JP2014215549A - Actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition and pattern forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に係り、特に、異なるカチオンを有する2種以上の光酸発生剤を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。
また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法にも関する。
The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition, and more particularly to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing two or more photoacid generators having different cations.
The present invention also relates to a pattern forming method using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
従来より、ICやLSIなどの半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。
近年、集積回路の高集積化に伴い、より超微細パターン形成が要求されており、その対策として、例えば、特許文献1では新規な光酸発生剤を含む組成物を使用する方法が提案されている。特に、特許文献1においては、2種の光酸発生剤を含む組成物を用いた態様が具体的に開示されている。
Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor device such as an IC or LSI, fine processing by lithography using a photoresist composition has been performed.
In recent years, as integrated circuits have been highly integrated, ultrafine pattern formation has been required. For example, Patent Document 1 proposes a method using a composition containing a novel photoacid generator. Yes. In particular, Patent Document 1 specifically discloses an embodiment using a composition containing two types of photoacid generators.
一方、パターン形成に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(レジスト膜形成用組成物)は、通常、購入後、所定時間保管した後、使用される。そのため、保管後においても、所望の効果が得られることが求められる。
本発明者らは、特許文献1に具体的に開示されている2種の光酸発生剤を含む組成物を所定時間保管した後、その特性を評価した所、パターン形成時において現像欠陥が生じやすく、LWR(line width roughness)も大きくなることを知見した。
On the other hand, the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition (resist film forming composition) used for pattern formation is usually used after being stored for a predetermined time after purchase. Therefore, a desired effect is required even after storage.
The present inventors have stored a composition containing two types of photoacid generators specifically disclosed in Patent Document 1 for a predetermined time, and then evaluated the characteristics thereof. As a result, development defects occurred during pattern formation. It was easy to find and LWR (line width roughness) was also increased.
本発明は、上記実情に鑑みて、長期保管後も現像欠陥が生じにくく、LWRの劣化も抑制される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法を提供することも目的とする。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in which development defects are less likely to occur even after long-term storage and LWR deterioration is also suppressed.
Another object of the present invention is to provide a pattern forming method using the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition.
本発明者らは、従来技術の問題点について鋭意検討した結果、所定のカチオンを含む2種の光酸発生剤を含む感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を使用することにより、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
As a result of intensive studies on the problems of the prior art, the present inventors have used the above-mentioned problems by using an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition containing two kinds of photoacid generators containing a predetermined cation. It was found that can be solved.
That is, it has been found that the above object can be achieved by the following configuration.
(1) 少なくとも2種の光酸発生剤(A)、及び、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(B)を含有し、
光酸発生剤が、後述する一般式(A−1)で表される光酸発生剤、及び、後述する一般式(A−2)で表される光酸発生剤を少なくとも含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(2) Z1及びZ2のうち、一方は一般式(C−1)又は(C−2)で表されるカチオンであり、他方は一般式(C−3)で表されるカチオンである、(1)に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(3) 一般式(A−1)中のA1及び一般式(A−2)中のA2が、両方とも一般式(B−1)で表されるアニオンである、(1)または(2)に記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(4) 光酸発生剤の総含有量が、組成物中の全固形分に対して、12〜30質量%である、(1)〜(3)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(5) 一般式(C−1)又は(C−2)で表されるカチオンを有する光酸発生剤の含有量が、組成物中の全固形分に対して、6〜25質量%である、(1)〜(4)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(6) 一般式(C−1)又は(C−2)で表されるカチオンを有する光酸発生剤の合計質量W1と、一般式(C−3)で表されるカチオンを有する光酸発生剤の質量W2との混合比(W1/W2)が1.0〜9.0である、(1)〜(5)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(7) pが1である、(1)〜(6)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(8) qが2である、(1)〜(7)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(9) Yが置換又は無置換のアダマンチル基である、(1)〜(8)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(10) L2が*1−OCO−*2基(*1で(CR1R2)qと結合し、*2でYと結合する)である、(1)〜(9)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(11) L1が単結合である、(1)〜(10)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(12) L1が*1−COO−*2基(*1で(CQ1Q2)pと結合し、*2で(CR1R2)qと結合する)である、(1)〜(10)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(13) 樹脂(B)が、後述する一般式(nI)又は(nII)で表される繰り返し単位を有する、(1)〜(12)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(14) (1)〜(13)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を含む膜を形成する膜形成工程と、
膜に活性光線又は放射線を照射する露光工程と、
現像液を用いて活性光線又は放射線を照射した膜を現像する現像工程とを備える、パターン形成方法。
(15) 現像工程が、有機溶剤を含む現像液により現像を行う工程を含む、(14)に記載のパターン形成方法。
(16) 有機溶剤を含む現像液により現像を行う工程を含むパターン形成方法に使用される、(1)〜(13)のいずれか1つに記載の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(1) contains at least two photoacid generators (A) and a resin (B) that decomposes by the action of an acid to increase the solubility in an alkali developer,
The actinic ray, wherein the photoacid generator includes at least a photoacid generator represented by the general formula (A-1) described later and a photoacid generator represented by the general formula (A-2) described later. Or radiation sensitive resin composition.
(2) Among Z 1 and Z 2 , one is a cation represented by general formula (C-1) or (C-2), and the other is a cation represented by general formula (C-3). The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to (1).
(3) In formula (A-1) A 1 and the general formula in (A-2) A 2 in are both an anion represented by the general formula (B-1), (1) or ( The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to 2).
(4) The actinic ray according to any one of (1) to (3), wherein the total content of the photoacid generator is 12 to 30% by mass relative to the total solid content in the composition. Or radiation sensitive resin composition.
(5) Content of the photo-acid generator which has a cation represented by general formula (C-1) or (C-2) is 6-25 mass% with respect to the total solid in a composition. The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (4).
(6) The total mass W1 of the photoacid generator having a cation represented by formula (C-1) or (C-2) and the photoacid generation having a cation represented by formula (C-3) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (5), wherein the mixing ratio (W1 / W2) with the mass W2 of the agent is 1.0 to 9.0. .
(7) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (6), wherein p is 1.
(8) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (7), wherein q is 2.
(9) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (8), wherein Y is a substituted or unsubstituted adamantyl group.
(10) Any one of (1) to (9), wherein L 2 is a * 1 -OCO- * 2 group (bonded to (CR 1 R 2 ) q at * 1 and bonded to Y at * 2 ) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to one.
(11) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (10), wherein L 1 is a single bond.
(12) L 1 is a * 1 -COO- * 2 group (bonded to (CQ 1 Q 2 ) p at * 1 and (CR 1 R 2 ) q at * 2 ), (1) to The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (10).
(13) The actinic ray-sensitive or sensation according to any one of (1) to (12), wherein the resin (B) has a repeating unit represented by the general formula (nI) or (nII) described later. Radiation resin composition.
(14) A film forming step of forming a film containing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (13);
An exposure step of irradiating the film with actinic rays or radiation;
And a development step of developing a film irradiated with actinic rays or radiation using a developer.
(15) The pattern forming method according to (14), wherein the developing step includes a step of developing with a developer containing an organic solvent.
(16) The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of (1) to (13), which is used in a pattern forming method including a step of developing with a developer containing an organic solvent. .
本発明によれば、長期保管後も現像欠陥が生じにくく、LWRの劣化も抑制される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、上記感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物を用いたパターン形成方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in which development defects hardly occur even after long-term storage and LWR deterioration is suppressed.
Moreover, according to this invention, the pattern formation method using the said actinic-ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition can be provided.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
また、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、電子線(EB)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。
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、極紫外線、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。
また、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
また、本明細書中において、"(メタ)アクリレート"はアクリレート及びメタクリレートを表し、"(メタ)アクリル"はアクリル及びメタクリルを表し、"(メタ)アクリロイル"はアクリロイル及びメタクリロイルを表す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
In the description of the group (atomic group) in this specification, the notation which does not describe substitution and non-substitution includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
Further, in the present specification, “active light” or “radiation” means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams (EB), etc. Means. In the present invention, light means actinic rays or radiation.
In addition, “exposure” in the present specification is not limited to exposure to far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, X-rays, EUV light and the like represented by mercury lamps and excimer lasers, but also electron beams, ion beams, and the like, unless otherwise specified. The exposure with the particle beam is also included in the exposure.
Further, in the present specification, “to” is used in the sense of including the numerical values described before and after it as the lower limit value and the upper limit value.
In the present specification, “(meth) acrylate” represents acrylate and methacrylate, “(meth) acryl” represents acryl and methacryl, and “(meth) acryloyl” represents acryloyl and methacryloyl.
また、本明細書中において、「有機基」とは、少なくとも1つ以上の炭素原子を含む官能基(例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはこれらを組み合わせた基など)を意味し、ヘテロ原子(例えば、酸素原子)が含まれていてもよい。 In the present specification, the “organic group” means a functional group containing at least one or more carbon atoms (for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a combination thereof) A hetero atom (for example, an oxygen atom) may be contained.
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の特徴点としては、特定のカチオンを含む2種以上の光酸発生剤を使用している点が挙げられる。本発明者らは、従来技術の問題点について鋭意検討を行った結果、長期保管中における光酸発生剤の結晶化が上記問題の原因であることを知見している。つまり、組成物を長期保管すると、組成物中における光酸発生剤が結晶化して凝集するため、上記現像欠陥の発生や、LWRの劣化を引き起こすことを知見している。そこで、本発明者らは、特定のカチオンを含む2種以上の光酸発生剤を用いることにより、組成物の長期保管中に光酸発生剤の結晶化が抑制され、結果として所望の効果が得られることを見出している。 A feature of the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention is that two or more photoacid generators containing specific cations are used. As a result of intensive studies on the problems of the prior art, the present inventors have found that crystallization of the photoacid generator during long-term storage is the cause of the above problems. That is, when the composition is stored for a long period of time, the photoacid generator in the composition is crystallized and aggregates, so that it has been found that the development defects occur and the LWR deteriorates. Therefore, the present inventors can suppress the crystallization of the photoacid generator during long-term storage of the composition by using two or more kinds of photoacid generators containing a specific cation, resulting in the desired effect. It has been found that it can be obtained.
本発明の感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以後、単に「組成物」とも称する)には、少なくとも2種の光酸発生剤(A)、及び、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(B)が含有される。
以下では、まず、組成物中に含まれる各成分について詳述する。
The actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as “composition”) is decomposed by the action of at least two photoacid generators (A) and an acid. Resin (B) whose solubility with respect to a developing solution increases is contained.
Below, each component contained in a composition is explained in full detail first.
<光酸発生剤(A)>
本発明の組成物中には、少なくとも2種の光酸発生剤(A)が含まれ、一般式(A−1)で表される光酸発生剤、及び、一般式(A−2)で表される光酸発生剤が少なくとも含まれる。なお、後述するように、一般式(A−1)で表される光酸発生剤、及び、一般式(A−2)で表される光酸発生剤は、少なくともカチオン部分の構造が異なる。
以下では、まず、以下の式で表される光酸発生剤について詳述する。
<Photoacid generator (A)>
In the composition of the present invention, at least two kinds of photoacid generators (A) are contained, and the photoacid generator represented by formula (A-1) and formula (A-2) At least the photoacid generator represented is included. As will be described later, the photoacid generator represented by the general formula (A-1) and the photoacid generator represented by the general formula (A-2) differ in at least the structure of the cation moiety.
Hereinafter, first, the photoacid generator represented by the following formula will be described in detail.
一般式(A−1)中のA1及び一般式(A−2)中のA2は、一般式(B−1)で表されるアニオン及び一般式(B−2)で表されるアニオンからなる群から選択され、A1及びA2の少なくとも一方は、一般式(B−1)で表されるアニオンを表す。なかでも、長期保管後も現像欠陥がより生じにくい点から、A1及びA2の両方が一般式(B−1)で表されるアニオンであることが好ましい。さらに、A1及びA2の両方が一般式(B−1)で表されるアニオンであり、且つ、同一構造のアニオンであることがより好ましい。両者が同一構造のアニオンである場合、組成物を長期保管した後も2種の光酸発生剤間で起こる塩交換を防ぐことができ、結果として所望の効果が得られる。 Formula (A-1) A 1 and the general formula in (A-2) A 2 in the anion represented by the general formula anion and represented by general formula (B-1) (B- 2) And at least one of A 1 and A 2 represents an anion represented by General Formula (B-1). Especially, it is preferable that both A < 1 > and A < 2 > are anions represented by general formula (B-1) from the point that a development defect does not occur easily after long-term storage. Furthermore, it is more preferable that both A 1 and A 2 are anions represented by formula (B-1) and have the same structure. When both are anions having the same structure, salt exchange occurring between the two photoacid generators can be prevented even after the composition has been stored for a long time, and as a result, a desired effect can be obtained.
一般式(B−1)中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は有機基を表し、Q1及びQ2の少なくとも一方は、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Q1及びQ2で表される有機基としては、CF3などが好ましく挙げられる。
なかでも、長期保管後も現像欠陥がより生じにくく、LWRの劣化もより抑制される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物が得られる点(以後、適宜「本発明の効果がより優れる点」とも称する)から、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、フッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基であることが好ましく、フッ素原子又は炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることがより好ましく、フッ素原子又はCF3であることが更に好ましく、両者がフッ素原子であることが特に好ましい。
なお、上記アルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。また、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。上記アルキル基としては、例えば、CF3、C2F5、C3F7、C4F9、C5F11、C6F13、C7F15、C8F17、CH2CF3、CH2CH2CF3、CH2C2F5、CH2CH2C2F5、CH2C3F7、CH2CH2C3F7、CH2C4F9、又はCH2CH2C4Fなどが挙げられる。
In formula (B-1), Q 1 and Q 2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an organic group, and at least one of Q 1 and Q 2 is a fluorine atom or at least one fluorine An alkyl group substituted with an atom is represented.
Preferred examples of the organic group represented by Q 1 and Q 2 include CF 3 .
Among them, an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition in which development defects are less likely to occur even after long-term storage and LWR deterioration is further suppressed can be obtained (hereinafter referred to as “the effect of the present invention is more excellent. Q 1 and Q 2 are each independently preferably a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and a fluorine atom or a C 1-4 perfluoro It is more preferably an alkyl group, further preferably a fluorine atom or CF 3 , and particularly preferably both are fluorine atoms.
In addition, it is preferable that carbon number of the said alkyl group is 1-10, and it is more preferable that it is 1-4. The alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group. Examples of the alkyl group include CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , C 5 F 11 , C 6 F 13 , C 7 F 15 , C 8 F 17 , and CH 2 CF 3. CH 2 CH 2 CF 3 , CH 2 C 2 F 5 , CH 2 CH 2 C 2 F 5 , CH 2 C 3 F 7 , CH 2 CH 2 C 3 F 7 , CH 2 C 4 F 9 , or CH 2 such as CH 2 C 4 F can be mentioned.
L1は、単結合、−O−、−COO−、又はOCO−を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、単結合、又は、*1−COO−*2基(*1で(CQ1Q2)pと結合し、*2で(CR1R2)qと結合する)であることが好ましい。 L 1 represents a single bond, —O—, —COO—, or OCO—. Among them, a single bond or * 1 -COO- * 2 group (* 1 is bonded to (CQ 1 Q 2 ) p and * 2 is (CR 1 R 2 ) in that the effect of the present invention is more excellent. It is preferable that it is bonded to q).
R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表す。
R1及びR2で表される有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基などが挙げられる。
なかでも、本発明の効果がより優れる点で、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基であることが好ましく、両者が水素原子であることがより好ましい。
なお、アルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、炭素数1〜4のものが好ましい。更に好ましくは炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基である。R1及びR2の置換基を有するアルキル基の具体例としては、例えば、上記Q1及びQ2のアルキル基として例示された基が挙げられる。
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an organic group.
Examples of the organic group represented by R 1 and R 2 include an alkyl group and a cycloalkyl group.
Especially, it is preferable that R < 1 > and R < 2 > are respectively independently a hydrogen atom and an alkyl group at the point which the effect of this invention is more excellent, and it is more preferable that both are hydrogen atoms.
The alkyl group may have a substituent (preferably a fluorine atom), and preferably has 1 to 4 carbon atoms. More preferably, it is a C1-C4 perfluoroalkyl group. Specific examples of the alkyl group having a substituent for R 1 and R 2 include groups exemplified as the alkyl groups for Q 1 and Q 2 .
L2は、単結合又は2価の連結基を表す。この2価の連結基としては、例えば、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CO−、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜6)又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基などが挙げられる。これらの中でも、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CO−、−O−、−SO2−、−COO−アルキレン基−、−OCO−アルキレン基−、−CONH−アルキレン基−又は−NHCO−アルキレン基−が好ましく、−COO−、−OCO−、−CONH−、−SO2−、−COO−アルキレン基−又は−OCO−アルキレン基−がより好ましい。特に、L2が*1−OCO−*2基(*1で(CR1R2)qと結合し、*2でYと結合する)であることが更に好ましい。 L 2 represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, and an alkylene group. (Preferably having 1 to 6 carbon atoms), cycloalkylene group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), alkenylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms) or a divalent linking group in which a plurality of these are combined. . Among these, —COO—, —OCO—, —CONH—, —NHCO—, —CO—, —O—, —SO 2 —, —COO-alkylene group—, —OCO-alkylene group—, —CONH— alkylene group - or -NHCO- alkylene group - are preferred, -COO -, - OCO -, - CONH -, - SO 2 -, - COO- alkylene group - or -OCO- alkylene group - is more preferable. In particular, L 2 is more preferably a * 1 —OCO— * 2 group (bonded to (CR 1 R 2 ) q at * 1 and bonded to Y at * 2 ).
Yは、置換基を有してもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
脂環式炭化水素基の炭素数は3〜18であり、なかでも、本発明の効果がより優れる点で、6〜15が好ましく、10〜12がより好ましい。
脂環式炭化水素基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などが好ましく、アダマンチル基が特に好ましい。
なお、上記脂環式炭化水素基に含まれる置換基としては、例えば、水酸基、酸素原子(=O)、カルボキシル基が挙げられる。
また、脂環式炭化水素基に複数の置換基が含まれる場合は、それらが互いに結合して環構造を形成してもよい。つまり、*−L−*で表される2価の連結基を形成してもよい。なお、*は共に脂環式炭化水素基に対する結合位置であり、Lは2価の連結基を表す。2価の連結基の定義としては、上記L2で表される2価の連結基と同義であり、なかでも−COO−、−O−、アルキレン基、及びこれらの組み合わせが好ましい。このような環構造をさらに有する脂環式炭化水素基としては、例えば、ノルボルナンラクトンを挙げることができる。
Y represents an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 18 carbon atoms which may have a substituent.
The alicyclic hydrocarbon group has 3 to 18 carbon atoms, and among them, 6 to 15 is preferable and 10 to 12 is more preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
The alicyclic hydrocarbon group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Among these, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group, and the like are preferable, and an adamantyl group is particularly preferable because the effects of the present invention are more excellent.
In addition, as a substituent contained in the said alicyclic hydrocarbon group, a hydroxyl group, an oxygen atom (= O), and a carboxyl group are mentioned, for example.
In addition, when the alicyclic hydrocarbon group includes a plurality of substituents, they may be bonded to each other to form a ring structure. That is, you may form the bivalent coupling group represented by * -L- *. In addition, * is a coupling | bonding position with respect to an alicyclic hydrocarbon group, and L represents a bivalent coupling group. The definition of a divalent linking group, has the same meaning as the divalent linking group represented by L 2, among others -COO -, - O-, an alkylene group, and combinations thereof are preferred. Examples of the alicyclic hydrocarbon group further having such a ring structure include norbornane lactone.
pは、1〜3の整数を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
qは、2〜8の整数を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、2〜4が好ましく、2又は3がより好ましく、2が特に好ましい。
p represents an integer of 1 to 3. Especially, 1 or 2 is preferable and 1 is more preferable at the point which the effect of this invention is more excellent.
q represents an integer of 2 to 8. Especially, 2-4 are preferable at the point which the effect of this invention is more excellent, 2 or 3 is more preferable, and 2 is especially preferable.
一般式(B−2)中、Q1’及びQ2’は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は有機基を表し、Q1’及びQ2’の少なくとも一方はフッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Q1’及びQ2’の定義は、上述した一般式(B−1)中のQ1及びQ2と同義であり、好適態様も同じである。
In formula (B-2), Q 1 ′ and Q 2 ′ each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an organic group, and at least one of Q 1 ′ and Q 2 ′ is a fluorine atom, or at least An alkyl group substituted with one fluorine atom is represented.
Definition of Q 1 'and Q 2' is synonymous with Q 1 and Q 2 in the above-mentioned general formula (B-1), preferred embodiments are also the same.
R1’及びR2’は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、両者が水素原子であることがより好ましい。
なお、上記アルキル基、及び、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基中の炭素数は特に制限されないが、炭素数1〜4のものが好ましい。なお、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基としては、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基が好ましい。
R 1 ′ and R 2 ′ each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. Especially, it is more preferable that both are hydrogen atoms at the point which the effect of this invention is more excellent.
The number of carbon atoms in the alkyl group and the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is not particularly limited, but those having 1 to 4 carbon atoms are preferable. The alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
L’は、単結合、−O−、−COO−、又は−OCO−を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、単結合、又は、*1−COO−*2基(*1で(CQ1’Q2’)p’と結合し、*2で(CR1’R2’)q’と結合する)であることが好ましい。
L’’は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基の定義は、上述した一般式(B−1)中のL2の定義と同義であり、好適態様も同じである。
L ′ represents a single bond, —O—, —COO—, or —OCO—. Among these, a single bond or a * 1 -COO- * 2 group (* 1 is bonded to (CQ 1 ′ Q 2 ′ ) p ′ and * 2 is (CR 1 ) in that the effect of the present invention is more excellent. It is preferable that “ R 2 ′ ” is bonded to q ′).
L ″ represents a single bond or a divalent linking group. Definition of the divalent linking group are the same as defined for L 2 in the above-mentioned general formula (B-1), preferred embodiments are also the same.
Y’は、脂環式炭化水素基又は非芳香族ヘテロ環基を表す。
脂環式炭化水素基の炭素数は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、3〜18が好ましく、6〜15がより好ましく、10〜12が更に好ましい。
脂環式炭化水素基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。単環式の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロオクチル基などの単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環式の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、及びアダマンチル基などが好ましい。
Y ′ represents an alicyclic hydrocarbon group or a non-aromatic heterocyclic group.
Although carbon number of an alicyclic hydrocarbon group is not specifically limited, 3-18 are preferable, 6-15 are more preferable, and 10-12 are still more preferable at the point which the effect of this invention is more excellent.
The alicyclic hydrocarbon group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the monocyclic alicyclic group include monocyclic cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include polycyclic cycloalkyl groups such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Among these, a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group, and the like are preferable in that the effect of the present invention is more excellent.
