メトキシエチル基、2−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、2−エトキシエチル基等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシアルキル基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxyalkyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a 1-methoxyethyl group, a 2-methoxyethyl group, and a 1-ethoxyethyl group. And a straight-chain, branched or cyclic alkoxyalkyl group having 2 to 21 carbon atoms such as 2-ethoxyethyl group.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアリールオキシアルキル基としては、例えば、フェニルオキシメチル基、フェニルオキシエチル基、ナフチルオキシメチル基、ナフチルオキシエチル基等の炭素数7〜12個のアリールオキシアルキル基等を挙げることができる。 Examples of the aryloxyalkyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include a carbon number of 7 such as a phenyloxymethyl group, a phenyloxyethyl group, a naphthyloxymethyl group, a naphthyloxyethyl group, and the like. -12 aryloxyalkyl groups and the like can be mentioned.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアルキルカルボニルオキシ基としては、例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n−プロピルカルボニルオキシ基、i−プロピルカルボニルオキシ基、n−ブチルカルボニルオキシ基、2−メチルプロピルカルボニルオキシ基、1−メチルプロピルカルボニルオキシ基、t−ブチルカルボニルオキシ基、シクロペンチルカルボニルオキシ基、シクロヘキシルカルボニルオキシ基等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキルカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the alkylcarbonyloxy group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include a methylcarbonyloxy group, an ethylcarbonyloxy group, an n-propylcarbonyloxy group, an i-propylcarbonyloxy group, C2-C21 straight chain such as n-butylcarbonyloxy group, 2-methylpropylcarbonyloxy group, 1-methylpropylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, cyclopentylcarbonyloxy group, cyclohexylcarbonyloxy group , Branched, or cyclic alkylcarbonyloxy groups.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアリールカルボニルオキシ基としては、例えば、フェニルカルボニルオキシ基、ナフチルカルボニルオキシ基等の炭素数7〜11個のアリールカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the arylcarbonyloxy group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include an arylcarbonyloxy group having 7 to 11 carbon atoms such as a phenylcarbonyloxy group and a naphthylcarbonyloxy group. Can be mentioned.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−メチルプロポキシカルボニル基、1−メチルプロポキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニル基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxycarbonyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propoxycarbonyl group, an i-propoxycarbonyl group, and an n-butoxycarbonyl group. A linear, branched or cyclic alkoxycarbonyl group having 2 to 21 carbon atoms such as 2-methylpropoxycarbonyl group, 1-methylpropoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, cyclopentyloxycarbonyl group, cyclohexyloxycarbonyl, etc. Etc.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等の炭素数7〜11個のアリールオキシカルボニル基等を挙げることができる。 Examples of the aryloxycarbonyl group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include an aryloxycarbonyl group having 7 to 11 carbon atoms such as a phenyloxycarbonyl group and a naphthyloxycarbonyl group. Can be mentioned.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアルコキシカルボニルオキシ基としては、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、n−プロポキシカルボニルオキシ基、i−プロポキシカルボニルオキシ基、n−ブトキシカルボニルオキシ基、t−ブトキシカルボニルオキシ基、シクロペンチルオキシカルボニルオキシ基、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ等の炭素原子数2〜21の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxycarbonyloxy group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include a methoxycarbonyloxy group, an ethoxycarbonyloxy group, an n-propoxycarbonyloxy group, an i-propoxycarbonyloxy group, List linear, branched or cyclic alkoxycarbonyloxy groups having 2 to 21 carbon atoms such as n-butoxycarbonyloxy group, t-butoxycarbonyloxy group, cyclopentyloxycarbonyloxy group, cyclohexyloxycarbonyloxy, etc. Can do.
R201及びR202が更に有していてもよい置換基としてのアリールオキシカルボニルオキシ基としては、例えば、フェニルオキシカルボニルオキシ基、ナフチルオキシカルボニルオキシ基等の炭素数7〜11個のアリールオキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the aryloxycarbonyloxy group as a substituent that R 201 and R 202 may further have include aryloxycarbonyl having 7 to 11 carbon atoms such as a phenyloxycarbonyloxy group and a naphthyloxycarbonyloxy group. An oxy group etc. can be mentioned.
一般式(A)で示される構造を有する化合物(d−1)としては、
(A1)一般式(A)で示される構造(ただし、R201及びR202はフッ素原子及びケイ素原子のいずれをも含まない)と、一般式(A)で示される構造外に位置する“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基”とを有する化合物;
(A2)一般式(A)で示される構造(ただし、R201及びR202の少なくとも1つは、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、アリール基又はヘテロアリール基における1つ以上の水素原子が、フッ素原子、又は、ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基である)を有する化合物;及び
(A3)一般式(A)で示される構造(ただし、R201及びR202の少なくとも1つは、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、アリール基又はヘテロアリール基における1つ以上の水素原子が、フッ素原子、又は、ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基である)と、一般式(A)で示される構造外に位置する“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基”とを有する化合物;
を挙げることができる。
As the compound (d-1) having the structure represented by the general formula (A),
(A1) A structure represented by the general formula (A) (wherein R 201 and R 202 do not include any of a fluorine atom and a silicon atom) and “fluorine positioned outside the structure represented by the general formula (A)” A compound having a group having at least one of an atom and a silicon atom;
(A2) The structure represented by the general formula (A) (provided that at least one of R 201 and R 202 is 1 in the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group which may have a substituent) A compound having two or more hydrogen atoms replaced with a fluorine atom or a group having a silicon atom; and (A3) a structure represented by the general formula (A) (where R 201 and R 201 At least one of 202 is substituted with one or more hydrogen atoms in the optionally substituted alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group with a group having a fluorine atom or a silicon atom. And a “group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom” located outside the structure represented by the general formula (A) ;
Can be mentioned.
上記(A1),(A3)において、一般式(A)で示される構造外に位置する“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基”としては、R201及びR202が更に有していてもよい置換基として挙げた上記具体例(ただし、ハロゲン原子、水酸基は除く)において、1つ以上の水素原子が、フッ素原子、又は、ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基を好適に挙げることができる。 In the above (A1) and (A3), as the “group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom” located outside the structure represented by the general formula (A), R 201 and R 202 further have Preferred examples of the above-described specific examples (excluding halogen atoms and hydroxyl groups) as preferred substituents include groups in which one or more hydrogen atoms are replaced with a group having a fluorine atom or a silicon atom. be able to.
ここで、上記ケイ素原子を有する基としては、少なくとも1つ以上のケイ素原子を含む基であれば特に限定されないが、シリル基、シリルオキシ基、シロキサン結合を有する基等を挙げることができる。また、上記ケイ素原子を有する基は、後述する樹脂(G)が有していても良いアルキルシリル構造又は環状シロキサン構造(例えば、後述の一般式(CS−1)〜(CS−3)により表される基)であっても良い。これらの基は、更に置換基を有していてもよく、そのような置換基の具体例は、R201及びR202が更に有していてもよい置換基の上記具体例と同様である。 Here, the group having a silicon atom is not particularly limited as long as it is a group containing at least one silicon atom, and examples thereof include a silyl group, a silyloxy group, and a group having a siloxane bond. Further, the group having a silicon atom is represented by an alkylsilyl structure or a cyclic siloxane structure (for example, general formulas (CS-1) to (CS-3) described later) that the resin (G) described later may have. Group). These groups may further have a substituent, and specific examples of such a substituent are the same as the specific examples of the substituent which R 201 and R 202 may further have.
ケイ素原子を有する基の具体例としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等を挙げることができる。 Specific examples of the group having a silicon atom include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, and a triisopropylsilyl group.
一般式(B)〜(D)で示される構造を有する化合物(d−1)としては、一般式(B)〜(D)で示される構造と、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基(例えば、R201及びR202が更に有していてもよい置換基として挙げた上記具体例(ただし、ハロゲン原子、水酸基は除く)において、1つ以上の水素原子が、フッ素原子、又は、ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基)とを有する化合物を挙げることができる。 The compound (d-1) having a structure represented by the general formulas (B) to (D) includes a structure represented by the general formulas (B) to (D) and a group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom. (For example, in the above specific examples (excluding a halogen atom and a hydroxyl group) listed as substituents that R 201 and R 202 may further have, one or more hydrogen atoms are fluorine atoms or silicon And a compound having a group substituted by a group having an atom).
ここで、ケイ素原子を有する基の具体例は、前記したものと同様である。 Here, specific examples of the group having a silicon atom are the same as those described above.
一般式(E)中、R203、R204、R205及びR206のアルキル基及びシクロアルキル基の具体例は、それぞれ、R201及びR202のアルキル基及びシクロアルキル基の具体例と同様である。 In General Formula (E), specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group of R 203 , R 204 , R 205 and R 206 are the same as the specific examples of the alkyl group and cycloalkyl group of R 201 and R 202 , respectively. is there.
R203、R204、R205及びR206のアルキル基及びシクロアルキル基は、更に置換基を有していても良く、そのような置換基の具体例は、R201及びR202が更に有していてもよい置換基の上記具体例と同様である。 The alkyl group and cycloalkyl group of R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may further have a substituent, and specific examples of such a substituent are further included in R 201 and R 202. The same as the above specific examples of the substituents that may be present.
一般式(E)で示される構造を有する化合物(d−1)としては、
(E1)一般式(E)で示される構造(ただし、R203、R204、R205及びR206はフッ素原子及びケイ素原子のいずれをもを含まない)と、一般式(E)で示される構造外に位置する“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基”とを有する化合物;
(E2)一般式(E)で示される構造(ただし、R203、R204、R205及びR206の少なくとも1つは、置換基を有していてもよいアルキル基又はシクロアルキル基における1つ以上の水素原子が、フッ素原子、又は、ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基である)を有する化合物;
(E3)一般式(E)で示される構造(ただし、R203、R204、R205及びR206の少なくとも1つは、置換基を有していてもよいアルキル基又はシクロアルキル基における1つ以上の水素原子が、フッ素原子、又は、ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基である)と、一般式(E)で示される構造外に位置する“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基”とを有する化合物;
を挙げることができる。
As the compound (d-1) having the structure represented by the general formula (E),
(E1) A structure represented by the general formula (E) (provided that R 203 , R 204 , R 205 and R 206 do not contain any of a fluorine atom and a silicon atom) and a general formula (E) A compound having “a group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom” located outside the structure;
(E2) A structure represented by the general formula (E) (provided that at least one of R 203 , R 204 , R 205, and R 206 is an alkyl group or cycloalkyl group that may have a substituent) A compound having the above-mentioned hydrogen atom replaced with a fluorine atom or a group having a silicon atom);
(E3) A structure represented by the general formula (E) (provided that at least one of R 203 , R 204 , R 205 and R 206 is one in an alkyl group or a cycloalkyl group which may have a substituent) The above hydrogen atom is a group formed by replacing a fluorine atom or a group having a silicon atom) and “at least one of a fluorine atom and a silicon atom located outside the structure represented by the general formula (E)” A compound having a “having group”;
Can be mentioned.
上記(E1),(E3)において、一般式(E)で示される構造外に位置する“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基”としては、R201及びR202が更に有していてもよい置換基として挙げた上記具体例(ただし、ハロゲン原子、水酸基は除く)において、1つ以上の水素原子が、フッ素原子、又は、ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基を好適に挙げることができる。 In the above (E1) and (E3), as the “group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom” located outside the structure represented by the general formula (E), R 201 and R 202 further have Preferred examples of the above-described specific examples (excluding halogen atoms and hydroxyl groups) as preferred substituents include groups in which one or more hydrogen atoms are replaced with a group having a fluorine atom or a silicon atom. be able to.
ここで、ケイ素原子を有する基の具体例は、前記したものと同様である。 Here, specific examples of the group having a silicon atom are the same as those described above.
一般式(A)〜(E)で表される構造において、炭素原子及び/又は窒素原子からの結合手は、化合物(d−1)を構成する別の原子に接続している。 In the structures represented by the general formulas (A) to (E), a bond from a carbon atom and / or a nitrogen atom is connected to another atom constituting the compound (d-1).
また、上記したように、一般式(A)で表される構造においては、R201とR202は互いに結合して環を形成してもよく、一般式(B)〜(D)で表される構造においては、炭素原子からの結合手、及び窒素原子からの結合手の内の2つ以上が、互いに結合して、環を形成してもよく、一般式(E)で表される構造においては、R203、R204、R205、R206、炭素原子からの結合手、及び窒素原子からの結合手の内の2つ以上が、互いに結合して、環を形成してもよい。 Further, as described above, in the structure represented by the general formula (A), R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring, and are represented by the general formulas (B) to (D). In the structure represented by formula (E), two or more of a bond from a carbon atom and a bond from a nitrogen atom may be bonded to each other to form a ring. , R 203 , R 204 , R 205 , R 206 , two or more of a bond from a carbon atom and a bond from a nitrogen atom may be bonded to each other to form a ring.
上記環としては、芳香族若しくは非芳香族の含窒素複素環を挙げることができる。このような含窒素複素環としては、3〜10員環を挙げることができ、4〜8員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。このような環は、更に置換基を有していてもよく、その具体例としては、R201及びR202が更に有していてもよい置換基として挙げた上記具体例と同様である。 Examples of the ring include aromatic or non-aromatic nitrogen-containing heterocycles. As such a nitrogen-containing heterocyclic ring, a 3-10 membered ring can be mentioned, It is preferable that it is a 4-8 membered ring, and it is more preferable that it is a 5 or 6 membered ring. Such a ring may further have a substituent, and specific examples thereof are the same as the specific examples described above as substituents which R 201 and R 202 may further have.
換言すれば、化合物(d−1)としては、含窒素複素環を有し、かつ、この複素環が、フッ素原子、又は、フッ素原子若しくはケイ素原子を含む基で置換された化合物も好適に挙げることができる。フッ素原子若しくはケイ素原子を含む基としては、R201及びR202が更に有していてもよい置換基として挙げた上記具体例(ただし、ハロゲン原子、水酸基は除く)において、1つ以上の水素原子が、フッ素原子又は上記ケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基を挙げることができる。 In other words, as the compound (d-1), a compound having a nitrogen-containing heterocyclic ring and having this heterocyclic ring substituted with a fluorine atom or a group containing a fluorine atom or a silicon atom is also preferable. be able to. As the group containing a fluorine atom or a silicon atom, one or more hydrogen atoms in the above specific examples (excluding a halogen atom and a hydroxyl group) listed as substituents that R 201 and R 202 may further have Can be substituted with a fluorine atom or a group having a silicon atom.
上記含窒素複素環としては、ピロール環、ピリジン環、ピリミジン環等を好適に挙げることができる。 Preferable examples of the nitrogen-containing heterocycle include a pyrrole ring, a pyridine ring, and a pyrimidine ring.
化合物(d−1)が、低分子化合物(後に詳述する)である場合、一般式(A)〜(E)で表される構造において、炭素原子及び/又は窒素原子からの結合手は、それぞれ、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基に結合するのが好ましく、これらの基の具体例は、R201及びR202で説明したものと同様である。 When the compound (d-1) is a low-molecular compound (described in detail later), in the structures represented by the general formulas (A) to (E), the bond from the carbon atom and / or the nitrogen atom is Each of them is preferably bonded to a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, and specific examples of these groups are the same as those described for R 201 and R 202 .
[2]フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、酸の作用により塩基性が増大する化合物(d−2)
化合物(d−2)は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、酸の作用により塩基性が増大する化合物であれば特に限定されないが、例えば、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方と、保護基を有するカルバメート基とを有する化合物を挙げることができる。
[2] Compound (d-2) containing at least one of fluorine atom and silicon atom and having increased basicity by the action of an acid
The compound (d-2) is not particularly limited as long as it contains at least one of a fluorine atom and a silicon atom and the basicity is increased by the action of an acid. For example, at least one of a fluorine atom and a silicon atom, and protection And compounds having a carbamate group having a group.
このような、カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(P)で表される基であることが好ましい(一般式(P)で表される基は、記号*で表される結合部位にて、窒素原子に結合している)。
一般式(P)において、
Rb1、Rb2及びRb3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。Rb1〜Rb3の内の2つは、互いに結合して、環を形成してもよい。但し、Rb1〜Rb3の全てが同時に水素原子となることはない。
In general formula (P):
Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group. Two of Rb 1 to Rb 3 may be bonded to each other to form a ring. However, all of Rb 1 to Rb 3 do not become hydrogen atoms at the same time.
Rb1、Rb2及びRb3のアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の具体例は、上記一般式(A)で表される基におけるR201及びR202のアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基の上記具体例と同様である。 Specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group of R 201 and R 202 in the group represented by the general formula (A). This is the same as the above-described specific example.
Rb1、Rb2及びRb3のアラルキル基の具体例は、好ましくは炭素数6〜12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルブチル基等を挙げることができる。 Specific examples of aralkyl groups of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are preferably aralkyl groups having 6 to 12 carbon atoms, such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group, naphthylethyl group, naphthylbutyl group, etc. Can do.
Rb1、Rb2及びRb3として好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基である。より好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基である。 Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are preferably a linear or branched alkyl group, cycloalkyl group or aryl group. More preferably, it is a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group.
Rb1〜Rb3の内の2つが結合して形成される環としては、シクロアルキル基(単環若しくは多環)が好ましく、より具体的には、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。炭素数5〜6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。 The ring formed by combining two members out of Rb 1 to Rb 3 is preferably a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic), and more specifically, a monocyclic cyclohexane such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group. A polycyclic cycloalkyl group such as an alkyl group, norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, adamantyl group and the like is preferable. A monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
Rb1、Rb2及びRb3は、更に置換基を有してもよく、そのような置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子など)、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10)、アシル基(好ましくは炭素数2〜20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜10)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20)、アミノアシル基(好ましくは炭素数2〜10)、ケイ素原子を有する基(具体例は、化合物(d−1)で説明したものと同様)などが挙げられる。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、置換基としては更にアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)を挙げることができる。アミノアシル基については、置換基として更にアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)を挙げることができる。 Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 may further have a substituent. Examples of such a substituent include a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, and a carbonyl group. Group, cycloalkyl group (preferably 3 to 10 carbon atoms), aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), acyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms) , An acyloxy group (preferably 2 to 10 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms), an aminoacyl group (preferably 2 to 10 carbon atoms), a group having a silicon atom (specific examples are compounds ( the same as described in d-1)). As for the cyclic structure in the aryl group, cycloalkyl group and the like, examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms). As for the aminoacyl group, examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 10).
Rb1、Rb2及びRb3の内の2つが共に水素原子である場合、残りの1つはアリール基であることが好ましく、このアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などを挙げることができる。 When two of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are both hydrogen atoms, the remaining one is preferably an aryl group, and examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. .
化合物(d−2)は、前記化合物(d−1)の窒素原子に接続する少なくとも1個の基を、上記一般式(P)で表される基で置き換えることにより、構成することも出来る。 The compound (d-2) can also be constituted by replacing at least one group connected to the nitrogen atom of the compound (d-1) with a group represented by the above general formula (P).
化合物(d−2)としては特に限定されないが、特に好ましい形態としては、上記一般式(P)で表される基を有する、下記一般式(1N)で表される化合物が挙げられる。下記一般式(1N)で表される化合物は、一般式(P)で表される基(カルバメート基を構成する保護基)以外の部分に、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有しているため、一般式(1N)で表される化合物に酸が作用することにより得られる化合物(塩基性が増大した化合物)は、引き続き、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有することになる。これにより、後述する露光後加熱(PEB)工程においても、上記塩基性が増大した化合物は組成物膜の内部方向に拡散することなく、所望の位置に存在するため、上記した「露光部の表層において発生した過剰の酸の捕捉」をより確実に行うことができ、組成物膜の露光部の厚み方向における酸濃度分布をより確実に均一にすることができる。
一般式(1N)中、
Ra、Rb1、Rb2及びRb3は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。Rb1、Rb2及びRb3のうち少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。但し、Rb1、Rb2及びRb3の全てが同時に水素原子となる場合を除く。
In general formula (1N),
Ra, Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group. At least two of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 may be bonded to each other to form a ring. However, the case where all of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are simultaneously hydrogen atoms is excluded.
Rcは、単結合又は2価の連結基を示す。 Rc represents a single bond or a divalent linking group.
Rfは、有機基を表す。 Rf represents an organic group.
xは0又は1を、yは1又は2を、zは1又は2をそれぞれ表し、x+y+z=3である。 x represents 0 or 1, y represents 1 or 2, z represents 1 or 2, and x + y + z = 3.
x=z=1のとき、RaとRcとは、互いに結合して、含窒素複素環を形成していてもよい。 When x = z = 1, Ra and Rc may be bonded to each other to form a nitrogen-containing heterocycle.
z=1のとき、Rfは、フッ素原子又はケイ素原子を含んでいる。 When z = 1, Rf contains a fluorine atom or a silicon atom.
z=2のとき、2つのRfの少なくとも一方は、フッ素原子又はケイ素原子を含んでおり、2つのRc及び2つのRfは、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、2つのRcは、互いに結合して、環を形成していてもよい。 When z = 2, at least one of the two Rf contains a fluorine atom or a silicon atom, and the two Rc and the two Rf may be the same or different from each other. Two Rc's may be bonded to each other to form a ring.
Ra、Rb1、Rb2及びRb3としてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基の具体例は、一般式(P)のRb1、Rb2及びRb3としてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基の具体例と同様である。 Ra, alkyl groups as Rb 1, Rb 2 and Rb 3, cycloalkyl group, specific examples of the aryl group or aralkyl group, the alkyl group of Rb 1, Rb 2 and Rb 3 of the general formula (P), cycloalkyl This is the same as the specific examples of the group, aryl group or aralkyl group.
Rcとしては、好ましくは炭素数2〜12(より好ましくは炭素数2〜6、更に好ましくは炭素数2〜4)の2価の連結基であり、例えば、アルキレン基、フェニレン基、エーテル基、エステル基、アミド基、及び、これらの2種以上が組み合わされてなる基を挙げることができる。 Rc is preferably a divalent linking group having 2 to 12 carbon atoms (more preferably 2 to 6 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms), such as an alkylene group, a phenylene group, an ether group, Examples include an ester group, an amide group, and a group formed by combining two or more of these.
Rfとしての有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基であることが好ましい。 The organic group as Rf is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heteroaryl group.
Rfとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基の具体例は、上記一般式(A)のR201及びR202としてのシクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基の具体例と同様である。 Specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group as Rf are the same as the specific examples of the cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group as R 201 and R 202 in the general formula (A). It is.
Ra、Rb1、Rb2、Rb3、Rc及びRfは、それぞれ、更に置換基を有していてもよく、そのような置換基の具体例は、上記一般式(P)のRb1、Rb2及びRb3が更に有していてもよい置換基の具体例と同様である。 Ra, Rb 1 , Rb 2 , Rb 3 , Rc and Rf may each further have a substituent, and specific examples of such a substituent include Rb 1 , Rb of the above general formula (P). This is the same as the specific examples of the substituent that 2 and Rb 3 may further have.
Rfとしての有機基がフッ素原子又はケイ素原子を含む場合、Rfは、有機基における1つ以上の水素原子が、フッ素原子又はケイ素原子を有する基で置き換えられてなる基であることが好ましい。ここで、ケイ素原子を有する基の具体例は、化合物(d−1)で説明したケイ素原子を有する基の具体例と同様である。 When the organic group as Rf contains a fluorine atom or a silicon atom, Rf is preferably a group formed by replacing one or more hydrogen atoms in the organic group with a group having a fluorine atom or a silicon atom. Here, specific examples of the group having a silicon atom are the same as the specific examples of the group having a silicon atom described in the compound (d-1).
