JP2018017780A - Radiation-sensitive composition and pattern formation method - Google Patents

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恭志 中川
Yasushi Nakagawa
恭志 中川
岳彦 成岡
Takehiko Naruoka
岳彦 成岡
永井 智樹
Tomoki Nagai
智樹 永井
信也 峯岸
Shinya Minegishi
信也 峯岸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-sensitive composition excellent in sensitivity, resolution, etching resistance and substrate contamination suppression property, and to provide a pattern formation method.SOLUTION: A radiation-sensitive composition contains a metal-containing component containing a metal oxide and an organic solvent, where the metal-containing component has at least two kinds of a first metal-containing component and a second metal-containing component, the first metal-containing component contains a first metal atom being tin, indium, antinomy, bismuth, gallium, germanium, aluminum or a combination thereof, and the second metal-containing component contains no first metal atom, and contains a second metal atom being Group 3, Group 4, Group 5, Group 6, Group 7, Group 8, Group 9, Group 10, Group 11 or a combination thereof. The second metal atom is preferably titanium, zirconium, hafnium, tantalum, tungsten or a combination thereof.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、感放射線性組成物及びパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a radiation-sensitive composition and a pattern forming method.

リソグラフィーによる微細加工に用いられる感放射線性組成物は、ArFエキシマレーザー光、KrFエキシマレーザー光等の遠紫外線、極端紫外線(EUV)等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などの照射により露光部に酸を発生させ、この酸を触媒とする化学反応により露光部と未露光部との現像液に対する溶解速度に差を生じさせ、基板上にパターンを形成する。   Radiation sensitive compositions used for microfabrication by lithography are exposed to irradiated parts such as deep ultraviolet rays such as ArF excimer laser light and KrF excimer laser light, electromagnetic waves such as extreme ultraviolet rays (EUV), and charged particle beams such as electron beams. An acid is generated in the substrate, and a chemical reaction using the acid as a catalyst causes a difference in the dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion with respect to the developer, thereby forming a pattern on the substrate.

かかる感放射線性組成物には、加工技術の微細化に伴って、レジスト性能を向上させることが要求される。この要求に対し、組成物に用いられる重合体、酸発生剤、その他の成分の種類や分子構造が検討され、さらにその組み合わせについても詳細に検討されている(特開平11−125907号公報、特開平8−146610号公報及び特開2000−298347号公報参照)。   Such a radiation-sensitive composition is required to improve the resist performance as the processing technique becomes finer. In response to this requirement, the types and molecular structures of polymers, acid generators and other components used in the composition have been studied, and further their combinations have been studied in detail (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-125907, special features). (See Kaihei 8-146610 and JP-A 2000-298347).

現状、パターンの微細化は線幅40nm以下のレベルまで進展しているが、感放射線性組成物には、さらに高いレジスト性能が求められ、特に電子線、EUV等の露光光に対しても感度が高いこと、解像性にさらに優れること及び形成される膜のエッチング耐性がさらに高いことが要求される。さらに、感放射線性組成物をシリコンウエハ等の基板の表面に塗工した際に、基板の側面及び裏面に付着した組成物をリンスにより容易に洗浄することで金属等による汚染を低減することができ、基板汚染抑制性に優れることが要求されている。しかし、上記従来の感放射線性組成物ではこれらの要求をすべて満たすことはできていない。   Currently, pattern miniaturization has progressed to a level of 40 nm or less, but radiation-sensitive compositions are required to have higher resist performance, and are particularly sensitive to exposure light such as electron beams and EUV. , Higher resolution, and higher etching resistance of the formed film are required. Furthermore, when a radiation-sensitive composition is applied to the surface of a substrate such as a silicon wafer, contamination by metal or the like can be reduced by easily washing the composition adhering to the side and back surfaces of the substrate by rinsing. It is required to have excellent substrate contamination suppression properties. However, the above-mentioned conventional radiation-sensitive composition cannot satisfy all of these requirements.

特開平11−125907号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-125907 特開平8−146610号公報JP-A-8-146610 特開2000−298347号公報JP 2000-298347 A

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、感度、解像性、エッチング耐性及び基板汚染抑制性に優れる感放射線性組成物及びパターン形成方法を提供することにある。   This invention is made | formed based on the above situations, The objective is to provide the radiation sensitive composition and pattern formation method which are excellent in a sensitivity, resolution, an etching tolerance, and board | substrate pollution suppression property. is there.

上記課題を解決するためになされた発明は、金属酸化物を含む金属含有成分(以下、「[A]金属含有成分」ともいう)と、有機溶媒(以下、「[B]有機溶媒」ともいう)とを含有し、上記[A]金属含有成分が第1金属含有成分(以下、「[A1]金属含有成分」ともいう)及び第2金属含有成分(以下、「[A2]金属含有成分」ともいう)を有し、上記[A1]金属含有成分が、スズ、インジウム、アンチモン、ビスマス、ガリウム、ゲルマニウム、アルミニウム又はこれらの組み合わせである第1金属原子(以下、「金属原子(x)」ともいう)を含み、上記[A2]金属含有成分が、上記金属原子(x)を含まず、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族の原子又はこれらの組み合わせである第2金属原子(以下、「金属原子(y)」ともいう)を含む感放射線性組成物である。   The invention made in order to solve the above problems is also referred to as a metal-containing component containing a metal oxide (hereinafter also referred to as “[A] metal-containing component”) and an organic solvent (hereinafter also referred to as “[B] organic solvent”). And the [A] metal-containing component is a first metal-containing component (hereinafter also referred to as “[A1] metal-containing component”) and a second metal-containing component (hereinafter referred to as “[A2] metal-containing component”). And the above-mentioned [A1] metal-containing component is tin, indium, antimony, bismuth, gallium, germanium, aluminum, or a combination thereof, also referred to as “metal atom (x)”. And the [A2] metal-containing component does not contain the metal atom (x), and includes Group 3, Group 4, Group 5, Group 6, Group 7, Group 8, Group 9 Group, Group 10, Group 11 atoms or combinations thereof There second metal atom (hereinafter, also referred to as "metal atom (y)") is a radiation-sensitive composition comprising a.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、基板の一方の面側に、当該感放射線性組成物を塗工する工程と、上記塗工工程により形成される膜を露光する工程と、上記露光された膜を現像する工程とを備えるパターン形成方法である。   Another invention made to solve the above problems is a process of applying the radiation-sensitive composition on one surface side of the substrate, a process of exposing a film formed by the coating process, And a step of developing the exposed film.

本発明の感放射線性組成物及びパターン形成方法によれば、高い感度で、解像度が高く、エッチング耐性が高く、かつ基板の汚染が低減されたパターンを形成することができる。従って、これらは今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。   According to the radiation-sensitive composition and the pattern forming method of the present invention, a pattern with high sensitivity, high resolution, high etching resistance, and reduced substrate contamination can be formed. Therefore, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

<感放射線性組成物>
当該感放射線性組成物は、[A]金属含有成分と[B]有機溶媒とを含有する。当該感放射線性組成物は、当該感放射線性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、任意成分を含有していてもよい。
<Radiation sensitive composition>
The radiation-sensitive composition contains [A] a metal-containing component and [B] an organic solvent. The radiation-sensitive composition may contain an optional component as long as the radiation-sensitive composition does not impair the effects of the present invention.

当該感放射線性組成物は、感度、解像性、エッチング選択性及び基板汚染抑制性に優れている。当該感放射線性組成物が上記構成を備えることで上記効果を奏する理由としては必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、当該感放射線性組成物は、[A]金属含有成分は、特定の金属原子(x)を含む[A1]金属含有成分と、特定の金属原子(y)を含む[A2]金属含有成分とを含有している。露光光によって金属酸化物の構造の変化が顕著であると考えられる[A1]金属含有成分を含有することにより、当該感放射線性組成物の感度が向上する。また、[A]金属含有成分は、[A1]金属含有成分及び[A2]金属含有成分共に、比較的分子サイズが小さいものであり、凝集等によるサイズの増大が起こり難いことにより、解像性が向上する。さらに、形成される膜は、[A1]金属含有成分に加え、金属原子(y)を含む[A2]金属含有成分を含むものであるため、エッチング耐性が向上する。また、[A1]金属含有成分と[A2]金属含有成分とを共に含有することにより、基板との相互作用が強固になりやすい[A1]金属含有成分と基板との相互作用が低減されると考えられ、基板の金属による汚染が抑制されるものと考えられる。以下、各成分について説明する。   The radiation-sensitive composition is excellent in sensitivity, resolution, etching selectivity, and substrate contamination suppression. The reason why the radiation-sensitive composition has the above-described configuration provides the above-mentioned effects is not necessarily clear, but can be inferred as follows, for example. That is, in the radiation-sensitive composition, [A] metal-containing component includes [A1] metal-containing component containing a specific metal atom (x) and [A2] metal-containing component containing a specific metal atom (y). Containing. [A1] Containing a metal-containing component, which is considered to have a remarkable change in the structure of the metal oxide by exposure light, improves the sensitivity of the radiation-sensitive composition. In addition, the [A] metal-containing component has a relatively small molecular size for both the [A1] metal-containing component and the [A2] metal-containing component, and is less likely to increase in size due to aggregation or the like. Will improve. Furthermore, since the film to be formed contains [A2] metal-containing component containing metal atom (y) in addition to [A1] metal-containing component, etching resistance is improved. In addition, when the [A1] metal-containing component and the [A2] metal-containing component are both contained, the interaction between the substrate and the substrate tends to become strong. [A1] The interaction between the metal-containing component and the substrate is reduced. It is considered that the contamination of the substrate by the metal is suppressed. Hereinafter, each component will be described.

<[A]金属含有成分>
[A]金属含有成分は、金属酸化物を含有する成分である。「金属酸化物」とは、金属原子と酸素原子とを含む化合物をいう。[A]金属含有成分は、金属原子(x)を含む[A1]金属含有成分と、金属原子(y)を含む[A2]金属含有成分とを有する。金属原子(x)及び金属原子(y)を共に含む成分は、[A]金属含有成分に該当しない。[A]金属含有成分は、[A1]金属含有成分及び[A2]金属含有成分以外の[A3]金属含有成分を含有していてもよい。
<[A] metal-containing component>
[A] The metal-containing component is a component containing a metal oxide. “Metal oxide” refers to a compound containing a metal atom and an oxygen atom. [A] The metal-containing component has a [A1] metal-containing component containing a metal atom (x) and a [A2] metal-containing component containing a metal atom (y). The component containing both the metal atom (x) and the metal atom (y) does not correspond to the [A] metal-containing component. [A] The metal-containing component may contain [A3] metal-containing component other than [A1] metal-containing component and [A2] metal-containing component.

(金属酸化物)
金属酸化物は、金属原子と酸素原子とを含む化合物である。[A]金属含有成分は、金属酸化物を含むので、露光により、金属酸化物の構造が変化する又は金属原子に結合する物質が変わることにより、現像液への溶解性が変化させることができ、これによりパターンを形成することができる。
(Metal oxide)
A metal oxide is a compound containing a metal atom and an oxygen atom. [A] Since the metal-containing component contains a metal oxide, the solubility in the developer can be changed by changing the structure of the metal oxide or the substance bonded to the metal atom by exposure. Thereby, a pattern can be formed.

金属酸化物は、金属原子及び酸素原子以外のその他の原子を含んでもよい。上記その他の原子としては、例えばホウ素、炭素原子、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。   The metal oxide may contain atoms other than metal atoms and oxygen atoms. As said other atom, a boron, a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, a sulfur atom, a halogen atom etc. are mentioned, for example.

上記金属酸化物における金属原子及び酸素原子の合計含有率の下限としては、30質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、90質量%が特に好ましい。一方、上記合計含有率の上限としては、99.9質量%が好ましい。上記金属原子及び酸素原子の合計含有率を上記範囲とすることで、露光光による[A]金属含有成分の構造変化をより効果的に促進でき、その結果、当該感放射線性組成物の感度及び解像性をより向上することができる。なお、上記金属原子及び酸素原子の合計含有率は、100質量%であってもよい。   As a minimum of the total content rate of the metal atom and oxygen atom in the said metal oxide, 30 mass% is preferable, 50 mass% is more preferable, 70 mass% is further more preferable, 90 mass% is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the total content is preferably 99.9% by mass. By setting the total content of the metal atoms and oxygen atoms in the above range, the structural change of the [A] metal-containing component by exposure light can be more effectively promoted. As a result, the sensitivity of the radiation-sensitive composition and The resolution can be further improved. The total content of the metal atoms and oxygen atoms may be 100% by mass.

金属酸化物としては、例えば金属−オキソ−ヒドロキソ架橋構造と、有機配位子と、金属−炭素結合及び/又は金属−カルボキシレート結合とを有する化合物等が挙げられる。この化合物において、金属イオンは、金属−配位子間のM−C結合及び/又はM−OC結合を有し(これらの結合を形成する配位子を「有機安定化配位子」ともいう)、有機安定化配位子に加えて、さらに、通常1又は複数のオキソ配位子(M−O)及び/又はヒドロキソ配位子(M−OH)に結合している。この有機安定化配位子及びオキソ/ヒドロキソ配位子は、金属酸化物の縮合過程をより適度に制御することができる。[B]有機溶媒を用いることで、溶液の安定性が向上する。また、有機溶媒現像を行うことにより、ポジ型パターン及びネガ型パターンの両方に対し、潜像からの現像速度コントラストをより高めることができる。金属酸化物として、この有機安定化金属イオンを含む化合物を用いることで、当該感放射線性組成物の感度及びエッチング耐性をより高めることができ、より微細な構造のパターンを形成することができる。この有機安定化金属イオンを含む金属酸化物の組成は、露光光の種類及びエネルギー(波長)により適宜選択することができる。 Examples of the metal oxide include a compound having a metal-oxo-hydroxo crosslinked structure, an organic ligand, and a metal-carbon bond and / or a metal-carboxylate bond. In this compound, the metal ion has a metal-ligand M—C bond and / or a M—O 2 C bond (the ligand that forms these bonds is referred to as an “organic stabilizing ligand”). In addition to the organic stabilizing ligand, it is usually bonded to one or more oxo ligands (MO) and / or hydroxo ligands (M-OH). This organic stabilizing ligand and oxo / hydroxo ligand can more appropriately control the condensation process of the metal oxide. [B] By using an organic solvent, the stability of the solution is improved. Further, by performing organic solvent development, the development speed contrast from the latent image can be further increased for both the positive pattern and the negative pattern. By using a compound containing this organic stabilizing metal ion as the metal oxide, the sensitivity and etching resistance of the radiation-sensitive composition can be further increased, and a pattern with a finer structure can be formed. The composition of the metal oxide containing the organic stabilizing metal ion can be appropriately selected depending on the type and energy (wavelength) of exposure light.

