JP2018025739A - Chemically amplified resist material and method for forming resist pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学増幅型レジスト材料及びレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a chemically amplified resist material and a resist pattern forming method.
次世代の半導体デバイスを製造するための要素技術の一つとして、EUV(極端紫外線)を利用するリソグラフィ(以下、「EUVリソグラフィ」という)が注目されている。EUVリソグラフィは、露光光として波長13.5nmのEUVを利用するパターン形成技術である。EUVリソグラフィによれば、半導体デバイス製造プロセスの露光工程において、極めて微細なパターン(例えば線幅20nm以下)を形成できることが実証されている。 As one of elemental technologies for manufacturing next-generation semiconductor devices, lithography using EUV (extreme ultraviolet) (hereinafter referred to as “EUV lithography”) has attracted attention. EUV lithography is a pattern formation technique that uses EUV having a wavelength of 13.5 nm as exposure light. According to EUV lithography, it has been demonstrated that an extremely fine pattern (for example, a line width of 20 nm or less) can be formed in an exposure step of a semiconductor device manufacturing process.
しかし、現時点で開発されているEUV光源は出力が低いため、露光処理に長時間を要する。そのため、EUVリソグラフィは実用性に乏しいという不都合がある。この不都合に対し、感光性樹脂であるレジスト材料の感度を向上させる技術が開発されている(特開2002−174894号公報参照)。 However, since the EUV light source currently developed has a low output, it takes a long time for the exposure process. Therefore, EUV lithography has a disadvantage that it is not practical. In order to cope with this inconvenience, a technique for improving the sensitivity of a resist material that is a photosensitive resin has been developed (see JP 2002-174894 A).
しかし、上記技術におけるレジスト材料であってもEUVに対する感度は不十分であり、またEUVに対する感度を向上させると、ナノエッジラフネス等のリソグラフィ性能が低下し易いという不都合がある。この不都合は、照射光として電子線等を用いる場合にも同様に存在する。 However, even the resist material in the above technique has insufficient sensitivity to EUV, and when the sensitivity to EUV is improved, there is a disadvantage that lithography performance such as nano edge roughness tends to be lowered. This inconvenience also exists when an electron beam or the like is used as irradiation light.
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、EUV、電子線、イオンビーム等の電離放射線、又はKrFエキシマレーザー及びArFエキシマレーザー等の250nm以下の波長を有する非電離放射線をパターン露光光として用いた場合において良好な感度を維持しつつ優れたリソグラフィ性能を発揮することが可能な化学増幅型レジスト材料及びこの化学増幅型レジスト材料を用いたレジストパターン形成方法を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the above-mentioned circumstances, and the object thereof is non-ionizing having a wavelength of 250 nm or less such as ionizing radiation such as EUV, electron beam, ion beam, or KrF excimer laser and ArF excimer laser. Provided is a chemically amplified resist material capable of exhibiting excellent lithography performance while maintaining good sensitivity when ionizing radiation is used as pattern exposure light, and a resist pattern forming method using this chemically amplified resist material There is to do.
上記課題を解決するためになされた発明は、(1)酸の作用により現像液に可溶又は不溶となる重合体成分と、(2)露光により感放射線性増感体及び酸を発生する成分とを含み、上記(2)成分が、下記(a)成分、下記(a)〜(c)成分中の任意の2つの成分、又は下記(a)〜(c)成分の全てを含有し、上記(a)成分又は上記(c)成分が、感放射線性を有する第1化合物(以下、「[C1]化合物」ともいう)及び感放射線性を有する第2化合物(以下、「[C2]化合物」ともいう)を有し、上記[C1]化合物が、第1オニウムカチオン(以下、「カチオン(I)」ともいう)と第1アニオン(以下、「アニオン(I)」ともいう)とを含み、上記[C2]化合物が、第2オニウムカチオン(以下、「カチオン(II)」ともいう)と上記アニオン(I)と異なる第2アニオン(以下、「アニオン(II)」ともいう)とを含み、上記カチオン(I)及び上記カチオン(II)が、ラジカルに還元される際に放出するエネルギーが共に5.0eV未満である化学増幅型レジスト材料である。
(a)250nm以下の波長を有する第1の放射線を照射し、250nmを超える波長を有する第2の放射線を照射しない場合に、酸と、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体とを発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記酸及び感放射線性増感体を実質的に発生しない感放射線性酸−増感体発生剤
(b)上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体を発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記感放射線性増感体を実質的に発生しない感放射線性増感体発生剤
(c)上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、酸を発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記酸を実質的に発生しない感放射線性酸発生剤
The invention made in order to solve the above problems includes (1) a polymer component that is soluble or insoluble in a developer by the action of an acid, and (2) a component that generates a radiation-sensitive sensitizer and an acid upon exposure. The component (2) contains the following (a) component, any two components in the following (a) to (c) components, or all of the following (a) to (c) components: The component (a) or the component (c) is a first compound having radiation sensitivity (hereinafter also referred to as “[C1] compound”) and a second compound having radiation sensitivity (hereinafter referred to as “[C2] compound”). The compound [C1] includes a first onium cation (hereinafter also referred to as “cation (I)”) and a first anion (hereinafter also referred to as “anion (I)”). The [C2] compound is converted to a second onium cation (hereinafter referred to as “cation (II)”). And a second anion different from the anion (I) (hereinafter also referred to as “anion (II)”), and the cation (I) and the cation (II) are reduced to radicals. It is a chemically amplified resist material that releases less than 5.0 eV.
(A) A radiation-sensitive sensitizer that absorbs the acid and the second radiation when the first radiation having a wavelength of 250 nm or less is irradiated and the second radiation having a wavelength exceeding 250 nm is not irradiated. Generation of a radiation-sensitive acid-sensitizer that does not substantially generate the acid and radiation-sensitive sensitizer when the first radiation is not irradiated and only the second radiation is irradiated. Agent (b) Generates a radiation-sensitive sensitizer that absorbs the second radiation when irradiated with the first radiation and does not emit the second radiation, and irradiates the first radiation Without radiating only the second radiation, the radiation-sensitive sensitizer generating agent that does not substantially generate the radiation-sensitive sensitizer (c) irradiating the first radiation, When no radiation is emitted, an acid is generated and the first radiation is Photoacid generator which does not substantially generate the acid when irradiated only the second radiation without morphism
上記課題を解決するためになされた別の発明は、基板の少なくとも一方の面に上記化学増幅型レジスト材料を使用してレジスト材料膜を形成する膜形成工程と、上記レジスト材料膜に250nm以下の波長を有する放射線を照射するパターン露光工程と、上記パターン露光工程後の上記レジスト材料膜に250nmを超える波長を有する放射線を照射する一括露光工程と、上記一括露光工程後の上記レジスト材料膜を加熱するベーク工程と、上記ベーク工程後の上記レジスト材料膜を現像液に接触させる現像工程とを備えるレジストパターン形成方法である。 Another invention made in order to solve the above-described problems includes a film forming step of forming a resist material film on at least one surface of a substrate using the chemically amplified resist material, and a resist material film having a thickness of 250 nm or less. A pattern exposure step of irradiating radiation having a wavelength; a batch exposure step of irradiating the resist material film after the pattern exposure step with radiation having a wavelength exceeding 250 nm; and heating the resist material film after the batch exposure step. And a developing step of bringing the resist material film after the baking step into contact with a developer.
ここで、「第1の放射線を照射せず第2の放射線のみを照射した場合に上記酸及び感放射線性増感体が実質的に発生しない」、「第1の放射線を照射せず第2の放射線のみを照射した場合に上記感放射線性増感体を実質的に発生しない」及び「第1の放射線を照射せず第2の放射線のみを照射した場合に上記酸を実質的に発生しない」とは、第2の放射線の照射によっては酸や感放射線性増感体が発生しないか、又は第2の放射線の照射によって酸や感放射線性増感体が発生した場合であっても、第1の放射線を照射するパターン露光における露光部と非露光部との間における酸や感放射線性増感体の濃度の差をパターン形成可能な程度の大きさに維持できる程度に第2の放射線による上記パターン露光における非露光部の酸や感放射線性増感体の発生量が少なく、その結果、現像後に上記パターン露光における露光部又は非露光部のいずれかのみを現像液に溶解できる程度に酸や感放射線性増感体の発生量が少ないことを意味する。 Here, “when the first radiation is not irradiated and only the second radiation is irradiated, the acid and the radiation-sensitive sensitizer are not substantially generated”, “the first radiation is not irradiated and the second radiation is not irradiated. The radiation-sensitive sensitizer is not substantially generated when only the radiation is irradiated "and" the acid is not substantially generated when only the second radiation is irradiated without irradiating the first radiation ". "When an acid or radiation-sensitive sensitizer is not generated by irradiation with the second radiation, or even when an acid or radiation-sensitive sensitizer is generated by irradiation with the second radiation, The second radiation to such an extent that the difference in the concentration of the acid and the radiation-sensitive sensitizer between the exposed portion and the non-exposed portion in the pattern exposure for irradiating the first radiation can be maintained at a size that allows pattern formation. Increases the acid and radiation sensitivity of unexposed areas in the above pattern exposure by Means that the generation amount of acid or radiation-sensitive sensitizer is small enough to dissolve only the exposed or non-exposed portion in the pattern exposure after development in the developer. To do.
本発明の化学増幅型レジスト材料は、EUV、電子線、イオンビーム等の電離放射線、又はKrFエキシマレーザー及びArFエキシマレーザー等の250nm以下の波長を有する非電離放射線をパターン露光光として用いた場合において良好な感度を維持しつつ優れたリソグラフィ性能を発揮することが可能である。また、当該化学増幅型レジスト材料は、当該レジストパターン形成方法に好適に用いることができる。 The chemically amplified resist material of the present invention is used in the case where ionizing radiation such as EUV, electron beam, ion beam, or non-ionizing radiation having a wavelength of 250 nm or less such as KrF excimer laser and ArF excimer laser is used as pattern exposure light. It is possible to exhibit excellent lithography performance while maintaining good sensitivity. Further, the chemically amplified resist material can be suitably used for the resist pattern forming method.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
<化学増幅型レジスト材料>
当該化学増幅型レジスト材料は、(1)酸の作用により現像液に可溶又は不溶となる重合体成分と、(2)露光により感放射線性増感体及び酸を発生する成分とを含み、上記(2)成分が、下記(a)成分、下記(a)〜(c)成分中の任意の2つの成分、又は下記(a)〜(c)成分の全てを含有する。
(a)250nm以下の波長を有する第1の放射線を照射し、250nmを超える波長を有する第2の放射線を照射しない場合に、酸と、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体とを発生し、かつ第1の放射線を照射せず第2の放射線のみを照射した場合に上記酸及び感放射線性増感体を実質的に発生しない感放射線性酸−増感体発生剤
(b)上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体を発生し、かつ第1の放射線を照射せず第2の放射線のみを照射した場合に上記感放射線性増感体を実質的に発生しない感放射線性増感体発生剤
(c)上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、酸を発生し、かつ第1の放射線を照射せず第2の放射線のみを照射した場合に上記酸を実質的に発生しない感放射線性酸発生剤
<Chemically amplified resist material>
The chemically amplified resist material includes (1) a polymer component that becomes soluble or insoluble in a developer by the action of an acid, and (2) a component that generates a radiation-sensitive sensitizer and an acid upon exposure, The component (2) contains the following (a) component, any two components in the following (a) to (c) components, or all of the following (a) to (c) components.
(A) A radiation-sensitive sensitizer that absorbs the acid and the second radiation when the first radiation having a wavelength of 250 nm or less is irradiated and the second radiation having a wavelength exceeding 250 nm is not irradiated. And a radiation-sensitive acid-sensitizer generator that does not substantially generate the acid and radiation-sensitive sensitizer when the first radiation is not irradiated and only the second radiation is irradiated ( b) When the first radiation is irradiated and the second radiation is not emitted, a radiation-sensitive sensitizer that absorbs the second radiation is generated, and the first radiation is not irradiated. The radiation-sensitive sensitizer generating agent that does not substantially generate the radiation-sensitive sensitizer when irradiated only with the radiation (c) The first radiation is irradiated and the second radiation is not emitted In some cases, an acid is generated and the second radiation is not irradiated with the first radiation. Photoacid generator which does not substantially generate the acid when irradiated with only
当該化学増幅型レジスト材料は、(1)重合体成分及び(2)成分以外に、通常溶媒を含み、酸拡散制御剤、ラジカル捕捉剤、架橋剤、その他の添加剤等をさらに含んでもよい。 In addition to (1) the polymer component and (2) component, the chemical amplification resist material usually contains a solvent, and may further contain an acid diffusion control agent, a radical scavenger, a crosslinking agent, and other additives.
ここで、(2)成分は、(1)重合体成分を構成する重合体の一部に組み込まれていてもよく、(1)重合体成分とは異なる成分であってもよい。この場合、(2)成分の一部が(1)重合体成分と異なる成分であっても、(2)成分の全部が(1)重合体成分と異なる成分であってもよい。 Here, the component (2) may be incorporated in a part of the polymer constituting the (1) polymer component, or may be a component different from the (1) polymer component. In this case, even if a part of (2) component is a component different from (1) polymer component, all of (2) component may be a component different from (1) polymer component.
第1の放射線の波長の上限としては、250nmが好ましく、200nmがより好ましい。一方、第2の放射線の波長の下限としては、250nmを超えることが好ましく、300nmがより好ましい。第2の放射線の波長の上限としては、500nmが好ましく、400nmがより好ましい。 The upper limit of the wavelength of the first radiation is preferably 250 nm, and more preferably 200 nm. On the other hand, the lower limit of the wavelength of the second radiation is preferably more than 250 nm, and more preferably 300 nm. The upper limit of the wavelength of the second radiation is preferably 500 nm, and more preferably 400 nm.
[(1)重合体成分]
(1)重合体成分は、酸の作用により現像液に可溶又は不溶となる成分である。(1)重合体成分としては、例えば酸の作用により極性基を生じる基(以下、「酸解離性基」ともいう)を含む構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有する第1重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)等が挙げられる。(1)重合体成分は、[A]重合体を有する限り構造単位(I)を含まない第2重合体(以下、「[B]重合体」ともいう)をさらに含んでもよい。
[(1) Polymer component]
(1) The polymer component is a component that becomes soluble or insoluble in the developer by the action of an acid. (1) The polymer component has, for example, a structural unit (hereinafter also referred to as “structural unit (I)”) containing a group that generates a polar group by the action of an acid (hereinafter also referred to as “acid-dissociable group”). Examples thereof include a first polymer (hereinafter also referred to as “[A] polymer”). (1) The polymer component may further include a second polymer that does not contain the structural unit (I) as long as it has the [A] polymer (hereinafter also referred to as “[B] polymer”).
[A]重合体又は[B]重合体は、フッ素原子を含む構造単位(以下、「構造単位(II)ともいう」、及びフェノール性水酸基を含む構造単位(III)及びラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位(IV)をさらに有してもよく、構造単位(I)〜構造単位(IV)以外のその他の構造単位をさらに有してもよい。 [A] polymer or [B] polymer is a structural unit containing a fluorine atom (hereinafter also referred to as “structural unit (II)”, a structural unit (III) containing a phenolic hydroxyl group, a lactone structure, a cyclic carbonate structure. And may further have a structural unit (IV) containing a sultone structure or a combination thereof, and may further have other structural units other than the structural unit (I) to the structural unit (IV).
[[A]重合体及び[B]重合体]
[A]重合体は、構造単位(I)を有する重合体である。[A]重合体は、構造単位(II)〜構造単位(IV)や、その他の構造単位をさらに有してもよい。[B]重合体は、[A]重合体と異なる重合体である。[B]重合体は、構造単位(II)を有するとよく、構造単位(III)及び構造単位(IV)や、構造単位(III)〜構造単位(IV)以外のその他の構造単位を有してもよい。
[[A] polymer and [B] polymer]
[A] The polymer is a polymer having the structural unit (I). [A] The polymer may further have structural units (II) to (IV) or other structural units. [B] The polymer is a polymer different from the [A] polymer. [B] The polymer preferably has structural unit (II), and has structural unit (III) and structural unit (IV), and other structural units other than structural unit (III) to structural unit (IV). May be.
(構造単位(I))
構造単位(I)は、酸解離性基を含む構造単位である。[A]重合体が構造単位(I)を有することで、当該化学増幅型レジスト材料の感度及びリソグラフィ性能をより向上させることができる。構造単位(I)としては、例えば下記式(a−1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1)」ともいう)、下記式(a−2)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−2)」ともいう)等が挙げられる。下記式(a−1)及び(a−2)中、−CRA2RA3RA4及び−CRA6RA7RA8で表される基は酸解離性基である。
(Structural unit (I))
The structural unit (I) is a structural unit containing an acid dissociable group. [A] Since the polymer has the structural unit (I), the sensitivity and lithography performance of the chemically amplified resist material can be further improved. Examples of the structural unit (I) include a structural unit represented by the following formula (a-1) (hereinafter also referred to as “structural unit (I-1)”), and a structure represented by the following formula (a-2). A unit (hereinafter also referred to as “structural unit (I-2)”). In the following formulas (a-1) and (a-2), groups represented by —CR A2 R A3 R A4 and —CR A6 R A7 R A8 are acid dissociable groups.
上記式(a−1)中、RA1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。RA2は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。RA3及びRA4は、それぞれ独立して炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基若しくは炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基であるか、又はこれらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造を表す。
上記式(a−2)中、RA5は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。RA6は、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基である。RA7及びRA8は、それぞれ独立して、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基である。LAは、単結合、−O−、−COO−又は−CONH−である。
In the above formula (a-1), R A1 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R A2 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A3 and R A4 are each independently a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, or these groups are An alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of carbon atoms bonded to each other and bonded thereto is represented.
In the above formula (a-2), R A5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R A6 is a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R A7 and R A8 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. L A is a single bond, -O -, - COO- or -CONH-.
上記RA2、RA6、RA7及びRA8で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜30の鎖状炭化水素基、炭素数3〜30の脂環式炭化水素基、炭素数6〜30の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 As a C1-C20 monovalent hydrocarbon group represented by said R <A2 > , R < A6> , R <A7> and R <A8 >, for example, a C1-C30 chain | strand-shaped hydrocarbon group, C3-C30 Examples thereof include alicyclic hydrocarbon groups and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms.
上記炭素数1〜30の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an i-propyl group;
An alkenyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group;
Examples thereof include alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group and butynyl group.
上記炭素数3〜30の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基等の飽和単環炭化水素基;
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の不飽和単環炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプタニル基、ビシクロ[2.2.2]オクタニル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニル基等の飽和多環炭化水素基;
ビシクロ[2.2.1]ヘプテニル基、ビシクロ[2.2.2]オクテニル基等の不飽和多環炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms include a saturated simple group such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, a cyclooctyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group. A cyclic hydrocarbon group;
Unsaturated monocyclic hydrocarbon groups such as cyclopropenyl group, cyclobutenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclooctenyl group, cyclodecenyl group;
Saturated polycyclic hydrocarbon groups such as bicyclo [2.2.1] heptanyl group, bicyclo [2.2.2] octanyl group, tricyclo [3.3.1.1 3,7 ] decanyl group;
And unsaturated polycyclic hydrocarbon groups such as a bicyclo [2.2.1] heptenyl group and a bicyclo [2.2.2] octenyl group.
上記炭素数6〜30の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば
フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントリル基、メチルアントリル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, naphthyl group, methylnaphthyl group, anthryl group, and methylanthryl group;
Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and anthrylmethyl group.
上記RA2としては、鎖状炭化水素基及びシクロアルキル基が好ましく、アルキル基及びシクロアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基及びアダマンチル基がさらに好ましい。 R A2 is preferably a chain hydrocarbon group and a cycloalkyl group, more preferably an alkyl group and a cycloalkyl group, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, and an adamantyl group. Further preferred.
上記RA3並びにRA4で表される炭素数1〜20の1価の鎖状炭化水素基及び炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば上記RA2、RA6、RA7及びRA8で例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms represented by the above R A3 and R A4 include, for example, the above R A2 and R A6. , Groups similar to those exemplified for R A7 and R A8 .
上記RA3及びRA4の基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の脂環構造としては、例えば
シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロペンテン構造、シクロペンタジエン構造、シクロヘキサン構造、シクロオクタン構造、シクロデカン構造等の単環のシクロアルカン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造などが挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 3 to 20 ring members composed of the R A3 and R A4 groups together with the carbon atom to which they are bonded include a cyclopropane structure, a cyclobutane structure, a cyclopentane structure, a cyclopentene structure, a cyclopentane structure, and the like. Monocyclic cycloalkane structures such as pentadiene structure, cyclohexane structure, cyclooctane structure, cyclodecane structure;
Examples thereof include polycyclic cycloalkane structures such as a norbornane structure, an adamantane structure, a tricyclodecane structure, and a tetracyclododecane structure.
上記RA3及びRA4としては、アルキル基、これらの基が互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される単環のシクロアルカン構造、ノルボルナン構造及びアダマンタン構造が好ましく、メチル基、エチル基、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造及びアダマンタン構造がより好ましい。 R A3 and R A4 are preferably an alkyl group, a monocyclic cycloalkane structure, a norbornane structure, and an adamantane structure that are formed together with a carbon atom in which these groups are combined with each other, and are a methyl group, an ethyl group, A cyclopentane structure, a cyclohexane structure, and an adamantane structure are more preferable.
上記RA6、RA7及びRA8で表される炭素数1〜20の1価のオキシ炭化水素基としては、例えば上記RA2、RA6、RA7及びRA8の炭素数1〜20の1価の炭化水素基として例示したものの炭素−炭素間に酸素原子を含む基等が挙げられる。 Examples of the monovalent oxyhydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R A6 , R A7 and R A8 include 1 to 20 carbon atoms of R A2 , R A6 , R A7 and R A8. Examples of the valent hydrocarbon group include a group containing an oxygen atom between carbon and carbon.
上記RA6、RA7及びRA8としては、鎖状炭化水素基と、酸素原子を含む脂環式炭化水素基とが好ましい。 As said R <A6> , R <A7> and R <A8> , a chain hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group containing an oxygen atom are preferable.
上記LAとしては、単結合及び−COO−が好ましく、単結合がより好ましい。 As the L A, a single bond and -COO- is more preferably a single bond.
上記RA1としては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 R A1 is preferably a hydrogen atom and a methyl group, more preferably a methyl group, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (I).
上記RA5としては、構造単位(I)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。 R A5 is preferably a hydrogen atom and a methyl group, and more preferably a hydrogen atom, from the viewpoint of copolymerization of the monomer that gives the structural unit (I).
構造単位(I−1)としては、例えば下記式(a−1−a)〜(a−1−d)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−1−a)〜(I−1−d)」ともいう)等が挙げられる。構造単位(I−2)としては、下記式(a−2−a)で表される構造単位(以下、「構造単位(I−2−a)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the structural unit (I-1) include structural units represented by the following formulas (a-1-a) to (a-1-d) (hereinafter referred to as “structural units (I-1-a) to (I -1-d) ”) and the like. Examples of the structural unit (I-2) include a structural unit represented by the following formula (a-2-a) (hereinafter also referred to as “structural unit (I-2-a)”).
上記式(a−1−a)〜(a−1−d)中、RA1〜RA4は、上記式(a−1)と同義である。naは、1〜4の整数である。上記式(a−2−a)中、RA5〜RA8は、上記式(a−2)と同義である。 In the formulas (a-1-a) to (a-1-d), R A1 to R A4 have the same meanings as the formula (a-1). n a is an integer of 1 to 4. In the above formula (a-2-a), R A5 to R A8 have the same meanings as the above formula (a-2).
naとしては、1、2及び4が好ましく、1がより好ましい。 The n a, preferably 1, 2 and 4, more preferably 1.
構造単位(I−1−a)〜(I−1−d)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural units (I-1-a) to (I-1-d) include structural units represented by the following formulas.
上記式中、RA1は、上記式(a−1)と同義である。 In the above formula, R A1 has the same meaning as the above formula (a-1).
構造単位(I−2)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (I-2) include a structural unit represented by the following formula.
上記式中、RA5は上記式(a−2)と同義である。 In the above formula, R A5 has the same meaning as in the above formula (a-2).
構造単位(I)としては構造単位(I−1−a)〜(I−1−d)が好ましく、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−i−プロピル−2−アダマンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−メチル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−エチル−1−シクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−i−プロピル−1−シクロペンチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、2−シクロヘキシルプロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、及び2−(アダマンタン−1−イル)プロパン−2−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。 As the structural unit (I), structural units (I-1-a) to (I-1-d) are preferable, and a structural unit derived from 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-i-propyl- Structural unit derived from 2-adamantyl (meth) acrylate, structural unit derived from 1-methyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, structural unit derived from 1-ethyl-1-cyclohexyl (meth) acrylate, 1-i A structural unit derived from -propyl-1-cyclopentyl (meth) acrylate, a structural unit derived from 2-cyclohexylpropan-2-yl (meth) acrylate, and 2- (adamantan-1-yl) propan-2-yl ( A structural unit derived from (meth) acrylate is more preferred.
[A]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(I)の含有割合の下限としては、10モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、25モル%がさらに好ましく、30モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、80モル%が好ましく、70モル%がより好ましく、65モル%がさらに好ましく、60モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料から形成されるレジスト材料膜のパターン露光部と非露光部との現像液に対する溶解コントラストを十分に確保することができ、その結果、解像性等が向上する。 [A] As a minimum of the content rate of structural unit (I) with respect to all the structural units which constitute a polymer, 10 mol% is preferred, 20 mol% is more preferred, 25 mol% is still more preferred, and 30 mol% is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 80 mol%, more preferably 70 mol%, further preferably 65 mol%, particularly preferably 60 mol%. By setting the content ratio within the above range, it is possible to sufficiently ensure the dissolution contrast of the resist material film formed from the chemically amplified resist material with respect to the developer in the pattern exposed portion and the non-exposed portion, as a result. , Resolution and the like are improved.
(構造単位(II))
構造単位(II)は、フッ素原子を含む構造単位である(但し、構造単位(I)に該当するものを除く)。構造単位(II)は、通常塩構造を含まない。この構造単位(II)としては、例えば下記式(f−1)〜(f−4)で表される構造単位等が挙げられる。
(Structural unit (II))
The structural unit (II) is a structural unit containing a fluorine atom (except for those corresponding to the structural unit (I)). The structural unit (II) usually does not contain a salt structure. Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formulas (f-1) to (f-4).
上記式(f−1)中、RF1は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。LF1は、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO2−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。RF2は、炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。
上記式(f−2)中、RF3は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。LF2は、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO2−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。RF4は、単結合、炭素数1〜20の(u+1)価の炭化水素基、又はこの炭化水素基のRF5側の末端に酸素原子、硫黄原子、−NRFF1−、カルボニル基、−CO−O−若しくは−CO−NH−が結合した構造である。RFF1は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。RF5は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。LF3は、単結合又は炭素数1〜20の2価のフッ素化鎖状炭化水素基である。A1は、酸素原子、−NRFF2−、−CO−O−*又は−SO2−O−*である。RFF2は、水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。*は、RF6に結合する部位を示す。RF6は、水素原子又は炭素数1〜30の1価の有機基である。uは、1〜3の整数である。但し、uが1の場合、RF4は単結合であってもよい。uが2又は3の場合、複数のRF5は同一でも異なっていてもよく、複数のLF3は同一でも異なっていてもよく、複数のA1は同一でも異なっていてもよく、複数のRF6は同一でも異なっていてもよい。
上記式(f−3)中、RF7は、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又は炭素数2〜20の1価のカルボニルオキシ炭化水素基である。LF4は、単結合、酸素原子、硫黄原子、−CO−O−、−SO2−O−NH−、−CO−NH−又は−O−CO−NH−である。RF8は、単結合又は炭素数1〜20の2価の有機基である。RF9及びRF10は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。但し、RF9及びRF10のいずれかはフッ素化アルキル基である。vは、1〜3の整数である。vが2又は3の場合、複数のRF9は同一でも異なっていてもよく、複数のRF10は同一でも異なっていてもよい。
上記式(f−4)中、RF11は、水素原子、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。RF12及びRF13は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又は炭素数1〜20の1価の有機基である。wは1〜4の整数である。wが2以上の場合、複数のRF12は同一でも異なっていてもよく、複数のRF13は同一でも異なっていてもよい。1又は複数のRF12及び1又は複数のRF13のうちの2つ以上は、互いに合わせられこれらが結合する炭素原子又は炭素鎖と共に構成される環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。RF14及びRF15は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜20の1価の有機基である。但し、RF14及びRF15のうちの少なくとも一方は、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜20の1価の有機基である。RF14とRF15とは、互いに合わせられこれらが結合する炭素原子と共に構成される環員数3〜20の環構造を形成していてもよい。
In said formula (f-1), R <F1> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. L F1 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH—, or —O—CO—NH—. R F2 is a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
In said formula (f-2), R <F3> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. L F2 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH—, or —O—CO—NH—. R F4 is a single bond, a (u + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or an oxygen atom, a sulfur atom, —NR FF1 —, a carbonyl group, —CO at the terminal of R F5 side of this hydrocarbon group. A structure in which —O— or —CO—NH— is bonded. R FF1 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. R F5 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. L F3 is a single bond or a divalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A 1 is an oxygen atom, —NR FF2 —, —CO—O— *, or —SO 2 —O— *. R FF2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. * Indicates a site that binds to R F6 . R F6 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. u is an integer of 1 to 3. However, when u is 1, R F4 may be a single bond. When u is 2 or 3, a plurality of R F5 may be the same or different, a plurality of L F3 may be the same or different, a plurality of A 1 may be the same or different, and a plurality of R F6 may be the same or different.
In formula (f-3), R F7 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a monovalent carbonyloxy hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms. L F4 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, —CO—O—, —SO 2 —O—NH—, —CO—NH—, or —O—CO—NH—. R F8 is a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. R F9 and R F10 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. However, one of R F9 and R F10 is a fluorinated alkyl group. v is an integer of 1 to 3. When v is 2 or 3, a plurality of R F9 may be the same or different, and a plurality of R F10 may be the same or different.
In said formula (f-4), R <F11> is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group. R F12 and R F13 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. w is an integer of 1-4. When w is 2 or more, the plurality of R F12 may be the same or different, and the plurality of R F13 may be the same or different. Two or more of one or more of R F12 and one or more of R F13 form a ring structure having 3 to 20 ring members that is combined with a carbon atom or a carbon chain to which they are bonded together. Also good. R F14 and R F15 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. However, at least one of R F14 and R F15 is a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom. R F14 and R F15 may be combined with each other to form a ring structure with 3 to 20 ring members that is configured together with the carbon atom to which they are bonded.
上記RF1、RF3及びRF11としては、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。上記RF7としては、水素原子、メチル基及び1価のカルボニルオキシ炭化水素基が好ましく、メチル基及びアルコキシカルボニル基がより好ましく、メチル基及びエトキシカルボニル基がさらに好ましい。 As said R <F1 > , R < F3> and R <F11> , a hydrogen atom and a methyl group are preferable and a methyl group is more preferable. As R F7 , a hydrogen atom, a methyl group, and a monovalent carbonyloxy hydrocarbon group are preferable, a methyl group and an alkoxycarbonyl group are more preferable, and a methyl group and an ethoxycarbonyl group are further preferable.
上記LF1、LF2及びLF4としては、単結合、酸素原子及び−CO−O−が好ましく、−CO−O−がより好ましい。 As said L <F1> , L <F2> and L <F4> , a single bond, an oxygen atom, and -CO-O- are preferable, and -CO-O- is more preferable.
上記RF2で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、炭素数1〜20の1価の炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換したものが挙げられる。上記炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば上記RA2、RA6、RA7及びRA8で例示したものと同様の基等が挙げられる。 The monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R F2, replacing part or all of the hydrogen atoms included in the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms with a fluorine atom The thing which was done is mentioned. Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include groups similar to those exemplified for the above R A2 , R A6 , R A7 and R A8 .
上記RF2としては、フッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましく、フッ素化メチル基及びフッ素化エチル基がさらに好ましい。 As R F2 , a fluorinated chain hydrocarbon group is preferable, a fluorinated alkyl group is more preferable, and a fluorinated methyl group and a fluorinated ethyl group are further preferable.