Rfとしての有機基がフッ素原子又はケイ素原子を含む場合のRfとしては、例えば、特に水素原子数の30〜100%がフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましく、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基などのパーフルオロアルキル基を挙げることができる。 As Rf when the organic group as Rf contains a fluorine atom or a silicon atom, for example, an alkyl group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom is particularly preferable. And perfluoroalkyl groups such as a perfluoropropyl group and a perfluorobutyl group.
また、前記RaとRcもしくはRc同士が相互に結合して形成する含窒素複素環としては、芳香族若しくは非芳香族の含窒素複素環(好ましくは炭素数3〜20)を挙げることができる。このような含窒素複素環としては、例えば、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン、ホモピペラジン、4−アザベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、5−アザベンゾトリアゾール、1H−1,2,3−トリアゾール、1,4,7−トリアザシクロノナン、テトラゾール、7−アザインドール、インダゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾ[1,2−a]ピリジン、(1S,4S)−(+)−2,5−ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デック−5−エン、インドール、インドリン、1,2,3,4−テトラヒドロキノキサリン、パーヒドロキノリン、1,5,9−トリアザシクロドデカン等の複素環式化合物に対応する環を挙げることができる。これらの環は、更に置換基を1種以上或いは1個以上で有していてもよく、そのような置換基の具体例としては、上記一般式(P)のRb1、Rb2及びRb3が更に有していてもよい置換基の具体例と同様である。 Examples of the nitrogen-containing heterocycle formed by combining Ra and Rc or Rc with each other include aromatic or non-aromatic nitrogen-containing heterocycles (preferably having 3 to 20 carbon atoms). Examples of such nitrogen-containing heterocycle include pyrrolidine, piperidine, morpholine, 1,4,5,6-tetrahydropyrimidine, 1,2,3,4-tetrahydroquinoline, 1,2,3,6-tetrahydropyridine. , Homopiperazine, 4-azabenzimidazole, benzotriazole, 5-azabenzotriazole, 1H-1,2,3-triazole, 1,4,7-triazacyclononane, tetrazole, 7-azaindole, indazole, benz Imidazole, imidazo [1,2-a] pyridine, (1S, 4S)-(+)-2,5-diazabicyclo [2.2.1] heptane, 1,5,7-triazabicyclo [4.4. 0] deck-5-ene, indole, indoline, 1,2,3,4-tetrahydroquinoxaline, perhydroquinoline, Include a ring corresponding to the heterocyclic compounds such as 5,9-triazacyclododecane. These rings may further have one or more substituents, and specific examples of such substituents include Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 in the general formula (P). Is the same as the specific examples of the substituent which may further have.
Rb1〜Rb3の内の2つが結合して形成される環としては、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。炭素数5〜6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。 The ring formed by combining two of Rb 1 to Rb 3 includes a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group A polycyclic cycloalkyl group such as a group is preferred. A monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
化合物(d)は、低分子化合物であってもよく、オリゴマー又は高分子化合物であってもよい。 The compound (d) may be a low molecular compound, an oligomer or a high molecular compound.
オリゴマー又は高分子化合物と比較して、低分子化合物は、露光後加熱(PEB)工程において、ある程度、拡散するため、酸の捕捉がより均一に行われるものと考えられる。そのせいか、化合物(d)として低分子化合物を使用することによって、LWRをより確実に低減できる。 Compared to the oligomer or polymer compound, the low molecular compound diffuses to some extent in the post-exposure heating (PEB) step, so that it is considered that the acid is captured more uniformly. For that reason, LWR can be more reliably reduced by using a low molecular weight compound as the compound (d).
一方、低分子化合物と比較して、オリゴマー又は高分子化合物は、露光後加熱(PEB)工程においても、組成物膜の内部方向に拡散しにくいため、酸が過剰量で発生しやすい露光部の表層において、酸を確実に捕捉することができるものと考えられる。そのせいか、化合物(d)としてオリゴマー又は高分子化合物を使用することによって、ブリッジ欠陥をより確実に低減できる。 On the other hand, compared with a low molecular weight compound, an oligomer or a high molecular compound is less likely to diffuse in the internal direction of the composition film even in the post-exposure heating (PEB) step, so that an acid is easily generated in an excessive amount. It is considered that the acid can be reliably captured in the surface layer. Therefore, bridge defects can be more reliably reduced by using an oligomer or a polymer compound as the compound (d).
化合物(d)が低分子化合物である場合、その分子量は、通常は1000以下であり、150〜500であることが好ましく、250〜500であることがより好ましい。 When the compound (d) is a low molecular compound, its molecular weight is usually 1000 or less, preferably 150 to 500, more preferably 250 to 500.
また、化合物(d−2)は、例えば、アミンから、Protective Groups in Organic Synthesis 第四版等に記載の方法で合成することができる。例えば、上記一般式(1)で表される化合物は、下記スキームのように、アミンに対して二炭酸エステル又はハロギ酸エステルを作用させることによって得る方法が好ましい。式中、Xはハロゲン原子を表す。Ra、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rfは、それぞれ、一般式(1)におけるRa、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rfと同義である。
以下、低分子化合物である化合物(d−1)及び(d−2)の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
化合物(d)がオリゴマー又は高分子化合物である場合(以下、この化合物を樹脂(G)ともいう)、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。 When the compound (d) is an oligomer or a polymer compound (hereinafter, this compound is also referred to as a resin (G)), at least one of a fluorine atom and a silicon atom may be contained in the main chain of the resin, It may be contained in the side chain.
樹脂(G)は、後述の疎水性樹脂と同様の機能を有するため、現像欠陥の低減に効果的である。 Since the resin (G) has a function similar to that of the hydrophobic resin described later, it is effective in reducing development defects.
樹脂(G)がフッ素原子を含んでいる場合、この樹脂は、フッ素原子を含んだ部分構造として、フッ素原子を含んだアルキル基、フッ素原子を含んだシクロアルキル基、又はフッ素原子を含んだアリール基を備えていることが好ましい。 When the resin (G) contains a fluorine atom, the resin has an alkyl group containing a fluorine atom, a cycloalkyl group containing a fluorine atom, or an aryl containing a fluorine atom as a partial structure containing a fluorine atom. It is preferable to have a group.
フッ素原子を含んだアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐鎖アルキル基である。このアルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数が1〜4であることがより好ましい。このフッ素原子を含んだアルキル基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。 The alkyl group containing a fluorine atom is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. The alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
フッ素原子を含んだシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環式又は多環式のシクロアルキル基である。このフッ素原子を含んだシクロアルキル基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。 The cycloalkyl group containing a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. The cycloalkyl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
フッ素原子を含んだアリール基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアリール基である。このアリール基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。このフッ素原子を含んだアリール基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。 An aryl group containing a fluorine atom is an aryl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. The aryl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
フッ素原子を含んだアルキル基、フッ素原子を含んだシクロアルキル基、及びフッ素原子を含んだアリール基の好ましい例として、下記一般式(F2)〜(F4)により表される基が挙げられる。
一般式(F2)〜(F4)中、R57〜R68は、各々独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R57〜R61のうち少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R62〜R64のうち少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R65〜R68のうち少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。これらアルキル基は、炭素数が1〜4であることが好ましい。 In the general formulas (F2) to (F4), R 57 to R 68 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group. However, at least one of R 57 to R 61 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. At least one of R 62 to R 64 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. At least one of R 65 to R 68 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. These alkyl groups preferably have 1 to 4 carbon atoms.
R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。 R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably all fluorine atoms.
R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることが更に好ましい。なお、R62とR63とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。 R 62 , R 63 and R 68 are preferably an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 62 and R 63 may be bonded to each other to form a ring.
一般式(F2)により表される基としては、例えば、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、及び3,5−ジ(トリフルオロメチル)フェニル基が挙げられる。 Examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
一般式(F3)により表される基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロプロピル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロブチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロヘキシル基、ノナフルオロ−t−ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、2,2,3,3−テトラフルオロシクロブチル基、及びパーフルオロシクロヘキシル基が挙げられる。これらのうち、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2−メチル)イソプロピル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ−t−ブチル基又はパーフルオロイソペンチル基がより好ましく、ヘキサフルオロイソプロピル基又はヘプタフルオロイソプロピル基が更に好ましい。 Examples of the group represented by the general formula (F3) include trifluoromethyl group, pentafluoropropyl group, pentafluoroethyl group, heptafluorobutyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro (2- Methyl) isopropyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluorohexyl group, nonafluoro-t-butyl group, perfluoroisopentyl group, perfluorooctyl group, perfluoro (trimethyl) hexyl group, 2,2, Examples include 3,3-tetrafluorocyclobutyl group and perfluorocyclohexyl group. Among these, a hexafluoroisopropyl group, a heptafluoroisopropyl group, a hexafluoro (2-methyl) isopropyl group, an octafluoroisobutyl group, a nonafluoro-t-butyl group or a perfluoroisopentyl group is more preferable, and a hexafluoroisopropyl group or More preferred is a heptafluoroisopropyl group.
一般式(F4)により表される基としては、例えば、−C(CF3)2OH、−C(C2F5)2OH、−C(CF3)(CH3)OH、及び−CH(CF3)OHが挙げられる。これらのうち、−C(CF3)2OHが特に好ましい。 Examples of the group represented by the general formula (F4), for example, -C (CF 3) 2 OH , -C (C 2 F 5) 2 OH, -C (CF 3) (CH 3) OH, and -CH (CF 3 ) OH. Of these, -C (CF 3) 2 OH is particularly preferred.
以下に、フッ素原子を含んだ繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of the repeating unit containing a fluorine atom are shown below.
具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表す。X2は、−F又は−CF3を表す。
樹脂(G)がケイ素原子を含んでいる場合、この樹脂は、ケイ素原子を含んだ部分構造として、アルキルシリル構造又は環状シロキサン構造を備えていることが好ましい。このアリキルシリル構造は、好ましくは、トリアルキルシリル基を含んだ構造である。 When the resin (G) contains a silicon atom, the resin preferably has an alkylsilyl structure or a cyclic siloxane structure as a partial structure containing a silicon atom. This allylsilyl structure is preferably a structure containing a trialkylsilyl group.
アルキルシリル構造及び環状シロキサン構造の好ましい例として、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)により表される基が挙げられる。
一般式(CS−1)〜(CS−3)中、R12〜R26は、各々独立に、直鎖若しくは分岐鎖アルキル基、又はシクロアルキル基を表す。このアルキル基は、炭素数が1〜20であることが好ましい。このシクロアルキル基は、炭素数が3〜20であることが好ましい。 In general formulas (CS-1) to (CS-3), R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group. This alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms. This cycloalkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms.
L3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、例えば、アルキレン基、フェニレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレア基、又はこれらの組合せが挙げられる。 L < 3 > -L < 5 > represents a single bond or a bivalent coupling group. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, a phenylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a urethane group, a urea group, or a combination thereof.
nは、1〜5の整数を表す。nは、好ましくは、2〜4の整数である。 n represents an integer of 1 to 5. n is preferably an integer of 2 to 4.
以下に、一般式(CS−1)〜(CS−3)により表される基を有する繰り返し単位の具体例を挙げる。具体例中、X1は、水素原子、−CH3、−F又は−CF3を表す。
樹脂(G)としては、
フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する繰り返し単位と、塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方を有する繰り返し単位とを含んだ樹脂(G−a);及び
フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方と、塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方とを有する繰り返し単位を含んだ樹脂(G−b)
を好適に挙げることができる。
As resin (G),
A resin (G-a) comprising a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom, and a repeating unit having at least one of a basic group and a group whose basicity is increased by the action of an acid; and a fluorine atom and Resin (Gb) including a repeating unit having at least one of silicon atoms and at least one of a basic group and a group whose basicity is increased by the action of an acid
Can be preferably mentioned.
樹脂(G−a)では、典型的には、塩基性部位の近傍に電子吸引性のフッ素原子や嵩高いケイ素原子が存在しない。そのため、塩基性の低下や立体障害が小さく、発生酸のクエンチが十分に進行する。それゆえ、樹脂(G−a)を用いると、特に優れたラフネス特性を達成し得る。また、表層偏在性と塩基性とを別々に変化させられるため、化合物設計がしやすい。 In the resin (G-a), typically, there are no electron-withdrawing fluorine atoms or bulky silicon atoms in the vicinity of the basic site. Therefore, basicity reduction and steric hindrance are small, and the generated acid is sufficiently quenched. Therefore, when the resin (G-a) is used, particularly excellent roughness characteristics can be achieved. In addition, since the surface uneven distribution and basicity can be changed separately, compound design is easy.
他方、樹脂(G−b)では、フッ素原子やケイ素原子の含率を高くすることができる。そのため、この樹脂(G−b)は、表層偏在能が特に良好である。それゆえ、樹脂(G−b)を用いると、パターンがT−top形状となることを抑制し易い。 On the other hand, in the resin (Gb), the content of fluorine atoms and silicon atoms can be increased. Therefore, this resin (Gb) has particularly good surface layer uneven distribution ability. Therefore, when the resin (Gb) is used, it is easy to suppress the pattern from having a T-top shape.
樹脂(G−a)において、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する繰り返し単位の具体例としては、前掲のものが挙げられる。 Specific examples of the repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom in the resin (G-a) include those listed above.
樹脂(G−a)において、塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方を有する繰り返し単位としては、下記一般式(B−I)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(B−I)において、Xaは、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基又は−CH2−R9で表わされる基を表す。R9は、水酸基又は1価の有機基を表し、1価の有機基としては、例えば、炭素数5以下のアルキル基、炭素数5以下のアシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。Xaは好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基、より好ましくは水素原子、メチル基又はヒドロキシメチル基を表す。 In General Formula (BI), Xa represents a hydrogen atom, a methyl group which may have a substituent, or a group represented by —CH 2 —R 9 . R 9 represents a hydroxyl group or a monovalent organic group, and examples of the monovalent organic group include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group having 5 or less carbon atoms, preferably 3 or less carbon atoms. An alkyl group, more preferably a methyl group. Xa preferably represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group, more preferably a hydrogen atom, a methyl group or a hydroxymethyl group.
Abは、塩基性基を有する基、又は、酸の作用により塩基性が増大する基を有する基を表す。 Ab represents a group having a basic group or a group having a group whose basicity is increased by the action of an acid.
Abにおいて、塩基性を有する基、及び、酸の作用により塩基性が増大する基は、いずれも窒素原子を含むことが好ましい。 In Ab, the group having basicity and the group whose basicity increases by the action of an acid preferably both contain a nitrogen atom.
Abとしての塩基性基を有する基は、上記一般式(A)〜(E)で示される構造のいずれかを有する基であることが好ましく、具体的には、上記した一般式(A)〜(E)で示される構造のいずれかを有する塩基性化合物(低分子化合物)(この場合、塩基性化合物は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有していても、有さなくてもよい)から任意の1個の水素を除してなる1価の基を挙げることができる。 The group having a basic group as Ab is preferably a group having any one of the structures represented by the general formulas (A) to (E), specifically, the general formulas (A) to (E) Basic compound (low molecular weight compound) having any of the structures shown (in this case, the basic compound may or may not have at least one of a fluorine atom and a silicon atom) And a monovalent group obtained by removing any one hydrogen from.
Abとしての塩基性基を有する基は、下記式(B−I’)で表される基であることがより好ましい。
式(B−I’)中、Lは単結合又は2価の連結基を表し、Acは上記一般式(A)で示される構造を表す(上記一般式(A)の窒素原子からの結合手はLに結合する)。 In formula (BI ′), L represents a single bond or a divalent linking group, and Ac represents a structure represented by the above general formula (A) (a bond from a nitrogen atom in the above general formula (A)). Binds to L).
Lとしての2価の連結基としては、アルキレン基、シクロアルキレン基、エーテル基、フェニレン基、及び、これらの2種以上が組み合わされてなる基を挙げることができ、より好ましくはアルキレン基及びシクロアルキレン基、更に好ましくはアルキレン基である。Lとしての2価の連結基の総炭素数は、0〜10であることが好ましく、1〜6であることがより好ましく、2又は3であることが更に好ましい。 Examples of the divalent linking group as L include an alkylene group, a cycloalkylene group, an ether group, a phenylene group, and a group formed by combining two or more of these, more preferably an alkylene group and a cyclo group. An alkylene group, more preferably an alkylene group. The total number of carbon atoms of the divalent linking group as L is preferably 0 to 10, more preferably 1 to 6, and still more preferably 2 or 3.
Abとしての酸の作用により塩基性が増大する基を有する基における“酸の作用により塩基性が増大する基”としては、上記化合物(d−2)において説明した“保護基を有するカルバメート基”を好ましく挙げることができる。 The “group whose basicity is increased by the action of an acid” in the group having a group whose basicity is increased by the action of an acid as Ab is the “carbamate group having a protecting group” described in the above compound (d-2). Can be preferably mentioned.
Abとしての酸の作用により塩基性が増大する基を有する基は、下記式(B−II)で表される基であることがより好ましい。
一般式(B−II)において、
Ra、Rb1、Rb2及びRb3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。Rb1〜Rb3の内の2つは、互いに結合して、環を形成してもよい。但し、Rb1〜Rb3の全てが同時に水素原子となることはない。
Rcは、単結合又は2価の連結基を示す。
xは0又は1を、yは1又は2をそれぞれ表し、x+y=2である。
x=1のとき、RaとRcとは、互いに結合して、含窒素複素環を形成していてもよい。
In general formula (B-II),
Ra, Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group. Two of Rb 1 to Rb 3 may be bonded to each other to form a ring. However, all of Rb 1 to Rb 3 do not become hydrogen atoms at the same time.
Rc represents a single bond or a divalent linking group.
x represents 0 or 1, y represents 1 or 2, and x + y = 2.
When x = 1, Ra and Rc may be bonded to each other to form a nitrogen-containing heterocycle.
一般式(B−II)中、Ra、Rb1、Rb2、Rb3、Rcにおける各基、Rb1〜Rb3の内の2つが互いに結合して形成してよい環、及び、RaとRcとが相互に結合して形成してもよい含窒素複素環の具体例は、それぞれ、上記一般式(1)で説明したものと同様である。 In general formula (B-II), each group in Ra, Rb 1 , Rb 2 , Rb 3 , Rc, a ring that two of Rb 1 to Rb 3 may be bonded to each other, and Ra and Rc Specific examples of the nitrogen-containing heterocyclic ring that may be bonded to each other are the same as those described in the general formula (1).
樹脂(G−b)において、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方と、塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方とを有する繰り返し単位は、上記一般式(B−1)で表される繰り返し単位であって、
(i)Xaが、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有するメチル基(例えば、トリフルオロメチル基)である、
(ii)Abが塩基性基又は酸の作用により塩基性が増大する基を有し、更に、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基である、及び
(iii)上記(i)と(ii)とに該当する、
のいずれかを満たす繰り返し単位を挙げることができる。
In the resin (Gb), the repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and at least one of a basic group and a group whose basicity is increased by the action of an acid is represented by the general formula (B-1). A repeating unit represented by:
(I) Xa is a methyl group having at least one of a fluorine atom and a silicon atom (for example, a trifluoromethyl group),
(Ii) Ab has a basic group or a group whose basicity is increased by the action of an acid, and further has at least one of a fluorine atom and a silicon atom, and (iii) (i) and (ii) ) And
The repeating unit which satisfy | fills either of these can be mentioned.
上記(ii)に関し、塩基性基を有し、更に、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基Abとしては、例えば、上記した一般式(A)〜(E)で示される構造のいずれかを有する塩基性化合物(低分子化合物)(ただし、塩基性化合物は、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する)から任意の1個の水素を除してなる1価の基を挙げることができる。 Regarding the above (ii), the group Ab having a basic group and further having at least one of a fluorine atom and a silicon atom may be any one of the structures represented by the general formulas (A) to (E) described above, for example. And a monovalent group formed by removing any one hydrogen from a basic compound (low molecular compound) having a hydrogen atom (however, the basic compound has at least one of a fluorine atom and a silicon atom). .
また、上記(ii)に関し、酸の作用により塩基性が増大する基を有し、更に、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する基Abとしては、例えば、上記した一般式(1)で表される化合物のRa、Rc、Rfのいずれかから任意の1個の水素を除してなる1価の基を挙げることができる。 In addition, regarding the above (ii), the group Ab having a group whose basicity is increased by the action of an acid and further having at least one of a fluorine atom and a silicon atom is represented by, for example, the general formula (1) described above. And monovalent groups formed by removing any one hydrogen from any one of Ra, Rc and Rf of the compound to be prepared.
以下、樹脂(G)における塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方を有する繰り返し単位の具体例を挙げるが、本発明は、これに限定されるものではない。具体例中、Xは、水素原子、−CH3、−CH2OH、−F又は−CF3を表す。
樹脂(G)は、下記一般式(III’)により表される繰り返し単位を更に含んでいてもよい。
Rc31は、水素原子、アルキル基(フッ素原子等で置換されていても良い)、シアノ基又は−CH2−O−Rac2基を表す。式中、Rac2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。 Rc 31 represents a hydrogen atom, an alkyl group (which may be substituted with a fluorine atom or the like), a cyano group, or a —CH 2 —O—Rac 2 group. In the formula, Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group.
Rc31は、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。 Rc 31 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
Rc32は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、又はアリール基を有する基を表す。これら基はケイ素原子を含む基、フッ素原子等で置換されていてもよい。 Rc 32 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, or an aryl group. These groups may be substituted with a group containing a silicon atom, a fluorine atom or the like.
Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。 L c3 represents a single bond or a divalent linking group.
Rc32のアルキル基は、炭素数3〜20の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基であることが好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数が3〜20であることが好ましい。
アルケニル基は、炭素数が3〜20であることが好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数が3〜20であるシクロアルケニル基が好ましい。
Rc32は、無置換のアルキル基又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基であることが好ましい。
The alkyl group for R c32 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
R c32 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。この2価の連結基としては、例えば、エステル基、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜5)、オキシ基、フェニレン基、エステル結合(−COO−により表される基)、又はこれらの2種以上が組み合わされてなる基が挙げられ、総炭素数が1〜12の連結基が好ましい。 L c3 represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include an ester group, an alkylene group (preferably 1 to 5 carbon atoms), an oxy group, a phenylene group, an ester bond (a group represented by —COO—), or two of these. Examples include a group formed by combining the above, and a linking group having 1 to 12 carbon atoms in total is preferable.
樹脂(G)は、下記一般式(CII−AB)により表される繰り返し単位を更に含んでいてもよい。
式(CII−AB)中、
Rc11’及びRc12’は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。Zc’は、Rc11’及びRc12’が結合している2つの炭素原子(C−C)と共に脂環式構造を形成するために必要な原子団を表す。
Rc32は、上記脂環式構造に対する置換基であり、その定義は一般式(III’)におけるRc32と同様である。
pは、0〜3の整数を表し、0又は1が好ましい。
In the formula (CII-AB),
R c11 ′ and R c12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group. Zc ′ represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with two carbon atoms (C—C) to which R c11 ′ and R c12 ′ are bonded.
R c32 is a substituent for the alicyclic structure, and the definition thereof is the same as R c32 in the general formula (III ′).
p represents an integer of 0 to 3, and 0 or 1 is preferable.
以下に、一般式(III’)又は(CII−AB)により表される繰り返し単位の具体例を挙げる。具体例中、Raは、H、CH3、CH2OH、CF3又はCNを表す。
以下、樹脂(G)の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
樹脂(G)がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子の含有量は、樹脂(G)の分子量を基準として、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含んだ繰り返し単位の含有量は、樹脂(G)の全繰り返し単位を基準として、10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。 When the resin (G) contains a fluorine atom, the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass and preferably 10 to 80% by mass based on the molecular weight of the resin (G). More preferred. Moreover, it is preferable that it is 10-100 mass%, and, as for content of the repeating unit containing a fluorine atom on the basis of all the repeating units of resin (G), it is more preferable that it is 30-100 mass%.
