JP2018063337A - Method for forming resist pattern and pattern-thickening polymer composition - Google Patents
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
本発明は、レジストパターン形成方法、及びパターン厚肉化用ポリマー組成物に関する。 The present invention relates to a resist pattern forming method and a polymer composition for pattern thickening.
リソグラフィー技術においては、例えば、基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対し、所定のパターンが形成されたマスクを介して、光、電子線等の放射線にて選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。
露光した部分が現像液に溶解する特性に変化するレジスト材料をポジ型、露光した部分が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト材料をネガ型という。
In lithography technology, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, and the resist film is selectively irradiated with radiation such as light or an electron beam through a mask on which a predetermined pattern is formed. A step of forming a resist pattern having a predetermined shape on the resist film is performed by performing exposure and developing.
A resist material in which the exposed portion changes to a property that dissolves in the developer is referred to as a positive type, and a resist material that changes to a property in which the exposed portion does not dissolve in the developer is referred to as a negative type.
半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩によりパターンの微細化が進んでいる。
パターンの微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化(高エネルギー化)が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が行われている。また、これらエキシマレーザーより短波長(高エネルギー)の電子線、EUV(極紫外線)やX線などについても検討が行われている。
In the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization is progressing due to advances in lithography technology.
As a pattern miniaturization technique, generally, the exposure light source has a shorter wavelength (higher energy). Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but at present, semiconductor devices using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser are mass-produced. Further, studies have been made on electron beams having shorter wavelengths (higher energy) than these excimer lasers, EUV (extreme ultraviolet rays), X-rays, and the like.
露光光源の短波長化に伴い、レジスト材料には、露光光源に対する感度、微細なパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性の向上が求められる。このような要求を満たすレジスト材料として、化学増幅型レジスト組成物が知られている。
化学増幅型レジスト組成物としては、一般的に、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分と、を含有するものが用いられている。たとえば現像液がアルカリ現像液(アルカリ現像プロセス)の場合、基材成分として、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大するものが用いられている。
Along with the shortening of the wavelength of the exposure light source, the resist material is required to improve lithography characteristics such as sensitivity to the exposure light source and resolution capable of reproducing a fine pattern. A chemically amplified resist composition is known as a resist material that satisfies such requirements.
As the chemically amplified resist composition, generally, a resist composition containing a base material component whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid and an acid generator component that generates an acid upon exposure is used. Yes. For example, when the developer is an alkali developer (alkaline development process), a substrate component that has increased solubility in an alkali developer due to the action of an acid is used.
ポジ型の化学増幅型レジスト組成物、つまり露光によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する化学増幅型レジスト組成物と、アルカリ現像液と、を組み合わせたポジ型現像プロセスは、ネガ型の化学増幅型レジスト組成物とアルカリ現像液とを組み合わせたネガ型現像プロセスに比べて、フォトマスクの構造を単純にできる、形成されるパターンの特性が優れる等の利点がある。このため、現在、微細なパターンの形成には、ポジ型の化学増幅型レジスト組成物とアルカリ現像液とを組み合わせたポジ型現像プロセスが主に用いられている。 A positive development process that combines a positive chemically amplified resist composition, that is, a chemically amplified resist composition whose solubility in an alkali developer increases upon exposure, and an alkaline developer is a negative chemically amplified type. Compared to a negative development process in which a resist composition and an alkali developer are combined, there are advantages such as a simple photomask structure and excellent pattern characteristics. Therefore, at present, a positive development process in which a positive chemically amplified resist composition and an alkali developer are combined is mainly used for forming a fine pattern.
当該ポジ型現像プロセスを適用する場合、化学増幅型レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、レジスト膜の露光部は、ベース樹脂中の酸分解性基が酸発生剤等から発生した酸の作用により分解して、アルカリ現像液に対して難溶性から可溶性へ転じる一方で、レジスト膜の未露光部はアルカリ難溶性のまま変化しないため、アルカリ現像液で現像することにより、露光部と未露光部との間で溶解コントラストをつけることができ、ポジ型レジストパターンを形成できる。
しかしながら、当該ポジ型現像プロセスを適用して、微細なパターン(デンスパターン、トレンチパターン等)を形成しようとすると、レジスト膜の露光部の、特に膜厚方向で、光学強度の弱い領域が生じて、レジストパターンの解像性が低下しやすい。
When the positive development process is applied, when the resist film obtained by applying the chemically amplified resist composition on the support is selectively exposed, the exposed portion of the resist film is decomposed by acid in the base resin. Since the functional group is decomposed by the action of the acid generated from the acid generator and the like, and is changed from poorly soluble to soluble in an alkali developer, the unexposed portion of the resist film remains hardly soluble in alkali and remains unchanged. By developing with a developing solution, a dissolution contrast can be provided between the exposed and unexposed areas, and a positive resist pattern can be formed.