上記RF4で表される炭素数1〜20の(u+1)価の炭化水素基としては、例えば上記RA2、RA6、RA7及びRA8で例示した炭素数1〜20の1価の炭化水素基から、さらにu個の水素原子を除いたもの等が挙げられる。 Examples of the (u + 1) -valent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R F4 include monovalent carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms exemplified by R A2 , R A6 , R A7 and R A8. Examples include those obtained by further removing u hydrogen atoms from a hydrogen group.
上記RFF1としては、水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基及びエチル基がより好ましい。 As said RFF1 , a hydrogen atom and a C1-C10 alkyl group are preferable, and a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group are more preferable.
上記RF4としては、単結合、炭素数1〜20の(u+1)価の鎖状炭化水素基、及び炭素数6〜20の(u+1)価の芳香族炭化水素基が好ましく、単結合、炭素数1〜10の(u+1)価の鎖状炭化水素基及び炭素数6〜10の(u+1)価の芳香族炭化水素基がさらに好ましい。 As R F4 , a single bond, a (u + 1) -valent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and an (u + 1) -valent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms are preferable. A (u + 1) -valent chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and a (u + 1) -valent aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms are more preferable.
上記RF5及びRF8で表される炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば2価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R F5 and R F8 include a divalent hydrocarbon group, divalent at the carbon-carbon end of the hydrocarbon group or at the terminal on the bond side. Groups containing a heteroatom-containing group, a group in which part or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a substituent, and the like.
上記炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、例えば
メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基等のアルカンジイル基;
エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基等のアルケンジイル基;
エチンジイル基、プロピンジイル基、ブチンジイル基等のアルキンジイル基などの鎖状炭化水素基;
シクロプロパンジイル基、シクロブタンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等の単環のシクロアルカンジイル基;
シクロプロペンジイル基、シクロブテンジイル基等の単環のシクロアルケンジイル基;
ノルボルナンジイル基、アダマンタンジイル基、トリシクロデカンジイル基、テトラシクロドデカンジイル基等の多環のシクロアルカンジイル基;
ノルボルネンジイル基、トリシクロデセンジイル基等の多環のシクロアルケンジイル基などの脂環式炭化水素基;
ベンゼンジイル基、トルエンジイル基、キシレンジイル基、ナフタレンジイル基等のアレーンジイル基;
ベンゼンジイルメタンジイル基、ナフタレンジイルシクロヘキサンジイル基等のアレーンジイル(シクロ)アルカンジイル基などの芳香族炭化水素基などが挙げられる。
Examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include alkanediyl groups such as methanediyl group, ethanediyl group, propanediyl group, and butanediyl group;
Alkenediyl groups such as ethenediyl group, propenediyl group, butenediyl group;
Chain hydrocarbon groups such as alkynediyl groups such as ethynediyl, propynediyl, butynediyl;
Monocyclic cycloalkanediyl groups such as cyclopropanediyl group, cyclobutanediyl group, cyclopentanediyl group, cyclohexanediyl group;
Monocyclic cycloalkenediyl groups such as cyclopropenediyl group and cyclobutenediyl group;
A polycyclic cycloalkanediyl group such as a norbornanediyl group, an adamantanediyl group, a tricyclodecanediyl group, a tetracyclododecanediyl group;
An alicyclic hydrocarbon group such as a polycyclic cycloalkenediyl group such as a norbornenediyl group or a tricyclodecenediyl group;
Arenediyl groups such as benzenediyl group, toluenediyl group, xylenediyl group, naphthalenediyl group;
Aromatic hydrocarbon groups such as arenediyl (cyclo) alkanediyl groups such as benzenediylmethanediyl group and naphthalenediylcyclohexanediyl group.
上記ヘテロ原子含有基とは、構造中に2価以上のヘテロ原子を有する基をいう。上記ヘテロ原子含有基は、ヘテロ原子を1個有してもよく、2個以上有してもよい。ここで「ヘテロ原子」とは、水素原子及び炭素原子以外の原子をいう。上記ヘテロ原子含有基は、ヘテロ原子のみを有していてもよい。 The hetero atom-containing group refers to a group having a divalent or higher valent hetero atom in the structure. The hetero atom-containing group may have one hetero atom or two or more hetero atoms. Here, the “hetero atom” refers to an atom other than a hydrogen atom and a carbon atom. The heteroatom-containing group may have only a heteroatom.
上記ヘテロ原子含有基が有する2価以上のヘテロ原子としては、2価以上の原子価を有するヘテロ原子であれば特に限定されないが、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子等が挙げられる。 The divalent or higher valent heteroatom of the heteroatom-containing group is not particularly limited as long as it is a diatomic or higher valent heteroatom. For example, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, A boron atom etc. are mentioned.
上記ヘテロ原子含有基としては、例えば−O−、−S−、−NRHE−、−PRHE−、−SO−、−SO2−、−SO2O−、−OPO(ORHE)O−、−PO2−、−PO2O−、−CO−、−COO−、−COS−、−CONRHE−、−OCOO−、−OCOS−、−OCONRHE−、−SCONRHE−、−SCSNRHE−、−SCSS−基等が挙げられる。ここでRHEは、水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。 Examples of the hetero atom-containing group include —O—, —S—, —NR HE —, —PR HE —, —SO—, —SO 2 —, —SO 2 O—, —OPO (OR HE ) O—. , -PO 2 -, - PO 2 O -, - CO -, - COO -, - COS -, - CONR HE -, - OCOO -, - OCOS -, - OCONR HE -, - SCONR HE -, - SCSNR HE -, -SCSS- group, etc. are mentioned. Here, R HE is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ニトロ基、シアノ基などが挙げられる。 Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, nitro group and cyano group.
上記RF5及びRF8としては、単結合、炭素数1〜20の2価の炭化水素基及び2価の炭化水素基の炭素−炭素間に酸素原子を含む基が好ましく、単結合、炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基、2価の鎖状炭化水素基の炭素−炭素間に酸素原子を含む基及び炭素数1〜20の2価の芳香族炭化水素基がより好ましく、単結合、アルカンジイル基、アルカンジイルオキシアルカンジイル基及びアレーンジイル基がさらに好ましい。 R F5 and R F8 are preferably a single bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a group containing an oxygen atom between carbon-carbon atoms of the divalent hydrocarbon group. A divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 and a group containing an oxygen atom between carbon and carbon of the divalent chain hydrocarbon group and a divalent aromatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms are more preferable. More preferred are a single bond, an alkanediyl group, an alkanediyloxyalkanediyl group and an arenediyl group.
上記LF3で表される炭素数1〜20の2価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、例えば上記RF5及びRF8で例示した2価の鎖状炭化水素基の有する水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。 Examples of the divalent fluorinated chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by L F3 include one of hydrogen atoms possessed by the divalent chain hydrocarbon group exemplified by the above R F5 and R F8. Examples include groups in which part or all are substituted with fluorine atoms.
上記LF3としては、単結合及び炭素数1〜10の2価のフッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、単結合及び炭素数1〜10のフッ素化アルカンジイル基がより好ましい。 As said LF3 , a single bond and a C1-C10 bivalent fluorinated chain hydrocarbon group are preferable, and a single bond and a C1-C10 fluorinated alkanediyl group are more preferable.
上記A1としては、酸素原子及び−CO−O−が好ましい。 The above-mentioned A 1, oxygen atom and -CO-O- are preferable.
上記RFF2としては、水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基及びエチル基がより好ましい。 As said RFF2 , a hydrogen atom and a C1-C10 alkyl group are preferable, and a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group are more preferable.
上記RF6、RF12、RF13、RF14及びRF15で表される炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子含有基を含む基、これらの基の水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R F6 , R F12 , R F13 , R F14, and R F15 include a monovalent hydrocarbon group and a carbon-carbon bond of the hydrocarbon group. Alternatively, a group containing a divalent heteroatom-containing group at the terminal on the bond side, a group in which part or all of the hydrogen atoms of these groups are substituted with a substituent, and the like can be given.
上記1価の炭化水素基としては、例えば上記RA2、RA6、RA7及びRA8で例示したものと同様の基等が挙げられる。上記ヘテロ原子含有基及び置換基としては、例えば上記RF5及びRF8において例示したものと同様の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group include the same groups as those exemplified for R A2 , R A6 , R A7 and R A8 . Examples of the heteroatom-containing group and substituent include the same groups as those exemplified for R F5 and R F8 above.
上記RF6としては、水素原子及び炭素数1〜30の1価の鎖状炭化水素基が好ましく、水素原子及び炭素数1〜30のアルキル基がより好ましく、水素原子及び炭素数1〜10のアルキル基がさらに好ましい。但し、上記LF3が単結合の場合、上記RF6はフッ素原子を有することが好ましい。 As R F6 , a hydrogen atom and a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms are preferable, a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms are more preferable, and a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms are preferable. More preferred is an alkyl group. However, when L F3 is a single bond, R F6 preferably has a fluorine atom.
上記RF12及びRF13としては、水素原子及び炭素数1〜12の1価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜12の1価の炭化水素基がより好ましく、フェニル基、シクロアルキル基、及びヒドロキシ基で置換されたフッ素原子含有アルキル基がさらに好ましい。 R F12 and R F13 are preferably a hydrogen atom and a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, a cycloalkyl group, And a fluorine atom-containing alkyl group substituted with a hydroxy group is more preferable.
上記RF14及びRF15としては、水素原子、炭素数1〜12の1価の炭化水素基及び炭素数3〜12の1価のヒドロキシ置換フッ素化炭化水素基が好ましく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数3〜12のヒドロキシフッ素化アルキル基がより好ましく、水素原子、メチル基、エチル基及びヒドロキシジ(トリフルオロメチル)エチル基がさらに好ましい。 R F14 and R F15 are preferably a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and a monovalent hydroxy-substituted fluorinated hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms. ˜12 alkyl groups and C 3-12 hydroxyfluorinated alkyl groups are more preferred, and hydrogen atom, methyl group, ethyl group and hydroxydi (trifluoromethyl) ethyl group are more preferred.
上記RF9及びRF10としては、メチル基、エチル基、プロピル基、フッ素化メチル基、フッ素化エチル基及びフッ素化プロピル基が好ましく、フッ素化メチル基及びフッ素化エチル基がより好ましく、フッ素化メチル基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。 R F9 and R F10 are preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a fluorinated methyl group, a fluorinated ethyl group and a fluorinated propyl group, more preferably a fluorinated methyl group and a fluorinated ethyl group, and a fluorinated group. A methyl group is more preferable, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
上記uとしては、1及び2が好ましく、1がより好ましい。上記vとしては、1及び2が好ましく、1がより好ましい。上記wとしては、1及び2が好ましく、1がより好ましい。 As said u, 1 and 2 are preferable and 1 is more preferable. As said v, 1 and 2 are preferable and 1 is more preferable. As said w, 1 and 2 are preferable and 1 is more preferable.
構造単位(II)としては、下記式で表される構造単位が好ましい。 As the structural unit (II), a structural unit represented by the following formula is preferred.
上記式中、RF1は、上記式(f−1)と同義である。RF7は、上記式(f−3)と同義である。 In the above formula, R F1 has the same meaning as the above formula (f-1). R F7 has the same meaning as in the above formula (f-3).
[A]重合体が構造単位(II)を有する場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(II)の含有割合の下限としては、3モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、EUV等をパターン露光光とした場合における感度をより向上できる。一方、上記含有割合が上記上限を超えると、レジストパターンの断面形状における矩形性が低下するおそれがある。 [A] When the polymer has the structural unit (II), the lower limit of the content ratio of the structural unit (II) to all structural units constituting the [A] polymer is preferably 3 mol%, and 5 mol% More preferred is 10 mol%. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 40 mol% is preferable, 35 mol% is more preferable, and 30 mol% is further more preferable. By making the said content rate into the said range, the sensitivity in case EUV etc. are used as pattern exposure light can be improved more. On the other hand, when the said content rate exceeds the said upper limit, there exists a possibility that the rectangularity in the cross-sectional shape of a resist pattern may fall.
(1)重合体成分が[B]重合体を含み、[B]重合体が構造単位(II)を有する場合、[B]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(II)の下限としては、3モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、40モル%が好ましく、35モル%がより好ましく、30モル%がさらに好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、EUV等をパターン露光光とした場合における感度をより向上できる。一方、上記含有割合が上記上限を超えると、レジストパターンの断面形状における矩形性が低下するおそれがある。 (1) When the polymer component includes the [B] polymer and the [B] polymer has the structural unit (II), the lower limit of the structural unit (II) with respect to all the structural units constituting the [B] polymer Is preferably 3 mol%, more preferably 5 mol%, still more preferably 10 mol%. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 40 mol% is preferable, 35 mol% is more preferable, and 30 mol% is further more preferable. By making the said content rate into the said range, the sensitivity in case EUV etc. are used as pattern exposure light can be improved more. On the other hand, when the said content rate exceeds the said upper limit, there exists a possibility that the rectangularity in the cross-sectional shape of a resist pattern may fall.
(構造単位(III))
構造単位(III)は、フェノール性水酸基を含む構造単位である(但し、構造単位(I)及び構造単位(II)に該当するものを除く)。[A]重合体又は[B]重合体が構造単位(III)を有することで、後述するパターン露光工程においてKrFエキシマレーザー光、EUV(極端紫外線)、電子線等を照射する場合における感度をより向上することができる。
(Structural unit (III))
The structural unit (III) is a structural unit containing a phenolic hydroxyl group (except for those corresponding to the structural unit (I) and the structural unit (II)). Since the [A] polymer or the [B] polymer has the structural unit (III), the sensitivity in the case of irradiation with KrF excimer laser light, EUV (extreme ultraviolet), electron beam or the like in the pattern exposure process described later is further increased. Can be improved.
上記フェノール性水酸基を含む芳香環の有する水素原子の一部又は全部は、置換基により置換されていてもよい。この置換基としては、例えば上記RF5及びRF8において例示した基と同様のもの等が挙げられる。 Part or all of the hydrogen atoms of the aromatic ring containing the phenolic hydroxyl group may be substituted with a substituent. Examples of this substituent include the same groups as those exemplified for R F5 and R F8 above.
構造単位(III)としては、下記式(h−1)〜(h−6)で表される構造単位(以下、「構造単位(III−1)〜(III−6)」ともいう)等が挙げられる。 Examples of the structural unit (III) include structural units represented by the following formulas (h-1) to (h-6) (hereinafter also referred to as “structural units (III-1) to (III-6)”). Can be mentioned.
上記式(h−1)〜(h−6)中、RAF1は、水素原子又はメチル基である。 In the above formulas (h-1) to (h-6), R AF1 is a hydrogen atom or a methyl group.
上記RAF1としては、水素原子が好ましい。 As said RAF1 , a hydrogen atom is preferable.
構造単位(III)としては、構造単位(III−1)及び(III−2)が好ましく、(III−1)がより好ましい。 As the structural unit (III), structural units (III-1) and (III-2) are preferable, and (III-1) is more preferable.
[A]重合体が構造単位(III)を有する場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(III)の含有割合の下限としては、1モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料の感度をより向上させることができる。 [A] When the polymer has the structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) with respect to all the structural units constituting the [A] polymer is preferably 1 mol%, preferably 30 mol%. More preferred is 50 mol%. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, and 75 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, the sensitivity of the said chemically amplified resist material can be improved more.
(1)重合体成分が[B]重合体を含み、[B]重合体が構造単位(III)を有する場合、[B]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(III)の含有割合の下限としては、1モル%が好ましく、30モル%がより好ましく、50モル%がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、90モル%が好ましく、80モル%がより好ましく、75モル%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料の感度をより向上させることができる。 (1) When the polymer component includes the [B] polymer and the [B] polymer has the structural unit (III), the content ratio of the structural unit (III) to all the structural units constituting the [B] polymer Is preferably 1 mol%, more preferably 30 mol%, and even more preferably 50 mol%. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 90 mol% is preferable, 80 mol% is more preferable, and 75 mol% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, the sensitivity of the said chemically amplified resist material can be improved more.
なお、構造単位(III)には、フェノール性水酸基を含む芳香環の−OH基の水素原子をアセチル基等で置換した単量体を重合した後、得られた重合体をアミン存在下で加水分解反応する方法等により形成することができる構造も含まれる。 The structural unit (III) was polymerized with a monomer obtained by substituting the hydrogen atom of the —OH group of the aromatic ring containing a phenolic hydroxyl group with an acetyl group, etc., and then the resulting polymer was hydrolyzed in the presence of an amine. A structure that can be formed by a decomposition reaction method or the like is also included.
(構造単位(IV))
構造単位(IV)は、ラクトン構造、環状カーボネート構造、スルトン構造又はこれらの組み合わせを含む構造単位である(但し、構造単位(I)〜構造単位(III)に該当するものを除く)。[A]重合体及び[B]重合体は、構造単位(IV)をさらに有することで、現像液への溶解性をより適度なものに調整することができ、その結果、当該化学増幅型レジスト材料のリソグラフィ性能をより向上させることができる。当該化学増幅型レジスト材料から形成されるレジスト材料膜と基板との密着性を向上させることができる。ここで、ラクトン構造とは、−O−C(O)−で表される基を含む1つの環(ラクトン環)を有する構造をいう。環状カーボネート構造とは、−O−C(O)−O−で表される基を含む1つの環(環状カーボネート環)を有する構造をいう。スルトン構造とは、−O−S(O)2−で表される基を含む1つの環(スルトン環)を有する構造をいう。構造単位(IV)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。
(Structural unit (IV))
The structural unit (IV) is a structural unit containing a lactone structure, a cyclic carbonate structure, a sultone structure, or a combination thereof (except for those corresponding to the structural unit (I) to the structural unit (III)). [A] The polymer and the [B] polymer can further adjust the solubility in the developer by further including the structural unit (IV), and as a result, the chemically amplified resist The lithographic performance of the material can be further improved. Adhesion between the resist material film formed from the chemically amplified resist material and the substrate can be improved. Here, the lactone structure refers to a structure having one ring (lactone ring) including a group represented by —O—C (O) —. The cyclic carbonate structure refers to a structure having one ring (cyclic carbonate ring) including a group represented by —O—C (O) —O—. The sultone structure refers to a structure having one ring (sultone ring) including a group represented by —O—S (O) 2 —. Examples of the structural unit (IV) include a structural unit represented by the following formula.
上記式中、RALは水素原子、フッ素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R AL is a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group.
上記RALとしては、構造単位(IV)を与える単量体の共重合性の観点から、水素原子及びメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 As said RAL , a hydrogen atom and a methyl group are preferable from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer which gives structural unit (IV), and a methyl group is more preferable.
構造単位(IV)としては、これらの中で、ノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、オキサノルボルナンラクトン構造を含む構造単位、γ−ブチロラクトン構造を含む構造単位、エチレンカーボネート構造を含む構造単位、及びノルボルナンスルトン構造を含む構造単位が好ましく、ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、オキサノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シアノ置換ノルボルナンラクトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンラクトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ブチロラクトン−3−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ブチロラクトン−4−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、3,5−ジメチルブチロラクトン−3−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、4,5−ジメチルブチロラクトン−4−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、1−(ブチロラクトン−3−イル)シクロヘキサン−1−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、エチレンカーボネート−イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、シクロヘキセンカーボネート−イルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、ノルボルナンスルトン−イル(メタ)アクリレートに由来する構造単位、及びノルボルナンスルトン−イルオキシカルボニルメチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位がより好ましい。 As the structural unit (IV), among these, a structural unit containing a norbornane lactone structure, a structural unit containing an oxanorbornane lactone structure, a structural unit containing a γ-butyrolactone structure, a structural unit containing an ethylene carbonate structure, and norbornane sultone A structural unit containing a structure is preferable, a structural unit derived from norbornanelactone-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from oxanorbornanelactone-yl (meth) acrylate, and a cyano-substituted norbornanelactone-yl (meth) acrylate Structural unit, structural unit derived from norbornanelactone-yloxycarbonylmethyl (meth) acrylate, structural unit derived from butyrolactone-3-yl (meth) acrylate, butyrolactone-4-yl (meth) acrylate A structural unit derived from 3,5-dimethylbutyrolactone-3-yl (meth) acrylate, a structural unit derived from 4,5-dimethylbutyrolactone-4-yl (meth) acrylate, 1- (butyrolactone) -3-yl) cyclohexane-1-yl (meth) acrylate-derived structural unit, ethylene carbonate-ylmethyl (meth) acrylate-derived structural unit, cyclohexene carbonate-ylmethyl (meth) acrylate-derived structural unit, norbornane sultone -A structural unit derived from yl (meth) acrylate and a structural unit derived from norbornane sultone-yloxycarbonylmethyl (meth) acrylate are more preferred.
[A]重合体が構造単位(IV)を有する場合、[A]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(IV)の含有割合の下限としては、1モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料から形成されるレジスト材料膜と基板との密着性をより向上させることができる。 [A] When the polymer has a structural unit (IV), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) to all structural units constituting the [A] polymer is preferably 1 mol%, and 10 mol% More preferably, 20 mol% is more preferable, and 25 mol% is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 70 mol%, more preferably 65 mol%, still more preferably 60 mol%, and particularly preferably 55 mol%. By making the said content rate into the said range, the adhesiveness of the resist material film | membrane formed from the said chemically amplified resist material and a board | substrate can be improved more.
(1)重合体成分が[B]重合体を含み、[B]重合体が構造単位(IV)を有する場合、[B]重合体を構成する全構造単位に対する構造単位(IV)の含有割合の下限としては、1モル%が好ましく、10モル%がより好ましく、20モル%がさらに好ましく、25モル%が特に好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、70モル%が好ましく、65モル%がより好ましく、60モル%がさらに好ましく、55モル%が特に好ましい。上記含有割合を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料から形成されるレジスト材料膜と基板との密着性をより向上させることができる。 (1) When the polymer component includes the [B] polymer, and the [B] polymer has the structural unit (IV), the content ratio of the structural unit (IV) with respect to all the structural units constituting the [B] polymer. Is preferably 1 mol%, more preferably 10 mol%, further preferably 20 mol%, particularly preferably 25 mol%. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 70 mol%, more preferably 65 mol%, still more preferably 60 mol%, and particularly preferably 55 mol%. By making the said content rate into the said range, the adhesiveness of the resist material film | membrane formed from the said chemically amplified resist material and a board | substrate can be improved more.
[その他の構造単位]
[A]重合体及び[B]重合体は、構造単位(I)〜(IV)以外にその他の構造単位を有してもよい。その他の構造単位としては、例えば極性基を含む構造単位、非解離性の炭化水素基を含む構造単位等が挙げられる。上記極性基としては、例えばアルコール性水酸基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホンアミド基等が挙げられる。上記非解離性の炭化水素基としては、例えば直鎖状のアルキル基等が挙げられる。[A]重合体を構成する全構造単位に対する上記その他の構造単位の含有割合の上限としては、20モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。[B]重合体を構成する全構造単位に対する上記その他の構造単位の含有割合の上限としては、20モル%が好ましく、10モル%がより好ましい。
[Other structural units]
The [A] polymer and the [B] polymer may have other structural units in addition to the structural units (I) to (IV). Examples of other structural units include a structural unit containing a polar group and a structural unit containing a non-dissociable hydrocarbon group. Examples of the polar group include an alcoholic hydroxyl group, a carboxy group, a cyano group, a nitro group, and a sulfonamide group. Examples of the non-dissociable hydrocarbon group include a linear alkyl group. [A] As an upper limit of the content rate of the said other structural unit with respect to all the structural units which comprise a polymer, 20 mol% is preferable and 10 mol% is more preferable. [B] The upper limit of the content ratio of the other structural units with respect to all the structural units constituting the polymer is preferably 20 mol%, and more preferably 10 mol%.
[A]重合体及び[B]重合体の合計含有量の下限としては、当該化学増幅型レジスト材料の全固形分中、70質量%が好ましく、75質量%がより好ましく、80質量%がさらに好ましい。ここで「全固形分」とは、当該化学増幅型レジスト材料の溶媒以外の成分をいう。 The lower limit of the total content of the [A] polymer and the [B] polymer is preferably 70% by mass, more preferably 75% by mass, and more preferably 80% by mass in the total solid content of the chemically amplified resist material. preferable. Here, “total solid content” refers to components other than the solvent of the chemically amplified resist material.
[A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、その下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、3,000がさらに好ましく、5,000が特に好ましい。一方、[A]重合体のMwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、15,000が特に好ましい。[A]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[A]重合体のMwが上記下限より小さい場合、十分な耐熱性を有するレジスト材料膜が得られないおそれがある。逆に、[A]重合体のMwが上記上限を超える場合、レジスト材料膜の現像性が低下するおそれがある。 [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 1,000, more preferably 2,000, and 3,000. Is more preferable, and 5,000 is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the Mw of the [A] polymer is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [A] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said chemically amplified resist material improve. [A] When Mw of the polymer is smaller than the lower limit, a resist material film having sufficient heat resistance may not be obtained. Conversely, when the Mw of the [A] polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist material film may be lowered.
[A]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、通常1である。一方、上記比の上限としては、通常5であり、3が好ましく、2がさらに好ましい。 [A] The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is usually 1. On the other hand, the upper limit of the ratio is usually 5, preferably 3 and more preferably 2.
[B]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、その下限としては、1,000が好ましく、2,000がより好ましく、2,500がさらに好ましく、3,000が特に好ましい。一方、[B]重合体のMwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、20,000がさらに好ましく、15,000が特に好ましい。[B]重合体のMwを上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料の塗布性及び現像欠陥抑制性が向上する。[B]重合体のMwが上記下限より小さい場合、十分な耐熱性を有するレジスト材料膜が得られないおそれがある。逆に、[B]重合体のMwが上記上限を超える場合、レジスト材料膜の現像性が低下するおそれがある。 [B] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 1,000, more preferably 2,000, and 2,500. Is more preferable, and 3,000 is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the Mw of the [B] polymer is preferably 50,000, more preferably 30,000, still more preferably 20,000, and particularly preferably 15,000. [B] By making Mw of a polymer into the said range, the applicability | paintability and development defect inhibitory property of the said chemically amplified resist material improve. [B] If the Mw of the polymer is smaller than the lower limit, a resist material film having sufficient heat resistance may not be obtained. Conversely, if the Mw of the [B] polymer exceeds the above upper limit, the developability of the resist material film may be reduced.
[B]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対するMwの比(Mw/Mn)の下限としては、1が好ましい。一方、上記比の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましい。 [B] The lower limit of the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC of the polymer is preferably 1. On the other hand, the upper limit of the ratio is preferably 5, more preferably 3, and even more preferably 2.
なお、本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
GPCカラム:G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本(以上、東ソー社)
カラム温度:40℃
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
In addition, Mw and Mn of the polymer in this specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
GPC column: 2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL (above, Tosoh Corporation)
Column temperature: 40 ° C
Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene
[A]重合体及び[B]重合体は、分子量1,000以下の低分子量成分を含んでもよい。[A]重合体における低分子量成分の含有量の上限としては、1.0質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、0.3質量%がさらに好ましい。上記含有量の下限としては、例えば0.01質量%である。[B]重合体における低分子量成分の含有量の上限としては、1.0質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、0.3質量%がさらに好ましい。上記含有量の下限としては、例えば0.01質量%である。[A]重合体及び[B]重合体の低分子量成分の含有量を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料のリソグラフィ性能をより向上させることができる。 The [A] polymer and the [B] polymer may contain a low molecular weight component having a molecular weight of 1,000 or less. [A] The upper limit of the content of the low molecular weight component in the polymer is preferably 1.0% by mass, more preferably 0.5% by mass, and still more preferably 0.3% by mass. As a minimum of the above-mentioned content, it is 0.01 mass%, for example. [B] The upper limit of the content of the low molecular weight component in the polymer is preferably 1.0% by mass, more preferably 0.5% by mass, and still more preferably 0.3% by mass. As a minimum of the above-mentioned content, it is 0.01 mass%, for example. By setting the content of the low molecular weight component of the [A] polymer and the [B] polymer in the above range, the lithography performance of the chemically amplified resist material can be further improved.
なお、本明細書における重合体の低分子量成分の含有量は、以下の条件による高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて測定される値である。
カラム:ジーエルサイエンス社の「Inertsil ODA−25μmカラム」(4.6mmφ×250mm)
溶離液:アクリロニトリル/0.1質量%リン酸水溶液
流量:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
In addition, the content of the low molecular weight component of the polymer in the present specification is a value measured using high performance liquid chromatography (HPLC) under the following conditions.
Column: GL Science's “Inertsil ODA-25 μm column” (4.6 mmφ × 250 mm)
Eluent: Acrylonitrile / 0.1% by mass phosphoric acid aqueous solution Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0% by mass
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer
[A]重合体及び[B]重合体におけるフッ素原子含有率の下限としては、1質量%が好ましく、2質量%がより好ましく、4質量%がさらに好ましく、7質量%が特に好ましい。一方、上記含有率の上限としては、60質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。ここで重合体のフッ素原子含有率(質量%)は、13C−NMRスペクトル測定により求められる重合体の構造から算出することができる。 The lower limit of the fluorine atom content in the [A] polymer and the [B] polymer is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, further preferably 4% by mass, and particularly preferably 7% by mass. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 60 mass% is preferable, 40 mass% is more preferable, and 30 mass% is further more preferable. Here, the fluorine atom content (% by mass) of the polymer can be calculated from the structure of the polymer determined by 13 C-NMR spectrum measurement.
(1)重合体成分は、フッ素原子含有率の異なる2以上の重合体を有するとよい。このような(1)重合体成分としては、例えば[A]重合体及び[B]重合体を含み、かつ[A]重合体より[B]重合体のフッ素原子含有率が高いもの、[A]重合体及び[B]重合体を含み、かつ[B]重合体より[A]重合体のフッ素原子含有率が高いもの、フッ素原子含有率の異なる2以上の[A]重合体を含むもの、フッ素原子含有率の異なる2以上の[B]重合体を含むもの等が挙げられる。このように、(1)重合体成分がフッ素原子含有率の異なる2以上の重合体を有することで、フッ素原子含有率が高い重合体をレジスト材料膜表層に偏在化させ、撥水性重合体添加剤として機能させることができる。その結果、レジスト材料膜からの(2)成分等の溶出を抑制できるとともに、レジスト材料膜表面の動的接触角を向上し、優れた水切れ特性を発揮させることができる。これにより、後述する液浸露光を行う場合に高速スキャン露光が可能となる。 (1) The polymer component may have two or more polymers having different fluorine atom contents. Examples of such (1) polymer component include [A] polymer and [B] polymer, and [B] polymer having a higher fluorine atom content than [A] polymer, [A] ] Containing a polymer and [B] polymer, and [A] polymer having higher fluorine atom content than [B] polymer, or containing two or more [A] polymers having different fluorine atom contents And those containing two or more [B] polymers having different fluorine atom contents. As described above, (1) the polymer component has two or more polymers having different fluorine atom contents, so that a polymer having a high fluorine atom content is unevenly distributed in the resist material film surface layer, and a water-repellent polymer is added. It can function as an agent. As a result, elution of the component (2) and the like from the resist material film can be suppressed, the dynamic contact angle on the resist material film surface can be improved, and excellent drainage characteristics can be exhibited. This enables high-speed scan exposure when performing immersion exposure described later.
([A]重合体及び[B]重合体の合成方法)
[A]重合体及び[B]重合体は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体をラジカル重合開始剤等の重合開始剤を使用し、適当な重合反応溶媒中で重合することにより製造できる。具体的な合成方法としては、例えば単量体及びラジカル重合開始剤を含有する溶液を重合反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、単量体を含有する溶液と、ラジカル重合開始剤を含有する溶液とを各別に重合反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル重合開始剤を含有する溶液とを各別に重合反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等が挙げられる。
([A] Polymer and [B] Polymer Synthesis Method)
The [A] polymer and the [B] polymer are obtained by polymerizing monomers corresponding to predetermined respective structural units in a suitable polymerization reaction solvent using a polymerization initiator such as a radical polymerization initiator. Can be manufactured. As a specific synthesis method, for example, a method of dropping a solution containing a monomer and a radical polymerization initiator into a polymerization reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction, a solution containing a monomer, , A method of dropping a solution containing a radical polymerization initiator separately into a polymerization reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction, a plurality of types of solutions containing each monomer, and initiation of radical polymerization Examples thereof include a method in which a solution containing an agent is dropped into a solution containing a polymerization reaction solvent or a monomer separately to cause a polymerization reaction.