この有機安定化金属イオンを含む金属酸化物は、多核の金属オキソ/ヒドロキソカチオンと有機配位子とを有する。多核の金属オキソ/ヒドロキソカチオンは、金属亜酸化物カチオンを含むものでもよく、この金属亜酸化物カチオンは、金属元素と共有結合で結合する酸素原子とを有する多原子カチオンである。パーオキサイド配位子を有する金属亜酸化物カチオン及びこれを用いる方法については、米国特許第8,415,000(Stowersら)に記載されている。金属亜酸化物又は金属水酸化物の水溶液は、ゲル化及び/又は沈殿形成に対して不安定な傾向がある。特に、その溶液は、溶媒除去により不安定化し、金属カチオンとオキソ−ヒドロキシド架橋構造を形成する。パーオキサイド等の感放射線性の配位子を用いることにより、安定性を高めることはできるが、架橋構造形成についての不安定性は依然として残る。この制御困難な架橋構造形成は、感度及び/又は膜の現像速度コントラストを低下させる。   The metal oxide containing the organic stabilizing metal ion has a polynuclear metal oxo / hydroxo cation and an organic ligand. The polynuclear metal oxo / hydroxo cation may include a metal suboxide cation, which is a polyatomic cation having an oxygen atom covalently bonded to a metal element. Metal suboxide cations having peroxide ligands and methods of using them are described in US Pat. No. 8,415,000 (Stowers et al.). Aqueous solutions of metal suboxides or metal hydroxides tend to be unstable with respect to gelation and / or precipitation. In particular, the solution is destabilized by solvent removal and forms an oxo-hydroxide bridged structure with the metal cation. Although stability can be enhanced by using a radiation-sensitive ligand such as peroxide, instability regarding the formation of a crosslinked structure still remains. This difficult to control cross-linked structure formation reduces sensitivity and / or film development speed contrast.

有機配位子は、組成物の縮合に対する安定性を向上させる。特に、有機配位子の濃度が比較的高い場合、縮合による金属酸化体又は金属水酸化体の形成は、縮合が室温で自発的に起こるとしても非常に遅い。この安定化特性により、溶液は、感放射線性配位子の濃度を高くすることにより、保存安定性に優れ、特性を維持することができる。   Organic ligands improve the stability of the composition to condensation. In particular, when the concentration of the organic ligand is relatively high, the formation of a metal oxide or metal hydroxide by condensation is very slow even if the condensation occurs spontaneously at room temperature. Due to this stabilizing property, the solution can be excellent in storage stability and maintain the property by increasing the concentration of the radiation-sensitive ligand.

感放射線性配位子としては、カルボキシレート、例えば金属−スズ結合等の金属−炭素結合を形成できる有機部分等を含む。吸収された露光光のエネルギーは、金属−有機配位子結合を開裂させることができる。この開裂により、縮合に対する安定性が減少又は失われる。その結果、組成物は、M−OHの生成又はM−O−Mの生成を通して変化する。この変化は放射線の照射により制御することができる。感放射線性配位子の濃度が高い組成物は、自発的な水酸化物の生成又は縮合を回避することができ、安定性が高い。このような好ましい配位子構造を有する金属含有組成物は、市販品として入手することもできる。   Radiation sensitive ligands include carboxylates, such as organic moieties that can form metal-carbon bonds such as metal-tin bonds. The absorbed exposure light energy can cleave the metal-organic ligand bond. This cleavage reduces or loses stability to condensation. As a result, the composition changes through the production of M-OH or MOM. This change can be controlled by irradiation with radiation. A composition having a high concentration of the radiation-sensitive ligand can avoid spontaneous hydroxide formation or condensation, and has high stability. The metal-containing composition having such a preferable ligand structure can also be obtained as a commercial product.

上記金属酸化物を構成する金属原子以外の成分としては、有機酸(以下、「[a]有機酸」ともいう)が好ましい。ここで、「有機酸」とは、酸性を示す有機化合物をいい、「有機化合物」とは、少なくとも1個の炭素原子を有する化合物をいう。   As a component other than the metal atom constituting the metal oxide, an organic acid (hereinafter also referred to as “[a] organic acid”) is preferable. Here, “organic acid” refers to an organic compound that exhibits acidity, and “organic compound” refers to a compound having at least one carbon atom.

[A]金属含有成分が、金属原子及び[a]有機酸により構成される金属酸化物を含有することで、当該感放射線性組成物の感度及び解像性がより向上する。これは、例えば[a]有機酸が金属原子との相互作用によって[A]金属含有成分付近に存在することで、[A]金属含有成分の溶媒に対する分散性が向上するためと考えられる。   [A] The metal-containing component contains a metal oxide composed of a metal atom and [a] an organic acid, whereby the sensitivity and resolution of the radiation-sensitive composition are further improved. This is presumably because, for example, the presence of the [a] organic acid in the vicinity of the [A] metal-containing component due to the interaction with the metal atom improves the dispersibility of the [A] metal-containing component in the solvent.

[a]有機酸のpKaの下限としては0が好ましく、1がより好ましく、1.5がさらに好ましく、3が特に好ましい。一方、上記pKaの上限としては、7が好ましく、6がより好ましく、5.5がさらに好ましく、5が特に好ましい。[a]有機酸のpKaを上記範囲とすることで、金属原子との相互作用を適度に弱いものに調整することができ、その結果、当該感放射線性組成物の感度及び解像性をより向上できる。ここで、[a]有機酸が多価の酸である場合、[a]有機酸のpKaとは、第1酸解離定数、すなわち、1つめのプロトンの解離に対する解離定数の対数値をいう。   [A] The lower limit of the pKa of the organic acid is preferably 0, more preferably 1, more preferably 1.5, and particularly preferably 3. On the other hand, the upper limit of the pKa is preferably 7, more preferably 6, more preferably 5.5, and particularly preferably 5. [A] By setting the pKa of the organic acid within the above range, the interaction with the metal atom can be adjusted to be moderately weak, and as a result, the sensitivity and resolution of the radiation-sensitive composition can be further improved. It can be improved. Here, when the [a] organic acid is a polyvalent acid, the pKa of the [a] organic acid means the first acid dissociation constant, that is, the logarithmic value of the dissociation constant with respect to the dissociation of the first proton.

[a]有機酸は、低分子化合物でもよく、高分子化合物でもよいが、金属原子との相互作用をより適度に弱いものに調整する観点から、低分子化合物が好ましい。ここで、低分子化合物とは、分子量が1,500以下の化合物をいい、高分子化合物とは、分子量が1,500超の化合物をいう。[a]有機酸の分子量の下限としては、50が好ましく、80がより好ましい。一方、上記分子量の上限としては、1,000が好ましく、500がより好ましく、400がさらに好ましく、300が特に好ましい。[a]有機酸の分子量を上記範囲とすることで、[A]金属含有成分の分散性をより適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性組成物の感度及び解像性をより向上できる。   [A] The organic acid may be a low molecular compound or a high molecular compound, but a low molecular compound is preferable from the viewpoint of adjusting the interaction with the metal atom to a moderately weak one. Here, the low molecular compound means a compound having a molecular weight of 1,500 or less, and the high molecular compound means a compound having a molecular weight of more than 1,500. [A] The lower limit of the molecular weight of the organic acid is preferably 50, more preferably 80. On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 1,000, more preferably 500, still more preferably 400, and particularly preferably 300. [A] By setting the molecular weight of the organic acid within the above range, [A] the dispersibility of the metal-containing component can be adjusted to a more appropriate level, and as a result, the sensitivity and resolution of the radiation-sensitive composition. Can be improved.

[a]有機酸としては、例えばカルボン酸、スルホン酸、スルフィン酸、有機ホスフィン酸、有機ホスホン酸、フェノール類、エノール、チオール、酸イミド、オキシム、スルホンアミド等が挙げられる。   [A] Examples of the organic acid include carboxylic acid, sulfonic acid, sulfinic acid, organic phosphinic acid, organic phosphonic acid, phenols, enol, thiol, acid imide, oxime, and sulfonamide.

上記カルボン酸としては、例えば
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、trans−2,3−ジメチルアクリル酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロピオン酸、没食子酸、シキミ酸等のモノカルボン酸;
シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、メチルマロン酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、酒石酸等のジカルボン酸;
クエン酸等の3以上のカルボキシ基を有するカルボン酸などが挙げられる。
Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, acrylic acid, methacrylic acid, trans-2,3-dimethylacrylic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid Monocarboxylic acids such as gallic acid and shikimic acid;
Dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, maleic acid, methylmalonic acid, fumaric acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, tartaric acid;
Examples thereof include carboxylic acids having 3 or more carboxy groups such as citric acid.

上記スルホン酸としては、例えばベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等が挙げられる。   Examples of the sulfonic acid include benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid.

上記スルフィン酸としては、例えばベンゼンスルフィン酸、p−トルエンスルフィン酸等が挙げられる。   Examples of the sulfinic acid include benzenesulfinic acid and p-toluenesulfinic acid.

上記有機ホスフィン酸としては、例えばジエチルホスフィン酸、メチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸等が挙げられる。   Examples of the organic phosphinic acid include diethylphosphinic acid, methylphenylphosphinic acid, diphenylphosphinic acid and the like.

上記有機ホスホン酸としては、例えばメチルホスホン酸、エチルホスホン酸、t−ブチルホスホン酸、シクロヘキシルホスホン酸、フェニルホスホン酸等が挙げられる。   Examples of the organic phosphonic acid include methylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, t-butylphosphonic acid, cyclohexylphosphonic acid, and phenylphosphonic acid.

上記フェノール類としては、例えばフェノール、クレゾール、2,6−キシレノール、ナフトール等の1価のフェノール類;
カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、1,2−ナフタレンジオール等の2価のフェノール類;
ピロガロール、2,3,6−ナフタレントリオール等の3価以上のフェノール類などが挙げられる。
Examples of the phenols include monovalent phenols such as phenol, cresol, 2,6-xylenol, and naphthol;
Divalent phenols such as catechol, resorcinol, hydroquinone, 1,2-naphthalenediol;
Examples include trivalent or higher phenols such as pyrogallol and 2,3,6-naphthalenetriol.

上記エノールとしては、例えば2−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブテン、3−ヒドロキシ−4−メチル−3−ヘキセン等が挙げられる。   Examples of the enol include 2-hydroxy-3-methyl-2-butene and 3-hydroxy-4-methyl-3-hexene.

上記チオールとしては、例えばメルカプトエタノール、メルカプトプロパノール等が挙げられる。   Examples of the thiol include mercaptoethanol and mercaptopropanol.

上記酸イミドとしては、例えば
マレイミド、コハク酸イミド等のカルボン酸イミド;
ジ(トリフルオロメタンスルホン酸)イミド、ジ(ペンタフルオロエタンスルホン酸)イミド等のスルホン酸イミドなどが挙げられる。
Examples of the acid imide include carboxylic acid imides such as maleimide and succinimide;
Examples thereof include sulfonic acid imides such as di (trifluoromethanesulfonic acid) imide and di (pentafluoroethanesulfonic acid) imide.

上記オキシムとしては、例えば
ベンズアルドキシム、サリチルアルドキシム等のアルドキシム;
ジエチルケトキシム、メチルエチルケトキシム、シクロヘキサノンオキシム等のケトキシムなどが挙げられる。
Examples of the oxime include aldoximes such as benzaldoxime and salicylaldoxime;
Examples thereof include ketoximes such as diethyl ketoxime, methyl ethyl ketoxime, and cyclohexanone oxime.

上記スルホンアミドとしては、例えばメチルスルホンアミド、エチルスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、トルエンスルホンアミド等が挙げられる。   Examples of the sulfonamide include methylsulfonamide, ethylsulfonamide, benzenesulfonamide, and toluenesulfonamide.

[a]有機酸としては、当該感放射線性組成物の感度及び解像性をより向上する観点から、カルボン酸が好ましく、モノカルボン酸がより好ましく、メタクリル酸及び安息香酸がさらに好ましい。   [A] The organic acid is preferably a carboxylic acid, more preferably a monocarboxylic acid, and even more preferably methacrylic acid and benzoic acid, from the viewpoint of further improving the sensitivity and resolution of the radiation-sensitive composition.

上記金属酸化物としては、金属原子及び[a]有機酸により構成される金属酸化物が好ましく、金属原子及びカルボン酸により構成される金属酸化物がより好ましく、金属原子及びメタクリル酸又は安息香酸により構成される金属酸化物がさらに好ましい。   The metal oxide is preferably a metal oxide composed of a metal atom and [a] an organic acid, more preferably a metal oxide composed of a metal atom and a carboxylic acid, and a metal atom and methacrylic acid or benzoic acid. More preferred are metal oxides.

[A]金属含有成分における金属酸化物の含有率の下限としては、60質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましい。また、上記金属酸化物の含有率は、100質量%であってもよい。上記金属酸化物の含有率を上記範囲とすることで、当該感放射線性組成物の感度及び解像性をより向上することができる。[A]金属含有成分は、金属酸化物を2種以上含有していてもよい。   [A] As a minimum of the content rate of a metal oxide in a metal content ingredient, 60 mass% is preferred, 80 mass% is more preferred, and 95 mass% is still more preferred. Moreover, 100 mass% may be sufficient as the content rate of the said metal oxide. By making the content rate of the said metal oxide into the said range, the sensitivity and resolution of the said radiation sensitive composition can be improved more. [A] The metal-containing component may contain two or more metal oxides.

[A]金属含有成分が金属原子及び有機酸により構成される金属酸化物を主成分とする場合、[A]金属含有成分における[a]有機酸の含有率の下限としては、1質量%が好ましく、5質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。一方、上記含有率の上限としては、90質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましい。[a]有機酸の含有率を上記範囲とすることで、[A]金属含有成分の分散性をさらに適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性組成物の感度及び解像性をより向上することができる。[A]金属含有成分は、[a]有機酸を1種又は2種以上含有していてもよい。   [A] When the metal-containing component is composed mainly of a metal oxide composed of a metal atom and an organic acid, the lower limit of the content of [a] organic acid in the [A] metal-containing component is 1% by mass. Preferably, 5 mass% is more preferable, and 10 mass% is further more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 90 mass% is preferable, 70 mass% is more preferable, and 50 mass% is further more preferable. [A] By setting the content of the organic acid within the above range, the dispersibility of the [A] metal-containing component can be further adjusted to an appropriate level. As a result, the sensitivity and solution of the radiation-sensitive composition can be adjusted. The image quality can be further improved. [A] The metal-containing component may contain one or more [a] organic acids.

[A]金属含有成分の含有量の下限としては、全固形分に対して、50質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、99質量%が好ましく、95質量%がより好ましい。[A]金属含有成分の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性組成物の感度及び解像性をより向上することができる。「全固形分」とは、当該感放射線性組成物の[B]有機溶媒以外の成分の総和をいう。当該感放射線性組成物は、[A]金属含有成分を1種又は2種以上含有していてもよい。   [A] The lower limit of the content of the metal-containing component is preferably 50% by mass, more preferably 70% by mass, and still more preferably 90% by mass with respect to the total solid content. As an upper limit of the said content, 99 mass% is preferable and 95 mass% is more preferable. [A] By making content of a metal containing component into the said range, the sensitivity and resolution of the said radiation sensitive composition can be improved more. “Total solid content” refers to the sum of components other than the organic solvent [B] of the radiation-sensitive composition. The radiation-sensitive composition may contain one or more [A] metal-containing components.