However, applying the positive development process to form a fine pattern (dense pattern, trench pattern, etc.) results in a region with low optical intensity, particularly in the film thickness direction, in the exposed portion of the resist film. In addition, the resolution of the resist pattern is likely to deteriorate.
上記のような微細なパターン形成には、光学強度の弱い領域が選択的に溶解除去されてレジストパターン(ネガ型レジストパターン)が形成される方法が有用である。主流であるポジ型現像プロセスで用いられる化学増幅型レジスト組成物を用いてネガ型レジストパターンを形成する方法としては、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)と組み合わせたネガ型現像プロセスが知られている(例えば、特許文献1参照)。
当該ネガ型現像プロセスを適用する場合、化学増幅型レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、レジスト膜の露光部は、ベース樹脂中の酸分解性基が酸発生剤等から発生した酸の作用により分解して、有機系現像液に対して可溶性から難溶性へ転じる一方で、レジスト膜の未露光部は可溶性のまま変化しないため、有機系現像液で現像することにより、露光部と未露光部との間で溶解コントラストをつけることができ、露光部がパターンとして残るネガ型レジストパターンを形成できる。
For forming a fine pattern as described above, a method in which a region having a low optical intensity is selectively dissolved and removed to form a resist pattern (negative resist pattern) is useful. As a method for forming a negative resist pattern using a chemically amplified resist composition used in the mainstream positive development process, a negative development process combined with a developer containing an organic solvent (organic developer). Is known (see, for example, Patent Document 1).
When the negative development process is applied, when the resist film obtained by applying the chemically amplified resist composition on the support is selectively exposed, the exposed portion of the resist film is decomposed by acid in the base resin. The functional group is decomposed by the action of an acid generated from an acid generator and the like, and it changes from being soluble to hardly soluble in an organic developer, while the unexposed portion of the resist film remains soluble and does not change. By developing with a developer, it is possible to provide a dissolution contrast between the exposed portion and the unexposed portion, and a negative resist pattern in which the exposed portion remains as a pattern can be formed.
近年、リソグラフィー技術のさらなる進歩、応用分野の拡大等が進み、急速にパターンの微細化が進んでいる。そのなか、半導体素子等を製造する際には、寸法が100nmを下回る微細なパターンを、良好な形状で形成できる技術が必要となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、より微細なパターンを良好な形状で形成できるレジストパターン形成方法、及びこれに用いるパターン厚肉化用ポリマー組成物を提供することを課題とする。
In recent years, further advancement of lithography technology, expansion of application fields, and the like have progressed, and pattern miniaturization is rapidly progressing. Among these, when manufacturing a semiconductor element etc., the technique which can form the fine pattern in which a dimension is less than 100 nm with a favorable shape is required.
This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the resist pattern formation method which can form a finer pattern with a favorable shape, and the polymer composition for pattern thickening used for this. .
本発明の第1の態様は、レジストプレパターンを厚肉化したレジストパターンを形成する方法であって、支持体上に、表面に極性基が露出したレジストプレパターンを形成する工程Aと、前記レジストプレパターンを被覆するように、前記レジストプレパターンが形成された支持体上に、パターン厚肉化用ポリマー組成物を塗布してポリマー膜を形成する工程Bと、前記レジストプレパターンの表面に現像液不溶性層を形成する工程Cと、前記現像液不溶性層が表面に形成されたレジストプレパターン及びこれを被覆する前記ポリマー膜を現像して、前記レジストプレパターンを厚肉化したレジストパターンを形成する工程Dと、を有するレジストパターン形成方法である。 A first aspect of the present invention is a method of forming a resist pattern having a thickened resist prepattern, the step A of forming a resist prepattern having a polar group exposed on the surface on a support, On the support on which the resist prepattern is formed, a pattern thickening polymer composition is applied to form a polymer film on the support on which the resist prepattern is formed, and on the surface of the resist prepattern Step C for forming a developer-insoluble layer, a resist prepattern having the developer-insoluble layer formed on the surface thereof, and a resist pattern in which the resist film is thickened by developing the polymer film covering the resist prepattern And a step D of forming a resist pattern.
