JP2012255845A - Actinic ray sensitive or radiation sensitive resin composition, and actinic ray sensitive or radiation sensitive film and method for forming pattern using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超LSI、高容量マイクロチップ、インプリント用モールド構造体などの製造プロセスで行われるリソグラフィプロセスや、その他のフォトファブリケーションプロセスに好適に用いられる感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物、並びに、それを用いた感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法に関する。更に詳しくは、本発明は、上記プロセスに好ましく適用される電子線、X線又はEUV光用の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感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition suitably used in a lithography process performed in a manufacturing process such as a VLSI, a high-capacity microchip, an imprint mold structure, and other photofabrication processes. The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and a pattern forming method using the same. More specifically, the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition for electron beam, X-ray or EUV light preferably applied to the above process, and actinic ray-sensitive or radiation-sensitive property using the same. The present invention relates to a film and a pattern forming method.
リソグラフィーによる微細加工は、近年、集積回路の高集積化に伴い、数十ナノメートルオーダーの超微細パターン形成が要求されるようになってきている。この要求に伴い、露光波長もg線からi線に、更にKrFエキシマレーザー光に、というように短波長化の傾向が見られる。更には、現在では、エキシマレーザー光以外にも、電子線やX線、あるいはEUV光を用いたリソグラフィーも開発が進んでいる。(例えば、特許文献1及び2を参照)。 In recent years, microfabrication by lithography has been demanded to form ultrafine patterns on the order of several tens of nanometers as integrated circuits are highly integrated. Along with this requirement, there is a tendency to shorten the exposure wavelength from g-line to i-line and further to KrF excimer laser light. Furthermore, at present, in addition to excimer laser light, lithography using electron beams, X-rays, or EUV light is being developed. (See, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、レジスト組成物による微細加工は、直接に集積回路の製造に用いられるだけでなく、近年ではいわゆるインプリント用モールド構造体の作製等にも適用されている(例えば、特許文献3、4、及び非特許文献1を参照)。 In addition, microfabrication using a resist composition is not only directly used for manufacturing an integrated circuit, but also recently applied to production of a so-called imprint mold structure (for example, Patent Documents 3 and 4, And non-patent document 1).
特にEUVリソグラフィーは、次世代若しくは次々世代のパターン形成技術として位置付けられ、感度および解像力の高いレジストが望まれている。特にウェハー処理時間の短縮化のために高感度化は非常に重要な課題であるが、EUV用レジストにおいては、高感度化を追求しようとすると、解像力の低下のみならず、ラインエッジラフネス(LER)の悪化が起こる。従って、これらの特性を同時に満足するレジストの開発が強く望まれている。 In particular, EUV lithography is positioned as a next-generation or next-generation pattern forming technique, and a resist having high sensitivity and high resolution is desired. In particular, high sensitivity is a very important issue for shortening the wafer processing time. However, in EUV resist, if high sensitivity is to be pursued, not only the resolution is lowered but also the line edge roughness (LER). ) Worsening occurs. Therefore, development of a resist that satisfies these characteristics at the same time is strongly desired.
ここで、ラインエッジラフネスとは、レジストのパターンと基板界面のエッジが、レジストの特性に起因してライン方向と垂直な方向に不規則に変動するために、パターンを真上から見たときにエッジが凹凸に見えることを言う。この凹凸が、レジストをマスクとするエッチング工程により加工基板に転写されると、デバイスの電気特性が劣化し、歩留りが低下するという問題が生じる。特に、0.10μm以下の超微細領域では、ラインエッジラフネスは極めて重要な改良課題となっている。高感度であることと、ラインエッジラフネスが良好であることとはトレードオフの関係にあり、これらを如何にして同時に満足させるかが非常に重要である。 Here, the line edge roughness means that the resist pattern and the edge of the substrate interface irregularly fluctuate in the direction perpendicular to the line direction due to the characteristics of the resist. Say that the edge looks uneven. When the unevenness is transferred to the processed substrate by an etching process using a resist as a mask, there arises a problem that the electrical characteristics of the device deteriorate and the yield decreases. In particular, in the ultrafine region of 0.10 μm or less, the line edge roughness is an extremely important improvement issue. There is a trade-off between high sensitivity and good line edge roughness, and it is very important how to satisfy these simultaneously.
さらに、EUVリソグラフィーに於いては、露光源からのアウトバンド光(EUVの波長以外の紫外線)が発生し、露光ラチチュードやパターン形状を劣化させることが知られている(例えば、非特許文献2および3を参照)。従って、高感度であることと、ラインエッジラフネスが良好であることに加え、露光ラチチュードおよびパターン形状が良好であることも同時に満たすレジストの開発が望まれている。 Further, in EUV lithography, it is known that out-of-band light (ultraviolet rays other than the wavelength of EUV) is generated from an exposure source, and the exposure latitude and pattern shape are deteriorated (for example, Non-Patent Document 2 and 3). Therefore, it is desired to develop a resist that satisfies not only high sensitivity and good line edge roughness, but also good exposure latitude and pattern shape.
本発明は、上記背景技術に鑑み、特に露光光源としてEUV光を用いるリソグラフィーにおいて、高感度であること、LERが良好であること、露光ラチチュードが良好であること、及びパターン形状が良好であることを同時に満足する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感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法を提供することを目的とする。 In view of the above background art, the present invention has high sensitivity, good LER, good exposure latitude, and good pattern shape, particularly in lithography using EUV light as an exposure light source. It is an object of the present invention to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition that satisfies the above requirements, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film and a pattern forming method using the same.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、下記に示す本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention shown below.
[1]活性光線又は放射線の照射により分解して樹脂の側鎖に酸アニオンを発生するイオン性構造部位を備えた繰り返し単位(A)と、
下記一般式(B1)で表される繰り返し単位(B)と、
酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を発生する繰り返し単位(C)と
を有する樹脂(P)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物:
A repeating unit (B) represented by the following general formula (B1);
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a resin (P) having a repeating unit (C) that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group:
一般式(B1)中、
R3は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表し;
Yは、単結合又は2価の連結基を表し;
Zは、単結合又は2価の連結基を表し;
Arは、芳香環基を表し;
pは1以上の整数を表す。
In general formula (B1),
R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group;
Y represents a single bond or a divalent linking group;
Z represents a single bond or a divalent linking group;
Ar represents an aromatic ring group;
p represents an integer of 1 or more.
[2]前記繰り返し単位(B)が、下記一般式(B2)で表される繰り返し単位である[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物:
一般式(B2)中、
R3は、水素原子又はアルキル基を表す。
In general formula (B2),
R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
[3]前記酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を発生する繰り返し単位(C)が、下記一般式(C1)で表される繰り返し単位である、[1]に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物:
一般式(C1)中、
R53は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表し;
R54は、水素原子を表し;
R55は、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基又は芳香環基を表し;
R56は、芳香環基を表し;
R55及びR56は互いに結合して環を形成してもよい。
In general formula (C1),
R 53 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom or a cyano group;
R 54 represents a hydrogen atom;
R 55 represents an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group or an aromatic ring group;
R 56 represents an aromatic ring group;
R 55 and R 56 may combine with each other to form a ring.
[4]前記樹脂(P)が、更に、下記一般式(D3)で表される繰り返し単位(D)を有する、[1]〜[3]のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
一般式(D3)中、
R43は、水素原子、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表し;
X1は、単結合又は2価の連結基を表し;
Ar4は、(n+1)価の芳香環基を表し;
nは、1〜4の整数を表す。
In general formula (D3),
R 43 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group;
X 1 represents a single bond or a divalent linking group;
Ar 4 represents an (n + 1) -valent aromatic ring group;
n represents an integer of 1 to 4.
[5][1]〜[4]のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて形成された感活性光線性又は感放射線性膜。 [5] An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film formed using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [4].
[6][1]〜[4]のいずれかに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いて膜を形成することと、該膜にEUV光を露光することと、露光した膜を現像することを含むパターン形成方法。 [6] Forming a film using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of [1] to [4], exposing the film to EUV light, and exposing A pattern forming method comprising developing a film.
本発明によれば、特に露光光源としてEUV光を用いるリソグラフィーにおいて、高感度であること、LERが良好であること、露光ラチチュードが良好であること、及びパターン形状が良好であることを同時に満足する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感活性光線性又は感放射線性膜及びパターン形成方法を提供することができる。 According to the present invention, particularly in lithography using EUV light as an exposure light source, high sensitivity, good LER, good exposure latitude, and good pattern shape are satisfied at the same time. An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive film using the same, and a pattern forming method can be provided.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
なお、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも含有するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも含有するものである。 In addition, in the description of the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent. . For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
本明細書中における「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、極紫外線(EUV光)、X線、軟X線、電子線等を意味する。また、本発明において光とは、活性光線又は放射線を意味する。 As used herein, “active light” or “radiation” refers to, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, soft X-rays, electron beams, etc. means. In the present invention, light means actinic rays or radiation.
また、本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。 In addition, the term “exposure” in the present specification is not limited to exposure with far ultraviolet rays such as mercury lamps and excimer lasers, X-rays, EUV light, etc., but also particle beams such as electron beams and ion beams, unless otherwise specified. Include drawing in exposure.
本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、例えばポジ型の組成物であり、典型的にはポジ型のレジスト組成物である。以下、この組成物の構成を説明する。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention is, for example, a positive composition, typically a positive resist composition. Hereinafter, the structure of this composition is demonstrated.
[1]樹脂(P)
本発明に係る感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、樹脂(P)を含有する。樹脂(P)は、活性光線又は放射線の照射により分解して樹脂の側鎖に酸アニオンを発生するイオン性構造部位を備えた繰り返し単位(A)と、繰り返し単位(B)と、酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を発生する繰り返し単位(C)とを有する。以下、各繰り返し単位について説明する。
[1] Resin (P)
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to the present invention contains a resin (P). Resin (P) is composed of a repeating unit (A) having an ionic structure site that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid anion in the side chain of the resin, a repeating unit (B), and the action of an acid. And a repeating unit (C) that decomposes to generate an alkali-soluble group. Hereinafter, each repeating unit will be described.
〔繰り返し単位(B)〕
樹脂(P)が有する繰り返し単位(B)は、下記一般式(B1)で表される。
The repeating unit (B) contained in the resin (P) is represented by the following general formula (B1).
一般式(B1)中、
R3は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表し;
Yは、単結合又は2価の連結基を表し;
Zは、単結合又は2価の連結基を表し;
Arは、芳香環基を表し;
pは1以上の整数を表す。
In general formula (B1),
R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group;
Y represents a single bond or a divalent linking group;
Z represents a single bond or a divalent linking group;
Ar represents an aromatic ring group;
p represents an integer of 1 or more.
R3としてのアルキル基は、直鎖状、分岐状のいずれでもよく、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、sec−ブチル基、t−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−デカニル基、i−ブチル基があげられ、さらに置換基を有していても良く、好ましい置換基としては、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基等があげられ、中でも置換基を有するアルキル基としては、CF3基、アルキルオキシカルボニルメチル基、アルキルカルボニルオキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基等が好ましい。 The alkyl group as R 3 may be either linear or branched, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl. Group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decanyl group, i-butyl group, and may further have a substituent. Preferred examples of the substituent include an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, and a nitro group. Among them, examples of the alkyl group having a substituent include a CF 3 group, an alkyloxycarbonylmethyl group, an alkylcarbonyloxymethyl group, and hydroxymethyl. Group, alkoxymethyl group and the like are preferable.
なお、本明細書においては、置換、無置換を記していない基名表示の場合は置換基を有するものを排除しないとして取り扱う。 In addition, in this specification, in the case of the group name display which does not describe substitution and non-substitution, it treats as what does not exclude what has a substituent.
R3として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、フッ素原子が特に好ましい。 Examples of the halogen atom as R 3 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Yは、単結合又は2価の連結基を表し、2価の連結基としては、例えば、エーテル基(酸素原子)、チオエーテル基(硫黄原子)、アルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、スルフィド基、スルホン基、−COO−、−CONH−、−SO2NH−、−CF2−、−CF2CF2−、−OCF2O−、−CF2OCF2−、−SS−、−CH2SO2CH2−、−CH2COCH2−、−COCF2CO−、−COCO−、−OCOO−、−OSO2O−、アミノ基(窒素原子)、アシル基、アルキルスルホニル基、−CH=CH−、−C≡C−、アミノカルボニルアミノ基、アミノスルホニルアミノ基、若しくはこれらの組み合わせからなる基があげられる。Yは、炭素数15以下が好ましく、炭素数10以下がより好ましい。 Y represents a single bond or a divalent linking group, and examples of the divalent linking group include an ether group (oxygen atom), a thioether group (sulfur atom), an alkylene group, an arylene group, a carbonyl group, a sulfide group, Sulfone group, —COO—, —CONH—, —SO 2 NH—, —CF 2 —, —CF 2 CF 2 —, —OCF 2 O—, —CF 2 OCF 2 —, —SS—, —CH 2 SO 2 CH 2 —, —CH 2 COCH 2 —, —COCF 2 CO—, —COCO—, —OCOO—, —OSO 2 O—, amino group (nitrogen atom), acyl group, alkylsulfonyl group, —CH═CH And —C—C≡C—, an aminocarbonylamino group, an aminosulfonylamino group, or a combination thereof. Y preferably has 15 or less carbon atoms, more preferably 10 or less carbon atoms.