[[A1]金属含有成分]
[A1]金属含有成分は、スズ、インジウム、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、アルミニウム又はこれらの組み合わせの金属原子(x)を含む成分である。
[[A1] metal-containing component]
[A1] The metal-containing component is a component containing a metal atom (x) of tin, indium, antimony, bismuth, germanium, aluminum, or a combination thereof.

[A1]金属含有成分としては、例えば
スズを含む成分として、モノブチルスズオキシド、ジブチルジアセトキシスズ等が、
インジウムを含む成分として、インジウム酸化物ゾル等が、
アンチモンを含む成分として、三酸化アンチモン等が、
ビスマスを含む成分として、三酸化ビスマス等が、
ゲルマニウムを含む成分として、ゲルマニウム酸化物ゾル等が、
アルミニウムを含む成分として、トリイソプロポキシアルミニウム等がそれぞれ挙げられる。
[A1] As the metal-containing component, for example, as a component containing tin, monobutyltin oxide, dibutyldiacetoxytin, etc.
As a component containing indium, indium oxide sol, etc.
As a component containing antimony, antimony trioxide, etc.
As a component containing bismuth, bismuth trioxide, etc.
As a component containing germanium, germanium oxide sol, etc.
Examples of the component containing aluminum include triisopropoxy aluminum.

これらの中で、モノブチルスズオキシド、ジブチルジアセトキシスズ、インジウム酸化物ゾル、ゲルマニウム酸化物ゾル及びトリイソプロポキシアルミニウムが好ましい。   Among these, monobutyltin oxide, dibutyldiacetoxytin, indium oxide sol, germanium oxide sol, and triisopropoxyaluminum are preferable.

[A1]金属含有成分の含有量の下限としては、当該感放射線性組成物の全固形分に対して、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましく、30質量%が特に好ましい。上記含有量の上限としては、95質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましく、70質量%が特に好ましい。   [A1] The lower limit of the content of the metal-containing component is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass, still more preferably 20% by mass, and 30% by mass with respect to the total solid content of the radiation-sensitive composition. % Is particularly preferred. As an upper limit of the said content, 95 mass% is preferable, 90 mass% is more preferable, 80 mass% is further more preferable, 70 mass% is especially preferable.

[A1]金属含有成分の含有量の下限としては、[A]金属含有成分に対して、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましく、30質量%が特に好ましい。上記含有量の上限としては、95質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましく、70質量%が特に好ましい。   [A1] The lower limit of the content of the metal-containing component is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass, further preferably 20% by mass, and particularly preferably 30% by mass with respect to the [A] metal-containing component. . As an upper limit of the said content, 95 mass% is preferable, 90 mass% is more preferable, 80 mass% is further more preferable, 70 mass% is especially preferable.

[A1]金属含有成分の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性組成物は、感度、解像性、エッチング耐性及び基板汚染抑制性がより向上する。   [A1] By setting the content of the metal-containing component in the above range, the radiation-sensitive composition is further improved in sensitivity, resolution, etching resistance, and substrate contamination suppression.

[[A2]金属含有成分]
[A2]金属含有成分は、金属原子(x)を含まず、かつ金属原子(y)を含む成分である。
[[A2] metal-containing component]
[A2] The metal-containing component is a component that does not contain a metal atom (x) and contains a metal atom (y).

金属原子(y)は、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族の原子又はこれらの組み合わせである。   The metal atom (y) is a Group 3, Group 4, Group 5, Group 6, Group 7, Group 8, Group 9, Group 10, Group 11 atom or a combination thereof. .

第3族の金属原子としては、例えばスカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム等が、
第4族の金属原子としては、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム等が、
第5族の金属原子としては、例えばバナジウム、ニオブ、タンタル等が、
第6族の金属原子としては、例えばクロム、モリブデン、タングステン等が、
第7族の金属原子としては、マンガン、レニウム等が、
第8族の金属原子としては、鉄、ルテニウム、オスミウム等が、
第9族の金属原子としては、コバルト、ロジウム、イリジウム等が、
第10族の金属原子としては、ニッケル、パラジウム、白金等が、
第11族の金属原子としては、銅、銀、金等が挙げられる。
Examples of Group 3 metal atoms include scandium, yttrium, lanthanum, cerium, and the like.
Examples of Group 4 metal atoms include titanium, zirconium, hafnium, and the like.
Examples of Group 5 metal atoms include vanadium, niobium, and tantalum.
Examples of Group 6 metal atoms include chromium, molybdenum, and tungsten.
Examples of Group 7 metal atoms include manganese and rhenium.
Group 8 metal atoms include iron, ruthenium, osmium,
Examples of Group 9 metal atoms include cobalt, rhodium, iridium,
Group 10 metal atoms include nickel, palladium, platinum, and the like.
Examples of Group 11 metal atoms include copper, silver, and gold.

金属原子(y)としては、第4族、第5族及び第6族の原子が好ましく、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル及びタングステンがより好ましい。   As the metal atom (y), atoms of Group 4, Group 5 and Group 6 are preferable, and titanium, zirconium, hafnium, tantalum and tungsten are more preferable.

[A2]金属含有成分としては、例えば
チタンを含む成分として、チタン(IV)・アルコキシドとカルボン酸との反応生成物等が、
ジルコニウムを含む成分として、ジルコニウム(IV)・アルコキシドとカルボン酸との反応生成物、ジルコニウム(IV)・β−ジケトナートとカルボン酸との反応生成物等が、
ハフニウムを含む成分として、ハフニウム(IV)・アルコキシドとカルボン酸と水との反応生成物、ハフニウム(IV)・β−ジケトナートとカルボン酸との反応生成物等が、
タンタルを含む成分として、タンタル(V)・アルコキシドと、多価アルコールとの反応生成物等が、
タングステンを含む成分として、タングステン(IV)塩化物と過酸化水素とヒドロキシカルボン酸との反応生成物等がそれぞれ挙げられる。
[A2] As a metal-containing component, for example, as a component containing titanium, a reaction product of titanium (IV) alkoxide and carboxylic acid, etc.
As a component containing zirconium, a reaction product of zirconium (IV) alkoxide and carboxylic acid, a reaction product of zirconium (IV) β-diketonate and carboxylic acid, etc.
As a component containing hafnium, a reaction product of hafnium (IV) alkoxide, carboxylic acid and water, a reaction product of hafnium (IV) .beta.-diketonate and carboxylic acid, etc.
As a component containing tantalum, a reaction product of tantalum (V) alkoxide and a polyhydric alcohol, etc.
Examples of the component containing tungsten include a reaction product of tungsten (IV) chloride, hydrogen peroxide, and hydroxycarboxylic acid.

これらの中で、チタン(IV)・トリn−ブトキシド・ステアレートとマレイン酸との反応生成物、ジルコニウム(IV)・n−ブトキシドとメタクリル酸との反応生成物、ハフニウム(IV)・イソプロポキシドとトランス−2,3−ジメチルアクリル酸と水との反応生成物、タンタル(V)エトキシドとジエチレングリコールとの反応生成物及びビス(シクロペンタジエニル)タングステン(IV)ジクロリドと過酸化水素と乳酸との反応生成物が好ましい。   Among these, the reaction product of titanium (IV) .tri-n-butoxide stearate and maleic acid, the reaction product of zirconium (IV) .n-butoxide and methacrylic acid, hafnium (IV) .isopropoxy Reaction product of hydrogen, trans-2,3-dimethylacrylic acid and water, reaction product of tantalum (V) ethoxide and diethylene glycol, and bis (cyclopentadienyl) tungsten (IV) dichloride, hydrogen peroxide and lactic acid The reaction product with

[A2]金属含有成分の含有量の下限としては、当該感放射線性組成物の全固形分に対して、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましく、20質量%が特に好ましい。上記含有量の上限としては、80質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましく、50質量%が特に好ましい。   [A2] The lower limit of the content of the metal-containing component is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass, further preferably 15% by mass, and 20% by mass with respect to the total solid content of the radiation-sensitive composition. % Is particularly preferred. As an upper limit of the said content, 80 mass% is preferable, 70 mass% is more preferable, 60 mass% is further more preferable, 50 mass% is especially preferable.

[A2]金属含有成分の含有量の下限としては、[A]金属含有成分に対して、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましく、20質量%が特に好ましい。上記含有量の上限としては、80質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましく、50質量%が特に好ましい。   [A2] The lower limit of the content of the metal-containing component is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass, further preferably 15% by mass, and particularly preferably 20% by mass with respect to the [A] metal-containing component. . As an upper limit of the said content, 80 mass% is preferable, 70 mass% is more preferable, 60 mass% is further more preferable, 50 mass% is especially preferable.

[A1]金属含有成分に対する[A2]金属含有成分の質量比の下限としては、0.05が好ましく、0.1がより好ましく、0.2がさらに好ましく、0.3が特に好ましい。上記質量比の上限としては、3が好ましく、2がより好ましく、1.2がさらに好ましく、1が特に好ましい。   [A1] The lower limit of the mass ratio of the [A2] metal-containing component to the metal-containing component is preferably 0.05, more preferably 0.1, still more preferably 0.2, and particularly preferably 0.3. The upper limit of the mass ratio is preferably 3, more preferably 2, more preferably 1.2, and particularly preferably 1.

[A2]金属含有成分の含有量を上記範囲とすることで、当該感放射線性組成物は、感度、解像性、エッチング耐性及び基板汚染抑制性がより向上する。   [A2] By setting the content of the metal-containing component in the above range, the radiation-sensitive composition is further improved in sensitivity, resolution, etching resistance, and substrate contamination suppression.

[A]金属含有成分は、粒子を構成していることが好ましい(以下、[A]金属含有成分の粒子全体を「粒子(A)」、[A1]金属含有成分の粒子を「粒子(A1)」、[A2]金属含有成分の粒子を「粒子(A2)」ともいう)。   [A] The metal-containing component preferably constitutes a particle (hereinafter, [A] the entire metal-containing component particle is referred to as “particle (A)”, and [A1] the metal-containing component particle is referred to as “particle (A1). ) ”, [A2] The particles of the metal-containing component are also referred to as“ particles (A2) ”).

粒子(A1)としては、例えばモノブチルスズオキシドを含む粒子、ジブチルジアセトキシスズを含む粒子、インジウム酸化物ゾルを含む粒子、ゲルマニウム酸化物ゾルを含む粒子、トリイソプロポキシアルミニウムを含む粒子等が挙げられる。   Examples of the particles (A1) include particles containing monobutyltin oxide, particles containing dibutyldiacetoxytin, particles containing indium oxide sol, particles containing germanium oxide sol, and particles containing triisopropoxyaluminum. .

粒子(A2)としては、例えばチタン(IV)・アルコキシドとカルボン酸との反応生成物を含む粒子、ジルコニウム(IV)・アルコキシドとカルボン酸との反応生成物を含む粒子、ハフニウム(IV)・アルコキシドとカルボン酸と水との反応生成物を含む粒子、タンタル(V)・アルコキシドと多価アルコールとの反応生成物を含む粒子、タングステン(IV)塩化物と過酸化水素と乳酸との反応生成物を含む粒子等が挙げられる。   Examples of the particles (A2) include particles containing a reaction product of titanium (IV) alkoxide and carboxylic acid, particles containing a reaction product of zirconium (IV) alkoxide and carboxylic acid, and hafnium (IV) alkoxide. Containing reaction product of carboxylic acid and water, particles containing reaction product of tantalum (V) alkoxide and polyhydric alcohol, reaction product of tungsten (IV) chloride, hydrogen peroxide and lactic acid The particle | grains containing are mentioned.

粒子(A)の平均粒子径の下限としては、0.5nmが好ましく、0.8nmがより好ましい。一方、上記平均粒子径の上限としては、20nmが好ましく、10nmがより好ましく、5.0nmがさらに好ましい。ここで、「平均粒子径」とは、光散乱測定装置を用いたDLS(Dynamic Light Scattering)法で測定される流体力学半径をいう。   As a minimum of the average particle diameter of particles (A), 0.5 nm is preferred and 0.8 nm is more preferred. On the other hand, the upper limit of the average particle diameter is preferably 20 nm, more preferably 10 nm, and even more preferably 5.0 nm. Here, the “average particle diameter” refers to a hydrodynamic radius measured by a DLS (Dynamic Light Scattering) method using a light scattering measurement device.

粒子(A1)の平均粒子径の下限としては、0.5nmが好ましく、0.8nmがより好ましい。一方、上記平均粒子径の上限としては、20nmが好ましく、10nmがより好ましく、5.0nmがさらに好ましい。   As a minimum of the average particle diameter of particles (A1), 0.5 nm is preferred and 0.8 nm is more preferred. On the other hand, the upper limit of the average particle diameter is preferably 20 nm, more preferably 10 nm, and even more preferably 5.0 nm.

粒子(A2)の平均粒子径の下限としては、0.5nmが好ましく、0.8nmがより好ましい。一方、上記平均粒子径の上限としては、20nmが好ましく、10nmがより好ましく、4.0nmがさらに好ましい。   As a minimum of the average particle diameter of particles (A2), 0.5 nm is preferred and 0.8 nm is more preferred. On the other hand, the upper limit of the average particle diameter is preferably 20 nm, more preferably 10 nm, and even more preferably 4.0 nm.

[A]金属含有成分における粒子の平均粒子径を上記範囲とすることで、当該感放射線性組成物の感度、解像性及び基板汚染抑制性をより向上することができる。   [A] By setting the average particle size of the particles in the metal-containing component in the above range, the sensitivity, resolution, and substrate contamination suppressing property of the radiation-sensitive composition can be further improved.

[[A]金属含有成分の合成方法]
[A]金属含有成分としては、市販の金属化合物を用いることもできるが、この金属化合物等を用い、例えば[b]金属含有化合物を用いて加水分解縮合反応を行う方法、[b]金属含有化合物を用いて配位子交換反応を行う方法等により合成することができる。ここで「加水分解縮合反応」とは、[b]金属含有化合物が有する加水分解性基が加水分解して−OHに変換され、得られた2個の−OHが脱水縮合して−O−が形成される反応をいう。
[[A] Method for synthesizing metal-containing component]
[A] Although a commercially available metal compound can be used as the metal-containing component, for example, [b] a method of performing a hydrolysis-condensation reaction using the metal-containing compound, [b] metal-containing component It can synthesize | combine by the method etc. which perform a ligand exchange reaction using a compound. Here, the “hydrolysis condensation reaction” means that [b] the hydrolyzable group of the metal-containing compound is hydrolyzed to be converted to —OH, and the obtained two —OH is dehydrated and condensed to —O—. Refers to the reaction in which is formed.