第1実施形態のレジストパターン形成方法においては、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体を含有するパターン厚肉化用ポリマー組成物が用いられる。前記第1の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、前記第2の構成単位及び前記第3の構成単位は、下式(α)を満たすことを特徴とする。
ガラス転移温度(Tg2)<ガラス転移温度(Tg3)・・・(α)
Tg2:前記第2の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
Tg3:前記第3の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
In the resist pattern forming method of the first embodiment, a pattern thickening polymer composition containing a copolymer having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit is used. The first structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist prepattern, and the second structural unit and the third structural unit satisfy the following formula (α): To do.
Glass transition temperature (Tg 2 ) <Glass transition temperature (Tg 3 ) (α)
Tg 2 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the second structural unit Tg 3 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the third structural unit
第2実施形態のレジストパターン形成方法においては、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体を含有するパターン厚肉化用ポリマー組成物が用いられる。前記第4の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、前記第5の構成単位は、その繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度が109℃未満となることを特徴とする。 In the resist pattern forming method of the second embodiment, a pattern thickening polymer composition containing a copolymer having a fourth structural unit and a fifth structural unit is used. The fourth structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist pre-pattern, and the fifth structural unit has a glass transition temperature of a homopolymer having a repeating structure of less than 109 ° C. It is characterized by.
本発明の第2の態様は、表面に極性基が露出したレジストプレパターンを厚肉化するために用いられるパターン厚肉化用ポリマー組成物である。 The second aspect of the present invention is a pattern thickening polymer composition used for thickening a resist prepattern having a polar group exposed on the surface.
第1実施形態のパターン厚肉化用ポリマー組成物は、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体を含有する。前記第1の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、前記第2の構成単位及び前記第3の構成単位は、下式(α)を満たすことを特徴とする。
ガラス転移温度(Tg2)<ガラス転移温度(Tg3)・・・(α)
Tg2:前記第2の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
Tg3:前記第3の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
The polymer composition for pattern thickening according to the first embodiment contains a copolymer having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit. The first structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist prepattern, and the second structural unit and the third structural unit satisfy the following formula (α): To do.
Glass transition temperature (Tg 2 ) <Glass transition temperature (Tg 3 ) (α)
Tg 2 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the second structural unit Tg 3 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the third structural unit
第2実施形態のパターン厚肉化用ポリマー組成物は、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体を含有する。
前記第4の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、前記第5の構成単位は、その繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度が109℃未満となることを特徴とする。
The polymer composition for pattern thickening according to the second embodiment contains a copolymer having a fourth structural unit and a fifth structural unit.
The fourth structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist pre-pattern, and the fifth structural unit has a glass transition temperature of a homopolymer having a repeating structure of less than 109 ° C. It is characterized by.
本発明によれば、より微細なパターンを良好な形状で形成できるレジストパターン形成方法、及びこれに用いるパターン厚肉化用ポリマー組成物を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resist pattern formation method which can form a finer pattern with a favorable shape, and the polymer composition for pattern thickening used for this can be provided.
本明細書及び本特許請求の範囲において、「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「フッ素化アルキル基」又は「フッ素化アルキレン基」は、アルキル基又はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基をいう。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH2=CH−COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基(Rα)は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「(α置換)アクリル酸エステル」ということがある。
「ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンのベンゼン環に、水酸基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
ヒドロキシスチレンのα位の水素原子を置換する置換基としては、前記α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
「ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位」とは、ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ビニル安息香酸誘導体」とは、ビニル安息香酸のα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のカルボキシ基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のベンゼン環に、水酸基およびカルボキシ基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
「スチレン誘導体」とは、スチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものを意味する。
「スチレンから誘導される構成単位」、「スチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、スチレン又はスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
上記α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基)等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、1〜5が好ましく、1が最も好ましい。
「置換基を有していてもよい」と記載する場合、水素原子(−H)を1価の基で置換する場合と、メチレン基(−CH2−)を2価の基で置換する場合の両方を含む。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, “aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity.
Unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
The “alkylene group” includes linear, branched, and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
The “halogenated alkyl group” is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with a halogen atom, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
“Fluorinated alkyl group” or “fluorinated alkylene group” refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms of an alkyl group or alkylene group are substituted with fluorine atoms.
“Structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (resin, polymer, copolymer).
“A structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid ester” is a compound in which the hydrogen atom at the carboxy group terminal of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylate ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent (R α ) for substituting the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is an atom or group other than a hydrogen atom, such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated group having 1 to 5 carbon atoms. Examples thereof include an alkyl group and a hydroxyalkyl group. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
Hereinafter, an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylate ester. Further, the acrylate ester and the α-substituted acrylate ester may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylate ester”.
“A structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative.
“Hydroxystyrene derivative” is a concept including those in which the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. The derivatives include those in which the hydrogen atom at the α-position may be substituted with a substituent, the hydrogen atom of the hydroxyl group of hydroxystyrene substituted with an organic group, and the hydrogen atom at the α-position substituted with a substituent. Examples include those in which a substituent other than a hydroxyl group is bonded to a good benzene ring of hydroxystyrene. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
Examples of the substituent for substituting the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene include the same substituents as those mentioned as the substituent at the α-position in the α-substituted acrylic ester.
The “structural unit derived from vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative” means a structural unit configured by cleavage of an ethylenic double bond of vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative.
The “vinyl benzoic acid derivative” is a concept including a compound in which the hydrogen atom at the α-position of vinyl benzoic acid is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. These derivatives include those obtained by substituting the hydrogen atom of the carboxy group of vinyl benzoic acid with an organic group, which may be substituted with a hydrogen atom at the α-position, and the hydrogen atom at the α-position with a substituent. Examples thereof include those in which a substituent other than a hydroxyl group and a carboxy group is bonded to the benzene ring of vinyl benzoic acid. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
“Styrene derivative” means a styrene-substituted α-position hydrogen atom substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group.
“Structural unit derived from styrene” and “structural unit derived from styrene derivative” mean a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.
The alkyl group as a substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group). , N-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group) and the like.
Specific examples of the halogenated alkyl group as the substituent at the α-position include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a halogen atom. It is done. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Specific examples of the hydroxyalkyl group as a substituent at the α-position include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a hydroxyl group. 1-5 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups in this hydroxyalkyl group, 1 is the most preferable.
When it is described as “may have a substituent”, when a hydrogen atom (—H) is substituted with a monovalent group, and when a methylene group (—CH 2 —) is substituted with a divalent group Including both.
“Exposure” is a concept including general irradiation of radiation.
(レジストパターン形成方法)
第1の態様に係るレジストパターン形成方法は、レジストプレパターンを厚肉化したレジストパターンを形成する方法であって、以下の工程A、工程B、工程C及び工程Dを有する。
工程A:支持体上に、表面に極性基が露出したレジストプレパターンを形成する工程
工程B:前記レジストプレパターンを被覆するように、前記レジストプレパターンが形成された支持体上に、パターン厚肉化用ポリマー組成物(以下単に「ポリマー組成物」ともいう。)を塗布してポリマー膜を形成する工程
工程C:前記レジストプレパターンの表面に現像液不溶性層を形成する工程
工程D:前記現像液不溶性層が表面に形成されたレジストプレパターン及びこれを被覆する前記ポリマー膜を現像して、前記レジストプレパターンを厚肉化したレジストパターンを形成する工程
(Resist pattern formation method)
The resist pattern forming method according to the first aspect is a method of forming a resist pattern obtained by thickening a resist prepattern, and includes the following step A, step B, step C, and step D.
Step A: Step of forming a resist prepattern having a polar group exposed on the surface thereof on the support Step B: Pattern thickness on the support on which the resist prepattern is formed so as to cover the resist prepattern Step of forming a polymer film by applying a polymerizing composition (hereinafter also simply referred to as “polymer composition”) Step C: Step of forming a developer-insoluble layer on the surface of the resist prepattern Step D: A step of developing a resist prepattern having a developer-insoluble layer formed on the surface and the polymer film covering the resist prepattern to form a resist pattern having a thickened resist prepattern
以下、本実施形態のレジストパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the resist pattern forming method of this embodiment will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this.