Yは、好ましくは単結合、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、より好ましくはエーテル基、アミノ基であり、特に好ましくはエーテル基である。 Y is preferably a single bond, an ether group, a thioether group or an amino group, more preferably an ether group or an amino group, and particularly preferably an ether group.
Zは、単結合又は2価の連結基を表し、2価の連結基としては、例えば、エーテル基(酸素原子)、チオエーテル基(硫黄原子)、アルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、スルフィド基、スルホン基、−COO−、−CONH−、−SO2NH−、アミノ基(窒素原子)、アシル基、アルキルスルホニル基、−CH=CH−、アミノカルボニルアミノ基、アミノスルホニルアミノ基、若しくはこれらの組み合わせからなる基があげられる。 Z represents a single bond or a divalent linking group, and examples of the divalent linking group include an ether group (oxygen atom), a thioether group (sulfur atom), an alkylene group, an arylene group, a carbonyl group, a sulfide group, Sulfone group, —COO—, —CONH—, —SO 2 NH—, amino group (nitrogen atom), acyl group, alkylsulfonyl group, —CH═CH—, aminocarbonylamino group, aminosulfonylamino group, or these Examples include groups consisting of combinations.
Zは、好ましくは単結合、エーテル基、カルボニル基、−COO−であり、さらに好ましくは単結合、エーテル基であり、特に好ましくは単結合である。 Z is preferably a single bond, an ether group, a carbonyl group, or —COO—, more preferably a single bond or an ether group, and particularly preferably a single bond.
Arは、芳香環基を表し、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、キノリニル基、フラニル基、チオフェニル基、フルオレニル−9−オン−イル基、アントラキノニル基、フェナントラキノニル基、ピロール基等が挙げられ、フェニル基であることが好ましい。これらの芳香環基はさらに置換基を有していてもよく、好ましい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、スルホニルアミノ基、フェニル基等のアリール基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、ヘテロ環残基などが挙げられ、これらの中でも、フェニル基が、アウトバンド光に起因した露光ラチチュードやパターン形状の悪化を抑制する観点から好ましい。 Ar represents an aromatic ring group, specifically, phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, phenanthrenyl group, quinolinyl group, furanyl group, thiophenyl group, fluorenyl-9-one-yl group, anthraquinonyl group, phenanthralkyl. A nonyl group, a pyrrole group, etc. are mentioned, A phenyl group is preferable. These aromatic ring groups may further have a substituent. Preferred examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, and a sulfonylamino group. Group, aryl group such as phenyl group, aryloxy group, arylcarbonyl group, heterocyclic residue, etc. Among them, phenyl group suppresses deterioration of exposure latitude and pattern shape caused by out-of-band light It is preferable from the viewpoint.
pは、1以上の整数であり、1〜3の整数であることが好ましい。 p is an integer of 1 or more, and is preferably an integer of 1 to 3.
繰り返し単位(B)としてさらに好ましいのは以下の式(B2)で表される繰り返し単位である。
一般式(B2)中、R3は、水素原子又はアルキル基を表す。R3としてのアルキル基として好ましいものは、一般式(B1)と同様である。 In General Formula (B2), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. The thing preferable as an alkyl group as R < 3 > is the same as that of general formula (B1).
一般式(B1)もしくは一般式(B2)で表される繰り返し単位の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
本発明の樹脂(P)中における繰り返し単位(B)の含有率は、樹脂(P)の全繰り返し単位に対して、1〜50モル%の範囲が好ましく、3〜30モル%の範囲がより好ましく、5〜15モル%の範囲が特に好ましい。 The content of the repeating unit (B) in the resin (P) of the present invention is preferably in the range of 1 to 50 mol% and more preferably in the range of 3 to 30 mol% with respect to all the repeating units of the resin (P). The range of 5 to 15 mol% is particularly preferable.
本発明の樹脂(P)は、繰り返し単位(B)を有することで、露光ラチチュード、パターン形状(残膜量)及びラインエッジラフネスが良好で、高感度なパターンを得ることができるが、その理由としては、繰り返し単位(B)が1単位内に複数の芳香環を有することで、特にEUV露光を行った際のアウトバンド光を効率良く吸収し、その結果として、パターン形成性の悪化を抑制しているものと考えられる。 Since the resin (P) of the present invention has the repeating unit (B), the exposure latitude, the pattern shape (remaining film amount) and the line edge roughness are good, and a highly sensitive pattern can be obtained. As the repeating unit (B) has a plurality of aromatic rings in one unit, it efficiently absorbs out-of-band light particularly when performing EUV exposure, and as a result, suppresses deterioration of pattern formability. It is thought that.
〔繰り返し単位(A)〕
繰り返し単位(A)は、活性光線又は放射線の照射により分解して樹脂の側鎖に酸アニオンを発生するイオン性構造部位を備えた繰り返し単位である。
[Repeating unit (A)]
The repeating unit (A) is a repeating unit having an ionic structure site that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid anion in the side chain of the resin.
繰り返し単位(A)は、より具体的には、下記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される繰り返し単位であることが好ましい。
一般式(I)中、R13は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。X11は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、−CONH−又は2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す。L11は、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基又はこれらの2以上を組み合わせた基を表す。X12は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、−CONH−または2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す。Ar1は、2価の芳香環基を表す。X13は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す。L12は、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香環基を表す。Z1は、活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸基となる部位を表す。 In the general formula (I), R 13 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom or a cyano group. X 11 is, -O -, - S -, - CO -, - COO -, - OCO -, - SO 2 -, - NR- (R is a hydrogen atom or an alkyl group), - CONH- or a divalent nitrogen Represents a non-aromatic heterocyclic group. L 11 represents an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, or a group obtained by combining two or more thereof. X 12 is a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (R is a hydrogen atom or an alkyl group), —CONH— or a divalent nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group is represented. Ar 1 represents a divalent aromatic ring group. X 13 represents a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (R is a hydrogen atom or an alkyl group), Represents a divalent nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group. L 12 represents an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, or a divalent aromatic ring group. Z 1 represents a site that becomes a sulfonic acid group when irradiated with actinic rays or radiation.
一般式(II)中、R23は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。Ar2は、2価の芳香環基を表す。X21は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)又は2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す。L21は、単結合、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香環基、またはこれらの2以上を組み合わせた基を表す。X22は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す。 In the general formula (II), R 23 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom or a cyano group. Ar 2 represents a divalent aromatic ring group. X 21 represents —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (where R is a hydrogen atom or an alkyl group) or a divalent group. Represents a nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group. L 21 represents a single bond, an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, a divalent aromatic ring group, or a group obtained by combining two or more thereof. X 22 is a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (R is a hydrogen atom or an alkyl group), Represents a divalent nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group.
L22は、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香環基を表す。Z2は、活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸基となる部位を表す。 L 22 represents an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, or a divalent aromatic ring group. Z 2 represents a site that becomes a sulfonic acid group upon irradiation with actinic rays or radiation.
一般式(III)中、R33は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。X31は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、−CONH−又は2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す。L31は、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香環基又はこれらの2以上を組み合わせた基を表す。X32は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す。L32は、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香環基を表す。Z3は、活性光線又は放射線の照射によりイミド酸基あるいはメチド酸基となる基を表す。 In the general formula (III), R 33 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom or a cyano group. X 31 represents a single bond, -O -, - S -, - CO -, - COO -, - OCO -, - SO 2 -, - NR- (R is a hydrogen atom or an alkyl group), - CONH- or 2 Represents a valent nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group. L 31 represents an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, a divalent aromatic ring group, or a group obtained by combining two or more thereof. X 32 is a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (R is a hydrogen atom or an alkyl group), Represents a divalent nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group. L 32 represents an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, or a divalent aromatic ring group. Z 3 represents a group that becomes an imido acid group or a methido acid group upon irradiation with actinic rays or radiation.
上記一般式(I)〜(III)において、R13、R23、R33はそれぞれ、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表すが、アルキル基としては炭素数1〜4のものがあげられ、メチル基、エチル基、n−プロピル基、t−ブチル基、クロロメチル基、トリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基などの炭素数1〜4のものが特に好ましく、ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。R13、R23、R33として特に好ましい基は、水素原子、またはメチル基である。 In the general formulas (I) to (III), R 13 , R 23 , and R 33 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group, and the alkyl group has 1 to 4 carbon atoms. Particularly preferred are those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, t-butyl group, chloromethyl group, trifluoromethyl group and hydroxymethyl group. Atoms are preferred. Particularly preferred groups as R 13 , R 23 and R 33 are a hydrogen atom or a methyl group.
X11、X31は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、−CONH−又は2価の窒素含有非芳香族複素環基を表す(X31は単結合であってもよい)が、上記−NR−のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、t−ブチル基のような炭素数1〜4のものがあげられ、上記2価の窒素含有非芳香族複素環基は、具体的には、下記構造の2価の連結基が挙げられる。
X11としては、−O−、−CO−、−COO−、−NR−、−CONH−が好ましく、−COO−、−CONH−が特に好ましい。X31としては、前記X11の好ましい例に加え、単結合であることが好ましい。 X 11 is preferably —O—, —CO—, —COO—, —NR— or —CONH—, particularly preferably —COO— or —CONH—. X 31 is preferably a single bond in addition to the preferred example of X 11 .
L11は、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基又はこれらの2以上を組み合わせた基を表すが、アルキレン基は、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基のような炭素数1〜4のアルキレン基が好ましく、アルケニレン基としては、上記アルキレン基の任意の位置に、二重結合を有する基が挙げられ、2価の脂肪族炭化水素環基は、例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、ノルボルナニレン基、アダマンチレン基、ジアマンタニレン基等の2価の脂肪族炭化水素環基が好ましい例として挙げられる。これらの2以上を組み合わせた基としては、例えば、−アルキレン基−O−アルキレン基−、−アルキレン基−OCO−アルキレン基−、−2価の脂肪族炭化水素環基−O−アルキレン基−、−アルキレン基−CONH−アルキレン基−等があげられる。 L 11 represents an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group or a group obtained by combining two or more of these, and the alkylene group is, for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, or a butylene group. Such an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms is preferred, and examples of the alkenylene group include a group having a double bond at an arbitrary position of the alkylene group, and the divalent aliphatic hydrocarbon ring group includes, for example, Preferred examples include a divalent aliphatic hydrocarbon ring group such as a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a norbornanylene group, an adamantylene group, and a diamantannylene group. Examples of the group obtained by combining two or more of these include -alkylene group-O-alkylene group-, -alkylene group-OCO-alkylene group-, -valent aliphatic hydrocarbon ring group-O-alkylene group-, -Alkylene group-CONH-alkylene group- and the like.
X12は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−、−CONH−または2価の窒素含有非芳香族複素環基を表すが、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−がより好ましく、単結合、−S−、−OCO−、−OSO2−が特に好ましい。 X 12 represents a single bond, -O -, - S -, - CO -, - COO -, - OCO -, - SO 2 -, - OSO 2 -, - NR -, - CONH- or a divalent nitrogen containing Represents a non-aromatic heterocyclic group, preferably a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, more preferably a single bond, — S -, - OCO -, - OSO 2 - is particularly preferred.
Ar1、Ar2は、2価の芳香環基を表すが、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基などのアリーレン基、アラルキレン基、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等のヘテロ環を挙げることができ、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、フェニル基で置換されたフェニレン基が好ましい。また、2価の芳香環基は、2価の芳香環基とアルキレン基を組み合わせた基であってもよい。この場合のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基のような炭素数1〜4のアルキレン基が好ましい。特に、フェニレン基とエチレン基を組み合わせた基あるいはフェニレン基とメチレン基を組み合わせた基が好ましい。 Ar 1 and Ar 2 represent a divalent aromatic ring group. For example, arylene groups such as phenylene group, tolylene group and naphthylene group, aralkylene group, thiophene, furan, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole, and triazine , Imidazole, benzimidazole, triazole, thiadiazole, thiazole, and the like, and a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, and a phenylene group substituted with a phenyl group are preferable. Further, the divalent aromatic ring group may be a group in which a divalent aromatic ring group and an alkylene group are combined. In this case, the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, or a butylene group. In particular, a group in which a phenylene group and an ethylene group are combined or a group in which a phenylene group and a methylene group are combined is preferable.