([b]金属含有化合物)
[b]金属含有化合物は、加水分解性基を有する金属化合物(I)、加水分解性基を有する金属化合物(I)の加水分解物、加水分解性基を有する金属化合物(I)の加水分解縮合物又はこれらの組み合わせである。金属化合物(I)は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
([B] metal-containing compound)
[B] The metal-containing compound includes a metal compound (I) having a hydrolyzable group, a hydrolyzate of the metal compound (I) having a hydrolyzable group, and a hydrolysis of the metal compound (I) having a hydrolyzable group. It is a condensate or a combination thereof. Metal compound (I) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

上記加水分解性基としては、例えばハロゲン原子、アルコキシ基、アシロキシ基等が挙げられる。   Examples of the hydrolyzable group include a halogen atom, an alkoxy group, and an acyloxy group.

上記ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。   As said halogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom etc. are mentioned, for example.

上記アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシブトキシ基等が挙げられる。   As said alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxybutoxy group etc. are mentioned, for example.

上記アシロキシ基としては、例えばアセトキシ基、エチリルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、t−ブチリルオキシ基、t−アミリルオキシ基、n−ヘキサンカルボニルオキシ基、n−オクタンカルボニルオキシ基等が挙げられる。   Examples of the acyloxy group include an acetoxy group, an ethylyloxy group, a propionyloxy group, a butyryloxy group, a t-butyryloxy group, a t-amylyloxy group, an n-hexanecarbonyloxy group, and an n-octanecarbonyloxy group.

上記加水分解性基としては、アルコキシ基及びアシロキシ基が好ましく、イソプロポキシ基及びアセトキシ基がより好ましい。   As the hydrolyzable group, an alkoxy group and an acyloxy group are preferable, and an isopropoxy group and an acetoxy group are more preferable.

[b]金属含有化合物が金属化合物(I)の加水分解縮合物である場合には、この金属化合物(I)の加水分解縮合物は、本発明の効果を損なわない限り、加水分解性基を有する金属(I)と半金属原子を含む化合物との加水分解縮合物であってもよい。すなわち、金属化合物(I)の加水分解縮合物には、本発明の効果を損なわない範囲内で半金属原子が含まれていてもよい。上記半金属原子としては、例えばホウ素、ゲルマニウム、アンチモン、テルル等が挙げられる。金属化合物(I)の加水分解縮合物における半金属原子の含有率は、この加水分解縮合物中の金属原子及び半金属原子の合計に対し、通常50原子%未満である。上記半金属原子の含有率の上限としては、上記加水分解縮合物中の金属原子及び半金属原子の合計に対し、30原子%が好ましく、10原子%がより好ましい。   [B] When the metal-containing compound is a hydrolysis condensate of the metal compound (I), the hydrolysis condensate of the metal compound (I) has a hydrolyzable group unless the effects of the present invention are impaired. It may be a hydrolysis-condensation product of the metal (I) having and a compound containing a metalloid atom. That is, the hydrolysis condensate of metal compound (I) may contain a metalloid atom within a range not impairing the effects of the present invention. Examples of the metalloid atom include boron, germanium, antimony, tellurium and the like. The content rate of the metalloid atom in the hydrolysis condensate of metal compound (I) is usually less than 50 atomic% with respect to the total of metal atoms and metalloid atoms in the hydrolysis condensate. As an upper limit of the content rate of the said half-metal atom, 30 atomic% is preferable with respect to the sum total of the metal atom and half-metal atom in the said hydrolysis-condensation product, and 10 atomic% is more preferable.

金属化合物(I)としては、例えば下記式(A)で表される化合物(以下、「金属化合物(I−1)」ともいう)等が挙げられる。このような金属化合物(I−1)を用いることで、安定な金属酸化物を形成でき、その結果、当該感放射線性組成物の感度、解像性、エッチング耐性及び基板汚染抑制性をより向上できる。   Examples of the metal compound (I) include a compound represented by the following formula (A) (hereinafter also referred to as “metal compound (I-1)”). By using such a metal compound (I-1), a stable metal oxide can be formed, and as a result, the sensitivity, resolution, etching resistance and substrate contamination suppression of the radiation-sensitive composition are further improved. it can.

Figure 2018017780
Figure 2018017780

上記式(A)中、Qは、金属原子である。Lは、配位子である。aは、0〜2の整数である。aが2の場合、複数のLは同一でも異なっていてもよい。Xは、ハロゲン原子、アルコキシ基及びアシロキシ基から選ばれる加水分解性基である。bは、2〜6の整数である。複数のXは同一でも異なっていてもよい。なお、LはXに該当しない配位子である。   In the above formula (A), Q is a metal atom. L is a ligand. a is an integer of 0-2. When a is 2, the plurality of L may be the same or different. X is a hydrolyzable group selected from a halogen atom, an alkoxy group and an acyloxy group. b is an integer of 2-6. A plurality of X may be the same or different. L is a ligand not corresponding to X.

Qで表される金属原子としては、例えば[A]金属含有成分の含む金属酸化物を構成する金属原子として例示したものと同様の金属原子等が挙げられる。   Examples of the metal atom represented by Q include metal atoms similar to those exemplified as the metal atom constituting the metal oxide contained in the [A] metal-containing component.

Lで表される配位子としては、単座配位子及び多座配位子が挙げられる。   Examples of the ligand represented by L include a monodentate ligand and a polydentate ligand.

上記単座配位子としては、例えばヒドロキソ配位子、カルボキシ配位子、アミド配位子等が挙げられる。   Examples of the monodentate ligand include a hydroxo ligand, a carboxy ligand, an amide ligand, and the like.

上記アミド配位子としては、例えば無置換アミド配位子(NH)、メチルアミド配位子(NHMe)、ジメチルアミド配位子(NMe)、ジエチルアミド配位子(NEt)、ジプロピルアミド配位子(NPr)等が挙げられる。 Examples of the amide ligand include unsubstituted amide ligand (NH 2 ), methylamide ligand (NHMe), dimethylamide ligand (NMe 2 ), diethylamide ligand (NEt 2 ), and dipropylamide. And a ligand (NPr 2 ).

上記多座配位子としては、例えばヒドロキシ酸エステル、β−ジケトン、β−ケトエステル、β−ジカルボン酸エステル、π結合を有する炭化水素、ジホスフィン、アンモニア等が挙げられる。   Examples of the polydentate ligand include hydroxy acid ester, β-diketone, β-keto ester, β-dicarboxylic acid ester, hydrocarbon having π bond, diphosphine, and ammonia.

上記ヒドロキシ酸エステルとしては例えばグリコール酸エステル、乳酸エステル、2−ヒドロキシシクロヘキサン−1−カルボン酸エステル、サリチル酸エステル等が挙げられる。   Examples of the hydroxy acid ester include glycolic acid ester, lactic acid ester, 2-hydroxycyclohexane-1-carboxylic acid ester, and salicylic acid ester.

上記β−ジケトンとしては、例えば2,4−ペンタンジオン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、3−エチル−2,4−ペンタンジオン等が挙げられる。   Examples of the β-diketone include 2,4-pentanedione, 3-methyl-2,4-pentanedione, 3-ethyl-2,4-pentanedione, and the like.

上記β−ケトエステルとしては、例えばアセト酢酸エステル、α−アルキル置換アセト酢酸エステル、β−ケトペンタン酸エステル、ベンゾイル酢酸エステル、1,3−アセトンジカルボン酸エステル等が挙げられる。   Examples of the β-ketoester include acetoacetate ester, α-alkyl-substituted acetoacetate ester, β-ketopentanoic acid ester, benzoyl acetate ester, 1,3-acetone dicarboxylic acid ester, and the like.

上記β−ジカルボン酸エステルとしては、例えばマロン酸ジエステル、α−アルキル置換マロン酸ジエステル、α−シクロアルキル置換マロン酸ジエステル、α−アリール置換マロン酸ジエステル等が挙げられる。   Examples of the β-dicarboxylic acid ester include malonic acid diester, α-alkyl substituted malonic acid diester, α-cycloalkyl substituted malonic acid diester, α-aryl substituted malonic acid diester, and the like.

上記π結合を有する炭化水素としては、例えば
エチレン、プロピレン等の鎖状オレフィン;
シクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルネン等の環状オレフィン;
ブタジエン、イソプレン等の鎖状ジエン;
シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、ペンタメチルシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン;
ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサメチルベンゼン、ナフタレン、インデン等の芳香族炭化水素などが挙げられる。
Examples of the hydrocarbon having a π bond include chain olefins such as ethylene and propylene;
Cyclic olefins such as cyclopentene, cyclohexene, norbornene;
Chain dienes such as butadiene and isoprene;
Cyclic dienes such as cyclopentadiene, methylcyclopentadiene, pentamethylcyclopentadiene, cyclohexadiene, norbornadiene;
Examples thereof include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, hexamethylbenzene, naphthalene, and indene.

上記ジホスフィンとしては、例えば1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン等が挙げられる。   Examples of the diphosphine include 1,1-bis (diphenylphosphino) methane, 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane, 1,3-bis (diphenylphosphino) propane, and 2,2′-bis (diphenyl). Phosphino) -1,1′-binaphthyl, 1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene and the like.

Xで表されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。   Examples of the halogen atom represented by X include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

Xで表されるアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。   Examples of the alkoxy group represented by X include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.

Xで表されるアシロキシ基としては、例えばアセトキシ基、エチリルオキシ基、ブチリルオキシ基、t−ブチリルオキシ基、t−アミリルオキシ基、n−ヘキサンカルボニロキシ基、n−オクタンカルボニロキシ基等が挙げられる。   Examples of the acyloxy group represented by X include an acetoxy group, an ethylyloxy group, a butyryloxy group, a t-butyryloxy group, a t-amylyloxy group, an n-hexane carbonyloxy group, and an n-octane carbonyloxy group.

Xとしては、アルコキシ基及びアシロキシ基が好ましく、イソプロポキシ基、ブトキシ基及びアセトキシ基がより好ましい。   X is preferably an alkoxy group or an acyloxy group, more preferably an isopropoxy group, a butoxy group or an acetoxy group.

bとしては、3及び4が好ましく、4がより好ましい。bを上記数値とすることで、[A]金属含有成分における金属酸化物の含有率を高め、[A]金属含有成分による二次電子の発生をより効果的に促進できる。その結果、当該感放射線性組成物の感度をより向上できる。   As b, 3 and 4 are preferable and 4 is more preferable. By making b into the said numerical value, the content rate of the metal oxide in a [A] metal containing component can be raised, and generation | occurrence | production of the secondary electron by a [A] metal containing component can be accelerated | stimulated more effectively. As a result, the sensitivity of the radiation sensitive composition can be further improved.

[b]金属含有化合物としては、加水分解も加水分解縮合もしていない金属アルコキシド、及び加水分解も加水分解縮合もしていない金属アシロキシドが好ましい。   [B] The metal-containing compound is preferably a metal alkoxide that is neither hydrolyzed nor hydrolyzed and a metal acyloxide that is neither hydrolyzed nor hydrolyzed.

[b]金属含有化合物としては、ジルコニウム・テトラn−ブトキシド、ジルコニウム・テトラn−プロポキシド、ジルコニウム・テトライソプロポキシド、ハフニウム・テトラエトキシド、インジウム・トリイソプロポキシド、ハフニウム・テトライソプロポキシド、ハフニウム・テトラブトキシド、タンタル・テトラブトキシド、タンタル・ペンタエトキシド、タンタル・ペンタブトキシド、タングステン・テトラブトキシド、タングステン・ペンタメトキシド、タングステン・ペンタブトキシド、タングステン・ヘキサエトキシド、タングステン・ヘキサブトキシド、塩化鉄、亜鉛・ジイソプロポキシド、酢酸亜鉛二水和物、オルトチタン酸テトラブチル、チタン・テトラn−ブトキシド、チタン・テトラn−プロポキシド、ジルコニウム・ジn−ブトキシド・ビス(2,4−ペンタンジオナート)、チタン・トリn−ブトキシド・ステアレート、ビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)タングステンジクロリド、ジアセタト[(S)−(−)−2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル]ルテニウム、ジクロロ[エチレンビス(ジフェニルホスフィン)]コバルト、チタンブトキシドオリゴマー、アミノプロピルトリメトキシチタン、アミノプロピルトリエトキシジルコニウム、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシジルコニウム、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシジルコニウム、3−イソシアノプロピルトリメトキシジルコニウム、3−イソシアノプロピルトリエトキシジルコニウム、トリエトキシモノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−プロポキシモノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−i−プロポキシモノ(アセチルアセトナート)チタン、トリエトキシモノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−n−プロポキシモノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−i−プロポキシモノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナート)チタン、ジn−ブトキシビス(アセチルアセトナート)チタン、ジn−ブトキシビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ(3−メタクリロキシプロピル)メトキシジルコニウム、トリ(3−アクリロキシプロピル)メトキシジルコニウム、スズ・テトライソプロポキシド、スズ・テトラブトキシド、酸化ランタン、酸化イットリウム等が挙げられる。これらの中で、金属アルコキシド及び金属アシロキシドが好ましく、金属アルコキシドがより好ましく、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン及びスズのアルコキシドがさらに好ましい。   [B] Examples of the metal-containing compound include zirconium / tetra n-butoxide, zirconium / tetra n-propoxide, zirconium / tetraisopropoxide, hafnium / tetraethoxide, indium / triisopropoxide, and hafnium / tetraisopropoxide. , Hafnium tetrabutoxide, tantalum tetrabutoxide, tantalum pentaethoxide, tantalum pentabutoxide, tungsten tetrabutoxide, tungsten pentamethoxide, tungsten pentaboxide, tungsten hexaethoxide, tungsten hexabutoxide, chloride Iron, zinc diisopropoxide, zinc acetate dihydrate, tetrabutyl orthotitanate, titanium tetra n-butoxide, titanium tetra n-propoxide, zirconi Di-n-butoxide bis (2,4-pentanedionate), titanium-tri-n-butoxide stearate, bis (cyclopentadienyl) hafnium dichloride, bis (cyclopentadienyl) tungsten dichloride, diacetate [ (S)-(−)-2,2′-bis (diphenylphosphino) -1,1′-binaphthyl] ruthenium, dichloro [ethylenebis (diphenylphosphine)] cobalt, titanium butoxide oligomer, aminopropyltrimethoxytitanium, Aminopropyltriethoxyzirconium, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxyzirconium, γ-glycidoxypropyltrimethoxyzirconium, 3-isocyanopropyltrimethoxyzirconium, 3-isocyanopropyltriethoxy Zirconium, triethoxymono (acetylacetonato) titanium, tri-n-propoxymono (acetylacetonato) titanium, tri-i-propoxymono (acetylacetonato) titanium, triethoxymono (acetylacetonato) zirconium, tri- n-propoxymono (acetylacetonato) zirconium, tri-i-propoxymono (acetylacetonato) zirconium, diisopropoxybis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxybis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxybis (Acetylacetonato) zirconium, tri (3-methacryloxypropyl) methoxyzirconium, tri (3-acryloxypropyl) methoxyzirconium, tin tetraisopropoxide, tin tetrabut Sid, lanthanum oxide, yttrium oxide, and the like. Of these, metal alkoxides and metal acyloxides are preferred, metal alkoxides are more preferred, and titanium, zirconium, hafnium, tantalum, tungsten, and tin alkoxides are even more preferred.