非芳香族ヘテロ環基の炭素数は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、3〜20が好ましく、5〜12がより好ましい。
非芳香族ヘテロ環基に含まれるヘテロ原子の種類は特に制限されず、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられる。
非芳香族ヘテロ環基としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環及びデカヒドロイソキノリン環が挙げられる。
Although carbon number of a non-aromatic heterocyclic group is not specifically limited, 3-20 are preferable and 5-12 are more preferable at the point which the effect of this invention is more excellent.
The kind in particular of hetero atom contained in a non-aromatic heterocyclic group is not restrict | limited, For example, a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom are mentioned.
Examples of the non-aromatic heterocyclic group include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring.
p’は、1以上の整数を表す。なかでも、本発明の効果がより優れる点で、1〜3が好ましく、1がより好ましい。
q’は、0または1を表す。
p ′ represents an integer of 1 or more. Especially, 1-3 are preferable and 1 is more preferable at the point which the effect of this invention is more excellent.
q ′ represents 0 or 1.
以下に、一般式(B−1)及び(B−2)で表されるアニオンを例示する。 Below, the anion represented by general formula (B-1) and (B-2) is illustrated.
一般式(A−1)中、Z1は一般式(C−1)〜(C−3)で表されるカチオンのうちいずれか一つであり、一般式(A−2)中、Z2は一般式(C−1)〜(C−3)で表されるカチオンのうちいずれか一つであり、かつ、Z1とは異なる。つまり、Z1とZ2とは異なるカチオンであり、両者は一般式(C−1)〜(C−3)で表されるカチオンから選択される。
以下に、一般式(C−1)〜(C−3)の各基について詳述する。
In General Formula (A-1), Z 1 is any one of the cations represented by General Formulas (C-1) to (C-3), and Z 2 in General Formula (A-2) Is any one of the cations represented by formulas (C-1) to (C-3), and is different from Z 1 . That is, Z 1 and Z 2 are different cations, and both are selected from cations represented by general formulas (C-1) to (C-3).
Below, each group of general formula (C-1)-(C-3) is explained in full detail.
一般式(C−1)中、R3〜R9は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。なお、R3〜R9はのうち少なくとも一つは水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。
なかでも、R3〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基を表すことが好ましい。
また、R8及びR9は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表すことが好ましい。
R10及びR11は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、アルコキシカルボニルシクロアルキル基を表す。
In general formula (C-1), R < 3 > -R < 9 > represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, or an organic group each independently. In addition, at least one of R 3 to R 9 represents a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, or an organic group.
Among these, R 3 to R 7 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, alkylcarbonyloxy group, cycloalkylcarbonyloxy group, halogen, It preferably represents an atom, a hydroxyl group, a nitro group, an alkylthio group or an arylthio group.
R 8 and R 9 each independently preferably represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
R 10 and R 11 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, an alkoxycarbonylalkyl group, or an alkoxycarbonylcycloalkyl group.
また、R3〜R7のうち任意の2つは、互いに結合して環を形成してもよい。また、R8とR9、又は、R10とR11は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。なお、環構造は、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、又は、アミド結合を含んでいてもよい。
上記環構造としては、芳香族若しくは非芳香族の炭化水素環、芳香族若しくは非芳香族の複素環、又は、これらの環が2つ以上組み合わされてなる多環縮合環を挙げることができる。環構造としては、3〜10員環を挙げることができ、4〜8員環であることが好ましく、5又は6員環であることがより好ましい。
Any two of R 3 to R 7 may be bonded to each other to form a ring. R 8 and R 9 , or R 10 and R 11 may be bonded to each other to form a ring. Note that the ring structure may include an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.
Examples of the ring structure include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring, an aromatic or non-aromatic heterocycle, or a polycyclic fused ring formed by combining two or more of these rings. Examples of the ring structure include 3- to 10-membered rings, preferably 4- to 8-membered rings, and more preferably 5- or 6-membered rings.
R3〜R7としてのアルキル基は、好ましくは炭素数1〜20の直鎖又は分岐アルキル基であり、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有していてもよい。具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐アルキル基を挙げることができる。アルキル基は置換基を有していてもよく、置換基を有するアルキル基としては、シアノメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。 The alkyl group as R 3 to R 7 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom in the alkyl chain. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, n-tetradecyl group, n-octadecyl group, etc. And a branched alkyl group such as isopropyl group, isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, neopentyl group, 2-ethylhexyl group. The alkyl group may have a substituent, and examples of the alkyl group having a substituent include a cyanomethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a methoxycarbonylmethyl group, and an ethoxycarbonylmethyl group.
R3〜R7としてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、環内に酸素原子又は硫黄原子を有していてもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などを挙げることができる。シクロアルキル基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。 The cycloalkyl group as R 3 to R 7 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and may have an oxygen atom or a sulfur atom in the ring. Specific examples include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like. The cycloalkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and an alkoxy group.
R3〜R7としてのアリール基は、好ましくは炭素数6〜14のアリール基であり、例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。アリール基は置換基を有していてもよく、好ましい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基が挙げられる。 The aryl group as R 3 to R 7 is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group. The aryl group may have a substituent, and preferred substituents include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group.
R3〜R7としてのアルコキシ基は、好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、t−ブチルオキシ基、t−アミルオキシ基、n−ブチルオキシ基が挙げられる。アルコキシ基は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基が挙げられる。 The alkoxy group as R 3 to R 7 is preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, a t-butyloxy group, a t-amyloxy group, and an n-butyloxy group. The alkoxy group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and a cycloalkyl group.
R3〜R7としてのアルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基の具体例は、上記アルコキシ基の具体例と同様である。
R3〜R7としてのアルキルカルボニルオキシ基及びアルキルチオ基におけるアルキル基の具体例は、上記アルキル基の具体例と同様である。
R3〜R7としてのシクロアルキルカルボニルオキシ基におけるシクロアルキル基の具体例は、上記シクロアルキル基の具体例と同様である。
R3〜R7としてのアリールオキシ基及びアリールチオ基におけるアリール基の具体例は、上記アリール基の具体例と同様である。
Specific examples of the alkoxy group in the alkoxycarbonyl group as R 3 to R 7 are the same as the specific examples of the alkoxy group.
Specific examples of the alkyl group in the alkylcarbonyloxy group and the alkylthio group as R 3 to R 7 are the same as the specific examples of the alkyl group.
Specific examples of the cycloalkyl group in the cycloalkylcarbonyloxy group as R 3 to R 7 are the same as the specific examples of the cycloalkyl group.
Specific examples of the aryl group in the aryloxy group and arylthio group as R 3 to R 7 are the same as the specific examples of the aryl group.
R8及びR9の各基の定義は、R3〜R7中の各基の定義を同じである。R8及びR9の態様としては、R8及びR9のうち少なくとも1つは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基を表すことが好ましい。
R8及びR9が互いに連結して環を形成してもよく、R8及びR9が互いに連結して環を形成する場合、R8及びR9に含まれる環の形成に寄与する炭素原子の数の合計は、4〜7であることが好ましく、4又は5であることが特に好ましい。
The definition of each group of the R 8 and R 9 are the same definitions of each group in R 3 to R 7. The embodiment of R 8 and R 9, at least one of R 8 and R 9, an alkyl group, a cycloalkyl group, preferably represents an aryl group.
R 8 and R 9 may be connected to each other to form a ring, and when R 8 and R 9 are connected to each other to form a ring, carbon atoms that contribute to the formation of the ring included in R 8 and R 9 The total number of is preferably 4 to 7, and particularly preferably 4 or 5.
R10及びR11により表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜15のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等を挙げることができる。 The alkyl group represented by R 10 and R 11 is preferably an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group. , Pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl Groups and the like.
R10及びR11により表されるシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等を挙げることができる。 The cycloalkyl group represented by R 10 and R 11 is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group and the like.
R10及びR11により表されるアルケニル基は、好ましくは、炭素数2〜30のアルケニル基、例えば、ビニル基、アリル基、及びスチリル基を挙げることができる。 The alkenyl group represented by R 10 and R 11 is preferably an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, such as a vinyl group, an allyl group, and a styryl group.
R10及びR11により表されるアリール基としては、例えば、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、具体的にはフェニル基、ナフチル基、アズレニル基、アセナフチレニル基、フェナンスレニル基、ペナレニル基、フェナントラセニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ベンゾピレニル基等が挙げられる。好ましくは、フェニル基、ナフチル基であり、更に好ましくは、フェニル基である。 As the aryl group represented by R 10 and R 11 , for example, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable. Specifically, a phenyl group, a naphthyl group, an azulenyl group, an acenaphthylenyl group, a phenanthrenyl group, a penalenyl group, a phenyl group, Examples thereof include a nantracenyl group, a fluorenyl group, an anthracenyl group, a pyrenyl group, and a benzopyrenyl group. Preferred are a phenyl group and a naphthyl group, and more preferred is a phenyl group.
R10及びR11により表される2−オキソアルキル基及びアルコキシカルボニルアルキル基のアルキル基部分としては、例えば、先にR10及びR11により表されるアルキル基として列挙したものが挙げられる。 The alkyl group moiety of the 2-oxoalkyl group and alkoxycarbonylalkyl group represented by R 10 and R 11, for example, those listed as the alkyl group represented by R 10 and R 11 above.
R10及びR11により表される2−オキソシクロアルキル基及びアルコキシカルボニルシクロアルキル基のシクロアルキル基部分としては、例えば、先にR10及びR11により表されるシクロアルキル基として列挙したものが挙げられる。
R10及びR11が互いに結合して環構造を形成してもよく、その環構造としては、R10及びR11(例えば、メチレン基、エチレンキ基、プロピレン基等)が一般式(C−1)中の硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環)が挙げられる。
The cycloalkyl moiety of the 2-oxocycloalkyl group and alkoxycarbonyl cycloalkyl group represented by R 10 and R 11, for example, those listed as the cycloalkyl group represented by R 10 and R 11 above Can be mentioned.
R 10 and R 11 may be bonded to each other to form a ring structure. As the ring structure, R 10 and R 11 (for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, etc.) are represented by the general formula (C-1 5) or a 6-membered ring formed together with the sulfur atom in the above), particularly preferably a 5-membered ring (that is, a tetrahydrothiophene ring).
R3〜R11は、更に置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アリールカルボニル基、アルコキシアルキル基、アリールオシキアルキル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 R 3 to R 11 may further have a substituent. Examples of such a substituent include a halogen atom (for example, a fluorine atom), a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an alkyl group, a cyclo group. Alkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, acyl group, arylcarbonyl group, alkoxyalkyl group, aryloxyalkyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, aryloxycarbonyloxy group, etc. Can be mentioned.
上記一般式(C−1)で表されるカチオンの好適態様としては、一般式(C−4)及び一般式(C−5)で表されるカチオンが挙げられる。 As a suitable aspect of the cation represented by the said general formula (C-1), the cation represented by general formula (C-4) and general formula (C-5) is mentioned.
一般式(C−4)及び(C−5)中におけるR3〜R9の定義は、上述の通りである。
Yは、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を表し、酸素原子又は窒素原子であることが好ましい。m1、n1、m2及びm2は整数を意味し、0〜3であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。S+とYを連結するアルキレン基は置換基を有してもよく、好ましい置換基としてはアルキル基が挙げられる。
The definitions of R 3 to R 9 in the general formulas (C-4) and (C-5) are as described above.
Y represents an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, and is preferably an oxygen atom or a nitrogen atom. m1, n1, m2, and m2 represent integers, preferably 0 to 3, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1. The alkylene group connecting S + and Y may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group.
Rxは、Yが窒素原子である場合には1価の有機基を表し、Yが酸素原子又は硫黄原子である場合には存在しない。Rxは、電子求引性基を含む基であることが好ましく、下記一般式(ZI−3a−1)〜(ZI−3a−4)で表される基であることが特に好ましい。 R x represents a monovalent organic group when Y is a nitrogen atom, and is absent when Y is an oxygen atom or a sulfur atom. R x is preferably a group containing an electron withdrawing group, and particularly preferably a group represented by the following general formulas (ZI-3a-1) to (ZI-3a-4).
上記(ZI−3a−1)〜(ZI−3a−3)において、Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、好ましくはアルキル基である。
上記(ZI−3a−1)〜(ZI−3a−4)において、*は一般式(C−4)で表される化合物中のYとしての窒素原子に接続する結合手を表す。
In the above (ZI-3a-1) to (ZI-3a-3), R represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group, preferably an alkyl group.
In the above (ZI-3a-1) to (ZI-3a-4), * represents a bond connected to a nitrogen atom as Y in the compound represented by the general formula (C-4).
Yが窒素原子である場合、Rxは、−SO2−Ryで表される基であることが特に好ましい。Ryは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、好ましくはアルキル基である。 When Y is a nitrogen atom, R x is particularly preferably a group represented by —SO 2 —R y . Ry represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, and preferably an alkyl group.
なお、一般式(C−4)及び(C−5)で表されるカチオンの好適態様としては、一般式(C−6)及び(C−7)で表されるカチオンが挙げられる。
一般式(C−6)及び(C−7)中の各基の定義は、上述の通りである。
In addition, as a suitable aspect of the cation represented by general formula (C-4) and (C-5), the cation represented by general formula (C-6) and (C-7) is mentioned.
The definition of each group in general formula (C-6) and (C-7) is as above-mentioned.
以下に、一般式(C−1)で表されるカチオンを例示する。 Below, the cation represented by general formula (C-1) is illustrated.
以下、一般式(C−2)について詳述する。 Hereinafter, Formula (C-2) will be described in detail.
一般式(C−2)中、R12及びR13は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。R12及びR13が互いに結合して環を形成してもよく、環を構成する原子として、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子などのヘテロ原子を含んでもよい。これらの基は置換基を有してもよい。
R14は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、単環もしくは多環のシクロアルキル基を有する基、又は、アルキレンオキシド鎖を表すことが好ましい。
また、R15は、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。なかでも、R15は、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、又はシクロアルキル基を有する基を表すことが好ましい。なお、R15が複数ある場合は、同一であっても異なっていてもよい。
In General Formula (C-2), R 12 and R 13 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a naphthyl group. R 12 and R 13 may be bonded to each other to form a ring, and the atoms constituting the ring may include heteroatoms such as an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. These groups may have a substituent.
R 14 preferably represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, or an alkylene oxide chain.
R 15 represents a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom or an organic group. Among them, R 15 represents a group having a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, or a cycloalkyl group. preferable. In addition, when there are a plurality of R 15 s , they may be the same or different.
R12〜R15のアルキル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素数1〜10のものが好ましい。
R12〜R15のシクロアルキル基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基が挙げられる。
R14〜R15のアルコキシ基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素数1〜10のものが好ましい。
R14〜R15のアルコキシカルボニル基としては、直鎖状若しくは分岐状であり、炭素数2〜11のものが好ましい。
R15のシクロアルキル基を有する基としては、単環若しくは多環のシクロアルキル基を有する基が挙げられる。これら基は、置換基を更に有していてもよい。
R15のアルキルカルボニル基のアルキル基としては、上記アルキル基と同様の具体例が挙げられる。
R15のアルキルスルホニル基及びシクロアルキルスルホニル基としては、直鎖状、分岐状、環状であり、炭素数1〜10のものが好ましい。
The alkyl group for R 12 to R 15 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms.
Examples of the cycloalkyl group represented by R 12 to R 15 include a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group.
The alkoxy group for R 14 to R 15 is linear or branched and preferably has 1 to 10 carbon atoms.
The alkoxycarbonyl group for R 14 to R 15 is linear or branched and preferably has 2 to 11 carbon atoms.
Examples of the group having a cycloalkyl group as R 15 include a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. These groups may further have a substituent.
Specific examples of the alkyl group of the alkylcarbonyl group represented by R 15 include the same examples as the above alkyl group.
The alkylsulfonyl group and cycloalkylsulfonyl group represented by R 15 are linear, branched, or cyclic, and preferably have 1 to 10 carbon atoms.
上記各基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子)、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of the substituent that each of the above groups may have include a halogen atom (for example, a fluorine atom), a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkoxycarbonyloxy group. Etc.
R12及びR13は互いに結合して環を形成してもよく、形成される環構造としては、R12及びR13が硫黄原子と共に形成する5員又は6員の環、特に好ましくは5員の環(即ち、テトラヒドロチオフェン環又は2,5−ジヒドロチオフェン環)が挙げられ、アリール基又はシクロアルキル基と縮環していてもよい。この環構造は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基等を挙げることができる。環構造に対する置換基は、複数個存在してもよく、また、それらが互いに結合して環を形成してもよい。
R12及びR13としては、メチル基、エチル基、ナフチル基、及び、R12及びR13が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基等が好ましく、R12及びR13が互いに結合して硫黄原子と共にテトラヒドロチオフェン環構造を形成する2価の基が特に好ましい。
R 12 and R 13 may combine with each other to form a ring, and the formed ring structure includes a 5-membered or 6-membered ring formed by R 12 and R 13 together with a sulfur atom, particularly preferably a 5-membered ring. (That is, a tetrahydrothiophene ring or a 2,5-dihydrothiophene ring), and may be condensed with an aryl group or a cycloalkyl group. This ring structure may have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkoxy group. A carbonyloxy group etc. can be mentioned. There may be a plurality of substituents for the ring structure, or they may be bonded to each other to form a ring.
The R 12 and R 13, a methyl group, an ethyl group, a naphthyl group, and the like divalent group R 12 and R 13 form a tetrahydrothiophene ring structure bonded to together with the sulfur atom to each other are preferable, R 12 and A divalent group in which R 13 is bonded to each other to form a tetrahydrothiophene ring structure together with a sulfur atom is particularly preferable.
rは、0〜2の整数を表す。なかでも、0又は1が好ましく、1がより好ましい。
m15は、0〜8の整数を表す。なかでも、0〜2が好ましい。
r represents an integer of 0-2. Especially, 0 or 1 is preferable and 1 is more preferable.
m15 represents an integer of 0 to 8. Especially, 0-2 are preferable.
以下に、一般式(C−2)で表されるカチオンを例示する。 Below, the cation represented by general formula (C-2) is illustrated.
以下、一般式(C−3)について詳述する。 Hereinafter, General Formula (C-3) will be described in detail.
一般式(C−3)中、R16〜R18は、それぞれ独立に水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。
なかでも、R16〜R18は、メチル基、tert−ブチル基、メトキシ基、フッ素原子、塩素原子を表すことが好ましい。
また、R16〜R18のうち任意の2つは、互いに結合して環を形成してもよい。なお、環構造は、酸素原子、硫黄原子、ケトン基、エステル結合、アミド結合を含んでいてもよい。
In General Formula (C-3), R 16 to R 18 each independently represent a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, or an organic group.
Especially, it is preferable that R < 16 > -R < 18 > represents a methyl group, a tert- butyl group, a methoxy group, a fluorine atom, and a chlorine atom.
Any two of R 16 to R 18 may be bonded to each other to form a ring. The ring structure may include an oxygen atom, a sulfur atom, a ketone group, an ester bond, or an amide bond.
m16〜m18は、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。なかでも、1〜3が好ましく、1がより好ましい。 m16 to m18 each independently represents an integer of 0 to 5. Especially, 1-3 are preferable and 1 is more preferable.
以下に、一般式(C−3)で表されるカチオンを例示する。 Below, the cation represented by general formula (C-3) is illustrated.
光酸発生剤(A)の好適態様としては、本発明の効果がより優れる点で、Z1及びZ2のうち、一方は一般式(C−1)又は(C−2)で表されるカチオンであり、他方は(C−3)で表されるカチオンである態様が挙げられる。 As a preferred embodiment of the photoacid generator (A), one of Z 1 and Z 2 is represented by the general formula (C-1) or (C-2) in that the effect of the present invention is more excellent. The aspect which is a cation and the other is a cation represented by (C-3) is mentioned.
光酸発生剤(A)は、公知の方法で合成することができ、例えば、特開2007−161707号公報に記載の方法に準じて合成することができる。
光酸発生剤は、1種類単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
The photoacid generator (A) can be synthesized by a known method, for example, according to the method described in JP-A No. 2007-161707.
A photo-acid generator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
組成物中における光酸発生剤(A)の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、組成物中の全固形分に対して、12〜30質量%が好ましく、12〜20質量%がより好ましい。
なお、全固形分とは、後述するレジスト膜を構成する成分の合計質量を意図し、溶媒を除く他の成分を意図する。
The content of the photoacid generator (A) in the composition is not particularly limited, but is preferably 12 to 30% by mass with respect to the total solid content in the composition in terms of more excellent effects of the present invention. -20 mass% is more preferable.
The total solid content means the total mass of components constituting the resist film described later, and other components excluding the solvent.
なかでも、本発明の効果がより優れる点で、上記一般式(C−1)又は(C−2)で表されるカチオンを有する光酸発生剤の含有量が、組成物中の全固形分に対して、6〜25質量%(なかでも、6〜12質量%がより好ましい)である態様が好ましく挙げられる。
なお、上記一般式(C−1)又は(C−2)で表されるカチオンを有する光酸発生剤の合計質量W1と、一般式(C−3)で表されるカチオンを有する光酸発生剤の質量W2との混合比(W1/W2)は特に制限されないが1.0〜9.0が好ましく、2.0〜9.0がより好ましく、3.0〜9.0が特に好ましい。
Especially, content of the photo-acid generator which has the cation represented by the said general formula (C-1) or (C-2) is the point which the effect of this invention is more excellent, and the total solid content in a composition On the other hand, the aspect which is 6-25 mass% (6-12 mass% is especially preferable) is mentioned preferably.
The total mass W1 of the photoacid generator having a cation represented by the general formula (C-1) or (C-2) and the photoacid generation having a cation represented by the general formula (C-3) The mixing ratio (W1 / W2) with the mass W2 of the agent is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 9.0, more preferably 2.0 to 9.0, and particularly preferably 3.0 to 9.0.
<酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(B)>
本発明の組成物は、酸の作用により分解してアルカリ現像液に対する溶解度が増大する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」又は「樹脂(B)」ともいう。)を含有する。
酸分解性樹脂は、樹脂の主鎖又は側鎖、あるいは、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(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する。
樹脂(B)は、好ましくはアルカリ現像液に不溶又は難溶性である。
酸分解性基は、アルカリ可溶性基を酸の作用により分解し脱離する基で保護された構造を有することが好ましい。
<Resin (B) which is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in an alkali developer>
The composition of the present invention contains a resin (hereinafter also referred to as “acid-decomposable resin” or “resin (B)”) that is decomposed by the action of an acid to increase the solubility in an alkaline developer.
The acid-decomposable resin is a group capable of decomposing under the action of an acid into an alkali-soluble group (hereinafter also referred to as “acid-decomposable group”) on the main chain or side chain of the resin, or both of the main chain and side chain. Have
The resin (B) is preferably insoluble or hardly soluble in an alkali developer.