上記ラジカル重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート等のアゾ系ラジカル開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤などが挙げられる。上記ラジカル重合開始剤としては、これらの中で、AIBN及びジメチル2,2’−アゾビスイソブチレートが好ましく、AIBNがより好ましい。これらのラジカル開始剤は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
Examples of the radical polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-cyclopropylpropylene). Pionitrile), azo radical initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile),
上記重合に使用される溶媒としては、例えば後述する当該化学増幅型レジスト材料が含有してもよい溶媒と同様のものを使用できる。 As the solvent used for the polymerization, for example, the same solvent as that which may be contained in the chemical amplification resist material described later can be used.
上記重合における反応温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。一方、上記反応温度の上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。上記重合における反応時間の下限としては、1時間が好ましい。一方、上記反応時間の上限としては、48時間が好ましく、24時間がより好ましい。 As a minimum of reaction temperature in the above-mentioned polymerization, 40 ° C is preferred and 50 ° C is more preferred. On the other hand, the upper limit of the reaction temperature is preferably 150 ° C, more preferably 120 ° C. The lower limit of the reaction time in the polymerization is preferably 1 hour. On the other hand, the upper limit of the reaction time is preferably 48 hours, more preferably 24 hours.
[A]重合体及び[B]重合体は、再沈殿法により回収することが好ましい。すなわち、反応終了後、反応液を再沈溶媒に投入することにより、目的の重合体を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して重合体を回収することもできる。 [A] The polymer and [B] polymer are preferably recovered by a reprecipitation method. That is, after completion of the reaction, the target polymer is recovered as a powder by introducing the reaction solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols, alkanes and the like can be used singly or in combination of two or more. In addition to the reprecipitation method, the polymer can be recovered by removing low molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like.
[(2)露光により感放射線性増感体と酸を発生する成分]
(2)成分は、露光(放射線照射)により感放射線性増感体及び酸を発生する成分である。(2)成分は、(a)感放射線性酸−増感体発生剤、(b)感放射線性増感体発生剤、及び(c)感放射線性酸発生剤の3つの成分のうち、(a)成分、(a)成分及び(b)成分、(a)成分及び(c)成分、(b)成分及び(c)成分、又は(a)〜(c)成分の全てを含有する。
[(2) Component that generates radiation-sensitive sensitizer and acid upon exposure]
The component (2) is a component that generates a radiation-sensitive sensitizer and an acid upon exposure (radiation irradiation). The component (2) includes (a) a radiation-sensitive acid-sensitizer generator, (b) a radiation-sensitive sensitizer generator, and (c) a radiation-sensitive acid generator. It contains all of a) component, (a) component and (b) component, (a) component and (c) component, (b) component and (c) component, or (a)-(c) component.
上記(a)感放射線性酸−増感体発生剤又は上記(c)感放射線性酸発生剤は、カチオン(I)とアニオン(I)とを含む[C1]化合物及びカチオン(II)とアニオン(II)とを含む[C2]化合物を有する。アニオン(II)はアニオン(I)と異なる。すなわち、上記(a)感放射線性酸−増感体発生剤又は上記(c)感放射線性酸発生剤は、カチオンとしてカチオン(I)及びカチオン(II)を有し、アニオンとしてアニオン(I)及びアニオン(II)を有する。カチオン(I)及びカチオン(II)は、オニウムカチオンであって、ラジカルに還元される際に放出するエネルギーが、共に5.0eV未満である。上記(a)感放射線性酸−増感体発生剤又は上記(c)感放射線性酸発生剤は、[C1]化合物及び[C2]化合物をそれぞれ1種単独で又は2種以上有していてもよい。 The (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generator or the (c) radiation-sensitive acid generator includes a [C1] compound containing a cation (I) and an anion (I), and a cation (II) and an anion. And [C2] compound containing (II). Anion (II) is different from anion (I). That is, the (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generator or the (c) radiation-sensitive acid generator has a cation (I) and a cation (II) as cations and an anion (I) as an anion. And having an anion (II). The cation (I) and the cation (II) are onium cations, and both release energy when reduced to radicals is less than 5.0 eV. The (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generator or the (c) radiation-sensitive acid generator has one or more [C1] compounds and [C2] compounds, respectively. Also good.
[C1]化合物及び[C2]化合物のうち、発生する酸の酸解離定数の逆数の対数値(pKa)が小さい方の化合物が、(1)重合体成分を現像液に可溶または不溶とする酸発生化合物として機能する。また他方の発生する酸のpKaが大きい方の化合物が酸拡散制御剤として機能する。 Of the compounds [C1] and [C2], the compound having the smaller logarithmic value (pKa) of the reciprocal of the acid dissociation constant of the acid generated is (1) the polymer component is soluble or insoluble in the developer. Functions as an acid generating compound. Further, the compound having the larger pKa of the other acid generated functions as an acid diffusion control agent.
(カチオン)
カチオン(I)及びカチオン(II)は、オニウムカチオンであって、ラジカルに還元される際に放出するエネルギーが、共に5.0eV未満である。
(Cation)
The cation (I) and the cation (II) are onium cations, and both release energy when reduced to radicals is less than 5.0 eV.
当該化学増幅型レジスト材料は、(a)感放射線性酸−増感体発生剤又は(c)感放射線性酸発生剤が、[C1]化合物及び[C2]化合物を有し、これらの化合物のカチオン(I)及びカチオン(II)がラジカルに還元される際に放出するエネルギーが共に5.0eV未満であることで、EUV等の250nm以下の波長を有する放射線をパターン露光光として用いた場合において良好な感度を維持しつつ優れたリソグラフィ性能を発揮することができる。当該化学増幅型レジスト材料が上記構成を備えることで上記効果を奏する理由については明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、(a)感放射線性酸−増感体発生剤又は(c)感放射線性酸発生剤が有するカチオンがラジカルに還元される際に放出するエネルギーを共に上記特定値未満とすることで、上記酸拡散制御剤として機能する化合物の光分解性を適度に低く制御してパターン未露光部における分解を抑制し、その結果、良好な感度を維持しつつ、リソグラフィ性能を向上することができると考えられる。 In the chemically amplified resist material, (a) a radiation-sensitive acid-sensitizer generator or (c) a radiation-sensitive acid generator has a [C1] compound and a [C2] compound. In the case where radiation having a wavelength of 250 nm or less, such as EUV, is used as pattern exposure light because the energy released when both cation (I) and cation (II) are reduced to radicals is less than 5.0 eV Excellent lithography performance can be exhibited while maintaining good sensitivity. Although the reason why the chemically amplified resist material has the above-described configuration provides the above-mentioned effect is not clear, it can be presumed as follows, for example. That is, both (a) the radiation-sensitive acid-sensitizer generating agent or (c) the energy released when the cation of the radiation-sensitive acid generator is reduced to radicals are both less than the specified value, When the photodegradability of the compound functioning as the acid diffusion control agent is controlled to be moderately low to suppress decomposition in the pattern unexposed area, and as a result, the lithography performance can be improved while maintaining good sensitivity. Conceivable.
上記カチオン(I)及びカチオン(II)のラジカルに還元される際に放出するエネルギーの上限としては、4.9eVが好ましく、4.8eVがより好ましい。下限としては、4.0eVが好ましく、4.2eVがより好ましい。 The upper limit of the energy released when reduced to the cation (I) and cation (II) radicals is preferably 4.9 eV, and more preferably 4.8 eV. As a minimum, 4.0 eV is preferred and 4.2 eV is more preferred.
上記カチオン(I)及びカチオン(II)の還元電位の下限としては、共に−3.0Vが好ましく、−2.5Vがより好ましく、−2.0Vがさらに好ましい。一方、上記還元電位の上限としては、共に−0.8Vが好ましく、−0.9Vがより好ましい。 The lower limit of the reduction potential of the cation (I) and the cation (II) is preferably −3.0V, more preferably −2.5V, and further preferably −2.0V. On the other hand, the upper limit of the reduction potential is preferably -0.8V, more preferably -0.9V.
上記化学増幅型レジスト材料中の全オニウムカチオンに対する上記カチオン(I)及び上記カチオン(II)の合計含有率の下限としては、80モル%が好ましく、85モル%がより好ましく、90モル%がさらに好ましい。上記カチオン(I)及び上記カチオン(II)の合計含有率を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料の感度及びリソグラフィ性能をより向上できる。 The lower limit of the total content of the cation (I) and the cation (II) with respect to all onium cations in the chemically amplified resist material is preferably 80 mol%, more preferably 85 mol%, and even more preferably 90 mol%. preferable. By making the total content rate of the said cation (I) and the said cation (II) into the said range, the sensitivity and lithography performance of the said chemically amplified resist material can be improved more.
カチオン(I)及びカチオン(II)としては、例えばX+で表される1価のオニウムカチオンである。上記X+で表される1価のオニウムカチオンとしては、例えば下記式(X−1)及び(X−2)で表されるカチオン(以下、「カチオン(X−1)」及び「カチオン(X−2)」ともいう)が挙げられる。 As the cation (I) and the cation (II), for example, a monovalent onium cation represented by X + is used. Examples of the monovalent onium cation represented by X + include cations represented by the following formulas (X-1) and (X-2) (hereinafter referred to as “cation (X-1)” and “cation (X -2) ").
X+としては、トリフェニルスルホニウムカチオンが好ましい。 X + is preferably a triphenylsulfonium cation.
(アニオン)
アニオン(I)及びアニオン(II)は、異なるアニオンである。
(Anion)
Anion (I) and anion (II) are different anions.
[C1]化合物及び[C2]化合物の少なくとも一方から発生する酸のpKaの上限としては、0が好ましく、−0.5がより好ましい。また、上記下限としては、−7が好ましく、−5がより好ましい。他方の化合物から発生する酸のpKaの上限としては、11.0が好ましく、10.5がより好ましい。また、上記下限としては、0が好ましく、1がより好ましく、2がさらに好ましい。上記酸のpKaを上記範囲とすることで、より優れたリソグラフィ性能を発揮することができる。なお、上記pKaは、ACD/ChemSketch(ACD/Labs 8.00 Release Product Version:8.08)により求めた計算値である。 The upper limit of the pKa of the acid generated from at least one of the [C1] compound and the [C2] compound is preferably 0, more preferably -0.5. Moreover, as said minimum, -7 is preferable and -5 is more preferable. The upper limit of the pKa of the acid generated from the other compound is preferably 11.0, and more preferably 10.5. Moreover, as said minimum, 0 is preferable, 1 is more preferable, and 2 is further more preferable. By setting the pKa of the acid within the above range, more excellent lithography performance can be exhibited. The pKa is a calculated value obtained by ACD / ChemSketch (ACD / Labs 8.00 Release Product Version: 8.08).
アニオン(I)及びアニオン(II)としては、例えばスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ビス(アルキルスルホニル)アミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等が挙げられる。 Examples of the anion (I) and the anion (II) include a sulfonate anion, a carboxylate anion, a bis (alkylsulfonyl) amide anion, and a tris (alkylsulfonyl) methide anion.
アニオン(I)及びアニオン(II)のうち、発生する酸の酸解離定数の逆数の対数値(pKa)が小さく、酸発生化合物のアニオンとして機能するアニオンとしては、下記一般式(XX)、(XXI)及び(XXII)で表される酸のアニオンが好ましく、下記一般式(XX)で表される酸のアニオンがより好ましい。 Among the anions (I) and (II), an anion that has a small logarithmic value (pKa) of the reciprocal of the acid dissociation constant of the generated acid and functions as an anion of the acid generating compound includes the following general formulas (XX), ( An anion of an acid represented by XXI) and (XXII) is preferred, and an anion of an acid represented by the following general formula (XX) is more preferred.
上記一般式(XX)、(XXI)及び(XXII)において、R18〜R21は、それぞれ独立して有機基を示す。上記有機基としては、例えばアルキル基、アリール基、これらの複数が連結された基等が挙げられる。有機基は、1位がフッ素原子若しくはフロロアルキル基で置換されたアルキル基、及びフッ素原子若しくはフロロアルキル基で置換されたフェニル基が好ましい。有機基がフッ素原子又はフロロアルキル基を有することにより、露光によって発生する酸の酸性度が上がり、感度が向上する傾向がある。ただし、有機基は末端に置換基としてフッ素原子を含有しないことが好ましい。 In the general formulas (XX), (XXI), and (XXII), R 18 to R 21 each independently represents an organic group. Examples of the organic group include an alkyl group, an aryl group, and a group in which a plurality of these groups are linked. The organic group is preferably an alkyl group substituted at the 1-position with a fluorine atom or a fluoroalkyl group, and a phenyl group substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. When the organic group has a fluorine atom or a fluoroalkyl group, the acidity of the acid generated by exposure increases, and the sensitivity tends to improve. However, the organic group preferably does not contain a fluorine atom as a substituent at the terminal.
[C1]化合物及び[C2]化合物のうち、発生する酸の酸解離定数の逆数の対数値(pKa)が小さく、酸発生化合物として機能するほうの化合物としては、下記式(1)で表されるものが好ましい。すなわち、酸発生化合物として機能するほうの化合物の酸のアニオンとしては、下記式(1)に記載の構造を有することが好ましい。 Among the compounds [C1] and [C2], the compound that has a small logarithmic value (pKa) of the reciprocal of the acid dissociation constant of the generated acid and functions as the acid generating compound is represented by the following formula (1). Those are preferred. That is, it is preferable that the acid anion of the compound functioning as the acid generating compound has a structure represented by the following formula (1).
上記式(1)中、Rp1は、環員数6以上の環構造を含む1価の基である。Rp2は、2価の連結基である。Rp3及びRp4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。Rp5及びRp6は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基である。np1は、0〜10の整数である。np2は、0〜10の整数である。np3は、1〜10の整数である。np1が2以上の場合、複数のRp2は同一でも異なっていてもよい。np2が2以上の場合、複数のRp3は同一でも異なっていてもよく、複数のRp4は同一でも異なっていてもよい。np3が2以上の場合、複数のRp5は同一でも異なっていてもよく、複数のRp6は同一でも異なっていてもよい。X+は、カチオン(I)及びカチオン(II)である。 In the above formula (1), R p1 is a monovalent group containing a ring structure having 6 or more ring members. R p2 is a divalent linking group. R p3 and R p4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are each independently a fluorine atom or a monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. n p1 is an integer of 0 to 10. n p2 is an integer of 0 to 10. n p3 is an integer of 1 to 10. When n p1 is 2 or more, the plurality of R p2 may be the same or different. When n p2 is 2 or more, the plurality of R p3 may be the same or different, and the plurality of R p4 may be the same or different. When n p3 is 2 or more, the plurality of R p5 may be the same or different, and the plurality of R p6 may be the same or different. X + is cation (I) and cation (II).
ここで、「環員数」とは、芳香環構造、芳香族複素環構造、脂環構造及び脂肪族複素環構造の環を構成する原子数をいい、多環の環構造の場合は、この多環を構成する原子数をいう。「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。 Here, the “number of ring members” refers to the number of atoms constituting a ring of an aromatic ring structure, aromatic heterocyclic structure, alicyclic structure and aliphatic heterocyclic structure, and in the case of a polycyclic ring structure, The number of atoms that make up the ring. The “hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The “chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not include a cyclic structure but includes only a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group. The term “alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that includes only an alicyclic structure as a ring structure and does not include an aromatic ring structure, and includes a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Includes both hydrocarbon groups. However, it is not necessary to be composed only of the alicyclic structure, and a part thereof may include a chain structure. “Aromatic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it is not necessary to be composed only of an aromatic ring structure, and a part thereof may include a chain structure or an alicyclic structure.
Rp1で表される環員数6以上の環構造を含む1価の基としては、例えば環員数6以上の脂環構造を含む1価の基、環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基、環員数6以上の芳香環構造を含む1価の基、環員数6以上の芳香族複素環構造を含む1価の基等が挙げられる。 Examples of the monovalent group including a ring structure having 6 or more ring members represented by R p1 include a monovalent group including an alicyclic structure having 6 or more ring members and an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members. A monovalent group, a monovalent group containing an aromatic ring structure having 6 or more ring members, a monovalent group containing an aromatic heterocyclic structure having 6 or more ring members, and the like.
上記環員数6以上の脂環構造としては、例えば
シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、シクロオクタン構造、シクロノナン構造、シクロデカン構造、シクロドデカン構造等の単環のシクロアルカン構造;
シクロヘキセン構造、シクロヘプテン構造、シクロオクテン構造、シクロデセン構造等の単環のシクロアルケン構造;
ノルボルナン構造、アダマンタン構造、トリシクロデカン構造、テトラシクロドデカン構造等の多環のシクロアルカン構造;
ノルボルネン構造、トリシクロデセン構造等の多環のシクロアルケン構造などが挙げられる。
Examples of the alicyclic structure having 6 or more ring members include monocyclic cycloalkane structures such as a cyclohexane structure, a cycloheptane structure, a cyclooctane structure, a cyclononane structure, a cyclodecane structure, and a cyclododecane structure;
Monocyclic cycloalkene structures such as cyclohexene structure, cycloheptene structure, cyclooctene structure, cyclodecene structure;
Polycyclic cycloalkane structures such as norbornane structure, adamantane structure, tricyclodecane structure and tetracyclododecane structure;
Examples thereof include polycyclic cycloalkene structures such as a norbornene structure and a tricyclodecene structure.
上記環員数6以上の脂肪族複素環構造としては、例えば
ヘキサノラクトン構造、ノルボルナンラクトン構造等のラクトン構造;
ヘキサノスルトン構造、ノルボルナンスルトン構造等のスルトン構造;
オキサシクロヘプタン構造、オキサノルボルナン構造等の酸素原子含有複素環構造;
アザシクロヘキサン構造、ジアザビシクロオクタン構造等の窒素原子含有複素環構造;
チアシクロヘキサン構造、チアノルボルナン構造のイオウ原子含有複素環構造などが挙げられる。
Examples of the aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members include lactone structures such as a hexanolactone structure and a norbornane lactone structure;
Sultone structures such as hexanosultone structure and norbornane sultone structure;
An oxygen atom-containing heterocyclic structure such as an oxacycloheptane structure or an oxanorbornane structure;
Nitrogen atom-containing heterocyclic structures such as azacyclohexane structure and diazabicyclooctane structure;
Examples thereof include a sulfur atom-containing heterocyclic structure having a thiacyclohexane structure and a thianorbornane structure.
上記環員数6以上の芳香環構造としては、例えば
ベンゼン構造、ナフタレン構造、フェナントレン構造、アントラセン構造等が挙げられる。
Examples of the aromatic ring structure having 6 or more ring members include a benzene structure, a naphthalene structure, a phenanthrene structure, and an anthracene structure.
上記環員数6以上の芳香族複素環構造としては、例えばピラン構造、ベンゾピラン構造等の酸素原子含有複素環構造、ピリジン構造、ピリミジン構造、インドール構造等の窒素原子含有複素環構造などが挙げられる。 Examples of the aromatic heterocyclic structure having 6 or more ring members include oxygen atom-containing heterocyclic structures such as pyran structures and benzopyran structures, and nitrogen atom-containing heterocyclic structures such as pyridine structures, pyrimidine structures, and indole structures.
Rp1の環構造の環員数の下限としては、7が好ましく、8がより好ましく、9がさらに好ましく、10が特に好ましい。一方、上記環員数の上限としては、15が好ましく、14がより好ましく、13がさらに好ましく、12が特に好ましい。上記環員数を上記範囲とすることで、上述の酸の拡散長をさらに適度に短くすることができ、その結果、本実施形態のレジスト材料におけるLWR性能等をより向上させることができる。 The lower limit of the number of ring members of the ring structure of R p1 is preferably 7, more preferably 8, more preferably 9, and particularly preferably 10. On the other hand, the upper limit of the number of ring members is preferably 15, more preferably 14, still more preferably 13, and particularly preferably 12. By setting the number of ring members in the above range, the above acid diffusion length can be further appropriately shortened, and as a result, the LWR performance and the like of the resist material of this embodiment can be further improved.
Rp1の環構造が有する水素原子の一部又は全部は、置換基で置換されていてもよい。上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アシル基、アシロキシ基等が挙げられる。これらの中でヒドロキシ基が好ましい。 A part or all of the hydrogen atoms contained in the ring structure of R p1 may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, hydroxy group, carboxy group, cyano group, nitro group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonyloxy group, acyl group, Examples include an acyloxy group. Of these, a hydroxy group is preferred.
Rp1としては、これらの中で、環員数6以上の脂環構造を含む1価の基及び環員数6以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基が好ましく、環員数9以上の脂環構造を含む1価の基及び環員数9以上の脂肪族複素環構造を含む1価の基がより好ましく、アダマンチル基、ヒドロキシアダマンチル基、ノルボルナンラクトン−イル基、ノルボルナンスルトン−イル基及び5−オキソ−4−オキサトリシクロ[4.3.1.13,8]ウンデカン−イル基がさらに好ましく、アダマンチル基が特に好ましい。 Among these, R p1 is preferably a monovalent group containing an alicyclic structure having 6 or more ring members and a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 6 or more ring members, and an alicyclic group having 9 or more ring members. A monovalent group containing a ring structure and a monovalent group containing an aliphatic heterocyclic structure having 9 or more ring members are more preferred. An oxo-4-oxatricyclo [4.3.1.1 3,8 ] undecan-yl group is more preferred, and an adamantyl group is particularly preferred.
Rp2で表される2価の連結基としては、例えばカルボニル基、エーテル基、カルボニルオキシ基、スルフィド基、チオカルボニル基、スルホニル基、2価の炭化水素基等が挙げられる。Rp2で表される2価の連結基としては、カルボニルオキシ基、スルホニル基、アルカンジイル基及びシクロアルカンジイル基が好ましく、カルボニルオキシ基及びシクロアルカンジイル基がより好ましく、カルボニルオキシ基及びノルボルナンジイル基がさらに好ましく、カルボニルオキシ基が特に好ましい。 Examples of the divalent linking group represented by R p2 include a carbonyl group, an ether group, a carbonyloxy group, a sulfide group, a thiocarbonyl group, a sulfonyl group, and a divalent hydrocarbon group. The divalent linking group represented by R p2 is preferably a carbonyloxy group, a sulfonyl group, an alkanediyl group and a cycloalkanediyl group, more preferably a carbonyloxy group and a cycloalkanediyl group, a carbonyloxy group and a norbornanediyl group. A group is more preferred, and a carbonyloxy group is particularly preferred.
Rp3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp3及びRp4としては、水素原子、フッ素原子及びフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子及びパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子及びトリフルオロメチル基がさらに好ましい。 Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 and R p4 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p3 and R p4 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R p3 and R p4 are preferably a hydrogen atom, a fluorine atom and a fluorinated alkyl group, more preferably a fluorine atom and a perfluoroalkyl group, and still more preferably a fluorine atom and a trifluoromethyl group.
Rp5及びRp6で表される炭素数1〜20の1価のフッ素化炭化水素基としては、例えば炭素数1〜20のフッ素化アルキル基等が挙げられる。Rp5及びRp6としては、フッ素原子及びフッ素化アルキル基が好ましく、フッ素原子及びパーフルオロアルキル基がより好ましく、フッ素原子及びトリフルオロメチル基がさらに好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 Examples of the monovalent fluorinated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by R p5 and R p6 include a fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R p5 and R p6 are preferably a fluorine atom and a fluorinated alkyl group, more preferably a fluorine atom and a perfluoroalkyl group, still more preferably a fluorine atom and a trifluoromethyl group, and particularly preferably a fluorine atom.
np1の下限としては、0が好ましい。一方、np1の上限としては、5が好ましく、3がより好ましく、2がさらに好ましく、1が特に好ましい。 The lower limit of n p1 is preferably 0. On the other hand, the upper limit of n p1 is preferably 5, more preferably 3, more preferably 2, and particularly preferably 1.
np2の下限としては、0が好ましい。一方、np2の上限としては、5が好ましく、2がより好ましく、1がさらに好ましい。 The lower limit of n p2 is preferably 0. On the other hand, the upper limit of n p2 is preferably 5, more preferably 2, and even more preferably 1.
np3の下限としては、1が好ましい。一方、np3の上限としては、5が好ましく、4がより好ましく、3がさらに好ましく、2が特に好ましい。 The lower limit of n p3 is preferably 1. On the other hand, the upper limit of n p3 is preferably 5, more preferably 4, more preferably 3, and particularly preferably 2.
酸のアニオンとしては、例えば下記式で表されるアニオンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the anion of the acid include, but are not limited to, an anion represented by the following formula.
また、酸発生化合物として機能するほうの化合物の酸のアニオンとして好ましい上記式(1)中に記載のアニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。 Examples of the anion described in the above formula (1) that is preferable as the acid anion of the compound that functions as the acid generating compound include the following.
[C1]化合物及び[C2]化合物としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム6−(アダマンタン−1−イルカルボキシオキシ)−1,1,2,2−テトラフルオロヘキサン−1−スルホネート、トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルカルボキシレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム1,2−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)エタン−1−スルホネート等が挙げられる。
Examples of the [C1] compound and [C2] compound include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium 2-bicyclo [2]. 2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 6- (adamantan-1-ylcarboxyoxy) -1,1,2,2-tetrafluorohexane -1-sulfonate, triphenylsulfonium adamantane-1-yloxycarbonylcarboxylate, 4-
[C1]化合物及び[C2]化合物のうち、発生する酸のpKaが小さい方の化合物における上記(a)成分又は上記(c)成分の100質量部に対する含有量の下限としては、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましい。一方、上記含有量の上限としては、90質量%が好ましく、80質量%がより好ましい。また、[C1]化合物及び[C2]化合物のうち、発生する酸のpKaが大きい方の化合物における上記(a)成分又は上記(c)成分の100質量部に対する含有量の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。一方、上記含有量の上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましい。発生する酸のpKaが小さい方の化合物及び上記pKaが大きい方の化合物の含有量を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料の感度及びリソグラフィ性能をより向上できる。 Among the compounds [C1] and [C2], the lower limit of the content of the component (a) or the component (c) in 100 parts by mass of the compound having the smaller pKa of the generated acid is 50% by mass. Preferably, 60 mass% is more preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 90% by mass, and more preferably 80% by mass. Moreover, as a minimum of content with respect to 100 mass parts of the said (a) component or the said (c) component in a compound with larger pKa of the acid generated among [C1] compound and [C2] compound, 5 masses % Is preferable, and 10% by mass is more preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 50% by mass, and more preferably 40% by mass. By setting the contents of the compound having a smaller pKa of the generated acid and the compound having a larger pKa within the above range, the sensitivity and lithography performance of the chemically amplified resist material can be further improved.
((a)感放射線性酸−増感体発生剤)
(a)感放射線性酸−増感体発生剤は、250nm以下の波長を有する第1の放射線を照射し、250nmを超える波長を有する第2の放射線を照射しない場合に、酸と、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体とを発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記酸及び感放射線性増感体を実質的に発生しない。
((A) Radiation sensitive acid-sensitizer generator)
(A) The radiation-sensitive acid-sensitizer generating agent irradiates the first radiation having a wavelength of 250 nm or less and does not irradiate the second radiation having a wavelength exceeding 250 nm. 2 and a radiation-sensitive sensitizer that absorbs radiation, and when the first radiation is not irradiated and only the second radiation is irradiated, the acid and radiation-sensitive sensitizer are substantially Does not occur.
このような(a)感放射線性酸−増感体発生剤となる[C1]化合物及び[C2]化合物としては、例えば上述の[C1]化合物及び[C2]化合物のうちのオニウム塩化合物が挙げられる。また、オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩化合物、テトラヒドロチオフェニウム塩化合物等が挙げられる。 Examples of the [C1] compound and the [C2] compound that serve as the radiation sensitive acid-sensitizer generator (a) include onium salt compounds among the above-mentioned [C1] compound and [C2] compound. It is done. Moreover, as an onium salt compound, a sulfonium salt compound, a tetrahydrothiophenium salt compound, etc. are mentioned, for example.
上記[C1]化合物及び[C2]化合物におけるカチオン(I)及びカチオン(II)としては、例えばトリフェニルスルホニウム等が挙げられる。 Examples of the cation (I) and the cation (II) in the [C1] compound and the [C2] compound include triphenylsulfonium.
(a)感放射線性酸−増感体発生剤としては、上記[C1]化合物及び[C2]化合物以外の化合物も有していてもよく、その他のオニウム塩化合物、ジアゾメタン化合物、及びスルホンイミド化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えばヨードニウム塩化合物等が挙げられる。上記[C1]化合物及び[C2]化合物以外の(a)感放射線性酸−増感体発生剤としては、ヨードニウム塩化合物が好ましい。 (A) As a radiation sensitive acid-sensitizer generator, compounds other than the above [C1] compound and [C2] compound may also be included, and other onium salt compounds, diazomethane compounds, and sulfonimide compounds. Etc. As an onium salt compound, an iodonium salt compound etc. are mentioned, for example. As the (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generator other than the [C1] compound and the [C2] compound, an iodonium salt compound is preferable.
スルホニウム塩化合物とは、スルホニウムカチオン及び酸のアニオンからなる化合物である。スルホニウム塩化合物としては、下記式(I)〜(III)で表される化合物が好ましい。 A sulfonium salt compound is a compound comprising a sulfonium cation and an anion of an acid. As the sulfonium salt compound, compounds represented by the following formulas (I) to (III) are preferable.