樹脂(G)がケイ素原子を含んでいる場合、ケイ素原子の含有量は、樹脂(G)の分子量を基準として、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、ケイ素原子を含んだ繰り返し単位の含有量は、樹脂(G)の全繰り返し単位を基準として、10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。 When the resin (G) contains a silicon atom, the content of the silicon atom is preferably 2 to 50% by mass, and 2 to 30% by mass based on the molecular weight of the resin (G). More preferred. Moreover, it is preferable that it is 10-100 mass%, and, as for content of the repeating unit containing a silicon atom on the basis of all the repeating units of resin (G), it is more preferable that it is 20-100 mass%.
樹脂(G−a)における“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を有する繰り返し単位”の含有量は、樹脂(G)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは20〜80モル%、より好ましくは25〜70モル%、特に好ましくは30〜60モル%である。 The content of “a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom” in the resin (G-a) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably based on all repeating units constituting the resin (G). Is 25 to 70 mol%, particularly preferably 30 to 60 mol%.
樹脂(G−a)における“塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方を有する繰り返し単位”の含有量は、樹脂(G)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは20〜80モル%、より好ましくは25〜70モル%、特に好ましくは30〜60モル%である。 The content of “a repeating unit having at least one of a basic group and a group whose basicity is increased by the action of an acid” in the resin (G-a) is preferably with respect to all the repeating units constituting the resin (G). Is 20 to 80 mol%, more preferably 25 to 70 mol%, particularly preferably 30 to 60 mol%.
樹脂(G−b)における“フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方と、塩基性基及び酸の作用により塩基性が増大する基の少なくとも一方とを有する繰り返し単位”の含有量は、樹脂(G)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは20〜80モル%、より好ましくは25〜70モル%、特に好ましくは30〜60モル%である。 The content of “a repeating unit having at least one of a fluorine atom and a silicon atom and at least one of a basic group and a group whose basicity is increased by the action of an acid” in the resin (Gb) is the resin (G) Is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 25 to 70 mol%, and particularly preferably 30 to 60 mol%, based on all repeating units constituting the.
樹脂(G)における一般式(III’)又は(CII−AB)により表される繰り返し単位の含有量は、樹脂(G)を構成する全繰り返し単位に対して、好ましくは20〜80モル%、より好ましくは25〜70モル%、特に好ましくは30〜60モル%である。 The content of the repeating unit represented by the general formula (III ′) or (CII-AB) in the resin (G) is preferably 20 to 80 mol% with respect to all the repeating units constituting the resin (G). More preferably, it is 25-70 mol%, Most preferably, it is 30-60 mol%.
樹脂(G)の重量平均分子量は、GPC法によるポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜100,000であり、より好ましくは1,000〜50,000であり、更に好ましくは2,000〜15,000である。 The weight average molecular weight of the resin (G) is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 100,000 as a polystyrene-converted value by the GPC method. 15,000.
樹脂(G)の分散度は、1〜5であることが好ましく、1〜3であることがより好ましく、1〜2であることが更に好ましい。こうすると、より優れた解像度、パターン形状及びラフネス特性を達成することが可能となる。 The degree of dispersion of the resin (G) is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably 1 to 2. This makes it possible to achieve better resolution, pattern shape, and roughness characteristics.
化合物(d)(樹脂(G)も含む)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As the compound (d) (including the resin (G)), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
化合物(d)(樹脂(G)も含む)の含有量は、組成物中の全固形分を基準として、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜8質量%であることがより好ましく、0.1〜5質量%であることが更に好ましい。 The content of the compound (d) (including the resin (G)) is preferably 0.01 to 10% by mass, and 0.05 to 8% by mass based on the total solid content in the composition. It is more preferable, and it is still more preferable that it is 0.1-5 mass%.
化合物(d)(樹脂(G)も含む)としては、市販品を使用してもよく、常法に従って合成したものを使用してもよい。樹脂(G)の一般的な合成方法としては、例えば、先に酸分解性樹脂について説明したのと同様の方法が挙げられる。 As the compound (d) (including the resin (G)), a commercially available product may be used, or a compound synthesized according to a conventional method may be used. As a general synthesis method of the resin (G), for example, the same method as described above for the acid-decomposable resin can be given.
樹脂(G)は、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、単量体の残存量が0〜10質量%であることが好ましく、0〜5質量%であることがより好ましく、0〜1質量%であることが更に好ましい。これにより、液中異物の量を減少させ、感度等の経時変化を低減することが可能となる。 As for resin (G), it is natural that there are few impurities, such as a metal, It is preferable that the residual amount of a monomer is 0-10 mass%, It is more preferable that it is 0-5 mass%, 0 More preferably, it is -1 mass%. As a result, the amount of foreign matter in the liquid can be reduced, and changes over time such as sensitivity can be reduced.
(e)塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する、(d)以外の化合物
本発明に係る組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、上記化合物(d)以外の(フッ素原子及び珪素原子のいずれをも有さない)、塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する化合物(以下、化合物(e)ともいう)を含有していてもよい。
(E) A compound other than (d) that has basicity or increases basicity by the action of an acid. The composition according to the present invention comprises the above compound in order to reduce the change in performance over time from exposure to heating. Contains a compound other than (d) (having neither a fluorine atom nor a silicon atom), having basicity or increasing basicity by the action of an acid (hereinafter also referred to as compound (e)). May be.
塩基性を有する化合物(塩基性化合物)の具体例としては、下記一般式(A)〜(E)で示される構造を有する塩基性化合物を挙げることができる。
一般式(A)及び(E)中、
R250、R251及びR252は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基である。
In general formulas (A) and (E),
R 250 , R 251 and R 252 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heteroaryl group.
R253、R254、R255及びR256は、各々独立に、アルキル基又はシクロアルキル基を示す。 R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
一般式(A)で表される構造においては、R251及びR252は互いに結合して環を形成してもよい。 In the structure represented by the general formula (A), R 251 and R 252 may be bonded to each other to form a ring.
一般式(B)〜(D)で表される構造においては、炭素原子からの結合手、及び窒素原子からの結合手の内の2つ以上が、互いに結合して、環を形成してもよい。 In the structures represented by the general formulas (B) to (D), two or more of a bond from a carbon atom and a bond from a nitrogen atom may be bonded to each other to form a ring.
一般式(E)で表される構造においては、R253、R254、R255、R256、素原子からの結合手、及び窒素原子からの結合手の内の2つ以上が、互いに結合して、環を形成してもよい。 In the structure represented by the general formula (E), two or more of R 253 , R 254 , R 255 , R 256 , a bond from an elementary atom, and a bond from a nitrogen atom are bonded to each other, A ring may be formed.
一般式(A)中、R251及びR252の具体例は、上記化合物(d−1)で説明した一般式(A)で表される構造におけるR201及びR202の定義及び具体例と同様である。 In General Formula (A), specific examples of R 251 and R 252 are the same as the definitions and specific examples of R 201 and R 202 in the structure represented by General Formula (A) described in Compound (d-1). It is.
一般式(E)中、R253、R254、R255及びR256の具体例は、上記化合物(d−1)で説明した一般式(A)で表される構造におけるR203、R204、R205及びR206の具体例と同様である。 Specific examples of R 253 , R 254 , R 255 and R 256 in the general formula (E) are R 203 , R 204 , and R 203 in the structure represented by the general formula (A) described in the compound (d-1). This is the same as the specific examples of R 205 and R 206 .
一般式(A)〜(E)で表される構造において、各基及び各結合手の2つ以上が形成してもよい環の具体例は、上記化合物(d−1)で説明したものと同様である。 In the structures represented by the general formulas (A) to (E), specific examples of the ring that two or more of each group and each bond may form are as described for the compound (d-1) above. It is the same.
また、一般式(A)〜(E)で表される構造おける各基、並びに、各基及び各結合手の2つ以上が互いに結合して形成してもよい環は、更に置換基を有していてもよく、そのような置換基の具体例は、上記化合物(d−1)の一般式(A)で表される構造において説明した、R201及びR202が更に有していてもよい置換基の具体例と同様である。 In addition, each group in the structures represented by the general formulas (A) to (E) and a ring that may be formed by bonding two or more of each group and each bond to each other further have a substituent. Specific examples of such substituents may be further included in R 201 and R 202 described in the structure represented by the general formula (A) of the compound (d-1). It is the same as the specific example of a good substituent.
R250〜R256としての置換基を有するアルキル基及び置換基を有する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。 Examples of the alkyl group having a substituent and the cycloalkyl group having a substituent as R 250 to R 256 include an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aminocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and 1 to 20 carbon atoms. Or a hydroxycycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferred.
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。 These may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain.
好ましい塩基性化合物としては、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(特に好ましくは、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどのテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド)、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 basic compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, and piperidine, which may have a substituent. Further preferable compounds include an imidazole structure, a diazabicyclo structure, an onium hydroxide structure (particularly preferably, a tetraalkylammonium hydroxide such as tetrabutylammonium hydroxide), an onium carboxylate structure, a trialkylamine structure, an aniline structure, or a pyridine structure. A compound having a hydroxyl group and / or an ether bond, an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and the like.
更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物から選ばれる少なくとも1種類の含窒素化合物を挙げることができる。これらの化合物としては、例えば、米国特許出願公開第2007/0224539号明細書の〔0066〕に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Further, at least one nitrogen-containing compound selected from an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group can be exemplified. . Examples of these compounds include, but are not limited to, compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in [0066] of US Patent Application Publication No. 2007/02245539. It is not a thing.
酸の作用により塩基性が増大する化合物としては、例えば、下記一般式(F)で表される化合物を挙げることができる。なお、下記一般式(F)で表される化合物は、酸の作用により脱離する基が脱離することによって、系中での実効的な塩基性を発現する。
一般式(F)において、Raは、独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を示す。また、n=2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に結合して、2価の複素環式炭化水素基(好ましくは炭素数20以下)若しくはその誘導体を形成していてもよい。 In the general formula (F), Ra independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group. When n = 2, the two Ras may be the same or different, and the two Ras are bonded to each other to form a divalent heterocyclic hydrocarbon group (preferably having 20 or less carbon atoms) or a derivative thereof. May be formed.
Rbは、独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を示す。 Rb independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
少なくとも2つのRbは結合して脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環式炭化水素基若しくはその誘導体を形成していてもよい。 At least two Rb's may combine to form an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic hydrocarbon group or a derivative thereof.
nは0〜2の整数を表し、mは1〜3の整数をそれぞれ表し、n+m=3である。 n represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 3, and n + m = 3.
一般式(F)において、Ra及びRbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、水酸基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子を除く)で置換されていてもよい。 In general formula (F), the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group represented by Ra and Rb are functional groups such as a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group and an oxo group, It may be substituted with an alkoxy group or a halogen atom (excluding a fluorine atom).
前記Rのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基(これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、上記官能基、アルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子を除く)で置換されていてもよい)としては、
例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン等の直鎖状、分岐状のアルカンに由来する基、これらのアルカンに由来する基を、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基の1種以上或いは1個以上で置換した基、
シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、ノルボルナン、アダマンタン、ノラダマンタン等のシクロアルカンに由来する基、これらのシクロアルカンに由来する基を、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の直鎖状、分岐状のアルキル基の1種以上或いは1個以上で置換した基、
ベンゼン、ナフタレン、アントラセン等の芳香族化合物に由来する基、これらの芳香族化合物に由来する基を、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基等の直鎖状、分岐状のアルキル基の1種以上或いは1個以上で置換した基、
ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、インドール、インドリン、キノリン、パーヒドロキノリン、インダゾール、ベンズイミダゾール等の複素環化合物に由来する基、これらの複素環化合物に由来する基を直鎖状、分岐状のアルキル基或いは芳香族化合物に由来する基の1種以上或いは1個以上で置換した基、直鎖状、分岐状のアルカンに由来する基・シクロアルカンに由来する基をフェニル基、ナフチル基、アントリル基等の芳香族化合物に由来する基の1種以上或いは1個以上で置換した基等或いは前記の置換基が水酸基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基で置換された基等が挙げられる。
R alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or aralkyl group (these alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group are substituted with the above functional group, alkoxy group and halogen atom (excluding fluorine atom). As may be)
For example, a group derived from a linear or branched alkane such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, etc., a group derived from these alkanes, for example, A group substituted with one or more cycloalkyl groups such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group,
Groups derived from cycloalkanes such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, norbornane, adamantane, noradamantane, groups derived from these cycloalkanes, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, a group substituted with one or more linear or branched alkyl groups such as i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group and the like,
Groups derived from aromatic compounds such as benzene, naphthalene, anthracene, etc., and groups derived from these aromatic compounds are, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2 A group substituted with one or more linear or branched alkyl groups such as -methylpropyl group, 1-methylpropyl group, t-butyl group, and the like;
Groups derived from heterocyclic compounds such as pyrrolidine, piperidine, morpholine, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, indole, indoline, quinoline, perhydroquinoline, indazole, benzimidazole, and groups derived from these heterocyclic compounds are linear or branched A group substituted with one or more groups derived from an alkyl group or aromatic compound, a group derived from a linear or branched alkane, a group derived from a cycloalkane, a phenyl group, a naphthyl group A group substituted by one or more groups derived from an aromatic compound such as an anthryl group or the like, or the above substituent is a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, an oxo group And a group substituted with a functional group such as.
また、前記Raが相互に結合して、形成する2価の複素環式炭化水素基(好ましくは炭素数1〜20)若しくはその誘導体としては、例えば、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン、ホモピペラジン、4−アザベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、5−アザベンゾトリアゾール、1H−1,2,3−トリアゾール、1,4,7−トリアザシクロノナン、テトラゾール、7−アザインドール、インダゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾ[1,2−a]ピリジン、(1S,4S)−(+)−2,5−ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デック−5−エン、インドール、インドリン、1,2,3,4−テトラヒドロキノキサリン、パーヒドロキノリン、1,5,9−トリアザシクロドデカン等の複素環式化合物に由来する基、これらの複素環式化合物に由来する基を直鎖状、分岐状のアルカンに由来する基、シクロアルカンに由来する基、芳香族化合物に由来する基、複素環化合物に由来する基、水酸基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基の1種以上或いは1個以上で置換した基等が挙げられる。 Examples of the divalent heterocyclic hydrocarbon group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a derivative thereof formed by bonding of Ra to each other include, for example, pyrrolidine, piperidine, morpholine, 1, 4, 5 , 6-tetrahydropyrimidine, 1,2,3,4-tetrahydroquinoline, 1,2,3,6-tetrahydropyridine, homopiperazine, 4-azabenzimidazole, benzotriazole, 5-azabenzotriazole, 1H-1, 2,3-triazole, 1,4,7-triazacyclononane, tetrazole, 7-azaindole, indazole, benzimidazole, imidazo [1,2-a] pyridine, (1S, 4S)-(+)-2 , 5-diazabicyclo [2.2.1] heptane, 1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] dec-5-ene Groups derived from heterocyclic compounds such as indole, indoline, 1,2,3,4-tetrahydroquinoxaline, perhydroquinoline, 1,5,9-triazacyclododecane, groups derived from these heterocyclic compounds A group derived from a linear or branched alkane, a group derived from a cycloalkane, a group derived from an aromatic compound, a group derived from a heterocyclic compound, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group And a group substituted with one or more functional groups such as a morpholino group and an oxo group.
本発明における特に好ましい例を具体的に示すと、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−ノニルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジシクロヘキシルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−2−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、(S)−(−)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(t−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルピロリジン、N−t−ブトキシカルボニルモルホリン、N−t−ブトキシカルボニルピペラジン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−1−アダマンチルアミン、N,N−ジ−t−ブトキシカルボニル−N−メチル−1−アダマンチルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’N’−テトラ−t−ブトキシカルボニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,7−ジアミノヘプタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,8−ジアミノオクタン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,9−ジアミノノナン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,10−ジアミノデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−1,12−ジアミノドデカン、N,N’−ジ−t−ブトキシカルボニル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−メチルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール等が挙げられる。 Specifically shown in the present invention are particularly preferred examples: Nt-butoxycarbonyldi-n-octylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-nonylamine, Nt-butoxycarbonyldi-n-decylamine, Nt-butoxycarbonyldicyclohexylamine, Nt-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-2-adamantylamine, Nt-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, ( S)-(−)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (t-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, Nt-butoxycarbonyl- 4-hydroxypiperidine, Nt-butoxycarbonylpyrrolidine, Nt-butoxy Rubonylmorpholine, Nt-butoxycarbonylpiperazine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-1-adamantylamine, N, N-di-t-butoxycarbonyl-N-methyl-1-adamantylamine, Nt -Butoxycarbonyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N, N'-di-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N, N'N'-tetra-t-butoxycarbonylhexamethylenediamine, N, N ' -Di-t-butoxycarbonyl-1,7-diaminoheptane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,8-diaminooctane, N, N'-di-t-butoxycarbonyl-1,9- Diaminononane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-1,10-diaminodecane, N, N′-di-t-butoxy Carbonyl-1,12-diaminododecane, N, N′-di-t-butoxycarbonyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2-methylbenzimidazole Nt-butoxycarbonyl-2-phenylbenzimidazole and the like.
上記一般式(F)で表される化合物は、市販のものを用いても、市販のアミンから、Protective Groups in Organic Synthesis 第四版等に記載の方法で合成してもよい。もっとも一般的な方法としては市販のアミンに対して二炭酸エステル又はハロギ酸エステルを作用させることによって得る方法がある。式中、Xはハロゲン原子を表す。Ra、Rbは一般式(F)と同義である。
上記化合物(d)以外の、塩基性を有する又は酸の作用により塩基性が増大する化合物(e)の分子量は、250〜2000であることが好ましく、更に好ましくは400〜1000である。 The molecular weight of the compound (e) having basicity or increasing basicity by the action of an acid other than the compound (d) is preferably 250 to 2000, and more preferably 400 to 1000.
これらの化合物(e)は、単独であるいは2種以上で用いられる。 These compounds (e) are used alone or in combination of two or more.
化合物(e)を含有する場合、その含有量は、組成物の全固形分に対して、0.05〜8.0質量%であることが好ましく、更に好ましくは0.05〜5.0質量%、特に好ましくは0.05〜4.0質量%である。 When the compound (e) is contained, the content thereof is preferably 0.05 to 8.0% by mass, more preferably 0.05 to 5.0% by mass, based on the total solid content of the composition. %, Particularly preferably 0.05 to 4.0% by mass.
(f)活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物
本発明に係る組成物は、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する、塩基性化合物又はアンモニウム塩化合物(以下、「化合物(PA)」ともいう)を含有しても良い。すなわち、化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により化学構造の変化を伴うものであり、感光性を有するものである。
(F) Basic compound or ammonium salt compound whose basicity is decreased by irradiation with actinic light or radiation The composition according to the present invention is a basic compound or ammonium salt whose basicity is decreased by irradiation with active light or radiation. A compound (hereinafter also referred to as “compound (PA)”) may be contained. That is, the compound (PA) is accompanied by a change in chemical structure upon irradiation with actinic rays or radiation and has photosensitivity.
化合物(PA)は、塩基性官能基又はアンモニウム基と、活性光線又は放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する化合物(PA’)であることが好ましい。すなわち、化合物(PA)は、塩基性官能基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有する塩基性化合物、又は、アンモニウム基と活性光線若しくは放射線の照射により酸性官能基を発生する基とを有するアンモニウム塩化合物であることが好ましい。 The compound (PA) is preferably a compound (PA ′) having a basic functional group or an ammonium group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with actinic rays or radiation. That is, the compound (PA) is a basic compound having a basic functional group and a group capable of generating an acidic functional group upon irradiation with active light or radiation, or an acidic functional group upon irradiation with an ammonium group and active light or radiation. An ammonium salt compound having a group to be generated is preferable.
化合物(PA)又は(PA’)が、活性光線又は放射線の照射により分解して発生する、塩基性が低下した化合物として、下記一般式(PA−I)、(PA−II)又は(PA−III)で表される化合物を挙げることができ、LWR及びDOFに関して優れた効果を高次元で両立できるという観点から、特に、一般式(PA−II)又は(PA−III)で表される化合物が好ましい。 The compound (PA) or (PA ′), which is generated by decomposing upon irradiation with actinic rays or radiation and has a reduced basicity, has the following general formula (PA-I), (PA-II) or (PA- Compounds represented by formula (III), and particularly from the viewpoint that the excellent effects of LWR and DOF can be achieved at a high level, in particular, compounds represented by formula (PA-II) or (PA-III) Is preferred.
まず、下記一般式(PA−I)で表される化合物について説明する。
一般式(PA−I)中、
A1は、単結合又は2価の連結基を表す。
Qは、−SO3H、又は−CO2Hを表す。Qは、活性光線又は放射線の照射により発生される酸性官能基に相当する。
Xは、−SO2−又は−CO−を表す。
nは、0又は1を表す。
Bは、単結合、酸素原子又は−N(Rx)−を表す。Rxは、水素原子又は1価の有機基を表す。
Rは、塩基性官能基を有する1価の有機基又はアンモニウム基を有する1価の有機基を表す。
In general formula (PA-I),
A 1 represents a single bond or a divalent linking group.
Q represents -SO 3 H, or -CO 2 H. Q corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
X represents —SO 2 — or —CO—.
n represents 0 or 1.
B represents a single bond, an oxygen atom or -N (Rx)-. Rx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
R represents a monovalent organic group having a basic functional group or a monovalent organic group having an ammonium group.
A1における2価の連結基としては、好ましくは炭素数2〜12の2価の連結基であり、例えば、アルキレン基、フェニレン基等が挙げられる。より好ましくは少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキレン基であり、好ましい炭素数は2〜6、より好ましくは炭素数2〜4である。アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子などの連結基を有していてもよい。アルキレン基は、特に水素原子数の30〜100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、Q部位と結合した炭素原子がフッ素原子を有することがより好ましい。更にはパーフルオロアルキレン基が好ましく、パーフルオロエチレン基、パーフルオロプロピレン基、パーフルオロブチレン基がより好ましい。 The divalent linking group in A 1 is preferably a divalent linking group having 2 to 12 carbon atoms, and examples thereof include an alkylene group and a phenylene group. More preferably, it is an alkylene group having at least one fluorine atom, and a preferable carbon number is 2 to 6, more preferably 2 to 4. The alkylene chain may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom. The alkylene group is particularly preferably an alkylene group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and more preferably, the carbon atom bonded to the Q site has a fluorine atom. Further, a perfluoroalkylene group is preferable, and a perfluoroethylene group, a perfluoropropylene group, and a perfluorobutylene group are more preferable.
Rxにおける1価の有機基としては、好ましくは炭素数4〜30であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。 The monovalent organic group in Rx preferably has 4 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
Rxにおけるアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜20の直鎖及び分岐アルキル基であり、アルキル鎖中に、酸素原子、硫黄原子及び/又は窒素原子を有していてもよい。 The alkyl group in Rx may have a substituent and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an oxygen atom, a sulfur atom and / or a nitrogen atom in the alkyl chain. You may have.
なお、置換基を有するアルキル基として、特に直鎖又は分岐アルキル基にシクロアルキル基が置換した基(例えば、アダマンチルメチル基、アダマンチルエチル基、シクロヘキシルエチル基、カンファー残基など)を挙げることができる。 Examples of the alkyl group having a substituent include groups in which a linear or branched alkyl group is substituted with a cycloalkyl group (for example, an adamantylmethyl group, an adamantylethyl group, a cyclohexylethyl group, a camphor residue, etc.). .
Rxにおけるシクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、環内に酸素原子を有していてもよい。 The cycloalkyl group in Rx may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom in the ring.
Rxにおけるアリール基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6〜14のアリール基である。 The aryl group in Rx may have a substituent, and is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
Rxにおけるアラルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられる。 The aralkyl group in Rx may have a substituent, and preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
Rxにおけるアルケニル基としては、置換基を有していてもよく、例えば、Rxとして挙げたアルキル基の任意の位置に2重結合を有する基が挙げられる。 The alkenyl group in Rx may have a substituent, and examples thereof include a group having a double bond at an arbitrary position of the alkyl group mentioned as Rx.
塩基性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル、1〜3級アミン、含窒素複素環(ピリジン、イミダゾール、ピラジンなど)の構造が挙げられる。 Preferable partial structures of basic functional groups include, for example, the structures of crown ethers, primary to tertiary amines, and nitrogen-containing heterocycles (pyridine, imidazole, pyrazine, etc.).
アンモニウム基の好ましい部分構造として、例えば、1〜3級アンモニウム、ピリジニウム、イミダゾリニウム、ピラジニウム構造などを挙げることが出来る。 Preferable partial structures of the ammonium group include, for example, primary to tertiary ammonium, pyridinium, imidazolinium, and pyrazinium structures.
なお、塩基性官能基としては、窒素原子を有する官能基が好ましく、1〜3級アミノ基を有する構造、又は含窒素複素環構造がより好ましい。これら構造においては、構造中に含まれる窒素原子に隣接する原子の全てが、炭素原子又は水素原子であることが、塩基性向上の観点から好ましい。また、塩基性向上の観点では、窒素原子に対して、電子吸引性の官能基(カルボニル基、スルホニル基、シアノ基、ハロゲン原子など)が直結していないことが好ましい。 In addition, as a basic functional group, the functional group which has a nitrogen atom is preferable, and the structure which has a 1-3 primary amino group, or a nitrogen-containing heterocyclic structure is more preferable. In these structures, it is preferable from the viewpoint of improving basicity that all atoms adjacent to the nitrogen atom contained in the structure are carbon atoms or hydrogen atoms. From the viewpoint of improving basicity, it is preferable that an electron-withdrawing functional group (such as a carbonyl group, a sulfonyl group, a cyano group, or a halogen atom) is not directly connected to the nitrogen atom.
このような構造を含む一価の有機基(基R)における一価の有機基としては、好ましい炭素数は4〜30であり、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができ、各基は置換基を有していても良い。 As the monovalent organic group in the monovalent organic group (group R) having such a structure, a preferable carbon number is 4 to 30, and an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, etc. Each group may have a substituent.
Rにおける塩基性官能基又はアンモニウム基を含むアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基に於けるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基は、それぞれ、Rxとして挙げたアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基と同様のものである。 The alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, and the alkenyl group in the basic functional group or ammonium group in R are each represented by Rx. These are the same as the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group and alkenyl group mentioned.
上記各基が有してもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10)、アシル基(好ましくは炭素数2〜20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜10)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20)、アミノアシル基(好ましくは炭素数2〜20)などが挙げられる。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、置換基としては更にアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10)を挙げることができる。アミノアシル基については、置換基として更に1又は2のアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10)を挙げることができる。置換基を有するアルキル基として、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基などのパーフルオロアルキル基を挙げることができる。 Examples of the substituent that each group may have include, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), and an aryl group (preferably Has 6 to 14 carbon atoms, an alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms), an acyloxy group (preferably 2 to 10 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably C2-C20), an aminoacyl group (preferably C2-C20) etc. are mentioned. As for the cyclic structure in the aryl group, cycloalkyl group and the like, examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms). As for the aminoacyl group, examples of the substituent further include 1 or 2 alkyl groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms). Examples of the alkyl group having a substituent include perfluoroalkyl groups such as a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, and a perfluorobutyl group.
Bが−N(Rx)−の時、RとRxが結合して環を形成していることが好ましい。環構造を形成することによって、安定性が向上し、これを用いた組成物の保存安定性が向上する。環を形成する炭素数は4〜20が好ましく、単環式でも多環式でもよく、環内に酸素原子、硫黄原子及び/又は窒素原子を含んでいてもよい。 When B is -N (Rx)-, R and Rx are preferably bonded to form a ring. By forming the ring structure, the stability is improved, and the storage stability of the composition using the ring structure is improved. The number of carbon atoms forming the ring is preferably 4 to 20, and may be monocyclic or polycyclic, and may contain an oxygen atom, a sulfur atom and / or a nitrogen atom in the ring.
単環式構造としては、窒素原子を含む4〜8員環等を挙げることができる。多環式構造としては、2又は3以上の単環式構造の組み合わせから成る構造を挙げることができる。単環式構造、多環式構造は、置換基を有していてもよく、例えば、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10)、アシル基(好ましくは炭素数2〜15)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜15)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜15)、アミノアシル基(好ましくは炭素数2〜20)などが好ましい。アリール基、シクロアルキル基などにおける環状構造については、置換基としては更にアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。アミノアシル基については、置換基として、1又は2のアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を挙げることができる。 Examples of the monocyclic structure include a 4- to 8-membered ring containing a nitrogen atom. Examples of the polycyclic structure include a structure composed of a combination of two or three or more monocyclic structures. The monocyclic structure and polycyclic structure may have a substituent, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), Aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), alkoxy group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), acyl group (preferably having 2 to 15 carbon atoms), acyloxy group (preferably having 2 to 15 carbon atoms), alkoxycarbonyl A group (preferably having 2 to 15 carbon atoms), an aminoacyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms) and the like are preferable. As for the cyclic structure in the aryl group, cycloalkyl group and the like, examples of the substituent further include an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 15). As for the aminoacyl group, examples of the substituent include 1 or 2 alkyl groups (preferably having 1 to 15 carbon atoms).
一般式(PA−I)で表される化合物の内、Q部位がスルホン酸(−SO3H)である化合物は、一般的なスルホンアミド化反応を用いることで合成できる。例えば、ビススルホニルハライド化合物の一方のスルホニルハライド部を選択的にアミン化合物と反応させて、スルホンアミド結合を形成した後、もう一方のスルホニルハライド部分を加水分解する方法、あるいは環状スルホン酸無水物をアミン化合物と反応させ開環させる方法により得ることができる。 Among the compounds represented by the general formula (PA-I), a compound in which the Q site is a sulfonic acid (—SO 3 H) can be synthesized by using a general sulfonamidation reaction. For example, a method in which one sulfonyl halide part of a bissulfonyl halide compound is selectively reacted with an amine compound to form a sulfonamide bond, and then the other sulfonyl halide part is hydrolyzed, or a cyclic sulfonic acid anhydride is used. It can be obtained by a method of ring-opening by reacting with an amine compound.
次に、一般式(PA−II)で表される化合物について説明する。
一般式(PA−II)中、
Q1及びQ2は、各々独立に、1価の有機基を表す。但し、Q1及びQ2のいずれか一方は、塩基性官能基を有する。Q1とQ2は、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有してもよい。
X1及びX2は、各々独立に、−CO−又は−SO2−を表す。
なお、−NH−は、活性光線又は放射線の照射により発生された酸性官能基に相当する。
In general formula (PA-II),
Q 1 and Q 2 each independently represents a monovalent organic group. However, either Q 1 or Q 2 has a basic functional group. Q 1 and Q 2 may combine to form a ring, and the formed ring may have a basic functional group.
X 1 and X 2 each independently represent —CO— or —SO 2 —.
Note that —NH— corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
一般式(PA−II)に於ける、Q1、Q2としての1価の有機基は、好ましくは炭素数1〜40であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。 The monovalent organic group as Q 1 and Q 2 in formula (PA-II) preferably has 1 to 40 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, An alkenyl group etc. can be mentioned.
Q1、Q2におけるアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数1〜30の直鎖及び分岐アルキル基であり、アルキル鎖中に、酸素原子、硫黄原子及び/又は窒素原子を有していてもよい。 The alkyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. In the alkyl chain, an oxygen atom, a sulfur atom, and / or Or you may have a nitrogen atom.
Q1、Q2におけるシクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、環内に酸素原子及び/又は窒素原子を有していてもよい。 The cycloalkyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and has an oxygen atom and / or a nitrogen atom in the ring. May be.
Q1、Q2におけるアリール基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数6〜14のアリール基である。 The aryl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
Q1、Q2におけるアラルキル基としては、置換基を有していてもよく、好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられる。 The aralkyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
Q1、Q2におけるアルケニル基としては、置換基を有していてもよく、上記アルキル基の任意の位置に2重結合を有する基が挙げられる。 The alkenyl group in Q 1 and Q 2 may have a substituent, and examples thereof include a group having a double bond at an arbitrary position of the alkyl group.
上記各基が有してもよい置換基としては、上記式(PA−1)における各基が有していてもよい置換基として先に例示したものと同様の基を挙げることができる。 Examples of the substituent that each of the above groups may have include the same groups as those exemplified above as the substituent that each of the groups in the above formula (PA-1) may have.
Q1、Q2の少なくともいずれかが有する塩基性官能基の好ましい部分構造としては、一般式(PA−I)のRが有する塩基性官能基として説明したものと同様のものが挙げられる。 Preferable partial structures of the basic functional group possessed by at least one of Q 1 and Q 2 include the same partial structures as those described as the basic functional group possessed by R in the general formula (PA-I).
Q1とQ2とが、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有する構造としては、例えば、Q1とQ2の有機基が更にアルキレン基、オキシ基、イミノ基等で結合された構造を挙げることができる。 Q 1 and Q 2 are combined to form a ring, and the formed ring has a basic functional group. For example, the organic group of Q 1 and Q 2 is further an alkylene group, an oxy group, or an imino group. A structure bonded with a group or the like can be given.
一般式(PA−II)に於いて、X1及びX2の少なくとも一方が、−SO2−であることが好ましい。 In the general formula (PA-II), it is preferable that at least one of X 1 and X 2 is —SO 2 —.
次に、一般式(PA−III)で表される化合物を説明する。
一般式(PA−III)中、
Q1及びQ3は、各々独立に、1価の有機基を表す。但し、Q1及びQ3のいずれか一方は、塩基性官能基を有する。Q1とQ3は、結合して環を形成し、形成された環が塩基性官能基を有していてもよい。
X1、X2及びX3は、各々独立に、−CO−又は−SO2−を表す。
A2は、2価の連結基を表す。
Bは、単結合、酸素原子又は−N(Qx)−を表す。Qxは、水素原子又は1価の有機基を表す。
Bが、−N(Qx)−の時、Q3とQxとが結合して環を形成していてもよい。
mは、0又は1を表す。
なお、−NH−は、活性光線又は放射線の照射により発生された酸性官能基に相当する。
In general formula (PA-III),
Q 1 and Q 3 each independently represents a monovalent organic group. However, either one of Q 1 and Q 3 are a basic functional group. Q 1 and Q 3 may combine to form a ring, and the formed ring may have a basic functional group.
X 1 , X 2 and X 3 each independently represent —CO— or —SO 2 —.
A 2 represents a divalent linking group.
B represents a single bond, an oxygen atom, or —N (Qx) —. Qx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
B is, -N (Qx) - when, Q 3 and Qx and may be bonded to each other to form a ring.
m represents 0 or 1.
Note that —NH— corresponds to an acidic functional group generated by irradiation with actinic rays or radiation.
Q1は、一般式(PA−II)に於けるQ1と同義である。 Q 1 has the same meaning as Q 1 in formula (PA-II).
Q3の有機基としては、一般式(PA−II)に於けるQ1、Q2の有機基と同様のものを挙げることができる。 Examples of the organic group of Q 3 include the same organic groups as Q 1 and Q 2 in formula (PA-II).
A2における2価の連結基としては、好ましくは、炭素数1〜8のフッ素原子を有する2価の連結基であり、例えば、炭素数1〜8のフッ素原子を有するアルキレン基、フッ素原子を有するフェニレン基等が挙げられる。より好ましくはフッ素原子を有するアルキレン基であり、好ましい炭素数は2〜6、より好ましい炭素数は2〜4である。アルキレン鎖中に酸素原子、硫黄原子などの連結基を有していてもよい。アルキレン基は、水素原子数の30〜100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、更にはパーフルオロアルキレン基が好ましく、炭素数2〜4のパーフルオロアルキレン基が特に好ましい。 The divalent linking group in A 2 is preferably a divalent linking group having 1 to 8 carbon atoms, such as an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms or a fluorine atom. Examples thereof include a phenylene group. More preferably, it is an alkylene group having a fluorine atom, preferably 2 to 6 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms. The alkylene chain may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom. The alkylene group is preferably an alkylene group in which 30 to 100% of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, more preferably a perfluoroalkylene group, and particularly preferably a C2 to C4 perfluoroalkylene group.
Qxにおける1価の有機基としては、好ましくは炭素数4〜30の有機基であり、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などを挙げることができる。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基は上記式(PA−I)におけるRxと同様のものを挙げることができる。 The monovalent organic group in Qx is preferably an organic group having 4 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group. As the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group and alkenyl group, the same groups as those described above for Rx in the above formula (PA-I) can be mentioned.
一般式(PA−III)に於いて、X1、X2、X3は、−SO2−であることが好ましい。 In the general formula (PA-III), X 1 , X 2 , and X 3 are preferably —SO 2 —.
化合物(PA)としては、一般式(PA−I)、(PA−II)又は(PA−III)で表される化合物のスルホニウム塩化合物、一般式(PA−I)、(PA−II)又は(PA−III)で表される化合物のヨードニウム塩化合物が好ましく、更に好ましくは下記一般式(PA1)又は(PA2)で表される化合物である。
一般式(PA1)において、
R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表し、具体的には、上記酸発生剤における式ZIのR201、R202及びR203と同様である。
In general formula (PA1):
R 201 , R 202 and R 203 each independently represents an organic group, and specifically, are the same as R 201 , R 202 and R 203 of the formula ZI in the acid generator.
X−は、一般式(PA−I)で示される化合物の−SO3H部位若しくは−COOH部位の水素原子が脱離したスルホン酸アニオン若しくはカルボン酸アニオン、又は一般式(PA−II)若しくは(PA−III)で表される化合物の−NH−部位から水素原子が脱離したアニオンを表す。 X − represents a sulfonate anion or carboxylate anion from which a hydrogen atom of the —SO 3 H site or —COOH site of the compound represented by the general formula (PA-I) is eliminated, or a general formula (PA-II) or ( PA-III) represents an anion in which a hydrogen atom is eliminated from the -NH- site of the compound represented by PA-III).
前記一般式(PA2)中、
R204及びR205は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、具体的には、上記酸発生剤における式ZIIのR204及びR205と同様である。
In the general formula (PA2),
R 204 and R 205 each independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group, and specifically, are the same as R 204 and R 205 of the formula ZII in the acid generator.
X−は、一般式(PA−I)で示される化合物の−SO3H部位若しくは−COOH部位の水素原子が脱離したスルホン酸アニオン若しくはカルボン酸アニオン、又は一般式(PA−II)若しくは(PA−III)で表される化合物の−NH−部位から水素原子が脱離したアニオンを表す。 X − represents a sulfonate anion or carboxylate anion from which a hydrogen atom of the —SO 3 H site or —COOH site of the compound represented by the general formula (PA-I) is eliminated, or a general formula (PA-II) or ( PA-III) represents an anion in which a hydrogen atom is eliminated from the -NH- site of the compound represented by PA-III).
化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により分解し、例えば、一般式(PA−I)、(PA−II)又は(PA−III)で表される化合物を発生する。 The compound (PA) is decomposed by irradiation with actinic rays or radiation to generate, for example, a compound represented by the general formula (PA-I), (PA-II) or (PA-III).
一般式(PA−I)で表される化合物は、塩基性官能基又はアンモニウム基とともにスルホン酸基又はカルボン酸基を有することにより、化合物(PA)に比べて塩基性が低下、消失、又は塩基性から酸性に変化した化合物である。 The compound represented by the general formula (PA-I) has a sulfonic acid group or a carboxylic acid group together with a basic functional group or an ammonium group, so that the basicity is reduced, disappeared, or basic compared to the compound (PA). It is a compound that has changed from acidic to acidic.
一般式(PA−II)又は(PA−III)で表される化合物は、塩基性官能基とともに有機スルホニルイミノ基若しくは有機カルボニルイミノ基を有することにより、化合物
(PA)に比べて塩基性が低下、消失、又は塩基性から酸性に変化した化合物である。
The compound represented by the general formula (PA-II) or (PA-III) has an organic sulfonylimino group or an organic carbonylimino group together with a basic functional group, so that the basicity is lower than that of the compound (PA). , Disappearance, or a compound changed from basic to acidic.
本発明に於いて、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下することは、活性光線又は放射線の照射により化合物(PA)のプロトン(活性光線又は放射線の照射により発生された酸)に対するアクセプター性が低下することを意味する。アクセプター性が低下するとは、塩基性官能基を有する化合物とプロトンとからプロトン付加体である非共有結合錯体が生成する平衡反応が起こる時、あるいは、アンモニウム基を有する化合物の対カチオンがプロトンに交換される平衡反応が起こる時、その化学平衡に於ける平衡定数が減少することを意味する。 In the present invention, the decrease in basicity upon irradiation with actinic rays or radiation means that the acceptor property to protons (acids generated by irradiation with actinic rays or radiation) of compound (PA) upon irradiation with actinic rays or radiation. Means lower. The acceptor property decreases when an equilibrium reaction occurs in which a non-covalent complex that is a proton adduct is formed from a compound having a basic functional group and a proton, or the counter cation of a compound having an ammonium group is exchanged for a proton. This means that when an equilibrium reaction occurs, the equilibrium constant at that chemical equilibrium decreases.
このように、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する化合物(PA)が組成物膜に含有されていることにより、未露光部においては、化合物(PA)のアクセプター性が十分に発現されて、露光部等から拡散した酸と酸分解性樹脂との意図しない反応を抑制することができる。また、露光部においては、化合物(PA)のアクセプター性が低下するので、酸と酸分解性樹脂との意図する反応がより確実に起こる。このような作用機構の寄与により、ラフネス特性、フォーカス余裕度(DOF)及びパターン形状に優れたパターンが得られるものと推測される。 Thus, the compound film (PA) whose basicity is reduced by irradiation with actinic rays or radiation is contained in the composition film, so that the acceptor property of the compound (PA) is sufficiently expressed in the unexposed area. Thus, an unintended reaction between the acid diffused from the exposed portion or the like and the acid-decomposable resin can be suppressed. Moreover, since the acceptor property of a compound (PA) falls in an exposure part, the intended reaction with an acid and an acid-decomposable resin occurs more reliably. It is presumed that a pattern excellent in roughness characteristics, focus margin (DOF) and pattern shape can be obtained by the contribution of such an action mechanism.
なお、塩基性は、pH測定を行うことによって確認することができるし、市販のソフトウェアによって計算値を算出することによって確認することも可能である。 In addition, basicity can be confirmed by measuring pH, and can also be confirmed by calculating a calculated value with commercially available software.
活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下する化合物(PA)の具体例としては、例えば特開2006−208781号公報、特開2006−330098号公報に記載のものを挙げることができる。 Specific examples of the compound (PA) whose basicity is lowered by irradiation with actinic rays or radiation include those described in, for example, JP-A-2006-208781 and JP-A-2006-330098.
以下、活性光線又は放射線の照射により一般式(PA−I)で表される化合物を発生する化合物(PA)の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
これらの化合物の合成は、一般式(PA−I)で表される化合物又はそのリチウム、ナトリウム、カリウム塩と、ヨードニウム又はスルホニウムの水酸化物、臭化物、塩化物等から、特表平11−501909号公報又は特開2003−246786号公報に記載されている塩交換法を用いて容易に合成できる。また、特開平7−333851号公報に記載の合成方法に準ずることもできる。 These compounds are synthesized from a compound represented by the general formula (PA-I) or a lithium, sodium or potassium salt thereof and a hydroxide, bromide or chloride of iodonium or sulfonium. Or a salt exchange method described in JP-A No. 2003-246786. Further, the synthesis method described in JP-A-7-333851 can also be applied.
以下、活性光線又は放射線の照射により一般式(PA−II)又は(PA−III)で表される化合物を発生する化合物(PA)の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
これらの化合物は、一般的なスルホン酸エステル化反応あるいはスルホンアミド化反応を用いることで容易に合成できる。例えば、ビススルホニルハライド化合物の一方のスルホニルハライド部を選択的に一般式(PA−II)又は(PA−III)で表される部分構造を含むアミン、アルコールなどと反応させて、スルホンアミド結合、スルホン酸エステル結合を形成した後、もう一方のスルホニルハライド部分を加水分解する方法、あるいは環状スルホン酸無水物を一般式(PA−II)で表される部分構造を含むアミン、アルコールにより開環させる方法により得ることができる。一般式(PA−II)又は(PA−III)で表される部分構造を含むアミン、アルコールは、アミン、アルコールを塩基性下にて(R’O2C)2Oや(R’SO2)2O等の無水物、R’O2CClやR’SO2Cl等の酸クロリド化合物と反応させることにより合成できる(R’は、メチル基、n−オクチル基、トリフルオロメチル基等)。特に、特開2006−330098号公報の合成例などに準ずることができる。 These compounds can be easily synthesized by using a general sulfonic acid esterification reaction or sulfonamidation reaction. For example, one sulfonyl halide part of a bissulfonyl halide compound is selectively reacted with an amine, alcohol, or the like containing a partial structure represented by the general formula (PA-II) or (PA-III), After forming a sulfonate bond, the other sulfonyl halide moiety is hydrolyzed, or the cyclic sulfonic anhydride is opened with an amine or alcohol containing a partial structure represented by the general formula (PA-II) It can be obtained by a method. The amine or alcohol containing a partial structure represented by the general formula (PA-II) or (PA-III) is an amine or alcohol under basicity (R′O 2 C) 2 O or (R′SO 2). ) It can be synthesized by reacting with an anhydride such as 2 O and an acid chloride compound such as R′O 2 CCl or R′SO 2 Cl (R ′ is a methyl group, an n-octyl group, a trifluoromethyl group, etc.) . In particular, it can be applied to the synthesis example of JP-A-2006-330098.
化合物(PA)の分子量は、500〜1000であることが好ましい。
化合物(PA)は、単独であるいは2種以上で用いられる。また、化合物(PA)は、上述した化合物(e)と併用してもよい。
本発明に係る組成物中の化合物(PA)の含量は、組成物の固形分を基準として、0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜10質量%である。
The molecular weight of the compound (PA) is preferably 500 to 1000.
Compound (PA) may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use a compound (PA) together with the compound (e) mentioned above.
The content of the compound (PA) in the composition according to the present invention is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, based on the solid content of the composition.
(g)疎水性樹脂
本発明に係る組成物は、特に液浸露光に適用する際、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疎水性樹脂(上記樹脂(G)を除く)を含有してもよい。これにより、膜表層に疎水性樹脂が偏在化し、液浸媒体が水の場合、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角を向上させ、液浸水追随性を向上させることができる。
(G) Hydrophobic resin The composition according to the present invention contains a hydrophobic resin (excluding the resin (G)) having at least one of a fluorine atom and a silicon atom, particularly when applied to immersion exposure. Also good. Thereby, when the hydrophobic resin is unevenly distributed in the film surface layer and the immersion medium is water, the static / dynamic contact angle of the resist film surface with respect to water can be improved, and the immersion water followability can be improved.
疎水性樹脂は前述のように界面に偏在するものであるが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。 The hydrophobic resin is unevenly distributed at the interface as described above, but unlike the surfactant, it does not necessarily have a hydrophilic group in the molecule and contributes to uniform mixing of polar / nonpolar substances. It is not necessary.