X13は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、2価の窒素含有非芳香族複素環基を表すが、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−がより好ましく、−OSO2−が特に好ましい。 X 13 represents a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (R is a hydrogen atom or an alkyl group), represents a divalent nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group, -O -, - CO -, - COO -, - OCO -, - SO 2 -, - OSO 2 - are more preferable, -OSO 2 - is particularly preferable.
L12、L22およびL32は、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香環基を表すが、これらの基は、水素原子の一部又は全部が、フッ素原子、フッ化アルキル基、ニトロ基、又はシアノ基から選択される置換基で置換されていることが好ましく、水素原子の一部又は全部が、フッ素原子又はフッ化アルキル基(より好ましくはペルフルオロアルキル基)で置換された、アルキレン基、2価の芳香環基がより好ましく、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、2価の芳香環基が特に好ましい。 L 12 , L 22 and L 32 represent an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, or a divalent aromatic ring group, and these groups have a part or all of hydrogen atoms, It is preferably substituted with a substituent selected from a fluorine atom, a fluorinated alkyl group, a nitro group, or a cyano group, and part or all of the hydrogen atoms are fluorine atoms or fluorinated alkyl groups (more preferably perfluoro An alkylene group and a divalent aromatic ring group substituted with an alkyl group are more preferable, and an alkylene group and a divalent aromatic ring group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom are particularly preferable.
L12、L22およびL32におけるアルキレン基は、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等の炭素数1〜6のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキレン基が特に好ましい。アルケニレン基としては、上記アルキレン基の任意の位置に、二重結合を有する基が挙げられる。2価の脂肪族炭化水素環基は、例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、ノルボルナニレン基、アダマンチレン基、ジアマンタニレン基等の炭素数3〜17の2価の脂肪族炭化水素環基が好ましい例として挙げられる。2価の芳香環基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基などのアリーレン基や、2価の芳香環基とアルキレン基を組み合わせた基が挙げられる。 The alkylene group in L 12 , L 22 and L 32 is more preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group or a hexylene group, and an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. The group is particularly preferred. The alkenylene group includes a group having a double bond at an arbitrary position of the alkylene group. Examples of the divalent aliphatic hydrocarbon ring group include a divalent aliphatic hydrocarbon ring group having 3 to 17 carbon atoms such as a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a norbornanylene group, an adamantylene group, and a diamantannylene group. Is a preferred example. Examples of the divalent aromatic ring group include an arylene group such as a phenylene group, a tolylene group, and a naphthylene group, and a group in which a divalent aromatic ring group and an alkylene group are combined.
以下に、L12、L22およびL32の好ましい具体例を示す。
X21は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、2価の窒素含有非芳香族複素環基を表すが、−O−、−S−、−CO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−がより好ましく、−O−、−OCO−、−OSO2−が特に好ましい。 X 21 is —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (wherein R is a hydrogen atom or an alkyl group), divalent Represents a nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group, more preferably —O—, —S—, —CO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —O—, —OCO—, — OSO 2 -is particularly preferred.
L21、L31は、単結合、アルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香環基、これらの2以上を組み合わせた基(例えば、−アルキレン基−2価の芳香環基−、−2価の脂肪族炭化水素環基−アルキレン基−等)、若しくは、−OCO−、−COO−、−O−、−CONH−又は−S−を連結基として介して、これらの2以上を組み合わせた基(例えば、−アルキレン基−OCO−2価の芳香環基−、−アルキレン基−S−2価の芳香環基−、−アルキレン基−O−アルキレン基−2価の芳香環基−等)を表す。 L 21 and L 31 are a single bond, an alkylene group, an alkenylene group, a divalent aliphatic hydrocarbon ring group, a divalent aromatic ring group, or a group in which two or more of these are combined (for example, an -alkylene group -2 value) Aromatic ring group-, -2 valent aliphatic hydrocarbon ring group-alkylene group-, etc.), or -OCO-, -COO-, -O-, -CONH- or -S- as a linking group. And a combination of two or more of these (for example, -alkylene group-OCO-2 valent aromatic ring group-, -alkylene group-S-2 valent aromatic ring group-, -alkylene group-O-alkylene group-2). Valent aromatic ring group-etc.).
アルキレン基、アルケニレン基、及び2価の脂肪族炭化水素環基としては、一般式(I)中のL11におけるアルキレン基、アルケニレン基、2価の脂肪族炭化水素環基として先に記載したと同様の具体例が挙げられる。芳香環基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、ナフチレン基などのアリーレン基、あるいは、例えば、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等のヘテロ環を挙げることができる。2価の芳香環基は、2価の芳香環基とアルキレン基を組み合わせた基であってもよい。この場合のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基のような炭素数1〜4のアルキレン基が好ましい。特に、フェニレン基とエチレン基を組み合わせた基あるいはフェニレン基とメチレン基を組み合わせた基が好ましい。 As the alkylene group, alkenylene group, and divalent aliphatic hydrocarbon ring group, the alkylene group, alkenylene group, and divalent aliphatic hydrocarbon ring group in L 11 in the general formula (I) are described above. The same specific example is given. As an aromatic ring group, for example, an arylene group such as a phenylene group, a tolylene group, a naphthylene group, or a thiophene, furan, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole, triazine, imidazole, benzimidazole, triazole, thiadiazole, Heterocycles such as thiazole can be mentioned. The divalent aromatic ring group may be a group in which a divalent aromatic ring group and an alkylene group are combined. In this case, the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, or a butylene group. In particular, a group in which a phenylene group and an ethylene group are combined or a group in which a phenylene group and a methylene group are combined is preferable.
X22、X32は、単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−、−NR−(Rは水素原子あるいはアルキル基)、2価の窒素含有非芳香族複素環基を表すが、−O−、−S−、−CO−、−OCO−、−SO2−、−OSO2−がより好ましく、−O−、−OCO−、−OSO2−が特に好ましい。 X 22 and X 32 are each a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 —, —NR— (where R is a hydrogen atom or alkyl Group), which represents a divalent nitrogen-containing non-aromatic heterocyclic group, —O—, —S—, —CO—, —OCO—, —SO 2 —, —OSO 2 — is more preferred, —O— , —OCO— and —OSO 2 — are particularly preferable.
上記式(I)、(II)のZ1、Z2は、それぞれ、活性光線又は放射線の照射によりスルホン酸基となる部位を表し、上記式(III)のZ3は、活性光線又は放射線の照射により、イミド酸基あるいはメチド酸基となる部位を表す。上記Z1、Z2、Z3はいずれも、オニウム塩が好ましく、スルホニウム塩あるいはヨードニウム塩がより好ましく、上記式(I)、(II)の場合は、下記一般式(ZI)あるいは(ZII)で表される構造が特に好ましい。
上記一般式(ZI)、一般式(ZII)において、R201、R202、R203、R204、及びR205は、各々独立に、有機基を表す。 In the above general formula (ZI) and general formula (ZII), R 201 , R 202 , R 203 , R 204 , and R 205 each independently represents an organic group.
上記R201、R202及びR203のうちの2つ以上、又はR204とR205は、結合してアルキレン基のような環構造を形成してもよい。 Two or more of the R 201, R 202 and R 203, or R 204 and R 205 may form a ring structure, such as an alkylene group bonded to.
R201やR204で示される有機基は、特にアリール基であることが好ましく、この場合、上記一般式(ZI)あるいは一般式(ZII)で示されるオニウム塩は、アリールスルホニウム塩あるいはアリールヨードニウム塩となる。これらのアリール基としては、フェニル基、ナフチル基のような芳香環やヘテロ原子を含む複素環でもよく、より好ましくはフェニル基である。 The organic group represented by R 201 or R 204 is particularly preferably an aryl group. In this case, the onium salt represented by the general formula (ZI) or the general formula (ZII) is an arylsulfonium salt or an aryliodonium salt. It becomes. These aryl groups may be an aromatic ring such as a phenyl group or a naphthyl group or a heterocyclic ring containing a hetero atom, and more preferably a phenyl group.
アリールスルホニウム塩としては、例えば、トリアリールスルホニウム、ジアリールアルキルスルホニウム、アリールジアルキルスルホニウム、ジアリールシクロアルキルスルホニウム、アリールジシクロアルキルスルホニウムに相当する基を挙げることができる。 Examples of the arylsulfonium salt include groups corresponding to triarylsulfonium, diarylalkylsulfonium, aryldialkylsulfonium, diarylcycloalkylsulfonium, aryldicycloalkylsulfonium.
一般式(ZI)において、R201、R202及びR203の2つ以上がアリール基である場合、その他の基はアルキル基または1価の脂肪族炭化水素環基であってよく、これらの基として、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。 In the general formula (ZI), when two or more of R 201 , R 202 and R 203 are an aryl group, the other group may be an alkyl group or a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group. Examples thereof include a methyl group, 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、R202及びR203におけるアリール基、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基はさらに置換基を有してもよく、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。また、アリール基の置換の場合、置換基はアリール基のp−位に置換していることが好ましい。 The aryl group, alkyl group and monovalent aliphatic hydrocarbon ring group in R 201 , R 202 and R 203 may further have a substituent, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, 1 to 1 carbon atoms. 4 is an alkoxy group. In the case of substitution of an aryl group, the substituent is preferably substituted at the p-position of the aryl group.
前記一般式(ZI)におけるR201、R202及びR203が、いずれも、芳香環を有さない有機基を表す基である場合、R201〜R203は、各々独立に、好ましくはアルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、アリル基、ビニル基であり、更に好ましくは直鎖状又は分岐状の2−オキソアルキル基、2−オキソ脂肪族炭化水素環基、アルコキシカルボニルメチル基、特に好ましくは2−オキソ脂肪族炭化水素環基である。 When R 201 , R 202 and R 203 in the general formula (ZI) are all groups representing an organic group having no aromatic ring, R 201 to R 203 are preferably each independently an alkyl group. A monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, an allyl group and a vinyl group, more preferably a linear or branched 2-oxoalkyl group, a 2-oxoaliphatic hydrocarbon ring group, an alkoxycarbonylmethyl group, Particularly preferred is a 2-oxoaliphatic hydrocarbon ring group.
2−オキソアルキル基は、直鎖状又は分岐状のいずれであってもよく、好ましくは、アルキル基の2位に>C=Oを有する基を挙げることができる。 The 2-oxoalkyl group may be either linear or branched, and a group having> C═O at the 2-position of the alkyl group is preferable.
(ZI)で表わされる基の一態様として、下記一般式(ZI−1A)で表される構造が挙げられる。
一般式(ZI−1A)中、R1a〜R13aは、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、R1a〜R13aのうち少なくとも1つはアルコール性水酸基を含む置換基であることが好ましい。Zaは、単結合又は2価の連結基である。 In General Formula (ZI-1A), R 1a to R 13a each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 1a to R 13a may be a substituent containing an alcoholic hydroxyl group. preferable. Za is a single bond or a divalent linking group.
上記Zaは単結合又は2価の連結基を表すが、好ましくは、単結合か電子求引性を持たない置換基であり、更に好ましくは単結合、エーテル基、チオエーテル基であり、特に好ましくは単結合である。 Za represents a single bond or a divalent linking group, preferably a single bond or a substituent having no electron withdrawing property, more preferably a single bond, an ether group or a thioether group, particularly preferably. It is a single bond.
R1a〜R13aがアルコール性水酸基を含む置換基である場合、R1a〜R13aは、−W−OHで表され、式中のWは単結合又は2価の連結基を表す。好ましいWは、単結合、アルキレン基、−O−、−SO2−、−CONH−である。代表的なアルコール性水酸基を含む置換基は−CH2CH2OHである。 When R < 1a > -R <13a> is a substituent containing an alcoholic hydroxyl group, R < 1a > -R <13a> is represented by -W-OH, and W in a formula represents a single bond or a bivalent coupling group. Preferred W is a single bond, an alkylene group, —O—, —SO 2 —, or —CONH—. A representative substituent containing an alcoholic hydroxyl group is —CH 2 CH 2 OH.