[A]金属含有成分の合成に有機酸を用いる場合、上記有機酸の使用量の下限としては、[b]金属含有化合物100質量部に対し、10質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。一方、上記有機酸の使用量の上限としては、[b]金属含有化合物100質量部に対し、1,000質量部が好ましく、700質量部がより好ましく、200質量部がさらに好ましく、100質量部が特に好ましい。上記有機酸の使用量を上記範囲とすることで、得られる[A]金属含有成分における[a]有機酸の含有率を適度なものに調整することができ、その結果、当該感放射線性組成物の感度、解像性、エッチング耐性及び基板汚染抑制性をより向上することができる。   [A] When using an organic acid for the synthesis | combination of a metal containing component, as a minimum of the usage-amount of the said organic acid, 10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [b] metal containing compounds, and 30 mass parts is more preferable. . On the other hand, as an upper limit of the usage-amount of the said organic acid, 1,000 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [b] metal containing compounds, 700 mass parts is more preferable, 200 mass parts is further more preferable, 100 mass parts Is particularly preferred. By making the usage-amount of the said organic acid into the said range, the content rate of [a] organic acid in the [A] metal containing component obtained can be adjusted to an appropriate thing, As a result, the said radiation sensitive composition It is possible to further improve the sensitivity, resolution, etching resistance, and substrate contamination suppression of objects.

[A]金属含有成分の合成反応の際、金属化合物(I)及び[a]有機酸に加えて、上記式(A)の化合物におけるLで表される多座配位子になり得る化合物や架橋配位子になり得る化合物等を添加してもよい。上記架橋配位子になり得る化合物としては、例えば複数個のヒドロキシ基、イソシアネート基、アミノ基、エステル基及びアミド基を有する化合物等が挙げられる。   [A] In the synthesis reaction of the metal-containing component, in addition to the metal compound (I) and the organic acid [a], a compound that can be a multidentate ligand represented by L in the compound of the above formula (A) You may add the compound etc. which can become a bridge | crosslinking ligand. Examples of the compound that can be a bridging ligand include compounds having a plurality of hydroxy groups, isocyanate groups, amino groups, ester groups, and amide groups.

[b]金属含有化合物を用いて加水分解縮合反応を行う方法としては、例えば[b]金属含有化合物を、水を含む溶媒中で加水分解縮合反応させる方法等が挙げられる。この場合、必要に応じて加水分解性基を有する他の化合物を添加してもよい。この加水分解縮合反応に用いる水の量の下限としては、[b]金属含有化合物等が有する加水分解性基に対し、0.2倍モルが好ましく、1倍モルがより好ましく、3倍モルがさらに好ましい。上記水の量の上限としては、20倍モルが好ましく、15倍モルがより好ましく、10倍モルがさらに好ましい。加水分解縮合反応における水の量を上記範囲とすることで得られる[A]金属含有成分における金属酸化物の含有率を高めることができ、その結果、当該感放射線性組成物の感度、解像性、エッチング耐性及び基板汚染抑制性をより向上できる。   [B] Examples of the method for performing the hydrolysis and condensation reaction using the metal-containing compound include a method of [b] hydrolyzing and condensing the metal-containing compound in a solvent containing water. In this case, you may add the other compound which has a hydrolysable group as needed. The lower limit of the amount of water used for this hydrolysis-condensation reaction is preferably 0.2-fold mol, more preferably 1-fold mol, and 3-fold mol based on the hydrolyzable group of [b] metal-containing compound. Further preferred. The upper limit of the amount of water is preferably 20 times mol, more preferably 15 times mol, and even more preferably 10 times mol. The content of the metal oxide in the [A] metal-containing component obtained by adjusting the amount of water in the hydrolysis-condensation reaction to the above range can be increased. As a result, the sensitivity and resolution of the radiation-sensitive composition can be increased. Performance, etching resistance and substrate contamination suppression can be further improved.

[b]金属含有化合物を用いて配位子交換反応を行う方法としては、例えば[b]金属含有化合物及び[a]有機酸を混合する方法等が挙げられる。この場合、溶媒中で混合してもよく、溶媒を用いずに混合してもよい。また、上記混合では、必要に応じてトリエチルアミン等の塩基を添加してもよい。上記塩基の添加量としては、[b]金属含有化合物及び[a]有機酸の合計使用量100質量部に対し、例えば1質量部以上200質量部以下である。   [B] Examples of a method for performing a ligand exchange reaction using a metal-containing compound include a method of mixing [b] a metal-containing compound and [a] an organic acid. In this case, it may be mixed in a solvent or may be mixed without using a solvent. Moreover, in the said mixing, you may add bases, such as a triethylamine, as needed. The amount of the base added is, for example, from 1 part by mass to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of [b] metal-containing compound and [a] organic acid.

[A]金属含有成分の合成反応に用いる溶媒としては、特に限定されず、例えば後述する[B]有機溶媒として例示するものと同様の溶媒を用いることができる。これらの中で、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒及び炭化水素系溶媒が好ましく、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒及びエステル系溶媒がより好ましく、多価アルコール部分エーテル系溶媒、モノカルボン酸エステル系溶媒及び環状エーテル系溶媒がさらに好ましく、プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸エチル及びテトラヒドロフランが特に好ましい。   [A] It does not specifically limit as a solvent used for the synthetic reaction of a metal containing component, For example, the solvent similar to what is illustrated as an organic solvent [B] mentioned later can be used. Among these, alcohol solvents, ether solvents, ester solvents and hydrocarbon solvents are preferable, alcohol solvents, ether solvents and ester solvents are more preferable, polyhydric alcohol partial ether solvents, monocarboxylic acids. Ester solvents and cyclic ether solvents are more preferred, with propylene glycol monoethyl ether, ethyl acetate and tetrahydrofuran being particularly preferred.

[A]金属含有成分の合成反応に溶媒を用いる場合、使用した溶媒を反応後に除去してもよいが、反応後に除去することなく、そのまま当該感放射線性組成物の[B]有機溶媒とすることもできる。   [A] When a solvent is used for the synthesis reaction of the metal-containing component, the solvent used may be removed after the reaction, but it is used as it is as the [B] organic solvent of the radiation-sensitive composition without being removed after the reaction. You can also.

[A]金属含有成分の合成反応の温度の下限としては、0℃が好ましく、10℃がより好ましい。上記温度の上限としては、150℃が好ましく、100℃がより好ましい。   [A] As a minimum of the temperature of the synthesis reaction of a metal content ingredient, 0 ° C is preferred and 10 ° C is more preferred. As an upper limit of the said temperature, 150 degreeC is preferable and 100 degreeC is more preferable.

[A]金属含有成分の合成反応の時間の下限としては、1分が好ましく、10分がより好ましく、1時間がさらに好ましい。上記時間の上限としては、100時間が好ましく、50時間がより好ましく、10時間がさらに好ましい。   [A] The lower limit of the time for the synthesis reaction of the metal-containing component is preferably 1 minute, more preferably 10 minutes, and even more preferably 1 hour. The upper limit of the time is preferably 100 hours, more preferably 50 hours, and even more preferably 10 hours.

<[B]有機溶媒>
[B]有機溶媒は、少なくとも[A]金属含有成分及び所望により含有される任意成分等を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。[B]有機溶媒として、上記[A]金属含有成分を合成する際に用いた有機溶媒を用いてもよい。
<[B] Organic solvent>
[B] The organic solvent is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve or disperse at least the [A] metal-containing component and an optional component that is optionally contained. [B] As the organic solvent, the organic solvent used when the [A] metal-containing component is synthesized may be used.

[B]有機溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。   [B] Examples of the organic solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and the like.

アルコール系溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、iso−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、tert−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、3−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール等のモノアルコール系溶媒;
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2,4−ヘプタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等の多価アルコール系溶媒;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ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プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル等の多価アルコール部分エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, 3-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol , Sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec -Monoalcohol solvents such as heptadecyl alcohol, furfuryl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol;
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,4-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2,4-heptanediol, 2 -Polyhydric alcohol solvents such as ethyl-1,3-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether.

エーテル系溶媒としては、例えば
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
ジフェニルエーテル、アニソール等の芳香環含有エーテル系溶媒等が挙げられる。
Examples of ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, and dibutyl ether;
Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran;
And aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole.

ケトン系溶媒としては、例えば
アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、2−ヘプタノン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒:
シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒:
2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, 2-heptanone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, Chain ketone solvents such as di-iso-butyl ketone and trimethylnonanone:
Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methylcyclohexanone:
2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone and the like can be mentioned.

アミド系溶媒としては、例えば
N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒等が挙げられる。
Examples of the amide solvent include cyclic amide solvents such as N, N′-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone;
Examples thereof include chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpropionamide.

エステル系溶媒としては、例えば
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル等の酢酸エステル系溶媒;
酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;
乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル等の乳酸エステル系溶媒;
ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸iso−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。
Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, iso-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, i-pentyl acetate, sec -Acetate solvents such as pentyl, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-nonyl acetate;
Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl acetate Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents such as ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monoethyl ether;
lactone solvents such as γ-butyrolactone and δ-valerolactone;
Carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate;
Lactic acid ester solvents such as methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, and n-amyl lactate;
Diethyl acetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, iso-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diethyl malonate, phthalate Examples thereof include dimethyl acid and diethyl phthalate.

炭化水素系溶媒としては、例えば
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, iso-pentane, n-hexane, iso-hexane, n-heptane, iso-heptane, 2,2,4-trimethylpentane, n-octane, iso-octane, and cyclohexane. , Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylcyclohexane;
Fragrances such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, n-propylbenzene, iso-propylbenzene, diethylbenzene, iso-butylbenzene, triethylbenzene, di-iso-propylbenzene and n-amylnaphthalene Group hydrocarbon solvents and the like.

これらの中で、アルコール系溶媒及びエステル系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテル系溶媒、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒及び乳酸エステル系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル及び乳酸エチルがさらに好ましい。当該感放射線性組成物は、[B]有機溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。   Among these, alcohol solvents and ester solvents are preferred, polyhydric alcohol partial ether solvents, polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvents and lactic acid ester solvents are more preferred, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl More preferred are ether, propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate. The radiation-sensitive composition may contain one or more [B] organic solvents.

<任意成分>
当該感放射線性組成物は、上記[A]及び[B]成分以外にも、任意成分として、例えば酸拡散制御体、感放射線性酸発生体、フッ素原子含有重合体、界面活性剤等を含有していてもよい。当該感放射線性組成物は、任意成分をそれぞれ、1種又は2種以上含有していてもよい。
<Optional component>
The radiation-sensitive composition contains, for example, an acid diffusion controller, a radiation-sensitive acid generator, a fluorine atom-containing polymer, a surfactant and the like as optional components in addition to the components [A] and [B]. You may do it. The said radiation sensitive composition may contain 1 type, or 2 or more types of arbitrary components, respectively.

[酸拡散制御体]
当該感放射線性組成物は、必要に応じて、酸拡散制御体を含有してもよい。酸拡散制御体は、露光により[X]金属塩等から生じる酸の膜中における拡散現象を制御し、非露光領域における好ましくない化学反応を抑制する効果を奏する。また、感放射線性組成物の貯蔵安定性がさらに向上すると共に、レジストとしての解像度がより向上する。さらに、露光から現像処理までの引き置き時間の変動によるパターンの線幅変化を抑えることができ、プロセス安定性に優れた感放射線性組成物が得られる。酸拡散制御体の当該感放射線性組成物における含有形態としては、遊離の化合物(以下、適宜「酸拡散制御剤」と称する)の形態でも、重合体の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[Acid diffusion controller]
The said radiation sensitive composition may contain an acid diffusion control body as needed. The acid diffusion controller controls the diffusion phenomenon in the film of an acid generated from [X] metal salt or the like by exposure, and has an effect of suppressing an undesirable chemical reaction in a non-exposed region. In addition, the storage stability of the radiation-sensitive composition is further improved, and the resolution as a resist is further improved. Furthermore, a change in the line width of the pattern due to fluctuations in the holding time from exposure to development processing can be suppressed, and a radiation-sensitive composition excellent in process stability can be obtained. The inclusion form of the acid diffusion controller in the radiation-sensitive composition may be in the form of a free compound (hereinafter referred to as “acid diffusion controller” as appropriate) or in a form incorporated as part of a polymer. Both forms may be used.

酸拡散制御剤としては、例えば下記式(a)で表される化合物(以下「含窒素化合物(I)」ともいう)、同一分子内に窒素原子を2個有する化合物(以下、「含窒素化合物(II)」ともいう)、窒素原子を3個有する化合物(以下、「含窒素化合物(III)」ともいう)、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。   Examples of the acid diffusion controller include a compound represented by the following formula (a) (hereinafter also referred to as “nitrogen-containing compound (I)”), a compound having two nitrogen atoms in the same molecule (hereinafter referred to as “nitrogen-containing compound”). (II) ”, compounds having three nitrogen atoms (hereinafter also referred to as“ nitrogen-containing compound (III) ”), amide group-containing compounds, urea compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and the like.

Figure 2018017780
Figure 2018017780

上記式(a)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換の1価の脂環式飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアリール基又は置換若しくは非置換のアラルキル基である。 In the above formula (a), R a , R b and R c are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted monovalent alicyclic saturated hydrocarbon group, substituted Or it is an unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted aralkyl group.

含窒素化合物(I)としては、例えばn−ヘキシルアミン等のモノアルキルアミン類;ジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類;トリエチルアミン、トリn−ペンチルアミン等のトリアルキルアミン類;アニリン等の芳香族アミン類等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (I) include monoalkylamines such as n-hexylamine; dialkylamines such as di-n-butylamine; trialkylamines such as triethylamine and tri-n-pentylamine; and fragrances such as aniline Group amines and the like.

含窒素化合物(II)としては、例えばエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (II) include ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and the like.

含窒素化合物(III)としては、例えばポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等のポリアミン化合物;ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の重合体等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing compound (III) include polyamine compounds such as polyethyleneimine and polyallylamine; polymers such as dimethylaminoethylacrylamide.

アミド基含有化合物としては、例えばホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide group-containing compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like. It is done.