図1は、本実施形態のレジストパターン形成方法を説明する概略工程図であり、ホールパターンを厚肉化する際の一連の工程を示している。
まず、支持体1上に、レジスト組成物を用いてレジストプレパターン2を形成する(工程A;図1(a))。レジストプレパターン2において、ホールの直径はT1とされている。レジストプレパターン2の表面2aには極性基が露出している。
次いで、レジストプレパターン2が形成された支持体1上に、レジストプレパターン2を被覆するように、特定のポリマー組成物を塗布して、レジストプレパターン2の表面2aに接するポリマー膜3を形成する(工程B;図1(b))。
次いで、レジストプレパターン2上に現像液不溶性層3a(厚肉化部分)を形成する(工程C;図1(c))。
次いで、現像液不溶性層3aが表面に形成されたレジストプレパターン2及びこれを被覆するポリマー膜3を現像する。この結果、本実施形態においては、レジストプレパターン2がホールの高さ方向及び径方向に厚肉化して、レジストプレパターン2よりもホールの直径が小さく微細なレジストパターン4が形成されている(工程D;図1(d))。
図1(d)において、レジストパターン4は、レジストプレパターン2と現像液不溶性層3aとからなるホールパターンである。レジストパターン4は、レジストプレパターン2が厚肉化して、ホールの直径がT1からT2(T2<T1)へ小さくなっている。ホールの径方向の厚肉化部分の幅(シュリンクボリューム:S.V.)はT0とされている(すなわち、T1−T0=T2,T0=T0a+T0b)。
FIG. 1 is a schematic process diagram for explaining the resist pattern forming method of the present embodiment, and shows a series of steps when the hole pattern is thickened.
First, a resist
Next, a specific polymer composition is applied on the
Next, a developer
Next, the resist
In FIG. 1D, a resist pattern 4 is a hole pattern composed of a resist
[工程A]
工程Aは、支持体1上にレジストプレパターン2を形成する工程である。
レジストプレパターン2の形成方法としては、例えば、支持体1上に、レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する操作、前記レジスト膜を露光する操作、及び前記露光後のレジスト膜を現像して、極性基が露出した表面2aをもつレジストプレパターン2を形成する操作を有する方法が挙げられる。
[Step A]
Step A is a step of forming a resist
As a method of forming the resist
レジストプレパターンは、例えば以下のようにして形成することができる。
まず、支持体上に、後述のレジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、ベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理を、たとえば80〜150℃の温度条件にて40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施してレジスト膜を形成する。
次に、該レジスト膜に対し、例えばArF露光装置、電子線描画装置、EUV露光装置等の露光装置を用いて、所定のパターンが形成されたマスク(マスクパターン)を介した露光またはマスクパターンを介さない電子線の直接照射による描画等による選択的露光を行った後、ベーク(ポストエクスポージャーベーク(PEB))処理を、たとえば80〜150℃の温度条件にて40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。
The resist prepattern can be formed as follows, for example.
First, a resist composition described later is applied onto a support with a spinner or the like, and a baking (post-apply bake (PAB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to A resist film is formed by applying for 90 seconds.
Next, exposure or a mask pattern is performed on the resist film through a mask (mask pattern) on which a predetermined pattern is formed using an exposure apparatus such as an ArF exposure apparatus, an electron beam drawing apparatus, or an EUV exposure apparatus. After performing selective exposure by drawing or the like by direct irradiation of an electron beam without passing through, baking (post-exposure baking (PEB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 to Apply for 90 seconds.
次に、前記レジスト膜を現像処理する。
現像処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、アルカリ現像液を用い、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)を用いて行う。
現像処理は、アルカリ現像プロセスであっても溶剤現像プロセスであってもよいが、溶剤現像プロセスであることが好ましい。すなわち、工程Aは、レジスト膜を有機溶剤現像してレジストプレパターンを形成する操作を含んでいることが好ましく、さらに、酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する樹脂成分を含有するレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する操作と、該レジスト膜を有機溶剤現像してレジストプレパターンを形成する操作と、を含んでいることがより好ましい。すなわち、前記工程Aで形成されるレジストプレパターンは、溶剤現像ネガ型レジストプレパターンであることが好ましい。
Next, the resist film is developed.