The acid-decomposable group preferably has a structure protected with a group capable of decomposing and leaving an alkali-soluble group by the action of an acid.
アルカリ可溶性基としては、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、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましいアルカリ可溶性基としては、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基)、スルホン酸基が挙げられる。
Alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxyl groups, fluorinated alcohol groups, sulfonic acid groups, sulfonamido groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imides. Group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) methylene group, etc. Is mentioned.
Preferred alkali-soluble groups include carboxyl groups, fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol groups), and sulfonic acid groups.
酸分解性基として好ましい基は、これらのアルカリ可溶性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、−C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36〜R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01及びR02は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。
酸分解性基としては好ましくは、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基である。
A preferable group as the acid-decomposable group is a group obtained by substituting the hydrogen atom of these alkali-soluble groups with a group capable of leaving with an acid.
Examples of the group leaving with an acid include -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), -C (R 01 ) (R 02 ). ) (OR 39 ) and the like.
In the formula, R 36 to R 39 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
R 01 and R 02 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkenyl group.
The acid-decomposable group is preferably a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, a tertiary alkyl ester group or the like. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group.
樹脂(B)が含有し得る、酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AI)で表される繰り返し単位が好ましい。 The repeating unit having an acid-decomposable group that can be contained in the resin (B) is preferably a repeating unit represented by the following general formula (AI).
一般式(AI)において、
Xa1は、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Tは、単結合又は2価の連結基を表す。Rx1〜Rx3は、それぞれ独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。Rx1〜Rx3の2つが結合して、シクロアルキル基(単環若しくは多環)を形成してもよい。
In general formula (AI):
Xa 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent. T represents a single bond or a divalent linking group. Rx 1 to Rx 3 each independently represents an alkyl group (straight or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic). Two of Rx 1 to Rx 3 may combine to form a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
Xa1により表される、置換基を有していてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基又は−CH2−R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子など)、ヒドロキシル基又は1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、炭素数5以下のアシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。Xa1は、一態様において、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基等である。 Examples of the alkyl group which may have a substituent represented by Xa 1 include a group represented by a methyl group or —CH 2 —R 11 . R 11 represents a halogen atom (such as a fluorine atom), a hydroxyl group or a monovalent organic group, and examples thereof include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group having 5 or less carbon atoms, preferably 3 or less carbon atoms. And more preferably a methyl group. In one embodiment, Xa 1 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, a hydroxymethyl group or the like.
Tの2価の連結基としては、アルキレン基、−COO−Rt−基、−O−Rt−基等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。
Tは、単結合又は−COO−Rt−基が好ましい。Rtは、炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、−CH2−基、−(CH2)2−基、−(CH2)3−基がより好ましい。
Rx1〜Rx3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。
Examples of the divalent linking group for T include an alkylene group, —COO—Rt— group, —O—Rt— group, and the like. In the formula, Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
T is preferably a single bond or a —COO—Rt— group. Rt is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a —CH 2 — group, — (CH 2 ) 2 — group, or — (CH 2 ) 3 — group.
The alkyl group of Rx 1 to Rx 3 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group.
Rx1〜Rx3のシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。
Rx1〜Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。炭素数5〜6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。
Rx1〜Rx3の2つが結合して形成されるシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又は、カルボニル基等のヘテロ原子を有する基で置き換わっていてもよい。
Examples of the cycloalkyl group represented by Rx 1 to Rx 3 include monocyclic cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, polycyclic cycloalkyl groups such as norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, and adamantyl group. Groups are preferred.
Examples of the cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, an adamantyl group A polycyclic cycloalkyl group such as a group is preferred. A monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
The cycloalkyl group formed by combining two of Rx 1 to Rx 3 is, for example, a group in which one of the methylene groups constituting the ring has a heteroatom such as an oxygen atom or a heteroatom such as a carbonyl group. It may be replaced.
一般式(AI)で表される繰り返し単位は、例えば、Rx1がメチル基又はエチル基であり、Rx2とRx3とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
上記各基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)などが挙げられ、炭素数8以下が好ましい。
酸分解性基を有する繰り返し単位の合計としての含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、20〜80mol%であることが好ましく、25〜75mol%であることがより好ましく、30〜70mol%であることが更に好ましい。
樹脂(B)としては、具体的には、米国特許出願公開2012/0135348号明細書の[0265]に開示されている具体例を利用できるが、本発明は、これに限定されるものではない。
The repeating unit represented by the general formula (AI) preferably has, for example, an embodiment in which Rx 1 is a methyl group or an ethyl group, and Rx 2 and Rx 3 are bonded to form the above-described cycloalkyl group.
Each of the above groups may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, An alkoxycarbonyl group (C2-C6) etc. are mentioned, C8 or less is preferable.
The total content of repeating units having an acid-decomposable group is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 25 to 75 mol%, based on all repeating units in the resin (B), 30 More preferably, it is -70 mol%.
As the resin (B), specifically, specific examples disclosed in [0265] of US Patent Application Publication No. 2012/0135348 can be used, but the present invention is not limited thereto. .
樹脂(B)は、一般式(AI)で表される繰り返し単位として、例えば、一般式(I)で表される繰り返し単位及び一般式(II)で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する樹脂であることがより好ましい。 The resin (B) has, for example, at least one of a repeating unit represented by the general formula (I) and a repeating unit represented by the general formula (II) as the repeating unit represented by the general formula (AI). More preferably, it is a resin.
式(I)及び(II)中、R1及びR3は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいメチル基又は−CH2−R11で表される基を表す。R11は1価の有機基を表す。
R2、R4、R5及びR6は、各々独立して、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
Rは、R2が結合する炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。
R1及びR3は、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。R11における1価の有機基の具体例及び好ましい例は、一般式(AI)のR11で記載したものと同様である。
In formulas (I) and (II), R 1 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group which may have a substituent, or a group represented by —CH 2 —R 11. . R 11 represents a monovalent organic group.
R 2 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with the carbon atom to which R 2 is bonded.
R 1 and R 3 preferably represent a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group. Specific examples and preferred examples of the monovalent organic group in R 11 are the same as those described for R 11 in formula (AI).
R2におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有していてもよい。
R2におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。
R2は好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜10、更に好ましくは炭素数1〜5のアルキル基であり、特に好ましくはメチル基、エチル基、イソプロピル基である。
Rは、炭素原子とともに脂環構造を形成するのに必要な原子団を表す。Rが該炭素原子とともに形成する脂環構造としては、好ましくは、単環の脂環構造であり、その炭素数は好ましくは3〜7、より好ましくは5又は6である。
R3は好ましくは水素原子又はメチル基であり、より好ましくはメチル基である。
The alkyl group in R 2 may be linear or branched, and may have a substituent.
The cycloalkyl group in R 2 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent.
R 2 is preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group.
R represents an atomic group necessary for forming an alicyclic structure together with a carbon atom. The alicyclic structure formed by R together with the carbon atom is preferably a monocyclic alicyclic structure, and the carbon number thereof is preferably 3 to 7, more preferably 5 or 6.
R 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a methyl group.
R4、R5、R6におけるアルキル基は、直鎖型でも分岐型でもよく、置換基を有していてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数1〜4のものが好ましい。 The alkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be linear or branched and may have a substituent. As the alkyl group, those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and t-butyl group are preferable.
R4、R5、R6におけるシクロアルキル基は、単環でも多環でもよく、置換基を有していてもよい。シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。 The cycloalkyl group in R 4 , R 5 and R 6 may be monocyclic or polycyclic and may have a substituent. The cycloalkyl group is preferably a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group, or a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group or an adamantyl group.
上記各基が有し得る置換基としては、一般式(AI)における各基が有し得る置換基として前述したものと同様の基が挙げられる。
酸分解性樹脂は、一般式(AI)により表される繰り返し単位として、一般式(I)により表される繰り返し単位及び一般式(II)により表される繰り返し単位を含んだ樹脂であることがより好ましい。
Examples of the substituent that each of the groups may have include the same groups as those described above as the substituent that each group in the general formula (AI) may have.
The acid-decomposable resin is a resin containing a repeating unit represented by the general formula (I) and a repeating unit represented by the general formula (II) as the repeating unit represented by the general formula (AI). More preferred.
また、他の形態において、一般式(AI)により表される繰り返し単位として、一般式(I)により表される繰り返し単位の少なくとも2種を含んだ樹脂であることがより好ましい。一般式(I)の繰り返し単位を2種以上含む場合は、Rが炭素原子とともに形成する脂環構造が単環の脂環構造である繰り返し単位と、Rが炭素原子とともに形成する脂環構造が多環の脂環構造である繰り返し単位とを両方含むことが好ましい。単環の脂環構造としては、炭素数5〜8が好ましく、炭素数5若しくは6がより好ましく、炭素数5が特に好ましい。多環の脂環構造としては、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基が好ましい。 In another embodiment, a resin containing at least two kinds of repeating units represented by the general formula (I) as the repeating unit represented by the general formula (AI) is more preferable. When two or more repeating units of the general formula (I) are included, the alicyclic structure formed by R together with the carbon atom is a monocyclic alicyclic structure, and the alicyclic structure formed by R together with the carbon atom. It is preferable that both the repeating unit which is a polycyclic alicyclic structure is included. The monocyclic alicyclic structure preferably has 5 to 8 carbon atoms, more preferably 5 or 6 carbon atoms, and particularly preferably 5 carbon atoms. As the polycyclic alicyclic structure, a norbornyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group are preferable.
樹脂(B)が含有する酸分解性基を有する繰り返し単位としては、下記に示される繰り返し単位を用いることもできる。 As the repeating unit having an acid-decomposable group contained in the resin (B), the repeating units shown below can also be used.
樹脂(B)が含有する酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種であってもよいし2種以上を併用していてもよい。併用する場合は米国特許出願公開2012/0135348号明細書の段落[0287]に開示されている具体例を利用できるが、これに限定されるものではない。 One type of repeating unit having an acid-decomposable group contained in the resin (B) may be used, or two or more types may be used in combination. When used together, the specific examples disclosed in paragraph [0287] of US Patent Application Publication No. 2012/0135348 can be used, but the present invention is not limited thereto.
樹脂(B)は、一態様において、環状炭酸エステル構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。この環状炭酸エステル構造は、環を構成する原子群として−O−C(=O)−O−で表される結合を含む環を有する構造である。環を構成する原子群として−O−C(=O)−O−で表される結合を含む環は、5〜7員環であることが好ましく、5員環であることが最も好ましい。このような環は、他の環と縮合し、縮合環を形成していてもよい。 In one embodiment, the resin (B) preferably contains a repeating unit having a cyclic carbonate structure. This cyclic carbonate structure is a structure having a ring including a bond represented by —O—C (═O) —O— as an atomic group constituting the ring. The ring containing a bond represented by —O—C (═O) —O— as the atomic group constituting the ring is preferably a 5- to 7-membered ring, and most preferably a 5-membered ring. Such a ring may be condensed with another ring to form a condensed ring.
樹脂(B)は、ラクトン構造又はスルトン(環状スルホン酸エステル)構造を有する繰り返し単位を含有することが好ましい。
ラクトン基又はスルトン基としては、ラクトン構造又はスルトン構造を有していればいずれでも用いることができるが、好ましくは5〜7員環のラクトン構造又はスルトン構造であり、5〜7員環のラクトン構造又はスル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。米国特許出願公開2012/0135348号明細書の段落[0318]に開示された一般式(LC1−1)〜(LC1−17)、及び下記一般式(SL1−1)及び(SL1−2)のいずれかで表されるラクトン構造又はスルトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造又はスル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又はスルトン構造としては(LC1−1)、(LC1−4)、(LC1−5)、(LC1−8)であり、(LC1−4)であることがより好ましい。特定のラクトン構造又はスルトン構造を用いることでLWR、現像欠陥が良好になる。
The resin (B) preferably contains a repeating unit having a lactone structure or a sultone (cyclic sulfonate ester) structure.
Any lactone group or sultone group can be used as long as it has a lactone structure or sultone structure, but a lactone structure or sultone structure having a 5- to 7-membered ring is preferable, and a lactone having a 5- to 7-membered ring is preferable. A structure in which another ring structure is condensed to form a bicyclo structure or a spiro structure in the structure or sultone structure is preferable. Any of the general formulas (LC1-1) to (LC1-17) and the following general formulas (SL1-1) and (SL1-2) disclosed in paragraph [0318] of US Patent Application Publication No. 2012/0135348 It is more preferable to have a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure represented by: A lactone structure or a sultone structure may be directly bonded to the main chain. Preferred lactone structures or sultone structures are (LC1-1), (LC1-4), (LC1-5), (LC1-8), and more preferably (LC1-4). By using a specific lactone structure or sultone structure, LWR and development defects are improved.
ラクトン構造部分又はスルトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone structure part or sultone structure part may or may not have a substituent (Rb 2 ). When n 2 is 2 or more, the plural substituents (Rb 2 ) may be the same or different, and the plural substituents (Rb 2 ) may be bonded to form a ring. .
樹脂(B)は、一般式(AI)以外の水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。これにより基板密着性、現像液親和性が向上する。水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位は、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位であることが好ましく、酸分解性基を有さないことが好ましい。水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造に於ける、脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。好ましい水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。 The resin (B) preferably has a repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group other than the general formula (AI). This improves the substrate adhesion and developer compatibility. The repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group, and preferably has no acid-decomposable group. The alicyclic hydrocarbon structure in the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a hydroxyl group or a cyano group is preferably an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group. As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a preferred hydroxyl group or cyano group, partial structures represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) are preferred.
一般式(VIIa)〜(VIIc)において、
R2c〜R4cは、それぞれ独立に、水素原子、水酸基又はシアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cの内の少なくとも1つは、水酸基又はシアノ基を表す。好ましくは、R2c〜R4cの内の1つ又は2つが、水酸基で、残りが水素原子である。一般式(VIIa)において、更に好ましくは、R2c〜R4cの内の2つが、水酸基で、残りが水素原子である。
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造を有する繰り返し単位としては、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位を挙げることができる。
In general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2 c to R 4 c each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group or a cyano group. However, at least one of R 2 c to R 4 c represents a hydroxyl group or a cyano group. Preferably, one or two of R 2 c to R 4 c are a hydroxyl group and the remaining is a hydrogen atom. In general formula (VIIa), it is more preferable that two members out of R 2 c to R 4 c are hydroxyl groups and the remaining are hydrogen atoms.
Examples of the repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) include the repeating units represented by the following general formulas (AIIa) to (AIId).
一般式(AIIa)〜(AIId)において、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基又はヒドロキシメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)に於ける、R2c〜R4cと同義である。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(B)中の全繰り返し単位に対し、5〜40mol%が好ましく、より好ましくは5〜30mol%、更に好ましくは10〜25mol%である。
水酸基又はシアノ基を有する繰り返し単位の具体例としては、米国特許出願公開2012/0135348号明細書の段落[0340]に開示された繰り返し単位を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。
In general formulas (AIIa) to (AIId),
R 1 c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
R 2 c to R 4 c are in the general formula (VIIa) ~ (VIIc), same meanings as R 2 c~R 4 c.
The content of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group is preferably from 5 to 40 mol%, more preferably from 5 to 30 mol%, still more preferably from 10 to 25 mol%, based on all repeating units in the resin (B).
Specific examples of the repeating unit having a hydroxyl group or a cyano group include the repeating unit disclosed in paragraph [0340] of US Patent Application Publication No. 2012/0135348, but the present invention is not limited thereto.
樹脂(B)は、下記一般式(nI)又は一般式(nII)で表される繰り返し単位を含有することが好ましい。 The resin (B) preferably contains a repeating unit represented by the following general formula (nI) or general formula (nII).
一般式(nI)及び一般式(nII)において、
R13'〜R16'は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、ラクトン構造を有する基、又は酸分解性基を有する基を表す。
X1及びX2は、それぞれ独立に、メチレン基、エチレン基、酸素原子又は硫黄原子を表す。
nは、0〜2の整数を表す。
In general formula (nI) and general formula (nII),
R 13 ′ to R 16 ′ each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, or a lactone structure. Represents a group or a group having an acid-decomposable group.
X 1 and X 2 each independently represents a methylene group, an ethylene group, an oxygen atom or a sulfur atom.
n represents an integer of 0 to 2.
R13'〜R16'としての酸分解性基を有する基における酸分解性基としては、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、第3級のアルキルエステル基等を挙げることができ、このましくは−C(=O)−O−R0で表される第3級のアルキルエステル基である。
式中、R0としては、t−ブチル基、t−アミル基等の3級アルキル基、イソボロニル基、1−エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブトキシエチル基、1−シクロヘキシロキシエチル基等の1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、3−オキソアルキル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリアルキルシリルエステル基、3−オキソシクロヘキシルエステル基、2−メチル−2−アダマンチル基、メバロニックラクトン残基等を挙げることができる。
R13'〜R16'のうち、少なくとも一つは酸分解性基を有する基であることが好ましい。
R13'〜R16'におけるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。
R13'〜R16'のアルキル基としてより好ましくは下記一般式(F1)で表される基である。
Examples of the acid-decomposable group in the group having an acid-decomposable group as R 13 ′ to R 16 ′ include cumyl ester group, enol ester group, acetal ester group, tertiary alkyl ester group, etc. This is preferably a tertiary alkyl ester group represented by —C (═O) —O—R 0 .
In the formula, R 0 is a tertiary alkyl group such as t-butyl group or t-amyl group, isobornyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-cyclohexyloxy. 1-alkoxyethyl group such as ethyl group, 1-methoxymethyl group, alkoxymethyl group such as 1-ethoxymethyl group, 3-oxoalkyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, trialkylsilyl ester group, 3- An oxocyclohexyl ester group, a 2-methyl-2-adamantyl group, a mevalonic lactone residue and the like can be mentioned.
At least one of R 13 ′ to R 16 ′ is preferably a group having an acid-decomposable group.
Examples of the halogen atom in R 13 ′ to R 16 ′ include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, and an iodine atom.
The alkyl group represented by R 13 ′ to R 16 ′ is more preferably a group represented by the following general formula (F1).
一般式(F1)中、
R50〜R55は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基を表す。但し、R50〜R55の内、少なくとも1つは、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
Rxは、水素原子又は有機基(好ましくは酸分解性保護基、アルキル基、シクロアルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基)し、好ましくは水素原子である。
R50〜R55は、すべてフッ素原子であることが好ましい。
In general formula (F1),
R 50 to R 55 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group. However, at least one of R 50 to R 55 represents a fluorine atom or an alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom.
Rx is a hydrogen atom or an organic group (preferably an acid-decomposable protecting group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an acyl group or an alkoxycarbonyl group), preferably a hydrogen atom.
R 50 to R 55 are preferably all fluorine atoms.
上記一般式(nI)又は一般式(nII)で表される繰り返し単位として、下記具体例が挙げられるが、本発明はこれらの化合物に限定されない。なかでも、(II−f−16)〜(II−f−19)で表される繰り返し単位が好ましい。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (nI) or the general formula (nII) include the following specific examples, but the present invention is not limited to these compounds. Especially, the repeating unit represented by (II-f-16)-(II-f-19) is preferable.
樹脂(B)は、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有してもよい。 The resin (B) may have a repeating unit represented by the following general formula (VIII).
上記一般式(VIII)において、
Z2は、−O−又は−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基又は−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基又は樟脳残基を表す。R41及びR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
In the general formula (VIII),
Z 2 represents —O— or —N (R 41 ) —. R 41 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or —OSO 2 —R 42 . R 42 represents an alkyl group, a cycloalkyl group or a camphor residue. The alkyl group of R 41 and R 42 may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) or the like.
樹脂(B)は、上述した一般式(nI)又は一般式(nII)で表された繰り返し単位、及び、一般式(VIII)で表される繰り返し単位を含有することが好ましい。これにより、基板に対するレジスト膜の密着性が向上する。 It is preferable that resin (B) contains the repeating unit represented by the general formula (nI) or the general formula (nII) described above and the repeating unit represented by the general formula (VIII). This improves the adhesion of the resist film to the substrate.
上記一般式(VIII)で表される繰り返し単位として、以下の具体例が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。 Examples of the repeating unit represented by the general formula (VIII) include the following specific examples, but the present invention is not limited thereto.
樹脂(B)は、上記の繰り返し構造単位以外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更にレジストの一般的な必要な特性である解像力、耐熱性、感度等を調節する目的で様々な繰り返し構造単位を有することができる。
このような繰り返し構造単位としては、下記の単量体に相当する繰り返し構造単位を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これにより、本発明の組成物に用いられる樹脂(B)に要求される性能、特に、(1)塗布溶剤に対する溶解性、(2)製膜性(ガラス転移点)、(3)アルカリ現像性、(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可溶性基選択)、(5)未露光部の基板への密着性、(6)ドライエッチング耐性、等の微調整が可能となる。
Resin (B) adjusts dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and resolution, heat resistance, sensitivity, etc., which are general necessary characteristics of resist, in addition to the above repeating structural units. For this purpose, various repeating structural units can be included.
Examples of such repeating structural units include, but are not limited to, repeating structural units corresponding to the following monomers.
Thereby, the performance required for the resin (B) used in the composition of the present invention, in particular, (1) solubility in a coating solvent, (2) film formability (glass transition point), (3) alkali developability (4) Slip film (selection of hydrophilicity / hydrophobicity, alkali-soluble group), (5) Adhesion of unexposed part to substrate, (6) Dry etching resistance, etc. can be finely adjusted.
このような単量体として、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合物等を挙げることができる。
その他にも、上記種々の繰り返し構造単位に相当する単量体と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれば、共重合されていてもよい。
As such a monomer, for example, it has one addition polymerizable unsaturated bond selected from acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters and the like. A compound etc. can be mentioned.
In addition, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized with monomers corresponding to the above various repeating structural units may be copolymerized.
樹脂(B)において、各繰り返し構造単位の含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、更にはレジストの一般的な必要性能である解像力、耐熱性、感度等を調節するために適宜設定される。 In the resin (B), the content molar ratio of each repeating structural unit is the resist dry etching resistance, standard developer suitability, substrate adhesion, resist profile, and the general required performance of the resist, resolving power, heat resistance, sensitivity. It is set appropriately in order to adjust etc.
本発明の組成物が、ArF露光用であるとき、ArF光への透明性の点から本発明の組成物に用いられる樹脂(B)は実質的には芳香族基を有さないことが好ましい。より具体的には、樹脂(B)の全繰り返し中、芳香族基を有する繰り返し単位が全体の5モル%以下であることが好ましく、3モル%以下であることがより好ましく、理想的には0モル%、すなわち芳香族基を有する繰り返し単位を有さないことが更に好ましい。また、樹脂(B)は単環又は多環の脂環炭化水素構造を有することが好ましい。
なお、樹脂(B)は、後述する疎水性樹脂との相溶性の観点から、フッ素原子及び珪素原子を含有しないことが好ましい。
When the composition of the present invention is used for ArF exposure, the resin (B) used in the composition of the present invention preferably has substantially no aromatic group from the viewpoint of transparency to ArF light. . More specifically, the repeating unit having an aromatic group is preferably 5% by mole or less, more preferably 3% by mole or less, and more preferably 3% by mole or less of the entire repeating unit of the resin (B). More preferably, it is 0 mol%, that is, it does not have a repeating unit having an aromatic group. The resin (B) preferably has a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure.