ウレア化合物としては、例えば尿素、メチルウレア、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、1,1,3,3−テトラメチルウレア、1,3−ジフェニルウレア、トリブチルチオウレア等が挙げられる。   Examples of the urea compound include urea, methylurea, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, 1,1,3,3-tetramethylurea, 1,3-diphenylurea, tributylthiourea and the like.

含窒素複素環化合物としては、例えばピリジン、2−メチルピリジン等のピリジン類;N−プロピルモルホリン、N−(ウンデカン−1−イルカルボニルオキシエチル)モルホリン等のモルホリン類;イミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール等のイミダゾール類;ピラジン、ピラゾール等が挙げられる。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridines such as pyridine and 2-methylpyridine; morpholines such as N-propylmorpholine and N- (undecan-1-ylcarbonyloxyethyl) morpholine; imidazole, 2-phenylimidazole, Examples include imidazoles such as 2,4,5-triphenylimidazole; pyrazine, pyrazole and the like.

また上記含窒素有機化合物として、酸解離性基を有する化合物を用いることもできる。このような酸解離性基を有する含窒素有機化合物としては、例えばN−t−ブトキシカルボニルピペリジン、N−t−ブトキシカルボニルイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、N−t−ブトキシカルボニル−2−フェニルベンズイミダゾール、N−(t−ブトキシカルボニル)ジ−n−オクチルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジエタノールアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジシクロヘキシルアミン、N−(t−ブトキシカルボニル)ジフェニルアミン、N−t−ブトキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン、N−t−アミルオキシカルボニル−4−ヒドロキシピペリジン等が挙げられる。   Moreover, the compound which has an acid dissociable group can also be used as said nitrogen-containing organic compound. Examples of the nitrogen-containing organic compound having such an acid dissociable group include Nt-butoxycarbonylpiperidine, Nt-butoxycarbonylimidazole, Nt-butoxycarbonylbenzimidazole, Nt-butoxycarbonyl-2. -Phenylbenzimidazole, N- (t-butoxycarbonyl) di-n-octylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diethanolamine, N- (t-butoxycarbonyl) dicyclohexylamine, N- (t-butoxycarbonyl) diphenylamine Nt-butoxycarbonyl-4-hydroxypiperidine, Nt-amyloxycarbonyl-4-hydroxypiperidine and the like.

また、酸拡散制御剤として、露光により感光し弱酸を発生する光崩壊性塩基を用いることもできる。光崩壊性塩基としては、例えば露光により分解して酸拡散制御性を失うオニウム塩化合物等が挙げられ、例えばトリフェニルスルホニウムサリチレート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート等が挙げられる。   Further, as the acid diffusion controlling agent, a photodegradable base that is sensitized by exposure to generate a weak acid can be used. Examples of the photodegradable base include onium salt compounds that are decomposed by exposure and lose acid diffusion controllability, such as triphenylsulfonium salicylate, triphenylsulfonium 10-camphorsulfonate, and the like.

当該感放射線性組成物が酸拡散制御剤を含有する場合、酸拡散制御剤の含有量の下限としては、[A]金属含有成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、10質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。酸拡散制御体は、1種又は2種以上を用いることができる。   When the said radiation sensitive composition contains an acid diffusion control agent, as a minimum of content of an acid diffusion control agent, 0.1 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of [A] metal containing components, 0 More preferable is 5 parts by mass, and further more preferable is 1 part by mass. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 10 mass parts is more preferable, and 5 mass parts is further more preferable. 1 type (s) or 2 or more types can be used for an acid diffusion control body.

[感放射線性酸発生体]
当該感放射線性組成物は、露光により、[A]金属含有成分から酸が発生するため、感放射線性酸発生体は必ずしも必要ではないが、当該感放射線性組成物は、感放射線性酸発生体を含有することにより、さらに感度を高めることができる。当該感放射線性組成物における感放射線性酸発生体の含有形態としては、低分子化合物の形態(以下、適宜「感放射線性酸発生剤」ともいう)でも、[A]金属含有成分等の一部として組み込まれた形態でも、これらの両方の形態でもよい。
[Radiosensitive acid generator]
Since the radiation-sensitive composition generates an acid from the [A] metal-containing component upon exposure, a radiation-sensitive acid generator is not always necessary, but the radiation-sensitive composition generates a radiation-sensitive acid. By containing the body, the sensitivity can be further increased. The radiation sensitive acid generator is contained in the radiation sensitive composition in the form of a low molecular weight compound (hereinafter also referred to as “radiation sensitive acid generator” where appropriate). It may be a form incorporated as a part or both of these forms.

感放射線性酸発生剤としては、例えばオニウム塩化合物、N−スルホニルオキシイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物等が挙げられる。   Examples of the radiation sensitive acid generator include onium salt compounds, N-sulfonyloxyimide compounds, halogen-containing compounds, diazoketone compounds, and the like.

オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。   Examples of the onium salt compounds include sulfonium salts, tetrahydrothiophenium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, pyridinium salts, and the like.

感放射線性酸発生剤の具体例としては、例えば特開2009−134088号公報の段落[0080]〜[0113]に記載されている化合物等が挙げられる。   Specific examples of the radiation sensitive acid generator include compounds described in paragraphs [0080] to [0113] of JP2009-134088A.

当該感放射線性組成物が感放射線性酸発生剤を含有する場合、感放射線性酸発生剤の含有量の下限としては、[A]金属含有成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、30質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。感放射線性酸発生体は、1種又は2種以上を用いることができる。   When the said radiation sensitive composition contains a radiation sensitive acid generator, as a minimum of content of a radiation sensitive acid generator, it is 0.1 mass part with respect to 100 mass parts of [A] metal containing component. Is preferable, 1 mass part is more preferable, and 5 mass parts is further more preferable. As an upper limit of the said content, 30 mass parts is preferable, 20 mass parts is more preferable, and 10 mass parts is further more preferable. 1 type (s) or 2 or more types can be used for a radiation sensitive acid generator.

[フッ素原子含有重合体]
フッ素原子含有重合体は、フッ素原子を有する重合体である。当該感放射線性組成物がフッ素原子含有重合体を含有すると、膜を形成した際に、膜中のフッ素原子含有重合体の撥油性的特徴により、その分布が膜表面近傍に偏在化する傾向があり、液浸露光等の際における感放射線性酸発生体、酸拡散制御体等が液浸媒体に溶出することを抑制することができる。また、このフッ素原子含有重合体の撥水性的特徴により、膜と液浸媒体との前進接触角を所望の範囲に制御でき、バブル欠陥の発生を抑制することができる。さらに、膜と液浸媒体との後退接触角が高くなり、水滴が残らずに高速でのスキャン露光が可能となる。このように、当該感放射線性組成物は、フッ素原子含有重合体を含有することで、液浸露光法に好適な膜を形成することができる。
[Fluorine atom-containing polymer]
The fluorine atom-containing polymer is a polymer having a fluorine atom. When the radiation-sensitive composition contains a fluorine atom-containing polymer, when the film is formed, the distribution tends to be unevenly distributed near the film surface due to the oil-repellent characteristics of the fluorine atom-containing polymer in the film. Yes, it is possible to prevent the radiation-sensitive acid generator, the acid diffusion controller, and the like from being eluted into the immersion medium during immersion exposure. Further, due to the water-repellent characteristics of the fluorine atom-containing polymer, the advancing contact angle between the film and the immersion medium can be controlled within a desired range, and the occurrence of bubble defects can be suppressed. Furthermore, the receding contact angle between the film and the immersion medium becomes high, and high-speed scanning exposure is possible without leaving water droplets. Thus, the said radiation sensitive composition can form the film | membrane suitable for an immersion exposure method by containing a fluorine atom containing polymer.

当該感放射線性組成物がフッ素原子含有重合体を含有する場合、フッ素原子含有重合体の含有量の下限としては、[A]金属含有成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.5質量部がより好ましく、1質量部がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部がさらに好ましい。   When the said radiation sensitive composition contains a fluorine atom containing polymer, as a minimum of content of a fluorine atom containing polymer, 0.1 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of [A] metal containing components. 0.5 parts by mass is more preferable, and 1 part by mass is more preferable. As an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable, 15 mass parts is more preferable, and 10 mass parts is further more preferable.

[界面活性剤]
界面活性剤は、塗工性、ストリエーション、現像性等を改良する効果を奏する。界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤の市販品としては、KP341(信越化学工業社)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社化学社)、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社)、メガファックF171、同F173(以上、DIC社)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム社)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子社)等が挙げられる。
[Surfactant]
Surfactants have the effect of improving coatability, striation, developability, and the like. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol diacrylate. Nonionic surfactants such as stearate are listed. Examples of commercially available surfactants include KP341 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), F-top EF301, EF303, EF352 (above, Tochem Products), MegaFuck F171, F173 (above, DIC), Florard FC430, FC431 (above, Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, Asahi Glass) It is done.

当該感放射線性組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量の下限としては、[A]金属含有成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましい。上記含有量の上限としては、2質量部が好ましく、1質量部がより好ましい。   When the said radiation sensitive composition contains surfactant, as a minimum of content of surfactant, 0.1 mass part is preferable with respect to 100 mass parts of [A] metal containing components, 0.3 Part by mass is more preferable. As an upper limit of the said content, 2 mass parts is preferable and 1 mass part is more preferable.

<感放射線性組成物の調製方法>
当該感放射線性組成物は、例えば[A]金属含有成分、[B]有機溶媒及び必要に応じて任意成分を所定の割合で混合し、好ましくは、得られた混合物を孔径0.2μm程度のメンブランフィルターでろ過することにより調製することができる。当該感放射線性組成物の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましく、1.5質量%が特に好ましい。上記固形分濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましく、5質量%が特に好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive composition>
In the radiation sensitive composition, for example, [A] a metal-containing component, [B] an organic solvent and an optional component as necessary are mixed at a predetermined ratio. Preferably, the obtained mixture has a pore size of about 0.2 μm. It can be prepared by filtering with a membrane filter. The lower limit of the solid content concentration of the radiation-sensitive composition is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass, further preferably 1% by mass, and particularly preferably 1.5% by mass. The upper limit of the solid content concentration is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, further preferably 10% by mass, and particularly preferably 5% by mass.

当該感放射線性組成物は、現像液としてアルカリ水溶液を用いるアルカリ現像用にも、現像液として有機溶媒含有液を用いる有機溶媒現像用にも用いることができる。   The radiation-sensitive composition can be used for both alkali development using an aqueous alkali solution as a developer and organic solvent development using an organic solvent-containing solution as a developer.

<パターン形成方法>
当該パターン形成方法は、当該感放射線性組成物を基板に塗工する工程(以下、「塗工工程」ともいう)と、上記塗工工程により形成された膜を露光する工程(以下、「露光工程」ともいう)と、上記露光された膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)とを備える。当該パターン形成方法によれば、上述の当該感放射線性組成物を用いているので、高い感度で、解像度が高く、エッチング耐性が高く、かつ基板の汚染が低減されたパターンを形成することができる。以下、各工程について説明する。
<Pattern formation method>
The pattern forming method includes a step of applying the radiation-sensitive composition to a substrate (hereinafter also referred to as “coating step”) and a step of exposing a film formed by the coating step (hereinafter referred to as “exposure”). And a step of developing the exposed film (hereinafter also referred to as “developing step”). According to the pattern forming method, since the radiation-sensitive composition described above is used, it is possible to form a pattern with high sensitivity, high resolution, high etching resistance, and reduced substrate contamination. . Hereinafter, each step will be described.

[塗工工程]
本工程では、基板の一方の面側に、当該感放射線性組成物を塗工する。これにより、膜を形成する。塗工方法としては特に限定されないが、例えば回転塗工、流延塗工、ロール塗工等の適宜の塗工手段を採用することができる。基板としては、例えばシリコンウエハ、アルミニウムで被覆されたウエハ等が挙げられる。具体的には、得られる膜が所定の厚さになるように感放射線性組成物を塗工した後、必要に応じてプレベーク(PB)することで塗膜中の溶媒を揮発させる。
[Coating process]
In this step, the radiation sensitive composition is applied to one side of the substrate. Thereby, a film is formed. Although it does not specifically limit as a coating method, For example, appropriate | suitable coating means, such as rotation coating, cast coating, and roll coating, are employable. Examples of the substrate include a silicon wafer and a wafer coated with aluminum. Specifically, after the radiation-sensitive composition is applied so that the resulting film has a predetermined thickness, the solvent in the coating film is volatilized by pre-baking (PB) as necessary.

膜の平均膜みの下限としては、1nmが好ましく、10nmがより好ましく、20nmがさらに好ましく、30nmが特に好ましい。上記平均厚みの上限としては、1,000nmが好ましく、200nmがより好ましく、100nmがさらに好ましく、70nmが特に好ましい。   The lower limit of the average film thickness of the film is preferably 1 nm, more preferably 10 nm, still more preferably 20 nm, and particularly preferably 30 nm. The upper limit of the average thickness is preferably 1,000 nm, more preferably 200 nm, still more preferably 100 nm, and particularly preferably 70 nm.

PBの温度の下限としては、60℃が好ましく、80℃がより好ましい。PBの温度の上限としては、140℃が好ましく、120℃がより好ましい。PBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。PBの時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   As a minimum of the temperature of PB, 60 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. As an upper limit of the temperature of PB, 140 degreeC is preferable and 120 degreeC is more preferable. The lower limit of the PB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. The upper limit of the PB time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

[露光工程]
本工程では、上記塗工工程により形成された膜を露光する。この露光は、場合によっては、水等の液浸媒体を介し、所定のパターンを有するマスクを介して放射線を照射することにより行う。上記放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、真空紫外線(極端紫外線(EUV);波長13.5nm)、X線、γ線等の電磁波;電子線、α線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中で、露光により[A]金属含有成分等が含む金属原子から二次電子がより多く放出される放射線が好ましく、EUV及び電子線がより好ましい。
[Exposure process]
In this step, the film formed by the coating step is exposed. In some cases, this exposure is performed by irradiating radiation through a mask having a predetermined pattern through an immersion medium such as water. Examples of the radiation include visible rays, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays (extreme ultraviolet rays (EUV); wavelength 13.5 nm), electromagnetic waves such as X-rays and γ rays, and charged particle beams such as electron rays and α rays. Can be mentioned. Among these, radiation that emits more secondary electrons from metal atoms contained in the [A] metal-containing component and the like by exposure is preferable, and EUV and electron beams are more preferable.

また、露光後にポストエクスポージャーベーク(PEB)を行ってもよい。PEBの温度の下限としては、50℃が好ましく、80℃がより好ましい。PEBの温度の上限としては、180℃が好ましく、130℃がより好ましい。PEBの時間の下限としては、5秒が好ましく、10秒がより好ましい。PEBの時間の上限としては、600秒が好ましく、300秒がより好ましい。   Moreover, you may perform post-exposure baking (PEB) after exposure. As a minimum of the temperature of PEB, 50 degreeC is preferable and 80 degreeC is more preferable. As an upper limit of the temperature of PEB, 180 degreeC is preferable and 130 degreeC is more preferable. The lower limit of the PEB time is preferably 5 seconds, and more preferably 10 seconds. The upper limit of the PEB time is preferably 600 seconds, and more preferably 300 seconds.