The development treatment is performed using an alkaline developer in the case of an alkali development process, and using a developer (organic developer) containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
The development treatment may be an alkali development process or a solvent development process, but is preferably a solvent development process. That is, step A preferably includes an operation of developing a resist film with an organic solvent to form a resist prepattern, and further, a resist composition containing a resin component whose solubility in an organic solvent is reduced by the action of an acid. It is more preferable to include an operation of forming a resist film on a support using an object and an operation of developing the resist film with an organic solvent to form a resist prepattern. That is, the resist prepattern formed in the step A is preferably a solvent development negative resist prepattern.
アルカリ現像プロセスの場合、例えば、現像処理によって、レジスト膜の露光部がアルカリ現像液に溶解して除去され、レジスト膜の未露光部が残膜して、表面に極性基が露出したレジストプレパターンが形成される。
溶剤現像プロセスの場合、例えば、現像処理によって、レジスト膜の未露光部が有機系現像液に溶解して除去され、レジスト膜の露光部が残膜して、表面に極性基が露出したレジストプレパターンが形成される。
レジストプレパターンの表面に露出する極性基としては、例えば、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基(−SO3H)等が挙げられる。
In the case of an alkali development process, for example, a resist pre-pattern in which the exposed portion of the resist film is dissolved and removed in an alkali developer by the development process, the unexposed portion of the resist film remains, and the polar groups are exposed Is formed.
In the case of a solvent development process, for example, the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed in an organic developer by a development process, and the exposed portion of the resist film remains, leaving a polar group exposed on the surface. A pattern is formed.
Examples of the polar group exposed on the surface of the resist prepattern include a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, and a sulfo group (—SO 3 H).
現像処理の後、好ましくはリンス処理を行う。リンス処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、純水を用いた水リンスが好ましく、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
溶剤現像プロセスの場合、前記現像処理またはリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。
現像処理後またはリンス処理後、乾燥を行う。また、場合によっては、上記現像処理後に、例えば100℃程度のベーク処理(ポストベーク)を行ってもよい。
上述のようにして、レジストプレパターンを得ることができる。
After the development process, a rinse process is preferably performed. The rinse treatment is preferably a water rinse using pure water in the case of an alkali development process, and is preferably a rinse solution containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
In the case of a solvent development process, after the development process or the rinse process, a process of removing the developer or rinse liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid may be performed.
Drying is performed after development or rinsing. Moreover, depending on the case, you may perform a baking process (post-baking), for example at about 100 degreeC after the said development process.
As described above, a resist prepattern can be obtained.
図1では、ホールパターンを厚肉化する際の一連の工程を示したが、レジストプレパターンの形状は特に限定されず、ラインパターン、トレンチパターン等であってもよい。
本実施形態のレジストパターン形成方法は、工程Aにおけるレジストプレパターンの形状がホールパターン(特には楕円形状)である場合に特に有用な方法である。
Although FIG. 1 shows a series of steps for thickening the hole pattern, the shape of the resist pre-pattern is not particularly limited, and may be a line pattern, a trench pattern, or the like.
The resist pattern forming method of the present embodiment is a particularly useful method when the shape of the resist pre-pattern in step A is a hole pattern (particularly an elliptical shape).
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や多層レジスト法における下層有機膜等の有機膜が挙げられる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層有機膜)と、少なくとも一層のレジスト膜(上層レジスト膜)とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所望の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と下層有機膜との二層構造とする方法(2層レジスト法)と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法(3層レジスト法)と、に分けられる。
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the above-described substrate. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include organic films such as an organic antireflection film (organic BARC) and a lower organic film in a multilayer resist method.
Here, the multilayer resist method is a method in which at least one organic film (lower organic film) and at least one resist film (upper resist film) are provided on a substrate, and the resist pattern formed on the upper resist film is used as a mask. This is a method of patterning a lower organic film, and it is said that a pattern with a high aspect ratio can be formed. That is, according to the multilayer resist method, a desired thickness can be secured by the lower organic film, so that the resist film can be thinned and a fine pattern with a high aspect ratio can be formed.