疎水性樹脂は、典型的には、フッ素原子及び/又はケイ素原子を含んでいる。これらフッ素原子及び/又はケイ素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。 The hydrophobic resin typically contains fluorine atoms and / or silicon atoms. These fluorine atoms and / or silicon atoms may be contained in the main chain of the resin or may be contained in the side chain.
疎水性樹脂がフッ素原子を含んでいる場合、この樹脂は、フッ素原子を含んだ部分構造として、フッ素原子を含んだアルキル基、フッ素原子を含んだシクロアルキル基、又はフッ素原子を含んだアリール基を備えていることが好ましい。 In the case where the hydrophobic resin contains a fluorine atom, the resin has an alkyl group containing a fluorine atom, a cycloalkyl group containing a fluorine atom, or an aryl group containing a fluorine atom as a partial structure containing a fluorine atom. It is preferable to provide.
フッ素原子を含んだアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐鎖アルキル基である。このアルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数が1〜4であることがより好ましい。このフッ素原子を含んだアルキル基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。 The alkyl group containing a fluorine atom is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. The alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
フッ素原子を含んだシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環式又は多環式のシクロアルキル基である。このフッ素原子を含んだシクロアルキル基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。 The cycloalkyl group containing a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. The cycloalkyl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
フッ素原子を含んだアリール基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアリール基である。このアリール基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。このフッ素原子を含んだアリール基は、フッ素原子以外の置換基を更に有していてもよい。 An aryl group containing a fluorine atom is an aryl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. The aryl group containing a fluorine atom may further have a substituent other than the fluorine atom.
フッ素原子を含んだアルキル基、フッ素原子を含んだシクロアルキル基、及びフッ素原子を含んだアリール基の好ましい例として、上記樹脂(G)において説明した一般式(F2)〜(F4)により表される基が挙げられる。 Preferred examples of the alkyl group containing a fluorine atom, the cycloalkyl group containing a fluorine atom, and the aryl group containing a fluorine atom are represented by the general formulas (F2) to (F4) described in the resin (G). Group.
フッ素原子を含んだ繰り返し単位の具体例は、上記樹脂(G)において例示したものと同様である。 Specific examples of the repeating unit containing a fluorine atom are the same as those exemplified in the resin (G).
疎水性樹脂がケイ素原子を含んでいる場合、この樹脂は、ケイ素原子を含んだ部分構造として、アルキルシリル構造又は環状シロキサン構造を備えていることが好ましい。このアリキルシリル構造は、好ましくは、トリアルキルシリル基を含んだ構造である。 When the hydrophobic resin contains a silicon atom, the resin preferably has an alkylsilyl structure or a cyclic siloxane structure as a partial structure containing a silicon atom. This allylsilyl structure is preferably a structure containing a trialkylsilyl group.
アルキルシリル構造及び環状シロキサン構造の好ましい例としては、上記樹脂(G)において説明した一般式(CS−1)〜(CS−3)により表される基が挙げられる。 Preferable examples of the alkylsilyl structure and the cyclic siloxane structure include groups represented by the general formulas (CS-1) to (CS-3) described in the resin (G).
一般式(CS−1)〜(CS−3)により表される基を有する繰り返し単位の具体例は、上記樹脂(G)において例示したものと同様である。 Specific examples of the repeating unit having a group represented by general formulas (CS-1) to (CS-3) are the same as those exemplified in the resin (G).
疎水性樹脂は、下記(x)〜(z)からなる群より選択される少なくとも1つの基を更に含んでいてもよい。 The hydrophobic resin may further include at least one group selected from the group consisting of the following (x) to (z).
(x)酸基;
(y)ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基;
(z)酸分解性基
(x)酸基としては、例えば、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)
(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、及びトリス(アルキルスルホニル)メチレン基が挙げられる。好ましい酸基としては、フッ素化アルコール基、スルホンイミド基及びビス
(カルボニル)メチレン基が挙げられる。好ましいフッ素化アルコール基としては、ヘキサフルオロイソプロパノール基が挙げられる。
(X) an acid group;
(Y) a group having a lactone structure, an acid anhydride group, or an acid imide group;
(Z) Acid-decomposable group (x) As the acid group, for example, phenolic hydroxyl group, carboxylic acid group, fluorinated alcohol group, sulfonic acid group, sulfonamide group, sulfonylimide group, (alkylsulfonyl)
(Alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, A tris (alkylcarbonyl) methylene group and a tris (alkylsulfonyl) methylene group are mentioned. Preferred acid groups include fluorinated alcohol groups, sulfonimide groups, and bis (carbonyl) methylene groups. Preferred fluorinated alcohol groups include hexafluoroisopropanol groups.
酸基を有する繰り返し単位は、例えば、アクリル酸及びメタクリル酸による繰り返し単位等の、樹脂の主鎖に直接酸基が結合している繰り返し単位である。或いは、この繰り返し単位は、酸基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合している繰り返し単位であってもよい。或いは、この繰り返し単位は、酸基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。 The repeating unit having an acid group is a repeating unit in which an acid group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid and methacrylic acid. Alternatively, this repeating unit may be a repeating unit in which an acid group is bonded to the main chain of the resin via a linking group. Or this repeating unit may be introduce | transduced into the terminal of resin using the polymerization initiator or chain transfer agent which has an acid group at the time of superposition | polymerization.
酸基を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位を基準として、1〜50モル%であることが好ましく、3〜35モル%であることがより好ましく、5〜20モル%であることが更に好ましい。 The content of the repeating unit having an acid group is preferably 1 to 50 mol%, more preferably 3 to 35 mol%, more preferably 5 to 20 mol, based on all repeating units in the hydrophobic resin. % Is more preferable.
以下に、酸基を有する繰り返し単位の具体例を示す。式中、Rxは水素原子、CH3、CF3、又は、CH2OHを表す。
(y)ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基としては、ラクトン構造を有する基が特に好ましい。 (Y) As the group having a lactone structure, the acid anhydride group, or the acid imide group, a group having a lactone structure is particularly preferable.
これらの基を含んだ繰り返し単位は、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルによる繰り返し単位等の、樹脂の主鎖に直接この基が結合している繰り返し単位である。或いは、この繰り返し単位は、この基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合している繰り返し単位であってもよい。或いは、この繰り返し単位は、この基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。 The repeating unit containing these groups is a repeating unit in which this group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid ester and methacrylic acid ester. Alternatively, this repeating unit may be a repeating unit in which this group is bonded to the main chain of the resin via a linking group. Or this repeating unit may be introduce | transduced into the terminal of resin using the polymerization initiator or chain transfer agent which has this group at the time of superposition | polymerization.
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、例えば、先に、酸分解性樹脂の項で説明したラクトン構造を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。 Examples of the repeating unit having a group having a lactone structure include those similar to the repeating unit having a lactone structure described above in the section of the acid-decomposable resin.
該ラクトン構造を有する基としてより好ましくは、下記一般式(KA−1)により表される部分構造を有するものである。この構造を有することにより、液浸液の後退接触角の向上などが期待される。
一般式(KA−1)中、
Zka1は、nkaが2以上の場合には各々独立して、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシ基、アミド基、アリール基、ラクトン環基、又は電子求引性基を表す。nkaが2以上の場合、複数のZka1が互いに結合して、環を形成していてもよい。この環としては、例えば、シクロアルキル環、並びに、環状エーテル環及びラクトン環等のヘテロ環が挙げられる。
In general formula (KA-1),
Z ka1 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxy group, an amide group, an aryl group, a lactone ring group, or an electron-withdrawing group when nka is 2 or more. When nka is 2 or more, a plurality of Z ka1 may be bonded to each other to form a ring. Examples of this ring include cycloalkyl rings and heterocyclic rings such as cyclic ether rings and lactone rings.
nkaは0〜10の整数を表す。nkaは、好ましくは0〜8であり、より好ましくは0〜5であり、更に好ましくは1〜4であり、特に好ましくは1〜3である。 nka represents an integer of 0 to 10. nka is preferably 0 to 8, more preferably 0 to 5, still more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1 to 3.
なお、一般式(KA−1)により表される構造は、樹脂の主鎖、側鎖、末端などに存在する部分構造であり、この構造中に含まれる少なくとも1つの水素原子を除いてなる1価以上の置換基として存在する。 The structure represented by the general formula (KA-1) is a partial structure existing in the main chain, side chain, terminal, etc. of the resin, and is formed by removing at least one hydrogen atom contained in this structure. It exists as a substituent having a valence or higher.
Zka1は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、エーテル基、ヒドロキシ基又は電子求引性基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又は電子求引性基である。なお、エーテル基としては、アルキルエーテル基又はシクロアルキルエーテル基が好ましい。 Z ka1 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an ether group, a hydroxy group or an electron withdrawing group, more preferably an alkyl group, a cycloalkyl group or an electron withdrawing group. The ether group is preferably an alkyl ether group or a cycloalkyl ether group.
Zka1のアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このアルキル基は、置換基を更に有していてもよい。 The alkyl group of Z ka1 may be linear or branched. This alkyl group may further have a substituent.
Zka1のアルキル基は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基及びt−ブチル基等の炭素数が1〜4のものであることが好ましい。 The alkyl group of Z ka1 has 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group and t-butyl group. Is preferred.
Zka1のシクロアルキル基は、単環型であってもよく、多環型であってもよい。後者の場合、シクロアルキル基は、有橋式であってもよい。即ち、この場合、シクロアルキル基は、橋かけ構造を有していてもよい。なお、シクロアルキル基中の炭素原子の一部は、酸素原子等のヘテロ原子によって置換されていてもよい。 The cycloalkyl group of Z ka1 may be monocyclic or polycyclic. In the latter case, the cycloalkyl group may be bridged. That is, in this case, the cycloalkyl group may have a bridged structure. A part of carbon atoms in the cycloalkyl group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom.
単環型のシクロアルキル基としては、炭素数が3〜8のものが好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロオクチル基が挙げられる。 The monocyclic cycloalkyl group preferably has 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
多環型のシクロアルキル基としては、例えば、炭素数が5以上のビシクロ、トリシクロ又はテトラシクロ構造を有する基が挙げられる。この多環型のシクロアルキル基は、炭素数が6〜20であることが好ましく、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル基、カンファニル基、ジシクロペンチル基、α−ピネル基、トリシクロデカニル基、テトシクロドデシル基及びアンドロスタニル基が挙げられる。 Examples of the polycyclic cycloalkyl group include groups having a bicyclo, tricyclo, or tetracyclo structure having 5 or more carbon atoms. The polycyclic cycloalkyl group preferably has 6 to 20 carbon atoms. For example, an adamantyl group, norbornyl group, isobornyl group, camphanyl group, dicyclopentyl group, α-pinel group, tricyclodecanyl group , Tetocyclododecyl group and androstanyl group.
これら構造は、置換基を更に有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基、及びアルコキシカルボニル基が挙げられる。 These structures may further have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxy group, and an alkoxycarbonyl group.
置換基としてのアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基及びブチル基等の低級アルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基及びイソプロピル基であることが更に好ましい。 The alkyl group as a substituent is preferably a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group and a butyl group, more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group and an isopropyl group. .
置換基としてのアルコキシ基は、好ましくはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びブトキシ基等の炭素数が1〜4のものが挙げられる。 The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
これら置換基としてのアルキル基及びアルコキシ基は、更なる置換基を有していてもよい。この更なる置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子及びアルコキシ基(好ましくは炭素数1〜4)が挙げられる。 These alkyl groups and alkoxy groups as substituents may have further substituents. As this further substituent, a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group (preferably C1-C4) are mentioned, for example.
Zka1のアリール基としては、例えば、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。 Examples of the aryl group for Z ka1 include a phenyl group and a naphthyl group.
Zka1のアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基が更に有し得る置換基としては、例えば、水酸基;ハロゲン原子;ニトロ基;シアノ基;上記のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、ヒドロキシプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びt−ブトキシ基等のアルコキシ基;メトキシカルボニル基及びエトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;ベンジル基、フェネチル基及びクミル基等のアラルキル基;アラルキルオキシ基;ホルミル基、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基、シアナミル基及びバレリル基等のアシル基;ブチリルオキシ基等のアシロキシ基;アルケニル基;ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、アリルオキシ基及びブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基;上記のアリール基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;並びに、ベンゾイルオキシ基等のアリールオキシカルボニル基が挙げられる。 Examples of the substituent that the alkyl group, cycloalkyl group, and aryl group of Z ka1 may further include, for example, a hydroxyl group; a halogen atom; a nitro group; a cyano group; the above alkyl group; a methoxy group, an ethoxy group, a hydroxyethoxy group, Alkoxy groups such as propoxy group, hydroxypropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group and t-butoxy group; alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group; benzyl group, phenethyl group and cumyl group Aralkyloxy group; Aralkyloxy group; Acyl group such as formyl group, acetyl group, butyryl group, benzoyl group, cyanamyl group and valeryl group; Acyloxy group such as butyryloxy group; Alkenyl group; Vinyloxy group, propenyloxy group, allyloxy group And butenyl An alkenyloxy group such as an oxy group; the above aryl group; an aryloxy group such as a phenoxy group; and an aryloxycarbonyl group such as a benzoyloxy group.
Zka1の電子求引性基としては、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、オキシ基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、ニトリル基、ニトロ基、スルホニル基、スルフィニル基、−C(Rf1)(Rf2)−Rf3により表されるハロ(シクロ)アルキル基、ハロアリール基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。なお、「ハロ(シクロ)アルキル基」とは、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された(シクロ)アルキル基を意味している。 Examples of the electron withdrawing group for Z ka1 include a halogen atom, a cyano group, an oxy group, a carbonyl group, a carbonyloxy group, an oxycarbonyl group, a nitrile group, a nitro group, a sulfonyl group, a sulfinyl group, and —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 , a halo (cyclo) alkyl group, a haloaryl group, and combinations thereof. The “halo (cyclo) alkyl group” means a (cyclo) alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a halogen atom.
Zka1の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る。これらのうち、フッ素原子が特に好ましい。 Examples of the halogen atom for Z ka1 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Of these, a fluorine atom is particularly preferable.
−C(Rf1)(Rf2)−Rf3により表されるハロ(シクロ)アルキル基において、Rf1は、ハロゲン原子、パーハロアルキル基、パーハロシクロアルキル基、又はパーハロアリール基を表す。このRf1は、フッ素原子、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロシクロアルキル基であることがより好ましく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であることが更に好ましい。 In the halo (cyclo) alkyl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 , R f1 represents a halogen atom, a perhaloalkyl group, a perhalocycloalkyl group, or a perhaloaryl group. R f1 is more preferably a fluorine atom, a perfluoroalkyl group or a perfluorocycloalkyl group, and further preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
−C(Rf1)(Rf2)−Rf3により表されるハロ(シクロ)アルキル基において、Rf2及びRf3は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子又は有機基を表す。この有機基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基及びアルコキシ基が挙げられる。これら基は、ハロゲン原子等の置換基を更に有していてもよい。 In the halo (cyclo) alkyl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 , R f2 and R f3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or an organic group. Examples of the organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkoxy group. These groups may further have a substituent such as a halogen atom.
Rf1〜Rf3のうち少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。この環としては、例えば、シクロアルキル環、ハロシクロアルキル環、アリール環、及びハロアリール環が挙げられる。 At least two of R f1 to R f3 may be bonded to each other to form a ring. Examples of the ring include a cycloalkyl ring, a halocycloalkyl ring, an aryl ring, and a haloaryl ring.
Rf1〜Rf3のアルキル基及びハロアルキル基としては、例えば、先にZka1について説明したアルキル基、及び、これらアルキル基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子により置換された基が挙げられる。 Examples of the alkyl group and haloalkyl group of R f1 to R f3 include an alkyl group described above for Z ka1 and a group in which at least a part of hydrogen atoms of these alkyl groups is substituted with a halogen atom.
上記のハロシクロアルキル基及びハロアリール基としては、例えば、先にZka1について説明したシクロアルキル基及びアリール基の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子により置換された基が挙げられる。このハロシクロアルキル基及びハロアリール基としては、より好ましくは、−C(n)F(2n−2)Hにより表されるフルオロシクロアルキル基、及びパーフルオロアリール基などが挙げられる。ここで、炭素数nの範囲に特に制限はないが、nは5〜13の整数であることが好ましく、nは6であることが特に好ましい。 Examples of the halocycloalkyl group and haloaryl group include groups in which at least a part of the hydrogen atoms of the cycloalkyl group and aryl group described above for Z ka1 are substituted with a halogen atom. More preferred examples of the halocycloalkyl group and haloaryl group include a fluorocycloalkyl group represented by -C (n) F (2n-2) H, a perfluoroaryl group, and the like. Here, although there is no restriction | limiting in particular in the range of carbon number n, it is preferable that n is an integer of 5-13, and it is especially preferable that n is 6.
Rf2は、Rf1と同一の基であるか、又は、Rf3と結合して環を形成していることがより好ましい。 More preferably, R f2 is the same group as R f1 , or is bonded to R f3 to form a ring.
上記の電子求引性基は、ハロゲン原子、ハロ(シクロ)アルキル基又はハロアリール基であることが特に好ましい。 The electron withdrawing group is particularly preferably a halogen atom, a halo (cyclo) alkyl group or a haloaryl group.
上記の電子求引性基は、フッ素原子の一部がフッ素原子以外の電子求引性基で置換されていてもよい。 In the electron withdrawing group, a part of the fluorine atom may be substituted with an electron withdrawing group other than the fluorine atom.
なお、電子求引性基が2価以上の基である場合、残りの結合手は、任意の原子又は置換基との結合に供される。この場合、上記の部分構造は、更なる置換基を介して疎水性樹脂の主鎖に結合していてもよい。 When the electron withdrawing group is a divalent or higher valent group, the remaining bond is used for bonding with an arbitrary atom or substituent. In this case, said partial structure may be couple | bonded with the principal chain of hydrophobic resin through the further substituent.
上記一般式(KA−1)で表されるもののうち、更に、以下の一般式(KY−1)で表されるものが好ましい。
式(KY−1)中、
Rky6〜Rky10は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、エーテル基、ヒドロキシ基、シアノ基、アミド基、又はアリール基を表す。Rky6〜Rky10のうち少なくとも2つが互いに結合して、環を形成していてもよい。
Rky5は、電子求引性基を表す。電子求引性基としては、上記一般式(KA−1)におけるZka1と同様のものが挙げられる。この電子求引性基は、好ましくは、ハロゲン原子、−C(Rf1)(Rf2)−Rf3により表されるハロ(シクロ)アルキル基、又はハロアリール基である。
nkbは、0又は1を表す。
Rkb1、Rkb2は、各々独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は電子求引性基を表す。これら原子団として具体的には、上記一般式(KA−1)におけるZka1と同様のものが挙げられる。
In formula (KY-1),
R ky6 to R ky10 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, carbonyl group, carbonyloxy group, oxycarbonyl group, ether group, hydroxy group, cyano group, amide group, or aryl. Represents a group. At least two members out of R ky6 to R ky10 may be bonded to each other to form a ring.
R ky5 represents an electron-withdrawing group. Examples of the electron withdrawing group include the same groups as Z ka1 in the general formula (KA-1). This electron withdrawing group is preferably a halogen atom, a halo (cyclo) alkyl group represented by —C (R f1 ) (R f2 ) —R f3 , or a haloaryl group.
nkb represents 0 or 1.
R kb1 and R kb2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an electron withdrawing group. Specific examples of these atomic groups include the same groups as Z ka1 in formula (KA-1).
一般式(KY−1)により表される構造は、下記一般式(KY−1−1)により表される構造であることがより好ましい。
式(KY−1−1)中、Zka1及びnkaの各々は、上記一般式(KA−1)におけるものと同義である。Rky5、Rkb1、Rkb2及びnkbの各々は、上記一般式(KY−1)におけるものと同義である。 In the formula (KY-1-1), each of Z ka1 and nka has the same meaning as that in the general formula (KA-1). Each of Rky 5 , R kb1 , R kb2 and nkb is synonymous with that in the general formula (KY-1).
Lkyは、アルキレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。Lkyのアルキレン基としては、例えば、メチレン基及びエチレン基が挙げられる。Lkyは、酸素原子又はメチレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。 L ky represents an alkylene group, an oxygen atom, or a sulfur atom. Examples of the alkylene group for L ky include a methylene group and an ethylene group. L ky is preferably an oxygen atom or a methylene group, and more preferably a methylene group.
Rsは、各々独立に、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。nsが2以上の場合、複数のRsは、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。 Rs independently represents an alkylene group or a cycloalkylene group. When ns is 2 or more, the plurality of Rs may be the same or different from each other.
Lsは、単結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレイレン結合又はウレア結合を表し、複数ある場合は、同じでも異なっていてもよい。 Ls represents a single bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, a ureylene bond or a urea bond, and when there are a plurality of Ls, they may be the same or different.
nsは、−(Rs−Ls)−により表される連結基の繰り返し数であり、0〜5の整数を表す。 ns is the number of repeating linking groups represented by-(Rs-Ls)-and represents an integer of 0 to 5.
一般式(KA−1)で表される構造を有する繰り返し単位の好ましい具体例を以下に示すが、これに限定されない。Raは水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位を基準として、1〜40モル%であることが好ましく、3〜30モル%であることがより好ましく、5〜15モル%であることが更に好ましい。 The content of the repeating unit having a group having a lactone structure, an acid anhydride group, or an acid imide group is preferably 1 to 40 mol% based on all repeating units in the hydrophobic resin, and 3 to 30 It is more preferable that it is mol%, and it is still more preferable that it is 5-15 mol%.
(z)酸分解性基としては、例えば、先に(a)酸分解性樹脂の項で説明したのと同様のものが挙げられる。 Examples of the (z) acid-decomposable group include the same groups as described above in the section of (a) acid-decomposable resin.
酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂中の全繰り返し単位を基準として、1〜80モル%であることが好ましく、10〜80モル%であることがより好ましく、20〜60モル%であることが更に好ましい。 The content of the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably 1 to 80 mol%, more preferably 10 to 80 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin, and more preferably 20 to 20 mol%. More preferably, it is 60 mol%.
疎水性樹脂は、上記樹脂(G)において説明した一般式(III’)又は(CII−AB)により表される繰り返し単位を含んでいてもよい。 The hydrophobic resin may contain a repeating unit represented by the general formula (III ′) or (CII-AB) described in the resin (G).
一般式(III’)又は(CII−AB)により表される繰り返し単位の具体例は、上記樹脂(G)において例示したものと同様である。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (III ') or (CII-AB) are the same as those exemplified for the resin (G).
疎水性樹脂(G)が一般式(III’)又は(CII−AB)により表される繰り返し単位を含む場合、その繰り返し単位の量は、疎水性樹脂(G)を構成する全繰り返し単位に対して、1〜100モル%であるのが好ましく、5〜95モル%であるのがより好ましく、20〜80モル%であるのが更に好ましい。 When the hydrophobic resin (G) contains a repeating unit represented by the general formula (III ′) or (CII-AB), the amount of the repeating unit is based on the total repeating units constituting the hydrophobic resin (G). The content is preferably 1 to 100 mol%, more preferably 5 to 95 mol%, and still more preferably 20 to 80 mol%.
以下に、疎水性樹脂の具体例を挙げる。また、下記表2に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、及び分散度(Mw/Mn)を示す。
疎水性樹脂がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子の含有量は、疎水性樹脂の分子量を基準として、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含んだ繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂の全繰り返し単位を基準として、10〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。 When the hydrophobic resin contains a fluorine atom, the fluorine atom content is preferably 5 to 80% by mass, more preferably 10 to 80% by mass based on the molecular weight of the hydrophobic resin. . In addition, the content of the repeating unit containing a fluorine atom is preferably 10 to 100% by mass, more preferably 30 to 100% by mass, based on all repeating units of the hydrophobic resin.