一般式(ZI−1A)中のアルコール性水酸基の数は、好ましくは1個から6個であり、更に好ましくは1個から3個である。一般式(ZI−1A)中のアルコール性水酸基を含む基の位置は、好ましくは、R9a〜R13aである。 The number of alcoholic hydroxyl groups in the general formula (ZI-1A) is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3. The position of the group containing an alcoholic hydroxyl group in the general formula (ZI-1A) is preferably R 9a to R 13a .
R1a〜R13aがアルコール性水酸基を含有する基でない場合、これらの基は好ましくは水素原子、アルキル基(1価の脂肪族炭化水素環基を含む)、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリール基、シアノ基、カルボキシル基、アリールオキシ基、アシルアミノ基、アルキルチオ基、アルコキシカルボニル基又はニトロ基である。 When R 1a to R 13a are not a group containing an alcoholic hydroxyl group, these groups are preferably a hydrogen atom, an alkyl group (including a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group), a halogen atom, an alkoxy group, an aryl group, A cyano group, a carboxyl group, an aryloxy group, an acylamino group, an alkylthio group, an alkoxycarbonyl group, or a nitro group.
また、(ZI)で表わされる基の別の一態様として、下記一般式(ZI−3)で表される、フェナシルスルフォニウム塩構造を有する基が挙げられる。
一般式(ZI−3)に於いて、Rx及びRyは、各々独立に、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、アリル基又はビニル基を表す。R6c及びR7cは、各々独立に、水素原子、アルキル基又は1価の脂肪族炭化水素環基を表す。R1c〜R5cは、各々独立に、水素原子、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。 In general formula (ZI-3), R x and R y each independently represents an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, an allyl group, or a vinyl group. R 6c and R 7c each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group. R 1c to R 5c each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, an alkoxy group or a halogen atom.
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よい。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. Examples of the group to be formed include a butylene group and a pentylene group.
R1c〜R7cにおいて、アルキル基は例えば炭素数1〜20のアルキル基、好ましくは炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を挙げることができ、1価の脂肪族炭化水素環基は例えば炭素数3〜8の1価の脂肪族炭化水素環基を挙げることができ、アルコキシ基は例えば炭素数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基、炭素数3〜8の環状アルコキシ基を挙げることができる。 In R 1c to R 7c , the alkyl group can include, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a monovalent aliphatic hydrocarbon Examples of the cyclic group include monovalent aliphatic hydrocarbon cyclic groups having 3 to 8 carbon atoms, and examples of the alkoxy group include linear or branched alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms and 3 to 8 carbon atoms. The cyclic alkoxy group can be mentioned.
上記のうち、好ましくは、R1c〜R5cの炭素数の和が2〜15であることで、これにより、樹脂(P)の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。 Among the above, preferably, the sum of the carbon numbers of R 1c to R 5c is 2 to 15, thereby improving the solvent solubility of the resin (P) and suppressing the generation of particles during storage. .
Rx及びRyにおけるアルキル基及び1価の脂肪族炭化水素環基としては、R1c〜R7cにおけると同様のアルキル基及び1価の脂肪族炭化水素環基を挙げることができ、2−オキソアルキル基、2−オキソ脂肪族炭化水素環基、アルコキシカルボニルメチル基がより好ましい。 Examples of the alkyl group and monovalent aliphatic hydrocarbon ring group in R x and R y include the same alkyl group and monovalent aliphatic hydrocarbon ring group as in R 1c to R 7c , and 2- An oxoalkyl group, a 2-oxoaliphatic hydrocarbon ring group, and an alkoxycarbonylmethyl group are more preferable.
Rx及びRyは、好ましくは炭素数4以上のアルキル基又は1価の脂肪族炭化水素環基であり、より好ましくは炭素数6以上、更に好ましくは炭素数8以上のアルキル基又は1価の脂肪族炭化水素環基である。 R x and R y are preferably an alkyl group having 4 or more carbon atoms or a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, more preferably an alkyl group having 6 or more carbon atoms, more preferably 8 or more carbon atoms, or a monovalent group. An aliphatic hydrocarbon ring group.
次に、前記一般式(ZII)の場合、一般式(ZII)中、R204及びR205は、各々独立に、アリール基、アルキル基又は1価の脂肪族炭化水素環基を表すが、アリール基、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基の具体例としては、前述の(ZI−1)基で挙げたアリール基、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基と同様のものを挙げることができる。 Next, in the case of the general formula (ZII), in the general formula (ZII), R 204 and R 205 each independently represents an aryl group, an alkyl group, or a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group. Specific examples of the group, alkyl group, and monovalent aliphatic hydrocarbon ring group are the same as the aryl group, alkyl group, and monovalent aliphatic hydrocarbon ring group mentioned in the above (ZI-1) group. Can be mentioned.
次に、一般式(III)のZ3は、活性光線又は放射線の照射により、イミド酸基あるいはメチド酸基となるオニウム塩を表すが、Z3により表わされるオニウム塩としては、スルホニウム塩あるいはヨードニウム塩が好ましく、下記一般式(ZIII)あるいは(ZIV)で表される構造が好ましい。
一般式(ZIII)及び(ZIV)中、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5は、各々独立に、−CO−又は−SO2−を表し、より好ましくは、−SO2−である。 In general formulas (ZIII) and (ZIV), Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , and Z 5 each independently represent —CO— or —SO 2 —, and more preferably —SO 2 —. It is.
Rz1、Rz2、Rz3は、各々独立に、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、アリール基、アラルキル基を表す。水素原子の一部又は全部がフッ素原子又はフルオロアルキル基(より好ましくはペルフルオロアルキル基)で置換された態様がより好ましく、水素原子数の30〜100%がフッ素原子で置換された態様が特に好ましい。 上記アルキル基は、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。1価の脂肪族炭化水素環基としては、炭素数3〜6の1価の脂肪族炭化水素環基がより好ましい。アリール基としては、炭素数6〜10のアリール基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。アラルキル基としては、炭素数1〜4のアルキレン基と上記アリール基が結合したアラルキル基が特に好ましい。 Rz 1 , Rz 2 and Rz 3 each independently represents an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, an aryl group or an aralkyl group. An embodiment in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group (more preferably a perfluoroalkyl group) is more preferred, and an embodiment in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms is substituted with a fluorine atom is particularly preferred. . The alkyl group is more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. As the monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group having 3 to 6 carbon atoms is more preferable. As the aryl group, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable, and a phenyl group is particularly preferable. As the aralkyl group, an aralkyl group in which an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms and the aryl group are bonded is particularly preferable.
A+は、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンを表わし、好ましくは上述した一般式(ZI)におけるスルホニウムカチオン及び一般式(ZII)におけるヨードニウムカチオン構造が挙げられる。 A + represents a sulfonium cation or an iodonium cation, and preferred examples include the sulfonium cation in the general formula (ZI) and the iodonium cation structure in the general formula (ZII).
一般式(I)の繰り返し単位に対応する重合性モノマー単位について、活性光線又は放射線の照射によりカチオンが脱離して生成するスルホン酸単位を、以下に例示する。
次に、一般式(II)の繰り返し単位に対応する重合性モノマー単位について、活性光線又は放射線の照射によりカチオンが離脱して生成するスルホン酸単位として、以下に例示する。
次に、一般式(III)の繰り返し単位に対応する重合性モノマー単位について、活性光線又は放射線の照射によりカチオンが離脱して生成するイミド酸、メチド酸単位を、以下に例示する。
一般式(I)〜(III)の繰り返し単位に対応する重合性化合物は、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、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。また、US5554664、J.Fluorine Chem. 105(2000)129−136、J.Fluorine Chem. 116(2002)45−48に記載されている方法を用いても容易に合成することができる。 The polymerizable compound corresponding to the repeating units of the general formulas (I) to (III) is, for example, by selectively reacting one sulfonyl halide part of a bissulfonyl halide compound with an amine, alcohol, etc., to form a sulfonamide bond, sulfone After forming an acid ester bond, it can be obtained by a method of hydrolyzing the other sulfonyl halide moiety or a method of opening a cyclic sulfonic anhydride with an amine or alcohol. Also, US Pat. Fluorine Chem. 105 (2000) 129-136; Fluorine Chem. 116 (2002) 45-48 can also be easily synthesized.
一般式(I)〜(III)におけるZ1〜Z3により表わされるオニウム塩のカチオンの具体例を以下に示す。
また以下の表1に、一般式(I)〜(III)の繰り返し単位に対応する重合性化合物(M)の具体例を、カチオン構造(上記例示の(Z−1)〜(Z−58))とアニオン構造(先に例示の(I−1)〜(I−16)、(II−1)〜(II−21)、(III−1)〜(III−16)における有機酸の水素原子を除いたアニオン)の組み合わせとして示す。
樹脂(P)中における繰り返し単位(A)の含有率は、樹脂(P)の全繰り返し単位に対して、0.5〜80モル%の範囲が好ましく、より好ましくは1〜60モル%の範囲であり、更に好ましくは3〜40モル%の範囲である。 The content of the repeating unit (A) in the resin (P) is preferably in the range of 0.5 to 80 mol%, more preferably in the range of 1 to 60 mol% with respect to all the repeating units of the resin (P). More preferably, it is the range of 3-40 mol%.
本発明の樹脂(P)は、上記のような側鎖に酸アニオンを発生するイオン性構造部位を有する繰り返し単位(A)を有しているため、特に、露光ラチチュードと解像性とが優れる。これは、酸が拡散しすぎることが抑制されるためであると考えられる。 Since the resin (P) of the present invention has a repeating unit (A) having an ionic structure site that generates an acid anion in the side chain as described above, the exposure latitude and resolution are particularly excellent. . This is presumably because the acid is prevented from diffusing too much.
〔繰り返し単位(C)〕
繰り返し単位(C)は、酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を発生する繰り返し単位(以下、「酸分解性基を有する繰り返し単位」と称することがある)である。
[Repeating unit (C)]
The repeating unit (C) is a repeating unit that is decomposed by the action of an acid to generate an alkali-soluble group (hereinafter sometimes referred to as “a repeating unit having an acid-decomposable group”).
酸分解性基として好ましい基は、アルカリ可溶性の水素原子を酸により脱離する基で置換した基であって、アルカリ可溶性の水素原子を有する基としてはフェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基が好ましく、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)が特に好ましい。また、酸により脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R01)(R02)(OR39)、−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38)、−C(R01)(R02)−C(=O)−O−C(R36)(R37)(R38)、−CH(R36)(Ar)等を挙げることができ、上式中、R36〜R39は各々独立に、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、1価の芳香環基、アルキレン基と1価の芳香環基を組み合わせた基又はアルケニル基を表し、R01及びR02は各々独立に、水素原子、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、1価の芳香環基、アルキレン基と1価の芳香環基を組み合わせた基又はアルケニル基を表し、Arは1価の芳香環基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。 A preferred group as the acid-decomposable group is a group obtained by substituting an alkali-soluble hydrogen atom with a group capable of leaving by an acid. Examples of the group having an alkali-soluble hydrogen atom include a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, and a fluorinated alcohol group. A sulfonic acid group and a sulfonamide group are preferable, and a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, and a fluorinated alcohol group (preferably hexafluoroisopropanol) are particularly preferable. Examples of a group released by an acid, e.g., -C (R 36) (R 37) (R 38), - C (R 01) (R 02) (OR 39), - C (= O) - O-C (R 36) ( R 37) (R 38), - C (R 01) (R 02) -C (= O) -O-C (R 36) (R 37) (R 38), - CH (R 36 ) (Ar) and the like can be mentioned. In the above formula, R 36 to R 39 are each independently an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, a monovalent aromatic ring group, an alkylene group. Represents a group or alkenyl group in which a group and a monovalent aromatic ring group are combined, and R 01 and R 02 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, or a monovalent aromatic ring group. And represents a group or alkenyl group in which an alkylene group and a monovalent aromatic ring group are combined, and Ar represents a monovalent aromatic ring group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
繰り返し単位(C)としては、下記一般式(C1)で表される繰り返し単位がより好ましい。
一般式(C1)中、R53は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表し、R54は水素原子を表し、R55は、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基又は芳香環基を表し、R56は芳香環基を表す。R55及びR56は互いに結合して環を形成してもよい。 In the general formula (C1), R 53 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group, R 54 represents a hydrogen atom, R 55 represents an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group. Or represents an aromatic ring group, and R 56 represents an aromatic ring group. R 55 and R 56 may combine with each other to form a ring.
一般式(C1)について、更に詳細に説明する。 General formula (C1) will be described in more detail.