本発明においては、感放射線性組成物の潜在能力を最大限に引き出すため、例えば使用される基板上に有機系又は無機系の反射防止膜を形成しておくこともできる。また、環境雰囲気中に含まれる塩基性不純物等の影響を防止するため、例えば塗膜上に保護膜を設けることもできる。また、液浸露光を行う場合は、液浸媒体と膜との直接的な接触を避けるため、例えば膜上に液浸用保護膜を設けてもよい。   In the present invention, in order to maximize the potential of the radiation-sensitive composition, for example, an organic or inorganic antireflection film can be formed on the substrate to be used. Moreover, in order to prevent the influence of the basic impurity etc. which are contained in environmental atmosphere, a protective film can also be provided, for example on a coating film. When immersion exposure is performed, an immersion protective film may be provided on the film, for example, in order to avoid direct contact between the immersion medium and the film.

[現像工程]
本工程では、上記露光工程で露光された膜を現像する。この現像に用いる現像液としては、アルカリ水溶液、有機溶媒含有液等が挙げられる。
[Development process]
In this step, the film exposed in the exposure step is developed. Examples of the developer used for the development include an alkaline aqueous solution and an organic solvent-containing solution.

アルカリ水溶液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、けい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の少なくとも1種を溶解したアルカリ性水溶液等が挙げられる。   Examples of the alkaline aqueous solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, Ethyldimethylamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4. 3.0] -5-nonene and the like, an alkaline aqueous solution in which at least one kind of alkaline compound is dissolved.

アルカリ水溶液中のアルカリ性化合物の含有量の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、20質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。   As a minimum of content of the alkaline compound in alkaline aqueous solution, 0.1 mass% is preferred, 0.5 mass% is more preferred, and 1 mass% is still more preferred. As an upper limit of the said content, 20 mass% is preferable, 10 mass% is more preferable, and 5 mass% is further more preferable.

アルカリ水溶液としては、TMAH水溶液が好ましく、2.38質量%TMAH水溶液がより好ましい。   As the alkaline aqueous solution, a TMAH aqueous solution is preferable, and a 2.38 mass% TMAH aqueous solution is more preferable.

有機溶媒含有液中の有機溶媒としては、例えば当該感放射線性組成物の[B]有機溶媒として例示した有機溶媒と同様のもの等が挙げられる。これらの中で、エステル系溶媒が好ましく、酢酸ブチルがより好ましい。   Examples of the organic solvent in the organic solvent-containing liquid include the same organic solvents exemplified as the [B] organic solvent of the radiation-sensitive composition. Of these, ester solvents are preferred, and butyl acetate is more preferred.

有機溶媒現像液における有機溶媒の含有量の下限としては80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、99質量%が特に好ましい。   The lower limit of the content of the organic solvent in the organic solvent developer is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, further preferably 95% by mass, and particularly preferably 99% by mass.

これらの現像液は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、現像後は、水等で洗浄し、乾燥することが一般的である。   These developers may be used alone or in combination of two or more. In general, after development, the substrate is washed with water or the like and dried.

現像液としてアルカリ水溶液を用いた場合、ポジ型のパターンを得ることができる。また、現像液として有機溶媒含有液を用いた場合、ネガ型のパターンを得ることができる。   When an alkaline aqueous solution is used as the developer, a positive pattern can be obtained. Further, when an organic solvent-containing solution is used as the developer, a negative pattern can be obtained.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各物性値は下記方法により測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. Each physical property value was measured by the following method.

[粒子径分析]
[A]金属含有成分を含む液中に含有される粒子の流体力学半径は、光散乱測定装置(ドイツALV社の「ALV−5000」)を用いたDLS測定にて求めた。
[Particle size analysis]
[A] The hydrodynamic radius of the particles contained in the liquid containing the metal-containing component was determined by DLS measurement using a light scattering measurement device (“ALV-5000” from ALV, Germany).

[[A]金属含有成分を含む液の固形分濃度]
[A]金属含有成分を含む液の固形分濃度は、[A]金属含有成分を含む液の質量(M1)と、この液を乾固させた後の質量(M2)とから、M2×100/M1(質量%)により算出した。
[[A] Solid Concentration of Liquid Containing Metal-Containing Component]
[A] The solid content concentration of the liquid containing the metal-containing component is M2 × 100 from the mass (M1) of the liquid containing the [A] metal-containing component and the mass (M2) after the liquid is dried. / M1 (mass%).

<[A]金属含有成分の合成>
[[A1]金属含有成分の合成]
[合成例1]
モノブチルスズオキシド(BuSnOOH)10.0gを240gのプロピレングリコールモノメチルエーテル中に加え、室温で24時間撹拌を行った。1時間静置後、上澄み液を孔径0.20μmのPTFEメンブランフィルターでろ過し、金属含有成分(A1−1)を含む液を得た。この液の固形分濃度は3.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は1.8nmであった。
<[A] Synthesis of metal-containing component>
[[A1] Synthesis of metal-containing component]
[Synthesis Example 1]
10.0 g of monobutyltin oxide (BuSnOOH) was added to 240 g of propylene glycol monomethyl ether, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After standing for 1 hour, the supernatant was filtered through a PTFE membrane filter having a pore size of 0.20 μm to obtain a liquid containing a metal-containing component (A1-1). The solid content concentration of this liquid was 3.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 1.8 nm.

[合成例2]
ジブチルジアセトキシスズ5.0gを酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル95.0gに室温で溶解させ、金属含有成分(A1−2)を含む液を得た。この液の固形分濃度は5.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は1.5nmであった。
[Synthesis Example 2]
Dibutyldiacetoxytin 5.0 g was dissolved in 95.0 g of propylene glycol monomethyl ether acetate at room temperature to obtain a liquid containing a metal-containing component (A1-2). The solid content concentration of this liquid was 5.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 1.5 nm.

[合成例3]
酢酸インジウム(III)2.9gと2−プロパノール50gとを混合し、ここに水0.36gを加えて50℃で3時間混合した。得られた混合物に乳酸エチル200gを加え、減圧濃縮による溶媒置換を施すことで、インジウム酸化物ゾルである金属含有成分(A1−3)を含む液を得た。この液の固形分濃度は5.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は3.1nmであった。
[Synthesis Example 3]
2.9 g of indium (III) acetate and 50 g of 2-propanol were mixed, and 0.36 g of water was added thereto and mixed at 50 ° C. for 3 hours. 200 g of ethyl lactate was added to the obtained mixture, and solvent substitution by vacuum concentration was performed to obtain a liquid containing a metal-containing component (A1-3) that is an indium oxide sol. The solid content concentration of this liquid was 5.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 3.1 nm.

[合成例4]
テトライソプロポキシゲルマニウム3.1g、シュウ酸0.1g及び2−プロパノール50gを混合し、ここに水0.54gを加えて60℃で1時間混合した。得られた混合物にプロピレングリコールモノエチルエーテル200gを加え、減圧濃縮による溶媒置換を施すことでゲルマニウム酸化物ゾルである金属含有成分(A1−4)を含む液を得た。この液の固形分濃度は5.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は4.5nmであった。
[Synthesis Example 4]
Tetraisopropoxy germanium (3.1 g), oxalic acid (0.1 g) and 2-propanol (50 g) were mixed, and water (0.54 g) was added thereto, followed by mixing at 60 ° C. for 1 hour. 200 g of propylene glycol monoethyl ether was added to the obtained mixture, and solvent substitution by vacuum concentration was performed to obtain a liquid containing a metal-containing component (A1-4) which is a germanium oxide sol. The solid content concentration of this liquid was 5.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 4.5 nm.

[合成例5]
トリイソプロポキシアルミニウム5.0gを乳酸エチル95.0gに室温で溶解させることにより、金属含有成分(A1−5)を含む液を得た。この液の固形分濃度は5.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は0.9nmであった。
[Synthesis Example 5]
A solution containing a metal-containing component (A1-5) was obtained by dissolving 5.0 g of triisopropoxyaluminum in 95.0 g of ethyl lactate at room temperature. The solid content concentration of this liquid was 5.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 0.9 nm.

[[A2]金属含有成分の合成]
[合成例6]
チタン(IV)・トリn−ブトキシド・ステアリレート(90質量%濃度のブタノール溶液)10.0gを、プロピレングリコールモノエチルエーテル40.0gに溶解させた。この溶液に、10.0gのプロピレングリコールモノエチルエーテルと0.46gのマレイン酸との混合物を加えた後、1時間攪拌し、さらにプロピレングリコールモノエチルエーテルを加えることにより、金属含有成分(A2−1)を含む液を得た。この液の固形分濃度は10.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は0.9nmであった。
[[A2] Synthesis of metal-containing component]
[Synthesis Example 6]
10.0 g of titanium (IV) .tri-n-butoxide stearylate (90% strength by weight butanol solution) was dissolved in 40.0 g of propylene glycol monoethyl ether. To this solution, a mixture of 10.0 g of propylene glycol monoethyl ether and 0.46 g of maleic acid was added, followed by stirring for 1 hour, and further adding propylene glycol monoethyl ether, thereby adding a metal-containing component (A2- A liquid containing 1) was obtained. The solid content concentration of this liquid was 10.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 0.9 nm.

[合成例7]
ジルコニウム(IV)・n−ブトキシド(80質量%濃度のブタノール溶液)4.0gをテトラヒドロフラン(THF)10.0gに溶解させ、ここにメタクリル酸8.0gを加えて室温で24時間攪拌した。得られた液をヘキサン100gと混合させて生成した沈殿を回収し、得られた沈殿をヘキサンで洗浄後、真空乾燥し、2.5gのジルコニウム含有粒子を得た。これを乳酸エチルに溶解し1時間攪拌させることで、金属含有成分(A2−2)を含む液を得た。この液の固形分濃度は10.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は18nmであった。
[Synthesis Example 7]
4.0 g of zirconium (IV) · n-butoxide (80% by weight butanol solution) was dissolved in 10.0 g of tetrahydrofuran (THF), 8.0 g of methacrylic acid was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. The resulting liquid was mixed with 100 g of hexane to recover the generated precipitate, and the resulting precipitate was washed with hexane and then vacuum dried to obtain 2.5 g of zirconium-containing particles. This was dissolved in ethyl lactate and stirred for 1 hour to obtain a liquid containing a metal-containing component (A2-2). The solid content concentration of this liquid was 10.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 18 nm.

[合成例8]
ハフニウム(IV)・イソプロポキシド4.2gにトランス−2,3−ジメチルアクリル酸8.0gを加えて65℃で30分撹拌した後に、水を0.3g加え、65℃でさらに18時間加熱を継続した。ここに水を10g加えたところ、沈殿の生成が確認された。この沈殿を遠心分離で回収後、アセトン5gで溶解し、さらに水を10g加え再度沈殿を析出させた。もう一度遠心分離を施した後、真空乾燥することで、1.3gのハフニウム含有粒子を得た。これを酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解し、1時間攪拌させることで、金属含有成分(A2−3)を含む液を得た。この液の固形分濃度は10.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は1.2nmであった。
[Synthesis Example 8]
After adding 8.0 g of trans-2,3-dimethylacrylic acid to 4.2 g of hafnium (IV) .isopropoxide and stirring at 65 ° C. for 30 minutes, 0.3 g of water was added and heated at 65 ° C. for another 18 hours. Continued. When 10 g of water was added thereto, formation of a precipitate was confirmed. The precipitate was recovered by centrifugation, dissolved in 5 g of acetone, and 10 g of water was further added to precipitate again. Centrifugation was performed once again, followed by vacuum drying to obtain 1.3 g of hafnium-containing particles. This was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate and stirred for 1 hour to obtain a liquid containing a metal-containing component (A2-3). The solid content concentration of this liquid was 10.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 1.2 nm.

[合成例9]
テトラヒドロフラン100mLに、タンタル(V)エトキシド4.1gとジエチレングリコール2.1gとを加えて65℃で30分撹拌した。これに、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル200gを加え、減圧濃縮による溶媒置換を施すことで、タンタル酸化物ゾルである金属含有成分(A2−4)を含む液を得た。この液の固形分濃度は5.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は1.4nmであった。
[Synthesis Example 9]
To 100 mL of tetrahydrofuran, 4.1 g of tantalum (V) ethoxide and 2.1 g of diethylene glycol were added and stirred at 65 ° C. for 30 minutes. To this, 200 g of propylene glycol monomethyl ether acetate was added, and solvent substitution by vacuum concentration was performed to obtain a liquid containing a metal-containing component (A2-4) which is a tantalum oxide sol. The solid content concentration of this liquid was 5.0% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 1.4 nm.

[合成例10]
ビス(シクロペンタジエニル)タングステン(IV)ジクロリド3.8gを乳酸エチル44gに溶解し、よく撹拌してからこの溶液に30質量%過酸化水素水0.57g(過酸化水素として0.17g)を室温で10分かけて滴下した。次いで、室温で2時間反応を行った後、さらに乳酸0.90g(10mmol)を加え、室温で1時間撹拌し、金属含有成分(A2−5)を含む液を得た。この液の固形分濃度は9.0質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は3.4nmであった。
[Synthesis Example 10]
Dissolve 3.8 g of bis (cyclopentadienyl) tungsten (IV) dichloride in 44 g of ethyl lactate, stir well, and then add 0.57 g of 30% hydrogen peroxide solution (0.17 g as hydrogen peroxide) to this solution. Was added dropwise at room temperature over 10 minutes. Subsequently, after reacting at room temperature for 2 hours, 0.90 g (10 mmol) of lactic acid was further added and stirred at room temperature for 1 hour to obtain a liquid containing a metal-containing component (A2-5). The solid content concentration of this liquid was 9.0 mass%, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 3.4 nm.

[合成例11]
安息香酸2.5g、ジルコニウム(IV)イソプロポキシド0.7g及びスズ(IV)イソプロポキシド0.7gをTHF20gに溶解して、65℃で6時間加熱した。得られた反応溶液を超純水及びアセトンで洗浄して、金属含有成分(a−1)を含む液を得た。この液の固形分濃度は、9.5質量%であり、この液中の粒子の流体力学半径は2.5nmであった。
[Synthesis Example 11]
2.5 g of benzoic acid, 0.7 g of zirconium (IV) isopropoxide and 0.7 g of tin (IV) isopropoxide were dissolved in 20 g of THF and heated at 65 ° C. for 6 hours. The obtained reaction solution was washed with ultrapure water and acetone to obtain a liquid containing a metal-containing component (a-1). The solid content concentration of this liquid was 9.5% by mass, and the hydrodynamic radius of the particles in this liquid was 2.5 nm.