上記式(I)〜(III)中、R1、R2、R1’、R2’、R1’’、R2’’、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子;フェニル基;ナフチル基;アントラセニル基;フェノキシ基;ナフトキシ基;アントラセノキシ基;アミノ基;アミド基;ハロゲン原子;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);炭素数1〜5のアルコキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、若しくは炭素数1〜5のアルキル基で置換されたフェノキシ基;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)、炭素数1〜5のアルコキシ基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基;炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキル基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換されたナフトキシ基;炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキル基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換されたアントラセノキシ基;炭素数1〜5のアルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基、アントラセノキシ基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換された、炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);又は炭素数1〜12のアルキル基が結合したカルボニル基を示す。上記式(I)〜(III)中、ヒドロキシ基の水素原子は、フェニル基;ハロゲン原子;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);又は炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)、炭素数1〜5のアルコキシ基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基で置換されていてもよい。ヒドロキシ基の水素原子が置換されているときスルホニウム塩化合物はケタール化合物基又はアセタール化合物基を含むことになる。式(I)中、R1、R2、R3、及びR4のうち任意の2つ以上の基は、単結合若しくは二重結合により、又は−CH2−、−O−、−S−、−SO2−、−SO2NH−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−NHCO−、−NHC(=O)NH−、−CHRe−、−CRe 2−、−NH−若しくは−NRe−を含む結合を介して、互いに結合して環構造を形成していてもよい。式(II)中、R1、R2、R1’、R2’及びR4のうち任意の2つ以上の基は、単結合若しくは二重結合により、又は−CH2−、−O−、−S−、−SO2−、−SO2NH−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−NHCO−、−NHC(=O)NH−、−CHRe−、−CRe 2−、−NH−若しくは−NRe−を含む結合を介して、互いに結合して環構造を形成していてもよい。式(III)中、R1、R2、R1’、R2’、R1’’及びR2’’のうち任意の2つ以上の基は、単結合若しくは二重結合により、又は−CH2−、−O−、−S−、−SO2−、−SO2NH−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−NHCO−、−NHC(=O)NH−、−CHRe−、−CRe 2−、−NH−若しくは−NRe−を含む結合を介して、互いに結合して環構造を形成していてもよい。Reは、フェニル基;フェノキシ基;ハロゲン原子;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);炭素数1〜5のアルコキシ基、ヒドロキシ基、若しくは炭素数1〜5のアルキル基で置換されたフェノキシ基;又は炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)、炭素数1〜5のアルコキシ基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基を示す。R1、R2、R1’、R2’、R1’’、R2’’、R3及びR4は、それぞれ独立して、好ましくはフェニル基;フェノキシ基;炭素数1〜5のアルキル基で置換されたフェノキシ基;又は炭素数1〜5のアルコキシ基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基を示す。式(I)〜(III)中、X−は酸、好ましくは強酸、より好ましくは超強酸のアニオンを示す。
In the above formulas (I) to (III), R 1 , R 2 , R 1 ′, R 2 ′, R 1 ″, R 2 ″, R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom; Phenyl group; naphthyl group; anthracenyl group; phenoxy group; naphthoxy group; anthracenoxy group; amino group; amide group; halogen atom; straight chain, branched chain having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms), or A cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group); a phenoxy group substituted by an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxy group, an amino group, an amide group, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; C1-C30 (preferably C1-C5) linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably alkyl group), C1-C5 alkoxy group, amino group Amide group, Or a phenyl group substituted with a hydroxy group; an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an amino group, an amide group, or a naphthoxy group substituted with a hydroxy group; An anthracenoxy group substituted with an alkoxy group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an amino group, an amide group, or a hydroxy group; an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a phenoxy group, a naphthoxy group, an anthracenoxy group, an amino group, A linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group) having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms) substituted with an amide group or a hydroxy group; Or the carbonyl group which the C1-C12 alkyl group couple | bonded is shown. In the above formulas (I) to (III), the hydrogen atom of the hydroxy group is a phenyl group; a halogen atom; a linear, branched or cyclic saturated group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms). Or an unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group); or a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group) having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms). Group), an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group substituted with a hydroxy group. When the hydrogen atom of the hydroxy group is substituted, the sulfonium salt compound will contain a ketal compound group or an acetal compound group. In the formula (I), any two or more groups of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 may be a single bond or a double bond, or —CH 2 —, —O—, —S—. , -SO 2 -, - SO 2 NH -, - C (= O) -, - C (= O) O -, - NHCO -, - NHC (= O) NH -, - CHR e -, - CR e A ring structure may be formed by bonding to each other via a bond including 2- , -NH-, or -NR e- . In the formula (II), any two or more groups of R 1 , R 2 , R 1 ′, R 2 ′ and R 4 are each a single bond or a double bond, or —CH 2 —, —O—. , —S—, —SO 2 —, —SO 2 NH—, —C (═O) —, —C (═O) O—, —NHCO—, —NHC (═O) NH—, —CHR e —. , -CR e 2- , -NH- or -NR e -may be bonded to each other to form a ring structure. In the formula (III), any two or more groups of R 1 , R 2 , R 1 ′, R 2 ′, R 1 ″ and R 2 ″ are each a single bond or a double bond, or − CH 2 -, - O -, - S -, - SO 2 -, -
上記式(I)〜(III)において、−C(−OH)R1R2、−C(−OH)R1’R2’、及び−C(−OH)R1’’R2’’等で表される基としては、例えば下記式で表される基が挙げられる。なお、式中の*は、上記式(I)〜(III)中の硫黄イオンとの結合部分を示す。−C(−OH)R1R2、−C(−OH)R1’R2’、及び−C(−OH)R1’’R2’’で表される基において、ヒドロキシ基とこのヒドロキシ基が結合する炭素原子は、パターン露光によりカルボニル基となる。このようにして、上記式(I)〜(III)で表される化合物では、−C(−OH)R1R2、−C(−OH)R1’R2’、及び−C(−OH)R1’’R2’’で表される基がパターン露光後に分離して感放射線性増感体を発生する。 In the above formulas (I) to (III), —C (—OH) R 1 R 2 , —C (—OH) R 1 ′ R 2 ′, and —C (—OH) R 1 ″ R 2 ″ Examples of the group represented by the above include groups represented by the following formulas. In addition, * in a formula shows the coupling | bond part with the sulfur ion in said formula (I)-(III). In the groups represented by —C (—OH) R 1 R 2 , —C (—OH) R 1 ′ R 2 ′, and —C (—OH) R 1 ″ R 2 ″, The carbon atom to which the hydroxy group is bonded becomes a carbonyl group by pattern exposure. Thus, in the compounds represented by the above formulas (I) to (III), —C (—OH) R 1 R 2 , —C (—OH) R 1 'R 2 ', and —C (— OH) The group represented by R 1 ″ R 2 ″ is separated after pattern exposure to generate a radiation-sensitive sensitizer.
上記ヨードニウム塩化合物はヨードニウムカチオンと酸のアニオンからなる化合物である。ヨードニウム塩化合物としては、下記式(IV)〜(V)で表される化合物が好ましい。 The iodonium salt compound is a compound composed of an iodonium cation and an acid anion. As the iodonium salt compound, compounds represented by the following formulas (IV) to (V) are preferable.
上記式(IV)〜(V)中、R5、R6、R5’、R6’、及びR7は、それぞれ独立して、水素原子;フェニル基;ナフチル基;アントラセニル基;フェノキシ基;ナフトキシ基;アントラセノキシ基;アミノ基;アミド基;ハロゲン原子;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);炭素数1〜5のアルコキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、若しくは炭素数1〜5のアルキル基で置換されたフェノキシ基;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)、炭素数1〜5のアルコキシ基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基;炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキル基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換されたナフトキシ基;炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルキル基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換されたアントラセノキシ基;炭素数1〜5のアルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基、アントラセノキシ基、アミノ基、アミド基、若しくはヒドロキシ基で置換された、炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);又は炭素数1〜12のアルキル基が結合したカルボニル基を示す。上記式(IV)〜(V)中、ヒドロキシ基の水素原子は、フェニル基;ハロゲン原子;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);又は炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)、炭素数1〜5のアルコキシ基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基で置換されていてもよい。ヒドロキシ基の水素原子が置換されているときヨードニウム塩化合物はケタール化合物基又はアセタール化合物基を含むことになる。式(IV)中、R5、R6及びR7のうち任意の2つ以上の基は、単結合若しくは二重結合により、又は−CH2−、−O−、−S−、−SO2NH−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−NHCO−、−NHC(=O)NH−、−CHRf−、−CRf 2−、−NH−若しくは−NRf−を含む結合を介して環構造を形成していてもよい。式(V)中、R5、R6、R5’及びR6’のうち任意の2つ以上の基は、単結合若しくは二重結合により、又は−CH2−、−O−、−S−、−SO2NH−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−NHCO−、−NHC(=O)NH−、−CHRf−、−CRf 2−、−NH−若しくは−NRf−を含む結合を介して環構造を形成していてもよい。Rfは、フェニル基;フェノキシ基;ハロゲン原子;炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基);炭素数1〜5のアルコキシ基、ヒドロキシ基、若しくは炭素数1〜5のアルキル基で置換されたフェノキシ基;又は炭素数1〜30(好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)、炭素数1〜5のアルコキシ基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基を示す。R5、R6、R5’、R6’、及びR7は、それぞれ独立して、好ましくはフェニル基;フェノキシ基;炭素数1〜5のアルコキシ基、ヒドロキシ基、若しくは炭素数1〜5のアルキル基で置換されたフェノキシ基;又は炭素数1〜5のアルコキシ基、若しくはヒドロキシ基で置換されたフェニル基を示す。式(IV)〜(V)中、Y−は酸、好ましくは強酸、より好ましくは超強酸のアニオンを示す。 In the above formulas (IV) to (V), R 5 , R 6 , R 5 ′, R 6 ′ and R 7 are each independently a hydrogen atom; a phenyl group; a naphthyl group; an anthracenyl group; a phenoxy group; Naphthoxy group; anthracenoxy group; amino group; amide group; halogen atom; linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms) (preferably Alkyl group); a phenoxy group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxy group, an amino group, an amide group, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 1 carbon atoms) 5) a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group), an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an amino group, an amide group, or a hydroxy group. A phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an amino group, an amide group, or a hydroxy group; an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms and a carbon number An anthracenoxy group substituted with an alkyl group of 1 to 5, an amino group, an amide group, or a hydroxy group; an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a phenoxy group, a naphthoxy group, an anthracenoxy group, an amino group, an amide group, or a hydroxy group; A linear, branched, or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group) having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms) substituted with 1 or 12; A carbonyl group to which an alkyl group is bonded is shown. In the above formulas (IV) to (V), the hydrogen atom of the hydroxy group is a phenyl group; a halogen atom; a linear, branched or cyclic saturated group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms). Or an unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group); or a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group) having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms). Group), an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group substituted with a hydroxy group. When the hydrogen atom of the hydroxy group is substituted, the iodonium salt compound will contain a ketal compound group or an acetal compound group. In the formula (IV), any two or more groups of R 5 , R 6 and R 7 are a single bond or a double bond, or —CH 2 —, —O—, —S—, —SO 2. NH—, —C (═O) —, —C (═O) O—, —NHCO—, —NHC (═O) NH—, —CHR f —, —CR f 2 —, —NH— or —NR A ring structure may be formed through a bond containing f-. In the formula (V), any two or more groups of R 5 , R 6 , R 5 ′ and R 6 ′ may be a single bond or a double bond, or —CH 2 —, —O—, —S -, - SO 2 NH -, - C (= O) -, - C (= O) O -, - NHCO -, - NHC (= O) NH -, - CHR f -, - CR f 2 -, - A ring structure may be formed through a bond containing NH— or —NR f —. R f represents a phenyl group; a phenoxy group; a halogen atom; a linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms) (preferably an alkyl group). ); A phenoxy group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxy group, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; or a straight chain having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms), A phenyl group substituted with a branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group (preferably an alkyl group), an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or a hydroxy group is shown. R 5 , R 6 , R 5 ′, R 6 ′ and R 7 are preferably each independently a phenyl group; a phenoxy group; an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxy group, or 1 to 5 carbon atoms. A phenoxy group substituted with an alkyl group, or a phenyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or a hydroxy group. In formulas (IV) to (V), Y − represents an anion of an acid, preferably a strong acid, more preferably a super strong acid.
上記式(IV)〜(V)において、−C(−OH)R5R6及び−C(−OH)R5’R6’で表される基としては、例えば上記式(I)〜(III)において例示した−C(−OH)R1R2、−C(−OH)R1’R2’、−C(−OH)R1’’R2’’等で表される基と同様の基が挙げられる。 In the above formulas (IV) to (V), examples of the groups represented by —C (—OH) R 5 R 6 and —C (—OH) R 5 'R 6 ' include, for example, the above formulas (I) to ( A group represented by —C (—OH) R 1 R 2 , —C (—OH) R 1 ′ R 2 ′, —C (—OH) R 1 ″ R 2 ″ and the like exemplified in III) Similar groups are mentioned.
(a)感放射線性酸−増感体発生剤は、(1)重合体成分を構成する重合体の一部であってもよい。この場合、(a)感放射線性酸−増感体発生剤は、上記化合物から水素原子1つを除いた基が重合体に結合する形で存在する。 (A) The radiation-sensitive acid-sensitizer generator may be a part of the polymer constituting (1) the polymer component. In this case, (a) the radiation-sensitive acid-sensitizer generator is present in a form in which a group obtained by removing one hydrogen atom from the above compound is bonded to the polymer.
(a)感放射線性酸−増感体発生剤が(1)重合体成分とは異なる成分である場合、(1)重合体成分100質量部に対する(a)感放射線性酸−増感体発生剤の配合量の下限としては、0.005質量部が好ましく、0.1質量部がより好ましい。一方、上記配合量の上限としては、50質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。 When (a) the radiation-sensitive acid-sensitizer generator is a component different from (1) the polymer component, (a) (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generation with respect to 100 parts by mass of the polymer component As a minimum of the compounding quantity of an agent, 0.005 mass part is preferred and 0.1 mass part is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the said compounding quantity, 50 mass parts is preferable and 30 mass parts is more preferable.
(a)感放射線性酸−増感体発生剤が(1)重合体成分を構成する重合体の一部である場合、(1)重合体成分の1モルに対する(a)感放射線性酸−増感体発生剤の含有割合の下限としては、0.001モルが好ましく、0.002モルがより好ましく、0.01モルがさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、0.5モルが好ましく、0.3モルがより好ましい。 (A) When the radiation-sensitive acid-sensitizer generator is a part of the polymer constituting the (1) polymer component, (a) (a) the radiation-sensitive acid with respect to 1 mol of the polymer component As a minimum of a content rate of a sensitizer generating agent, 0.001 mol is preferred, 0.002 mol is more preferred, and 0.01 mol is still more preferred. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 0.5 mol, more preferably 0.3 mol.
上記配合量又は含有割合が上記下限より小さいと、感度が低下するおそれがある。逆に、上記配合量又は含有割合が上記上限を超えると、レジスト材料膜を形成し難くなるおそれや、レジストパターンの断面形状における矩形性が低下するおそれがある。 If the blending amount or content ratio is smaller than the lower limit, the sensitivity may decrease. On the contrary, when the said compounding quantity or content rate exceeds the said upper limit, there exists a possibility that it may become difficult to form a resist material film, and there exists a possibility that the rectangularity in the cross-sectional shape of a resist pattern may fall.
((b)感放射線性増感体発生剤)
(b)感放射線性増感体発生剤は、上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体を発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記感放射線性増感体を実質的に発生しない成分であり、上記(a)感放射線性酸−増感体発生剤とは異なるものである。
((B) Radiation-sensitive sensitizer generating agent)
(B) The radiation-sensitive sensitizer generating agent generates a radiation-sensitive sensitizer that absorbs the second radiation when irradiated with the first radiation and does not emit the second radiation. And a component that does not substantially generate the radiation-sensitive sensitizer when only the second radiation is irradiated without irradiating the first radiation, and (a) the radiation-sensitive acid-sensitized sensitizer. It is different from the body generator.
当該化学増幅型レジスト材料では、第1の放射線の照射により(b)感放射線性増感体発生剤の化学構造が直接的又は間接的な反応により変換し、第2の放射線照射時に酸発生を補助する感放射線性増感体を生成する。この感放射線性増感体は、(b)感放射線性増感体発生剤と比べ第2の放射線を吸収し易いため、第1の放射線によりパターン露光を行った場合に、感放射線性増感体が発生する露光部と感放射線性増感体が発生しないパターン非露光部との間における第2の放射線の吸収量が大きく異なり、吸収量のコントラストが得られ易くなる。 In the chemically amplified resist material, (b) the chemical structure of the radiation-sensitive sensitizer generating agent is converted by direct or indirect reaction upon irradiation with the first radiation, and acid is generated upon irradiation with the second radiation. Produce an auxiliary radiation-sensitive sensitizer. Since this radiation-sensitive sensitizer easily absorbs the second radiation as compared with the (b) radiation-sensitive sensitizer generating agent, the radiation-sensitive sensitization is performed when pattern exposure is performed with the first radiation. The absorption amount of the second radiation is greatly different between the exposed portion where the body is generated and the non-exposed portion where the radiation-sensitive sensitizer is not generated, and the contrast of the absorption amount is easily obtained.
(b)感放射線性増感体発生剤は、第1の放射線の照射によって、第2の放射線を吸収するカルボニル基を有するカルボニル化合物となるものが好ましい。カルボニル化合物としては、例えばアルデヒド、ケトン、カルボン酸、カルボン酸エステル等が挙げられる。上記反応により、パターン露光部の(b)感放射線性増感体発生剤でのみ放射線の吸収波長のピークのシフトが起こる。従って、パターン露光後に、パターン露光部だけが吸収できる波長の放射線で一括露光を行えば、パターン露光部だけを選択的に増感できる。(b)感放射線性増感体発生剤としては下記式(VI)で表されるアルコール化合物がより好ましく、第2級アルコール化合物であってもよい。なお、本明細書において、アルコール化合物とは、アルコール性水酸基を有している化合物のみを指すものではなく、アルコール性水酸基の水素原子が置換されたケタール化合物及びアセタール化合物並びにオルトエステル化合物等であってもよい。(b)感放射線性増感体発生剤がケタール化合物又はアセタール化合物である場合、パターン露光で発生した酸触媒によるカルボニル化合物への加水分解反応を加速するために、パターン露光後一括露光前に加熱してもよい。 (B) The radiation-sensitive sensitizer generator is preferably a carbonyl compound having a carbonyl group that absorbs the second radiation when irradiated with the first radiation. Examples of the carbonyl compound include aldehyde, ketone, carboxylic acid, carboxylic acid ester and the like. The above reaction causes a shift in the peak of the absorption wavelength of radiation only in the (b) radiation-sensitive sensitizer generating agent in the pattern exposure portion. Therefore, if pattern exposure is performed with radiation having a wavelength that can be absorbed only by the pattern exposure portion after pattern exposure, only the pattern exposure portion can be selectively sensitized. (B) As the radiation-sensitive sensitizer generator, an alcohol compound represented by the following formula (VI) is more preferable, and a secondary alcohol compound may be used. In the present specification, the alcohol compound does not mean only a compound having an alcoholic hydroxyl group, but includes a ketal compound, an acetal compound, an orthoester compound, etc., in which a hydrogen atom of the alcoholic hydroxyl group is substituted. May be. (B) When the radiation-sensitive sensitizer generator is a ketal compound or an acetal compound, heating is performed after pattern exposure and before batch exposure in order to accelerate the hydrolysis reaction to the carbonyl compound by the acid catalyst generated by pattern exposure. May be.
なお、式(VI)中のヒドロキシル基の水素原子が置換されたケタール化合物又はアセタール化合物としては、下記式(XXXVI)で表される化合物が好ましい。すなわち、(b)感放射線性増感体発生剤は下記式(XXXVI)で表される化合物であってもよい。R9又はR10のいずれか一方が水素原子である場合、下記式(XXXVI)で表される化合物はアセタール化合物であるということができる。 In addition, as a ketal compound or acetal compound in which the hydrogen atom of the hydroxyl group in formula (VI) is substituted, a compound represented by the following formula (XXXVI) is preferable. That is, (b) the radiation-sensitive sensitizer generating agent may be a compound represented by the following formula (XXXVI). When either one of R 9 and R 10 is a hydrogen atom, it can be said that the compound represented by the following formula (XXXVI) is an acetal compound.
ケタール化合物及びアセタール化合物は、カルボニル化合物をアルコールと反応させることで得ることができる。上記反応は、放射線増感作用に寄与するカルボニル基を保護する反応ということができ、上記式(XXXVI)におけるR23及びR24はカルボニル基の保護基ということができる。この場合、放射線等により(b)感放射線性増感体発生剤が感放射線性増感体となる反応を脱保護反応ということができる。保護基の反応性(脱保護反応の起こりやすさ)の例を下記に示す。保護基の反応性は右に行くほど高く、左に行くほど低い。例えばメトキシ基をカルボニル基の保護基として使用すると、脱保護反応の反応性は高く、常温でも酸触媒下で脱保護反応が進む傾向がある。このように常温で脱保護反応が進むことで、像のにじみを防ぐことができるというメリットがある。一方、パターン露光の時点で、パターン未露光部において脱保護反応が起こり感放射線性増感体が生成すると、レジストのコントラストが劣化するおそれがある。パターン未露光部における感放射線性増感体の生成を防ぐために、脱保護反応の活性化エネルギーを上げる(保護基の反応性を下げる)ように保護基を選択することもできる。保護基の反応性を下げる観点からは、式(XXXVI)中のR23及びR24が互いに結合して環構造を形成した環状の保護基がより好ましい。上記環構造としては6員環及び5員環が挙げられ、5員環が好ましい。反応性が低い保護基を用いる場合は、レジスト材料は後述する第1の捕捉剤を含むことが好ましく、かつパターン露光後一括露光前にレジスト材料膜をベークすることが望ましい。ベークを行うことにより、パターン未露光部の不要な酸が捕捉剤によって中和され、潜像のコントラストを向上させることができる。また、上記ベークにより保護基の反応性の低下を補うことができると共に、ベークによる物質の拡散によりレジスト材料膜中の酸の潜像のラフネスを低減できる。 A ketal compound and an acetal compound can be obtained by reacting a carbonyl compound with an alcohol. The above reaction can be referred to as a reaction for protecting a carbonyl group that contributes to radiosensitization, and R 23 and R 24 in the above formula (XXXVI) can be referred to as a protecting group for a carbonyl group. In this case, the reaction in which (b) the radiation-sensitive sensitizer generator becomes a radiation-sensitive sensitizer by radiation or the like can be referred to as a deprotection reaction. Examples of the reactivity of the protecting group (ease of deprotection reaction) are shown below. The reactivity of the protecting group increases as it goes to the right and decreases as it goes to the left. For example, when a methoxy group is used as a protecting group for a carbonyl group, the reactivity of the deprotection reaction is high, and the deprotection reaction tends to proceed under an acid catalyst even at room temperature. As described above, the deprotection reaction proceeds at room temperature, so that there is an advantage that blurring of the image can be prevented. On the other hand, if a deprotection reaction occurs in a pattern unexposed portion at the time of pattern exposure and a radiation-sensitive sensitizer is generated, the contrast of the resist may be deteriorated. In order to prevent the formation of a radiation-sensitive sensitizer in the pattern unexposed area, a protecting group can be selected so as to increase the activation energy of the deprotection reaction (decrease the reactivity of the protecting group). From the viewpoint of lowering the reactivity of the protecting group, a cyclic protecting group in which R 23 and R 24 in formula (XXXVI) are bonded to each other to form a ring structure is more preferable. Examples of the ring structure include a 6-membered ring and a 5-membered ring, and a 5-membered ring is preferable. When a protective group having low reactivity is used, the resist material preferably contains a first scavenger described later, and it is desirable to bake the resist material film after pattern exposure and before batch exposure. By performing baking, unnecessary acid in the unexposed portion of the pattern is neutralized by the capturing agent, and the contrast of the latent image can be improved. The baking can compensate for the decrease in the reactivity of the protecting group, and the roughness of the latent image of the acid in the resist material film can be reduced by the diffusion of the substance by baking.
ケタールタイプの(b)感放射線性増感体発生剤は、下記式(XXVII)〜(XXX)で表される化合物であってもよい。 The ketal type (b) radiation-sensitive sensitizer generating agent may be compounds represented by the following formulas (XXVII) to (XXX).
式(XXVII)〜(XXX)中、R23及びR24は、式(XXXVI)中のR23及びR24とそれぞれ同義である。式(XXVII)〜(XXX)中、芳香環の水素原子は炭素数1〜5のアルコキシ基又は炭素数1〜5のアルキル基で置換されていてもよく、芳香環は別の芳香環と結合してナフタレン環又はアントラセン環を形成していてもよい。R25は炭素数1〜5のアルキル基を示す。(b)感放射線性増感体発生剤として上記式(XXVII)〜(XXX)で表される化合物を用いた場合、(b)感放射線性増感体発生剤から感放射線性増感体となったときの放射線の吸収波長のシフトがより大きく、パターン露光部でのより選択的な増感反応を起こすことができる。 Wherein (XXVII) ~ (XXX), R 23 and R 24 are the same meanings as R 23 and R 24 in the formula (XXXVI). In formulas (XXVII) to (XXX), the hydrogen atom of the aromatic ring may be substituted with an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and the aromatic ring is bonded to another aromatic ring Thus, a naphthalene ring or an anthracene ring may be formed. R 25 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. (B) When the compounds represented by the above formulas (XXVII) to (XXX) are used as the radiation-sensitive sensitizer generating agent, (b) from the radiation-sensitive sensitizer generating agent to the radiation-sensitive sensitizer and The shift of the absorption wavelength of the radiation at that time is larger, and a more selective sensitization reaction can be caused in the pattern exposure part.
なお、式(VI)中のヒドロキシル基の水素原子が置換されたオルトエステル化合物としては、下記式(XLVI)で表される化合物が好ましい。すなわち、(b)感放射線性増感体発生剤は下記式(XLVI)で表される化合物であってもよい。 In addition, as an orthoester compound by which the hydrogen atom of the hydroxyl group in Formula (VI) was substituted, the compound represented by a following formula (XLVI) is preferable. That is, (b) the radiation-sensitive sensitizer generating agent may be a compound represented by the following formula (XLVI).
オルトエステル化合物は、パターン露光において脱保護反応で分解し、例えばカルボニル基を含むカルボン酸エステル又はカルボン酸になる。オルトエステル化合物としては、カルボキシル基を有する感放射線性増感体のカルボキシル基の部分をOBO(例えば4−メチル2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1−イル)で置換(保護)した、下記式(XLVII)で表されるOBOエステル化合物が好ましい。OBOでカルボキシル基を保護した(b)感放射線性増感体発生剤は、パターン露光時に発生する酸触媒によってカルボン酸を生成し、放射線の吸収波長がシフトし、一括露光時に感放射線性増感体として働く。(b)感放射線性増感体発生剤からカルボン酸が生成することで、パターン露光部で、例えば非極性から極性へとレジストの極性が変わる。このため、オルトエステル化合物は現像工程における溶解促進剤としても機能し、レジストコントラストの向上にも寄与する。(b)感放射線性増感体発生剤がOBOエステル化合物を含むことにより、感放射線性増感体の生成と極性変化反応を同時に起こすことも可能である。
The ortho ester compound is decomposed by a deprotection reaction in pattern exposure to become, for example, a carboxylic acid ester or carboxylic acid containing a carbonyl group. As the ortho ester compound, the carboxyl group part of the radiation-sensitive sensitizer having a carboxyl group is OBO (for example, 4-
(b)感放射線性増感体発生剤としては、例えば下記式で表される化合物等が挙げられる。これらの化合物はアルコール性水酸基の水素原子が置換されていないアルコール化合物であり、パターン露光時の反応によりケトン化合物に変わる。 (B) As a radiation sensitive sensitizer generating agent, the compound etc. which are represented by a following formula are mentioned, for example. These compounds are alcohol compounds in which the hydrogen atom of the alcoholic hydroxyl group is not substituted, and change into a ketone compound by a reaction during pattern exposure.
次の化合物は、感放射線性増感体のカルボニル基を保護した、ケタール化合物又はアセタール化合物の例である。これらの化合物は、パターン露光で生成する酸による触媒作用によりパターン露光部においてケトンを含む感放射線性増感体になるものである。 The following compounds are examples of ketal compounds or acetal compounds in which the carbonyl group of the radiation-sensitive sensitizer is protected. These compounds become radiation-sensitive sensitizers containing ketones in the pattern exposure part by the catalytic action of the acid generated by pattern exposure.
次の化合物は、3個のアルコキシ基で置換された炭素原子を有するオルトエステル化合物の例である。 The following compounds are examples of orthoester compounds having carbon atoms substituted with three alkoxy groups.
上記オルトエステル化合物は、パターン露光時に発生する酸触媒によって脱保護し、カルボニル基を有するエステル(以下の例ではカルボン酸メチル)を生成する。 The ortho ester compound is deprotected by an acid catalyst generated during pattern exposure to produce an ester having a carbonyl group (methyl carboxylate in the following example).
次の化学式は、カルボキシル基を有する感放射線性増感体のカルボキシル基部分をOBO(例えば4−メチル−2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1−イル)で保護した誘導体であるOBOエステル化合物の例である。 In the following chemical formula, the carboxyl group part of the radiation-sensitive sensitizer having a carboxyl group is represented by OBO (for example, 4-methyl-2,6,7-trioxabicyclo [2.2.2] octane-1-yl). It is an example of the OBO ester compound which is a protected derivative.
上記OBOエステル化合物は、パターン露光時に発生する酸触媒によって以下のようなカルボン酸を生成する。 The OBO ester compound generates the following carboxylic acid by an acid catalyst generated during pattern exposure.
露光により上記(2)成分(すなわち、上記(a)感放射線性酸−増感体発生剤及び(b)感放射線性増感体発生剤)から発生する感放射線性増感体としては、例えばカルコン及びその誘導体、1,2−ジケトン及びその誘導体、ベンゾイン及びその誘導体、ベンゾフェノン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、キサンテン及びその誘導体、チオキサンテン及びその誘導体、キサントン及びその誘導体、チオキサントン及びその誘導体、シアニン及びその誘導体、メロシアニン及びその誘導体、ナフタロシアニン及びその誘導体、サブフタロシアニン及びその誘導体、ピリリウム及びその誘導体、チオピリリウム及びその誘導体、テトラフィリン及びその誘導体、アヌレン及びその誘導体、スピロピラン及びその誘導体、スピロオキサジン及びその誘導体、チオスピロピラン及びその誘導体、オキソール及びその誘導体、アジン及びその誘導体、チアジン及びその誘導体、オキサジン及びその誘導体、インドリン及びその誘導体、アズレン及びその誘導体、アズレニウム及びその誘導体、スクアリリウム及びその誘導体、ポルフィリン及びその誘導体、ポルフィラジン及びその誘導体、トリアリールメタン及びその誘導体、フタロシアニン及びその誘導体、アクリドン及びその誘導体、クマリン及びその誘導体、ケトクマリン及びその誘導体、キノリノン及びその誘導体、ベンゾオキサゾール及びその誘導体、アクリジン及びその誘導体、チアジン及びその誘導体、ベンゾチアゾール及びその誘導体、フェノチアジン及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、ナフタレン及びその誘導体、アントラセン及びその誘導体、フェナントレン及びその誘導体、ピレン及びその誘導体、ナフタセン及びその誘導体、ペンタセン及びその誘導体、並びにコロネン及びその誘導体等が挙げられる。また、露光により上記(2)成分から発生する上記感放射線性増感体はカルボニル化合物を含有することが好ましい。カルボニル化合物は、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、エステル、アミド、エノン、カルボン酸塩化物、及びカルボン酸無水物等をカルボニル基として含むことが好ましい。上記カルボニル化合物としては、一括露光時の放射線の波長をパターン露光時の放射線の波長から十分に離してレジストのコントラストを上げる観点から、250nmを超える長波長側の放射線を吸収する化合物が好ましい。カルボニル化合物としては、例えばベンゾフェノン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、アクリドン誘導体等が挙げられる。上記カルボニル化合物は、ナフタレン誘導体又はアントラセン誘導体であってもよく、アクリドン誘導体であってもよい。感放射線性増感体において、芳香環の水素は電子供与基で置換されていることが好ましい。感放射線性増感体の芳香環の水素が電子供与基で置換されていることで、一括露光時の増感反応による電子移動効率が向上し、レジストの感度が向上する傾向がある。また、(b)感放射線性増感体発生剤の放射線の吸収波長と感放射線性増感体の放射線の吸収波長との差を大きくすることができ、一括露光時により選択的に感放射線性増感体を励起できるため、レジスト材料中の酸の潜像のコントラストが向上する傾向がある。電子供与基としては、例えば水酸基、メトキシ基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルキル基等が挙げられる。 Examples of the radiation-sensitive sensitizer generated by exposure from the component (2) (that is, the (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generator and (b) radiation-sensitive sensitizer generator) include, for example, Chalcone and its derivatives, 1,2-diketone and its derivatives, benzoin and its derivatives, benzophenone and its derivatives, fluorene and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, xanthene and its derivatives, thioxanthene and its derivatives, Xanthone and its derivatives, thioxanthone and its derivatives, cyanine and its derivatives, merocyanine and its derivatives, naphthalocyanine and its derivatives, subphthalocyanine and its derivatives, pyrylium and its derivatives, thiopyrylium and its derivatives, tetraphylline and its derivatives, annu And derivatives thereof, spiropyran and derivatives thereof, spirooxazine and derivatives thereof, thiospiropyran and derivatives thereof, oxole and derivatives thereof, azine and derivatives thereof, thiazine and derivatives thereof, oxazine and derivatives thereof, indoline and derivatives thereof, azulene and derivatives thereof Derivatives, azulenium and its derivatives, squarylium and its derivatives, porphyrin and its derivatives, porphyrazine and its derivatives, triarylmethane and its derivatives, phthalocyanine and its derivatives, acridone and its derivatives, coumarin and its derivatives, ketocoumarin and its derivatives, Quinolinone and its derivatives, benzoxazole and its derivatives, acridine and its derivatives, thiazine and its derivatives, benzothiazole and its derivatives, pheno Azine and derivatives thereof, benzotriazole and derivatives thereof, perylene and derivatives thereof, naphthalene and derivatives thereof, anthracene and derivatives thereof, phenanthrene and derivatives thereof, pyrene and derivatives thereof, naphthacene and derivatives thereof, pentacene and derivatives thereof, and coronene and derivatives thereof Derivatives and the like. Moreover, it is preferable that the said radiation sensitive sensitizer which generate | occur | produces from said (2) component by exposure contains a carbonyl compound. The carbonyl compound preferably contains ketone, aldehyde, carboxylic acid, ester, amide, enone, carboxylic acid chloride, carboxylic acid anhydride and the like as a carbonyl group. The carbonyl compound is preferably a compound that absorbs radiation on the longer wavelength side exceeding 250 nm from the viewpoint of increasing the contrast of the resist by sufficiently separating the wavelength of radiation at the time of batch exposure from the wavelength of radiation at the time of pattern exposure. Examples of the carbonyl compound include benzophenone derivatives, xanthone derivatives, thioxanthone derivatives, coumarin derivatives, and acridone derivatives. The carbonyl compound may be a naphthalene derivative or an anthracene derivative, or an acridone derivative. In the radiation-sensitive sensitizer, the hydrogen of the aromatic ring is preferably substituted with an electron donating group. When the hydrogen in the aromatic ring of the radiation-sensitive sensitizer is replaced with an electron-donating group, the electron transfer efficiency due to the sensitization reaction during batch exposure is improved, and the resist sensitivity tends to be improved. In addition, (b) the difference between the radiation absorption wavelength of the radiation-sensitive sensitizer and the radiation absorption wavelength of the radiation-sensitive sensitizer can be increased, and the radiation sensitivity can be more selectively at the time of batch exposure. Since the sensitizer can be excited, the contrast of the latent image of the acid in the resist material tends to be improved. Examples of the electron donating group include a hydroxyl group, a methoxy group, an alkoxy group, an amino group, an alkylamino group, and an alkyl group.