まずR53に関して以下に述べる。アルキル基としては、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ヘキシル基など炭素数1〜10のアルキル基やトリフルオロメチル基、ヒドロキシメチル基、クロロメチル基のような置換アルキル基が挙げられ、より好ましくは炭素数1〜3のアルキル基が挙げられる。1価の脂肪族炭化水素環基としては、好ましくはシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基のような炭素数3〜8で単環型の1価の脂肪族炭化水素環基が挙げられる。ハロゲン原子としてはフッ素原子が特に好ましい。アルコキシカルボニル基に含まれるアルキル基としては、上記R53におけるアルキル基と同様のものが好ましい。 First, R 53 will be described below. As the alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a hexyl group, a trifluoromethyl group, a hydroxymethyl group, A substituted alkyl group such as a chloromethyl group is exemplified, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferred. The monovalent aliphatic hydrocarbon ring group is preferably a monovalent monovalent aliphatic hydrocarbon ring group having 3 to 8 carbon atoms such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. As the halogen atom, a fluorine atom is particularly preferable. As the alkyl group contained in the alkoxycarbonyl group, the same alkyl groups as those described above for R 53 are preferable.
次にR55に関して以下に述べる。アルキル基としては、好ましくはメチル基、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1〜4の炭素数のアルキル基が挙げられ、1価の脂肪族炭化水素環基としては、好ましくはシクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環や、ノルボニル基、アダマンチル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基等の多環の、炭素数3〜20の脂肪族炭化水素環基が挙げられ、芳香環基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。 Next, R 55 will be described below. Preferred examples of the alkyl group include alkyl groups 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, and a t-butyl group. The aliphatic hydrocarbon ring group is preferably a monocyclic ring such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic group such as a norbornyl group, an adamantyl group, a tetracyclodecanyl group, or a tetracyclododecanyl group having 3 to 3 carbon atoms. 20 aliphatic hydrocarbon ring groups are exemplified, and examples of the aromatic ring group include a phenyl group and a naphthyl group.
R56で表される芳香環基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、又は、フルオレン基等の炭素数6〜20のものが好ましく、炭素数6〜15のものがより好ましい。 As the aromatic ring group represented by R 56 , those having 6 to 20 carbon atoms such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, or fluorene group are preferable, and those having 6 to 15 carbon atoms are more preferable.
以下に、一般式(C1)で表される繰り返し単位の具体例を示す。
中でも、下記に示す繰り返し単位がより好ましい。
本発明の樹脂(P)中における繰り返し単位(C)の含有率は、樹脂(P)の全繰り返し単位に対して、5〜80モル%の範囲が好ましく、7〜70モル%の範囲が特に好ましい。また、樹脂中の繰り返し単位(A)と繰り返し単位(C)との比率(Aのモル数/Bのモル数)は、0.04〜1.0が好ましく、0.05〜0.9がより好ましく、0.06〜0.8が特に好ましい。 The content of the repeating unit (C) in the resin (P) of the present invention is preferably in the range of 5 to 80 mol%, particularly in the range of 7 to 70 mol%, based on all the repeating units of the resin (P). preferable. The ratio of the repeating unit (A) to the repeating unit (C) in the resin (number of moles of A / number of moles of B) is preferably 0.04 to 1.0, and preferably 0.05 to 0.9. More preferred is 0.06 to 0.8.
〔繰り返し単位(D)〕
本発明の樹脂(P)は、前記繰り返し単位(A)及び繰り返し単位(C)とは異なる、芳香環基を有する繰り返し単位(D)をさらに有していることが好ましい。樹脂(P)が繰り返し単位(D)を有することにより、アウトバンド光をさらに効率良く吸収することができ、パターン形成性もさらに向上する。繰り返し単位(D)としては、例えば、下記一般式(D1)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
It is preferable that the resin (P) of the present invention further has a repeating unit (D) having an aromatic ring group, which is different from the repeating unit (A) and the repeating unit (C). When the resin (P) has the repeating unit (D), the out-band light can be absorbed more efficiently, and the pattern formability is further improved. As a repeating unit (D), the repeating unit represented by the following general formula (D1) can be mentioned, for example.
式(D1)中、R43は、水素原子、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表し、Qは、芳香環基を含有する基を表す。 In formula (D1), R 43 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group, and Q represents a group containing an aromatic ring group. .
R43の具体例としては、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基がより好ましく、水素原子、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基(−CF3)、ヒドロキシメチル基(−CH2−OH)、クロロメチル基(−CH2−Cl)、フッ素原子が特に好ましい。 Specific examples of R 43 are more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group, and a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a trifluoromethyl group (—CF 3 ), a hydroxymethyl group (—CH 2 —). OH), a chloromethyl group (—CH 2 —Cl), and a fluorine atom are particularly preferable.
一般式(D1)において、Qは、例えばフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントリル基のような芳香族基であり、更に好ましくはフェニル基である。 In the general formula (D1), Q is an aromatic group such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group, or a phenanthryl group, and more preferably a phenyl group.
一般式(D1)で表される繰り返し単位としては、下記一般式(D3)で表される繰り返し単位がより好ましい。
式(D3)において、R43は上記一般式(D1)と同じであり、X1は単結合又は2価の連結基を表し、Ar4は(n+1)価の芳香環基を表し、nは1〜4の整数を表す。 In the formula (D3), R 43 is the same as in the general formula (D1), X 1 represents a single bond or a divalent linking group, Ar 4 represents an (n + 1) valent aromatic ring group, and n represents The integer of 1-4 is represented.
X1としては、単結合、−COO−、−CONH−、−OCO−、−CO−、−S−、−SO−、−SO2−、これらとアルキレン基を連結した基が好ましく、単結合、−COO−、−CONH−、−SO2−又は−SO3−がより好ましい。 X 1 is preferably a single bond, —COO—, —CONH—, —OCO—, —CO—, —S—, —SO—, —SO 2 —, or a group in which these and an alkylene group are linked. , —COO—, —CONH—, —SO 2 — or —SO 3 — is more preferable.
Ar4は、nが1の場合、例えばフェニレン基、トリレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基などの炭素数6〜18のアリーレン基、あるいは、例えば、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ベンゾピロール、トリアジン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、チアゾール等のヘテロ環を含む2価の芳香環基を挙げることができ、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基が特に好ましい。nが2〜4以上の場合は、上記で挙げた2価の芳香環基に対応する3価〜5価の芳香環基が好ましい。 Ar 4 is, when n is 1, for example, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms such as a phenylene group, a tolylene group, a naphthylene group, an anthracenylene group, or, for example, thiophene, furan, pyrrole, benzothiophene, benzofuran, benzopyrrole , Triazine, imidazole, benzimidazole, triazole, thiadiazole, thiazole and the like, and divalent aromatic ring groups including a heterocycle can be exemplified, and a phenylene group, a naphthylene group, and a biphenylene group are particularly preferable. When n is 2 to 4 or more, a trivalent to pentavalent aromatic ring group corresponding to the divalent aromatic ring group mentioned above is preferable.
以下に、樹脂(P)に含まれる繰り返し単位(D)の具体例を示すが、式中、aは0〜2の整数を表す。
樹脂(P)中の繰り返し単位(D)の含有率は、樹脂(P)全繰り返し単位に対して、5〜90モル%の範囲であることが好ましく、より好ましくは10〜80モル%の範囲であり、更に好ましくは20〜70モル%の範囲である。樹脂(P)に含まれる繰り返し単位(D)は2種類以上を組み合わせて含んでもよい。 The content of the repeating unit (D) in the resin (P) is preferably in the range of 5 to 90 mol%, more preferably in the range of 10 to 80 mol% with respect to all the repeating units of the resin (P). More preferably, it is the range of 20-70 mol%. The repeating unit (D) contained in the resin (P) may contain a combination of two or more types.
本発明において、樹脂(P)における繰り返し単位(D)の含有率(モル%)は、前記繰り返し単位(C)の含有率と同等又はそれ以上であることが好ましい。 In the present invention, the content (mol%) of the repeating unit (D) in the resin (P) is preferably equal to or higher than the content of the repeating unit (C).
〔繰り返し単位(E)〕
樹脂(P)は、更に、アルカリ現像液の作用で分解しアルカリ現像液中への溶解速度が増大する基を有する繰り返し単位(E)を有することが好ましく、そのような基として、ラクトン構造、フェニルエステル構造などが挙げられる。
[Repeating unit (E)]
The resin (P) preferably further has a repeating unit (E) having a group that decomposes under the action of an alkali developer and increases the dissolution rate in the alkali developer, and as such a group, a lactone structure, Examples thereof include a phenyl ester structure.
繰り返し単位(E)としては、下記一般式(E1)で表される繰り返し単位がより好ましい。
一般式(E1)中、Vは、アルカリ現像液の作用で分解しアルカリ現像液中への溶解速度が増大する基を表し、Abは、単結合もしくは2価の連結基を表し、Rb0は、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。 In general formula (E1), V represents a group that decomposes under the action of an alkali developer and increases the dissolution rate in the alkali developer, Ab represents a single bond or a divalent linking group, and Rb 0 represents , A hydrogen atom, a halogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms).
上記Vは、好ましくはエステル結合を有する基であり、中でもラクトン構造を有する基がより好ましい。 V is preferably a group having an ester bond, and more preferably a group having a lactone structure.
ラクトン構造を有する基としては、好ましくは5〜7員環ラクトン構造であり、5〜7員環ラクトン構造にビシクロ構造、スピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環しているものが好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)のいずれかで表されるラクトン構造を有することがより好ましい。また、ラクトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。好ましいラクトン構造としては、(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−6)、(LC1−13)、(LC1−14)、(LC1−17)で表されるラクトン構造が挙げられる。
上記構造中、Rb2は置換基であり、n2は0〜4の整数を表す。好ましいRb2としては、炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、酸分解性基である。 In the above structure, Rb 2 is a substituent, and n 2 represents an integer of 0 to 4. Preferred Rb 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, or an acid-decomposable group.
ラクトン基を有する繰り返し単位は、通常光学異性体が存在するが、いずれの光学異性体を用いてもよい。また、1種の光学異性体を単独で用いても、複数の光学異性体を混合して用いてもよい。 The repeating unit having a lactone group usually has an optical isomer, but any optical isomer may be used. One optical isomer may be used alone, or a plurality of optical isomers may be mixed and used.
Abとしては、例えば、単結合、アルキレン基、単環又は多環の脂肪族炭化水素環構造を有する2価の連結基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、又はこれらを組み合わせた2価の連結基があげられ、好ましくは、単結合、−Ab1−CO2−で表される2価の連結基である。ここで上記Ab1は、直鎖状又は分岐状のアルキレン基、単環又は多環の脂肪族炭化水素環基であり、好ましくはメチレン基、エチレン基、シクロヘキシレン基、アダマンチレン基、ノルボルニレン基である。 Examples of Ab include a single bond, an alkylene group, a divalent linking group having a monocyclic or polycyclic aliphatic hydrocarbon ring structure, an ether group, an ester group, a carbonyl group, or a divalent linking that combines these groups. A group, preferably a single bond or a divalent linking group represented by -Ab 1 -CO 2- . Here, Ab 1 is a linear or branched alkylene group, a monocyclic or polycyclic aliphatic hydrocarbon ring group, preferably a methylene group, an ethylene group, a cyclohexylene group, an adamantylene group, or a norbornylene group. It is.
以下に、繰り返し単位(E)の具体例を示す。式中、Rxは、H、CH3、CH2OH、又はCF3を表す。
樹脂(P)中の繰り返し単位(E)の含有率は、樹脂(P)の全繰り返し単位に対して、0.5〜80モル%の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜60モル%の範囲であり、更に好ましくは2〜40モル%の範囲である。繰り返し単位(E)は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The content of the repeating unit (E) in the resin (P) is preferably in the range of 0.5 to 80 mol%, more preferably 1 to 60 mol based on all repeating units of the resin (P). %, More preferably in the range of 2 to 40 mol%. Two or more repeating units (E) may be used in combination.
樹脂(P)は、例えば、各構造に対応する不飽和モノマーのラジカル、カチオン、又はアニオン重合により合成することができる。また各構造の前駆体に相当する不飽和モノマーを用いて重合した後に、高分子反応を行うことにより目的とする樹脂を得ることも可能である。 The resin (P) can be synthesized, for example, by radical, cation, or anionic polymerization of an unsaturated monomer corresponding to each structure. It is also possible to obtain the desired resin by conducting a polymer reaction after polymerization using an unsaturated monomer corresponding to the precursor of each structure.