In addition, it is preferable that resin (B) does not contain a fluorine atom and a silicon atom from a compatible viewpoint with the hydrophobic resin mentioned later.
本発明の組成物に用いられる樹脂(B)として好ましくは、繰り返し単位のすべてが(メタ)アクリレート系繰り返し単位で構成されたものである。この場合、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがアクリレート系繰り返し単位であるもの、繰り返し単位のすべてがメタクリレート系繰り返し単位とアクリレート系繰り返し単位とによるもののいずれのものでも用いることができるが、アクリレート系繰り返し単位が全繰り返し単位の50mol%以下であることが好ましい。また、酸分解性基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、ラクトン基を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位20〜50モル%、水酸基又はシアノ基で置換された脂環炭化水素構造を有する(メタ)アクリレート系繰り返し単位5〜30モル%、更にその他の(メタ)アクリレート系繰り返し単位を0〜20モル%含む共重合ポリマーも好ましい。 The resin (B) used in the composition of the present invention is preferably one in which all of the repeating units are composed of (meth) acrylate-based repeating units. In this case, all of the repeating units are methacrylate repeating units, all of the repeating units are acrylate repeating units, or all of the repeating units are methacrylate repeating units and acrylate repeating units. Although it can be used, the acrylate-based repeating unit is preferably 50 mol% or less of the total repeating units. Moreover, the alicyclic hydrocarbon substituted by the (meth) acrylate type repeating unit 20-50 mol% which has an acid-decomposable group, the (meth) acrylate type repeating unit 20-50 mol% which has a lactone group, and a hydroxyl group or a cyano group. A copolymer containing 5 to 30 mol% of a (meth) acrylate-based repeating unit having a structure and further containing 0 to 20 mol% of another (meth) acrylate-based repeating unit is also preferred.
本発明における樹脂(B)は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。具体的には、米国特許出願公開2012/0164573号明細書の段落[0126]〜[0128」に開示されている合成法を利用できる。 The resin (B) in the present invention can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). Specifically, synthesis methods disclosed in paragraphs [0126] to [0128] of US Patent Application Publication No. 2012/0164573 can be used.
樹脂(B)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、好ましくは1,000〜200,000であり、より好ましくは2,000〜20,000、更により好ましくは3,000〜15,000、特に好ましくは3,000〜11,000である。重量平均分子量を、1,000〜200,000とすることにより、耐熱性やドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、且つ現像性が劣化したり、粘度が高くなって製膜性が劣化することを防ぐことができる。
分散度(分子量分布)は、通常1.0〜3.0であり、好ましくは1.0〜2.6、更に好ましくは1.0〜2.0、特に好ましくは1.4〜2.0の範囲のものが使用される。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
The weight average molecular weight of the resin (B) is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, and even more preferably 3,000 to 15 as a polystyrene-converted value by the GPC method. 1,000, particularly preferably 3,000 to 11,000. By setting the weight average molecular weight to 1,000 to 200,000, deterioration of heat resistance and dry etching resistance can be prevented, developability is deteriorated, and viscosity is increased, resulting in deterioration of film forming property. Can be prevented.
The dispersity (molecular weight distribution) is usually 1.0 to 3.0, preferably 1.0 to 2.6, more preferably 1.0 to 2.0, and particularly preferably 1.4 to 2.0. Those in the range are used. The smaller the molecular weight distribution, the better the resolution and the resist shape, and the smoother the side wall of the resist pattern, the better the roughness.
樹脂(B)の組成物全体中の含有率は、全固形分中30〜99質量%が好ましく、より好ましくは55〜95質量%である。また、本発明の樹脂は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。 As for the content rate in the whole composition of resin (B), 30-99 mass% is preferable in a total solid, More preferably, it is 55-95 mass%. In addition, the resins of the present invention may be used alone or in combination.
<その他の成分>
組成物には、上記光酸発生剤(A)及び樹脂(B)以外の成分が含まれていてもよい。
以下に、任意の成分について詳述する。
<Other ingredients>
In the composition, components other than the photoacid generator (A) and the resin (B) may be contained.
Below, arbitrary components are explained in full detail.
(酸拡散制御剤)
本発明の組成物は、酸拡散制御剤を含有することが好ましい。酸拡散制御剤は、光酸発生剤等から発生する酸をトラップするクエンチャーとして作用するものである。酸拡散制御剤としては、塩基性化合物、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物、光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩を使用することができる。
(Acid diffusion control agent)
The composition of the present invention preferably contains an acid diffusion controller. The acid diffusion controller acts as a quencher that traps the acid generated from the photoacid generator or the like. Examples of the acid diffusion controller include a basic compound, a low molecular compound having a nitrogen atom and a group capable of leaving by the action of an acid, a basic compound whose basicity is reduced or disappeared by irradiation with actinic rays or radiation, light An onium salt that is a weak acid relative to the acid generator can be used.
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。 Preferred examples of the basic compound include compounds having structures represented by the following formulas (A) to (E).
一般式(A)及び(E)中、
R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20個のアルキル基を表す。
In general formulas (A) and (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (having a carbon number). 6-20), wherein R 201 and R 202 may combine with each other to form a ring.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。
好ましい化合物の具体例としては、米国特許出願公開2012/0219913号明細書の段落[0379]に例示された化合物を挙げることができる。
About the said alkyl group, as an alkyl group which has a substituent, a C1-C20 aminoalkyl group, a C1-C20 hydroxyalkyl group, or a C1-C20 cyanoalkyl group is preferable.
The alkyl groups in the general formulas (A) and (E) are more preferably unsubstituted.
Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholine, piperidine and the like, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate Examples thereof include a compound having a structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.
Specific examples of preferred compounds include those exemplified in paragraph [0379] of US Patent Application Publication No. 2012/0219913.
好ましい塩基性化合物として、更に、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物又はスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を挙げることができる。 Preferable basic compounds further include an amine compound having a phenoxy group, an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, or an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group.
アミン化合物は、1級、2級、3級のアミン化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアミン化合物が好ましい。アミン化合物は、3級アミン化合物であることがより好ましい。アミン化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。アミン化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、更に好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)若しくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−若しくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、更に好ましくはオキシエチレン基である。 As the amine compound, a primary, secondary or tertiary amine compound can be used, and an amine compound in which at least one alkyl group is bonded to a nitrogen atom is preferable. The amine compound is more preferably a tertiary amine compound. As long as at least one alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) is bonded to a nitrogen atom, the amine compound has an cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms). Preferably C6-C12) may be bonded to a nitrogen atom. The amine compound preferably has an oxygen atom in the alkyl chain and an oxyalkylene group is formed. The number of oxyalkylene groups is 1 or more, preferably 3 to 9, more preferably 4 to 6 in the molecule. Among the oxyalkylene groups, an oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—) or an oxypropylene group (—CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH 2 CH 2 O—) is preferable, and more preferably oxy Ethylene group.
アンモニウム塩化合物は、1級、2級、3級、4級のアンモニウム塩化合物を使用することができ、少なくとも1つのアルキル基が窒素原子に結合しているアンモニウム塩化合物が好ましい。アンモニウム塩化合物は、少なくとも1つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が窒素原子に結合していれば、アルキル基の他に、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)又はアリール基(好ましくは炭素数6〜12)が窒素原子に結合していてもよい。アンモニウム塩化合物は、アルキル鎖中に、酸素原子を有し、オキシアルキレン基が形成されていることが好ましい。オキシアルキレン基の数は、分子内に1つ以上、好ましくは3〜9個、更に好ましくは4〜6個である。オキシアルキレン基の中でもオキシエチレン基(−CH2CH2O−)若しくはオキシプロピレン基(−CH(CH3)CH2O−若しくは−CH2CH2CH2O−)が好ましく、更に好ましくはオキシエチレン基である。 As the ammonium salt compound, a primary, secondary, tertiary, or quaternary ammonium salt compound can be used, and an ammonium salt compound in which at least one alkyl group is bonded to a nitrogen atom is preferable. As long as at least one alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) is bonded to a nitrogen atom, the ammonium salt compound has a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms) or an aryl group in addition to the alkyl group. (Preferably having 6 to 12 carbon atoms) may be bonded to a nitrogen atom. The ammonium salt compound preferably has an oxygen atom in the alkyl chain and an oxyalkylene group is formed. The number of oxyalkylene groups is 1 or more, preferably 3 to 9, more preferably 4 to 6 in the molecule. Among the oxyalkylene groups, an oxyethylene group (—CH 2 CH 2 O—) or an oxypropylene group (—CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH 2 CH 2 O—) is preferable, and more preferably oxy Ethylene group.
アンモニウム塩化合物のアニオンとしては、ハロゲン原子、スルホネート、ボレート、フォスフェート等が挙げられるが、中でもハロゲン原子、スルホネートが好ましい。
また、下記化合物も塩基性化合物として好ましい。
Examples of the anion of the ammonium salt compound include halogen atoms, sulfonates, borates, and phosphates. Among them, halogen atoms and sulfonates are preferable.
The following compounds are also preferable as the basic compound.
塩基性化合物としては、上述した化合物のほかに、特開2011−22560号公報の段落〔0180〕〜〔0225〕、特開2012-137735号公報の段落〔0218〕〜〔0219〕、国際公開パンフレットWO2011/158687A1の段落〔0416〕〜〔0438〕に記載されている化合物等を使用することもできる。
これらの塩基性化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
As basic compounds, in addition to the above-mentioned compounds, paragraphs [0180] to [0225] of JP 2011-22560 A, paragraphs [0218] to [0219] of JP 2012-137735 A, International Publication Pamphlet The compounds described in paragraphs [0416] to [0438] of WO2011 / 158687A1 can also be used.
These basic compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
本発明の組成物は、塩基性化合物を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、塩基性化合物の含有率は、組成物の全固形分に対して、通常、0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%である。
光酸発生剤(A)と塩基性化合物の組成物中の使用割合は、光酸発生剤(A)/塩基性化合物(モル比)=2.5〜300であることが好ましい。即ち、感度、解像度の点からモル比が2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時によるレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。光酸発生剤(A)/塩基性化合物(モル比)は、より好ましくは5.0〜200、更に好ましくは7.0〜150である。
The composition of the present invention may or may not contain a basic compound, but when it is contained, the content of the basic compound is usually 0.001 to 10 relative to the total solid content of the composition. % By mass, preferably 0.01 to 5% by mass.
The use ratio of the photoacid generator (A) and the basic compound in the composition is preferably photoacid generator (A) / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. That is, the molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing resolution from being reduced due to the thickening of the resist pattern over time until post-exposure heat treatment. The photoacid generator (A) / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, still more preferably 7.0 to 150.
窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(以後、化合物(C)とも称する)は、酸の作用により脱離する基として、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、ヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、ヘミアミナールエーテル基であることが特に好ましい。
化合物(C)の分子量は、100〜1000が好ましく、100〜700がより好ましく、100〜500が特に好ましい。
化合物(C)としては、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体が好ましい。
A low molecular compound having a nitrogen atom and having a group capable of leaving by the action of an acid (hereinafter, also referred to as compound (C)) has an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, A tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, and a hemiaminal ether group are preferable, and a carbamate group and a hemiaminal ether group are particularly preferable.
100-1000 are preferable, as for the molecular weight of a compound (C), 100-700 are more preferable, and 100-500 are especially preferable.
As the compound (C), an amine derivative having a group capable of leaving by the action of an acid on the nitrogen atom is preferable.
化合物(C)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(d−1)で表すことができる。 Compound (C) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom. The protecting group constituting the carbamate group can be represented by the following general formula (d-1).
一般式(d−1)において、
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜30)、アリール基(好ましくは炭素数3〜30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)を表す。Rbは相互に連結して環を形成していてもよい。
Rbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい。Rbが示すアルコキシアルキル基についても同様である。
In general formula (d-1),
Rb each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 30 carbon atoms), an aryl group (preferably 3 to 30 carbon atoms), an aralkyl group ( Preferably it represents C1-C10) or an alkoxyalkyl group (preferably C1-C10). Rb may be connected to each other to form a ring.
The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group represented by Rb are substituted with a functional group such as hydroxyl group, cyano group, amino group, pyrrolidino group, piperidino group, morpholino group, oxo group, alkoxy group, or halogen atom. It may be. The same applies to the alkoxyalkyl group represented by Rb.
Rbとして好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基である。より好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基である。
2つのRbが相互に連結して形成する環としては、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環式炭化水素基若しくはその誘導体等が挙げられる。
一般式(d−1)で表される基の具体的な構造としては、米国特許出願公開2012/0135348号明細書の段落[0466]に開示された構造を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
Rb is preferably a linear or branched alkyl group, cycloalkyl group, or aryl group. More preferably, it is a linear or branched alkyl group or cycloalkyl group.
Examples of the ring formed by connecting two Rb to each other include an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic hydrocarbon group, or a derivative thereof.
Specific examples of the group represented by the general formula (d-1) include a structure disclosed in paragraph [0466] of US Patent Application Publication No. 2012/0135348, but are not limited thereto. Is not to be done.
化合物(C)は、下記一般式(6)で表される構造を有するものであることが特に好ましい。 It is particularly preferable that the compound (C) has a structure represented by the following general formula (6).
一般式(6)において、Raは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。lが2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。該複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
Rbは、一般式(d−1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
lは0〜2の整数を表し、mは1〜3の整数を表し、l+m=3を満たす。
In the general formula (6), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. When l is 2, two Ras may be the same or different, and two Ras may be connected to each other to form a heterocyclic ring together with the nitrogen atom in the formula. The heterocyclic ring may contain a hetero atom other than the nitrogen atom in the formula.
Rb has the same meaning as Rb in formula (d-1), and preferred examples are also the same.
l represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 3, and satisfies l + m = 3.
一般式(6)において、Raとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、Rbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。
Raのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基(これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、上記基で置換されていてもよい)の具体例としては、Rbについて前述した具体例と同様な基が挙げられる。
In the general formula (6), the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Ra are described above as the groups in which the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Rb may be substituted. It may be substituted with a group similar to the group.
Specific examples of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group of Ra (these alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group may be substituted with the above groups) include Rb The same group as the specific example mentioned above about is mentioned.
好ましい化合物(C)を具体的としては、米国特許出願公開2012/0135348号明細書の段落[0475]に開示された化合物を挙げることができるが、これに限定されるものではない。 Specific examples of preferred compound (C) include, but are not limited to, compounds disclosed in paragraph [0475] of US Patent Application Publication No. 2012/0135348.
一般式(6)で表される化合物は、特開2007−298569号公報、特開2009−199021号公報などに基づき合成することができる。
本発明において、化合物(C)は、一種単独でも又は2種以上を混合しても使用することができる。
本発明の組成物における化合物(C)の含有量は特に制限されないが、組成物の全固形分に対して、0.001〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは0.001〜10質量%、更に好ましくは0.01〜5質量%である。
The compound represented by the general formula (6) can be synthesized based on JP2007-298869A, JP2009-199021A, and the like.
In the present invention, the compound (C) can be used singly or in combination of two or more.
Although content in particular of the compound (C) in the composition of this invention is not restrict | limited, It is preferable that it is 0.001-20 mass% with respect to the total solid of a composition, More preferably, it is 0.001-10. It is 0.01 mass%, More preferably, it is 0.01-5 mass%.
活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物は、プロトンアクセプター性官能基を有し、且つ、活性光線又は放射線の照射により分解して、プロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化する化合物である。以後、化合物(PA)とも表記する。 A basic compound whose basicity decreases or disappears upon irradiation with actinic rays or radiation has a proton acceptor functional group, and decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation, resulting in a decrease or disappearance of proton acceptor properties. Or a compound that changes from proton acceptor properties to acidic properties. Hereinafter, it is also referred to as compound (PA).
プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基或いは電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基や、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記一般式に示す部分構造を有する窒素原子である。 The proton acceptor functional group is a group that can interact electrostatically with a proton or a functional group having an electron. For example, a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, It means a functional group having a nitrogen atom with an unshared electron pair that does not contribute. The nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to π conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure represented by the following general formula.
プロトンアクセプター性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル、アザクラウンエーテル、1〜3級アミン、ピリジン、イミダゾール、ピラジン構造などを挙げることができる。 Examples of a preferable partial structure of the proton acceptor functional group include a crown ether, an azacrown ether, a primary to tertiary amine, a pyridine, an imidazole, and a pyrazine structure.
化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここでプロトンアクセプター性の低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化であり、具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(PA)とプロトンからプロトン付加体が生成する時、その化学平衡に於ける平衡定数が減少することを意味する。 The compound (PA) is decomposed by irradiation with an actinic ray or radiation to generate a compound in which the proton acceptor property is lowered, disappeared, or changed from proton acceptor property to acidity. Here, the decrease or disappearance of the proton acceptor property or the change from the proton acceptor property to the acid is a change in the proton acceptor property caused by the addition of a proton to the proton acceptor functional group. Means that when a proton adduct is formed from a compound having a proton acceptor functional group (PA) and a proton, the equilibrium constant in the chemical equilibrium is reduced.
プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認することができる。 Proton acceptor property can be confirmed by measuring pH.
本発明においては、活性光線又は放射線の照射により化合物(PA)が分解して発生する化合物の酸解離定数pKaが、pKa<−1を満たすことが好ましく、より好ましくは−13<pKa<−1であり、更に好ましくは−13<pKa<−3である。 In the present invention, the acid dissociation constant pKa of the compound generated by decomposition of the compound (PA) upon irradiation with actinic rays or radiation preferably satisfies pKa <−1, more preferably −13 <pKa <−1. And more preferably −13 <pKa <−3.
本発明において、酸解離定数pKaとは、水溶液中での酸解離定数pKaのことを表し、例えば、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に記載のものであり、この値が低いほど酸強度が大きいことを示している。水溶液中での酸解離定数pKaは、具体的には、無限希釈水溶液を用い、25℃での酸解離定数を測定することにより実測することができ、また、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数及び公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示している。
ソフトウェアパッケージ1:Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) SoftwareV8.14 for Solaris (1994-2007 ACD/Labs)。
In the present invention, the acid dissociation constant pKa represents the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution, and is described in, for example, Chemical Handbook (II) (4th revised edition, 1993, edited by the Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd.). The lower the value, the higher the acid strength. Specifically, the acid dissociation constant pKa in an aqueous solution can be measured by measuring an acid dissociation constant at 25 ° C. using an infinitely diluted aqueous solution, and using the following software package 1, Hammett The values based on the substituent constants and the database of known literature values can also be obtained by calculation. The values of pKa described in this specification all indicate values obtained by calculation using this software package.
Software package 1: Advanced Chemistry Development (ACD / Labs) Software V8.14 for Solaris (1994-2007 ACD / Labs).
化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により分解して発生する上記プロトン付加体として、例えば、下記一般式(PA−1)で表される化合物を発生する。一般式(PA−1)で表される化合物は、プロトンアクセプター性官能基とともに酸性基を有することにより、化合物(PA)に比べてプロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物である。 The compound (PA) generates, for example, a compound represented by the following general formula (PA-1) as the proton adduct generated by decomposition upon irradiation with actinic rays or radiation. The compound represented by the general formula (PA-1) has an acidic group as well as a proton acceptor functional group, so that the proton acceptor property is reduced or disappeared compared to the compound (PA), or from the proton acceptor property. It is a compound that has changed to acidic.
一般式(PA−1)中、
Qは、−SO3H、−CO2H、又は−W1NHW2Rfを表す。ここで、Rfは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表し、W1及びW2は、それぞれ独立に、−SO2−又は−CO−を表す。
Aは、単結合又は2価の連結基を表す。
Xは、−SO2−又は−CO−を表す。
nは、0又は1を表す。
Bは、単結合、酸素原子、又は−N(Rx)Ry−を表す。ここで、Rxは水素原子又は1価の有機基を表し、Ryは単結合又は2価の有機基を表す。Rxは、Ryと結合して環を形成していてもよく、Rと結合して環を形成していてもよい。
Rは、プロトンアクセプター性官能基を有する1価の有機基を表す。
化合物(PA)の具体例としては、米国特許出願公開2011/0269072号明細書の段落[0280]に例示された化合物を挙げることができる。
In general formula (PA-1),
Q represents -SO 3 H, -CO 2 H, or -W 1 NHW 2 R f. Here, R f represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group, and W 1 and W 2 each independently represent —SO 2 — or —CO—.
A represents a single bond or a divalent linking group.
X represents —SO 2 — or —CO—.
n represents 0 or 1.
B represents a single bond, an oxygen atom, or —N (R x ) R y —. Here, R x represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and R y represents a single bond or a divalent organic group. R x may be bonded to R y to form a ring, or may be bonded to R to form a ring.
R represents a monovalent organic group having a proton acceptor functional group.
Specific examples of the compound (PA) include compounds exemplified in paragraph [0280] of US Patent Application Publication No. 2011/0269072.
また、本発明においては、一般式(PA−1)で表される化合物を発生する化合物以外の化合物(PA)も適宜選択可能である。例えば、イオン性化合物であって、カチオン部にプロトンアクセプター部位を有する化合物を用いてもよい。より具体的には、下記一般式(7)で表される化合物などが挙げられる。 Moreover, in this invention, compounds (PA) other than the compound which generate | occur | produces the compound represented by general formula (PA-1) can also be selected suitably. For example, an ionic compound that has a proton acceptor moiety in the cation moiety may be used. More specifically, a compound represented by the following general formula (7) is exemplified.
式中、Aは硫黄原子又はヨウ素原子を表す。
mは1又は2を表し、nは1又は2を表す。但し、Aが硫黄原子の時、m+n=3、Aがヨウ素原子の時、m+n=2である。
Rは、アリール基を表す。
RNは、プロトンアクセプター性官能基で置換されたアリール基を表す。
X−は、対アニオンを表す。
X−の具体例としては、光酸発生剤のアニオン部と同様のものを挙げることができる。
R及びRNのアリール基の具体例としては、フェニル基が好ましく挙げられる。
In the formula, A represents a sulfur atom or an iodine atom.
m represents 1 or 2, and n represents 1 or 2. However, when A is a sulfur atom, m + n = 3, and when A is an iodine atom, m + n = 2.
R represents an aryl group.
R N represents an aryl group substituted with a proton acceptor functional group.
X − represents a counter anion.
Specific examples of X − include the same as the anion moiety of the photoacid generator.
Specific examples of the aryl group of R and R N is a phenyl group are preferably exemplified.