疎水性樹脂がケイ素原子を含んでいる場合、ケイ素原子の含有量は、疎水性樹脂の分子量を基準として、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、ケイ素原子を含んだ繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂の全繰り返し単位を基準として、10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。 When the hydrophobic resin contains silicon atoms, the silicon atom content is preferably 2 to 50% by mass, more preferably 2 to 30% by mass, based on the molecular weight of the hydrophobic resin. . In addition, the content of the repeating unit containing a silicon atom is preferably 10 to 100% by mass, more preferably 20 to 100% by mass, based on all repeating units of the hydrophobic resin.
疎水性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000であり、より好ましくは1,000〜50,000であり、更に好ましくは2,000〜15,000である。 The weight average molecular weight of hydrophobic resin becomes like this. Preferably it is 1,000-100,000, More preferably, it is 1,000-50,000, More preferably, it is 2,000-15,000.
疎水性樹脂の分散度は、1〜5であることが好ましく、1〜3であることがより好ましく、1〜2であることが更に好ましい。こうすると、より優れた解像度、パターン形状及びラフネス特性を達成することが可能となる。 The degree of dispersion of the hydrophobic resin is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably 1 to 2. This makes it possible to achieve better resolution, pattern shape, and roughness characteristics.
疎水性樹脂は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 One type of hydrophobic resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
疎水性樹脂の含有量は、組成物中の全固形分を基準として、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜8質量%であることがより好ましく、0.1〜5質量%であることが更に好ましい。 The content of the hydrophobic resin is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass, based on the total solid content in the composition, More preferably, it is 5 mass%.
疎水性樹脂としては、市販品を使用してもよく、常法に従って合成したものを使用してもよい。この樹脂の一般的な合成方法としては、例えば、先に酸分解性樹脂について説明したのと同様の方法が挙げられる。 As the hydrophobic resin, commercially available products may be used, or those synthesized according to a conventional method may be used. As a general method for synthesizing this resin, for example, the same method as described above for the acid-decomposable resin can be cited.
疎水性樹脂は、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、単量体及びオリゴマー成分の残存量が0〜10質量%であることが好ましく、0〜5質量%であることがより好ましく、0〜1質量%であることが更に好ましい。これにより、液中異物の量を減少させ、感度等の経時変化を低減することが可能となる。 It is natural that the hydrophobic resin has few impurities such as metals, and the residual amount of the monomer and oligomer components is preferably 0 to 10% by mass, and more preferably 0 to 5% by mass. More preferably, it is 0 to 1% by mass. As a result, the amount of foreign matter in the liquid can be reduced, and changes over time such as sensitivity can be reduced.
本発明に係る組成物から形成された膜について、活性光線又は放射線の照射時に、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。
液浸露光する際に使用する液浸液について、以下に説明する。
The film formed from the composition according to the present invention is filled with a liquid (immersion medium) having a refractive index higher than that of air between the film and the lens when irradiated with actinic rays or radiation. You may go. 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.
The immersion liquid used for the immersion exposure will be described below.
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ組成物膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has the smallest possible temperature coefficient of refractive index so as to minimize distortion of the optical image projected onto the composition film. When the light source is an ArF excimer laser (wavelength; 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.
Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.
液浸液として水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させるために、ウェハ上の組成物膜を溶解させず、且つレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤(液体)を僅かな割合で添加しても良い。その添加剤としては水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、組成物膜上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。 When water is used as the immersion liquid, the surface tension of the water is reduced and the surface activity is increased, so that the composition film on the wafer is not dissolved and the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element is ignored. A possible additive (liquid) may be added in a small proportion. The additive is preferably an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, and specifically includes methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be extremely small can be obtained. On the other hand, when an opaque substance or an impurity having a refractive index significantly different from that of water is mixed with 193 nm light, the optical image projected on the composition film is distorted. preferable. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いてもよい。
The electrical resistance of water is desirably 18.3 MQcm or more, the TOC (organic substance concentration) is desirably 20 ppb or less, and deaeration treatment is desirably performed.
Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive for increasing the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.
本発明の組成物による膜と液浸液との間には、膜を直接、液浸液に接触させないために、液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。トップコートに必要な機能としては、組成物膜上層部への塗布適正、放射線、特に193nmに対する透明性、液浸液難溶性である。トップコートは、組成物と混合せず、さらに組成物膜上層に均一に塗布できることが好ましい。 An immersion liquid poorly soluble film (hereinafter also referred to as “topcoat”) may be provided between the film of the composition of the present invention and the immersion liquid so that the film does not directly contact the immersion liquid. Good. The functions required for the top coat are suitability for application to the upper layer of the composition film, transparency to radiation, particularly 193 nm, and poor immersion liquid solubility. It is preferable that the top coat is not mixed with the composition and can be uniformly applied to the upper layer of the composition film.
トップコートは、193nm透明性という観点からは、芳香族を豊富に含有しないポリマーが好ましく、具体的には、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、フッ素含有ポリマーなどが挙げられる。前述の疎水性樹脂(G)はトップコートとしても好適なものである。トップコートから液浸液へ不純物が溶出すると光学レンズを汚染するという観点からは、トップコートに含まれるポリマーの残留モノマー成分は少ない方が好ましい。 From the viewpoint of 193 nm transparency, the top coat is preferably a polymer that does not contain abundant aromatics. Specifically, the polymer contains a hydrocarbon polymer, an acrylate polymer, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl ether, and silicon. Examples thereof include a polymer and a fluorine-containing polymer. The above-mentioned hydrophobic resin (G) is also suitable as a top coat. From the viewpoint of contaminating the optical lens when impurities are eluted from the top coat into the immersion liquid, it is preferable that the residual monomer component of the polymer contained in the top coat is small.
トップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程が膜の現像処理工程と同時にできるという点では、有機溶媒を含んだ現像液で剥離できることが好ましい。 When peeling the top coat, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having low penetration into the film is preferable. From the viewpoint that the peeling step can be performed at the same time as the film development processing step, it is preferable that the peeling step can be performed with a developer containing an organic solvent.
トップコートと液浸液との間には屈折率の差がない方が、解像力が向上する。ArFエキシマレーザー(波長:193nm)において、液浸液として水を用いる場合には、ArF液浸露光用トップコートは、液浸液の屈折率に近いことが好ましい。屈折率を液浸液に近くするという観点からは、トップコート中にフッ素原子を有することが好ましい。また、透明性・屈折率の観点から薄膜の方が好ましい。 The resolution is improved when there is no difference in refractive index between the top coat and the immersion liquid. In the case of using water as the immersion liquid in an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), the top coat for ArF immersion exposure is preferably close to the refractive index of the immersion liquid. From the viewpoint of making the refractive index close to the immersion liquid, it is preferable to have fluorine atoms in the topcoat. A thin film is more preferable from the viewpoint of transparency and refractive index.
トップコートは、膜と混合せず、さらに液浸液とも混合しないことが好ましい。この観点から、液浸液が水の場合には、トップコートに使用される溶剤は、本発明の組成物に使用される溶媒に難溶で、かつ非水溶性の媒体であることが好ましい。さらに、液浸液が有機溶剤である場合には、トップコートは水溶性であっても非水溶性であってもよい。 The top coat is preferably not mixed with the membrane and further not mixed with the immersion liquid. From this point of view, when the immersion liquid is water, the solvent used for the top coat is preferably a water-insoluble medium that is hardly soluble in the solvent used for the composition of the present invention. Furthermore, when the immersion liquid is an organic solvent, the topcoat may be water-soluble or water-insoluble.
(h)界面活性剤
本発明に係る組成物は、界面活性剤を更に含んでいてもよい。界面活性剤を含有することにより、波長が250nm以下、特には220nm以下の露光光源を使用した場合に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥のより少ないパターンを形成することが可能となる。
(H) Surfactant The composition according to the present invention may further contain a surfactant. By containing a surfactant, when an exposure light source having a wavelength of 250 nm or less, particularly 220 nm or less, is used, it is possible to form a pattern with less adhesion and development defects with good sensitivity and resolution. Become.
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を用いることが特に好ましい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤としては、例えば、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられる。また、エフトップEF301若しくはEF303(新秋田化成(株)製);フロラードFC430、431若しくは4430(住友スリーエム(株)製);メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120若しくは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若しくは106(旭硝子(株)製);トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製);GF−300若しくはGF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製);エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802若しくはEF601((株)ジェムコ製);PF636、PF656、PF6320若しくはPF6520(OMNOVA社製);又は、FTX−204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D若しくは222D((株)ネオス製)を用いてもよい。なお、ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)も、シリコン系界面活性剤として用いることができる。
As the surfactant, it is particularly preferable to use a fluorine-based and / or silicon-based surfactant.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include surfactants described in [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425. Also, F-top EF301 or EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.); Florard FC430, 431 or 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.); Megafac F171, F173, F176, F189, F113, F110, F177, F120 or R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.); Surflon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105 or 106 (Asahi Glass Co., Ltd.); Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.); GF-300 or GF-150 (manufactured by Toa Gosei Chemical Co., Ltd.), Surflon S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.); F-top EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF135M, EF351, EF352, EF801, EF802 or F601 (manufactured by Gemco); PF636, PF656, PF6320 or PF6520 (manufactured by OMNOVA); or FTX-204G, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218D or 222D (manufactured by Neos) May be used. 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)又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を用いて合成してもよい。具体的には、この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備えた重合体を、界面活性剤として用いてもよい。このフルオロ脂肪族化合物は、例えば、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できる。 In addition to known surfactants as described above, the surfactant is a fluoroaliphatic compound produced by a telomerization method (also referred to as a telomer method) or an oligomerization method (also referred to as an oligomer method). You may synthesize. Specifically, a polymer having a fluoroaliphatic group derived from this fluoroaliphatic compound may be used as a surfactant. This fluoroaliphatic compound can be synthesized, for example, 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))アクリレート若しくはメタクリレート及び/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。 The polymer having a fluoroaliphatic group is preferably a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate or methacrylate and / or (poly (oxyalkylene)) methacrylate. Even if it distributes, block copolymerization may be sufficient.
ポリ(オキシアルキレン)基としては、例えば、ポリ(オキシエチレン)基、ポリ(オキシプロピレン)基及びポリ(オキシブチレン)基が挙げられる。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)及びポリ(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)等の、同じ鎖内に異なる鎖長のアルキレンを有するユニットであってもよい。 Examples of the poly (oxyalkylene) group include a poly (oxyethylene) group, a poly (oxypropylene) group, and a poly (oxybutylene) group. In addition, units having different chain length alkylene in the same chain, such as poly (block connection body of oxyethylene, oxypropylene, and oxyethylene) and poly (block connection body of oxyethylene and oxypropylene) Also good.
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))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体は、異なる2種以上のフルオロ脂肪族基を有するモノマー及び異なる2種以上の(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレート等を同時に共重合してなる3元系以上の共重合体であってもよい。 Further, a copolymer of a monomer having a fluoroaliphatic group and (poly (oxyalkylene)) acrylate or methacrylate has a monomer having two or more different fluoroaliphatic groups and two or more different (poly (oxyalkylene). )) It may be a ternary or higher copolymer obtained by copolymerizing acrylate or methacrylate simultaneously.
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及びF−472(大日本インキ化学工業(株)製)が挙げられる。さらに、C6F13基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しく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若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシエチレン))アクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート若しく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若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体、及び、C8F17基を有するアクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシエチレン))アクリレート若しくはメタクリレートと(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート若しくはメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。 For example, Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476 and F-472 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) are mentioned as commercially available surfactants. 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 (oxyethylene)) acrylate or methacrylate And a copolymer of (poly (oxypropylene)) acrylate or methacrylate, a copolymer of an acrylate or methacrylate having a C 8 F 17 group and (poly (oxyalkylene)) acrylate or methacrylate, and C 8 F 17 And a copolymer of an acrylate or methacrylate having a group and (poly (oxyethylene)) acrylate or methacrylate and (poly (oxypropylene)) acrylate or methacrylate. That.
また、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載されているフッ素系及び/又はシリコン系以外の界面活性剤を使用してもよい。 Further, surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 may be used.
これら界面活性剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係る組成物が界面活性剤を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは0〜2質量%、より好ましくは0.0001〜2質量%、更に好ましくは0.0005〜1質量%である。
One of these surfactants may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
When the composition according to the present invention contains a surfactant, the content is preferably 0 to 2% by mass, more preferably 0.0001 to 2% by mass, based on the total solid content of the composition. More preferably, it is 0.0005-1 mass%.
(i)その他の添加剤
本発明に係る組成物は、溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、及び/又は現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、又はカルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物)を更に含んでいてもよい。
(I) Other additives The composition according to the present invention comprises a dissolution inhibiting compound, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, and / or a compound that promotes solubility in a developer (for example, a molecular weight of 1000 The following phenol compounds or alicyclic or aliphatic compounds containing a carboxy group) may further be included.
本発明に係る組成物は、溶解阻止化合物を更に含んでいてもよい。ここで「溶解阻止化合物」とは、酸の作用により分解して有機溶剤を含んだ現像液中での溶解度が減少する、分子量3000以下の化合物である。 The composition according to the present invention may further contain a dissolution inhibiting compound. Here, the “dissolution inhibiting compound” is a compound having a molecular weight of 3000 or less, which is decomposed by the action of an acid to reduce the solubility in a developer containing an organic solvent.
この溶解阻止化合物としては、波長が220nm以下の光に対する透過性を低下させないため、Proceeding of SPIE, 2724, 355 (1996) に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体等の、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。この酸分解性基及び脂環構造としては、例えば、先に説明したのと同様のものが挙げられる。 As this dissolution inhibiting compound, since it does not decrease the transmittance for light having a wavelength of 220 nm or less, acid decomposition such as a cholic acid derivative containing an acid-decomposable group described in Proceeding of SPIE, 2724, 355 (1996) An alicyclic or aliphatic compound containing a functional group is preferred. Examples of the acid-decomposable group and the alicyclic structure include the same ones as described above.
なお、本発明に係るレジスト組成物をKrFエキシマレーザーで露光するか又は電子線で照射する場合には、溶解阻止化合物としては、フェノール化合物のフェノール性ヒドロキシ基を酸分解基で置換した構造を含んだ化合物が好ましい。フェノール化合物としては、フェノール骨格を1〜9個含有するものが好ましく、2〜6個含有するものが更に好ましい。 When the resist composition according to the present invention is exposed with a KrF excimer laser or irradiated with an electron beam, the dissolution inhibiting compound includes a structure in which the phenolic hydroxy group of the phenol compound is substituted with an acid-decomposable group. The compound is preferred. As a phenol compound, what contains 1-9 phenol frame | skeleton is preferable, and what contains 2-6 pieces is still more preferable.
本発明に係る組成物が溶解阻止化合物を含んでいる場合、その含有量は、組成物の全固形分を基準として、好ましくは3〜50質量%であり、より好ましくは5〜40質量%である。 When the composition according to the present invention contains a dissolution inhibiting compound, the content thereof is preferably 3 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, based on the total solid content of the composition. is there.
以下に、溶解阻止化合物の具体例を挙げる。
分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4,916,210号、及び欧州特許第219294号等に記載の方法を参考にして、容易に合成することができる。 The phenol compound having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, etc. It can be easily synthesized.
カルボキシ基を含んだ脂環族若しくは脂肪族化合物としては、例えば、コール酸、デオキシコール酸及びリトコール酸等のステロイド構造を含んだカルボン酸誘導体、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、並びにシクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。 Examples of alicyclic or aliphatic compounds containing a carboxy group include carboxylic acid derivatives containing steroid structures such as cholic acid, deoxycholic acid and lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, And cyclohexanedicarboxylic acid.
<パターン形成方法>
本発明に係るパターン形成方法は、(A)上で説明したレジスト組成物を用いて膜を形成することと、(B)この膜を露光することと、(C)露光された膜を現像することとを含んでいる。(C)の現像工程は、典型的には、有機溶剤を含んだ現像液を用いて行う。また、上記の有機溶剤を含んだ現像液を用いた現像により形成されるパターンは、典型的には、ネガ型である。なお、この方法は、(D)リンス液を用いて現像された膜をリンスすることを更に含んでいてもよい。
<Pattern formation method>
The pattern forming method according to the present invention includes (A) forming a film using the resist composition described above, (B) exposing the film, and (C) developing the exposed film. Including that. The developing step (C) is typically performed using a developer containing an organic solvent. Moreover, the pattern formed by the development using the developer containing the organic solvent is typically a negative type. This method may further include (D) rinsing the developed film with a rinse solution.
製膜後、露光工程の前に、前加熱(PB;Prebake)工程を含むことも好ましい。また、露光工程の後かつ現像工程の前に、露光後加熱(PEB;Post Exposure Bake)工程を含むことも好ましい。 It is also preferable to include a preheating (PB) step after the film formation and before the exposure step. It is also preferable to include a post exposure bake (PEB) step after the exposure step and before the development step.
加熱温度は、PB工程及びPEB工程共に、40〜130℃で行うことが好ましく、50〜120℃で行うことがより好ましく、60〜110℃で行うことが更に好ましい。特に、PEB工程を60〜90℃の低温で行った場合、露光ラチチュード(EL)及び解像力を顕著に向上させることができる。
また、加熱時間は、30〜300秒が好ましく、30〜180秒がより好ましく、30〜90秒が更に好ましい。
The heating temperature is preferably 40 to 130 ° C., more preferably 50 to 120 ° C., and still more preferably 60 to 110 ° C. for both the PB process and the PEB process. In particular, when the PEB process is performed at a low temperature of 60 to 90 ° C., the exposure latitude (EL) and the resolution can be remarkably improved.
The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds.
本発明に係るパターン形成方法において、組成物による膜を基板上に形成する工程、膜を露光する工程、加熱工程、及び現像工程は、一般的に知られている方法により行うことができる。 In the pattern forming method according to the present invention, the step of forming a film of the composition on the substrate, the step of exposing the film, the heating step, and the developing step can be performed by generally known methods.
上記の露光に用いられる光源の波長に制限は無いが、例えば、KrFエキシマレーザー波長(248nm)、ArFエキシマレーザー波長(193nm)、及び、F2エキシマレーザー波長(157nm)が挙げられる。 There is no limitation on the wavelength of the light source used for exposure of the, for example, KrF excimer laser wavelength (248 nm), ArF excimer laser wavelength (193 nm), and, F 2 excimer laser wavelength (157 nm) and the like.
本発明に係る組成物を用いて形成した膜に対しては、液浸露光を行ってもよい。これにより解像性を更に向上させることができる。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。
この場合、上述した疎水性樹脂を組成物に予め添加しておいてもよく、膜を形成した後、その上に液浸液難溶性膜(以下、「トップコート」ともいう)を設けてもよい。なお、トップコートに求められる性能及びその使用法などについては、シーエムシー出版「液浸リソグラフィのプロセスと材料」の第7章に解説されている。
Liquid immersion exposure may be performed on the film formed using the composition according to the present invention. Thereby, the resolution can be further 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.
In this case, the above-described hydrophobic resin may be added to the composition in advance, or after forming a film, an immersion liquid hardly soluble film (hereinafter also referred to as “topcoat”) may be provided thereon. Good. The performance required for the top coat and how to use it are described in Chapter 7 of CM Publishing “Immersion Lithography Processes and Materials”.
トップコートは、波長193nmのレーザーに対する透明性という観点からは、芳香族を豊富に含有しないポリマーが好ましく、例えば、炭化水素ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリビニルエーテル、シリコン含有ポリマー、及びフッ素含有ポリマーが挙げられる。上述した疎水性樹脂は、トップコートとしても好適なものである。また、市販のトップコート材料も適宜使用可能である。 From the viewpoint of transparency to a laser having a wavelength of 193 nm, the top coat is preferably a polymer that does not contain abundant aromatics. For example, hydrocarbon polymer, acrylate polymer, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyvinyl ether, silicon And a fluorine-containing polymer. The hydrophobic resin described above is also suitable as a top coat. Commercially available top coat materials can also be used as appropriate.
露光後にトップコートを剥離する際は、現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。剥離工程が膜の現像処理工程と同時にできるという点では、現像液により剥離できることが好ましい。 When the topcoat is peeled after exposure, a developer may be used, or a separate release agent may be used. As the release agent, a solvent having low penetration into the film is preferable. From the viewpoint that the peeling step can be performed simultaneously with the development processing step of the film, it is preferable that the peeling step can be performed with a developer.
本発明において膜を形成する基板には、特に制限はない。この基板としては、IC等の半導体製造工程、液晶及びサーマルヘッド等の回路基板の製造工程、並びにその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板を用いることができる。このような基板としては、例えば、シリコン、SiN及びSiO2等の無機基板、並びに、SOG等の塗布系無機基板が挙げられる。更に、必要に応じて、膜と基板との間に、有機反射防止膜を形成させてもよい。 In the present invention, the substrate on which the film is formed is not particularly limited. As the substrate, a substrate generally used in a semiconductor manufacturing process such as an IC, a manufacturing process of a circuit board such as a liquid crystal and a thermal head, and other photofabrication lithography processes can be used. Examples of such a substrate, e.g., silicon, SiN, and SiO 2 or the like of the inorganic substrate, as well, include coating inorganic substrates such as SOG. Further, if necessary, an organic antireflection film may be formed between the film and the substrate.
有機溶剤を含んだ現像液としては、例えば、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤等の極性溶剤、並びに、炭化水素系溶剤を含んだ現像液が挙げられる。 Examples of the developer containing an organic solvent include polar solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents, and developers containing hydrocarbon solvents. .
ケトン系溶剤としては、例えば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、及びプロピレンカーボネートが挙げられる。 Examples of the ketone solvent include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, and methyl ethyl ketone. , Methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸n−ペンチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルー3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、プロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、プロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル(EEP)、及び、プロピオン酸プロピルが挙げられる。特には、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル及び酢酸アミル等の酢酸アルキルエステル又はプロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、及びプロピオン酸プロピルなどのプロピオン酸アルキルエステルが好ましい。 Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, n-pentyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate. , Diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate , Butyl lactate, propyl lactate, methyl propionate, methyl 3-methoxypropionate (MMP), ethyl propionate, 3-ethoxypropionate Examples include ethyl onate (EEP) and propyl propionate. In particular, alkyl acetates such as methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate and amyl acetate or propionate alkyl esters such as methyl propionate, ethyl propionate and propyl propionate are preferred.
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、4−メチルー2−ペンタノール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール及びn−デカノール等のアルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等のグリコール;並びに、エチ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、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モノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル及びメトキシメチルブタノール等のグリコールエーテルが挙げられる。 Examples of the alcohol solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, 4-methyl-2- Alcohols such as pentanol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol and n-decanol; glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol; and ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl Glycol ethers such as ether and methoxymethyl butanol.
エーテル系溶剤としては、例えば、上記のグリコールエーテルの他、ジオキサン及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。 Examples of the ether solvent include dioxane and tetrahydrofuran in addition to the above glycol ether.
アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、及び1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが挙げられる。 Examples of amide solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. Can be mentioned.