例えば、一般的合成方法としては、不飽和モノマー及び重合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、加熱溶剤に不飽和モノマーと重合開始剤の溶液を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。 For example, as a general synthesis method, an unsaturated monomer and a polymerization initiator are dissolved in a solvent, and a batch polymerization method in which polymerization is performed by heating, a solution of an unsaturated monomer and a polymerization initiator in a heating solvent for 1 to 10 hours. The dropping polymerization method etc. which are dropped and added over are mentioned, and the dropping polymerization method is preferable.
本発明に係る樹脂(P)の分子量は、特に制限されないが、重量平均分子量が1000〜100000の範囲であることが好ましく、1500〜60000の範囲であることがより好ましく、2000〜30000の範囲であることが特に好ましい。ここで、樹脂の重量平均分子量は、GPC(キャリア:THFあるいはN−メチル−2−ピロリドン(NMP))によって測定したポリスチレン換算分子量を示す。 The molecular weight of the resin (P) according to the present invention is not particularly limited, but the weight average molecular weight is preferably in the range of 1000 to 100,000, more preferably in the range of 1500 to 60000, and in the range of 2000 to 30000. It is particularly preferred. Here, the weight average molecular weight of the resin indicates a molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC (carrier: THF or N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)).
また分散度(Mw/Mn)は、好ましくは1.00〜5.00、より好ましくは1.03〜3.50であり、更に好ましくは、1.05〜2.50である。 The dispersity (Mw / Mn) is preferably 1.00 to 5.00, more preferably 1.03 to 3.50, and still more preferably 1.05 to 2.50.
また本発明に係る樹脂の性能を向上させる目的で、樹脂(P)は、耐ドライエッチング性を著しく損なわない範囲で、更に他の重合性モノマー由来の繰り返し単位を含んでいても良い。使用することができる他の重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類、クロトン酸エステル類などから選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物である。 For the purpose of improving the performance of the resin according to the present invention, the resin (P) may further contain a repeating unit derived from another polymerizable monomer as long as the dry etching resistance is not significantly impaired. Examples of other polymerizable monomers that can be used include (meth) acrylic acid esters, (meth) acrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, styrenes, and crotonic acid esters. It is a compound having one addition polymerizable unsaturated bond.
本発明の樹脂(P)の含有率は、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物中の全固形分を基準にして、30〜99.99質量%が好ましく、50〜99.97質量%がより好ましく、70〜99.95質量%が特に好ましい。 The content of the resin (P) of the present invention is preferably 30 to 99.99% by mass, based on the total solid content in the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention, and preferably 50 to 99. 97 mass% is more preferable, and 70-99.95 mass% is especially preferable.
樹脂(P)の好ましい具体例としては、例えば、前記一般式(I)〜(III)で表される繰り返し単位の具体例から選択される1種以上の繰り返し単位(A)/前記一般式(B1)で表される繰り返し単位の具体例から選択される1種以上の繰り返し単位(B)/前記一般式(C1)で表される繰り返し単位の具体例から選択される1種以上の繰り返し単位(C)を有する樹脂、前記一般式(I)〜(III)で表される繰り返し単位の具体例から選択される1種以上の繰り返し単位(A)/前記一般式(B1)で表される繰り返し単位の具体例から選択される1種以上の繰り返し単位(B)/前記一般式(C1)で表される繰り返し単位の具体例から選択される1種以上の繰り返し単位(C)/前記一般式(D3)で表される繰り返し単位の具体例から選択される1種以上の繰り返し単位(D)を有する樹脂を挙げることができる。 Preferred specific examples of the resin (P) include, for example, one or more repeating units (A) selected from the specific examples of the repeating units represented by the general formulas (I) to (III) / the general formula ( One or more repeating units (B) selected from the specific examples of the repeating units represented by B1) / one or more repeating units selected from the specific examples of the repeating units represented by the general formula (C1) Resin having (C), represented by one or more repeating units (A) selected from specific examples of repeating units represented by the general formulas (I) to (III) / represented by the general formula (B1) One or more repeating units (B) selected from specific examples of repeating units / one or more repeating units (C) selected from specific examples of repeating units represented by the general formula (C1) / general The repeating unit represented by the formula (D3) 1 or more repeating units selected from the specific examples (D) can be exemplified resins having.
樹脂(P)のより好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物には、必要に応じて更に、塩基性化合物、酸の作用により分解してアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する樹脂、従来型の光酸発生剤、界面活性剤、酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、光増感剤、現像液に対する溶解促進性化合物、及び/又はプロトンアクセプター性官能基を有する化合物等を含有させることができる。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may further include a basic compound, a resin that decomposes by the action of an acid to increase the dissolution rate in an aqueous alkaline solution, and a conventional photoacid generator. Agents, surfactants, acid-decomposable dissolution inhibiting compounds, dyes, plasticizers, photosensitizers, compounds that promote dissolution in developers, and / or compounds having proton acceptor functional groups, and the like. .
[2]塩基性化合物
本願発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、塩基性化合物として含窒素有機塩基性化合物含有することが好ましい。
[2] Basic compound The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention preferably contains a nitrogen-containing organic basic compound as a basic compound.
使用可能な塩基性化合物は、例えば以下の(1)〜(4)に分類される化合物が好ましく用いられる。 As the usable basic compound, for example, compounds classified into the following (1) to (4) are preferably used.
(1)2または3級アミノ化合物
これらの化合物の具体例としては、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−デシルアミン、トリイソデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ジデシルアミン、メチルオクタデシルアミン、ジメチルウンデシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、メチルジオクタデシルアミン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン、2,4,6−トリ(t−ブチル)アニリン、トリエタノールアミン、N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、トリス(メトキシエトキシエチル)アミンや、US6040112号明細書のカラム3、60行目以降に例示の化合物などが挙げられる。
(1) Secondary or tertiary amino compounds Specific examples of these compounds include tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-octylamine, tri-n-decylamine, triisodecylamine, and dicyclohexyl. Methylamine, tetradecylamine, pentadecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, didecylamine, methyloctadecylamine, dimethylundecylamine, N, N-dimethyldodecylamine, methyldioctadecylamine, N, N-dibutylaniline, N , N-dihexylaniline, 2,6-diisopropylaniline, 2,4,6-tri (t-butyl) aniline, triethanolamine, N, N-dihydroxyethylaniline, tris (methoxyethoxyethyl) amine, US6040112 Examples of the compounds and the like are mentioned in column 3, line 60 of the specification.
(2)含窒素複素環を有する化合物
これらの化合物の具体例としては、2−フェニルベンゾイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾールなど、N−ヒドロキシエチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ジメチルアミノピリジン、アンチピリン、ヒドロキシアンチピリン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−ウンデカ−7−エンなどが挙げられる。
(2) Compounds having a nitrogen-containing heterocycle Specific examples of these compounds include 2-phenylbenzimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, N-hydroxyethylpiperidine, bis (1,2,2, 6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, 4-dimethylaminopyridine, antipyrine, hydroxyantipyrine, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4 .0] -undec-7-ene and the like.
(3)フェノキシ基を有するアミン化合物
これらの化合物の具体例としては、2−[2−{2−(2,2−ジメトキシ−フェノキシエトキシ)エチル}−ビス−(2−メトキシエチル)]−アミンや、米国特許出願公開第2007/0224539号明細書の段落[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)などが挙げられる。
(3) Amine compounds having a phenoxy group Specific examples of these compounds include 2- [2- {2- (2,2-dimethoxy-phenoxyethoxy) ethyl} -bis- (2-methoxyethyl)]-amine. And compounds (C1-1) to (C3-3) exemplified in paragraph [0066] of US Patent Application Publication No. 2007/02245539.
(4)アンモニウム塩
これらの化合物の具体例としては、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドに代表されるテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドがあげられる。
塩基性化合物の使用量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分を基準として、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
(4) Ammonium salts Specific examples of these compounds include tetraalkylammonium hydroxides typified by tetrabutylammonium hydroxide.
The usage-amount of a basic compound is 0.001-10 mass% normally on the basis of the total solid of actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, Preferably it is 0.01-5 mass%.
光酸発生剤/塩基性化合物のモル比は、2.5〜300であることが好ましい(ここでいう「光酸発生剤」は、上述した樹脂(P)における繰り返し単位(A)と、樹脂(P)以外に添加される光酸発生剤の両方を含む)。即ち、感度及び解像度の点からモル比が2.5以上であることが好ましく、露光後加熱処理までの間に経時的にパターンの太りが生じることによる解像度の低下を抑制する点から、300以下であることが好ましい。このモル比は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。 The molar ratio of the photoacid generator / basic compound is preferably 2.5 to 300 (here, “photoacid generator” refers to the repeating unit (A) in the resin (P) described above and the resin. (Including both (P) and a photoacid generator added). That is, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is 300 or less from the viewpoint of suppressing a decrease in resolution due to the occurrence of pattern thickening over time before post-exposure heat treatment. It is preferable that This molar ratio is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.
[3]酸の作用により分解してアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する樹脂
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、樹脂(P)以外に、酸の作用により分解してアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する樹脂を含有していてもよい。
[3] Resin that decomposes by the action of an acid to increase the dissolution rate in an aqueous alkali solution The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is decomposed by the action of an acid and becomes alkaline in addition to the resin (P). You may contain resin which the melt | dissolution rate with respect to aqueous solution increases.
酸の作用により分解してアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」ともいう)は、樹脂の主鎖又は側鎖、或いは、主鎖及び側鎖の両方に、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(酸分解性基)を有する樹脂である。この内、酸分解性基を側鎖に有する樹脂がより好ましい。 Resins that decompose due to the action of an acid and increase the dissolution rate in an alkaline aqueous solution (hereinafter also referred to as “acid-decomposable resins”) are not included in the main chain or side chain of the resin, or both of the main chain and side chain. It is a resin having a group (acid-decomposable group) that decomposes by the action of and produces an alkali-soluble group. Among these, a resin having an acid-decomposable group in the side chain is more preferable.
酸分解性樹脂は、欧州特許254853号明細書、特開平2−25850号公報、同3−223860号公報、同4−251259号公報等に開示されているように、アルカリ可溶性樹脂に酸で分解し得る基の前駆体を反応させる、若しくは、酸で分解し得る基の結合したアルカリ可溶性樹脂モノマーを種々のモノマーと共重合して得ることができる。 The acid-decomposable resin is decomposed with an acid into an alkali-soluble resin as disclosed in European Patent No. 254853, JP-A-2-25850, JP-A-3-223860, JP-A-4-251259, and the like. It can be obtained by reacting a precursor of a group capable of being reacted or copolymerizing an alkali-soluble resin monomer having an acid-decomposable group bonded thereto with various monomers.
酸分解性基として具体的には、前述した本発明の樹脂で説明した酸分解性基(例えば、樹脂(P)における繰り返し単位(C)において説明した酸分解性基)と同様の基を好ましい例として挙げることができる。 Specifically, the acid-decomposable group is preferably the same group as the acid-decomposable group described in the above-described resin of the present invention (for example, the acid-decomposable group described in the repeating unit (C) in the resin (P)). As an example.
前記アルカリ可溶性基を有する樹脂としては、例えば、以下に示す繰り返し単位を含有するアルカリ可溶性樹脂が挙げられる。
樹脂中の全繰り返し単位数に対する酸分解性基を有する繰り返し単位数の割合は、好ましくは0.01〜0.7、より好ましくは0.05〜0.50、更に好ましくは0.05〜0.40である。 The ratio of the number of repeating units having an acid-decomposable group to the total number of repeating units in the resin is preferably 0.01 to 0.7, more preferably 0.05 to 0.50, still more preferably 0.05 to 0. .40.
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が樹脂(P)以外に酸分解性樹脂を含有する場合、配合量は、組成物の全固形分中0.1〜70質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜50質量%、更により好ましくは0.1〜30質量%である。 When the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention contains an acid-decomposable resin in addition to the resin (P), the blending amount is 0.1 to 70% by mass in the total solid content of the composition. More preferably, it is 0.1-50 mass%, More preferably, it is 0.1-30 mass%.
[4]溶剤
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、溶剤を含有することが好ましい。特に、常圧(760mmHg)で、沸点が150℃以下の溶剤が好ましい。
[4] Solvent The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention preferably contains a solvent. In particular, a solvent having a normal pressure (760 mmHg) and a boiling point of 150 ° C. or less is preferable.
好ましい溶剤としては、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)、環を含有しても良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、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤を挙げることができる。 Preferred solvents include, for example, alkylene glycol monoalkyl ether carboxylates, alkylene glycol monoalkyl ethers, alkyl lactate esters, alkyl alkoxypropionates, cyclic lactones (preferably having 4 to 10 carbon atoms), and monoketones that may contain a ring. Examples include organic solvents such as compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms), alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate, and alkyl pyruvate.