ベンゾフェノン及びその誘導体としては、例えば下記の化合物が挙げられる。 Examples of benzophenone and derivatives thereof include the following compounds.
チオキサントン及びその誘導体としては、例えば下記の化合物が挙げられる。 Examples of thioxanthone and derivatives thereof include the following compounds.
キサントン及びその誘導体としては、例えば下記の化合物が挙げられる。 Examples of xanthone and derivatives thereof include the following compounds.
アクリドン及びその誘導体としては、例えば下記の化合物が挙げられる。 Examples of acridone and derivatives thereof include the following compounds.
クマリン及びその誘導体としては、例えば下記の化合物が挙げられる。 Examples of coumarin and its derivatives include the following compounds.
上記感放射線性増感体は下記の化合物を含んでいてもよい。 The radiation-sensitive sensitizer may contain the following compound.
上記感放射線性増感体としては、例えばアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン、1,2−ヒドロオキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−イソプロピルフェニル)プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−ドデシルフェニル)プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパノン、ベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、4−メトキシベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン、2−エトキシカルボニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、ベンゾフェノンテトラカルボン酸又はそのテトラメチルエステル、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジシクロへキシルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジヒドロキシエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンジル、アントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−メチルアントラキノン、フェナントラキノン、フルオレノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1−ブタノン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノールオリゴマー、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンジルジメチルケタール、アクリドン、クロロアクリドン、N−メチルアクリドン、N−ブチルアクリドン、N−ブチル−クロロアクリドン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルメトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,3,5,6−テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、(2,5,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、ベンゾイルジ−(2,6−ジメチルフェニル)ホスホネート、1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン−2−(O−ベンゾイルオキシム)、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン−1−(O−アセチルオキシム)、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−3−シクロペンチルプロパノン−1−(O−アセチルオキシム)、1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−3−シクロペンチルプロパン−1,2−ジオン−2−(O−ベンゾイルオキシム)、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン2−(O−ベンゾイルオキシム)、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン1−(O−アセチルオキシム)等が挙げられる。 Examples of the radiation-sensitive sensitizer include acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, diethoxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 1,2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl. Propan-1-one, α-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropanone, 2-hydroxy-2-methyl-1- (4-isopropylphenyl) propanone, 2-hydroxy-2 -Methyl-1- (4-dodecylphenyl) propanone, 2-hydroxy-2-methyl-1-[(2-hydroxyethoxy) phenyl] propanone, benzophenone, 2-methylbenzophenone, 3-methylbenzophenone, 4-methylbenzophenone 4-methoxybenzo Enone, 2-chlorobenzophenone, 4-chlorobenzophenone, 4-bromobenzophenone, 2-carboxybenzophenone, 2-ethoxycarbonylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, benzophenone tetracarboxylic acid or its tetramethyl ester, 4 , 4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (dicyclohexylamino) benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (dihydroxyethylamino) benzophenone, 4- Methoxy-4′-dimethylaminobenzophenone, 4,4′-dimethoxybenzophenone, 4-dimethylaminobenzophenone, 4-dimethylaminoacetophenone, benzyl, anthraquinone, 2-t-buty Luanthraquinone, 2-methylanthraquinone, phenanthraquinone, fluorenone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -1-butanone, 2- (dimethylamino) -2-[(4 -Methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, 2-hydroxy 2-Methyl- [4- (1-methylvinyl) phenyl] propanol oligomer, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin phenyl ether, benzyldimethyl ketal, acridone , Loroacridone, N-methylacridone, N-butylacridone, N-butyl-chloroacridone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,6-dimethoxybenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,6-dichlorobenzoyl Diphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoylmethoxyphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoylethoxyphenylphosphine oxide, 2,3,5,6-tetramethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis- (2, 6-dichlorobenzoyl) phenylphosphine oxide, bis- (2,6-dichlorobenzoyl) -2,5-dimethylphenylphosphine oxide, bis- (2,6-dichloroben Yl) -4-propylphenylphosphine oxide, bis- (2,6-dichlorobenzoyl) -1-naphthylphosphine oxide, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) phenylphosphine oxide, bis- (2,6 -Dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,5-dimethylphenylphosphine oxide, bis- (2,4,6-trimethylbenzoyl) Phenylphosphine oxide, (2,5,6-trimethylbenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichloro Thioxane , 1-chloro-4-propoxythioxanthone, benzoyldi- (2,6-dimethylphenyl) phosphonate, 1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-octanedione-2- (O-benzoyloxime), 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone-1- (O-acetyloxime), 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] -3-cyclopentylpropanone-1- (O-acetyloxime), 1- [4- (phenylthio) phenyl] -3-cyclopentylpropane-1,2-dione-2- ( O-benzoyloxime), 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -fur Nyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl} -2- Methyl-propan-1-one, phenylglyoxylic acid methyl ester, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1,1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-octanedione 2- (O-benzoyloxime), 1- [9-ethyl-6- (2- Methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone 1- (O-acetyloxime) and the like.
(b)感放射線性増感体発生剤は、(1)重合体成分を構成する重合体の一部であってもよい。この場合、(b)感放射線性増感体発生剤は、上記化合物から水素原子1つを除いた基が重合体に結合する形で存在する。 (B) The radiation-sensitive sensitizer generator may be (1) part of a polymer constituting the polymer component. In this case, (b) the radiation-sensitive sensitizer generator is present in a form in which a group obtained by removing one hydrogen atom from the above compound is bonded to the polymer.
(b)感放射線性増感体発生剤が(1)重合体成分とは異なる成分である場合、(1)重合体成分100質量部に対する(b)感放射線性増感体発生剤の配合量の下限としては、0.005質量部が好ましく、0.1質量部がより好ましい。一方、上記配合量の上限としては、50質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。 When the (b) radiation-sensitive sensitizer generator is a component different from the (1) polymer component, the blending amount of the (b) radiation-sensitive sensitizer generator with respect to 100 parts by mass of the polymer component (1) Is preferably 0.005 parts by mass, more preferably 0.1 parts by mass. On the other hand, as an upper limit of the said compounding quantity, 50 mass parts is preferable and 30 mass parts is more preferable.
(b)感放射線性増感体発生剤が(1)重合体成分を構成する重合体の一部である場合、(1)重合体成分の1モルに対する(b)感放射線性増感体発生剤の含有割合の下限としては、0.001モルが好ましく、0.002モルがより好ましく、0.01モルがさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、0.95モルが好ましく、0.3モルがより好ましい。 (B) When the radiation-sensitive sensitizer generator is a part of the polymer constituting the (1) polymer component, (b) generation of the radiation-sensitive sensitizer with respect to 1 mol of the polymer component As a minimum of a content rate of an agent, 0.001 mol is preferred, 0.002 mol is more preferred, and 0.01 mol is still more preferred. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 0.95 mol is preferable and 0.3 mol is more preferable.
上記配合量又は含有割合が上記下限より小さいと、感度が低下するおそれがある。逆に、上記配合量又は含有割合が上記上限を超えると、レジスト材料膜を形成し難くなるおそれや、レジストパターンの断面形状における矩形性が低下するおそれがある。 If the blending amount or content ratio is smaller than the lower limit, the sensitivity may decrease. On the contrary, when the said compounding quantity or content rate exceeds the said upper limit, there exists a possibility that it may become difficult to form a resist material film, and there exists a possibility that the rectangularity in the cross-sectional shape of a resist pattern may fall.
((c)感放射線性酸発生剤)
(c)感放射線性酸発生剤は、上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、酸を発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記酸を実質的に発生しない成分であり、上記(a)感放射線性酸−増感体発生剤とは異なるものである。(c)感放射線性酸発生剤は、上記性質を有するので、一括露光時に放射線増感反応によりレジスト材料膜のパターン露光部だけで酸を発生させることができる。
((C) Radiation sensitive acid generator)
(C) The radiation-sensitive acid generator generates an acid when the first radiation is irradiated and the second radiation is not emitted, and the second radiation is not irradiated with the first radiation. It is a component that does not substantially generate the acid when irradiated with only radiation, and is different from the above-mentioned (a) radiation-sensitive acid-sensitizer generating agent. (C) Since the radiation-sensitive acid generator has the above properties, it can generate an acid only at the pattern exposure portion of the resist material film by a radiation sensitization reaction during batch exposure.
上記[C1]化合物及び[C2]化合物におけるカチオン(I)及びカチオン(II)としては、例えば上述のカチオン(I)及びカチオン(II)としてX+で表される1価のオニウムカチオンが挙げられ、露光光の照射により分解する。露光部では、このオニウムカチオンの分解により生成するプロトンと、スルホネートアニオンとからスルホン酸を生じる。このカチオンは感放射線性増感体を発生しないものである。 Examples of the cation (I) and the cation (II) in the [C1] compound and the [C2] compound include a monovalent onium cation represented by X + as the cation (I) and the cation (II). Decomposes by exposure light exposure. In the exposed portion, sulfonic acid is generated from protons generated by the decomposition of the onium cation and the sulfonate anion. This cation does not generate a radiation-sensitive sensitizer.
上記X+で表される1価のオニウムカチオンとしては、例えば上述の式(X−1)及び(X−2)で表されるカチオンが挙げられる。 Examples of the monovalent onium cation represented by X + include the cations represented by the above formulas (X-1) and (X-2).
X+としては、これらの中でトリフェニルスルホニウムカチオンが好ましい。 Among these, triphenylsulfonium cation is preferable as X + .
上記[C1]化合物及び[C2]化合物におけるアニオン(I)及びアニオン(II)としては、例えば上述のアニオン(I)及びアニオン(II)として例示したものと同様のアニオンが挙げられる。 Examples of the anion (I) and the anion (II) in the [C1] compound and the [C2] compound include the same anions as those exemplified as the anion (I) and the anion (II).
このような(c)感放射線性酸発生剤となる[C1]化合物及び[C2]化合物としては、例えば上述のオニウム塩化合物であるスルホニウム塩化合物が挙げられる。 Examples of the [C1] compound and the [C2] compound that serve as the (c) radiation-sensitive acid generator include the sulfonium salt compounds that are the above-described onium salt compounds.
スルホニウム塩化合物としては、例えば上述の[C1]化合物及び[C2]化合物のうちのトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム6−(アダマンタン−1−イルカルボキシオキシ)−1,1,2,2−テトラフルオロヘキサン−1−スルホネート、トリフェニルスルホニウムアダマンタン−1−イルオキシカルボニルカルボキシレート、トリフェニルスルホニウム4−トリフルオロメチルサリチレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム1,2−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)エタン−1−スルホネート等が挙げられる。 Examples of the sulfonium salt compound include triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, among the above-mentioned [C1] compound and [C2] compound, Triphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 6- (adamantan-1-ylcarboxyoxy) -1,1 , 2,2-tetrafluorohexane-1-sulfonate, triphenylsulfonium adamantane-1-yloxycarbonylcarboxylate, triphenylsulfonium 4-trifluoromethyl salicylate, 4-methoxyphenyl Sulfonyl diphenyl sulfonium 1,2-di (cyclohexyloxycarbonyl) ethane-1-sulfonate, and the like.
(c)感放射線性酸発生剤としては、上記[C1]化合物及び[C2]化合物以外の化合物も有していてもよく[C1]化合物及び[C2]化合物以外の(c)感放射線性酸発生剤としては、例えばその他のオニウム塩化合物、ジアゾメタン化合物、スルホンイミド化合物等が挙げられる。オニウム塩化合物としては、例えばスルホニウム塩化合物以外にテトラヒドロチオフェニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物等が挙げられる。 (C) As a radiation sensitive acid generator, you may have compounds other than the said [C1] compound and a [C2] compound, (c) Radiation sensitive acid other than a [C1] compound and a [C2] compound Examples of the generator include other onium salt compounds, diazomethane compounds, and sulfonimide compounds. Examples of the onium salt compound include a tetrahydrothiophenium salt compound and an iodonium salt compound in addition to the sulfonium salt compound.
その他のスルホニウム塩化合物としては、例えば4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロへキシルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、4−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of other sulfonium salt compounds include 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyldiphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, 4 -Cyclohexylphenyldiphenylsulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyl Diphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-methanesulfonylphenyldiphenylsulfonium perf Oro -n- octane sulfonate, 4-methanesulfonyl-phenyl diphenyl sulfonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethane ethanesulfonate.
テトラヒドロチオフェニウム塩化合物としては、例えば1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(6−n−ブトキシナフタレン−2−イル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、1−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)テトラヒドロチオフェニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of the tetrahydrothiophenium salt compound include 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium. Nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothio Phenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium trifluoro Lomethanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalene) 2-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (6-n-butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-octanesulfonate, 1- (6-n- Butoxynaphthalen-2-yl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4 -Hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxy Phenyl) tetrahydrothiophenium perfluoro-n-oct Sulfonate, 1- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) tetrahydrothiophenium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, etc. Is mentioned.
ヨードニウム塩化合物としては、例えばジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート等が挙げられる。 Examples of the iodonium salt compound include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl. -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4- t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2- Tiger fluoro ethanesulfonate.
スルホンイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロ−n−ブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(パーフルオロ−n−オクタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド等が挙げられる。 Examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (nonafluoro-n-butanesulfonyloxy) bicyclo [ 2.2.1] Hept-5-ene-2,3-dicarboximide, N- (perfluoro-n-octanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3- Dicarboximide, N- (2-bicyclo [2.2.1] hept-2-yl-1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonyloxy) bicyclo [2.2.1] hept-5-ene -2,3-dicarboximide and the like.
ジアゾメタン化合物としては、例えばビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニウム)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロへキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−クロロフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−イソプロピルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−tert−ブチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(ナフチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(アントラセニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。 Examples of the diazomethane compound include bis (n-propylsulfonyl) diazomethane, bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (n-butylsulfonyl) diazomethane, bis (tert-butylsulfonium) diazomethane, bis (cyclopentylsulfonyl) diazomethane, and bis (cyclo Hexylsulfonyl) diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (4-chlorophenylsulfonyl) diazomethane, bis (p-tolylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-xylylsulfonyl) diazomethane, bis (4-isopropylphenylsulfonyl) ) Diazomethane, bis (4-tert-butylphenylsulfonyl) diazomethane, bis (naphthylsulfonyl) diazomethane, bis (anthracenylsulfur) ) Diazomethane.
(c)感放射線性酸発生剤は、(1)重合体成分を構成する重合体の一部であってもよい。この場合、(c)感放射線性酸発生剤は、上記化合物から水素原子1つを除いた基が重合体に結合する形で存在する。 (C) The radiation sensitive acid generator may be a part of the polymer constituting (1) the polymer component. In this case, (c) the radiation sensitive acid generator is present in a form in which a group obtained by removing one hydrogen atom from the above compound is bonded to the polymer.
(c)感放射線性酸発生剤が(1)重合体成分とは異なる成分である場合、(1)重合体成分100質量部に対する(c)感放射線性酸発生剤の配合量の下限としては、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましい。一方、上記配合量の上限としては、50質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。 When (c) the radiation-sensitive acid generator is a component different from (1) the polymer component, (1) the lower limit of the blending amount of the (c) radiation-sensitive acid generator with respect to 100 parts by mass of the polymer component 0.1 part by mass is preferable, and 1 part by mass is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said compounding quantity, 50 mass parts is preferable and 30 mass parts is more preferable.
(c)感放射線性酸発生剤が(1)重合体成分を構成する重合体の一部である場合、(1)重合体成分の1モルに対する(c)感放射線性酸発生剤の含有割合の下限としては、0.01モルが好ましく、0.02モルがより好ましく、0.1モルがさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、0.5モルが好ましく、0.3モルがより好ましい。 When the (c) radiation sensitive acid generator is part of the polymer constituting the (1) polymer component, the content ratio of the (c) radiation sensitive acid generator with respect to 1 mole of the polymer component (1) Is preferably 0.01 mol, more preferably 0.02 mol, and even more preferably 0.1 mol. On the other hand, the upper limit of the content ratio is preferably 0.5 mol, more preferably 0.3 mol.
上記配合量又は含有割合が上記下限より小さいと、感度が低下するおそれがある。逆に、上記配合量又は含有割合が上記上限を超えると、レジスト材料膜を形成し難くなるおそれや、レジストパターンの断面形状における矩形性が低下するおそれがある。 If the blending amount or content ratio is smaller than the lower limit, the sensitivity may decrease. On the contrary, when the said compounding quantity or content rate exceeds the said upper limit, there exists a possibility that it may become difficult to form a resist material film, and there exists a possibility that the rectangularity in the cross-sectional shape of a resist pattern may fall.
(2)成分が(1)重合体成分とは異なる成分である場合、当該化学増幅型レジスト材料の全固形分に対する(2)成分の含有量の下限としては、10質量%が好ましく、15質量%がより好ましい。一方、上記含有量の上限としては、30質量%が好ましく、25質量%がより好ましい。(2)成分の含有量を上記範囲とすることで、当該化学増幅型レジスト材料の感度及びリソグラフィ性能をより向上できる。ここで「(2)成分の含有量」とは、(2)成分のうち(1)重合体成分と異なる成分の合計含有量をいう。 When the component (2) is a component different from the (1) polymer component, the lower limit of the content of the component (2) with respect to the total solid content of the chemically amplified resist material is preferably 10% by mass, and 15% by mass. % Is more preferable. On the other hand, the upper limit of the content is preferably 30% by mass, and more preferably 25% by mass. (2) By making content of a component into the said range, the sensitivity and lithography performance of the said chemically amplified resist material can be improved more. Here, “content of (2) component” means the total content of components different from (1) the polymer component among (2) components.
[他の酸拡散制御剤]
当該化学増幅型レジスト材料は、[C1]化合物及び[C2]化合物以外の他の酸拡散制御剤を配合してもよい。他の酸拡散制御剤は酸及びカチオンを捕捉するものであり、クエンチャーとして機能するものである。当該化学増幅型レジスト材料が他の酸拡散制御剤を含むことで、レジスト材料膜中で発生した余剰の酸を中和して、パターン露光部とパターン非露光部との間における酸の潜像の化学コントラストを上げることができる。
[Other acid diffusion control agents]
The chemically amplified resist material may contain an acid diffusion controller other than the [C1] compound and the [C2] compound. Other acid diffusion control agents capture acids and cations and function as quenchers. The chemical amplification resist material contains another acid diffusion control agent, so that the excess acid generated in the resist material film is neutralized, and an acid latent image between the pattern exposed portion and the pattern non-exposed portion is obtained. Can increase the chemical contrast.
上記酸拡散制御剤は、感放射線性を有する化合物と感放射線性を有しない化合物とに分けられる。 The acid diffusion controller is classified into a compound having radiation sensitivity and a compound having no radiation sensitivity.
上記感放射線性を有しない化合物としては塩基性化合物が好ましい。この塩基性化合物としては、例えばヒドロキシド化合物、カルボキシラート化合物、アミン化合物、イミン化合物、アミド化合物等が挙げられ、より具体的には、第1級〜第3級脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環アミン、カルボキシル基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、カルバメート基を有する含窒素化合物、アミド化合物、イミド化合物等が挙げられ、これらの中でカルバメート基を有する含窒素化合物が好ましい。 As the compound having no radiation sensitivity, a basic compound is preferable. Examples of the basic compound include a hydroxide compound, a carboxylate compound, an amine compound, an imine compound, an amide compound, and more specifically, primary to tertiary aliphatic amines, aromatic amines, Heterocyclic amine, nitrogen-containing compound having carboxyl group, nitrogen-containing compound having sulfonyl group, nitrogen-containing compound having hydroxyl group, nitrogen-containing compound having hydroxyphenyl group, alcoholic nitrogen-containing compound, nitrogen-containing compound having carbamate group , Amide compounds, imide compounds, and the like. Among these, nitrogen-containing compounds having a carbamate group are preferred.
上記塩基性化合物は、トレーガー(Troger’s)塩基;ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジアザビシクロノネン(DBM)等のヒンダードアミン;テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)、テトラブチルアンモニウムラクタート等のイオン性クエンチャーであってもよい。 The basic compounds include: Troger's base; hindered amines such as diazabicycloundecene (DBU) and diazabicyclononene (DBM); tetrabutylammonium hydroxide (TBAH) and tetrabutylammonium lactate It may be an ionic quencher.
上記第1級脂肪族アミンとしては、例えばアンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が挙げられる。 Examples of the primary aliphatic amine include ammonia, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, tert-amylamine, and cyclopentylamine. Hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, cetylamine, methylenediamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine and the like.
上記第2級脂肪族アミンとしては、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が挙げられる。 Examples of the secondary aliphatic amine include dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, dicyclopentylamine, and dihexylamine. , Dicyclohexylamine, diheptylamine, dioctylamine, dinonylamine, didecylamine, didodecylamine, dicetylamine, N, N-dimethylmethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetraethylenepentamine and the like.
上記第3級脂肪族アミンとしては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が挙げられる。 Examples of the tertiary aliphatic amine include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine, tri-sec-butylamine, tripentylamine, tricyclopentylamine, Trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, trinonylamine, tridecylamine, tridodecylamine, tricetylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N, N , N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine and the like.
上記芳香族アミン及び複素環アミンとしては、例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等のアニリン誘導体;ジフェニル(p−トリル)アミン;メチルジフェニルアミン;トリフェニルアミン;フェニレンジアミン;ナフチルアミン;ジアミノナフタレン;ピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等のピロール誘導体;オキサゾール、イソオキサゾール等のオキサゾール誘導体;チアゾール、イソチアゾール等のチアゾール誘導体;イミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール誘導体;ピラゾール誘導体;フラザン誘導体;ピロリン、2−メチル−1−ピロリン等のピロリン誘導体;ピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等のピロリジン誘導体;イミダゾリン誘導体;イミダゾリジン誘導体;ピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、4−ピロリジノピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等のピリジン誘導体;ピリダジン誘導体;ピリミジン誘導体;ピラジン誘導体;ピラゾリン誘導体;ピラゾリジン誘導体;ピペリジン誘導体;ピペラジン誘導体;モルホリン誘導体;インドール誘導体;イソインドール誘導体;1H−インダゾール誘導体;インドリン誘導体;キノリン、3−キノリンカルボニトリル等のキノリン誘導体;イソキノリン誘導体;シンノリン誘導体;キナゾリン誘導体;キノキサリン誘導体;フタラジン誘導体;プリン誘導体;プテリジン誘導体;カルバゾール誘導体;フェナントリジン誘導体;アクリジン誘導体;フェナジン誘導体;1,10−フェナントロリン誘導体;アデニン誘導体;アデノシン誘導体;グアニン誘導体;グアノシン誘導体;ウラシル誘導体;ウリジン誘導体などが挙げられる。 Examples of the aromatic amine and heterocyclic amine include aniline, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-propylaniline, N, N-dimethylaniline, 2-methylaniline, 3-methylaniline, and 4-methylaniline. , Ethylaniline, propylaniline, trimethylaniline, 2-nitroaniline, 3-nitroaniline, 4-nitroaniline, 2,4-dinitroaniline, 2,6-dinitroaniline, 3,5-dinitroaniline, N, N- Aniline derivatives such as dimethyltoluidine; diphenyl (p-tolyl) amine; methyldiphenylamine; triphenylamine; phenylenediamine; naphthylamine; diaminonaphthalene; pyrrole, 2H-pyrrole, 1-methylpyrrole, 2,4-dimethylpyrrole, 2, 5-dimethylpi And pyrrole derivatives such as N-methylpyrrole; oxazole derivatives such as oxazole and isoxazole; thiazole derivatives such as thiazole and isothiazole; imidazole derivatives such as imidazole, 4-methylimidazole and 4-methyl-2-phenylimidazole; Pyrazole derivatives; furazane derivatives; pyrroline derivatives such as pyrroline and 2-methyl-1-pyrroline; pyrrolidine derivatives such as pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, pyrrolidinone and N-methylpyrrolidone; imidazoline derivatives; imidazolidine derivatives; pyridine, methylpyridine, Ethylpyridine, propylpyridine, butylpyridine, 4- (1-butylpentyl) pyridine, dimethylpyridine, trimethylpyridine, triethylpyridine, phenylpyridine, 3-methyl- -Phenylpyridine, 4-tert-butylpyridine, diphenylpyridine, benzylpyridine, methoxypyridine, butoxypyridine, dimethoxypyridine, 4-pyrrolidinopyridine, 2- (1-ethylpropyl) pyridine, aminopyridine, dimethylaminopyridine, etc. Pyridine derivatives; pyrimidine derivatives; pyrazoline derivatives; pyrazolidine derivatives; piperidine derivatives; piperazine derivatives; morpholine derivatives; indole derivatives; isoindole derivatives; 1H-indazole derivatives; indoline derivatives; quinoline, 3-quinolinecarbonitrile, etc. Quinoline derivatives; isoquinoline derivatives; cinnoline derivatives; quinazoline derivatives; quinoxaline derivatives; phthalazine derivatives; purine derivatives; Conductors; carbazole derivatives; phenanthridine derivatives; acridine derivatives; phenazine derivatives; 1,10-phenanthroline derivatives; adenine derivatives; adenosine derivatives; guanine derivatives;
上記カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸;インドールカルボン酸;ニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン等のアミノ酸誘導体等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound having a carboxy group include aminobenzoic acid; indolecarboxylic acid; nicotinic acid, alanine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, glycylleucine, leucine, methionine, phenylalanine, threonine, Examples include amino acid derivatives such as lysine, 3-aminopyrazine-2-carboxylic acid, and methoxyalanine.
上記スルホニル基を有する含窒素化合物としては、例えば3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound having a sulfonyl group include 3-pyridinesulfonic acid and pyridinium p-toluenesulfonate.
上記ヒドロキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、及びアルコール性含窒素化合物としては、例えば2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound having a hydroxyl group, the nitrogen-containing compound having a hydroxyphenyl group, and the alcoholic nitrogen-containing compound include 2-hydroxypyridine, aminocresol, 2,4-quinolinediol, 3-indolemethanol hydrate, Monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2,2′-iminodiethanol, 2-aminoethanol, 3-amino-1-propanol, 4- Amino-1-butanol, 4- (2-hydroxyethyl) morpholine, 2- (2-hydroxyethyl) pyridine, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] piperazi Piperidine ethanol, 1- (2-hydroxyethyl) pyrrolidine, 1- (2-hydroxyethyl) -2-pyrrolidinone, 3-piperidino-1,2-propanediol, 3-pyrrolidino-1,2-propanediol, 8 -Hydroxyurolidine, 3-cuincridinol, 3-tropanol, 1-methyl-2-pyrrolidineethanol, 1-aziridineethanol, N- (2-hydroxyethyl) phthalimide, N- (2-hydroxyethyl) isonicotine Examples include amides.
カルバメート基を有する含窒素化合物としては、例えばN−(tert−ブトキシカルボニル)−L−アラニン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−アラニンメチルエステル、(S)−(−)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−シクロヘキシル−1−プロパノール、(R)−(+)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−メチル−1−ブタノール、(R)−(+)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−フェニルプロパノール、(S)−(−)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−フェニルプロパノール、(R)−(+)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−フェニル−1−プロパノール、(S)−(−)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−3−フェニル−1−プロパノール、(R)−(+)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−1−プロパノール、(S)−(−)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−1−プロパノール、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−アスパラギン酸4−ベンジルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−O−ベンジル−L−スレオニン、(R)−(+)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−2−tert−ブチル−3−メチル−4−イミダゾリジノン、(S)−(−)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−2−tert−ブチル−3−メチル−4−イミダゾリジノン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−3−シクロへキシル−L−アラニンメチルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−システインメチルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)エタノールアミン、N−(tert−ブトキシカルボニルエチレンジアミン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−D−グルコースアミン、Nα−(tert−ブトキシカルボニル)−L−グルタミン、1−(tert−ブトキシカルボニル)イミダゾール、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−イソロイシン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−イソロイシンメチルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−ロイシノール、Nα−(tert−ブトキシカルボニル)−L−リシン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−メチオニン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−3−(2−ナフチル)−L−アラニン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−フェニルアラニン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−フェニルアラニンメチルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−D−プロリナル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−プロリン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−プロリン−N’−メトキシ−N’−メチルアミド、N−(tert−ブトキシカルボニル)−1H−ピラゾール−1−カルボキシアミヂン、(S)−(−)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−(tert−ブトキシカルボニル)−2−ピロリジンメタノール、1−(tert−ブトキシカルボニル)3−[4−(1−ピロリル)フェニル]−L−アラニン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−セリン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−セリンメチルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−スレオニン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−p−トルエンスルホンアミド、N−(tert−ブトキシカルボニル)−S−トリチル−L−システイン、Nα−(tert−ブトキシカルボニル)−L−トリプトファン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−チロシン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−チロシンメチルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−バリン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−バリンメチルエステル、N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−バリノール、tert−ブチルN−(3−ヒドロキシプロピル)カルバメート、tert−ブチルN−(6−アミノへキシル)カルバメート、tert−ブチルカルバメート、tert−ブチルカルバゼート、tert−ブチル−N−(ベンジロキシ)カルバメート、tert−ブチル−4−ベンジル−1−ピペラジンカルボキシレート、tert−ブチル(1S,4S)−(−)−2,5−ジアザビシクロ[2.2.1]へプタン−2−カルボキシレート、tert−ブチル−N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)カルバメート、tert−ブチル(S)−(−)−4−ホルミル−2,2−ジメチル−3−オキサゾリジンカルボキシレート、tert−ブチル[R−(R*,S*)]−N−[2−ヒドロキシ−2−(3−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]カルバメート、tert−ブチル−4−オキソ−1−ピペリジンカルボキシレート、tert−ブチル−1−ピロールカルボキシレート、tert−ブチル−1−ピロリジンカルボキシレート、tert−ブチル(テトラヒドロ−2−オキソ−3−フラニル)カルバメート等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing compound having a carbamate group include N- (tert-butoxycarbonyl) -L-alanine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-alanine methyl ester, (S)-(−)-2- ( tert-butoxycarbonylamino) -3-cyclohexyl-1-propanol, (R)-(+)-2- (tert-butoxycarbonylamino) -3-methyl-1-butanol, (R)-(+)-2 -(Tert-butoxycarbonylamino) -3-phenylpropanol, (S)-(-)-2- (tert-butoxycarbonylamino) -3-phenylpropanol, (R)-(+)-2- (tert- Butoxycarbonylamino) -3-phenyl-1-propanol, (S)-(−)-2- (tert-butoxycarbonyl) Amino) -3-phenyl-1-propanol, (R)-(+)-2- (tert-butoxycarbonylamino) -1-propanol, (S)-(−)-2- (tert-butoxycarbonylamino) -1-propanol, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-aspartic acid 4-benzyl ester, N- (tert-butoxycarbonyl) -O-benzyl-L-threonine, (R)-(+)-1- (Tert-Butoxycarbonyl) -2-tert-butyl-3-methyl-4-imidazolidinone, (S)-(−)-1- (tert-butoxycarbonyl) -2-tert-butyl-3-methyl- 4-imidazolidinone, N- (tert-butoxycarbonyl) -3-cyclohexyl-L-alanine methyl ester, N- (tert Butoxycarbonyl) -L-cysteine methyl ester, N- (tert-butoxycarbonyl) ethanolamine, N- (tert-butoxycarbonylethylenediamine), N- (tert-butoxycarbonyl) -D-glucosamine, Nα- (tert-butoxy) Carbonyl) -L-glutamine, 1- (tert-butoxycarbonyl) imidazole, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-isoleucine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-isoleucine methyl ester, N- (tert- Butoxycarbonyl) -L-leucinol, Nα- (tert-butoxycarbonyl) -L-lysine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-methionine, N- (tert-butoxycarbonyl) -3- (2-naphthy) ) -L-alanine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-phenylalanine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-phenylalanine methyl ester, N- (tert-butoxycarbonyl) -D-prolinal, N- ( tert-butoxycarbonyl) -L-proline, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-proline-N′-methoxy-N′-methylamide, N- (tert-butoxycarbonyl) -1H-pyrazole-1-carboxyami Zin, (S)-(−)-1- (tert-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, (R)-(+)-1- (tert-butoxycarbonyl) -2-pyrrolidinemethanol, 1- (tert -Butoxycarbonyl) 3- [4- (1-pyrrolyl) phenyl] -L-a Lanine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-serine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-serine methyl ester, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-threonine, N- (tert-butoxycarbonyl) ) -P-toluenesulfonamide, N- (tert-butoxycarbonyl) -S-trityl-L-cysteine, Nα- (tert-butoxycarbonyl) -L-tryptophan, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-tyrosine N- (tert-butoxycarbonyl) -L-tyrosine methyl ester, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-valine, N- (tert-butoxycarbonyl) -L-valine methyl ester, N- (tert-butoxy Carbonyl) -L-valinol, tert- Tyl N- (3-hydroxypropyl) carbamate, tert-butyl N- (6-aminohexyl) carbamate, tert-butylcarbamate, tert-butylcarbazate, tert-butyl-N- (benzyloxy) carbamate, tert- Butyl-4-benzyl-1-piperazinecarboxylate, tert-butyl (1S, 4S)-(−)-2,5-diazabicyclo [2.2.1] heptane-2-carboxylate, tert-butyl-N -(2,3-dihydroxypropyl) carbamate, tert-butyl (S)-(-)-4-formyl-2,2-dimethyl-3-oxazolidinecarboxylate, tert-butyl [R- (R *, S * )]-N- [2-hydroxy-2- (3-hydroxyphenyl) -1-methylethyl ] Carbamate, tert-butyl-4-oxo-1-piperidinecarboxylate, tert-butyl-1-pyrrolecarboxylate, tert-butyl-1-pyrrolidinecarboxylate, tert-butyl (tetrahydro-2-oxo-3-furanyl) ) Carbamate and the like.