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン及びアニソール等の芳香族炭化水素系溶剤、並びに、ペンタン、ヘキサン、オクタン及びデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。 Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene and anisole, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
上記の溶剤は、2種類以上を混合して用いてもよい。また、十分な性能を発揮できる範囲内で、上記以外の溶剤及び/又は水と混合して用いてもよい。但し、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、現像液が実質的に水分を含有しないことがより好ましい。即ち、この現像液は、実質的に有機溶剤のみからなる現像液であることが好ましい。なお、この場合であっても、現像液は、後述する界面活性剤を含み得る。また、この場合、現像液は、雰囲気由来の不可避的不純物を含んでいてもよい。 Two or more of the above solvents may be mixed and used. Moreover, you may mix and use with solvent and / or water other than the above within the range which can exhibit sufficient performance. However, the water content of the entire developer is preferably less than 10% by mass, and more preferably the developer does not substantially contain moisture. That is, this developer is preferably a developer substantially consisting of only an organic solvent. Even in this case, the developer may contain a surfactant described later. In this case, the developer may contain unavoidable impurities derived from the atmosphere.
現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、80質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが更に好ましい。 The amount of the organic solvent used in the developer is preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and 95% by mass with respect to the total amount of the developer. More preferably, it is 100 mass% or less.
特に、現像液が含んでいる有機溶剤は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1つであることが好ましい。 In particular, the organic solvent contained in the developer is preferably at least one selected from ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents.
有機溶剤を含んだ現像液の蒸気圧は、20℃に於いて、5kPa以下であることが好ましく、3kPa以下であることが更に好ましく、2kPa以下であることが特に好ましい。現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、基板上又は現像カップ内での現像液の蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果として、ウェハ面内の寸法均一性が向上する。 The vapor pressure of the developer containing the organic solvent is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C. By setting the vapor pressure of the developing solution to 5 kPa or less, evaporation of the developing solution on the substrate or in the developing cup is suppressed, and temperature uniformity in the wafer surface is improved. As a result, dimensional uniformity in the wafer surface. Will improve.
5kPa以下の蒸気圧を有する現像液の具体例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン及びメチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル及び乳酸プロピル等のエステル系溶剤;n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、4−メチルー2−ペンタノール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、及びn−デカノール等のアルコール系溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等のグリコール系溶剤;エチ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、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モノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル及びメトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド及びN,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤;トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;並びに、オクタン及びデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。 Specific examples of the developer having a vapor pressure of 5 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone and Ketone solvents such as methyl isobutyl ketone; butyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3- Such as methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate and propyl lactate Ter solvent: n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, 4-methyl-2-pentanol, n-heptyl alcohol, n- Alcohol solvents such as octyl alcohol and n-decanol; glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol; ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol Glycos such as monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether and methoxymethylbutanol Ether solvents; ether solvents such as tetrahydrofuran; amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide; aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; In addition, aliphatic hydrocarbon solvents such as octane and decane are listed.
2kPa以下の蒸気圧を有する現像液の具体例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン及びフェニルアセトン等のケトン系溶剤;酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル及び乳酸プロピル等のエステル系溶剤;n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、4−メチルー2−ペンタノール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール及びn−デカノール等のアルコール系溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等のグリコール系溶剤;エチ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、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モノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル及びメトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド及びN,N−ジメチルホルムアミドのアミド系溶剤;キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;並びに、オクタン及びデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。 Specific examples of the developer having a vapor pressure of 2 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, and phenylacetone. Ketone solvents of: butyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, Ester solvents such as 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate and propyl lactate; n-butyl alcohol, sec-butyl Alcohol solvents such as alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, 4-methyl-2-pentanol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol and n-decanol; ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol Glycol solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether and methoxymethyl butanol; N -Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylform Bromide amide solvents; aromatic hydrocarbon solvents such as xylene; and include aliphatic hydrocarbon solvents such as octane and decane.
現像液には、必要に応じて、界面活性剤を適当量添加することができる。
この界面活性剤に特に制限はないが、例えば、イオン性又は非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤を用いることができる。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、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る。この界面活性剤は、非イオン性であることが好ましい。非イオン性の界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the developer as necessary.
Although there is no restriction | limiting in particular in this surfactant, For example, an ionic or nonionic fluorine type and / or silicon type surfactant can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants are, for example, JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950. JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432, JP-A-9-5988, US Pat. No. 5,405,720, Mention may be made of the surfactants described in the specifications of US Pat. it can. This surfactant is preferably nonionic. As the nonionic surfactant, it is more preferable to use a fluorine-based surfactant or a silicon-based surfactant.
なお、界面活性剤の使用量は、現像液の全量に対して、通常は0.001〜5質量%であり、好ましくは0.005〜2質量%であり、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。 In addition, the usage-amount of surfactant is 0.001-5 mass% normally with respect to the whole quantity of a developing solution, Preferably it is 0.005-2 mass%, More preferably, it is 0.01-0. 0.5% by mass.
現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、及び、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)が挙げられる。 As a development method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying a developer on the substrate surface (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle at a constant speed on a substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing). Law).
上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は、好ましくは2mL/sec/mm2以下であり、より好ましくは1.5mL/sec/mm2以下であり、さらに好ましくは1mL/sec/mm2以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると、0.2mL/sec/mm2以上であることが好ましい。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
When the various development methods described above include a step of discharging the developer from the developing nozzle of the developing device toward the resist film, the discharge pressure of the discharged developer (the flow rate per unit area of the discharged developer) is , Preferably 2 mL / sec / mm 2 or less, more preferably 1.5 mL / sec / mm 2 or less, and even more preferably 1 mL / sec / mm 2 or less. There is no particular lower limit on the flow rate, but considering the throughput, it is preferably 0.2 mL / sec / mm 2 or more.
By setting the discharge pressure of the discharged developer to be in the above range, pattern defects derived from the resist residue after development can be remarkably reduced.
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、レジスト膜及び/又はレジストパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm2)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
The details of this mechanism are not clear, but perhaps by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied to the resist film by the developer is reduced, and the resist film and / or resist pattern may be inadvertently cut or collapsed. This is considered to be suppressed.
The developer discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) is a value at the developing nozzle outlet in the developing device.
現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法、及び、加圧タンクからの供給で圧力を調整することでを変える方法が挙げられる。
また、現像を行う工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
Examples of a method for adjusting the discharge pressure of the developer include a method of adjusting the discharge pressure with a pump and the like, and a method of changing the pressure by adjusting the pressure by supply from a pressurized tank.
Moreover, you may implement the process of stopping image development, after the process of developing, substituting with another solvent.
本発明に係るパターン形成方法は、上記の現像工程の後に、リンス工程(有機溶剤を含んだリンス液を用いて膜を洗浄する工程)を含んでいることが好ましい。 The pattern forming method according to the present invention preferably includes a rinsing step (a step of cleaning the film using a rinsing liquid containing an organic solvent) after the developing step.
リンス工程に用いるリンス液としては、現像後のパターンを溶解しないものであれば特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含んだ溶液を使用することができる。 The rinsing liquid used in the rinsing step is not particularly limited as long as it does not dissolve the pattern after development, and a solution containing a general organic solvent can be used.
リンス液としては、例えば、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含んだものが挙げられる。このリンス液は、より好ましくは、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びアミド系溶剤から選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含んだものであり、更に好ましくは、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含んだものである。 Examples of the rinsing liquid include those containing at least one organic solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, and ether solvents. More preferably, the rinse liquid contains at least one organic solvent selected from a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, and an amide solvent, and more preferably an alcohol solvent or an ester. It contains a system solvent.
このリンス液は、1価アルコールを含んでいることがより好ましく、炭素数5以上の1価アルコールを含んでいることが更に好ましい。
これら1価アルコールは、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよく、環状であってもよい。これら1価アルコールとしては、例えば、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、tert−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、シクロペンタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、及び4−オクタノールが挙げられる。炭素数5以上の1価アルコールとしては、例えば、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、4−メチルー2−ペンタノール、1−ペンタノール、及び3−メチル−1−ブタノールが挙げられる。
The rinsing liquid preferably contains a monohydric alcohol, and more preferably contains a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms.
These monohydric alcohols may be linear, branched, or cyclic. Examples of these monohydric alcohols include 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, and 4-methyl-2- Examples include pentanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, and 4-octanol. Examples of the monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-pentanol, and 3-methyl-1-butanol.
上記の各成分は、2種類以上を混合して使用してもよく、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。 Each of the above components may be used as a mixture of two or more, or may be used as a mixture with an organic solvent other than the above.
リンス液の含水率は、10質量%未満であることが好ましく、5質量%未満であることが好ましく、3質量%未満であることが更に好ましい。即ち、リンス液に対する有機溶剤の使用量は、リンス液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、97質量%以上100質量%以下であることが特に好ましい。リンス液の含水率を10質量%未満にすることにより、更に良好な現像特性を達成し得る。 The water content of the rinsing liquid is preferably less than 10% by mass, preferably less than 5% by mass, and more preferably less than 3% by mass. That is, the amount of the organic solvent used in the rinse liquid is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the rinse liquid. It is particularly preferable that the content is not less than 100% by mass. By setting the water content of the rinse liquid to less than 10% by mass, even better development characteristics can be achieved.
リンス液の蒸気圧は、20℃に於いて、0.05kPa以上且つ5kPa以下であることが好ましく、0.1kPa以上且つ5kPa以下であることがより好ましく、0.12kPa以上且つ3kPa以下であることが更に好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上且つ5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上すると共に、リンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。
なお、リンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。
The vapor pressure of the rinse liquid is preferably 0.05 kPa to 5 kPa at 20 ° C., more preferably 0.1 kPa to 5 kPa, and more preferably 0.12 kPa to 3 kPa. Is more preferable. By setting the vapor pressure of the rinsing liquid to 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, temperature uniformity in the wafer surface is improved, and swelling due to penetration of the rinsing liquid is suppressed, and dimensional uniformity in the wafer surface is achieved. It improves.
An appropriate amount of a surfactant may be added to the rinse solution.
リンス工程においては、現像を行ったウェハを、上記のリンス液を用いて洗浄する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、及び、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)が挙げられる。この中でも、回転塗布法で洗浄処理を行った後、基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。 In the rinsing step, the developed wafer is cleaned using the above rinsing liquid. The method of the cleaning process is not particularly limited. For example, a method of continuing to discharge the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), and immersing the substrate in a bath filled with the rinse liquid for a certain period of time. Examples thereof include a method (dip method) and a method (spray method) in which a rinse liquid is sprayed onto the substrate surface. Among these, it is preferable to remove the rinse liquid from the substrate by performing a cleaning process by a spin coating method and then rotating the substrate at a rotational speed of 2000 rpm to 4000 rpm.
本発明に係るパターン形成方法は、有機溶剤を含んだ現像液による現像工程に加えて、アルカリ現像液を用いた現像工程(ポジ型パターンの形成工程)を含んでいてもよい。アルカリ現像液を用いた現像工程と、有機溶剤を含んだ現像液を用いた現像工程との順序に特に制限はないが、アルカリ現像液を用いた現像を有機溶剤を含んだ現像液を用いた現像の前に行うことがより好ましい。また、各現像工程の前に、加熱工程を伴うことが好ましい。 The pattern formation method according to the present invention may include a development step (positive pattern formation step) using an alkaline developer in addition to a development step using a developer containing an organic solvent. There is no particular limitation on the order of the development step using an alkali developer and the development step using a developer containing an organic solvent, but development using an alkali developer was performed using a developer containing an organic solvent. More preferably, it is performed before development. Moreover, it is preferable to accompany a heating process before each image development process.
アルカリ現像液の種類は特に限定されないが、通常は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液が用いられる。アルカリ現像液には、アルコール類及び/又は界面活性剤を適当量添加してもよい。 The type of alkali developer is not particularly limited, but an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is usually used. An appropriate amount of alcohol and / or surfactant may be added to the alkaline developer.
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。アルカリ現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%水溶液を用いることが特に好ましい。 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. As the alkali developer, it is particularly preferable to use a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
アルカリ現像液を用いた現像の後にリンス処理を行う場合、リンス液としては、典型的には純水を使用する。このリンス液には、界面活性剤を適当量添加してもよい。 When rinsing is performed after development using an alkaline developer, pure water is typically used as the rinse. An appropriate amount of a surfactant may be added to the rinse solution.
<酸分解性樹脂及び疎水性樹脂>
〔合成例1:樹脂(P−1)の合成〕
窒素気流下、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の6/4(質量比)の混合溶剤40gを3つ口フラスコに入れ、これを80℃に加熱した(溶剤1)。下記繰り返し単位に対応するモノマーをそれぞれモル比40/60の割合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、プロピレングリコールモノメチルエーテルの6/4(質量比)の混合溶剤に溶解し、22質量%のモノマー溶液(400g)を調製した。更に、重合開始剤V−601(和光純薬工業製)をモノマーに対し8mol%を加え、溶解させた溶液を、上記溶剤1に対して6時間かけて滴下した。滴下終了後、更に80℃で2時間反応させた。反応液を放冷後ヘキサン3600ml/酢酸エチル400mlに注ぎ、析出した粉体をろ取、乾燥すると、樹脂(P−1)が74g得られた。得られた樹脂(P−1)の重量平均分子量は11000であり、分散度(Mw/Mn)は1.6であった。
[Synthesis Example 1: Synthesis of Resin (P-1)]
Under a nitrogen stream, 40 g of a 6/4 (mass ratio) mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether was placed in a three-necked flask and heated to 80 ° C. (solvent 1). Monomers corresponding to the following repeating units were dissolved in a mixed solvent of 6/4 (mass ratio) of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether at a molar ratio of 40/60, respectively, and a 22 mass% monomer solution (400 g ) Was prepared. Furthermore, 8 mol% of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the monomer, and a dissolved solution was added dropwise to the solvent 1 over 6 hours. After completion of dropping, the reaction was further continued at 80 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then poured into 3600 ml of hexane / 400 ml of ethyl acetate, and the precipitated powder was collected by filtration and dried to obtain 74 g of Resin (P-1). The obtained resin (P-1) had a weight average molecular weight of 11,000 and a dispersity (Mw / Mn) of 1.6.
〔合成例2:疎水性樹脂(6b)の合成〕
まず、以下のスキームに従って、化合物(4)を合成した。
First, compound (4) was synthesized according to the following scheme.
上記化合物(1)を、国際公開第07/037213号パンフレットに記載の方法で合成した。 The said compound (1) was synthesize | combined by the method as described in international publication 07/037213 pamphlet.
化合物(1)35.00gに水150.00gを加え、更に水酸化ナトリウム27.30gを加えた。加熱、還流条件で、9時間攪拌した。塩酸を加え、酸性とした後、酢酸エチルで抽出した。有機層を合わせ、濃縮することにより化合物(2)36.90gを得た(収率93%)。 150.00 g of water was added to 35.00 g of compound (1), and 27.30 g of sodium hydroxide was further added. The mixture was stirred for 9 hours under heating and reflux conditions. Hydrochloric acid was added to make it acidic, and the mixture was extracted with ethyl acetate. The organic layers were combined and concentrated to obtain 36.90 g of compound (2) (yield 93%).
1H−NMR(400MHz/(CD3)2CO):δ(ppm)=1.56−1.59(1H),1.68−1.72(1H),2.13−2.15(1H),2.13−2.47(2H),3.49−3.51(1H),3.68(1H),4.45−4.46(1H)。 1 H-NMR (400 MHz / (CD 3 ) 2 CO): δ (ppm) = 1.56-1.59 (1H), 1.68-1.72 (1H), 2.13-2.15 ( 1H), 2.13-2.47 (2H), 3.49-3.51 (1H), 3.68 (1H), 4.45-4.46 (1H).
化合物(2)20.00gにCHCl3200mlを加え、更に、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルアルコール50.90g、4−ジメチルアミノピリジン30.00gを加え攪拌した。該溶液中に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩22.00gを加え、3時間攪拌した。500mlの1N HCl中に反応溶液を加え、反応を停止した。有機層を更に1N HClで洗浄し、次に水で洗浄し、有機層を濃縮することにより化合物(3)30.00gを得た(収率85%)。 200 ml of CHCl 3 was added to 20.00 g of compound (2), and 50.90 g of 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl alcohol and 30.00 g of 4-dimethylaminopyridine were further added and stirred. To the solution, 22.00 g of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride was added and stirred for 3 hours. The reaction solution was added to 500 ml of 1N HCl to stop the reaction. The organic layer was further washed with 1N HCl, then with water, and the organic layer was concentrated to obtain 30.00 g of Compound (3) (yield 85%).
1H−NMR(400MHz/(CD3)2CO):δ(ppm)=1.62(1H),1.91−1.95(1H),2.21−2.24(1H),2.45−2.53(2H),3.61−3.63(1H),3.76(1H),4.32−4.58(1H),6.46−6.53(1H)
化合物(3)15.00gにトルエン300.00gを加え、更にメタクリル酸3.70g、p−トルエンスルホン酸・1水和物4.20gを加え、生成する水を共沸により取り除きながら、15時間還流した。反応液を濃縮し、濃縮物をカラムクロマトグラフィーで精製することにより化合物(4)11.70gを得た(収率65%)。
1 H-NMR (400 MHz / (CD 3 ) 2 CO): δ (ppm) = 1.62 (1H), 1.91-1.95 (1H), 2.21-2.24 (1H), 2 .45-2.53 (2H), 3.61-3.63 (1H), 3.76 (1H), 4.32-4.58 (1H), 6.46-6.53 (1H)
While adding 300.00 g of toluene to 15.00 g of compound (3), further adding 3.70 g of methacrylic acid and 4.20 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate, and removing the produced water by azeotropic distillation, 15 hours Refluxed. The reaction solution was concentrated, and the concentrate was purified by column chromatography to obtain 11.70 g of Compound (4) (yield 65%).
1H−NMR(400MHz/(CD3)2CO):δ(ppm)=1.76−1.79(1H),1.93(3H),2.16−2.22(2H),2.57−2.61(1H),2.76−2.81(1H),3.73−3.74(1H),4.73(1H),4.84−4.86(1H),5.69−5.70(1H),6.12(1H),6.50−6.56(1H)。 1 H-NMR (400 MHz / (CD 3 ) 2 CO): δ (ppm) = 1.76-1.79 (1H), 1.93 (3H), 2.16-2.22 (2H), 2 57-2.61 (1H), 2.76-2.81 (1H), 3.73-3.74 (1H), 4.73 (1H), 4.84-4.86 (1H), 5.69-5.70 (1H), 6.12 (1H), 6.50-6.56 (1H).
次に、下記樹脂(6b)の各繰り返し単位に対応するモノマーを各々90/10の割合(モル比)で仕込み、PGMEAに溶解し、固形分濃度15質量%の溶液450gを調製した。この溶液に和光純薬製重合開始剤V−601を1mol%加え、これを窒素雰囲気下、6時間かけて、100℃に加熱したPGMEA50gに滴下した。滴下終了後、反応液を2時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、メタノール5Lに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である樹脂(6b)を回収した。 Next, the monomer corresponding to each repeating unit of the following resin (6b) was charged at a ratio (molar ratio) of 90/10 and dissolved in PGMEA to prepare 450 g of a solution having a solid content concentration of 15% by mass. 1 mol% of Wako Pure Chemical Co., Ltd. polymerization initiator V-601 was added to this solution, and this was added dropwise to 50 g of PGMEA heated to 100 ° C. in a nitrogen atmosphere over 6 hours. The reaction liquid was stirred for 2 hours after completion | finish of dripping. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 5 L of methanol, and the precipitated white powder was collected by filtration to recover the target resin (6b).
NMRから求めたポリマー組成比は90/10であった。また、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は12000であり、分散度は1.5であった。
各繰り返し単位に対応するモノマーを、所望の組成比(モル比)となるように使用した以外は、上記合成例1と同様にして、樹脂(P−2)〜(P−14)及び疎水性樹脂(1b)〜(5b)を合成した。 Resins (P-2) to (P-14) and hydrophobicity in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the monomers corresponding to the respective repeating units were used so as to have a desired composition ratio (molar ratio). Resins (1b) to (5b) were synthesized.
以下に、樹脂(P−1)〜(P−14)及び疎水性樹脂(1b)〜(6b)の構造を示す。また、これら樹脂の組成比(モル比)、重量平均分子量、分散度を、表3に示す。
<酸発生剤>
酸発生剤として、下記化合物(PAG−1)〜(PAG−12)を準備した。
The following compounds (PAG-1) to (PAG-12) were prepared as acid generators.
<化合物(d)、(e)及び(PA)>
化合物(d)として、下記化合物(B−7)〜(B−18)を準備した。これらのうち、化合物(B−12)〜(B−18)は、上記樹脂(G)に該当する。
化合物(e)として、下記化合物(B−1)〜(B−6)を準備した。
化合物(PA)として、下記化合物(B−19)を準備した。
The following compounds (B-7) to (B-18) were prepared as the compound (d). Among these, the compounds (B-12) to (B-18) correspond to the resin (G).
The following compounds (B-1) to (B-6) were prepared as the compound (e).
The following compound (B-19) was prepared as the compound (PA).
〔合成例3:化合物(B−10)の合成〕
1−(tert−ブトキシカルボニル)イソニペコチン酸2.3gにテトラヒドロフラン(THF)50mlを加え、更に、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルアルコール3.4g、4−ジメチルアミノピリジン1.7gを加え攪拌した。該溶液中に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩3.5gを加え、3時間攪拌した。30mlの1N HCl中に反応溶液を加え、反応を停止した。有機層を更に1N HClで洗浄し、次に水で洗浄し、有機層を濃縮することにより化合物(B−10)3.2gを得た(収率83%)。
[Synthesis Example 3: Synthesis of Compound (B-10)]
To 2.3 g of 1- (tert-butoxycarbonyl) isonipecotic acid, 50 ml of tetrahydrofuran (THF) was added, and 3.4 g of 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl alcohol, 4-dimethylaminopyridine 1 0.7 g was added and stirred. To the solution, 3.5 g of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride was added and stirred for 3 hours. The reaction solution was added to 30 ml of 1N HCl to stop the reaction. The organic layer was further washed with 1N HCl, then with water, and the organic layer was concentrated to obtain 3.2 g of Compound (B-10) (yield 83%).
1H−NMR(400 MHz/(CD3)2CO):δ(ppm)=1.45(9H),1.6−1.75(2H),1.90−2.00(2H),2.70(1H),2.85−3.00(2H),3.95−4.10(2H),5.75(1H)。 1 H-NMR (400 MHz / (CD 3 ) 2 CO): δ (ppm) = 1.45 (9H), 1.6-1.75 (2H), 1.90-2.00 (2H), 2.70 (1H), 2.85-3.00 (2H), 3.95-4.10 (2H), 5.75 (1H).
〔合成例4:化合物(B−12)の合成〕
上記繰り返し単位に対応するモノマーを各々39/49/10/2の割合(モル比)で仕込み、PGMEAに溶解し、固形分濃度15質量%の溶液450gを調製した。この溶液に和光純薬製重合開始剤V−601を1mol%加え、これを窒素雰囲気下、6時間かけて、100℃に加熱したPGMEA50gに滴下した。滴下終了後、反応液を2時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、メタノール5Lに晶析、析出した白色粉体を濾取し、目的物である化合物(B−12)を回収した。
NMRから求めたポリマー組成比は39/49/10/2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4300であり、分散度は1.5であった。
[Synthesis Example 4: Synthesis of Compound (B-12)]
Monomers corresponding to the above repeating units were respectively charged in a ratio (molar ratio) of 39/49/10/2 and dissolved in PGMEA to prepare 450 g of a solution having a solid content concentration of 15% by mass. 1 mol% of Wako Pure Chemical Co., Ltd. polymerization initiator V-601 was added to this solution, and this was added dropwise to 50 g of PGMEA heated to 100 ° C. in a nitrogen atmosphere over 6 hours. The reaction liquid was stirred for 2 hours after completion | finish of dripping. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature, crystallized in 5 L of methanol, and the precipitated white powder was collected by filtration to recover the target compound (B-12).