さらに好ましく使用できる溶剤としては、2−ヘプタノン、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸−2−エトキシエチル、酢酸−2−(2−エトキシエトキシ)エチル、プロピレンカーボネートが挙げられる。特に好ましい溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。 More preferably usable solvents include 2-heptanone, cyclopentanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, 3-ethoxypropion. Examples include ethyl acetate, ethyl pyruvate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, and propylene carbonate. Particularly preferred solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether.
本発明の組成物全量中における溶剤(沸点が150℃以上のものも、そうでないものも全て含む)の使用量は、所望の膜厚等に応じて適宜調整可能であるが、一般的には、組成物の全固形分における濃度が0.3〜15質量%、好ましくは0.5〜8.0質量%、より好ましくは1.0〜4.0質量%、最も好ましくは1.0〜2.0質量%となるように調製される。 The amount of the solvent (including those having a boiling point of 150 ° C. or higher) in the total amount of the composition of the present invention can be appropriately adjusted depending on the desired film thickness, etc. The concentration in the total solid content of the composition is 0.3 to 15% by mass, preferably 0.5 to 8.0% by mass, more preferably 1.0 to 4.0% by mass, and most preferably 1.0 to It is prepared so that it may become 2.0 mass%.
[5]界面活性剤
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、更に界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤やシリコン系界面活性剤が好ましく、例えば、大日本インキ化学工業(株)製のメガファックF177、メガファックR08、OMNOVA社製のPF656、PF6320、トロイケミカル(株)製のトロイゾルS−366、住友スリーエム(株)製のフロラードFC430、信越化学工業(株)製のポリシロキサンポリマーKP−341などが挙げられる。
[5] Surfactant The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention preferably further contains a surfactant. As the surfactant, a fluorine-based surfactant or a silicon-based surfactant is preferable. Examples include Troisol S-366 manufactured by Co., Ltd., Florard FC430 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., and polysiloxane polymer KP-341 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
また、その他の界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類などが挙げられる。 Examples of other surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene alkyl aryl ethers.
界面活性剤の使用量は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の全固形分に対し、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.001〜1質量%である。 [6]酸分解性溶解阻止化合物
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、酸の作用により分解してアルカリ現像液中への溶解速度が増大する、分子量3000以下の溶解阻止化合物(以下、「溶解阻止化合物」ともいう)を含有することができる。
The amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.001 to 1% by mass, based on the total solid content of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition. [6] Acid-decomposable dissolution inhibiting compound The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is decomposed by the action of an acid to increase the dissolution rate in an alkali developer, and has a molecular weight of 3000 or less. A compound (hereinafter, also referred to as “dissolution inhibiting compound”) can be contained.
溶解阻止化合物としては、Proceeding of SPIE,2724, 355 (1996)に記載されている酸分解性基を含むコール酸誘導体の様な、酸分解性基を含有する脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。酸分解性基、脂環式構造としては、前記酸分解性樹脂のところで説明したものと同様のものが挙げられる。 The dissolution inhibiting compound is preferably an alicyclic or aliphatic compound containing an acid-decomposable group such as a cholic acid derivative containing an acid-decomposable group described in Proceeding of SPIE, 2724, 355 (1996). . Examples of the acid-decomposable group and alicyclic structure are the same as those described for the acid-decomposable resin.
また、フェノール化合物のフェノール性水酸基を酸分解基で置換した構造を含有するものも好ましい。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、更に好ましくは2〜6個含有するものである。
Moreover, what contains the structure which substituted the phenolic hydroxyl group of the phenol compound by the acid-decomposable group is also preferable. As a phenol compound, what contains 1-9 phenol frame | skeleton is preferable, More preferably, it contains 2-6 pieces.
[7]その他の成分
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、染料を含有してもよい。好適な染料としては油性染料及び塩基性染料がある。
露光による酸発生効率を向上させるため、更に、光増感剤を添加することができる。 また、本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、現像液に対する溶解促進性化合物を含有してもよい。本発明で使用できる現像液に対する溶解促進性化合物は、フェノール性OH基を2個以上、又はカルボキシ基を1個以上有する分子量1,000以下の低分子化合物である。カルボキシ基を有する場合は脂環族又は脂肪族化合物が好ましい。このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4916210号、欧州特許第219294号に記載のものを挙げることができる。
[7] Other components The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may contain a dye. Suitable dyes include oily dyes and basic dyes.
In order to improve the acid generation efficiency by exposure, a photosensitizer can be further added. Further, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention may contain a compound that promotes dissolution in a developer. The dissolution accelerating compound for the developer that can be used in the present invention is a low molecular weight compound having a molecular weight of 1,000 or less and having two or more phenolic OH groups or one or more carboxy groups. When it has a carboxy group, an alicyclic or aliphatic compound is preferable. Examples of such a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less include those described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, and European Patent 219294.
また、特開2006−208781号公報や、特開2007−286574号公報等に記載の、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物も、本願組成物に対して好適に用いることができる。 In addition, compounds having a proton acceptor functional group described in JP-A No. 2006-208781 and JP-A No. 2007-286574 can be suitably used for the composition of the present application.
[8]パターン形成方法
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物は、基板など支持体上に塗布され、膜を形成する。このレジスト膜の膜厚は特に規定されないが、0.02〜0.1μmであることが好ましく、0.02〜0.05μmであることがより好ましく、0.02〜0.04μmであることが最も好ましい。
[8] Pattern Forming Method The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is applied on a support such as a substrate to form a film. The thickness of the resist film is not particularly limited, but is preferably 0.02 to 0.1 μm, more preferably 0.02 to 0.05 μm, and 0.02 to 0.04 μm. Most preferred.
基板上に本発明の樹脂組成物を塗布する方法としては、スピン塗布が好ましく、その回転数は1000〜3000rpmであることが好ましい。 As a method of applying the resin composition of the present invention on a substrate, spin coating is preferable, and the number of rotations is preferably 1000 to 3000 rpm.
例えば、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を、精密集積回路素子、フォトマスク、インプリント用モールドなどの製造に使用されるような基板(例:シリコン、シリコン/二酸化シリコン被覆、窒化シリコン、Cr層を有する石英基板など)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布、乾燥し、膜を形成する。なお、予め公知の反射防止膜を塗設することもできる。 For example, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition is applied to a substrate (eg, silicon, silicon / silicon dioxide coating, silicon nitride) used in the manufacture of precision integrated circuit elements, photomasks, imprint molds, and the like. A quartz substrate having a Cr layer, etc.) is coated and dried by a suitable coating method such as a spinner or a coater to form a film. In addition, a known antireflection film can be applied in advance.
当該膜に、活性光線又は放射線、好ましくは電子線(EB)、X線又はEUV光を照射し、好ましくはベーク(加熱)を行い、現像する。これにより良好なパターンを得ることができる。 The film is irradiated with actinic rays or radiation, preferably electron beam (EB), X-ray or EUV light, preferably baked (heated) and developed. Thereby, a good pattern can be obtained.
現像工程では、通常、アルカリ現像液を用いる。本発明の組成物のアルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用することができる。 In the development step, an alkali developer is usually used. Examples of the alkaline developer of the composition of the present invention include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and aqueous ammonia, and primary amines such as ethylamine and n-propylamine. Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide Alkaline aqueous solutions of cyclic amines such as quaternary ammonium salts such as pyrrole and pihelidine can be used.
更に、上記アルカリ現像液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
Furthermore, alcohols and surfactants can be added in appropriate amounts to the alkaline developer.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
なお、本発明の組成物を適用して、インプリント用モールド構造体を作製する場合の詳細については、例えば、ナノインプリントの基礎と技術開発・応用展開−ナノインプリントの基板技術と最新の技術展開−編集:平井義彦 フロンティア出版(2006年6月発行)、特許第4109085号公報、特開2008−162101号公報などを参照されたい。 For details on the production of an imprint mold structure by applying the composition of the present invention, for example, the basics of nanoimprint and technological development / application development-Nanoimprint substrate technology and latest technological development-Editing : Yoshihiko Hirai Frontier Publishing (issued in June 2006), Japanese Patent No. 4109085, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-162101, and the like.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, the content of this invention is not limited by this.
<樹脂P−1〜P−40の合成>
〔合成例1:樹脂P−13の合成〕
樹脂P−13を、下記のスキームに従って合成した。
[Synthesis Example 1: Synthesis of Resin P-13]
Resin P-13 was synthesized according to the following scheme.
(化合物(9)の合成)
100.00gの化合物(5)を、400gの酢酸エチルに溶解させた。得られた溶液を0℃に冷却し、47.60gのナトリウムメトキシド(28質量%メタノール溶液)を30分かけて滴下した。その後、これを室温で5時間に亘って撹拌した。反応溶液に酢酸エチルを加えて、有機層を蒸留水で3回洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去した。このようにして、化合物(6)(54質量%酢酸エチル溶液)131.70gを得た。
(Synthesis of Compound (9))
100.00 g of compound (5) was dissolved in 400 g of ethyl acetate. The obtained solution was cooled to 0 ° C., and 47.60 g of sodium methoxide (28 mass% methanol solution) was added dropwise over 30 minutes. This was then stirred at room temperature for 5 hours. Ethyl acetate was added to the reaction solution, and the organic layer was washed 3 times with distilled water and then dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off. In this way, 131.70 g of Compound (6) (54 mass% ethyl acetate solution) was obtained.
18.52gの化合物(6)(54質量%酢酸エチル溶液)に、56.00gの酢酸エチルを加えた。これに、31.58gの1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホニルジフルオリドを加え、0℃に冷却した。12.63gのトリエチルアミンを25.00gの酢酸エチルに溶解させた溶液を30分かけて滴下し、液温を0℃に維持したまま4時間に亘って撹拌した。酢酸エチルを加えて、有機層を飽和食塩水で3回洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去した。このようにして、32.90gの化合物(7)を得た。 56.00 g of ethyl acetate was added to 18.52 g of compound (6) (54 mass% ethyl acetate solution). To this, 31.58 g of 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1,3-disulfonyldifluoride was added and cooled to 0 ° C. A solution prepared by dissolving 12.63 g of triethylamine in 25.00 g of ethyl acetate was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was stirred for 4 hours while maintaining the liquid temperature at 0 ° C. Ethyl acetate was added, and the organic layer was washed 3 times with saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was evaporated. In this way, 32.90 g of Compound (7) was obtained.
35.00gの化合物(7)を315gのメタノールに溶解させ、0℃に冷却し、245gの1規定水酸化ナトリウム水溶液を加えて、室温で2時間撹拌した。溶媒を留去した後、酢酸エチルを加えて、有機層を飽和食塩水で3回洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去した。このようにして、34.46gの化合物(8)を得た。 35.00 g of compound (7) was dissolved in 315 g of methanol, cooled to 0 ° C., 245 g of 1N aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. After the solvent was distilled off, ethyl acetate was added, and the organic layer was washed 3 times with saturated brine and then dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off. In this way, 34.46 g of Compound (8) was obtained.
28.25gの化合物(8)を254.25gのメタノールに溶解させ、23.34gのトリフェニルスルホニウムブロミドを加え、室温で3時間撹拌した。溶媒を留去して、蒸留水を加えて、クロロホルムで3回抽出した。得られた有機層を蒸留水で3回洗浄した後、溶媒を留去した。このようにして、42.07gの化合物(9)を得た。 28.25 g of compound (8) was dissolved in 254.25 g of methanol, 23.34 g of triphenylsulfonium bromide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The solvent was distilled off, distilled water was added, and the mixture was extracted 3 times with chloroform. The obtained organic layer was washed 3 times with distilled water, and then the solvent was distilled off. In this way, 42.07 g of Compound (9) was obtained.
(樹脂(P−13)の合成)
12.45gのp−ヒドロキシスチレン(6)(53.1質量%プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液)と、5.71gの化合物(4)と、6.77gの化合物(9)と、2.38gの化合物(10)と、1.61gの重合開始剤V−601(和光純薬工業(株)製)とを、35.40gのプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に溶解させた。反応容器中に8.85gのPGMEを入れ、窒素ガス雰囲気下、85℃の系中に2時間かけて滴下した。反応溶液を4時間に亘って加熱撹拌した後、これを室温まで放冷した。
(Synthesis of Resin (P-13))
12.45 g of p-hydroxystyrene (6) (53.1 wt% propylene glycol monomethyl ether solution), 5.71 g of compound (4), 6.77 g of compound (9), and 2.38 g of compound (10) and 1.61 g of polymerization initiator V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in 35.40 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME). 8.85 g of PGME was put in the reaction vessel and dropped into the system at 85 ° C. in a nitrogen gas atmosphere over 2 hours. The reaction solution was heated and stirred for 4 hours, and then allowed to cool to room temperature.