RNが有するプロトンアクセプター性官能基の具体例としては、前述の式(PA−1)で説明したプロトンアクセプター性官能基と同様である。
以下に、カチオン部にプロトンアクセプター部位を有するイオン性化合物の具体例としては、米国特許出願公開2011/0269072号明細書の段落[0291]に例示された化合物を挙げることができる。
なお、このような化合物は、例えば、特開2007―230913号公報及び特開2009―122623号公報などに記載の方法を参考にして合成できる。
Specific examples of the proton acceptor functional group R N are the same as those of the proton acceptor functional group described in the foregoing formula (PA-1).
Specific examples of the ionic compound having a proton acceptor site in the cation moiety include the compounds exemplified in paragraph [0291] of US Patent Application Publication No. 2011/0269072.
Such a compound can be synthesized with reference to methods described in, for example, JP-A-2007-230913 and JP-A-2009-122623.
化合物(PA)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
化合物(PA)の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.1〜10質量%が好ましく、1〜8質量%がより好ましい。
A compound (PA) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
0.1-10 mass% is preferable with respect to the total solid of a composition, and, as for content of a compound (PA), 1-8 mass% is more preferable.
本発明の組成物では、光酸発生剤(A)に対して相対的に弱酸となるオニウム塩を酸拡散制御剤として使用することができる。
光酸発生剤(A)と、光酸発生剤(A)から生じた酸に対して相対的に弱酸である酸を発生するオニウム塩を混合して用いた場合、活性光線性又は放射線の照射により光酸発生剤(A)から生じた酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると、塩交換により弱酸を放出して強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため、見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。
In the composition of the present invention, an onium salt that becomes a weak acid relative to the photoacid generator (A) can be used as an acid diffusion controller.
When the photoacid generator (A) and an onium salt that generates an acid that is a relatively weak acid with respect to the acid generated from the photoacid generator (A) are mixed and used, actinic radiation or radiation irradiation When the acid generated from the photoacid generator (A) collides with an onium salt having an unreacted weak acid anion, a weak acid is released by salt exchange to produce an onium salt having a strong acid anion. In this process, the strong acid is exchanged with a weak acid having a lower catalytic ability, so that the acid is apparently deactivated and the acid diffusion can be controlled.
光酸発生剤(A)に対して相対的に弱酸となるオニウム塩としては、下記一般式(d1-1)〜(d1-3)で表される化合物であることが好ましい。 The onium salt that is a weak acid relative to the photoacid generator (A) is preferably a compound represented by the following general formulas (d1-1) to (d1-3).
式中、R51は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Z2cは置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基(ただし、Sに隣接する炭素にはフッ素原子は置換されていないものとする)であり、R52は有機基であり、Y3は直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキレン基又はアリーレン基であり、Rfはフッ素原子を含む炭化水素基であり、M+はそれぞれ独立に、スルホニウム又はヨードニウムカチオンである。
M+として表されるスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンの好ましい例としては、上述したS+(R201)(R202)(R203)として表されるスルホニウムカチオン、I+(R204)(R205)として表されるヨードニウムカチオンが挙げられる。
一般式(d1−1)で表される化合物のアニオン部の好ましい例としては、特開2012−242799号公報の段落[0198]に例示された構造を挙げることができる。
一般式(d1−2)で表される化合物のアニオン部の好ましい例としては、特開2012−242799号公報の段落[0201]に例示された構造を挙げることができる。
一般式(d1−3)で表される化合物のアニオン部の好ましい例としては、特開2012−242799号公報の段落[0209]及び[0210]に例示された構造を挙げることができる。
In the formula, R 51 represents a hydrocarbon group which may have a substituent, and Z 2c represents a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent (however, a carbon adjacent to S). R 52 is an organic group, Y 3 is a linear, branched or cyclic alkylene group or an arylene group, and Rf is a fluorine atom. Each of the M + is independently a sulfonium or iodonium cation.
Preferred examples of the sulfonium cation or iodonium cation represented by M + include the sulfonium cation represented by S + (R 201 ) (R 202 ) (R 203 ) described above, I + (R 204 ) (R 205 ). And an iodonium cation represented by:
Preferable examples of the anion moiety of the compound represented by the general formula (d1-1) include a structure exemplified in paragraph [0198] of JP2012-242799A.
Preferable examples of the anion moiety of the compound represented by the general formula (d1-2) include the structure exemplified in paragraph [0201] of JP2012-242799A.
Preferable examples of the anion moiety of the compound represented by the general formula (d1-3) include the structures exemplified in paragraphs [0209] and [0210] of JP2012-242799A.
光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩は、カチオン部位とアニオン部位を同一分子内に有し、かつ、該カチオン部位とアニオン部位が共有結合により連結している化合物であってもよい。
上記化合物としては、下記一般式(E−1)〜(E−3)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。
An onium salt that is a weak acid relative to the photoacid generator is a compound that has a cation moiety and an anion moiety in the same molecule, and the cation moiety and the anion moiety are linked by a covalent bond. Also good.
The compound is preferably a compound represented by any one of the following general formulas (E-1) to (E-3).
一般式(E−1)〜(E−3)中、R1、R2、R3は、炭素数1以上の置換基を表す。
L1は、カチオン部位とアニオン部位を連結する2価の連結基又は単結合を表す。
−X−は、−COO−、−SO3 −、−SO2 −、−N−−R4から選択されるアニオン部位を表す。R4は、隣接するN原子との連結部位に、カルボニル基:−C(=O)−、スルホニル基:−S(=O)2−、スルフィニル基:−S(=O)−を有する1価の置換基を表す。
R1、R2、R3、R4、L1は互いに結合して環構造を形成してもよい。また、(E−3)において、R1〜R3のうち2つを合わせて、N原子と2重結合を形成してもよい。
R1〜R3における炭素数1以上の置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基などが挙げられる。好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基である。
In general formulas (E-1) to (E-3), R 1 , R 2 and R 3 represent a substituent having 1 or more carbon atoms.
L 1 represents a divalent linking group or a single bond linking the cation moiety and the anion moiety.
-X - it is, -COO -, -SO 3 - represents an anion portion selected from -R 4 -, -SO 2 -, -N. R 4 has a carbonyl group: —C (═O) —, a sulfonyl group: —S (═O) 2 —, and a sulfinyl group: —S (═O) — at the site of connection with the adjacent N atom. Represents a valent substituent.
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and L 1 may be bonded to each other to form a ring structure. In (E-3), two of R 1 to R 3 may be combined to form a double bond with the N atom.
Examples of the substituent having 1 or more carbon atoms in R 1 to R 3 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkyloxycarbonyl group, a cycloalkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, and a cycloalkylamino group. A carbonyl group, an arylaminocarbonyl group, etc. are mentioned. Preferably, they are an alkyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group.
2価の連結基としてのL1は、直鎖若しくは分岐鎖状アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、及びこれらの2種以上を組み合わせてなる基等が挙げられる。L1は、より好ましくは、アルキレン基、アリーレン基、エーテル結合、エステル結合、及びこれらの2種以上を組み合わせてなる基である。 L 1 as the divalent linking group is a linear or branched alkylene group, cycloalkylene group, arylene group, carbonyl group, ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond, urea bond, and two types thereof. Examples include groups formed by combining the above. L 1 is more preferably an alkylene group, an arylene group, an ether bond, an ester bond, or a group formed by combining two or more of these.
一般式(E−1)で表される化合物の好ましい例としては、特開2013−6827号公報の段落[0037]〜[0039]、及び、特開2013−8020号公報の段落[0027]〜[0029]に例示された化合物を挙げることができる。
一般式(E−2)で表される化合物の好ましい例としては、特開2012−189977号公報の段落[0012]〜[0013]に例示された化合物を挙げることができる。
一般式(E−3)で表される化合物の好ましい例としては、特開2012−252124号公報の段落[0029]〜[0031]に例示された化合物を挙げることができる。
光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.5〜10.0質量%であることが好ましく、0.5〜8.0質量%であることがより好ましく、1.0〜8.0質量%であることが更に好ましい。
Preferable examples of the compound represented by the general formula (E-1) include paragraphs [0037] to [0039] of JP2013-6827A and paragraphs [0027] to [2013] of JP2013-8020A. The compounds exemplified in [0029] can be mentioned.
Preferable examples of the compound represented by the general formula (E-2) include compounds exemplified in paragraphs [0012] to [0013] of JP2012-189977A.
Preferable examples of the compound represented by the general formula (E-3) include the compounds exemplified in paragraphs [0029] to [0031] of JP 2012-252124 A.
The content of the onium salt that is a weak acid relative to the photoacid generator is preferably 0.5 to 10.0% by mass with respect to the total solid content of the composition, and is preferably 0.5 to 8%. More preferably, it is 0.0 mass%, and it is still more preferable that it is 1.0-8.0 mass%.
(疎水性樹脂(D))
本発明の組成物は、特に液浸露光に適用する際、疎水性樹脂(以下、「疎水性樹脂(D)」又は単に「樹脂(D)」ともいう)を含有してもよい。なお、疎水性樹脂(D)は樹脂(B)とは異なることが好ましい。
これにより、膜表層に疎水性樹脂(D)が偏在化し、液浸媒体が水の場合、水に対するレジスト膜表面の静的/動的な接触角を向上させ、液浸液追随性を向上させることができる。
疎水性樹脂(D)は前述のように界面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくても良い。
(Hydrophobic resin (D))
The composition of the present invention may contain a hydrophobic resin (hereinafter also referred to as “hydrophobic resin (D)” or simply “resin (D)”), particularly when applied to immersion exposure. The hydrophobic resin (D) is preferably different from the resin (B).
As a result, the hydrophobic resin (D) is unevenly distributed in the film surface layer, and when the immersion medium is water, the static / dynamic contact angle of the resist film surface with water is improved, and the immersion liquid followability is improved. be able to.
The hydrophobic resin (D) is preferably designed to be unevenly distributed at the interface as described above. However, unlike the surfactant, the hydrophobic resin (D) does not necessarily need to have a hydrophilic group in the molecule. There is no need to contribute to uniform mixing.
疎水性樹脂(D)は、膜表層への偏在化の観点から、“フッ素原子”、“珪素原子”、及び、“樹脂の側鎖部分に含有されたCH3部分構造”のいずれか1種以上を有することが好ましく、2種以上を有することが更に好ましい。
疎水性樹脂(D)が、フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合、疎水性樹脂(D)に於ける上記フッ素原子及び/又は珪素原子は、樹脂の主鎖中に含まれていてもよく、側鎖中に含まれていてもよい。
The hydrophobic resin (D) is selected from any one of “fluorine atom”, “silicon atom”, and “CH 3 partial structure contained in the side chain portion of the resin” from the viewpoint of uneven distribution in the film surface layer. It is preferable to have the above, and it is more preferable to have two or more.
When the hydrophobic resin (D) contains a fluorine atom and / or a silicon atom, the fluorine atom and / or silicon atom in the hydrophobic resin (D) may be contained in the main chain of the resin. , May be contained in the side chain.
疎水性樹脂(D)がフッ素原子を含んでいる場合、フッ素原子を有する部分構造として、フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、又は、フッ素原子を有するアリール基を有する樹脂であることが好ましい。
フッ素原子を有するアルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜4)は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖又は分岐アルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するシクロアルキル基は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された単環又は多環のシクロアルキル基であり、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
フッ素原子を有するアリール基としては、フェニル基、ナフチル基などのアリール基の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、更にフッ素原子以外の置換基を有していてもよい。
When the hydrophobic resin (D) contains a fluorine atom, it is a resin having an alkyl group having a fluorine atom, a cycloalkyl group having a fluorine atom, or an aryl group having a fluorine atom as a partial structure having a fluorine atom. Preferably there is.
The alkyl group having a fluorine atom (preferably having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms) is a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and further a fluorine atom It may have a substituent other than.
The cycloalkyl group having a fluorine atom is a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and may further have a substituent other than a fluorine atom.
Examples of the aryl group having a fluorine atom include those in which at least one hydrogen atom of an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group is substituted with a fluorine atom, and may further have a substituent other than a fluorine atom. .
フッ素原子を有するアルキル基、フッ素原子を有するシクロアルキル基、及びフッ素原子を有するアリール基として、好ましくは、下記一般式(F2)〜(F4)で表される基を挙げることができるが、本発明は、これに限定されるものではない。 Preferred examples of the alkyl group having a fluorine atom, the cycloalkyl group having a fluorine atom, and the aryl group having a fluorine atom include groups represented by the following general formulas (F2) to (F4). The invention is not limited to this.
一般式(F2)〜(F4)中、
R57〜R68は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又はアルキル基(直鎖若しくは分岐)を表す。但し、R57〜R61の少なくとも1つ、R62〜R64の少なくとも1つ、及びR65〜R68の少なくとも1つは、それぞれ独立に、フッ素原子又は少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)を表す。
R57〜R61及びR65〜R67は、全てがフッ素原子であることが好ましい。R62、R63及びR68は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)が好ましく、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基であることが更に好ましい。R62とR63は、互いに連結して環を形成してもよい。
In general formulas (F2) to (F4),
R 57 to R 68 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group (straight or branched). However, at least one of R 57 to R 61 , at least one of R 62 to R 64 , and at least one of R 65 to R 68 are each independently a fluorine atom or at least one hydrogen atom is a fluorine atom. It represents a substituted alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms).
R 57 to R 61 and R 65 to R 67 are preferably all fluorine atoms. R 62 , R 63 and R 68 are preferably an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms) in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Further preferred. R 62 and R 63 may be connected to each other to form a ring.
一般式(F2)で表される基の具体例としては、例えば、p−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、3,5−ジ(トリフルオロメチル)フェニル基等が挙げられる。
一般式(F3)で表される基の具体例としては、米国特許出願公開2012/0251948号明細書の段落[0500]に例示されたものを挙げることができる。
一般式(F4)で表される基の具体例としては、例えば、−C(CF3)2OH、−C(C2F5)2OH、−C(CF3)(CH3)OH、−CH(CF3)OH等が挙げられ、−C(CF3)2OHが好ましい。
フッ素原子を含む部分構造は、主鎖に直接結合してもよく、更に、アルキレン基、フェニレン基、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合及びウレイレン結合よりなる群から選択される基、或いはこれらの2つ以上を組み合わせた基を介して主鎖に結合してもよい。
Specific examples of the group represented by the general formula (F2) include a p-fluorophenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 3,5-di (trifluoromethyl) phenyl group.
Specific examples of the group represented by the general formula (F3) include those exemplified in paragraph [0500] of US Patent Application Publication No. 2012/0251948.
Specific examples of the group represented by the general formula (F4) include, for example, —C (CF 3 ) 2 OH, —C (C 2 F 5 ) 2 OH, —C (CF 3 ) (CH 3 ) OH, -CH (CF 3) OH and the like, -C (CF 3) 2 OH is preferred.
The partial structure containing a fluorine atom may be directly bonded to the main chain, and further from the group consisting of an alkylene group, a phenylene group, an ether bond, a thioether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a urethane bond and a ureylene bond. You may couple | bond with a principal chain through the group selected or the group which combined these 2 or more.
疎水性樹脂(D)は、珪素原子を含有してもよい。珪素原子を有する部分構造として、アルキルシリル構造(好ましくはトリアルキルシリル基)、又は環状シロキサン構造を有する樹脂であることが好ましい。
アルキルシリル構造、又は環状シロキサン構造としては、具体的には、下記一般式(CS−1)〜(CS−3)で表される基などが挙げられる。
The hydrophobic resin (D) may contain a silicon atom. The partial structure having a silicon atom is preferably a resin having an alkylsilyl structure (preferably a trialkylsilyl group) or a cyclic siloxane structure.
Specific examples of the alkylsilyl structure or the cyclic siloxane structure include groups represented by the following general formulas (CS-1) to (CS-3).
一般式(CS−1)〜(CS−3)に於いて、
R12〜R26は、それぞれ独立に、直鎖若しくは分岐アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)又はシクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)を表す。
L3〜L5は、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、アルキレン基、フェニレン基、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、及びウレア結合よりなる群から選択される単独或いは2つ以上の組み合わせ(好ましくは総炭素数12以下)が挙げられる。
nは、1〜5の整数を表す。nは、好ましくは、2〜4の整数である。
フッ素原子又は珪素原子を有する繰り返し単位の例としては、米国特許出願公開2012/0251948号明細書の段落[0519]に例示されたものを挙げることができる。
In general formulas (CS-1) to (CS-3),
R 12 to R 26 each independently represents a linear or branched alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) or a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms).
L < 3 > -L < 5 > represents a single bond or a bivalent coupling group. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, a phenylene group, an ether bond, a thioether bond, a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, and a urea bond, or a combination of two or more ( Preferably, the total carbon number is 12 or less).
n represents an integer of 1 to 5. n is preferably an integer of 2 to 4.
Examples of the repeating unit having a fluorine atom or a silicon atom include those exemplified in paragraph [0519] of US Patent Application Publication No. 2012/0251948.
また、上記したように、疎水性樹脂(D)は、側鎖部分にCH3部分構造を含むことも好ましい。
ここで、疎水性樹脂(D)中の側鎖部分が有するCH3部分構造(以下、単に「側鎖CH3部分構造」ともいう)には、エチル基、プロピル基等が有するCH3部分構造を包含するものである。
一方、疎水性樹脂(D)の主鎖に直接結合しているメチル基(例えば、メタクリル酸構造を有する繰り返し単位のα−メチル基)は、主鎖の影響により疎水性樹脂(D)の表面偏在化への寄与が小さいため、本発明におけるCH3部分構造に包含されないものとする。
Further, as described above, the hydrophobic resin (D) preferably includes a CH 3 partial structure in the side chain portion.
Here, CH 3 partial structure contained in the side chain moiety in the hydrophobic resin (D) (hereinafter, simply referred to as "side chain CH 3 partial structure") The, CH 3 partial structure an ethyl group, and a propyl group having Is included.
On the other hand, the methyl group directly bonded to the main chain of the hydrophobic resin (D) (for example, the α-methyl group of the repeating unit having a methacrylic acid structure) is caused by the influence of the main chain on the surface of the hydrophobic resin (D). Since the contribution to uneven distribution is small, it is not included in the CH 3 partial structure in the present invention.
より具体的には、疎水性樹脂(D)が、例えば、下記一般式(M)で表される繰り返し単位などの、炭素−炭素二重結合を有する重合性部位を有するモノマーに由来する繰り返し単位を含む場合であって、R11〜R14がCH3「そのもの」である場合、そのCH3は、本発明における側鎖部分が有するCH3部分構造には包含されない。
一方、C−C主鎖から何らかの原子を介して存在するCH3部分構造は、本発明におけるCH3部分構造に該当するものとする。例えば、R11がエチル基(CH2CH3)である場合、本発明におけるCH3部分構造を「1つ」有するものとする。
More specifically, the hydrophobic resin (D) is a repeating unit derived from a monomer having a polymerizable moiety having a carbon-carbon double bond, such as a repeating unit represented by the following general formula (M). In the case where R 11 to R 14 are CH 3 “as is”, the CH 3 is not included in the CH 3 partial structure of the side chain moiety in the present invention.
Meanwhile, CH 3 partial structure exists through some atoms from C-C backbone, and those falling under CH 3 partial structures in the present invention. For example, when R 11 is an ethyl group (CH 2 CH 3 ), it has “one” CH 3 partial structure in the present invention.
上記一般式(M)中、
R11〜R14は、各々独立に、側鎖部分を表す。
側鎖部分のR11〜R14としては、水素原子、1価の有機基などが挙げられる。
R11〜R14についての1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、シクロアルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基などが挙げられ、これらの基は、更に置換基を有していてもよい。
In the general formula (M),
R 11 to R 14 each independently represents a side chain portion.
Examples of R 11 to R 14 in the side chain portion include a hydrogen atom and a monovalent organic group.
Examples of monovalent organic groups for R 11 to R 14 include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, alkyloxycarbonyl groups, cycloalkyloxycarbonyl groups, aryloxycarbonyl groups, alkylaminocarbonyl groups, cycloalkylaminocarbonyls. Group, an arylaminocarbonyl group, and the like, and these groups may further have a substituent.
疎水性樹脂(D)は、側鎖部分にCH3部分構造を有する繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましく、このような繰り返し単位として、下記一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、下記一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)を有していることがより好ましい。 The hydrophobic resin (D) is preferably a resin having a repeating unit having a CH 3 partial structure in the side chain portion, and as such a repeating unit, a repeating unit represented by the following general formula (II), and It is more preferable to have at least one repeating unit (x) among repeating units represented by the following general formula (III).
以下、一般式(II)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。 Hereinafter, the repeating unit represented by formula (II) will be described in detail.
上記一般式(II)中、Xb1は水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、R2は1つ以上のCH3部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表す。ここで、酸に対して安定な有機基は、より具体的には、樹脂(B)において説明した“酸分解性基”を有さない有機基であることが好ましい。 In the general formula (II), X b1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group or a halogen atom, R 2 has one or more CH 3 partial structure represents a stable organic radical to acid. Here, more specifically, the organic group that is stable against an acid is preferably an organic group that does not have the “acid-decomposable group” described in the resin (B).
Xb1のアルキル基は、炭素数1〜4のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基又はトリフルオロメチル基等が挙げられるが、メチル基であることが好ましい。
Xb1は、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
The alkyl group for X b1 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group, and a methyl group is preferable.
X b1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R2としては、1つ以上のCH3部分構造を有する、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基が挙げられる。上記のシクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、及び、アラルキル基は、更に、置換基としてアルキル基を有していてもよい。
R2は、1つ以上のCH3部分構造を有する、アルキル基又はアルキル置換シクロアルキル基が好ましい。
R2としての1つ以上のCH3部分構造を有する酸に安定な有機基は、CH3部分構造を2個以上10個以下有することが好ましく、2個以上8個以下有することがより好ましい。
Examples of R 2 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, an aryl group, and an aralkyl group having one or more CH 3 partial structures. The above cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, aryl group and aralkyl group may further have an alkyl group as a substituent.
R 2 is preferably an alkyl group or an alkyl-substituted cycloalkyl group having one or more CH 3 partial structures.
The acid-stable organic group having one or more CH 3 partial structures as R 2 preferably has 2 or more and 10 or less CH 3 partial structures, and more preferably 2 or more and 8 or less.
一般式(II)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。 Preferred specific examples of the repeating unit represented by the general formula (II) are shown below. Note that the present invention is not limited to this.
一般式(II)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。 The repeating unit represented by the general formula (II) is preferably an acid-stable (non-acid-decomposable) repeating unit, specifically, a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group. It is preferable that it is a repeating unit which does not have.
以下、一般式(III)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。 Hereinafter, the repeating unit represented by formula (III) will be described in detail.