上記アミド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、1−シクロへキシルピロリドン等が挙げられる。 Examples of the amide compound include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, propionamide, benzamide, 1-cyclohexylpyrrolidone and the like.
上記イミド化合物としては、例えばフタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が挙げられる。 Examples of the imide compound include phthalimide, succinimide, maleimide and the like.
上記感放射線性を有する化合物は、放射線により分解し酸拡散制御能を失う化合物(放射線分解型化合物)及び放射線により生成し酸拡散制御能を得るもの(放射線生成型化合物)に分けられる。 The compound having radiation sensitivity is classified into a compound that is decomposed by radiation and loses acid diffusion control ability (radiolysis type compound) and a compound that is generated by radiation and obtains acid diffusion control ability (radiation generation compound).
上記放射線分解型化合物がパターン露光工程においてパターン露光部のみで分解することで、パターン露光部では酸及びカチオンを捕捉する作用が低下し、パターン非露光部では酸及びカチオンを捕捉する作用が維持される。このため、露光部と非露光部との間における酸の潜像の化学コントラストを向上させることができる。 The radiation-decomposable compound is decomposed only in the pattern exposure part in the pattern exposure step, so that the action of capturing the acid and cation is reduced in the pattern exposure part, and the action of capturing the acid and cation is maintained in the pattern non-exposed part. The For this reason, the chemical contrast of the latent image of the acid between the exposed part and the non-exposed part can be improved.
上記放射線分解型化合物としては、[C1]化合物及び[C2]化合物以外の放射線分解性カチオンのスルホン酸塩及びカルボン酸塩が好ましい。上記スルホン酸塩におけるスルホン酸としては、弱い酸が好ましく、炭素数1〜10の炭化水素基を有し、かつ上記炭化水素基がフッ素を含まないものがより好ましい。このようなスルホン酸としては、例えばアルキルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、10−カンファースルホン酸等のスルホン酸が挙げられる。上記カルボン酸塩におけるカルボン酸としては弱酸が好ましく、炭素数1〜20のカルボン酸がより好ましい。このようなカルボン酸としては、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酒石酸、コハク酸、シクロヘキシルカルボン酸、安息香酸、サリチル酸等のカルボン酸が挙げられる。放射線分解性カチオンのカルボン酸塩における放射線分解性カチオンとしてはオニウムカチオンが好ましく、このオニウムカチオンとしては、例えばヨードニウムカチオン等が挙げられる。 As the radiolytic compound, sulfonates and carboxylates of radiolytic cation other than the [C1] compound and the [C2] compound are preferable. The sulfonic acid in the sulfonate is preferably a weak acid, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and the hydrocarbon group not containing fluorine. Examples of such sulfonic acid include sulfonic acids such as alkyl sulfonic acid, benzene sulfonic acid, and 10-camphor sulfonic acid. The carboxylic acid in the carboxylate is preferably a weak acid, more preferably a carboxylic acid having 1 to 20 carbon atoms. Examples of such carboxylic acids include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, tartaric acid, succinic acid, cyclohexyl carboxylic acid, benzoic acid, and salicylic acid. The radiolytic cation in the carboxylate of the radiolytic cation is preferably an onium cation, and examples of the onium cation include an iodonium cation.
上記放射線生成型化合物がパターン露光工程においてパターン露光部のみで生成することで、パターン露光部では酸及びカチオンの捕捉する作用が発生し、パターン非露光部で発生しない。 Since the radiation generating compound is generated only in the pattern exposure part in the pattern exposure step, an action of capturing an acid and a cation occurs in the pattern exposure part and does not occur in the pattern non-exposure part.
上記放射線生成型化合物は、パターン露光工程において生成せず、一括露光工程において生成するものであってもよい。この場合、パターン露光工程の露光部においては感放射線性増感体を効率よく発生できると共に、一括露光工程の非露光部における不要な酸及びカチオンを捕捉することができる。 The radiation generating compound may be generated in the batch exposure process without being generated in the pattern exposure process. In this case, a radiation-sensitive sensitizer can be efficiently generated in the exposed portion of the pattern exposure step, and unnecessary acids and cations can be captured in the non-exposed portion of the batch exposure step.
上記放射線生成型化合物としては、露光により塩基を発生する化合物(感放射線性塩基発生剤)が好ましく、アミノ基を発生する含窒素有機化合物がより好ましい。 As the radiation-generating compound, a compound that generates a base upon exposure (a radiation-sensitive base generator) is preferable, and a nitrogen-containing organic compound that generates an amino group is more preferable.
上記感放射線性塩基発生剤としては、例えば特開平4−151156号、同4−162040号、同5−197148号、同5−5995号、同6−194834号、同8−146608号、同10−83079号、及び欧州特許622682号に記載の化合物が挙げられる。 Examples of the radiation sensitive base generator include, for example, JP-A-4-151156, JP-A-4-162040, JP-A-5-197148, JP-A-5-5995, JP-A-6-194634, JP-A-8-146608, and JP-A-10. -83079, and the compound as described in European Patent 622682.
上記感放射線性塩基発生剤としては、カルバメート基(ウレタン結合)を含有する化合物、アシルオキシイミノ基を含有する化合物、イオン系化合物(アニオン−カチオン複合体)、カルバモイルオキシイミノ基を含有する化合物等が挙げられ、カルバメート基(ウレタン結合)を含有する化合物、アシルオキシイミノ基を含有する化合物、及びイオン系化合物(アニオン−カチオン複合体)が好ましい。 Examples of the radiation sensitive base generator include a compound containing a carbamate group (urethane bond), a compound containing an acyloxyimino group, an ionic compound (anion-cation complex), a compound containing a carbamoyloxyimino group, and the like. And a compound containing a carbamate group (urethane bond), a compound containing an acyloxyimino group, and an ionic compound (anion-cation complex) are preferable.
さらに、感放射線性塩基発生剤としては、分子内に環構造を有する化合物が好ましい。この環構造としては、例えばベンゼン環構造、ナフタレン環構造、アントラセン環構造、キサントン環構造、チオキサントン環構造、アントラキノン環構造、フルオレン環構造等が挙げられる。 Furthermore, as the radiation sensitive base generator, a compound having a ring structure in the molecule is preferable. Examples of the ring structure include a benzene ring structure, a naphthalene ring structure, an anthracene ring structure, a xanthone ring structure, a thioxanthone ring structure, an anthraquinone ring structure, and a fluorene ring structure.
感放射線性塩基発生剤としては、例えば2−ニトロベンジルカルバメート、2,5−ジニトロベンジルシクロへキシルカルバメート、N−シクロへキシル−4−メチルフェニルスルホンアミド、1,1−ジメチル−2−フェニルエチル−N−イソプロピルカルバメート等が挙げられる。 Examples of the radiation sensitive base generator include 2-nitrobenzyl carbamate, 2,5-dinitrobenzyl cyclohexyl carbamate, N-cyclohexyl-4-methylphenylsulfonamide, 1,1-dimethyl-2-phenylethyl. -N-isopropyl carbamate and the like.
酸拡散制御剤は、熱反応により生成して酸拡散制御能を得る化合物(熱生成型化合物)であってもよい。この場合、一括露光工程後のベーク工程において生成することが望ましい。このように、ベーク工程において酸拡散制御剤が酸拡散制御能を得る観点から、後述するベーク工程における加熱温度は、他の工程における加熱温度よりも高いことが好ましい。 The acid diffusion control agent may be a compound (heat generation compound) that is generated by a thermal reaction and obtains acid diffusion control ability. In this case, it is desirable to generate in the baking process after the batch exposure process. Thus, it is preferable that the heating temperature in the baking process mentioned later is higher than the heating temperature in another process from a viewpoint that an acid diffusion control agent acquires acid diffusion control ability in a baking process.
当該化学増幅型レジスト材料が上記酸拡散制御剤を含有する場合、(1)重合体成分100質量部に対する酸拡散制御剤の含有量の下限としては、0.001質量部が好ましく、0.01質量部がより好ましい。一方、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い。上記含有量が上記下限より小さい場合、上記酸拡散制御剤が十分に酸及びカチオンを捕捉できないおそれがある。逆に、上記含有量が上記上限を超える場合、感度が過度に低下するおそれがある。 When the chemically amplified resist material contains the acid diffusion controller, (1) the lower limit of the content of the acid diffusion controller relative to 100 parts by mass of the polymer component is preferably 0.001 part by mass, Part by mass is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the said content, 20 mass parts is preferable and 10 mass parts is more preferable. When the said content is smaller than the said minimum, there exists a possibility that the said acid diffusion control agent cannot fully capture | acquire an acid and a cation. On the contrary, when the content exceeds the upper limit, the sensitivity may be excessively lowered.
[ラジカル捕捉剤]
上記ラジカル捕捉剤は、遊離ラジカルを捕捉するものである。当該化学増幅型レジスト材料が上記ラジカル捕捉剤を含むことにより、パターン非露光部においてラジカルによる反応を経由した感放射線性増感体の発生が低減され、後述する一括露光工程後のパターン露光部と非露光部との酸濃度のコントラストをより向上できる。このラジカル捕捉剤としては、例えばフェノール系化合物、キノン系化合物、アミン系化合物等の化合物や、ゴム等の天然由来の酸化防止剤などが挙げられる。
[Radical scavenger]
The radical scavenger traps free radicals. When the chemically amplified resist material contains the radical scavenger, the generation of radiation-sensitive sensitizers via reaction by radicals in the pattern non-exposed portion is reduced, and the pattern exposed portion after the batch exposure step described later and The contrast of the acid concentration with the non-exposed part can be further improved. Examples of the radical scavenger include compounds such as phenolic compounds, quinone compounds, and amine compounds, and natural antioxidants such as rubber.
[架橋剤]
架橋剤は、一括露光後のベーク工程において、酸触媒反応により重合体成分間で架橋反応を引き起こし、重合体成分の分子量を増加させ、現像液に対して不溶化するためのものであり、上記(1)重合体成分とは異なるものである。レジスト材料が架橋剤を含むことにより、架橋と同時に極性部位が非極性化し、現像液に対して不溶化するため、ネガ型レジスト材料を提供することができる。
[Crosslinking agent]
The cross-linking agent is used to cause a cross-linking reaction between polymer components by an acid catalyst reaction in a baking step after collective exposure, to increase the molecular weight of the polymer component, and to insolubilize in the developer. 1) It is different from the polymer component. Since the resist material contains a cross-linking agent, the polar part becomes nonpolar at the same time as the cross-linking and becomes insoluble in the developer, so that a negative resist material can be provided.
架橋剤は2つ以上の官能基を有する化合物である。上記官能基は、(メタ)アクリロイル基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基、エポキシ基及びビニルエーテル基からなる群より選択される少なくとも1つであることが好ましい。 The crosslinking agent is a compound having two or more functional groups. The functional group is preferably at least one selected from the group consisting of a (meth) acryloyl group, a hydroxymethyl group, an alkoxymethyl group, an epoxy group, and a vinyl ether group.
[その他の添加剤]
その他の添加剤としては、例えば界面活性剤、酸化防止剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料等が挙げられる。界面活性剤、酸化防止剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤及び染料には公知の材料を選択することができる。界面活性剤としては、例えばイオン性や非イオン性のフッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤等を用いることができる。酸化防止剤としては、例えばフェノール系酸化防止剤、有機酸誘導体からなる酸化防止剤、硫黄含有酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、アミン−アルデヒド縮合物からなる酸化防止剤、アミン−ケトン縮合物からなる酸化防止剤等が挙げられる。
[Other additives]
Examples of other additives include surfactants, antioxidants, dissolution inhibitors, plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, and dyes. Known materials can be selected for the surfactant, antioxidant, dissolution inhibitor, plasticizer, stabilizer, colorant, antihalation agent, and dye. As the surfactant, for example, an ionic or nonionic fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, or the like can be used. Examples of the antioxidant include a phenolic antioxidant, an antioxidant made of an organic acid derivative, a sulfur-containing antioxidant, a phosphorus antioxidant, an amine antioxidant, and an antioxidant made of an amine-aldehyde condensate. And an antioxidant comprising an amine-ketone condensate.
[溶媒]
溶媒としては、レジスト材料の組成物を溶解し、スピンコーティング法等での塗布機によるレジスト材料膜の形成を容易とするためのものである。なお、上記(b)感放射線性増感体発生剤等に包含される化合物は溶媒からは除くものとする。溶媒としては、例えばシクロへキサノン、メチル−2−アミルケトン等のケトン類;3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;並びにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、酢酸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tert−ブチルエーテルアセテート等のエステル類などが挙げられる。
[solvent]
The solvent is for dissolving the composition of the resist material and facilitating the formation of the resist material film by a coating machine using a spin coating method or the like. In addition, the compound included in said (b) radiation sensitive sensitizer generator etc. shall be remove | excluded from a solvent. Examples of the solvent include ketones such as cyclohexanone and methyl-2-amyl ketone; 3-methoxybutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol and the like. Alcohols; ethers such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether; and propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, Ethyl lactate, ethyl pyruvate, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 3-ethoxypropionic acid Chill acetate tert- butyl, tert- butyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and esters such as propylene glycol monobutyl tert- butyl ether acetate.
[化学増幅型レジスト材料の調製方法]
当該化学増幅型レジスト材料は、例えば(1)重合体成分、(2)成分、及び必要に応じてその他の任意成分を所定の割合で混合することにより調製できる。当該化学増幅型レジスト材料は、混合後に例えば孔径0.2μm程度のフィルター等でろ過することが好ましい。当該化学増幅型レジスト材料の全固形分濃度の下限としては、通常0.1質量%であり、0.5質量%が好ましく、1質量%がより好ましい。一方、上記全固形分濃度の上限としては、通常50質量%であり、30質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。
[Method of preparing chemically amplified resist material]
The chemically amplified resist material can be prepared, for example, by mixing (1) a polymer component, (2) component, and other optional components as necessary at a predetermined ratio. The chemically amplified resist material is preferably filtered after mixing with, for example, a filter having a pore diameter of about 0.2 μm. The lower limit of the total solid content concentration of the chemically amplified resist material is usually 0.1% by mass, preferably 0.5% by mass, and more preferably 1% by mass. On the other hand, the upper limit of the total solid content is usually 50% by mass, preferably 30% by mass, and more preferably 20% by mass.
<レジストパターン形成方法>
上記レジスト材料は二段露光リソグラフィプロセスに好適に使用される。すなわち、本実施形態に係るリソグラフィプロセス(レジストパターン形成方法を含む)は、上記レジスト材料を使用して形成されたレジスト材料膜を基板上に形成する膜形成工程と、上記レジスト材料膜にマスクを介して第一の放射線を照射するパターン露光工程と、上記パターン露光工程後のレジスト材料膜に第二の放射線を照射する一括露光工程と、上記一括露光工程後のレジスト材料膜を加熱するベーク工程と、上記ベーク工程後のレジスト材料膜を現像液に接触させる工程とを備える。
<Resist pattern formation method>
The resist material is preferably used in a two-step exposure lithography process. That is, the lithography process (including the resist pattern forming method) according to the present embodiment includes a film forming process for forming a resist material film formed using the resist material on a substrate, and a mask for the resist material film. A pattern exposure step of irradiating the first radiation through, a batch exposure step of irradiating the resist material film after the pattern exposure step with a second radiation, and a baking step of heating the resist material film after the batch exposure step And a step of bringing the resist material film after the baking step into contact with a developer.
図1は、本実施形態に係るリソグラフィプロセスを示す工程図である。なお、図2は従来の化学増幅型レジスト材料を使用したレジストパターン形成方法の一例を示す工程図である。 FIG. 1 is a process diagram showing a lithography process according to this embodiment. FIG. 2 is a process diagram showing an example of a resist pattern forming method using a conventional chemically amplified resist material.
図1に示すように、本実施形態に係るリソグラフィプロセスは以下の工程を備える。
工程S1:加工対象の基板を準備する工程
工程S2:下層膜及びレジスト材料膜を形成する工程(膜形成工程)
工程S3:パターン露光により、露光部に酸を発生させる工程(パターン露光工程)
工程S4:一括露光により、パターン露光部のみに酸を増殖させる工程(一括露光工程)
工程S5:露光後ベークにより、パターン露光部に酸触媒による極性変化反応を生じさせる工程(ベーク工程)
工程S6:現像処理によってレジストパターンを形成する工程(現像工程)
工程S7:エッチングによってパターンを転写する工程(エッチング工程)
As shown in FIG. 1, the lithography process according to this embodiment includes the following steps.
Step S1: Step of preparing a substrate to be processed Step S2: Step of forming a lower layer film and a resist material film (film formation step)
Step S3: A step of generating an acid in the exposed portion by pattern exposure (pattern exposure step)
Step S4: a step of multiplying acid only in the pattern exposure portion by batch exposure (collective exposure step)
Step S5: A step of causing a polarity change reaction by an acid catalyst in the pattern exposed portion by baking after exposure (baking step).
Step S6: Step of forming a resist pattern by development processing (development step)
Step S7: Step of transferring pattern by etching (etching step)
(工程S1)
以下の工程において加工対象となる基板(被加工基板)は、シリコン基板、二酸化シリコン基板、ガラス基板、及びITO基板等の半導体ウェハから構成されたものであってもよく、上記半導体ウェハ上に絶縁膜層が形成されたものであってもよい。
(Process S1)
The substrate to be processed (substrate to be processed) in the following steps may be composed of a semiconductor wafer such as a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, and an ITO substrate, and is insulated on the semiconductor wafer. A film layer may be formed.
(工程S2:膜形成工程)
上記レジスト材料膜は本実施形態のレジスト材料を使用して形成される。レジスト材料膜の形成方法としては、例えば液状のレジスト材料をスピンコート等により塗布する方法、フィルム状(固体状)のレジスト材料を貼り付ける方法等が挙げられる。液状のレジスト材料を塗布する場合には、塗布後に加熱(プリベーク)してレジスト材料中の溶媒を揮発させてもよい。レジスト材料膜の形成条件は、レジスト材料の性状及び得られるレジスト材料膜の厚さ等に応じて適宜選択される。レジスト材料膜の平均厚さとしては、1nm以上5,000nm以下が好ましく、10nm以上1,000nm以下がより好ましく、30nm以上200nm以下がさらに好ましい。
(Process S2: Film formation process)
The resist material film is formed using the resist material of this embodiment. Examples of the method for forming the resist material film include a method of applying a liquid resist material by spin coating or the like, a method of attaching a film-like (solid) resist material, and the like. When applying a liquid resist material, the solvent in the resist material may be volatilized by heating (pre-baking) after application. The formation conditions of the resist material film are appropriately selected according to the properties of the resist material and the thickness of the resist material film to be obtained. The average thickness of the resist material film is preferably 1 nm to 5,000 nm, more preferably 10 nm to 1,000 nm, and even more preferably 30 nm to 200 nm.
基板上にレジスト材料膜を形成するに先立って、上記基板上に下層膜(反射防止膜、レジスト密着性改善のための膜、レジスト形状改善のための膜等)を形成してもよい。反射防止膜を形成することにより、パターン露光工程において放射線が基板等で反射することによる定在波の発生を抑制することができる。レジスト密着性改善のための膜を形成することにより、基板とレジスト材料膜との間の密着性を向上させることができる。レジスト形状改善のための膜を形成することにより、現像後のレジスト形状をさらに向上させることができる。すなわち、レジストのすそ引き形状又はくびれ形状を低減できる。一方、一括露光の放射線の定在波の発生によるレジスト形状劣化を防ぐために、下層膜の厚さは一括露光の放射線の反射も抑えられるように設計することが望ましい。下層膜は、一括露光の放射線を吸収しない膜であることが望ましい。仮に、下層膜が一括露光の放射線を吸収する場合、下層膜からのエネルギー移動又は電子移動によりレジスト材料膜内で放射線増感反応が生じ、これによりパターン未露光部で酸が発生するおそれがある。そのため、レジスト材料膜と下層膜との間に放射線増感反応を伝搬しないバッファ層を配置し、放射線を吸収した下層膜からの増感を防いでもよい。 Prior to forming the resist material film on the substrate, a lower layer film (an antireflection film, a film for improving resist adhesion, a film for improving resist shape, etc.) may be formed on the substrate. By forming the antireflection film, it is possible to suppress the occurrence of standing waves due to radiation reflected by the substrate or the like in the pattern exposure step. By forming a film for improving the resist adhesion, the adhesion between the substrate and the resist material film can be improved. By forming a film for improving the resist shape, the resist shape after development can be further improved. That is, it is possible to reduce the skirt shape or constriction shape of the resist. On the other hand, in order to prevent resist shape deterioration due to the generation of standing wave of batch exposure radiation, it is desirable to design the thickness of the lower layer film so that reflection of radiation of batch exposure can also be suppressed. The lower layer film is desirably a film that does not absorb the radiation for batch exposure. If the lower layer film absorbs the radiation of the batch exposure, a radiation sensitization reaction may occur in the resist material film due to energy transfer or electron transfer from the lower layer film, which may generate acid in the pattern unexposed area. . For this reason, a buffer layer that does not propagate the radiation sensitization reaction may be disposed between the resist material film and the lower layer film to prevent sensitization from the lower layer film that has absorbed the radiation.
上記レジスト材料膜の上に保護膜をさらに形成してもよい。保護膜を形成することによりパターン露光工程S3で生成する感放射線性増感体、酸、及びこれらの反応中間体の失活を抑え、プロセス安定性を向上させることができる。上記保護膜は、一括露光工程における未露光部での酸発生反応を防ぐために、上記(a)若しくは(c)成分(感放射線性酸発生剤)が直接吸収する非電離放射線の波長の少なくとも一部を吸収する吸収膜であってもよい。上記吸収膜を用いることで、EUVに露光した時に発生する紫外線領域の放射線であるアウトオブバンド光(OOB光)のレジスト材料膜への進入を抑制し、パターン未露光部における感放射線性酸発生剤又は感放射線性酸発生基の分解を防ぐこともできる。さらに、上記吸収膜が直接レジスト材料膜上に形成される場合は、パターン未露光部における放射線増感反応によるレジスト材料膜中の酸発生を抑えるために、一括露光工程における第二の放射線の波長で保護膜からの放射線増感反応を誘発しないものがよい。また、レジスト材料膜内の感放射線性増感体が保護膜からのエネルギー移動又は電子移動等により増感しないように、レジスト材料膜と保護膜の間にバッファ層を配置し、放射線を吸収した吸収膜からの増感を防いでもよい。パターン露光工程S3後、一括露光工程S4前に上記吸収膜をレジスト材料膜上に形成することにより、一括露光工程S4における第二の放射線の照射によって、パターン露光工程S3後の上記レジスト材料膜に残存する上記感放射線性酸発生剤又は感放射線性酸発生基から直接酸が発生するのをさらに抑制させることができる。 A protective film may be further formed on the resist material film. By forming the protective film, it is possible to suppress the deactivation of the radiation-sensitive sensitizer, acid, and these reaction intermediates generated in the pattern exposure step S3, thereby improving the process stability. The protective film has at least one wavelength of non-ionizing radiation that is directly absorbed by the component (a) or (c) (radiation sensitive acid generator) in order to prevent an acid generation reaction in an unexposed portion in the batch exposure process. An absorption film that absorbs the portion may be used. By using the above absorption film, the out-of-band light (OOB light), which is ultraviolet radiation generated when exposed to EUV, is suppressed from entering the resist material film, and radiation sensitive acid is generated in the pattern unexposed area. The decomposition of the agent or the radiation-sensitive acid generating group can also be prevented. Furthermore, when the absorption film is formed directly on the resist material film, the wavelength of the second radiation in the batch exposure process is used to suppress acid generation in the resist material film due to the radiation sensitization reaction in the pattern unexposed area. It is preferable that it does not induce a radiosensitization reaction from the protective film. In addition, a buffer layer is disposed between the resist material film and the protective film to absorb the radiation so that the radiation-sensitive sensitizer in the resist material film is not sensitized by energy transfer or electron transfer from the protective film. Sensitization from the absorbing film may be prevented. By forming the absorption film on the resist material film after the pattern exposure step S3 and before the batch exposure step S4, the resist material film after the pattern exposure step S3 is formed by irradiation with the second radiation in the batch exposure step S4. Direct generation of acid from the remaining radiation-sensitive acid generator or radiation-sensitive acid-generating group can be further suppressed.
(工程S3:パターン露光工程)
パターン露光工程S3では、上記膜形成工程S2で形成されたレジスト材料膜上に、所定のパターンの遮光マスクを配置する。その後、上記レジスト材料膜に、投影レンズ、電子光学系ミラー、又は反射ミラーを有する露光装置(放射線照射モジュール)から、上記マスクを介して第一の放射線が照射(パターン露光)される。
(Process S3: Pattern exposure process)
In the pattern exposure step S3, a light shielding mask having a predetermined pattern is arranged on the resist material film formed in the film formation step S2. Thereafter, the resist material film is irradiated with a first radiation (pattern exposure) through the mask from an exposure apparatus (radiation irradiation module) having a projection lens, an electron optical system mirror, or a reflection mirror.
パターン露光に用いられる上記第一の放射線は、電離放射線又は250nm以下の波長を有する非電離放射線である。上記非電離放射線の波長の上限としては250nmであり、200nmが好ましい。一方、上記非電離放射線の波長の下限としては、150nmが好ましく、190nmがより好ましい。 The first radiation used for pattern exposure is ionizing radiation or non-ionizing radiation having a wavelength of 250 nm or less. The upper limit of the wavelength of the non-ionizing radiation is 250 nm, and preferably 200 nm. On the other hand, the lower limit of the wavelength of the non-ionizing radiation is preferably 150 nm, and more preferably 190 nm.
なお、電離放射線は原子又は分子を電離させるのに十分なエネルギーを有する放射線である。これに対し、非電離放射線は、原子又は分子を電離させるのに十分なエネルギーを有しない放射線である。電離放射線としては、例えばガンマ線、エックス線、アルファ線、重粒子線、陽子線、ベータ線、イオンビーム、電子線、EUV等が挙げられる。パターン露光に用いる電離放射線としては電子線、EUV及びイオンビームが好ましく、電子線及びEUVがより好ましい。非電離放射線としては、KrFエキシマレーザー光及びArFエキシマレーザー光等の250nm以下の波長を有する非電離放射線が挙げられる。 Note that ionizing radiation is radiation having sufficient energy to ionize atoms or molecules. In contrast, non-ionizing radiation is radiation that does not have sufficient energy to ionize atoms or molecules. Examples of the ionizing radiation include gamma rays, X-rays, alpha rays, heavy particle rays, proton rays, beta rays, ion beams, electron beams, EUV, and the like. The ionizing radiation used for pattern exposure is preferably an electron beam, EUV or ion beam, more preferably an electron beam or EUV. Non-ionizing radiation includes non-ionizing radiation having a wavelength of 250 nm or less, such as KrF excimer laser light and ArF excimer laser light.
パターン露光の光としては、例えば1keVから200keVの電子線、13.5nmの波長を有するEUV、193nmのエキシマレーザー光(ArFエキシマレーザー光)、248nmのエキシマレーザー光(KrFエキシマレーザー光)が用いられることが多い。パターン露光における露光量は本実施形態の化学増幅型レジストを用いて一括露光する場合よりも少ない露光量でよい。上記パターン露光によりレジスト材料膜中の上記(a)〜(c)成分で示される基が分解して、酸と第二の放射線を吸収する感放射線性増感体とを発生する。 As pattern exposure light, for example, an electron beam of 1 keV to 200 keV, EUV having a wavelength of 13.5 nm, excimer laser light of 193 nm (ArF excimer laser light), and excimer laser light of 248 nm (KrF excimer laser light) are used. There are many cases. The exposure amount in pattern exposure may be smaller than in the case of batch exposure using the chemically amplified resist of the present embodiment. By the pattern exposure, groups represented by the components (a) to (c) in the resist material film are decomposed to generate an acid and a radiation-sensitive sensitizer that absorbs the second radiation.
露光には「スキャナ」と呼ばれるステップアンドスキャン方式の露光装置が広く用いられる。この方法では、マスクと基板を同期しながらスキャン露光することで、1ショットごとのパターンが形成される。この露光により、レジスト内で露光された箇所に選択的な反応が起こる。 For exposure, a step-and-scan type exposure apparatus called a “scanner” is widely used. In this method, a pattern for each shot is formed by performing scanning exposure while synchronizing the mask and the substrate. By this exposure, a selective reaction occurs at the exposed portion in the resist.
また、下記一括露光工程S4を実施するに先立って、パターン露光後工程S3の上記レジスト材料膜の上に、上記(a)若しくは(c)成分中の感放射線性酸発生剤が直接吸収する非電離放射線の波長の少なくとも一部を吸収する吸収膜を形成してもよい。吸収膜を形成することにより、下記一括露光工程S4における第二の放射線の照射により、パターン露光工程S3後の上記レジスト材料膜に残存する上記感放射線性酸発生剤又は感放射線性酸発生基からの直接の酸発生をさらに抑制できる。 Prior to performing the following batch exposure step S4, the radiation-sensitive acid generator in the component (a) or (c) is directly absorbed on the resist material film in the post-pattern exposure step S3. An absorption film that absorbs at least a part of the wavelength of the ionizing radiation may be formed. By forming the absorption film, from the radiation sensitive acid generator or the radiation sensitive acid generating group remaining in the resist material film after the pattern exposure step S3 by irradiation with the second radiation in the following batch exposure step S4. The direct acid generation of can be further suppressed.