The polymer composition ratio determined from NMR was 39/49/10/2. Moreover, the weight average molecular weight of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 4300, and dispersion degree was 1.5.
他の化合物(B−1)〜(B−9)、(B−11)及び(B−13)〜(B−19)についても、合成例3及び4で説明したのと同様にして、合成した。 Other compounds (B-1) to (B-9), (B-11) and (B-13) to (B-19) were synthesized in the same manner as described in Synthesis Examples 3 and 4. did.
下記表4に、化合物(B−12)〜(B−18)の組成比(モル比)、重量平均分子量、分散度を、示す。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、以下のものを用いた。
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)。
<Surfactant>
As the surfactant, the following were used.
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: PF−6320(OMNOVA社製)(フッ素系)。 W-4: PF-6320 (made by OMNOVA) (fluorine type).
<溶剤>
溶剤としては、以下のものを用いた。
<Solvent>
The following were used as the solvent.
A1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
A2:γ−ブチロラクトン
A3:シクロヘキサノン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
B2:乳酸エチル
B3:2−ヘプタノン
B4:プロピレンカーボネート
C1:ジイソペンチルエーテル。
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
A2: γ-butyrolactone A3: Cyclohexanone B1: Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
B2: Ethyl lactate B3: 2-Heptanone B4: Propylene carbonate C1: Diisopentyl ether.
<レジスト及びトップコート組成物の調製>
下記表5に示す成分を同表に示す溶剤に溶解させて、全固形分濃度3.5質量%とし、それぞれを0.03μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターでろ過して、レジスト組成物Ar−1〜Ar−28及びトップコート組成物t−1を調製した。
The components shown in Table 5 below were dissolved in the solvent shown in the same table to give a total solid content concentration of 3.5% by mass, and each was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 μm to obtain a resist composition Ar-1. -Ar-28 and topcoat composition t-1 were prepared.
調製したレジスト組成物を用いて、下記の方法でレジストパターンを形成した。 A resist pattern was formed by the following method using the prepared resist composition.
<実施例1(露光→ベーク→現像→リンス:略号E-B-D-R)>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚86nmの反射防止膜を形成した。その上に、レジスト組成物Ar−1を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
<Example 1 (exposure → bake → development → rinse: abbreviation EBDR)>
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on the silicon wafer, and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 86 nm. A resist composition Ar-1 was applied thereon, and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
得られたウエハに対し、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、Dipole、アウターシグマ0.89、インナーシグマ0.65)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を使用して、パターン露光を行った。その後、100℃で60秒間加熱した後、下記表6に記載の現像液を30秒間パドルして現像し、同表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスした後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させ、90℃で60秒間ベークを行なうことにより、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。 An ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, Dipole, outer sigma 0.89, inner sigma 0.65) manufactured by ASML was used for the obtained wafer, and an exposure mask (line / space = 1/1). ) Was used to perform pattern exposure. Then, after heating at 100 ° C. for 60 seconds, the developer described in Table 6 below was paddled for 30 seconds to develop, padded with a rinse solution listed in the same table for 30 seconds, rinsed at 4000 rpm. The wafer was rotated for 30 seconds and baked at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern.
<実施例2、3、5、10、11、14、15、18〜23、及び26>
表5及び表6に記載のレジスト及び条件を採用した以外は、実施例1の方法と同様にして、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
<Examples 2, 3, 5, 10, 11, 14, 15, 18-23, and 26>
A line and space resist pattern of 100 nm (1: 1) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resists and conditions described in Tables 5 and 6 were employed.
<実施例6(液浸露光→ベーク→現像→リンス:略号iE-B-D-R)>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚95nmの反射防止膜を形成した。その上に、レジスト組成物Ar−6を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
<Example 6 (immersion exposure → bake → development → rinse: abbreviation iE-B-D-R)>
An organic antireflection film ARC29SR (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied onto the silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 95 nm. A resist composition Ar-6 was applied thereon, and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
得られたウエハに対して、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製 XT1700i、NA1.20、C−Quad、アウターシグマ0.981、インナーシグマ0.895、XY偏向)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を介して、パターン露光を行った。この際、液浸液としては超純水を用いた。その後、100℃で60秒間加熱した後、下記表6に記載の現像液を30秒間パドルして現像し、同表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスした後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させ、90℃で60秒間ベークを行なうことにより、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。 Using an ArF excimer laser immersion scanner (XTML1700i, NA1.20, C-Quad, outer sigma 0.981, inner sigma 0.895, XY deflection) manufactured by ASML on the obtained wafer / Space = 1/1), pattern exposure was performed. At this time, ultrapure water was used as the immersion liquid. Then, after heating at 100 ° C. for 60 seconds, the developer described in Table 6 below was paddled for 30 seconds to develop, padded with a rinse solution listed in the same table for 30 seconds, rinsed at 4000 rpm. The wafer was rotated for 30 seconds and baked at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern.
<実施例7〜9、12、24及び25>
表5及び表6に記載のレジスト及び条件を採用した以外は、実施例6の方法と同様にして、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
<Examples 7 to 9, 12, 24, and 25>
A line and space resist pattern of 100 nm (1: 1) was obtained in the same manner as in Example 6 except that the resists and conditions described in Tables 5 and 6 were employed.
<実施例13(露光→ベーク→現像:略号E-B-D)>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚86nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物Ar−13を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
<Example 13 (exposure → bake → development: abbreviation E-BD)>
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on the silicon wafer, and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 86 nm. A resist composition Ar-13 was applied thereon, and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
得られたウエハに対し、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、Dipole、アウターシグマ0.89、インナーシグマ0.65)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を使用して、パターン露光を行った。その後、100℃で60秒間加熱した後、下記表6に記載の現像液を30秒間パドルして現像し、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させ、90℃で60秒間ベークを行なうことにより、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。 An ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, Dipole, outer sigma 0.89, inner sigma 0.65) manufactured by ASML was used for the obtained wafer, and an exposure mask (line / space = 1/1). ) Was used to perform pattern exposure. Then, after heating at 100 ° C. for 60 seconds, the developer shown in Table 6 below is paddled for 30 seconds to develop, and the wafer is rotated at 4000 rpm for 30 seconds and baked at 90 ° C. for 60 seconds. A 100 nm (1: 1) line and space resist pattern was obtained.
<実施例16(露光→ベーク→現像→回転リンス:略号E-B-D-R2)>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚86nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物Ar−16を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
<Example 16 (exposure → bake → development → rotation rinse: abbreviation E-BD-R2)>
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on the silicon wafer, and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 86 nm. A resist composition Ar-16 was applied thereon and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
得られたウエハに対し、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、Dipole、アウターシグマ0.89、インナーシグマ0.65)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を使用して、パターン露光を行った。その後100℃で60秒間加熱した後、下記表6に記載の現像液を30秒間パドルして現像し、500rpmの回転数でウエハを回転させながら同表に記載のリンス液をウエハ上に流して30秒間リンスした後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させ、90℃で60秒間ベークを行なうことにより、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。 An ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, Dipole, outer sigma 0.89, inner sigma 0.65) manufactured by ASML was used for the obtained wafer, and an exposure mask (line / space = 1/1). ) Was used to perform pattern exposure. Then, after heating at 100 ° C. for 60 seconds, the developer described in Table 6 below is paddled for 30 seconds for development, and the rinse liquid described in the same table is flowed on the wafer while rotating the wafer at 500 rpm. After rinsing for 30 seconds, the wafer was rotated at 4000 rpm for 30 seconds and baked at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern.
<実施例17(露光→ベーク→回転現像→リンス:略号E-B-D2-R)>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29A(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚86nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物Ar−17を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。
<Example 17 (exposure → bake → rotary development → rinse: abbreviation EB-D2-R)>
An organic antireflection film ARC29A (Nissan Chemical Co., Ltd.) was applied on the silicon wafer, and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 86 nm. A resist composition Ar-17 was applied thereon, and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm.
得られたウエハに対し、ArFエキシマレーザースキャナー(ASML社製 PAS5500/1100、NA0.75、Dipole、アウターシグマ0.89、インナーシグマ0.65)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を使用して、パターン露光を行った。その後100℃で60秒間加熱した後、500rpmの回転数でウエハを回転させながら下記表6に記載の現像液をウエハ上に流して30秒間現像し、同表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスした後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させ、90℃で60秒間ベークを行なうことにより、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。 An ArF excimer laser scanner (PAS5500 / 1100, NA0.75, Dipole, outer sigma 0.89, inner sigma 0.65) manufactured by ASML was used for the obtained wafer, and an exposure mask (line / space = 1/1). ) Was used to perform pattern exposure. Then, after heating at 100 ° C. for 60 seconds, the developer shown in Table 6 below is flowed onto the wafer for 30 seconds while rotating the wafer at a rotation speed of 500 rpm, and paddled for 30 seconds with the rinse solution shown in the same table. After rinsing, the wafer was rotated at 4000 rpm for 30 seconds and baked at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern.
<実施例4(液浸露光→ベーク→現像→リンス:略号tiE-B-D-R)>
シリコンウエハ上に有機反射防止膜ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で60秒間ベークを行い、膜厚95nmの反射防止膜を形成した。その上にレジスト組成物Ar−4を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚100nmのレジスト膜を形成した。更にその上にトップコート組成物t−1を塗布し、100℃で60秒間ベークを行い、膜厚100nmのトップコート膜を形成した。
<Example 4 (immersion exposure → bake → development → rinse: abbreviation tiE-B-D-R)>
An organic antireflection film ARC29SR (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied onto the silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 95 nm. A resist composition Ar-4 was applied thereon and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 100 nm. Furthermore, the topcoat composition t-1 was applied thereon, and baked at 100 ° C. for 60 seconds to form a topcoat film having a thickness of 100 nm.
得られたウエハに対し、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製 XT1700i、NA1.20、C−Quad、アウターシグマ0.981、インナーシグマ0.895、XY偏向)を用い、露光マスク(ライン/スペース=1/1)を介して、パターン露光を行った。この際、液浸液としては超純水を用いた。その後、100℃で60秒間加熱した後、下記表6に記載の現像液を30秒間パドルして現像し、同表に記載のリンス液で30秒間パドルしてリンスした後、4000rpmの回転数で30秒間ウエハを回転させ、90℃で60秒間ベークを行なうことにより、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。 The obtained wafer was exposed using an ArF excimer laser immersion scanner (manufactured by ASML, XT1700i, NA 1.20, C-Quad, outer sigma 0.981, inner sigma 0.895, XY deflection). Pattern exposure was performed via space = 1/1). At this time, ultrapure water was used as the immersion liquid. Then, after heating at 100 ° C. for 60 seconds, the developer described in Table 6 below was paddled for 30 seconds to develop, padded with a rinse solution listed in the same table for 30 seconds, rinsed at 4000 rpm. The wafer was rotated for 30 seconds and baked at 90 ° C. for 60 seconds to obtain a 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern.
<実施例27(無機反射防止膜基板→露光→ベーク→現像→リンス:略号I-E-B-D-R)>
無機反射防止膜を有する基板としてSiON基板を使用した以外は、実施例2の方法と同様にして、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
A 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern was obtained in the same manner as in Example 2 except that a SiON substrate was used as the substrate having an inorganic antireflection film.
表6中、「PB」は露光前の加熱を表し、「PEB」は露光後の加熱を表している。また、「PB」、「トップコートベーク」及び「PEB」の各列において、「XCYs」は、X℃でY秒間に亘って加熱を行ったことを意味している。なお、「現像液」及び「リンス液」の各列におけるA1及びB1は、上述した溶剤を表している。 In Table 6, “PB” represents heating before exposure, and “PEB” represents heating after exposure. In each column of “PB”, “top coat bake”, and “PEB”, “XCYs” means that heating was performed at X ° C. for Y seconds. A1 and B1 in each column of “developer” and “rinse” represent the above-described solvents.
<評価方法>
〔感度(Eopt)〕
得られたレジストパターンを測長走査型電子顕微鏡(SEM(株)日立製作所S−9380II)を使用して観察し、スペースパターンの長手方向2μmの範囲を等間隔で50点線幅を測定し、その平均値を測定して求めたパターンの線幅が所望の線幅(100nm(1:1)のラインアンドスペース)となる露光量をレジストの感度とした。
<Evaluation method>
[Sensitivity (Eopt)]
The obtained resist pattern was observed using a length-measuring scanning electron microscope (SEM, Ltd., Hitachi, Ltd. S-9380II). The exposure amount at which the line width of the pattern obtained by measuring the average value becomes the desired line width (100 nm (1: 1) line and space) was defined as the resist sensitivity.
〔ラインウィズスラフネス(LWR)〕
100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを測長走査型電子顕微鏡(SEM(株)日立製作所S−9380II)を使用して観察し、スペースパターンの長手方向2μmの範囲を等間隔で50点線幅を測定し、その標準偏差から3σ(nm)を算出することで測定した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
[Line width roughness (LWR)]
A 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern was observed using a length-measuring scanning electron microscope (SEM, Hitachi, Ltd., S-9380II), and the range of the space pattern in the longitudinal direction of 2 μm was equally spaced. The 50 dotted line width was measured, and 3σ (nm) was calculated from the standard deviation. A smaller value indicates better performance.
〔デフォーカス余裕度(DOF)〕
100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを形成する露光量及びフォーカスをそれぞれ最適露光量及び最適フォーカスとし、露光量を最適露光量としたまま、フォーカスを変化(デフォーカス)させた際に、パターンサイズが100nm±10%を許容するフォーカスの幅を求めた。値が大きいほどフォーカス変化による性能変化が小さく、デフォーカス余裕度(DOF)が良好である。
[Defocus margin (DOF)]
When the exposure amount and focus for forming a 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern are set to the optimum exposure amount and the optimum focus, respectively, and the focus is changed (defocused) while keeping the exposure amount at the optimum exposure amount. In addition, the width of the focus allowing the pattern size to be 100 nm ± 10% was obtained. The larger the value, the smaller the performance change due to the focus change, and the better the defocus margin (DOF).
〔ブリッジ欠陥(パターン形状)〕
最適露光量及び最適フォーカスにおける100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを、測長走査型電子顕微鏡(SEM(株)日立製作所S−9380II)を用いて観察した。ブリッジ欠陥が見られなかった水準を○(Good)、ブリッジ欠陥は見られないがややT−top形状となった水準を△(Fair)、ブリッジ欠陥が見られた水準を×(Insufficient)とした。
[Bridge defect (pattern shape)]
A 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern at the optimum exposure and optimum focus was observed using a length-measuring scanning electron microscope (SEM, Hitachi, Ltd. S-9380II). The level where no bridging defects were found was marked as “Good”, the level where no bridging defects were seen but slightly T-top shape was marked as △ (Fair), and the level where bridging defects were seen as x (Insufficient). .
下記表7に、各実施例についての評価結果を纏める。
表7に示す結果から、実施例に係る組成物は、ラフネス特性、フォーカス余裕度、及び、ブリッジ欠陥性能に優れていることが分かった。 From the results shown in Table 7, it was found that the compositions according to the examples were excellent in roughness characteristics, focus margin, and bridge defect performance.
<実施例28及び29>
下記表8に記載のレジスト及び条件を採用した以外は、実施例1の方法と同様にして、100nm(1:1)のラインアンドスペースのレジストパターンを得た。
A 100 nm (1: 1) line-and-space resist pattern was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resists and conditions listed in Table 8 below were employed.
<評価方法>
〔感度のPEB温度依存性〕
実施例28及び29について、先に述べたのと同様にして、感度Eoptを測定した。その結果を、下記表9に示す。
[Dependence of sensitivity on PEB temperature]
For Examples 28 and 29, the sensitivity Eopt was measured in the same manner as described above. The results are shown in Table 9 below.
表9に示す結果から、実施例に係る組成物は、感度のPEB温度依存性が小さいことが分かった。 From the results shown in Table 9, it was found that the composition according to the example has small PEB temperature dependency of sensitivity.
<酸分解性樹脂>
先に樹脂(P−1)について説明したのと同様にして、下記の樹脂(P−15)〜(P−24)を合成した。
The following resins (P-15) to (P-24) were synthesized in the same manner as described for the resin (P-1).
下記表10に、これら樹脂(P−15)〜(P−24)の組成比(モル比)、重量平均分子量、及び分散度を纏める。
<レジスト組成物の調製>
これら樹脂を用いて、先に説明したのと同様にして、下記表11に示すレジスト組成物を調製した。
Using these resins, resist compositions shown in Table 11 below were prepared in the same manner as described above.
これらレジスト組成物を用いて、下記表12に示す条件でレジストパターンを形成した。表12において、「プロセス略号」等の項目は、先に表6について説明したのと同義である。
これら実施例に対応した評価結果を、下記表13に纏める。評価方法等は、先に説明したのと同様である。
表13に示す結果から、実施例に係る組成物は、ラフネス特性、フォーカス余裕度、及び、ブリッジ欠陥性能に優れていることが分かった。 From the results shown in Table 13, it was found that the compositions according to the examples were excellent in roughness characteristics, focus margin, and bridge defect performance.
下記表14に記載のレジスト及び条件を採用した以外は、先に説明したのと同様にして、PEB温度依存性を評価した。その結果を、下記表15に示す。
表15に示す結果から、実施例に係る組成物は、感度のPEB温度依存性が小さいことが分かった。 From the results shown in Table 15, it was found that the composition according to the example has small PEB temperature dependency of sensitivity.
Claims (21)
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する第1化合物と、
溶剤と、
フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含み、塩基性を有するか又は酸の作用により塩基性が増大する第2化合物と
を含有した感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。 A resin containing a first repeating unit having a group capable of decomposing by the action of an acid to generate an alcoholic hydroxy group and having reduced solubility in a developer containing an organic solvent by the action of an acid;
A first compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation;
Solvent,
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a second compound containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom and having basicity or increasing basicity by the action of an acid.
Ra、Rb1、Rb2及びRb3は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。Rb1、Rb2及びRb3のうち少なくとも2つは、互いに結合して、環を形成していてもよい。但し、Rb1、Rb2及びRb3の全てが同時に水素原子となる場合を除く。
Rcは、単結合又は2価の連結基を示す。
Rfは、有機基を表す。
xは0又は1を、yは1又は2を、zは1又は2をそれぞれ表し、x+y+z=3である。
x=z=1のとき、RaとRcとは、互いに結合して、含窒素複素環を形成していてもよい。
z=1のとき、Rfは、フッ素原子又はケイ素原子を含んでいる。
z=2のとき、2つのRfの少なくとも一方は、フッ素原子又はケイ素原子を含んでおり、2つのRc及び2つのRfは、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。また、2つのRcは、互いに結合して、環を形成していてもよい。 The composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the second compound is represented by the following general formula (1N).
Ra, Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group. At least two of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 may be bonded to each other to form a ring. However, the case where all of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are simultaneously hydrogen atoms is excluded.
Rc represents a single bond or a divalent linking group.
Rf represents an organic group.
x represents 0 or 1, y represents 1 or 2, z represents 1 or 2, and x + y + z = 3.
When x = z = 1, Ra and Rc may be bonded to each other to form a nitrogen-containing heterocycle.
When z = 1, Rf contains a fluorine atom or a silicon atom.
When z = 2, at least one of the two Rf contains a fluorine atom or a silicon atom, and the two Rc and the two Rf may be the same or different from each other. Two Rc's may be bonded to each other to form a ring.
Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2により表される基を表す。ここで、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
R1は、(n+1)価の有機基を表す。
R2は、m≧2の場合は各々独立に、単結合又は(n+1)価の有機基を表す。
OPは、各々独立に、酸の作用により分解してアルコール性ヒドロキシ基を生じる前記基を表す。n≧2及び/又はm≧2の場合、2以上のOPが互いに結合して、環を形成していてもよい。
Wは、メチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
n及びmは、1以上の整数を表す。
lは、0以上の整数を表す。
L1は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−O−、−Ar−、−SO3−又は−SO2NH−により表される連結基を表す。ここで、Arは、2価の芳香環基を表す。
Rは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を表す。
R0は、水素原子又は有機基を表す。
L3は、(m+2)価の連結基を表す。
RLは、m≧2の場合は各々独立に、(n+1)価の連結基を表す。
RSは、p≧2の場合は各々独立に、置換基を表す。p≧2の場合、複数のRSは、互いに結合して環を形成していてもよい。
pは、0〜3の整数を表す。 The composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the first repeating unit is represented by at least one selected from the group consisting of the following general formulas (I-1) to (I-10). .
Each Ra independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 . Here, Ra2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
R 1 represents an (n + 1) valent organic group.
R 2 independently represents a single bond or an (n + 1) -valent organic group when m ≧ 2.
OP each independently represents the above group which decomposes by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group. When n ≧ 2 and / or m ≧ 2, two or more OPs may be bonded to each other to form a ring.
W represents a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
n and m represent an integer of 1 or more.
l represents an integer of 0 or more.
L 1 represents a linking group represented by —COO—, —OCO—, —CONH—, —O—, —Ar—, —SO 3 — or —SO 2 NH—. Here, Ar represents a divalent aromatic ring group.
Each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
R 0 represents a hydrogen atom or an organic group.
L 3 represents a (m + 2) -valent linking group.
R L each independently represents an (n + 1) -valent linking group when m ≧ 2.
R S each independently represents a substituent when p ≧ 2. For p ≧ 2, plural structured R S may be bonded to each other to form a ring.
p represents an integer of 0 to 3.
R3は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。2つのR3は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R4は、各々独立に、1価の有機基を表す。少なくとも2つのR4は、互いに結合して、環を形成していてもよい。R3とR4とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R5は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。少なくとも2つのR5は、互いに結合して、環を形成していてもよい。但し、3つの前記R5のうち1つ又は2つが水素原子である場合は、残りの前記R5のうち少なくとも1つは、アリール基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す。
R6は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R6は、互いに結合して、環を形成していてもよい。 The group which is decomposed by the action of an acid to produce an alcoholic hydroxy group is represented by at least one selected from the group consisting of the following general formulas (II-1) to (II-9). The composition according to any one of the above.
R 3 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. Two R 3 s may be bonded to each other to form a ring.
R 4 each independently represents a monovalent organic group. At least two R 4 may be bonded to each other to form a ring. R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
R 5 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group. At least two R 5 may be bonded to each other to form a ring. However, when one or two of the three R 5 are hydrogen atoms, at least one of the remaining R 5 represents an aryl group, an alkenyl group, or an alkynyl group.
R 6 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 6 may be bonded to each other to form a ring.
R1は、(n+1)価の有機基を表す。
Raは、水素原子、アルキル基又は−CH2−O−Ra2により表される基を表す。ここで、Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。
R3は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R3は、互いに結合して、環を形成していてもよい。
R4は、n≧2の場合は各々独立に、1価の有機基を表す。R4は、互いに結合して、環を形成していてもよい。R3とR4とは、互いに結合して、環を形成していてもよい。
nは、1以上の整数を表す。 The composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the first repeating unit is represented by the following general formula (III).
R 1 represents an (n + 1) valent organic group.
Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a group represented by —CH 2 —O—Ra 2 . Here, Ra2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group.
R 3 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. R 3 may be bonded to each other to form a ring.
R 4 each independently represents a monovalent organic group when n ≧ 2. R 4 may be bonded to each other to form a ring. R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
n represents an integer of 1 or more.
(B)前記膜を露光することと、
(C)前記露光された膜を現像することと
を含んだパターン形成方法。 (A) forming a film using the composition according to any one of claims 1 to 16,
(B) exposing the film;
(C) A pattern forming method including developing the exposed film.
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