上記一般式(III)中、Xb2は水素原子、アルキル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、R3は1つ以上のCH3部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表し、nは1から5の整数を表す。
Xb2のアルキル基は、炭素数1〜4のものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基又はトリフルオロメチル基等が挙げられるが、水素原子であることが好ましい。Xb2は、水素原子であることが好ましい。
In the general formula (III), X b2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom, R 3 represents an acid-stable organic group having one or more CH 3 partial structures, n represents an integer of 1 to 5.
The alkyl group for X b2 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group. X b2 is preferably a hydrogen atom.
R3は、酸に対して安定な有機基であるため、より具体的には、疎水性樹脂(B)において説明した“酸分解性基”を有さない有機基であることが好ましい。
R3としては、1つ以上のCH3部分構造を有する、アルキル基が挙げられる。
R3としての1つ以上のCH3部分構造を有する酸に安定な有機基は、CH3部分構造を1個以上10個以下有することが好ましく、1個以上8個以下有することがより好ましく、1個以上4個以下有することが更に好ましい。
Since R 3 is an organic group that is stable against acid, more specifically, R 3 is preferably an organic group that does not have the “acid-decomposable group” described in the hydrophobic resin (B).
R 3 includes an alkyl group having one or more CH 3 partial structures.
The acid-stable organic group having one or more CH 3 partial structures as R 3 preferably has 1 or more and 10 or less CH 3 partial structures, more preferably 1 or more and 8 or less, More preferably, it is 1 or more and 4 or less.
nは1から5の整数を表し、1〜3の整数を表すことがより好ましく、1又は2を表すことが更に好ましい。 n represents an integer of 1 to 5, more preferably an integer of 1 to 3, and still more preferably 1 or 2.
一般式(III)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を以下に挙げる。尚、本発明はこれに限定されるものではない。 Preferred specific examples of the repeating unit represented by the general formula (III) are shown below. Note that the present invention is not limited to this.
一般式(III)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。 The repeating unit represented by the general formula (III) is preferably an acid-stable (non-acid-decomposable) repeating unit, and specifically, a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group. It is preferable that it is a repeating unit which does not have.
疎水性樹脂(D)が、側鎖部分にCH3部分構造を含む場合であり、更に、特にフッ素原子及び珪素原子を有さない場合、一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)の含有量は、疎水性樹脂(D)の全繰り返し単位に対して、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましい。上記含有量は、疎水性樹脂(D)の全繰り返し単位に対して、通常、100モル%以下である。 In the case where the hydrophobic resin (D) contains a CH 3 partial structure in the side chain portion, and particularly when it does not have a fluorine atom and a silicon atom, the repeating unit represented by the general formula (II), and The content of at least one repeating unit (x) among the repeating units represented by the general formula (III) is preferably 90 mol% or more based on all repeating units of the hydrophobic resin (D). More preferably, it is 95 mol% or more. The content is usually 100 mol% or less with respect to all repeating units of the hydrophobic resin (D).
疎水性樹脂(D)が、一般式(II)で表される繰り返し単位、及び、一般式(III)で表される繰り返し単位のうち少なくとも一種の繰り返し単位(x)を、疎水性樹脂(D)の全繰り返し単位に対し、90モル%以上で含有することにより、疎水性樹脂(D)の表面自由エネルギーが増加する。その結果として、疎水性樹脂(D)がレジスト膜の表面に偏在しにくくなり、水に対するレジスト膜の静的/動的接触角を確実に向上させて、液浸液追随性を向上させることができる。 The hydrophobic resin (D) comprises at least one repeating unit (x) among the repeating unit represented by the general formula (II) and the repeating unit represented by the general formula (III). ), The surface free energy of the hydrophobic resin (D) increases. As a result, the hydrophobic resin (D) is less likely to be unevenly distributed on the surface of the resist film, and the static / dynamic contact angle of the resist film with respect to water can be reliably improved and the immersion liquid followability can be improved. it can.
また、疎水性樹脂(D)は、(i)フッ素原子及び/又は珪素原子を含む場合においても、(ii)側鎖部分にCH3部分構造を含む場合においても、下記(x)〜(z)の群から選ばれる基を少なくとも1つを有していてもよい。
(x)酸基、
(y)ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基、
(z)酸の作用により分解する基
Further, the hydrophobic resin (D) includes the following (x) to (z) even when (i) contains a fluorine atom and / or silicon atom, and (ii) contains a CH 3 partial structure in the side chain portion. ) May have at least one group selected from the group of
(X) an acid group,
(Y) a group having a lactone structure, an acid anhydride group, or an acid imide group,
(Z) a group decomposable by the action of an acid
酸基(x)としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等が挙げられる。
好ましい酸基としては、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)、スルホンイミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基が挙げられる。
Examples of the acid group (x) include a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, an (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, and an (alkylsulfonyl) (alkyl Carbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, tris (alkylsulfonyl) A methylene group etc. are mentioned.
Preferred acid groups include fluorinated alcohol groups (preferably hexafluoroisopropanol), sulfonimide groups, and bis (alkylcarbonyl) methylene groups.
酸基(x)を有する繰り返し単位としては、アクリル酸、メタクリル酸による繰り返し単位のような樹脂の主鎖に、直接、酸基が結合している繰り返し単位、或いは、連結基を介して樹脂の主鎖に酸基が結合している繰り返し単位などが挙げられ、更には酸基を有する重合開始剤や連鎖移動剤を重合時に用いてポリマー鎖の末端に導入することもでき、いずれの場合も好ましい。酸基(x)を有する繰り返し単位が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有していてもよい。
酸基(x)を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(D)中の全繰り返し単位に対し、1〜50モル%が好ましく、より好ましくは3〜35モル%、更に好ましくは5〜20モル%である。
The repeating unit having an acid group (x) includes a repeating unit in which an acid group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid or methacrylic acid, or a resin having a linking group. Examples include a repeating unit in which an acid group is bonded to the main chain, and a polymerization initiator or chain transfer agent having an acid group can be introduced at the end of the polymer chain at the time of polymerization. preferable. The repeating unit having an acid group (x) may have at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
As for content of the repeating unit which has an acid group (x), 1-50 mol% is preferable with respect to all the repeating units in hydrophobic resin (D), More preferably, it is 3-35 mol%, More preferably, it is 5- 20 mol%.
酸基(x)を有する繰り返し単位の具体例を以下に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。式中、Rxは水素原子、CH3、CF3、又は、CH2OHを表す。 Specific examples of the repeating unit having an acid group (x) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, Rx represents a hydrogen atom, CH 3 , CF 3 , or CH 2 OH.
ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基(y)としては、ラクトン構造を有する基が特に好ましい。
これらの基を含んだ繰り返し単位は、例えば、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルによる繰り返し単位等の、樹脂の主鎖に直接この基が結合している繰り返し単位である。或いは、この繰り返し単位は、この基が連結基を介して樹脂の主鎖に結合している繰り返し単位であってもよい。或いは、この繰り返し単位は、この基を有する重合開始剤又は連鎖移動剤を重合時に用いて、樹脂の末端に導入されていてもよい。
As the group having a lactone structure, the acid anhydride group, or the acid imide group (y), a group having a lactone structure is particularly preferable.
The repeating unit containing these groups is a repeating unit in which this group is directly bonded to the main chain of the resin, such as a repeating unit of acrylic acid ester and methacrylic acid ester. Alternatively, this repeating unit may be a repeating unit in which this group is bonded to the main chain of the resin via a linking group. Or this repeating unit may be introduce | transduced into the terminal of resin using the polymerization initiator or chain transfer agent which has this group at the time of superposition | polymerization.
ラクトン構造を有する基を有する繰り返し単位としては、例えば、先に酸分解性樹脂(B)の項で説明したラクトン構造を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。
ラクトン構造を有する基、酸無水物基、又は酸イミド基を有する繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(D)中の全繰り返し単位に対して、1〜100モル%であることが好ましく、3〜98モル%であることがより好ましく、5〜95モル%であることが更に好ましい。
Examples of the repeating unit having a group having a lactone structure include those similar to the repeating unit having a lactone structure described above in the section of the acid-decomposable resin (B).
The content of the repeating unit having a group having a lactone structure, an acid anhydride group, or an acid imide group is preferably 1 to 100 mol% based on all repeating units in the hydrophobic resin (D). It is more preferably 3 to 98 mol%, and further preferably 5 to 95 mol%.
疎水性樹脂(D)における、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位は、樹脂(B)で挙げた酸分解性基を有する繰り返し単位と同様のものが挙げられる。酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位が、フッ素原子及び珪素原子の少なくともいずれかを有していてもよい。疎水性樹脂(D)に於ける、酸の作用により分解する基(z)を有する繰り返し単位の含有量は、樹脂(D)中の全繰り返し単位に対して、1〜80モル%が好ましく、より好ましくは10〜80モル%、更に好ましくは20〜60モル%である。 In the hydrophobic resin (D), examples of the repeating unit having a group (z) that is decomposed by the action of an acid are the same as the repeating unit having an acid-decomposable group exemplified in the resin (B). The repeating unit having a group (z) that decomposes by the action of an acid may have at least one of a fluorine atom and a silicon atom. In the hydrophobic resin (D), the content of the repeating unit having a group (z) that decomposes by the action of an acid is preferably 1 to 80 mol% with respect to all the repeating units in the resin (D). More preferably, it is 10-80 mol%, More preferably, it is 20-60 mol%.
疎水性樹脂(D)は、更に、下記一般式(III)で表される繰り返し単位を有していてもよい。 The hydrophobic resin (D) may further have a repeating unit represented by the following general formula (III).
一般式(III)に於いて、
Rc31は、水素原子、アルキル基(フッ素原子等で置換されていてもよい)、シアノ基又は−CH2−O−Rac2基を表す。式中、Rac2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Rc31は、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
Rc32は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基又はアリール基を有する基を表す。これら基はフッ素原子、珪素原子を含む基で置換されていても良い。
Lc3は、単結合又は2価の連結基を表す。
In general formula (III):
R c31 represents a hydrogen atom, an alkyl group (which may be substituted with a fluorine atom or the like), a cyano group, or a —CH 2 —O—Rac 2 group. In the formula, Rac 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group. R c31 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R c32 represents a group having an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group or an aryl group. These groups may be substituted with a group containing a fluorine atom or a silicon atom.
L c3 represents a single bond or a divalent linking group.
一般式(III)に於ける、Rc32のアルキル基は、炭素数3〜20の直鎖若しくは分岐状アルキル基が好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
アリール基は、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、フェニル基、ナフチル基がより好ましく、これらは置換基を有していてもよい。
Rc32は無置換のアルキル基又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。
Lc3の2価の連結基は、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜5)、エーテル結合、フェニレン基、エステル結合(−COO−で表される基)が好ましい。
一般式(III)により表される繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(D)中の全繰り返し単位に対して、1〜100モル%であることが好ましく、10〜90モル%であることがより好ましく、30〜70モル%であることが更に好ましい。
In general formula (III), the alkyl group represented by R c32 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and these may have a substituent.
R c32 is preferably an unsubstituted alkyl group or an alkyl group substituted with a fluorine atom.
The divalent linking group of L c3 is preferably an alkylene group (preferably having a carbon number of 1 to 5), an ether bond, a phenylene group, or an ester bond (a group represented by —COO—).
The content of the repeating unit represented by the general formula (III) is preferably 1 to 100 mol%, and preferably 10 to 90 mol%, based on all repeating units in the hydrophobic resin (D). Is more preferable, and it is still more preferable that it is 30-70 mol%.
疎水性樹脂(D)は、更に、下記一般式(CII−AB)で表される繰り返し単位を有することも好ましい。 It is also preferable that the hydrophobic resin (D) further has a repeating unit represented by the following general formula (CII-AB).
式(CII−AB)中、
Rc11’及びRc12’は、各々独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を表す。
Zc’は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
一般式(CII−AB)により表される繰り返し単位の含有量は、疎水性樹脂(D)中の全繰り返し単位に対して、1〜100モル%であることが好ましく、10〜90モル%であることがより好ましく、30〜70モル%であることが更に好ましい。
In the formula (CII-AB),
R c11 ′ and R c12 ′ each independently represents a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group.
Zc ′ represents an atomic group for forming an alicyclic structure containing two bonded carbon atoms (C—C).
The content of the repeating unit represented by the general formula (CII-AB) is preferably 1 to 100 mol% with respect to all repeating units in the hydrophobic resin (D), preferably 10 to 90 mol%. More preferably, it is more preferably 30 to 70 mol%.
以下に一般式(III)、(CII−AB)で表される繰り返し単位の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。式中、Raは、H、CH3、CH2OH、CF3又はCNを表す。 Specific examples of the repeating unit represented by the general formulas (III) and (CII-AB) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the formula, Ra represents H, CH 3 , CH 2 OH, CF 3 or CN.
疎水性樹脂(D)がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の含有量は、疎水性樹脂(D)の重量平均分子量に対し、5〜80質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましい。また、フッ素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(D)に含まれる全繰り返し単位中10〜100モル%であることが好ましく、30〜100モル%であることがより好ましい。
疎水性樹脂(D)が珪素原子を有する場合、珪素原子の含有量は、疎水性樹脂(D)の重量平均分子量に対し、2〜50質量%であることが好ましく、2〜30質量%であることがより好ましい。また、珪素原子を含む繰り返し単位は、疎水性樹脂(D)に含まれる全繰り返し単位中、10〜100モル%であることが好ましく、20〜100モル%であることがより好ましい。
When the hydrophobic resin (D) has a fluorine atom, the content of the fluorine atom is preferably 5 to 80% by mass with respect to the weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D), and is 10 to 80% by mass. More preferably. Moreover, it is preferable that it is 10-100 mol% in all the repeating units contained in hydrophobic resin (D), and, as for the repeating unit containing a fluorine atom, it is more preferable that it is 30-100 mol%.
When the hydrophobic resin (D) has a silicon atom, the content of the silicon atom is preferably 2 to 50% by mass, and 2 to 30% by mass with respect to the weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D). More preferably. Moreover, it is preferable that the repeating unit containing a silicon atom is 10-100 mol% in all the repeating units contained in hydrophobic resin (D), and it is more preferable that it is 20-100 mol%.
一方、特に疎水性樹脂(D)が側鎖部分にCH3部分構造を含む場合においては、疎水性樹脂(D)が、フッ素原子及び珪素原子を実質的に含有しない形態も好ましく、この場合、具体的には、フッ素原子又は珪素原子を有する繰り返し単位の含有量が、疎水性樹脂(D)中の全繰り返し単位に対して5モル%以下であることが好ましく、3モル%以下であることがより好ましく、1モル%以下であることが更に好ましく、理想的には0モル%、すなわち、フッ素原子及び珪素原子を含有しない。また、疎水性樹脂(D)は、炭素原子、酸素原子、水素原子、窒素原子及び硫黄原子から選ばれる原子のみによって構成された繰り返し単位のみで実質的に構成されることが好ましい。より具体的には、炭素原子、酸素原子、水素原子、窒素原子及び硫黄原子から選ばれる原子のみによって構成された繰り返し単位が、疎水性樹脂(D)の全繰り返し単位中95モル%以上であることが好ましく、97モル%以上であることがより好ましく、99モル%以上であることが更に好ましく、理想的には100モル%である。 On the other hand, particularly in the case where the hydrophobic resin (D) contains a CH 3 partial structure in the side chain portion, the hydrophobic resin (D) preferably has a form containing substantially no fluorine atom and silicon atom. Specifically, the content of the repeating unit having a fluorine atom or a silicon atom is preferably 5 mol% or less, preferably 3 mol% or less, based on all repeating units in the hydrophobic resin (D). Is more preferably 1 mol% or less, and ideally 0 mol%, that is, it does not contain a fluorine atom and a silicon atom. Moreover, it is preferable that hydrophobic resin (D) is substantially comprised only by the repeating unit comprised only by the atom chosen from a carbon atom, an oxygen atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom. More specifically, the repeating unit composed only of atoms selected from a carbon atom, an oxygen atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom is 95 mol% or more in all the repeating units of the hydrophobic resin (D). It is preferably 97 mol% or more, more preferably 99 mol% or more, and ideally 100 mol%.
疎水性樹脂(D)の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000で、より好ましくは1,000〜50,000、更により好ましくは2,000〜15,000である。
また、疎水性樹脂(D)は、1種で使用してもよいし、複数併用してもよい。
疎水性樹脂(D)の組成物中の含有量は、組成物中の全固形分に対し、0.01〜10質量%が好ましく、0.05〜8質量%がより好ましく、0.1〜7質量%が更に好ましい。
The weight average molecular weight of the hydrophobic resin (D) in terms of standard polystyrene is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,000 to 50,000, and still more preferably 2,000 to 15,000. is there.
In addition, the hydrophobic resin (D) may be used alone or in combination.
The content of the hydrophobic resin (D) in the composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass, with respect to the total solid content in the composition, 7 mass% is still more preferable.
疎水性樹脂(D)は、樹脂(B)同様、金属等の不純物が少ないのは当然のことながら、残留単量体やオリゴマー成分が0.01〜5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜3質量%、0.05〜1質量%が更により好ましい。それにより、液中異物や感度等の経時変化のない組成物が得られる。また、解像度、レジスト形状、レジストパターンの側壁、ラフネスなどの点から、分子量分布(Mw/Mn、分散度ともいう)は、1〜5の範囲が好ましく、より好ましくは1〜3、更に好ましくは1〜2の範囲である。 The hydrophobic resin (D), like the resin (B), naturally has few impurities such as metals, and the residual monomer and oligomer components are preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably. Is more preferably 0.01 to 3% by mass and 0.05 to 1% by mass. Thereby, a composition having no change over time such as foreign matter in liquid or sensitivity can be obtained. The molecular weight distribution (Mw / Mn, also referred to as dispersity) is preferably in the range of 1 to 5, more preferably 1 to 3, and still more preferably from the viewpoints of resolution, resist shape, resist pattern sidewall, roughness, and the like. It is the range of 1-2.
疎水性樹脂(D)は、各種市販品を利用することもできるし、常法に従って(例えばラジカル重合)合成することができる。例えば、一般的合成方法としては、モノマー種及び開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、滴下重合法が好ましい。
反応溶媒、重合開始剤、反応条件(温度、濃度等)、及び、反応後の精製方法は、樹脂(B)で説明した内容と同様であるが、疎水性樹脂(D)の合成においては、反応の濃度が30〜50質量%であることが好ましい。
As the hydrophobic resin (D), various commercially available products can be used, and the hydrophobic resin (D) can be synthesized according to a conventional method (for example, radical polymerization). For example, as a general synthesis method, a monomer polymerization method in which a monomer species and an initiator are dissolved in a solvent and heating is performed, and a solution of the monomer species and the initiator is dropped into the heating solvent over 1 to 10 hours. The dropping polymerization method is added, and the dropping polymerization method is preferable.
The reaction solvent, the polymerization initiator, the reaction conditions (temperature, concentration, etc.) and the purification method after the reaction are the same as those described for the resin (B), but in the synthesis of the hydrophobic resin (D), The reaction concentration is preferably 30 to 50% by mass.
以下に疎水性樹脂(D)の具体例を示す。また、下記表に、各樹脂における繰り返し単位のモル比(各繰り返し単位と左から順に対応)、重量平均分子量、分散度を示す。 Specific examples of the hydrophobic resin (D) are shown below. The following table shows the molar ratio of repeating units in each resin (corresponding to each repeating unit in order from the left), the weight average molecular weight, and the degree of dispersion.
(溶剤)
組成物は、溶剤を含有していてもよい。
組成物を調製する際に使用することができる溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、環状ラクトン(好ましくは炭素数4〜10)、環を有してもよいモノケトン化合物(好ましくは炭素数4〜10)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、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。
これらの溶剤の具体例は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書の段落[0441]〜[0455]に記載のものを挙げることができる。
(solvent)
The composition may contain a solvent.
Examples of the solvent that can be used in preparing the composition include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate, alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate ester, alkyl alkoxypropionate, and cyclic lactone (preferably having 4 to 4 carbon atoms). 10), organic solvents such as monoketone compounds (preferably having 4 to 10 carbon atoms) which may have a ring, alkylene carbonate, alkyl alkoxyacetate and alkyl pyruvate.
Specific examples of these solvents include those described in paragraphs [0441] to [0455] of US Patent Application Publication No. 2008/0187860.
本発明においては、有機溶剤として構造中に水酸基を含有する溶剤と、水酸基を含有しない溶剤とを混合した混合溶剤を使用してもよい。
水酸基を含有する溶剤、水酸基を含有しない溶剤としては適宜選択可能であるが、水酸基を含有する溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等が好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、別名1−メトキシ−2−プロパノール)、乳酸エチルがより好ましい。また、水酸基を含有しない溶剤としては、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、アルキルアルコキシプロピオネート、環を含有しても良いモノケトン化合物、環状ラクトン、酢酸アルキルなどが好ましく、これらの内でも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、別名1−メトキシ−2−アセトキシプロパン)、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、酢酸ブチルが特に好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルエトキシプロピオネート、2−ヘプタノンが最も好ましい。
水酸基を含有する溶剤と水酸基を含有しない溶剤との混合比(質量)は、1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜60/40である。水酸基を含有しない溶剤を50質量%以上含有する混合溶剤が塗布均一性の点で特に好ましい。
溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶媒、又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含有する2種類以上の混合溶剤であることが好ましい。
In this invention, you may use the mixed solvent which mixed the solvent which contains a hydroxyl group in a structure, and the solvent which does not contain a hydroxyl group as an organic solvent.
The solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group can be selected as appropriate, but the solvent containing a hydroxyl group is preferably an alkylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate or the like, and propylene glycol monomethyl ether (PGME, also known as 1- Methoxy-2-propanol) and ethyl lactate are more preferable. Further, as the solvent not containing a hydroxyl group, alkylene glycol monoalkyl ether acetate, alkyl alkoxypropionate, monoketone compound which may contain a ring, cyclic lactone, alkyl acetate and the like are preferable, and among these, propylene glycol monomethyl ether Acetate (PGMEA, also known as 1-methoxy-2-acetoxypropane), ethyl ethoxypropionate, 2-heptanone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, butyl acetate are particularly preferred, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl ethoxypropionate, 2 -Heptanone is most preferred.
The mixing ratio (mass) of the solvent containing a hydroxyl group and the solvent not containing a hydroxyl group is 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 60/40. . A mixed solvent containing 50% by mass or more of a solvent not containing a hydroxyl group is particularly preferred from the viewpoint of coating uniformity.
The solvent preferably contains propylene glycol monomethyl ether acetate, and is preferably a propylene glycol monomethyl ether acetate single solvent or a mixed solvent of two or more containing propylene glycol monomethyl ether acetate.
(界面活性剤)
組成物は、更に界面活性剤を含有してもしなくてもよく、含有する場合、フッ素及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子とケイ素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
(Surfactant)
The composition may or may not further contain a surfactant. When it is contained, fluorine and / or silicon surfactant (fluorine surfactant, silicon surfactant, fluorine atom and silicon atom It is more preferable to contain either one or two or more surfactants having both.