水素原子が置換されていないアルコール性水酸基を有する(b)感放射線性増感体発生剤を用いる場合、上記パターン露光工程S3後下記一括露光工程S4を実施するまでの間、上記レジスト材料膜を減圧雰囲気又は窒素若しくはアルゴンを含む不活性雰囲気に置くことが好ましい。レジスト材料膜を上記雰囲気下に置くことにより、露光中のレジスト材料膜の酸素への曝露、及びこの酸素によるラジカル反応の停止を抑制することができ、また、微量の塩基性化合物による酸のクエンチングを抑制することができることから、よりプロセスを安定化できる傾向がある。パターン露光工程S3後、一括露光工程S4を実施するまでの時間(保管時間)の上限としては、30分が好ましく、10分がより好ましい。保管時間が30分以下であることにより、感度の低下を抑制できる傾向がある。一方、水素原子が置換されたアルコール性水酸基を有する(b)感放射線性増感体発生剤(すなわち、ケタール化合物、アセタール化合物又はオルトエステル化合物等)を用いる場合、上記パターン露光工程S3後、下記一括露光工程S4を実施するまでの間、上記レジスト材料膜が存在する雰囲気をアミン除去フィルターで清浄化した大気中とすることが好ましい。上記(b)感放射線性増感体発生剤を用いる場合、上述のような酸素の影響は受けにくいのでアミン除去フィルターで清浄化した大気中で処理してもよい。レジスト材料膜を上記雰囲気下に置くことにより、微量の塩基性化合物による酸のクエンチングを抑制することができることから、よりプロセスを安定化できる傾向がある。パターン露光工程S3後、一括露光工程S4を実施するまでの時間(保管時間)の上限としては、30分が好ましく、10分がより好ましい。保管時間が30分以下であることにより、感度の低下を抑制できる傾向がある。 In the case of using (b) a radiation-sensitive sensitizer generator having an alcoholic hydroxyl group in which hydrogen atoms are not substituted, the resist material film is formed until the following batch exposure step S4 is performed after the pattern exposure step S3. It is preferable to place in a reduced-pressure atmosphere or an inert atmosphere containing nitrogen or argon. By placing the resist material film in the above atmosphere, the exposure of the resist material film to oxygen during exposure and the termination of radical reaction by this oxygen can be suppressed, and the acid quenching by a small amount of basic compound can be suppressed. Since the chin can be suppressed, the process tends to be further stabilized. The upper limit of the time (storage time) until the collective exposure step S4 is performed after the pattern exposure step S3 is preferably 30 minutes, and more preferably 10 minutes. There exists a tendency which can suppress the fall of a sensitivity because storage time is 30 minutes or less. On the other hand, when (b) a radiation-sensitive sensitizer generating agent (that is, a ketal compound, an acetal compound or an orthoester compound) having an alcoholic hydroxyl group substituted with a hydrogen atom is used, after the pattern exposure step S3, the following Until the collective exposure step S4 is performed, it is preferable that the atmosphere in which the resist material film exists is in the atmosphere cleaned with an amine removal filter. When the above-mentioned (b) radiation-sensitive sensitizer generating agent is used, it may be treated in the atmosphere cleaned with an amine removing filter because it is not easily affected by oxygen as described above. By placing the resist material film in the above atmosphere, acid quenching by a small amount of a basic compound can be suppressed, so that the process tends to be further stabilized. The upper limit of the time (storage time) until the collective exposure step S4 is performed after the pattern exposure step S3 is preferably 30 minutes, and more preferably 10 minutes. There exists a tendency which can suppress the fall of a sensitivity because storage time is 30 minutes or less.
本実施形態のレジストパターン形成方法は、上記パターン露光工程S3後、下記一括露光工程S4前に、パターン露光工程S3を実施する露光装置から一括露光工程S4を実施する露光装置に上記基板を搬送する工程をさらに備えていてもよい。また、一括露光をインライン接続された塗布現像装置の中、又は露光機とのインターフェースに相当するモジュールで行ってよい。なお、上記(2)成分がケタール化合物、アセタール化合物又はオルトエステル化合物を含む場合、本実施形態のレジストパターン形成方法は、上記パターン露光工程S3後、下記一括露光工程S4前にベーク工程S3a(ポストパターンエクスポージャーベーク(PPEB又はPEB)と言うこともある)を備えていてもよい(図3参照)。上記ベーク工程における加熱の温度としては、30℃以上150℃以下が好ましく、50℃以上120℃以下がより好ましく、60℃以上100℃以下がさらに好ましい。加熱時間としては、5秒以上3分以下が好ましく、10秒以上60秒以下がより好ましい。また上記ベークは、湿度を制御した環境下で行うことが好ましい。感放射線性増感体を生成する脱保護反応として加水分解反応を用いた場合、湿度が反応速度に影響するからである。レジストパターン形成方法が上記ベーク工程S3aを備えることにより、アセタール化合物、オルトエステル化合物、又はケタール化合物等からカルボニル化合物への加水分解反応による感放射線性増感体発生を加速することができる。 In the resist pattern forming method of this embodiment, after the pattern exposure step S3 and before the following batch exposure step S4, the substrate is transferred from the exposure apparatus that performs the pattern exposure step S3 to the exposure device that performs the batch exposure step S4. You may further provide the process. Further, the batch exposure may be performed in a coating and developing apparatus connected inline or in a module corresponding to an interface with the exposure machine. When the component (2) includes a ketal compound, an acetal compound or an orthoester compound, the resist pattern forming method of this embodiment is performed after the pattern exposure step S3 and before the following batch exposure step S4, followed by a baking step S3a (post Pattern exposure bake (also referred to as PPEB or PEB)) (see FIG. 3). The heating temperature in the baking step is preferably 30 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and further preferably 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. The heating time is preferably 5 seconds to 3 minutes, more preferably 10 seconds to 60 seconds. Moreover, it is preferable to perform the said baking in the environment which controlled humidity. This is because when the hydrolysis reaction is used as the deprotection reaction for generating the radiation-sensitive sensitizer, the humidity affects the reaction rate. When the resist pattern forming method includes the baking step S3a, it is possible to accelerate the generation of a radiation-sensitive sensitizer due to a hydrolysis reaction from an acetal compound, an ortho ester compound, a ketal compound or the like to a carbonyl compound.
(工程S4:一括露光工程)
一括露光工程S4では、上記パターン露光工程S3後のレジスト材料膜全面(パターン露光部とパターン未露光部とを併せた全面)に、投影レンズ(又は光源)を有する高感度化モジュール(露光装置又は放射線照射モジュールということもある)から第二の放射線が照射(一括露光)される。この一括露光としてはウェハ全面を一度に露光してもよく、局所的な露光を組み合わせたものでもよく、又は重ね合わせて露光してもよい。一括露光用の光源には、一般的な光源を用いることができ、バンドパスフィルターやカットオフフィルターを通すことで、所望とする波長に制御した水銀ランプ及びキセノンランプ等からの紫外線の他、LED光源、レーザーダイオード、レーザー光源等による帯域の狭い紫外線であってもよい。上記一括露光では、レジスト材料膜中のパターン露光部で発生した感放射線性増感体のみが放射線を吸収する。このため、一括露光では、パターン露光部において選択的に放射線の吸収が起こる。よって、一括露光中、パターン露光部においてのみ酸を継続的に発生させることができ、感度を大きく向上させることが可能となる。一方、パターン未露光部には酸が発生しないことから、レジスト材料膜中の化学コントラストを維持しつつ感度を向上させることができる。
(Process S4: Batch exposure process)
In the batch exposure step S4, a high-sensitivity module (exposure device or light source) having a projection lens (or light source) on the entire resist material film after the pattern exposure step S3 (the entire surface including the pattern exposed portion and the pattern unexposed portion). The second radiation is irradiated (collective exposure) from a radiation irradiation module. As this collective exposure, the entire wafer surface may be exposed at one time, a combination of local exposures, or overlapping exposure. As a light source for batch exposure, a general light source can be used. In addition to ultraviolet rays from mercury lamps and xenon lamps controlled to a desired wavelength by passing through a band-pass filter or a cut-off filter, LEDs are used. Narrow-band ultraviolet light from a light source, laser diode, laser light source, or the like may be used. In the collective exposure, only the radiation-sensitive sensitizer generated at the pattern exposure portion in the resist material film absorbs radiation. For this reason, in the batch exposure, radiation is selectively absorbed in the pattern exposure portion. Therefore, during the batch exposure, the acid can be continuously generated only in the pattern exposure part, and the sensitivity can be greatly improved. On the other hand, since no acid is generated in the pattern unexposed area, the sensitivity can be improved while maintaining the chemical contrast in the resist material film.
一括露光に用いられる上記第二の放射線は、上記第一の放射線における非電離放射線の波長よりも長い波長を有し、250nmを超える波長を有する非電離放射線であり、近紫外線(波長250〜450nm)が好ましい。 Said 2nd radiation used for collective exposure is a non-ionizing radiation which has a wavelength longer than the wavelength of the non-ionizing radiation in said 1st radiation, and has a wavelength exceeding 250 nm, near ultraviolet rays (wavelength 250-450 nm) ) Is preferred.
一括露光工程S4では、パターン未露光部での酸発生反応を抑えるために、(1)重合体成分、感放射線性酸発生剤、感放射線性増感体発生剤が吸収可能な放射線の波長よりも長い波長を有する放射線で露光する必要がある。これらを考慮すると、一括露光における非電離放射線の波長の下限としては、280nmが好ましく、320nmがより好ましい。より長い波長の放射線を吸収可能な感放射線性増感体を発生する場合、上記非電離放射線の波長は350nm以上であってもよい。ただし、上記非電離放射線の波長が長すぎる場合は、放射線増感反応の効率が落ちるため、重合体成分、感放射線性酸発生剤、感放射線性増感体発生剤が吸収可能な放射線の波長を避けつつも、感放射線性増感体が吸収可能なできるだけ短い波長の非電離放射線を用いることが望ましい。このような観点から、上記非電離放射線の波長の上限としては、450nmが好ましく、400nmがより好ましい。 In the collective exposure step S4, in order to suppress the acid generation reaction in the pattern unexposed area, (1) from the wavelength of radiation that can be absorbed by the polymer component, the radiation sensitive acid generator, and the radiation sensitive sensitizer generator. It is necessary to expose with radiation having a long wavelength. Considering these, the lower limit of the wavelength of non-ionizing radiation in the batch exposure is preferably 280 nm, and more preferably 320 nm. When generating a radiation-sensitive sensitizer capable of absorbing longer wavelength radiation, the wavelength of the non-ionizing radiation may be 350 nm or more. However, if the wavelength of the non-ionizing radiation is too long, the efficiency of the radiation sensitization reaction is reduced, so the wavelength of radiation that can be absorbed by the polymer component, the radiation sensitive acid generator, and the radiation sensitive sensitizer generator. It is desirable to use non-ionizing radiation having a wavelength as short as possible that can be absorbed by the radiation-sensitive sensitizer. From such a viewpoint, the upper limit of the wavelength of the non-ionizing radiation is preferably 450 nm, and more preferably 400 nm.
パターン露光工程S3及び/又は一括露光工程S4は液浸リソグラフィ(液浸露光)によって実施されてもよく、ドライリソグラフィ(ドライ露光)によって実施されてもよい。液浸リソグラフィとは、レジスト材料膜と投影レンズとの間に液体を介在させた状態で行う露光をいう。これに対し、ドライリソグラフィとは、レジスト材料膜と投影レンズとの間に気体を介在させた状態、減圧下、又は真空中で行う露光をいう。 The pattern exposure step S3 and / or the collective exposure step S4 may be performed by immersion lithography (immersion exposure) or may be performed by dry lithography (dry exposure). Immersion lithography refers to exposure performed with a liquid interposed between a resist material film and a projection lens. On the other hand, dry lithography refers to exposure performed in a state where a gas is interposed between a resist material film and a projection lens, under reduced pressure, or in vacuum.
また、パターン露光工程S3及び/又は一括露光工程S4における上記液浸リソグラフィは、上記膜形成工程S2において形成したレジスト材料膜又は保護膜と投影レンズとの間に屈折率1.0以上の液体を介在させた状態で行ってもよい。上記保護膜は反射防止又は反応安定性向上のためのものであることが好ましい。また、上記保護膜は液体の浸透を防ぎ、膜表面における撥水性を高め、液浸露光における液体に起因する欠陥を防止可能なものであることが好ましい。 In the immersion lithography in the pattern exposure step S3 and / or the batch exposure step S4, a liquid having a refractive index of 1.0 or more is applied between the resist material film or protective film formed in the film formation step S2 and the projection lens. You may carry out in the state interposed. The protective film is preferably for preventing reflection or improving reaction stability. The protective film preferably prevents liquid penetration, enhances water repellency on the film surface, and prevents defects due to liquid in immersion exposure.
一括露光工程S4における上記液浸リソグラフィでは、上記液体が上記(a)若しくは(c)成分(感放射線性酸発生剤)が直接吸収する第二の放射線の波長の少なくとも一部を吸収するものであってもよい。上記液浸リソグラフィに上記液体を用いることにより、一括露光工程S4における第二の放射線の照射によって、パターン露光工程S4後の上記レジスト材料膜に残存する上記感放射線性酸発生剤又は感放射線性酸発生基からの直接の酸発生をさらに抑制できる。 In the immersion lithography in the collective exposure step S4, the liquid absorbs at least a part of the wavelength of the second radiation directly absorbed by the component (a) or (c) (radiation sensitive acid generator). There may be. By using the liquid in the immersion lithography, the radiation-sensitive acid generator or the radiation-sensitive acid remaining in the resist material film after the pattern exposure step S4 by irradiation with the second radiation in the batch exposure step S4. Direct acid generation from the generating group can be further suppressed.
上記パターン露光工程S3及び/又は上記一括露光工程S4をドライリソグラフィにて実施する場合、大気中、減圧雰囲気下及び不活性雰囲気下のいずれにおいても実施できるが、減圧雰囲気下又は窒素若しくはアルゴンを含む不活性雰囲気下で実施することが好ましく、さらに、実施の際の雰囲気における塩基性化合物濃度の上限としては20ppbが好ましく、5ppbがより好ましく、1ppbがさらに好ましい。 When the pattern exposure step S3 and / or the batch exposure step S4 is performed by dry lithography, the pattern exposure step S3 and / or the batch exposure step S4 can be performed in the air, in a reduced pressure atmosphere, or in an inert atmosphere, but include a reduced pressure atmosphere or nitrogen or argon. It is preferable to carry out in an inert atmosphere. Furthermore, the upper limit of the concentration of the basic compound in the atmosphere during the implementation is preferably 20 ppb, more preferably 5 ppb, and even more preferably 1 ppb.
(工程S5:ベーク工程)
ベーク工程S5では、上記一括露光工程S4後のレジスト材料膜が加熱(以下、「ポストフラッドエクスポージャベーク(PFEB)」又は「ポストエクスポージャーベーク(PEB)」ともいう。)される。なお、本実施形態のレジストパターン形成方法が、上記パターン露光工程S3後上記一括露光工程S4前にベーク工程S3aを備える場合、上記ベーク工程S3aを1stPEB工程、上記ベーク工程S5を2ndPEB工程ということがある(図3参照)。加熱条件としては、例えば大気中、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、50℃以上200℃以下、10秒以上300秒以下とすることができる。加熱条件を上記範囲とすることにより、酸の拡散を制御でき、また、半導体ウェハの処理速度を確保できる傾向がある。ベーク工程S5では、上記パターン露光工程S3及び一括露光工程S4で発生した酸により、(1)重合体成分の脱保護反応等の極性変化反応及び架橋反応等が起こる。また、レジスト材料膜内における放射線の定在波の影響によりレジスト側壁が波打つことがあるが、ベーク工程S5では反応物の拡散により上記波打ちを低減できる。
(Process S5: Baking process)
In the baking step S5, the resist material film after the batch exposure step S4 is heated (hereinafter also referred to as “post-flood exposure baking (PFEB)” or “post-exposure baking (PEB)”). When the resist pattern forming method of the present embodiment includes the baking step S3a after the pattern exposure step S3 and before the batch exposure step S4, the baking step S3a is referred to as a 1st PEB step, and the baking step S5 is referred to as a 2nd PEB step. Yes (see FIG. 3). The heating condition can be, for example, 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower and 10 seconds or longer and 300 seconds or shorter in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. By setting the heating condition within the above range, acid diffusion can be controlled, and the processing speed of the semiconductor wafer tends to be ensured. In the baking step S5, the acid generated in the pattern exposure step S3 and the batch exposure step S4 causes (1) a polarity change reaction such as a deprotection reaction of the polymer component and a crosslinking reaction. Further, although the resist side wall may be wavy due to the influence of the standing wave of radiation in the resist material film, the waviness can be reduced by diffusion of reactants in the baking step S5.
(工程S6:現像工程)
現像工程S6では、上記ベーク工程S5後のレジスト材料膜を現像液に接触させる。上記ベーク工程S5におけるレジスト材料膜内の反応により、パターン露光部で選択的に現像液への溶解性が変わることを利用して現像し、レジストパターンが形成される。現像液はポジ型現像液とネガ型現像液とに分けることができる。
(Step S6: Development step)
In the developing step S6, the resist material film after the baking step S5 is brought into contact with a developer. Development is performed by utilizing the fact that the solubility in the developer is selectively changed in the pattern exposure portion by the reaction in the resist material film in the baking step S5, thereby forming a resist pattern. The developer can be divided into a positive developer and a negative developer.
ポジ型現像液としてはアルカリ現像液が好ましい。アルカリ現像液は、露光後のレジスト材料膜の極性が高い部分を選択的に溶かす。アルカリ現像液としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、アミン類(エタノールアミン等)、水酸化テトラアルキルアンモニウム(TAAH)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などが挙げられる。アルカリ現像液としてはTAAHを溶解したアルカリ性水溶液が好ましい。TAAHとしては、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化メチルトリエチルアンモニウム、水酸化トリメチルエチルアンモニウム、水酸化ジメチルジエチルアンモニウム、水酸化トリメチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム(即ち、コリン)、水酸化トリエチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、水酸化ジメチルジ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、水酸化ジエチルジ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、水酸化メチルトリ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、水酸化エチルトリ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、水酸化テトラ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム等が挙げられる。 As the positive developer, an alkali developer is preferable. The alkaline developer selectively dissolves the highly polar part of the resist material film after exposure. Examples of the alkaline developer include alkaline such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium phosphate, sodium silicate, ammonia, amines (ethanolamine, etc.), tetraalkylammonium hydroxide (TAAH), etc. Examples include an alkaline aqueous solution in which at least one compound is dissolved. The alkaline developer is preferably an alkaline aqueous solution in which TAAH is dissolved. As TAAH, for example, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, methyltriethylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, dimethyldiethylammonium hydroxide, water Trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium oxide (ie, choline), triethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, dimethyldi (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, diethyldi (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, hydroxylated Methyl tri (2-hydroxyethyl) ammonium, ethyl tri (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetra (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, etc. It is below.
ポジ型現像液には水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)の2.38質量%水溶液が広く用いられている。 A 2.38 mass% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is widely used as a positive developer.
アルカリ現像では、露光後にレジスト材料膜中で生成するカルボン酸や水酸基がアルカリ現像液中でイオン化し溶け出す現象を利用してパターンが形成される。現像後は、基板上に残留している現像液を除去するために、リンスと呼ばれる水洗処理が行われる。 In alkali development, a pattern is formed by utilizing a phenomenon in which carboxylic acid or hydroxyl group generated in a resist material film after exposure is ionized and dissolved in an alkali developer. After the development, in order to remove the developer remaining on the substrate, a water washing process called rinsing is performed.
ネガ型現像液としては有機現像液が好ましい。有機現像液は、露光後のレジスト材料膜の極性が低い部分を選択的に溶かす。有機現像液はホールやトレンチ(溝)などの抜きパターンで解像性能とプロセスウィンドウを向上するために用いられる。この場合、レジスト材料膜中の溶媒と有機現像液との親和性の違いでパターン露光部とパターン未露光部の溶解コントラストを得る。極性が高い部分は有機現像液への溶解性が低く、レジストパターンとして残る。有機現像液としては、例えば2−オクタノン、2−ノナノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、メチルアセトフェノン、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、酢酸ブテニル、酢酸イソアミル、蟻酸プロピル、蟻酸ブチル、蟻酸イソブチル、蟻酸アミル、蟻酸イソアミル、吉草酸メチル、ペンテン酸メチル、クロトン酸メチル、クロトン酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、乳酸イソブチル、乳酸アミル、乳酸イソアミル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸エチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、フェニル酢酸メチル、蟻酸ベンジル、蟻酸フェニルエチル、3−フェニルプロピオン酸メチル、プロピオン酸ベンジル、フェニル酢酸エチル、酢酸2−フェニルエチル等が挙げられる。 An organic developer is preferred as the negative developer. The organic developer selectively dissolves the low polarity portion of the resist material film after exposure. The organic developer is used to improve the resolution performance and the process window by removing patterns such as holes and trenches. In this case, the dissolution contrast between the pattern exposed portion and the pattern unexposed portion is obtained by the difference in affinity between the solvent in the resist material film and the organic developer. The portion with high polarity has low solubility in an organic developer, and remains as a resist pattern. Examples of the organic developer include 2-octanone, 2-nonanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-hexanone, 3-hexanone, diisobutyl ketone, methylcyclohexanone, acetophenone, methyl acetophenone, propyl acetate, acetic acid. Butyl, isobutyl acetate, amyl acetate, butenyl acetate, isoamyl acetate, propyl formate, butyl formate, isobutyl formate, amyl formate, isoamyl formate, methyl valerate, methyl pentenoate, methyl crotonic acid, ethyl crotonic acid, methyl propionate, propionate Ethyl acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isobutyl lactate, amyl lactate, isoamyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, ethyl 2-hydroxyisobutyrate, Examples include methyl benzoate, ethyl benzoate, phenyl acetate, benzyl acetate, methyl phenylacetate, benzyl formate, phenylethyl formate, methyl 3-phenylpropionate, benzyl propionate, ethyl phenylacetate, and 2-phenylethyl acetate. .
現像工程S6(リンス処理を含む)後のレジストパターンを加熱(ポストベークということもある)することもある。ポストベークにより、リンス処理後に残るリンス液を気化し除去することができ、レジストパターンを硬化させることができる。 The resist pattern after the development step S6 (including rinse treatment) may be heated (sometimes referred to as post-baking). The post-baking can vaporize and remove the rinsing liquid remaining after the rinsing process, and can cure the resist pattern.
(工程S7:エッチング工程)
工程S7では、上記現像工程S6後のレジストパターンをマスクとして下地である基板がエッチング又はイオン注入されることによってパターンが形成される。エッチングはプラズマ励起等の雰囲気下でのドライエッチングであってもよく、薬液中に浸漬するウェットエッチングであってもよい。エッチングにより基板にパターンが形成された後、レジストパターンが除去される。
(Process S7: Etching process)
In step S7, a pattern is formed by etching or ion implantation of the underlying substrate using the resist pattern after the developing step S6 as a mask. The etching may be dry etching under an atmosphere such as plasma excitation, or may be wet etching immersed in a chemical solution. After the pattern is formed on the substrate by etching, the resist pattern is removed.
本実施形態のレジストパターン形成方法は、上記パターン露光工程S3及び上記一括露光工程S4を備えることにより、露光後に発生する酸をパターン露光された部分にのみ大幅に増加させることができる。 The resist pattern forming method of the present embodiment includes the pattern exposure step S3 and the batch exposure step S4, so that the acid generated after exposure can be greatly increased only in the pattern exposed portion.
図4は一括露光時のレジスト材料膜のパターン露光部の吸光度と、未露光部の吸光度とを示すグラフである。レジスト材料膜のパターン露光されていない部分(パターン未露光部)では比較的短い波長を有する紫外線には吸収を示すものの、長い波長を有する紫外線には吸収を示さない。一方、レジスト材料膜のパターン露光された部分(パターン露光部)では上述のように、酸及び感放射線性増感体が発生する。発生した感放射線性増感体は250nmを超える波長を有する非電離放射線を吸収するものであり、比較的長い波長を有する紫外線に吸収を示すものである。一括露光ではパターン露光のようにマスクを用いずにレジスト材料膜の全面に対して放射線が照射されるが、パターン未露光部では一括露光工程S4における第二の放射線の吸収は少ない。従って、一括露光工程S4では、パターン露光部において主に感放射線性増感体による酸発生機構が起こる。このため、一括露光中にパターン露光部のみで酸を継続的に発生させることができ、リソグラフィ特性を維持しながら感度を向上させることができる。 FIG. 4 is a graph showing the absorbance at the pattern exposed portion and the absorbance at the unexposed portion of the resist material film during batch exposure. The portion of the resist material film that is not subjected to pattern exposure (pattern unexposed portion) absorbs ultraviolet rays having a relatively short wavelength, but does not absorb ultraviolet rays having a long wavelength. On the other hand, as described above, an acid and a radiation-sensitive sensitizer are generated in the pattern-exposed portion (pattern exposed portion) of the resist material film. The generated radiation-sensitive sensitizer absorbs non-ionizing radiation having a wavelength exceeding 250 nm, and absorbs ultraviolet rays having a relatively long wavelength. In batch exposure, radiation is irradiated to the entire surface of the resist material film without using a mask as in pattern exposure. However, in the pattern unexposed portion, absorption of the second radiation in the batch exposure step S4 is small. Accordingly, in the collective exposure step S4, an acid generation mechanism mainly occurs by the radiation sensitive sensitizer in the pattern exposure portion. For this reason, an acid can be continuously generated only in the pattern exposure part during the batch exposure, and the sensitivity can be improved while maintaining the lithography characteristics.
図5(a)は従来の化学増幅型レジスト材料を使用したレジストパターン形成方法による酸濃度分布をグラフとして示す概念図である。図2のようにEUV等でパターン露光のみを行った場合、十分な酸を発生させることができず感度が低くなる。感度を向上させるために露光量を上げると、レジストパターンの潜像が劣化(リソグラフィ特性が低下)することから、感度とリソグラフィ特性との両立が困難である。図5(b)は本実施形態に係る化学増幅型レジスト材料を使用したレジストパターン形成方法による感放射線性増感体濃度分布及び酸濃度分布をグラフとして示す概念図である。パターン露光では、レジストパターンの潜像に優れるものの十分な酸が発生していない。しかし、一括露光後には、パターン露光で発生した感放射線性増感体によりパターン露光部でのみ酸の量を増加させることができ、レジストパターンの優れた潜像を維持しながら少ない露光量で感度を向上させることができる。一括露光時の感放射線性増感体による酸発生機構は室温で起こるため、酸発生時の潜像のにじみが少なく、解像度を維持したまま大幅な高感度化が可能となる。 FIG. 5A is a conceptual diagram showing, as a graph, an acid concentration distribution by a resist pattern forming method using a conventional chemically amplified resist material. When only pattern exposure is performed by EUV or the like as shown in FIG. 2, sufficient acid cannot be generated and sensitivity is lowered. When the exposure amount is increased in order to improve the sensitivity, the latent image of the resist pattern is deteriorated (lithography characteristics are lowered), so that it is difficult to achieve both sensitivity and lithography characteristics. FIG. 5B is a conceptual diagram showing, as a graph, the radiation-sensitive sensitizer concentration distribution and the acid concentration distribution obtained by the resist pattern forming method using the chemically amplified resist material according to the present embodiment. In pattern exposure, although a resist pattern latent image is excellent, sufficient acid is not generated. However, after batch exposure, the amount of acid can be increased only in the pattern exposure area by the radiation-sensitive sensitizer generated by pattern exposure, and sensitivity can be reduced with low exposure while maintaining an excellent latent image of the resist pattern. Can be improved. Since the acid generation mechanism by the radiation-sensitive sensitizer at the time of batch exposure occurs at room temperature, there is little bleeding of the latent image at the time of acid generation, and it is possible to greatly increase the sensitivity while maintaining the resolution.
<半導体デバイス>
本実施形態に係る半導体デバイスは、上記方法によって形成されたレジストパターンを用いて製造される。図6は本実施形態の半導体デバイスの製造工程の一例を示した断面図である。
<Semiconductor devices>
The semiconductor device according to the present embodiment is manufactured using the resist pattern formed by the above method. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the semiconductor device of this embodiment.
図6(a)はレジストパターン形成工程を示す断面図であり、半導体ウェハ1と、上記半導体ウェハ1上に形成された被エッチング膜3と、上記レジストパターン形成方法により上記被エッチング膜3上に形成されたレジストパターン2との断面図である(現像工程S6終了後に相当)。被エッチング膜としては、例えばアクティブレイヤー、下層絶縁膜、ゲート電極膜、上層絶縁膜等が挙げられる。被エッチング膜3とレジストパターン2との間には、反射防止膜、レジスト密着性改善のための下層膜、レジスト形状改善のための下層膜が設けられていてもよい。また、多層マスク構造を採用してもよい。図6(b)はエッチング工程を示す断面図であり、半導体ウェハ1と、レジストパターン2と、レジストパターン2をマスクとしてエッチングされた被エッチング膜3の断面図である。被エッチング膜3がレジストパターン2の開口部の形状に沿ってエッチングされている。図6(c)は、半導体ウェハ1と、レジストパターン2が除去された後のエッチングされた被エッチング膜3のパターンとを備えるパターン基板10の断面図である。
FIG. 6A is a cross-sectional view showing a resist pattern forming step. The
この被エッチング膜3のパターンを備える基板を用い、半導体デバイスを形成できる。この形成方法としては、例えばレジストパターン2が除去された被エッチング膜3のパターン間に配線を埋め込み、さらにデバイス素子を基板上に積層する方法等が挙げられる。
A semiconductor device can be formed using a substrate having the pattern of the
<リソグラフィ用マスク>
本実施形態に係るリソグラフィ用マスクは、上記方法によって形成されたレジストパターンを用い、基板を加工して製造される。この製造方法としては、例えばガラス基板表面又はガラス基板表面に形成されたハードマスクを、レジストパターンを用いてエッチングする方法が挙げられる。ここで、リソグラフィ用マスクには、紫外線又は電子線を用いた透過型マスク、EUVを用いた反射型マスク等が含まれる。リソグラフィ用マスクが透過型マスクの場合、遮光部又は位相シフト部をレジストパターンでマスクして、エッチングで加工することで製造できる。また、リソグラフィ用マスクが反射型のマスクの場合、レジストパターンをマスクにして、エッチングで吸光体を加工することで製造できる。
<Lithography mask>
The lithography mask according to this embodiment is manufactured by processing a substrate using the resist pattern formed by the above method. As this manufacturing method, the method of etching the hard mask formed in the glass substrate surface or the glass substrate surface, for example using a resist pattern is mentioned. Here, the lithography mask includes a transmissive mask using ultraviolet rays or an electron beam, a reflective mask using EUV, and the like. When the lithography mask is a transmissive mask, it can be manufactured by masking the light shielding portion or the phase shift portion with a resist pattern and processing by etching. Further, when the lithography mask is a reflective mask, it can be manufactured by processing the light absorber by etching using the resist pattern as a mask.
<ナノインプリント用テンプレート>
本実施形態に係るナノインプリント用テンプレートも、上記方法によって形成されたレジストパターンを用いて製造できる。この製造方法としては、例えばガラス基板表面又はガラス基板表面に形成されたハードマスク表面にレジストパターンを形成し、エッチングで加工する方法等が挙げられる。
<Template for nanoimprint>
The nanoimprint template according to the present embodiment can also be manufactured using the resist pattern formed by the above method. Examples of the manufacturing method include a method of forming a resist pattern on a glass substrate surface or a hard mask surface formed on the glass substrate surface, and processing by etching.