下記表1に、合成例1〜11で合成した[A]金属含有成分を含む液における[A]金属含有成分及び溶媒について示す。   Table 1 below shows the [A] metal-containing component and the solvent in the liquid containing the [A] metal-containing component synthesized in Synthesis Examples 1 to 11.

Figure 2018017780
Figure 2018017780

<感放射線性樹脂組成物の調製>
[実施例1]
[A1]金属含有成分としての(A1−1)を含む液100質量部(固形分換算で3質量部)と[A2]金属含有成分としての(A2−1)を含む液10質量部(固形分換算で1質量部)とを混合し、得られた混合物をプロピレングリコールモノメチルエーテルで希釈して固形分濃度3.0質量%の液を調製し、孔径0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、感放射線性組成物(R−1)を得た。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
[Example 1]
[A1] 100 parts by mass (3 mass parts in terms of solid content) containing (A1-1) as the metal-containing component and 10 parts by mass (solid) containing (A2-1) as the metal-containing component (A2) The resulting mixture is diluted with propylene glycol monomethyl ether to prepare a liquid having a solid content concentration of 3.0% by mass, and filtered through a membrane filter having a pore size of 0.20 μm. A radiation sensitive composition (R-1) was obtained.

[実施例2〜10及び比較例1〜8]
下記表2に示す種類及び固形分比率の各成分を混合し、希釈するための溶媒を加えて、固形分濃度3.0質量%の液を調製し、得られた液を孔径0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、感放射線性組成物(R−2)〜(R−18)を得た。希釈するための溶媒としては、[A1]金属含有成分を含む液の溶媒を用い、[A1]金属含有成分が使用されていない場合は[A2]金属含有成分を含む液の溶媒を用いた。下記表2中の「−」は、該当する成分を使用しなかったことを示す。
[Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 8]
The components of the types and solid content ratios shown in Table 2 below are mixed, and a solvent for dilution is added to prepare a liquid having a solid content concentration of 3.0% by mass. The resulting liquid has a pore size of 0.20 μm. It filtered with the membrane filter and obtained the radiation sensitive compositions (R-2)-(R-18). As a solvent for dilution, the solvent of the liquid containing the [A1] metal-containing component was used, and when the [A1] metal-containing component was not used, the solvent of the liquid containing the [A2] metal-containing component was used. “-” In Table 2 below indicates that the corresponding component was not used.

[比較例9]
上記合成した金属含有成分(a−1)を含む液を、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルで希釈し、固形分濃度が3.0質量%の液を調製し、得られた液を孔径0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、感放射線性組成物(R−19)を得た。表2中における「(a−1)」及び「(*1)」は、金属含有成分(a−1)が[A1]金属含有成分にも[A2]金属含有成分にも該当しないことを示す。
[Comparative Example 9]
The liquid containing the synthesized metal-containing component (a-1) is diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to prepare a liquid having a solid content concentration of 3.0% by mass, and the obtained liquid has a pore size of 0.20 μm. It filtered with the membrane filter and obtained the radiation sensitive composition (R-19). “(A-1)” and “(* 1)” in Table 2 indicate that the metal-containing component (a-1) does not correspond to either [A1] metal-containing component or [A2] metal-containing component. .

[比較例10]
上記合成した金属含有成分(A2−2)を含む液と、金属含有成分(A2−3)を含む溶液とを、固形分比率が50/50になるように混合し、乳酸エチルを加えて、固形分濃度3.0質量%の液を調製し、得られた液を孔径0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、感放射線性組成物(R−20)を得た。表2中の「(*2)」は、50/50が金属含有成分(A2−2)/金属含有成分(A2−3)の固形分比率であることを示す。
[Comparative Example 10]
The liquid containing the synthesized metal-containing component (A2-2) and the solution containing the metal-containing component (A2-3) are mixed so that the solid content ratio is 50/50, ethyl lactate is added, A liquid having a solid content concentration of 3.0% by mass was prepared, and the obtained liquid was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.20 μm to obtain a radiation-sensitive composition (R-20). “(* 2)” in Table 2 indicates that 50/50 is the solid content ratio of the metal-containing component (A2-2) / metal-containing component (A2-3).

Figure 2018017780
Figure 2018017780

<パターンの形成>
シリコンウエハ上に、上記調製した各感放射線性組成物をスピンコートした後、100℃、60秒の条件でPBを行い、平均厚み50nmの膜を形成した。次に、この膜を、真空紫外光露光装置(NA:0.3、ダイポール照明)を用いて露光し、パターニングを行った。その後、150℃、60秒の条件でPEBを行い、次いで、2−ヘプタノンを用い、23℃で1分間、パドル法により現像した後、乾燥して、ネガ型パターンを形成した。
<Pattern formation>
Each of the prepared radiation sensitive compositions was spin-coated on a silicon wafer, and then PB was performed at 100 ° C. for 60 seconds to form a film having an average thickness of 50 nm. Next, this film was exposed and patterned using a vacuum ultraviolet light exposure apparatus (NA: 0.3, dipole illumination). Thereafter, PEB was performed under conditions of 150 ° C. for 60 seconds, and then developed using a 2-heptanone at 23 ° C. for 1 minute by the paddle method, followed by drying to form a negative pattern.

<評価>
上記調製した感放射線性組成物及び上記形成したパターンについて、下記項目を下記方法に従い評価した。評価結果を下記表3に示す。
<Evaluation>
The following items were evaluated for the prepared radiation sensitive composition and the formed pattern according to the following methods. The evaluation results are shown in Table 3 below.

[感度]
真空紫外線によるパターニングで、線幅30nmのライン部と、隣り合うライン部によって形成される間隔が30nmのスペース部とからなるライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成する露光量を最適露光量とし、この最適露光量を感度(mJ/cm)とした。感度は、40mJ/cm以下である場合は「A(良好)」と、40mJ/cmを超える場合は「B(不良)」と評価した。
[sensitivity]
By patterning using vacuum ultraviolet rays, a line-and-space pattern (1L1S) composed of a line portion having a line width of 30 nm and a space portion having an interval of 30 nm formed by adjacent line portions is formed in a one-to-one line width. The exposure amount was the optimum exposure amount, and this optimum exposure amount was the sensitivity (mJ / cm 2 ). The sensitivity was evaluated as “A (good)” when it was 40 mJ / cm 2 or less, and “B (bad)” when it exceeded 40 mJ / cm 2 .

[解像性]
上記パターンの形成において、線幅22nmのライン部と、隣り合うライン部によって形成される間隔が22nmのスペース部とからなるライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成することが可能である場合は、解像性は「AA(非常に良好)」と、22nmでの解像は困難だが25nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成することが可能である場合は、解像性は「A(良好)」と、25nmのライン・アンド・スペースパターン(1L1S)を1対1の線幅に形成することが困難である場合は、解像性は「B(不良)」と評価した。
[Resolution]
In the formation of the pattern, a line-and-space pattern (1L1S) including a line portion having a line width of 22 nm and a space portion having an interval of 22 nm formed by adjacent line portions is formed in a one-to-one line width. If it is possible, the resolution is “AA (very good)” and the resolution at 22 nm is difficult, but a 25 nm line and space pattern (1L1S) is formed with a line width of 1: 1. If it is difficult to form a 25 nm line and space pattern (1L1S) with a line width of 1 to 1, the resolution is “A (good)”. The resolution was evaluated as “B (defect)”.

[エッチング耐性]
上記調製した感放射線性組成物を用い、上記「パターンの形成」に記載した条件でPBを行い、膜を形成した。次に、真空紫外光露光装置(NA:0.3、ダイポール照明)を用い、1cm四方の領域を上記「感度」の測定における「最適露光量」にて照射を行い、その後、150℃、60秒の条件でPEBを行い、次いで、2−ヘプタノンを用い、23℃で1分間、パドル法により現像を実施し、1cm四方のネガ型パターンを形成した。現像後の膜厚を測定後、この膜について、ドライエッチング装置(東京エレクトロン社の「Telius SCCM」)を用い、レジスト下層膜(JSR社の「NFC HM8005」)を毎分200nmの速度でエッチングする条件でエッチングを行い、膜における初期膜厚とエッチング後の膜厚をそれぞれ測定し、これらの膜厚の差を算出して、エッチング耐性の指標とした。エッチング耐性は、膜厚の差が5nm未満の場合は「A(良好)」と、膜厚の差が5nm以上の場合は「B(不良)」と評価した。エッチング耐性が良好と評価される場合、感放射線性組成物から形成されるパターンは、レジスト下層膜、基板等を加工する際のマスクとして良好に機能することができる。
[Etching resistance]
Using the prepared radiation-sensitive composition, PB was performed under the conditions described in the above “Pattern formation” to form a film. Next, using a vacuum ultraviolet light exposure apparatus (NA: 0.3, dipole illumination), an area of 1 cm square is irradiated with the “optimum exposure amount” in the above “sensitivity” measurement, and then 150 ° C., 60 ° C. PEB was performed under the conditions of seconds, and then, development was performed by the paddle method at 23 ° C. for 1 minute using 2-heptanone to form a 1 cm square negative pattern. After measuring the film thickness after development, the resist underlayer film (“NFC HM8005” from JSR) is etched at a rate of 200 nm per minute using a dry etching apparatus (“Telius SCCM” from Tokyo Electron). Etching was performed under conditions, the initial film thickness and the film thickness after etching were measured, and the difference between these film thicknesses was calculated as an index of etching resistance. The etching resistance was evaluated as “A (good)” when the difference in film thickness was less than 5 nm, and “B (defect)” when the difference in film thickness was 5 nm or more. When etching resistance is evaluated as good, the pattern formed from the radiation-sensitive composition can function well as a mask when processing a resist underlayer film, a substrate, or the like.

[基板汚染抑制性]
レジスト下層膜(JSR社の「NFC HM8005」、平均厚み200nm)を形成した基板上に、感放射線性組成物を塗工した後、ベーク工程を経ずにそのまま酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルを過剰量ディスペンスして、塗工膜を除去した。次いで、上記レジスト下層膜を上記「エッチング耐性」の測定において示す条件でエッチングした後、基板上の金属原子の汚染量をICP−MS分析により測定した。基板汚染抑制性は、金属原子の汚染量が1.0×1011Atom/cm未満である場合は「A(良好)」と、1.0×1011Atom/cmを超える場合は「B(不良)」と評価した。
[Substrate contamination suppression]
After coating a radiation-sensitive composition on a substrate on which a resist underlayer film (“NFC HM8005” from JSR, average thickness of 200 nm) is formed, an excessive amount of propylene glycol monomethyl ether is dispensed without passing through a baking step. Then, the coating film was removed. Next, after etching the resist underlayer film under the conditions shown in the above-mentioned “etching resistance” measurement, the amount of contamination of metal atoms on the substrate was measured by ICP-MS analysis. Substrate pollution control property, if the amount of contamination of the metal atoms is less than 1.0 × 10 11 Atom / cm 2 The "A (good)", when it exceeds 1.0 × 10 11 Atom / cm 2 is " B (defect) ".

Figure 2018017780
Figure 2018017780

表3の結果から明らかなように、実施例の感放射線性組成物は、感度、解像性、エッチング選択性及び基板汚染抑制性のすべてに優れている。比較例の感放射線性組成物は、感度、解像性、エッチング選択性及び基板汚染抑制性のうちの1つ又は複数の特性について劣っている。   As is clear from the results in Table 3, the radiation-sensitive compositions of the examples are excellent in all of sensitivity, resolution, etching selectivity, and substrate contamination suppression properties. The comparative radiation sensitive composition is inferior in one or more of the following characteristics: sensitivity, resolution, etching selectivity and substrate contamination control.

本発明の感放射線性組成物及びパターン形成方法によれば、高い感度で、解像度が高く、エッチング耐性が高く、かつ基板の汚染が低減されたパターンを形成することができる。従って、これらは今後さらに微細化が進行すると予想される半導体デバイス製造用に好適に用いることができる。

According to the radiation-sensitive composition and the pattern forming method of the present invention, a pattern with high sensitivity, high resolution, high etching resistance, and reduced substrate contamination can be formed. Therefore, these can be suitably used for manufacturing semiconductor devices that are expected to be further miniaturized in the future.

Claims (7)

金属酸化物を含む金属含有成分と、
有機溶媒と
を含有し、
上記金属含有成分が第1金属含有成分及び第2金属含有成分を有し、
上記第1金属含有成分が、スズ、インジウム、アンチモン、ビスマス、ガリウム、ゲルマニウム、アルミニウム又はこれらの組み合わせである第1金属原子を含み、
上記第2金属含有成分が、上記第1金属原子を含まず、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族の原子又はこれらの組み合わせである第2金属原子を含む感放射線性組成物。
Metal-containing components including metal oxides;
An organic solvent and
The metal-containing component has a first metal-containing component and a second metal-containing component,
The first metal-containing component includes a first metal atom that is tin, indium, antimony, bismuth, gallium, germanium, aluminum, or a combination thereof;
The second metal-containing component does not contain the first metal atom, and includes Group 3, Group 4, Group 5, Group 6, Group 7, Group 8, Group 9, Group 10, Group A radiation-sensitive composition comprising a second metal atom that is a Group 11 atom or a combination thereof.
上記第2金属原子が、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、タングステン又はこれらの組み合わせである請求項1に記載の感放射線性組成物。   The radiation-sensitive composition according to claim 1, wherein the second metal atom is titanium, zirconium, hafnium, tantalum, tungsten, or a combination thereof. 上記第1金属含有成分に対する上記第2金属含有成分の質量比が0.05以上1以下である請求項1又は請求項2に記載の感放射線性組成物。   The radiation-sensitive composition according to claim 1 or 2, wherein a mass ratio of the second metal-containing component to the first metal-containing component is 0.05 or more and 1 or less. 上記第1金属含有成分と上記第2金属含有成分との合計含有量が固形分換算で60質量%以上である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の感放射線性組成物。   The radiation-sensitive composition according to claim 1, wherein the total content of the first metal-containing component and the second metal-containing component is 60% by mass or more in terms of solid content. 上記金属含有成分として、粒子を含有し、この粒子の平均粒子径が、0.05nm以上5.0nm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の感放射線性組成物。   The radiation-sensitive composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal-containing component contains particles, and the average particle size of the particles is 0.05 nm or more and 5.0 nm or less. 基板の一方の面側に、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の感放射線性組成物を塗工する工程と、
上記塗工工程により形成される膜を露光する工程と、
上記露光された膜を現像する工程と
を備えるパターン形成方法。
A step of applying the radiation-sensitive composition according to any one of claims 1 to 5 to one surface side of the substrate;
Exposing the film formed by the coating process;
A pattern forming method comprising: developing the exposed film.
上記露光工程で用いる放射線が極端紫外線又は電子線である請求項6に記載のパターン形成方法。
The pattern forming method according to claim 6, wherein the radiation used in the exposure step is extreme ultraviolet light or an electron beam.
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