組成物が界面活性剤を含有することにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度及び解像度で、密着性及び現像欠陥の少ないレジストパターンを与えることが可能となる。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げることができる。
また、本発明では、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0280]に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。
When the composition contains a surfactant, it is possible to provide a resist pattern with less adhesion and development defects with good sensitivity and resolution when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less.
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include surfactants described in [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425.
In the present invention, surfactants other than fluorine-based and / or silicon-based surfactants described in [0280] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425 can also be used.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in several combinations.
組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の使用量は、組成物の全固形分にに対して、好ましくは0.0001〜2質量%、より好ましくは0.0005〜1質量%である。
一方、界面活性剤の添加量を、組成物の全量(溶剤を除く)に対して、10ppm以下とすることで、疎水性樹脂の表面偏在性があがり、それにより、レジスト膜表面をより疎水的にすることができ、液浸露光時の水追随性を向上させることができる。
When the composition contains a surfactant, the amount of the surfactant used is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass, based on the total solid content of the composition. It is.
On the other hand, by making the addition amount of the surfactant 10 ppm or less with respect to the total amount of the composition (excluding the solvent), the surface unevenness of the hydrophobic resin is increased, thereby making the resist film surface more hydrophobic. It is possible to improve water followability at the time of immersion exposure.
(その他)
本発明の組成物は、カルボン酸オニウム塩を含有してもしなくてもよい。このようなカルボン酸オニウム塩は、米国特許出願公開2008/0187860号明細書の段落[0605]〜[0606]に記載のものを挙げることができる。
これらのカルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。
(Other)
The composition of the present invention may or may not contain a carboxylic acid onium salt. Examples of such carboxylic acid onium salts include those described in paragraphs [0605] to [0606] of US Patent Application Publication No. 2008/0187860.
These carboxylic acid onium salts can be synthesized by reacting sulfonium hydroxide, iodonium hydroxide, ammonium hydroxide and carboxylic acid with silver oxide in a suitable solvent.
組成物がカルボン酸オニウム塩を含有する場合、その含有量は、組成物の全固形分に対し、一般的には0.1〜20質量%、好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜7質量%である。
組成物には、必要に応じて更に、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
When the composition contains a carboxylic acid onium salt, the content is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably based on the total solid content of the composition. Is 1-7 mass%.
If necessary, the composition may further include an acid proliferator, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, and a compound that promotes solubility in a developer (eg, molecular weight). 1000 or less phenolic compounds, alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group) and the like can be contained.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号、特開平2−28531号、米国特許第4,916,210、欧州特許第219294等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成することができる。
カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物の具体例としてはコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸などのステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
Such phenolic compounds having a molecular weight of 1000 or less can be obtained by referring to, for example, the methods described in JP-A-4-1222938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent 219294, etc. It can be easily synthesized by those skilled in the art.
Specific examples of alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group include carboxylic acid derivatives having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, adamantane carboxylic acid derivatives, adamantane dicarboxylic acid, cyclohexane carboxylic acid, cyclohexane Examples thereof include, but are not limited to, dicarboxylic acids.
本発明の組成物は、解像力向上の観点から、膜厚80nm以下のレジスト膜とすることが好ましい。組成物中の固形分濃度を適切な範囲に設定して適度な粘度をもたせ、塗布性、製膜性を向上させることにより、このような膜厚とすることができる。
本発明の組成物の固形分濃度は、1.0〜10質量%が好ましく、より好ましくは、2.0〜5.7質量%、更に好ましくは2.0〜5.3質量%である。固形分濃度を上記範囲とすることで、組成物を基板上に均一に塗布することができ、更にはラインウィズスラフネスに優れたレジストパターンを形成することが可能になる。その理由は明らかではないが、恐らく、固形分濃度を10質量%以下、好ましくは5.7質量%以下とすることで、レジスト溶液中での素材、特には光酸発生剤(A)の凝集が抑制され、その結果として、均一なレジスト膜が形成できたものと考えられる。
固形分濃度とは、組成物の総重量に対する、溶剤を除く他のレジスト成分の重量の重量百分率である。
The composition of the present invention is preferably a resist film having a thickness of 80 nm or less from the viewpoint of improving resolution. Such a film thickness can be obtained by setting the solid content concentration in the composition to an appropriate range to give an appropriate viscosity and improving the coating property and film forming property.
The solid content concentration of the composition of the present invention is preferably 1.0 to 10% by mass, more preferably 2.0 to 5.7% by mass, and still more preferably 2.0 to 5.3% by mass. By setting the solid content concentration in the above range, the composition can be uniformly applied on the substrate, and further, a resist pattern having excellent line width roughness can be formed. The reason for this is not clear, but it is likely that the solid content concentration is 10% by mass or less, preferably 5.7% by mass or less, thereby aggregating the material in the resist solution, particularly the photoacid generator (A). As a result, it is considered that a uniform resist film was formed.
The solid content concentration is a weight percentage of the weight of other resist components excluding the solvent with respect to the total weight of the composition.
本発明の組成物は、上記の成分を所定の有機溶剤、好ましくは混合溶剤に溶解し、フィルター濾過した後、所定の支持体(基板)上に塗布して用いる。フィルター濾過に用いるフィルターのポアサイズは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下、更に好ましくは0.03μm以下のポリテトラフロロエチレン製、ポリエチレン製、ナイロン製のものが好ましい。フィルター濾過においては、例えば特開2002−62667号公報のように、循環的な濾過を行ったり、複数種類のフィルターを直列又は並列に接続して濾過を行ったりしてもよい。また、組成物を複数回濾過してもよい。更に、フィルター濾過の前後で、組成物に対して脱気処理などを行ってもよい。 The composition of the present invention is used by dissolving the above components in a predetermined organic solvent, preferably a mixed solvent, filtering the solution, and then applying the solution on a predetermined support (substrate). The pore size of the filter used for filter filtration is preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and still more preferably 0.03 μm or less made of polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. In filter filtration, for example, as in JP-A-2002-62667, circulation filtration may be performed, or filtration may be performed by connecting a plurality of types of filters in series or in parallel. The composition may be filtered multiple times. Furthermore, you may perform a deaeration process etc. with respect to a composition before and behind filter filtration.
本発明の組成物は、活性光線又は放射線に照射により反応して性質が変化する感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。更に詳しくは、本発明は、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、インプリント用モールド構造体の作製、更にその他のフォトファブリケーション工程、平版印刷板、酸硬化性組成物に使用される感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物に関する。 The composition of the present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition whose properties change upon irradiation with actinic rays or radiation. More specifically, the present invention relates to semiconductor manufacturing processes such as ICs, circuit boards such as liquid crystals and thermal heads, production of imprint mold structures, and other photofabrication processes, lithographic printing plates, acid-curing properties. The present invention relates to an actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition used in the composition.
<パターン形成方法>
次に、本発明に係るパターン形成方法について説明する。
本発明のパターン形成方法は特に制限されないが、
(ア)上記組成物を含む膜(以後、レジスト膜とも称する)を形成する膜形成工程、
(イ)該膜に活性光線又は放射線を照射する露光工程、及び
(ウ)現像液を用いて上記活性光線又は放射線を照射した膜を現像する現像工程、
を少なくとも含むことが好ましい。
<Pattern formation method>
Next, the pattern forming method according to the present invention will be described.
The pattern forming method of the present invention is not particularly limited,
(A) a film forming step of forming a film containing the above composition (hereinafter also referred to as a resist film);
(B) an exposure step of irradiating the film with actinic rays or radiation; and (c) a development step of developing the film irradiated with the actinic rays or radiation using a developer.
It is preferable to contain at least.
上記工程(イ)における露光は、液浸露光であってもよい。
本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程の後に、(エ)加熱工程を含むことが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、(イ)露光工程を、複数回含んでいてもよい。
本発明のパターン形成方法は、(エ)加熱工程を、複数回含んでいてもよい。
The exposure in the step (ii) may be immersion exposure.
The pattern formation method of the present invention preferably includes (i) a heating step after (b) the exposure step.
The pattern forming method of the present invention may include (a) an exposure step a plurality of times.
The pattern forming method of the present invention may include (d) a heating step a plurality of times.
本発明のレジスト膜は、上記した本発明の組成物から形成されるものであり、より具体的には、基材に上記組成物を塗布することにより形成される膜であることが好ましい。本発明のパターン形成方法において、組成物による膜を基板上に形成する工程、膜を露光する工程、及び現像工程は、一般的に知られている方法により行うことができる。 The resist film of the present invention is formed from the above-described composition of the present invention, and more specifically, is preferably a film formed by applying the above composition to a substrate. In the pattern forming method of the present invention, the step of forming a film of the composition on the substrate, the step of exposing the film, and the developing step can be performed by generally known methods.
製膜後、露光工程の前に、前加熱工程(PB;Prebake)を含むことも好ましい。
また、露光工程の後かつ現像工程の前に、露光後加熱工程(PEB;Post Exposure Bake)を含むことも好ましい。
加熱温度はPB、PEB共に70〜130℃で行うことが好ましく、80〜120℃で行うことがより好ましい。
加熱時間は30〜300秒が好ましく、30〜180秒がより好ましく、30〜90秒が更に好ましい。
加熱は通常の露光・現像機に備わっている手段で行うことができ、ホットプレート等を用いて行ってもよい。
ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターンプロファイルが改善する。
It is also preferable to include a preheating step (PB; Prebake) after the film formation and before the exposure step.
It is also preferable to include a post-exposure heating step (PEB; Post Exposure Bake) after the exposure step and before the development step.
The heating temperature is preferably 70 to 130 ° C., more preferably 80 to 120 ° C. for both PB and PEB.
The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 30 to 180 seconds, and still more preferably 30 to 90 seconds.
Heating can be performed by means provided in a normal exposure / developing machine, and may be performed using a hot plate or the like.
The reaction of the exposed part is promoted by baking, and the sensitivity and pattern profile are improved.
本発明における露光装置に用いられる光源波長に制限は無いが、赤外光、可視光、紫外光、遠紫外光、極紫外光、X線、電子線等を挙げることができ、好ましくは250nm以下、より好ましくは220nm以下、特に好ましくは1〜200nmの波長の遠紫外光、具体的には、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)、X線、EUV(13nm)、電子線等であり、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV又は電子線が好ましく、ArFエキシマレーザーであることがより好ましい。 Although there is no restriction | limiting in the light source wavelength used for the exposure apparatus in this invention, Infrared light, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-rays, an electron beam, etc. can be mentioned, Preferably it is 250 nm or less. More preferably 220 nm or less, particularly preferably far ultraviolet light having a wavelength of 1 to 200 nm, specifically, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (157 nm), X-ray, EUV (13 nm), electron beam, etc., KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV or electron beam are preferable, and ArF excimer laser is more preferable.
また、本発明の露光を行う工程においては液浸露光方法を適用することができる。液浸露光方法は、位相シフト法、変形照明法などの超解像技術と組み合わせることが可能である。
液浸露光を行う場合には、(1)基板上に膜を形成した後、露光する工程の前に、及び/又は(2)液浸液を介して膜に露光する工程の後、膜を加熱する工程の前に、膜の表面を水系の薬液で洗浄する工程を実施してもよい。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー(波長;193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのし易さといった点から水を用いるのが好ましい。
水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤(液体)を僅かな割合で添加してもよい。この添加剤はウェハ上のレジスト膜を溶解させず、かつレンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できるものが好ましい。
このような添加剤としては、例えば、水とほぼ等しい屈折率を有する脂肪族系のアルコールが好ましく、具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。水とほぼ等しい屈折率を有するアルコールを添加することにより、水中のアルコール成分が蒸発して含有濃度が変化しても、液体全体としての屈折率変化を極めて小さくできるといった利点が得られる。
Moreover, the immersion exposure method can be applied in the step of performing exposure according to the present invention. The immersion exposure method can be combined with a super-resolution technique such as a phase shift method or a modified illumination method.
When performing immersion exposure, (1) after forming the film on the substrate, before the exposure step and / or (2) after exposing the film via the immersion liquid, Prior to the heating step, a step of washing the surface of the membrane with an aqueous chemical may be performed.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index temperature coefficient as small as possible so as to minimize distortion of the optical image projected onto the film. In the case of an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and ease of handling in addition to the above-described viewpoints.
When water is used, an additive (liquid) that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably one that does not dissolve the resist film on the wafer and can ignore the influence on the optical coating on the lower surface of the lens element.
As such an additive, for example, an aliphatic alcohol having a refractive index substantially equal to that of water is preferable, and specific examples include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like. By adding an alcohol having a refractive index substantially equal to that of water, even if the alcohol component in water evaporates and the content concentration changes, an advantage that the change in the refractive index of the entire liquid can be made extremely small can be obtained.
一方で、193nm光に対して不透明な物質や屈折率が水と大きく異なる不純物が混入した場合、レジスト膜上に投影される光学像の歪みを招くため、使用する水としては、蒸留水が好ましい。更にイオン交換フィルター等を通して濾過を行った純水を用いてもよい。
液浸液として用いる水の電気抵抗は、18.3MQcm以上であることが望ましく、TOC(有機物濃度)は20ppb以下であることが望ましく、脱気処理をしていることが望ましい。
On the other hand, when an opaque material or impurities whose refractive index is significantly different from that of water are mixed with 193 nm light, the optical image projected on the resist film is distorted. . Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used.
The electrical resistance of water used as the immersion liquid is preferably 18.3 MQcm or more, the TOC (organic substance concentration) is preferably 20 ppb or less, and deaeration treatment is preferably performed.
また、液浸液の屈折率を高めることにより、リソグラフィー性能を高めることが可能である。このような観点から、屈折率を高めるような添加剤を水に加えたり、水の代わりに重水(D2O)を用いたりしてもよい。 Moreover, it is possible to improve lithography performance by increasing the refractive index of the immersion liquid. From such a viewpoint, an additive for increasing the refractive index may be added to water, or heavy water (D 2 O) may be used instead of water.
本発明における組成物を用いて形成した膜(レジスト膜)の後退接触角は温度23±3℃、湿度45±5%において70°以上であることが好ましく、液浸媒体を介して露光する場合に好適であり、75°以上であることがより好ましく、75〜85°であることが更に好ましい。 The receding contact angle of the film (resist film) formed using the composition in the present invention is preferably 70 ° or more at a temperature of 23 ± 3 ° C. and a humidity of 45 ± 5%, and when exposed through an immersion medium. It is more preferable that it is 75 degrees or more, and it is still more preferable that it is 75-85 degrees.
後退接触角が小さすぎると、液浸媒体を介して露光する場合に好適に用いることができず、かつ水残り(ウォーターマーク)欠陥低減の効果を十分に発揮することができない。好ましい後退接触角を実現する為には、疎水性樹脂(D)を組成物に含ませることが好ましい。あるいは、レジスト膜の上に、疎水性の樹脂組成物によるコーティング層(いわゆる「トップコート」)を形成することにより後退接触角を向上させてもよい。 If the receding contact angle is too small, it cannot be suitably used for exposure through an immersion medium, and the effect of reducing water residue (watermark) defects cannot be sufficiently exhibited. In order to achieve a preferable receding contact angle, it is preferable to include the hydrophobic resin (D) in the composition. Alternatively, the receding contact angle may be improved by forming a coating layer (so-called “topcoat”) of a hydrophobic resin composition on the resist film.
液浸露光工程に於いては、露光ヘッドが高速でウェハ上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液がウェハ上を動く必要があるので、動的な状態におけるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、液滴が残存することなく、露光ヘッドの高速なスキャンに追随する性能がレジストには求められる。 In the immersion exposure process, the immersion head needs to move on the wafer following the movement of the exposure head to scan the wafer at high speed and form an exposure pattern. The contact angle of the immersion liquid with respect to the resist film is important, and the resist is required to follow the high-speed scanning of the exposure head without remaining droplets.
本発明において膜を形成する基板は特に限定されるものではなく、シリコン、SiN、SiO2やSiN等の無機基板、SOG等の塗布系無機基板等、IC等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造工程、更にはその他のフォトファブリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板を用いることができる。更に、必要に応じて、レジスト膜と基板の間に反射防止膜を形成させてもよい。反射防止膜としては、公知の有機系、無機系の反射防止膜を適宜用いることができる。 In the present invention, the substrate on which the film is formed is not particularly limited, and silicon, SiN, inorganic substrates such as SiO 2 and SiN, coated inorganic substrates such as SOG, semiconductor manufacturing processes such as IC, liquid crystal, and thermal head For example, a substrate generally used in a circuit board manufacturing process or other photofabrication lithography process can be used. Furthermore, if necessary, an antireflection film may be formed between the resist film and the substrate. As the antireflection film, a known organic or inorganic antireflection film can be appropriately used.
本発明の組成物を用いて形成されたレジスト膜を現像する工程において使用する現像液は特に限定しないが、例えば、アルカリ現像液又は有機溶剤を含有する現像液(以下、有機系現像液とも言う)を用いることができる。 The developer used in the step of developing the resist film formed using the composition of the present invention is not particularly limited. For example, a developer containing an alkali developer or an organic solvent (hereinafter also referred to as an organic developer). ) Can be used.
本発明のパターン形成方法が、アルカリ現像液を用いて現像する工程を有する場合、使用可能なアルカリ現像液は特に限定されないが、一般的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%質量の水溶液が望ましい。また、アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
アルカリ現像液のアルカリ濃度は、通常0.1〜20質量%である。
アルカリ現像液のpHは、通常10.0〜15.0である。
アルカリ現像の後に行うリンス処理におけるリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。
When the pattern forming method of the present invention includes a step of developing using an alkali developer, usable alkali developers are not particularly limited, but generally, 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide. An aqueous solution is desirable. In addition, an appropriate amount of alcohol or surfactant may be added to the alkaline aqueous solution.
The alkali concentration of the alkali developer is usually from 0.1 to 20% by mass.
The pH of the alkali developer is usually from 10.0 to 15.0.
As a rinsing solution in the rinsing treatment performed after alkali development, pure water can be used, and an appropriate amount of a surfactant can be added.
In addition, after the developing process or the rinsing process, a process of removing the developing solution or the rinsing liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
本発明のパターン形成方法が、有機溶剤を含有する現像液を用いて現像する工程を有する場合、当該現像液(以下、有機系現像液とも言う)としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤を用いることができる。 When the pattern forming method of the present invention includes a step of developing using a developer containing an organic solvent, examples of the developer (hereinafter also referred to as an organic developer) include ketone solvents, ester solvents, and alcohols. Polar solvents and hydrocarbon solvents such as system solvents, amide solvents and ether solvents can be used.
ケトン系溶剤としては、例えば、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。 Examples of the ketone solvent include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone (methyl amyl ketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutyl ketone, Examples include cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetylalcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルー3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等を挙げることができる。 Examples of ester solvents include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl. Examples include ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, and propyl lactate. be able to.
アルコール系溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール等のアルコールや、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤や、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤等を挙げることができる。 Examples of the alcohol solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, n-heptyl alcohol, alcohols such as n-octyl alcohol and n-decanol, glycol solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, methoxymethyl butano It can be mentioned glycol ether solvents such as Le.
エーテル系溶剤としては、例えば、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。 Examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran and the like in addition to the glycol ether solvent.
アミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が使用できる。 Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Can be used.
炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十二分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。
すなわち、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
Examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
A plurality of the above solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than those described above or water. However, in order to fully exhibit the effects of the present invention, the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of moisture.
That is, the amount of the organic solvent used in the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less, with respect to the total amount of the developer.
特に、有機系現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有する現像液であるのが好ましい。
有機系現像液の蒸気圧は、20℃に於いて、5kPa以下が好ましく、3kPa以下が更に好ましく、2kPa以下が特に好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、ウェハ面内の温度均一性が向上し、結果としてウェハ面内の寸法均一性が良化する。
In particular, the organic developer is preferably a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents. .
The vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or less at 20 ° C. By setting the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, and the temperature uniformity in the wafer surface is improved. As a result, the dimensions in the wafer surface are uniform. Sexuality improves.
有機系現像液には、必要に応じて界面活性剤を適当量添加することができる。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。これらのフッ素及び/又はシリコン系界面活性剤として、例えば特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号明細書、同5360692号明細書、同5529881号明細書、同5296330号明細書、同5436098号明細書、同5576143号明細書、同5294511号明細書、同5824451号明細書記載の界面活性剤を挙げることができ、好ましくは、非イオン性の界面活性剤である。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤又はシリコン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%、好ましくは0.005〜2質量%、更に好ましくは0.01〜0.5質量%である。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the organic developer as required.
The surfactant is not particularly limited, and for example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used. Examples of these fluorine and / or silicon surfactants include, for example, JP-A No. 62-36663, JP-A No. 61-226746, JP-A No. 61-226745, JP-A No. 62-170950, JP 63-34540 A, JP 7-230165 A, JP 8-62834 A, JP 9-54432 A, JP 9-5988 A, US Pat. No. 5,405,720, etc. The surfactants described in the specifications of US Pat. Preferably, it is a nonionic surfactant. Although it does not specifically limit as a nonionic surfactant, It is still more preferable to use a fluorochemical surfactant or a silicon-type surfactant.
The amount of the surfactant used is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0.01 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the developer.
有機溶剤を含む現像液は、塩基性化合物を含んでいてもよい。本発明で用いられる現像液が含みうる塩基性化合物の具体例及び好ましい例としては、前述した、組成物が含みうる塩基性化合物におけるものと同様である。 The developer containing the organic solvent may contain a basic compound. Specific examples and preferred examples of the basic compound that can be contained in the developer used in the present invention are the same as those described above for the basic compound that can be contained in the composition.
現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。 As a developing method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) Etc. can be applied.
上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液をレジスト膜に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は好ましくは2mL/sec/mm2以下、より好ましくは1.5mL/sec/mm2以下、更に好ましくは1mL/sec/mm2以下である。流速の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/sec/mm2以上が好ましい。
吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
When the various development methods described above include a step of discharging the developer from the developing nozzle of the developing device toward the resist film, the discharge pressure of the discharged developer (the flow rate per unit area of the discharged developer) is preferably 2mL / sec / mm 2 or less, more preferably 1.5mL / sec / mm 2, more preferably not more than 1mL / sec / mm 2. Although there is no particular lower limit of the flow rate, 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.
By setting the discharge pressure of the discharged developer to be in the above range, pattern defects derived from the resist residue after development can be remarkably reduced.
このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液がレジスト膜に与える圧力が小さくなり、レジスト膜・レジストパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。
なお、現像液の吐出圧(mL/sec/mm2)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することで変える方法などを挙げることができる。
また、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
The details of this mechanism are not clear, but perhaps by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied by the developer to the resist film will decrease, and the resist film / resist pattern may be inadvertently cut or collapsed. This is considered to be suppressed.