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。本実施例における物性値の測定方法を以下に示す。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of the physical property value in a present Example is shown below.
[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
重合体のMw及びMnは、GPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本、以上東ソー社)を用い、流量1.0mL/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、試料濃度1.0質量%、試料注入量100μL、カラム温度40℃の分析条件で、検出器として示差屈折計を使用し、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Mw and Mn of the polymer are GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL, Tosoh Corporation), flow rate 1.0 mL / min, elution solvent tetrahydrofuran, sample concentration 1.0 mass%, sample Measurement was performed by gel permeation chromatography (GPC) using monodisperse polystyrene as a standard, using a differential refractometer as a detector under the analysis conditions of an injection amount of 100 μL and a column temperature of 40 ° C.
[13C−NMR分析]
重合体の構造単位の含有割合を求めるための13C−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社の「JNM−ECX400」)を使用し、測定溶媒としてCDCl3を用い、テトラメチルシラン(TMS)を内部標準として行った。
[ 13 C-NMR analysis]
The 13 C-NMR analysis for determining the content of the structural unit of the polymer uses a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-ECX400” manufactured by JEOL Ltd.), uses CDCl 3 as a measurement solvent, and uses tetramethylsilane ( TMS) was performed as an internal standard.
<[A]重合体の合成>
(1)[A]重合体の合成に用いた単量体を以下に示す。
<[A] Synthesis of polymer>
(1) The monomer used for the synthesis of [A] polymer is shown below.
なお、上記化合物(M−1)は構造単位(I)を、化合物(M−2)は構造単位(IV)を、化合物(M−3)は構造単位(III)を、化合物(M−4)は、構造単位(II)をそれぞれ与える。 The compound (M-1) is the structural unit (I), the compound (M-2) is the structural unit (IV), the compound (M-3) is the structural unit (III), and the compound (M-4). ) Gives structural unit (II), respectively.
[合成例1](重合体(A−1)の合成)
上記化合物(M−2)55g(50モル%)、上記化合物(M−1)45g(50モル%)及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)3gを、メチルエチルケトン300gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を78℃に保持して、6時間重合させた。重合後、反応溶液を2,000gのメタノール中に滴下して、重合体を凝固させた。次いで、この重合体を300gのメタノールで2回洗浄し、得られた白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥し、[A]重合体としての重合体(A−1)を得た。重合体(A−1)は、Mwが7,000、Mw/Mnが2.10であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−1)及び化合物(M−2)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ52モル%及び48モル%であった。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer (A-1))
After dissolving 55 g (50 mol%) of the compound (M-2), 45 g (50 mol%) of the compound (M-1) and 3 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) in 300 g of methyl ethyl ketone, The polymerization was carried out for 6 hours while maintaining the reaction temperature at 78 ° C. After the polymerization, the reaction solution was dropped into 2,000 g of methanol to solidify the polymer. Next, this polymer was washed twice with 300 g of methanol, and the resulting white powder was filtered and dried at 50 ° C. under reduced pressure overnight. [A] Polymer (A-1) as a polymer was obtained. Obtained. The polymer (A-1) had Mw of 7,000 and Mw / Mn of 2.10. As a result of 13 C-NMR analysis, the content ratios of the structural units derived from the compound (M-1) and the compound (M-2) were 52 mol% and 48 mol%, respectively.
[合成例2](重合体(A−2)の合成)
上記化合物(M−3)55g(58モル%)、上記化合物(M−1)45g(42モル%)、AIBN3g及びt−ドデシルメルカプタン1gを、プロピレングリコールモノメチルエーテル150gに溶解した後、窒素雰囲気下、反応温度を70℃に保持して、16時間重合させた。重合後、反応溶液を1,000gのn−ヘキサン中に滴下して、重合体を凝固精製した。次いで、この重合体に、再度プロピレングリコールモノメチルエーテル150gを加えた後、さらに、メタノール150g、トリエチルアミン37g及び水7gを加えて、沸点にて還流させながら、8時間加水分解反応を行って、(M−3)に由来する構造単位の脱アセチル化を行った。反応後、溶媒及びトリエチルアミンを減圧留去し、得られた重合体をアセトン150gに溶解した後、2,000gの水中に滴下して凝固させ、生成した白色粉末をろ過して、減圧下50℃で一晩乾燥し、[A]重合体としての重合体(A−2)を得た。重合体(A−2)は、Mwが6,000、Mw/Mnが1.90であった。また、13C−NMR分析の結果、化合物(M−3)に由来する構造単位の脱アセチル化により得られたp−ヒドロキシスチレン構造単位、及び化合物(M−1)に由来する構造単位の含有割合は、それぞれ50モル%及び50モル%であった。
[Synthesis Example 2] (Synthesis of polymer (A-2))
After dissolving 55 g (58 mol%) of the compound (M-3), 45 g (42 mol%) of the compound (M-1), 3 g of AIBN and 1 g of t-dodecyl mercaptan in 150 g of propylene glycol monomethyl ether, The polymerization was carried out for 16 hours while maintaining the reaction temperature at 70 ° C. After the polymerization, the reaction solution was dropped into 1,000 g of n-hexane to solidify and purify the polymer. Next, 150 g of propylene glycol monomethyl ether was added to the polymer again, and then 150 g of methanol, 37 g of triethylamine and 7 g of water were further added, and a hydrolysis reaction was performed for 8 hours while refluxing at the boiling point. The structural unit derived from -3) was deacetylated. After the reaction, the solvent and triethylamine were distilled off under reduced pressure, and the obtained polymer was dissolved in 150 g of acetone, then dropped into 2,000 g of water to solidify, and the resulting white powder was filtered and filtered at 50 ° C. under reduced pressure. And dried overnight to obtain a polymer (A-2) as a polymer [A]. The polymer (A-2) had Mw of 6,000 and Mw / Mn of 1.90. In addition, as a result of 13 C-NMR analysis, the p-hydroxystyrene structural unit obtained by deacetylation of the structural unit derived from the compound (M-3) and the inclusion of the structural unit derived from the compound (M-1) The proportions were 50 mol% and 50 mol%, respectively.
[合成例3](重合体(A−3)の合成)
化合物(M−1)6.99g(40モル%)、化合物(M−3)6.22g(40モル%)及び化合物(M−4)6.79g(20モル%)をプロピレングリコールモノメチルエーテル40gに溶解し、ラジカル重合開始剤としてのAIBN0.79g(化合物の合計モル数に対して5モル%)を溶解させて単量体溶液を調製した。100mLの3つ口フラスコに20gのプロピレングリコールモノメチルエーテルを投入し、30分窒素パージした後、反応釜を攪拌しながら80℃に加熱した。そこへ、上記調製した単量体溶液を3時間かけて滴下し、さらに3時間熟成した。重合終了後、重合反応液を水冷して30℃以下に冷却した。この重合反応液を400gのヘキサン中に投入し、析出した固形分をろ別した。ろ別した固形分を80gのヘキサンで2回洗浄した後、さらにろ別し、50℃で17時間乾燥させた。プロピレングリコールモノメチルエーテル20gを入れた100mLのナスフラスコにこの固形分を投入し、溶解させた。さらに、トリエチルアミン3.49g、純水0.56gを加えて80℃に加熱し、6時間反応させて加水分解した。加水分解終了後、反応液を水冷して30℃以下に冷却した。この反応液を400gのヘキサン中に投入し、析出した固形分をろ別した。ろ別した固形分を80gのヘキサンで2回洗浄した後、さらにろ別し、50℃で17時間乾燥させ重合体(A−3)を12.2g(収率61%)得た。重合体(A−3)のMwは7,500、Mw/Mnは1.52であった。13C−NMR分析の結果、(M−1)に由来する構造単位、(M−3)に由来する構造単位の脱アセチル化により得られたp−ヒドロキシスチレン構造単位、及び(M−4)に由来する各構造単位の含有割合は、それぞれ40モル%、40モル%、及び20モル%であった。表1に、得られた重合体(A−1)〜(A−3)のMw、Mw/Mn及び各構造単位含有割合について示す。
[Synthesis Example 3] (Synthesis of Polymer (A-3))
Compound (M-1) 6.99 g (40 mol%), compound (M-3) 6.22 g (40 mol%) and compound (M-4) 6.79 g (20 mol%) were added to propylene glycol monomethyl ether 40 g. A monomer solution was prepared by dissolving 0.79 g of AIBN (5 mol% based on the total number of moles of the compound) as a radical polymerization initiator. After putting 20 g of propylene glycol monomethyl ether into a 100 mL three-necked flask and purging with nitrogen for 30 minutes, the reaction kettle was heated to 80 ° C. with stirring. Thereto, the monomer solution prepared above was dropped over 3 hours, and further aged for 3 hours. After completion of the polymerization, the polymerization reaction liquid was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. This polymerization reaction liquid was put into 400 g of hexane, and the precipitated solid content was separated by filtration. The solid content after filtration was washed twice with 80 g of hexane, further filtered, and dried at 50 ° C. for 17 hours. This solid content was put into a 100 mL eggplant flask containing 20 g of propylene glycol monomethyl ether and dissolved. Further, 3.49 g of triethylamine and 0.56 g of pure water were added, heated to 80 ° C., and reacted for 6 hours for hydrolysis. After completion of hydrolysis, the reaction solution was cooled with water and cooled to 30 ° C. or lower. This reaction solution was put into 400 g of hexane, and the precipitated solid content was separated by filtration. The filtered solid content was washed twice with 80 g of hexane, further filtered and dried at 50 ° C. for 17 hours to obtain 12.2 g (yield 61%) of the polymer (A-3). Mw of the polymer (A-3) was 7,500, and Mw / Mn was 1.52. As a result of 13 C-NMR analysis, the structural unit derived from (M-1), the p-hydroxystyrene structural unit obtained by deacetylation of the structural unit derived from (M-3), and (M-4) The content ratio of each structural unit derived from was 40 mol%, 40 mol%, and 20 mol%, respectively. In Table 1, it shows about Mw, Mw / Mn, and each structural unit content rate of the obtained polymers (A-1)-(A-3).
<(2)露光により感放射線性増感体と酸を発生する成分>
[(b)感放射線性増感体発生剤]
(b)感放射線性増感体発生剤としては、以下の化合物を使用した。
B−1:下記式(B−1)で表される化合物
B−2:下記式(B−2)で表される化合物
<(2) Component that generates radiation-sensitive sensitizer and acid by exposure>
[(B) Radiation-sensitive sensitizer generating agent]
(B) The following compounds were used as the radiation-sensitive sensitizer generating agent.
B-1: Compound represented by the following formula (B-1) B-2: Compound represented by the following formula (B-2)
[(b)成分の吸光度測定]
表2に、(b)成分及びこの(b)成分に由来する増感剤を併せて示す。また、これらの(b)成分及び(b)成分に由来する増感剤を、それぞれ0.0001質量%のシクロヘキサン溶液となるように調製した。この調製溶液について、シクロヘキサンを参照溶媒として分光光度計(日本分光社の「V−670」)を用いて吸光度を測定した。
[Absorbance measurement of component (b)]
Table 2 shows the component (b) and the sensitizer derived from the component (b). Moreover, the sensitizer derived from these (b) component and (b) component was prepared so that it might become a 0.0001 mass% cyclohexane solution, respectively. About this preparation solution, the light absorbency was measured using the spectrophotometer ("V-670" of JASCO Corporation) using cyclohexane as a reference solvent.
上記吸光度は、波長250nm以上600nm以下の各波長において、測定溶液の吸光度から参照溶媒の吸光度を差し引くことで求めた。波長300nm以上450nm以下の全波長領域における吸光度の測定値が0.01未満である場合は「透明」と評価し、上記全波長領域において吸光度が0.01以上となる波長が少しでもあった場合を「吸収あり」と評価した。上記評価結果を下記表3に示す。なお、吸光分析の測定に用いた溶媒であるシクロヘキサンの透過率は、波長250nm以上600nm以下の各波長領域の全てにおいて95%以上であることを確認した。 The absorbance was determined by subtracting the absorbance of the reference solvent from the absorbance of the measurement solution at each wavelength of 250 nm to 600 nm. When the measured value of the absorbance in the entire wavelength region of the wavelength of 300 nm or more and 450 nm or less is less than 0.01, it is evaluated as “transparent”, and the wavelength at which the absorbance is 0.01 or more in the entire wavelength region is small Was evaluated as “absorbed”. The evaluation results are shown in Table 3 below. In addition, it confirmed that the transmittance | permeability of the cyclohexane which is a solvent used for the measurement of absorption spectrometry was 95% or more in all the wavelength ranges of wavelength 250 nm or more and 600 nm or less.
[(c)感放射線性酸発生剤]
(c)感放射線性酸発生剤として、以下の[C1]化合物(第1化合物)及び[C2]化合物(第2化合物)を用いた。
(酸発生化合物)
本実施例としては、:[C1]化合物(第1化合物)及び[C2]化合物(第2化合物)のうち、発生する酸のpKaが小さい方の化合物である以下の[C1]化合物を酸発生化合物として用いた。
C−1−1:下記式(C−1−1)で表される化合物
C−1−2:下記式(C−1−2)で表される化合物
C−1−3:下記式(C−1−3)で表される化合物
C−1−4:下記式(C−1−4)で表される化合物
[(C) Radiation sensitive acid generator]
(C) The following [C1] compound (first compound) and [C2] compound (second compound) were used as the radiation-sensitive acid generator.
(Acid generating compound)
In this example, [C1] compound (first compound) and [C2] compound (second compound), the following [C1] compound, which is the compound with the smaller pKa of the generated acid, is generated. Used as a compound.
C-1-1: Compound represented by the following formula (C-1-1) C-1-2: Compound represented by the following formula (C-1-2) C-1-3: The following formula (C -1-3) Compound C-1-4: Compound represented by the following Formula (C-1-4)
(酸発生化合物([C1]化合物)から発生する酸のpKa)
上記化合物(C−1−1)〜(C−1−4)について、これらの化合物から発生した酸のpKa(酸の酸解離定数の逆数の対数値)について表4に示す。
(PKa of acid generated from acid generating compound ([C1] compound))
About the said compounds (C-1-1)-(C-1-4), it shows in Table 4 about the pKa (logarithm value of the reciprocal number of the acid dissociation constant of an acid) of the acid which generate | occur | produced from these compounds.
(酸発生化合物([C1]化合物)カチオンがラジカルに還元される際に放出するエネルギー)
また、上記化合物(C−1−1)〜(C−1−4)について、これらの化合物におけるカチオンがラジカルに還元される際に放出するエネルギーの計算結果について表4に示す。ここで、上記エネルギーは各カチオンとラジカルとの構造最適化を実施後に、B3LYP/LANL2DZ法にて各物質のエネルギー準位を求め、カチオンとラジカルのエネルギー差から算出した。
(Energy generating compound ([C1] compound) energy released when a cation is reduced to a radical)
Table 4 shows the calculation results of the energy released when the cations of these compounds (C-1-1) to (C-1-4) are reduced to radicals in these compounds. Here, the energy was calculated from the energy difference between the cation and the radical after the structure optimization of each cation and the radical was performed, the energy level of each substance was determined by the B3LYP / LANL2DZ method.
(酸拡散制御剤)
本実施例としては、[C1]化合物(第1化合物)及び[C2]化合物(第2化合物)のうち、発生する酸のpKaが大きい方の化合物である以下の[C2]化合物(C−2−1及びC−2−4)を酸拡散制御剤として用いた。また、比較例の酸拡散制御剤としてC−2−1〜C−2−5を用いた。
C−2−1:下記式(C−2−1)で表される化合物(感放射線性を有する)
C−2−2:下記式(C−2−2)で表される化合物(感放射線性を有しない)
C−2−3:下記式(C−2−3)で表される化合物(感放射線性を有する)
C−2−4:下記式(C−2−4)で表される化合物(感放射線性を有する)
C−2−5:下記式(C−2−5)で表される化合物(感放射線性を有する)
(Acid diffusion control agent)
In the present example, among the [C1] compound (first compound) and the [C2] compound (second compound), the following [C2] compound (C-2), which is the compound having the larger pKa of the generated acid -1 and C-2-4) were used as acid diffusion control agents. Moreover, C-2-1 to C-2-5 was used as an acid diffusion controller in the comparative example.
C-2-1: Compound represented by the following formula (C-2-1) (having radiation sensitivity)
C-2-2: Compound represented by the following formula (C-2-2) (does not have radiation sensitivity)
C-2-3: Compound represented by the following formula (C-2-3) (having radiation sensitivity)
C-2-4: Compound represented by the following formula (C-2-4) (having radiation sensitivity)
C-2-5: Compound represented by the following formula (C-2-5) (having radiation sensitivity)
(酸拡散制御剤([C2]化合物)から発生する酸のpKa)
上記化合物(C−2−1)、(C−2−3)、(C−2−4)及び(C−2−5)の感放射線性を有する酸拡散制御剤について、これらの化合物から発生した酸(アニオン部)のpKa(酸の酸解離定数の逆数の対数値)について表5に示す。
(PKa of acid generated from acid diffusion controller ([C2] compound))
The acid diffusion controller having radiation sensitivity of the above compounds (C-2-1), (C-2-3), (C-2-4) and (C-2-5) is generated from these compounds. Table 5 shows the pKa (logarithm of the reciprocal of the acid dissociation constant of the acid) of the acid (anion portion).
(酸拡散制御剤([C2]化合物)におけるカチオンがラジカルに還元される際に放出するエネルギー)
また、上記化合物(上記化合物(C−2−1)、(C−2−3)、(C−2−4)及び(C−2−5))の感放射線性を有する酸拡散制御剤について、これらの化合物におけるカチオンがラジカルに還元される際に放出するエネルギーの計算結果について表5に示す。ここで、上記エネルギーは各カチオンとラジカルとの構造最適化を実施後に、B3LYP/LANL2DZ法にて各物質のエネルギー準位を求め、カチオンとラジカルのエネルギー差から算出した。
(Energy released when cations in acid diffusion controller ([C2] compound) are reduced to radicals)
Further, the acid diffusion controller having radiation sensitivity of the above compounds (the above compounds (C-2-1), (C-2-3), (C-2-4) and (C-2-5)) Table 5 shows the calculation results of the energy released when cations in these compounds are reduced to radicals. Here, the energy was calculated from the energy difference between the cation and the radical after the structure optimization of each cation and the radical was performed, the energy level of each substance was determined by the B3LYP / LANL2DZ method.
(溶媒)
G−1:酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル
G−2:乳酸エチル
(solvent)
G-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate G-2: Ethyl lactate
[実施例1]
[A]重合体(A−1)100質量部、(b)感放射線性増感体発生剤(B−1)5質量部、(c)感放射線性酸発生剤として[C1]化合物(C−1−1)15質量部及び[C2]化合物(C−2−1)5.0質量部並びに溶媒(G−1)4,300質量部及び(G−2)1,900質量部を混合した。次に、得られた混合液を孔径0.20μmのメンブランフィルターでろ過し、化学増幅型レジスト材料(R−1)を調製した。
[Example 1]
[A] 100 parts by mass of polymer (A-1), (b) 5 parts by mass of radiation-sensitive sensitizer generator (B-1), (c) [C1] compound (C -1-1) Mixing 15 parts by mass and 5.0 parts by mass of [C2] compound (C-2-1) and 4,300 parts by mass of solvent (G-1) and 1,900 parts by mass of (G-2) did. Next, the obtained mixed liquid was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.20 μm to prepare a chemically amplified resist material (R-1).
[実施例2〜3及び比較例1〜10]
表6に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は実施例1と同様に操作して化学増幅型レジスト材料(R−2)〜(R−13)を調製した。表中の「−」は該当する成分を添加しなかったことを示す。
[Examples 2-3 and Comparative Examples 1-10]
Chemically amplified resist materials (R-2) to (R-13) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the components of the types and blending amounts shown in Table 6 were used. “-” In the table indicates that the corresponding component was not added.
<レジストパターンの形成>
東京エレクトロン社の「クリーントラックACT−8」内で、シリコンウェハ上に上記調整した化学増幅型レジスト材料をスピンコートした後、110℃、60秒の条件でPBを行い、平均厚み50nmのレジスト材料膜を形成した。次に、このレジスト材料膜に、簡易型の電子線描画装置(日立製作所社の「HL800D」、出力50KeV、電流密度5.0A/cm2)を用いてレジスト材料膜に電子線を照射し、パターニングを行った。このパターニングとしては、マスクを用い、線幅150nm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150nm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)とした。電子線の照射後、続いて以下の(1)〜(3)の操作それぞれについて評価を行った。
<Formation of resist pattern>
In the “Clean Track ACT-8” of Tokyo Electron Co., after spin-coating the above-mentioned chemically amplified resist material on a silicon wafer, PB is performed at 110 ° C. for 60 seconds, and a resist material having an average thickness of 50 nm. A film was formed. Next, the resist material film is irradiated with an electron beam using a simple electron beam lithography apparatus (“HL800D” manufactured by Hitachi, Ltd., output 50 KeV, current density 5.0 A / cm 2 ). Patterning was performed. For this patterning, a mask was used, and a line-and-space pattern (1L1S) composed of a line portion having a line width of 150 nm and a space portion having a spacing of 150 nm formed by adjacent line portions was used. After the electron beam irradiation, the following operations (1) to (3) were evaluated.
(操作(1):一括露光なし)
電子線の照射後、上記クリーントラックACT−8内で、110℃、60秒の条件でPEBを行い、次いで上記クリーントラックACT−8内で、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用い、23℃で1分間、パドル法により現像した。現像後、純水での水洗及び乾燥によりポジ型レジストパターンを形成した。
(Operation (1): No batch exposure)
After the electron beam irradiation, PEB is performed in the clean track ACT-8 at 110 ° C. for 60 seconds, and then in the clean track ACT-8, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Development was performed by the paddle method at 23 ° C. for 1 minute using an aqueous solution. After development, a positive resist pattern was formed by washing with pure water and drying.
(操作(2):一括露光あり(10分))
電子線の照射後、ブラックライト(東芝社、波長320nm)を用い、レジスト材料膜の全面を10分間一括露光した。次いで、上記クリーントラックACT−8内で、110℃、60秒の条件でPEBを行った。その後、上記操作(1)と同様にして現像、水洗及び乾燥を行い、ポジ型レジストパターンを形成した。
(操作(3):一括露光あり(30分))
電子線の照射後、ブラックライト(東芝社、波長320nm)を用い、レジスト材料膜の全面を30分間一括露光した。次いで、上記クリーントラックACT−8内で、110℃、60秒の条件でPEBを行った。その後、上記操作(1)と同様にして現像、水洗及び乾燥を行い、ポジ型レジストパターンを形成した。
(Operation (2): With batch exposure (10 minutes))
After the electron beam irradiation, the entire surface of the resist material film was collectively exposed for 10 minutes using a black light (Toshiba, wavelength 320 nm). Next, PEB was performed in the clean track ACT-8 under the conditions of 110 ° C. and 60 seconds. Thereafter, development, washing and drying were carried out in the same manner as in the above operation (1) to form a positive resist pattern.
(Operation (3): With batch exposure (30 minutes))
After the electron beam irradiation, the entire surface of the resist material film was collectively exposed for 30 minutes using a black light (Toshiba, wavelength 320 nm). Next, PEB was performed in the clean track ACT-8 under the conditions of 110 ° C. and 60 seconds. Thereafter, development, washing and drying were carried out in the same manner as in the above operation (1) to form a positive resist pattern.
<評価>
上記形成したポジ型レジストパターンについて、下記に示す手順により感度及びナノエッジラフネスについての評価を行った。
<Evaluation>
The positive resist pattern thus formed was evaluated for sensitivity and nanoedge roughness according to the following procedure.
[感度]
線幅150nm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150nm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の指標とした。最適露光量が50μC/cm2以下の場合は「A(良好)」と、50μC/cm2超の場合は「B(不良)」と判断した。最適露光量の測定値及び感度の評価結果を表7に示す。
[sensitivity]
Optimum exposure dose is used to form a line-and-space pattern (1L1S) having a line width of 150 nm and a space portion having a spacing of 150 nm formed by adjacent line portions with a one-to-one line width. This optimum exposure amount was used as an index of sensitivity. When the optimum exposure amount was 50 μC / cm 2 or less, it was judged as “A (good)”, and when it exceeded 50 μC / cm 2 , it was judged as “B (defective)”. Table 7 shows the measurement values of the optimum exposure amount and the evaluation results of the sensitivity.
[ナノエッジラフネス]
上記ライン・アンド・スペースパターン(1L1S)のラインパターンを、高分解能FEB測長装置(日立製作所社の「S−9220」)を用いて観察した。ラインパターンの任意の20点において形状を観察し、それぞれの点について図7及び図8に示すように、基材(シリコンウェハ)11上に形成したパターンにおけるライン部12の横側面12aに沿って生じた凹凸が最も著しい箇所における線幅と、設計線幅150nmとの差「ΔCD」を測定した。20点のΔCDの平均値をナノエッジラフネスの指標とした。ΔCDの平均値(nm)が12.0nm以下の場合は「AA(極めて良好)」と、12.0nm超15.0nm以下の場合は「A(良好)」と、15.0nm超の場合は「B(不良)」と判断した。なお、図7及び図8で示す凹凸は、実際より誇張して記載している。ΔCDの平均値及びナノエッジラフネスの評価結果を表7に示す。
[Nano edge roughness]
The line pattern of the line and space pattern (1L1S) was observed using a high-resolution FEB length measuring device (“S-9220” from Hitachi, Ltd.). The shape is observed at 20 arbitrary points of the line pattern, and as shown in FIGS. 7 and 8 for each point, along the
表7に示すように、ラジカルに還元される際に放出するエネルギーが5.0eV未満であるオニウムカチオンを共に含む感放射線性の[C1]化合物及び[C2]化合物を(c)成分の感放射線性酸発生剤として含有する実施例においては、UV一括露光量が多い場合においても、ナノエッジラフネスの悪化を伴うことなく良好な感度が得られることが確認された。一方、[C1]化合物及び[C2]化合物のいずれかのオニウムカチオンのラジカルに還元される際に放出するエネルギーが5.0eV以上の比較例の場合、UV一括露光量が少ない場合はナノエッジラフネスの悪化を伴うことなく感度が増加するが、露光時間30分のような一定以上の露光量となるとナノエッジラフネスの悪化が見られた。また、感放射線性の[C2]化合物に変えて感放射線性を有しない化合物を酸拡散制御剤として用いた比較例の場合、UV一括露光における増感度合いが抑制されることが確認された。 As shown in Table 7, the radiation-sensitive [C1] compound and [C2] compound containing both onium cations whose energy released when reduced to radicals is less than 5.0 eV are used as the radiation sensitive component (c). In the examples contained as the acidic acid generator, it was confirmed that good sensitivity could be obtained without deteriorating the nano edge roughness even when the UV batch exposure amount was large. On the other hand, in the comparative example in which the energy released upon reduction to the onium cation radical of either the [C1] compound or the [C2] compound is 5.0 eV or more, the nano edge roughness is low when the UV batch exposure amount is small. Although the sensitivity increased without deteriorating, nano edge roughness was deteriorated when the exposure amount exceeded a certain value such as an exposure time of 30 minutes. In addition, in the case of the comparative example in which a compound having no radiation sensitivity was used as the acid diffusion control agent instead of the radiation sensitive [C2] compound, it was confirmed that the sensitivity enhancement in UV batch exposure was suppressed.
以上説明したように、当該化学増幅型レジスト材料及び当該レジストパターン形成方法によれば、EUV、電子線、イオンビーム等の電離放射線、又はKrFエキシマレーザー及びArFエキシマレーザー等の250nm以下の波長を有する非電離放射線をパターン露光光として用いた場合において良好な感度を維持しつつ優れたリソグラフィ性能を発揮することが可能である。また、当該化学増幅型レジスト材料は、当該レジストパターン形成方法に好適に用いることができる。 As described above, according to the chemically amplified resist material and the resist pattern formation method, ionizing radiation such as EUV, electron beam, ion beam, or a wavelength of 250 nm or less such as KrF excimer laser and ArF excimer laser. When non-ionizing radiation is used as pattern exposure light, it is possible to exhibit excellent lithography performance while maintaining good sensitivity. Further, the chemically amplified resist material can be suitably used for the resist pattern forming method.
1 半導体ウェハ
2、12 レジストパターン
3 被エッチング膜
10 パターン基板
11 基材
12a レジストパターンの横側面
DESCRIPTION OF
Claims (8)
(2)露光により感放射線性増感体及び酸を発生する成分と
を含み、
上記(2)成分が、下記(a)成分、下記(a)〜(c)成分中の任意の2つの成分、又は下記(a)〜(c)成分の全てを含有し、
上記(a)成分又は上記(c)成分が、感放射線性を有する第1化合物及び感放射線性を有する第2化合物を有し、
上記第1化合物が、第1オニウムカチオンと第1アニオンとを含み、上記第2化合物が、第2オニウムカチオンと上記第1アニオンと異なる第2アニオンとを含み、
上記第1オニウムカチオン及び上記第2オニウムカチオンが、ラジカルに還元される際に放出するエネルギーが共に5.0eV未満である化学増幅型レジスト材料。
(a)250nm以下の波長を有する第1の放射線を照射し、250nmを超える波長を有する第2の放射線を照射しない場合に、酸と、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体とを発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記酸及び感放射線性増感体を実質的に発生しない感放射線性酸−増感体発生剤
(b)上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、上記第2の放射線を吸収する感放射線性増感体を発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記感放射線性増感体を実質的に発生しない感放射線性増感体発生剤
(c)上記第1の放射線を照射し、上記第2の放射線を放射しない場合に、酸を発生し、かつ上記第1の放射線を照射せず上記第2の放射線のみを照射した場合に上記酸を実質的に発生しない感放射線性酸発生剤 (1) a polymer component that becomes soluble or insoluble in a developer by the action of an acid;
(2) including a radiation-sensitive sensitizer and an acid-generating component upon exposure;
The component (2) contains the following (a) component, any two components in the following (a) to (c) components, or all of the following (a) to (c) components:
The component (a) or the component (c) has a first compound having radiation sensitivity and a second compound having radiation sensitivity,
The first compound includes a first onium cation and a first anion, and the second compound includes a second onium cation and a second anion different from the first anion,
A chemically amplified resist material, wherein the energy released when the first onium cation and the second onium cation are reduced to radicals is less than 5.0 eV.
(A) A radiation-sensitive sensitizer that absorbs the acid and the second radiation when the first radiation having a wavelength of 250 nm or less is irradiated and the second radiation having a wavelength exceeding 250 nm is not irradiated. Generation of a radiation-sensitive acid-sensitizer that does not substantially generate the acid and radiation-sensitive sensitizer when the first radiation is not irradiated and only the second radiation is irradiated. Agent (b) Generates a radiation-sensitive sensitizer that absorbs the second radiation when irradiated with the first radiation and does not emit the second radiation, and irradiates the first radiation Without radiating only the second radiation, the radiation-sensitive sensitizer generating agent that does not substantially generate the radiation-sensitive sensitizer (c) irradiating the first radiation, When no radiation is emitted, an acid is generated and the first radiation is Photoacid generator which does not substantially generate the acid when irradiated only the second radiation without morphism
上記レジスト材料膜に250nm以下の波長を有する放射線を照射するパターン露光工程と、
上記パターン露光工程後の上記レジスト材料膜に250nmを超える波長を有する放射線を照射する一括露光工程と、
上記一括露光工程後の上記レジスト材料膜を加熱するベーク工程と、
上記ベーク工程後の上記レジスト材料膜を現像液に接触させる現像工程と
を備えるレジストパターン形成方法。 A film forming step of forming a resist material film on at least one surface of the substrate using the chemically amplified resist material according to any one of claims 1 to 7;
A pattern exposure step of irradiating the resist material film with radiation having a wavelength of 250 nm or less;
A batch exposure step of irradiating the resist material film after the pattern exposure step with radiation having a wavelength of more than 250 nm;
A baking step of heating the resist material film after the batch exposure step;
A resist pattern forming method comprising: a developing step of bringing the resist material film after the baking step into contact with a developer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/347,033 US10018911B2 (en) | 2015-11-09 | 2016-11-09 | Chemically amplified resist material and resist pattern-forming method |
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