上記反応溶液を、33gのアセトンを加えることにより希釈した。希釈した溶液を1000gのヘキサン/酢酸エチル=8/2中に滴下し、ポリマーを沈殿させ、ろ過した。250gのヘキサン/酢酸エチル=8/2を用いて、ろ過した固体のかけ洗いを行なった。得られた固体を33gのアセトンに溶解させ、600gのメタノール/蒸留水=1/9中に滴下し、ポリマーを沈殿させ、ろ過した。150gのメタノール/蒸留水=1/9を用いて、ろ過した固体のかけ洗いを行なった。その後、洗浄後の固体を減圧乾燥に供して、11.31gの樹脂P−13を得た。 The reaction solution was diluted by adding 33 g of acetone. The diluted solution was dropped into 1000 g of hexane / ethyl acetate = 8/2 to precipitate the polymer and filtered. The filtered solid was washed with 250 g of hexane / ethyl acetate = 8/2. The obtained solid was dissolved in 33 g of acetone and dropped into 600 g of methanol / distilled water = 1/9 to precipitate the polymer, followed by filtration. The filtered solid was washed with 150 g of methanol / distilled water = 1/9. Thereafter, the washed solid was subjected to drying under reduced pressure to obtain 11.31 g of resin P-13.
樹脂P−1〜P−12及びP−14〜P−48の各々についても、合成例1と同様の手法で合成した。 Resins P-1 to P-12 and P-14 to P-48 were also synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1.
上記のように合成した樹脂P−1〜P−40について、GPC(東ソー株式会社製;HLC−8120;Tsk gel Multipore HXL−M)を用いて重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)を測定した。その結果を、下記表2に示す。なお、このGPC測定では、溶媒としてTHFを用いた。表2において、各樹脂の組成比を表わす数値の表中の位置は、左から右に、上記で示した樹脂P−1〜P−40の構造式における各繰り返し単位の位置に対応する。例えば、樹脂P−1の場合、表2には、左から40、40、10、10と組成比が並んでいるが、P−1の構造式の一番左に位置する繰り返し単位(D)が40質量部、左から2番目に位置する繰り返し単位(C)が40質量部、左から3番目に位置する繰り返し単位(B)が10質量部、一番右に位置する繰り返し単位(A)が10質量部であることを意味する。
<ポジ型レジストの作成>
以下に示す成分を(各成分量は全固形分を基準とする質量%)、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=40/60の混合溶剤に溶解させ、固形分濃度1.8質量%の溶液を調製した。
<Creation of positive resist>
The components shown below (mass% based on the total solid content) are dissolved in a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 40/60, and the solid content concentration is 1.8 mass%. A solution of was prepared.
樹脂P−13 98.29質量%
トリフェニルイミダゾール 1.70質量%
PF6320(オムノバ社製、フッ素系) 0.01質量%
この溶液を0.1μmのポアサイズを有するポリテトラフルオロエチレンフィルターによりろ過して、実施例1の化学増幅ポジ型レジスト組成物(ポジ型レジスト溶液)を調製した。同様にして、実施例2〜40および比較例1〜4のポジ型レジスト組成物を調製した。それぞれのポジ型レジスト組成物の組成を、以下の表3に示す。
Triphenylimidazole 1.70% by mass
PF6320 (Omnova Co., fluorine system) 0.01% by mass
This solution was filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a chemically amplified positive resist composition (positive resist solution) of Example 1. Similarly, positive resist compositions of Examples 2 to 40 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared. The composition of each positive resist composition is shown in Table 3 below.
表3において、実施例の樹脂(P)以外に使用した化合物を以下に示す。 In Table 3, the compounds used other than the resin (P) of the examples are shown below.
〔比較例において使用した樹脂〕
分子量はいずれも13000であり、分散度はいずれも1.8のものを使用した。 The molecular weights were all 13,000 and the dispersity was 1.8.
上記樹脂の組成比を以下に示す。以下に示す数値は、上記化学式において、左に記載されている化合物から順に記載したものである。 The composition ratio of the resin is shown below. The numerical values shown below are described in order from the compounds shown on the left in the above chemical formula.
PR−1:50/40/10
PR−2:50/50
PR−3:50/50
PR−4:65/30/5
〔光酸発生剤〕
PR-2: 50/50
PR-3: 50/50
PR-4: 65/30/5
[Photoacid generator]
〔有機塩基性化合物〕
N−1:テトラ−(n−ブチル)アンモニウムヒドロキシド
N−2:トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン
N−3:2,4,5−トリフェニルイミダゾール
N−4:トリドデシルアミン
〔界面活性剤〕
W−1: メガファックF176(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素系)
W−2: メガファックR08(大日本インキ化学工業(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3: ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)(シリコン系)
W−4: PF6320(OMNOVA(株)製)(フッ素系)
〔塗布溶剤〕
SL−1: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)
SL−2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
SL−3:乳酸エチル
SL−4:シクロヘキサノン
SL−5:γ―ブチロラクトン
<パターン形成>
上記で調製した化学増幅ポジ型レジスト組成物を、ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコン基板上にスピンコーターを用いて均一に塗布し、120℃で60秒間ホットプレート上で加熱乾燥を行い、膜厚50nmのポジ型レジスト膜を形成させた。
[Organic basic compounds]
N-1: Tetra- (n-butyl) ammonium hydroxide N-2: Tris [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] amine N-3: 2,4,5-triphenylimidazole N-4: Tridodecyl Amine [Surfactant]
W-1: MegaFuck F176 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (Fluorine)
W-2: Megafuck R08 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) (fluorine and silicon)
W-3: Polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (silicon-based)
W-4: PF6320 (manufactured by OMNOVA) (fluorine type)
[Coating solvent]
SL-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
SL-2: Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
SL-3: Ethyl lactate SL-4: Cyclohexanone SL-5: γ-butyrolactone <Pattern formation>
The chemically amplified positive resist composition prepared above is uniformly applied on a silicon substrate subjected to hexamethyldisilazane treatment using a spin coater, and is heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to form a film. A positive resist film having a thickness of 50 nm was formed.
このポジ型レジスト膜の塗布されたウェハをピッチ60nm、線幅30nmのマスクを介し、EUV光(波長13.5nm、NA0.3)を用いて、パターン露光した。照射後直ぐに、110℃で、60秒間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(2.38質量%)を用いて23℃で30秒間現像し、15秒間純水にてリンスした後、スピン乾燥して、ピッチ60nm、線幅30nmのラインアンドスペースパターンを得た。 The wafer coated with this positive resist film was subjected to pattern exposure using EUV light (wavelength 13.5 nm, NA 0.3) through a mask having a pitch of 60 nm and a line width of 30 nm. Immediately after the irradiation, the film was heated at 110 ° C. for 60 seconds, developed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (2.38 mass%) at 23 ° C. for 30 seconds, rinsed with pure water for 15 seconds, and then spin-dried. Thus, a line and space pattern having a pitch of 60 nm and a line width of 30 nm was obtained.
<レジスト評価>
〔感度〕
上記方法により作成したレジストパターンの寸法を、走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−9380II)を用いて観察した。ピッチ60nm、線幅30nmのラインアンドスペースパターンを解像する時の照射エネルギーを感度とした。
<Resist evaluation>
〔sensitivity〕
The dimension of the resist pattern created by the above method was observed using a scanning electron microscope (S-9380II, manufactured by Hitachi, Ltd.). Irradiation energy when resolving a line and space pattern having a pitch of 60 nm and a line width of 30 nm was defined as sensitivity.
〔パターン形状:パターン高さ方向の膜減り量〕
上記の感度を示す照射量におけるピッチ60nm、線幅30nmのラインアンドスペースパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡((株)日立製作所製S−4800)を用いて観察し、パターンの高さ方向の膜減り量評価を行った。より具体的には、ラインパターンを真横から観察することで、パターン高さを計測し、下記式に則って、膜減り量を算出した。
[Pattern shape: film reduction amount in the pattern height direction]
The cross-sectional shape of a line-and-space pattern having a pitch of 60 nm and a line width of 30 nm at the irradiation dose showing the above sensitivity was observed using a scanning electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.), and the height direction of the pattern was observed. The amount of film loss was evaluated. More specifically, the pattern height was measured by observing the line pattern from the side, and the film reduction amount was calculated according to the following equation.
[膜減り量] = [塗布膜厚50nm] − [パターン高さ]
膜減り量が小さいほど、パターンの残膜が良好で、解像性が優れていることを意味する。
[Film reduction amount] = [Coating film thickness 50 nm] − [Pattern height]
It means that the smaller the amount of film reduction, the better the residual film of the pattern and the better the resolution.
〔露光ラチチュード(EL)〕
上記の感度を示す照射量を変化させた際にパターンサイズが30nm±10%を許容する照射量幅を求め、この値を感度で割って百分率表示した。値が大きいほど露光量変化による性能変化が小さく、露光ラチチュードが良好であることを示す。
[Exposure latitude (EL)]
A dose width that allowed a pattern size of 30 nm ± 10% when the dose showing the sensitivity was changed was determined, and this value was divided by the sensitivity and displayed as a percentage. The larger the value, the smaller the change in performance due to the change in exposure amount, and the better the exposure latitude.
〔ラインエッジラフネス(LER)〕
ラインエッジエッジラフネスは、線幅30nmのラインアンドスペースパターンの長手方向0.5μmの任意の50点について、エッジのあるべき基準線からの距離を上記走査型電子顕微鏡を用いて計測し、その標準偏差を求め、3σを算出した。値が小さいほど良好な性能であることを示す
上記のように実施例および比較例のレジスト組成物を評価した結果を表4に示す。表4から分かるように、本発明のレジスト組成物は、高感度であり、且つLER、露光ラチチュード及びパターン形状が良好であると言える。
The line edge edge roughness is measured by measuring the distance from the reference line where the edge should be at any 50 points of 0.5 μm in the longitudinal direction of a line-and-space pattern with a line width of 30 nm using the scanning electron microscope. The deviation was calculated and 3σ was calculated. The smaller the value, the better the performance. Table 4 shows the results of evaluating the resist compositions of Examples and Comparative Examples as described above. As can be seen from Table 4, it can be said that the resist composition of the present invention has high sensitivity and good LER, exposure latitude, and pattern shape.
Claims (6)
下記一般式(B1)で表される繰り返し単位(B)と、
酸の作用により分解してアルカリ可溶性基を発生する繰り返し単位(C)と
を有する樹脂(P)を含有する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物:
R3は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表し;
Yは、単結合又は2価の連結基を表し;
Zは、単結合又は2価の連結基を表し;
Arは、芳香環基を表し;
pは1以上の整数を表す。 A repeating unit (A) having an ionic structure site that decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to generate acid anions in the side chain of the resin;
A repeating unit (B) represented by the following general formula (B1);
An actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing a resin (P) having a repeating unit (C) that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group:
R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom, or a cyano group;
Y represents a single bond or a divalent linking group;
Z represents a single bond or a divalent linking group;
Ar represents an aromatic ring group;
p represents an integer of 1 or more.
R3は、水素原子又はアルキル基を表す。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the repeating unit (B) is a repeating unit represented by the following general formula (B2):
R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
R53は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表し;
R54は、水素原子を表し;
R55は、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基又は芳香環基を表し;
R56は、芳香環基を表し;
R55及びR56は互いに結合して環を形成してもよい。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive property according to claim 1, wherein the repeating unit (C) that decomposes by the action of an acid to generate an alkali-soluble group is a repeating unit represented by the following general formula (C1). Resin composition:
R 53 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom or a cyano group;
R 54 represents a hydrogen atom;
R 55 represents an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group or an aromatic ring group;
R 56 represents an aromatic ring group;
R 55 and R 56 may combine with each other to form a ring.
R43は、水素原子、アルキル基、1価の脂肪族炭化水素環基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表し;
X1は、単結合又は2価の連結基を表し;
Ar4は、(n+1)価の芳香環基を表し;
nは、1〜4の整数を表す。 The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin (P) further has a repeating unit (D) represented by the following general formula (D3). object.
R 43 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a monovalent aliphatic hydrocarbon ring group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group;
X 1 represents a single bond or a divalent linking group;
Ar 4 represents an (n + 1) -valent aromatic ring group;
n represents an integer of 1 to 4.
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