The developer discharge pressure (mL / sec / mm 2 ) is a value at the developing nozzle outlet in the developing device.
Examples of the method for adjusting the discharge pressure of the developer include a method of adjusting the discharge pressure with a pump or the like, and a method of changing the pressure by adjusting the pressure by supply from a pressurized tank.
Moreover, you may implement the process of stopping image development, after substituting with another solvent after the process developed using the developing solution containing an organic solvent.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後には、リンス液を用いて洗浄する工程を含むことが好ましい。
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後のリンス工程に用いるリンス液としては、レジストパターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。リンス液としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤の具体例としては、有機溶剤を含む現像液において説明したものと同様のものを挙げることができる。
It is preferable to include the process of wash | cleaning using a rinse liquid after the process developed using the developing solution containing an organic solvent.
The rinsing solution used in the rinsing step after the step of developing with a developer containing an organic solvent is not particularly limited as long as the resist pattern is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used. . As the rinsing liquid, a rinsing liquid containing at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents should be used. Is preferred.
Specific examples of the hydrocarbon solvent, the ketone solvent, the ester solvent, the alcohol solvent, the amide solvent, and the ether solvent are the same as those described in the developer containing an organic solvent.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、より好ましくは、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種類の有機溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、更に好ましくは、アルコール系溶剤又はエステル系溶剤を含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、特に好ましくは、1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行い、最も好ましくは、炭素数5以上の1価アルコールを含有するリンス液を用いて洗浄する工程を行う。 More preferably, it contains at least one organic solvent selected from the group consisting of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, and amide solvents after the step of developing using a developer containing an organic solvent. A step of washing with a rinsing liquid is performed, more preferably, a step of washing with a rinsing liquid containing an alcohol solvent or an ester solvent is carried out, and particularly preferably, a rinsing liquid containing a monohydric alcohol is used. And, most preferably, the step of cleaning with a rinse solution containing a monohydric alcohol having 5 or more carbon atoms is performed.
ここで、リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐状、環状の1価アルコールが挙げられ、具体的には、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、シクロペンタノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、4−オクタノールなどを用いることができ、特に好ましい炭素数5以上の1価アルコールとしては、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノールなどを用いることができる。 Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched, and cyclic monohydric alcohols, and specifically, 1-butanol, 2-butanol, and 3-methyl-1-butanol. Tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, cyclopentanol, 2-heptanol, 2 -Octanol, 3-hexanol, 3-heptanol, 3-octanol, 4-octanol and the like can be used, and particularly preferable monohydric alcohols having 5 or more carbon atoms include 1-hexanol, 2-hexanol, 4-methyl- Use 2-pentanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, etc. It can be.
各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。
リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像特性を得ることができる。
A plurality of each component may be mixed, or may be used by mixing with an organic solvent other than the above.
The water content in the rinse liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less. By setting the water content to 10% by mass or less, good development characteristics can be obtained.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に用いるリンス液の蒸気圧は、20℃に於いて0.05kPa以上、5kPa以下が好ましく、0.1kPa以上、5kPa以下が更に好ましく、0.12kPa以上、3kPa以下が最も好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05kPa以上、5kPa以下にすることにより、ウェハ面内の温度均一性が向上し、更にはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、ウェハ面内の寸法均一性が良化する。 The vapor pressure of the rinsing solution used after the step of developing with a developer containing an organic solvent is preferably 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, more preferably 0.1 kPa or more and 5 kPa or less at 20 ° C. 12 kPa or more and 3 kPa or less are the most preferable. By setting the vapor pressure of the rinse liquid to 0.05 kPa or more and 5 kPa or less, the temperature uniformity in the wafer surface is improved, and further, the swelling due to the penetration of the rinse solution is suppressed, and the dimensional uniformity in the wafer surface. Improves.
リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
リンス工程においては、有機溶剤を含む現像液を用いる現像を行ったウェハを上記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出しつづける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)、などを適用することができ、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(Post Bake)を含むことも好ましい。ベークによりパターン間及びパターン内部に残留した現像液及びリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程は、通常40〜160℃、好ましくは70〜95℃で、通常10秒〜3分、好ましくは30秒から90秒間行う。
An appropriate amount of a surfactant can be added to the rinse solution.
In the rinsing step, the wafer that has been developed using the developer containing the organic solvent is cleaned using the rinse solution containing the organic solvent. The cleaning method is not particularly limited. For example, a method of continuing to discharge the rinse liquid onto the substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a certain period of time. A method (dip method), a method of spraying a rinsing liquid on the substrate surface (spray method), and the like can be applied. Among them, a cleaning treatment is performed by a spin coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a speed of 2000 rpm to 4000 rpm. It is preferable to rotate and remove the rinse liquid from the substrate. It is also preferable to include a heating step (Post Bake) after the rinsing step. The developing solution and the rinsing solution remaining between the patterns and inside the patterns are removed by baking. The heating step after the rinsing step is usually 40 to 160 ° C., preferably 70 to 95 ° C., and usually 10 seconds to 3 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds.
本発明のパターン形成方法は、アルカリ現像液を用いて現像を行う工程(アルカリ現像工程)、及び、有機溶剤を含む現像を用いて現像を行う工程(有機溶剤現像工程)の両方を組み合わせて使用することができる。これにより、より微細なパターンを形成することができる。
本発明において、有機溶剤現像工程によって露光強度の弱い部分が除去されるが、更にアルカリ現像工程を行うことによって露光強度の強い部分も除去される。このように現像を複数回行う多重現像プロセスにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターンとして残存させることができるため、通常より微細なパターンを形成できる(特開2008−292975号公報の段落[0077]と同様のメカニズム)。
アルカリ現像工程は、有機溶剤現像の前後どちらでも行うことができるが、有機溶剤現像工程の前に行うことがより好ましい。
The pattern forming method of the present invention uses both a step of developing using an alkali developer (alkali developing step) and a step of developing using an organic solvent-containing development (organic solvent developing step). can do. Thereby, a finer pattern can be formed.
In the present invention, a portion with low exposure intensity is removed by the organic solvent development step, but a portion with high exposure strength is also removed by further performing the alkali development step. In this way, by the multiple development process in which development is performed a plurality of times, only the intermediate exposure intensity region can be left as a pattern without being dissolved, so that a finer pattern than usual can be formed (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-292975). The same mechanism as in paragraph [0077] of the publication).
The alkali development step can be performed either before or after the organic solvent development, but is more preferably performed before the organic solvent development step.
また、本発明は、上記した本発明のネガ型パターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、及び、この製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
本発明の電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器及び通信機器等)に、好適に、搭載されるものである。
The present invention also relates to an electronic device manufacturing method including the above-described negative pattern forming method of the present invention, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
The electronic device of the present invention is suitably mounted on electrical and electronic equipment (home appliances, OA / media related equipment, optical equipment, communication equipment, etc.).
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
<1.光酸発生剤の合成>
実施例及び比較例で用いた光酸発生剤(A−1〜A−23)を、以下の表3に示す。
なお、これらの光酸発生剤は、特開2009−167156、特開2011−16794、特開2011−251961、特開2011−13479、特開2010−44374の記載を参考に合成した。
<1. Synthesis of photoacid generator>
The photoacid generators (A-1 to A-23) used in Examples and Comparative Examples are shown in Table 3 below.
These photoacid generators were synthesized with reference to descriptions in JP2009-167156, JP2011-16794, JP2011-251961, JP2011-13479, and JP2010-44374.
<感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物の調製>
下記表1に示す成分を溶剤に溶解させ、それぞれについて固形分濃度4質量%の溶液を調製し、これを0.05μmのポアサイズを有するポリエチレンフィルターで濾過して感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物(以下、レジスト組成物ともいう)を調製した。このレジスト組成物を、室温暗所に1ヶ月保管した後、下記の方法で評価し、結果を表1に示した。
表1における溶剤について、表中の数字は質量比である。
なお、表1において、レジスト組成物が疎水性樹脂(HR)を含有している場合、その使用形態を「添加」と標記した。レジスト組成物が疎水性樹脂(HR)を含有せず、膜を形成後、その上層に疎水性樹脂(HR)を含有するトップコート保護膜を形成させた場合、その使用形態を「TC」と標記した。
<Preparation of actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition>
The components shown in Table 1 below are dissolved in a solvent, and a solution having a solid content concentration of 4% by mass is prepared for each, and this is filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.05 μm. A composition (hereinafter also referred to as a resist composition) was prepared. This resist composition was stored in a dark place at room temperature for 1 month and then evaluated by the following method. The results are shown in Table 1.
About the solvent in Table 1, the number in a table | surface is mass ratio.
In Table 1, when the resist composition contains a hydrophobic resin (HR), the usage form was marked as “addition”. When the resist composition does not contain a hydrophobic resin (HR) and a topcoat protective film containing a hydrophobic resin (HR) is formed on the upper layer after forming a film, the usage form is “TC”. Marked.
上記表1中で使用した各種成分を以下にまとめて示す。
下記の各樹脂A〜Hについて、繰り返し単位の組成比はモル比である。
また、表1中の疎水性樹脂に関しては、上述した明細書中で例示した疎水性樹脂の番号を示す。
Various components used in Table 1 are summarized below.
For each of the following resins A to H, the composition ratio of the repeating units is a molar ratio.
Moreover, regarding the hydrophobic resin in Table 1, the numbers of the hydrophobic resins exemplified in the above specification are shown.
〔塩基性化合物〕
DIA:2,6−ジイソプロピルアニリン
TEA:トリエタノールアミン
DBA:N,N−ジブチルアニリン
PBI:2−フェニルベンズイミダゾール
PEA:N−フェニルジエタノールアミン
[Basic compounds]
DIA: 2,6-diisopropylaniline TEA: triethanolamine DBA: N, N-dibutylaniline PBI: 2-phenylbenzimidazole PEA: N-phenyldiethanolamine
〔酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物〕 [Low molecular compound having a group capable of leaving by the action of an acid]
〔界面活性剤〕
W−1:メガファックF176(DIC(株)製)(フッ素系)
W−2:メガファックR08(DIC(株)製)(フッ素及びシリコン系)
W−3:PF6320(OMNOVA Solutions Inc.製)(フッ素系)
W−4:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)
[Surfactant]
W-1: Megafuck F176 (manufactured by DIC Corporation) (fluorine-based)
W-2: Megafuck R08 (manufactured by DIC Corporation) (fluorine and silicon)
W-3: PF6320 (manufactured by OMNOVA Solutions Inc.) (fluorine-based)
W-4: Troisol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.)
〔溶剤〕
A1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
A2:シクロヘキサノン
A3:γ―ブチロラクトン
B1:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
B2:乳酸エチル
〔solvent〕
A1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
A2: Cyclohexanone A3: γ-Butyrolactone B1: Propylene glycol monomethyl ether (PGME)
B2: Ethyl lactate
<評価>
(パターン形成)
12インチのシリコンウエハー上に有機反射防止膜ARC29SR(日産化学社製)を塗布し、205℃で、60秒間ベークを行い、膜厚98nmの反射防止膜を形成した。その上に、上記で調製したレジスト組成物を塗布し、95℃で、60秒間ベークを行い、膜厚120nmのレジスト膜を形成した。トップコートを用いる場合は、更にトップコート用樹脂をデカン/オクタノール(質量比9/1)に溶解させた3質量%の溶液を前述で得られたレジスト膜上に塗布し、85℃で、60秒間ベークを行い、膜厚50nmのトップコート層を形成した。
これに対し、ArFエキシマレーザー液浸スキャナー(ASML社製 XT1700i、NA1.20、C−Quad、アウターシグマ0.981、インナーシグマ0.895、XY偏向)を用い、線幅48nmの1:1ラインアンドスペースパターンの6%ハーフトーンマスクを通して露光した。液浸液としては、超純水を使用した。その後、90℃で60秒間加熱した後、酢酸ブチルで30秒間パドルして現像し、純水でパドルしてリンスした後、スピン乾燥してパターンを形成した。
<Evaluation>
(Pattern formation)
An organic antireflection film ARC29SR (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied onto a 12-inch silicon wafer and baked at 205 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film having a thickness of 98 nm. On top of that, the resist composition prepared above was applied and baked at 95 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 120 nm. In the case of using a top coat, a 3% by mass solution obtained by further dissolving a top coat resin in decane / octanol (mass ratio 9/1) is applied on the resist film obtained above, and at 85 ° C., 60 ° C. Baking was performed for 2 seconds to form a top coat layer having a thickness of 50 nm.
In contrast, using an ArF excimer laser immersion scanner (XTML1700i, NA1.20, C-Quad, outer sigma 0.981, inner sigma 0.895, XY deflection manufactured by ASML), a 1: 1 line with a line width of 48 nm Exposure was through a 6% halftone mask with andspace pattern. Ultra pure water was used as the immersion liquid. Then, after heating at 90 ° C. for 60 seconds, paddle with butyl acetate for 30 seconds to develop, paddle with pure water, rinse, and spin dry to form a pattern.
(LWR評価)
上記で得られたライン/スペース=1/1のラインパターン(ArF液浸露光:線幅48nm)について、走査型顕微鏡(日立社製S9380)で観察した。ラインパターンの長手方向のエッジ2μmの範囲について、線幅を50ポイント測定し、その測定ばらつきについて標準偏差を求め、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。
(LWR evaluation)
The line pattern of the above obtained line / space = 1/1 (ArF immersion exposure: line width 48 nm) was observed with a scanning microscope (Hitachi S9380). The line width was measured at 50 points in the range of 2 μm edge in the longitudinal direction of the line pattern, the standard deviation was determined for the measurement variation, and 3σ was calculated. A smaller value indicates better performance.
(現像欠陥評価)
ケー・エル・エー・テンコール社製の欠陥検査装置KLA2360(商品名)を用い、欠陥検査装置のピクセルサイズを0.16μmに、また閾値を20に設定して、ランダムモードで測定し、比較イメージとピクセル単位の重ね合わせによって生じる差異から抽出される画像欠陥を検出して、単位面積(1cm2)あたりの現像欠陥数を算出し、以下の基準で4段階にて評価した。値が小さいほど良好な性能であることを示す。
A:0.2個/cm2未満
B:0.2個/cm2以上0.5個/cm2未満
C:0.5個/cm2以上1.0個/cm2未満
D:1.0個/cm2以上
(Development defect evaluation)
Using a defect inspection device KLA2360 (trade name) manufactured by KLA-Tencor Corporation, the pixel size of the defect inspection device is set to 0.16 μm, the threshold value is set to 20, and measurement is performed in a random mode. The number of development defects per unit area (1 cm 2 ) was calculated by detecting image defects extracted from the differences caused by pixel-by-pixel overlapping, and evaluated in four stages according to the following criteria. A smaller value indicates better performance.
A: Less than 0.2 pieces / cm 2 B: 0.2 pieces / cm 2 or more and less than 0.5 pieces / cm 2 C: 0.5 pieces / cm 2 or more and less than 1.0 pieces / cm 2 D: 1. 0 / cm 2 or more
表1に示すように、本発明の組成物を用いた場合、長期保管後であっても現像欠陥の発生が抑制され、LWRの劣化も抑制されていた。
特に、2種のカチオン中のアニオンが共に、一般式(B−1)で表される実施例はすべて、現像欠陥が「A」であった。
また、実施例9、32及び33と、他の実施例との比較から分かるように、2種の光酸発生剤中のカチオンとして一般式(C−3)で表されるカチオンと、一般式(C−1)又は一般式(C−2)で表されるカチオンとを使用した場合、LWRがより小さく、優れた結果が得られた。
また、樹脂(B)として一般式(nI)又は(nII)で表される繰り返し単位を有する「H」を使用した場合は、実施例28と実施例34との比較からも分かるように、LWRがより小さく、優れた結果が得られた。
一方、特許文献1の実施例欄に記載される比較例1では、現像結果が多く、かつ、LWRも大きかった。また、カチオンの種類が同じである比較例3や、所定の光酸発生剤が使用されていない比較例4においても、比較例1と同様に、現像結果が多く、かつ、LWRも大きかった。
As shown in Table 1, when the composition of the present invention was used, the occurrence of development defects was suppressed even after long-term storage, and the deterioration of LWR was also suppressed.
In particular, all of the examples in which the anions in the two kinds of cations were represented by the general formula (B-1) had the development defect “A”.
Further, as can be seen from a comparison between Examples 9, 32 and 33 and other examples, the cation represented by the general formula (C-3) as the cation in the two photoacid generators, and the general formula When the cation represented by (C-1) or general formula (C-2) was used, LWR was smaller and excellent results were obtained.
Further, when “H” having a repeating unit represented by the general formula (nI) or (nII) is used as the resin (B), as can be seen from a comparison between Example 28 and Example 34, LWR Was smaller and excellent results were obtained.
On the other hand, in Comparative Example 1 described in the Example column of Patent Document 1, the development result was large and the LWR was large. Further, in Comparative Example 3 in which the kind of cation is the same and in Comparative Example 4 in which a predetermined photoacid generator is not used, as in Comparative Example 1, the development result was large and the LWR was large.
Claims (16)
前記光酸発生剤が、一般式(A−1)で表される光酸発生剤、及び、一般式(A−2)で表される光酸発生剤を少なくとも含む、感活性光線性又は感放射線性樹脂組成物。
(一般式(A−1)中のA1及び一般式(A−2)中のA2は、一般式(B−1)で表されるアニオン及び般式(B−2)で表されるアニオンからなる群から選択され、A1及びA2の少なくとも一方は、前記一般式(B−1)で表されるアニオンを表す。
一般式(A−1)中、Z1は一般式(C−1)〜(C−3)で表されるカチオンのうちいずれか一つであり、一般式(A−2)中、Z2は一般式(C−1)〜(C−3)で表されるカチオンのうちいずれか一つであり、かつ、前記Z1とは異なる。)
(一般式(B−1)中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は有機基を表し、少なくとも一方はフッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。pは、1〜3の整数を表す。qは、2〜8の整数を表す。R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子又は有機基を表す。L1は、単結合、−O−、−COO−、又はOCO−を表す。L2は、単結合又は2価の連結基を表す。Yは、置換基を有してもよい炭素数3〜18の脂環式炭化水素基を表す。
一般式(B−2)中、Q1’及びQ2’は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は有機基を表し、少なくとも一方はフッ素原子、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。p’は、1以上の整数を表す。q’は、0または1を表す。R1’及びR2’は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。L’は、単結合、−O−、−COO−、又はOCO−を表す。L’’は、単結合又は2価の連結基を表す。Y’は、脂環式炭化水素基又は非芳香族ヘテロ環基を表す。
(一般式(C−1)中、R3〜R9は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。なお、R3〜R9のうち少なくとも一つは水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。R10及びR11は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、2−オキソアルキル基、2−オキソシクロアルキル基、アルコキシカルボニルアルキル基、又は、アルコキシカルボニルシクロアルキル基を表す。また、R3〜R7のうち任意の2つは、互いに結合して環を形成してもよい。また、R8とR9、又は、R10とR11は、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。)
(一般式(C−2)中、R12及びR13は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基又はナフチル基を表す。R14は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、単環もしくは多環のシクロアルキル骨格を有する基、又は、アルキレンオキシド鎖を表す。R15は、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。rは、0〜2の整数を表す。m15は、0〜8の整数を表す。なお、R12とR13は、互いに結合して環を形成してもよい。)
(一般式(C−3)中、R16〜R18は、それぞれ独立に水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子又は有機基を表す。m16〜m18は、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。なお、R16〜R18のうち任意の2つは、互いに結合して環を形成してもよい。) Containing at least two photoacid generators (A) and a resin (B) that decomposes by the action of an acid to increase the solubility in an alkali developer,
The photoacid generator contains at least a photoacid generator represented by general formula (A-1) and a photoacid generator represented by general formula (A-2). Radiation resin composition.
(Formula (A-1) A 1 and the general formula in (A-2) A 2 in is represented by anionic and general formula represented by the general formula (B-1) (B- 2) It is selected from the group consisting of anions, and at least one of A 1 and A 2 represents an anion represented by the general formula (B-1).
In General Formula (A-1), Z 1 is any one of the cations represented by General Formulas (C-1) to (C-3), and Z 2 in General Formula (A-2) Is any one of the cations represented by formulas (C-1) to (C-3), and is different from Z 1 . )
(In General Formula (B-1), Q 1 and Q 2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an organic group, at least one of which is a fluorine atom or an alkyl substituted with at least one fluorine atom. P represents an integer of 1 to 3. q represents an integer of 2 to 8. R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an organic group, and L 1 represents a single group. Represents a bond, —O—, —COO—, or OCO—, L 2 represents a single bond or a divalent linking group, and Y represents a C 3-18 alicyclic ring which may have a substituent. Represents a hydrocarbon group.
In formula (B-2), Q 1 ′ and Q 2 ′ each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an organic group, and at least one of them is substituted with a fluorine atom or at least one fluorine atom. Represents an alkyl group. p ′ represents an integer of 1 or more. q ′ represents 0 or 1. R 1 ′ and R 2 ′ each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. L ′ represents a single bond, —O—, —COO—, or OCO—. L ″ represents a single bond or a divalent linking group. Y ′ represents an alicyclic hydrocarbon group or a non-aromatic heterocyclic group.
(In General Formula (C-1), R 3 to R 9 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, or an organic group. Note that at least one of R 3 to R 9 is R 10 and R 11 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a 2-oxoalkyl group, a 2-oxocycloalkyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom or an organic group. Represents an alkoxycarbonylalkyl group or an alkoxycarbonylcycloalkyl group, and any two of R 3 to R 7 may be bonded to each other to form a ring, and R 8 and R 9 , Or, R 10 and R 11 may be bonded to each other to form a ring.)
(In the general formula (C-2), R 12 and R 13 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a naphthyl group. R 14 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group. R 15 represents a group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, a group having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl skeleton, or an alkylene oxide chain, R 15 represents a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, or an organic group. And represents an integer of 0 to 2. m15 represents an integer of 0 to 8. R 12 and R 13 may be bonded to each other to form a ring.
(In General Formula (C-3), R 16 to R 18 each independently represent a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom or an organic group. M16 to m18 each independently represents an integer of 0 to 5. Any two of R 16 to R 18 may be bonded to each other to form a ring.)
前記膜に活性光線又は放射線を照射する露光工程と、
現像液を用いて前記活性光線又は放射線を照射した膜を現像する現像工程とを備える、パターン形成方法。 A film forming step of forming a film containing the actinic ray-sensitive or radiation-sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 13;
An exposure step of irradiating the film with actinic rays or radiation;
A patterning method comprising: developing a film irradiated with the actinic ray or radiation using a developer.
The actinic-ray sensitive or radiation sensitive resin composition of any one of Claims 1-13 used for the pattern formation method including the process of developing with the developing solution containing an organic solvent.
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