In the multilayer resist method, basically, a method having a two-layer structure of an upper layer resist film and a lower layer organic film (two layer resist method) and one or more intermediate layers (between the upper layer resist film and the lower layer organic film ( And a method of forming a multilayer structure of three or more layers provided with a metal thin film (three-layer resist method).
露光は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。 The exposure is not particularly limited, and radiation such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray is used. Can be done.
レジスト膜の露光方法は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光(ドライ露光)であってもよく、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)であってもよい。
液浸露光は、予めレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で露光(浸漬露光)を行う露光方法である。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ、露光されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ前記レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル化合物が好ましい。パーフルオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
液浸媒体としては、コスト、安全性、環境問題、汎用性等の観点から、水が好ましく用いられる。
The exposure method of the resist film may be normal exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or may be immersion exposure (Liquid Immersion Lithography).
In immersion exposure, the space between the resist film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in that state. It is an exposure method.
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film to be exposed is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).
As the immersion medium, water is preferably used from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, versatility, and the like.
アルカリ現像プロセスで現像処理に用いるアルカリ現像液としては、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液が挙げられる。
溶剤現像プロセスで現像処理に用いる有機系現像液が含有する有機溶剤としては、レジスト組成物に配合される(A)成分(露光前の(A)成分)を溶解し得るものであればよく、公知の有機溶剤の中から適宜選択できる。具体的には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤又は炭化水素系溶剤を用いることができる。
有機系現像液には、必要に応じて公知の添加剤を配合できる。該添加剤としては、例えば界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、特に限定されないが、たとえばイオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、有機系現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%であり、0.005〜2質量%が好ましく、0.01〜0.5質量%がより好ましい。
Examples of the alkali developer used for the development treatment in the alkali development process include a 0.1 to 10% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.
As the organic solvent contained in the organic developer used for the development process in the solvent development process, any solvent can be used as long as it can dissolve the component (A) (component (A) before exposure) blended in the resist composition. It can select suitably from well-known organic solvents. Specifically, polar solvents or hydrocarbon solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents and the like can be used.
A known additive can be blended in the organic developer as required. Examples of the additive include a surfactant. The surfactant is not particularly limited. For example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used.
When the surfactant is blended, the blending amount is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and 0.01 to 0. 5 mass% is more preferable.
現像処理は、公知の現像方法により実施することが可能であり、たとえば現像液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、支持体表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している支持体上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出し続ける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 The development process can be performed by a known development method. For example, a method in which a support is immersed in a developer for a certain period of time (dip method), a developer is raised on the surface of the support by surface tension, and is left for a certain period of time. (Paddle method), spraying developer on the surface of the support (spray method), coating the developer while scanning the developer coating nozzle at a constant speed on the support rotating at a constant speed The method of continuing (dynamic dispensing method) etc. are mentioned.
リンス液を用いたリンス処理(洗浄処理)は、公知のリンス方法により実施できる。該方法としては、たとえば一定速度で回転している支持体上にリンス液を塗出し続ける方法(回転塗布法)、リンス液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。 The rinse treatment (washing treatment) using the rinse liquid can be performed by a known rinse method. Examples of the method include a method of continuously applying a rinsing liquid on a support rotating at a constant speed (rotary coating method), a method of immersing the support in a rinsing liquid for a predetermined time (dip method), and the surface of the support. And a method of spraying a rinse liquid (spray method).
[工程B]
工程Bは、前記工程Aで形成されたレジストプレパターン2を被覆するように、レジストプレパターン2が形成された支持体1上に、特定のポリマー組成物を塗布して、レジストプレパターン2の表面2aに接するポリマー膜3を形成する工程である。ポリマー組成物には、例えば、後述の第1実施形態又は第2実施形態のパターン厚肉化用ポリマー組成物を用いることができる。
ポリマー膜3は、例えば、レジストプレパターン2が形成された支持体1上に、ポリマー組成物を、レジストプレパターン2の一部又は全体を被覆するように塗布し、乾燥させることにより形成する。
ポリマー組成物を塗布する方法には、従来公知のスピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法などを用いることができ、好ましくはスピンコート法である。
[Step B]
In the step B, a specific polymer composition is applied onto the
The
As a method for applying the polymer composition, a conventionally known spin coating method, spray method, roller coating method, dipping method or the like can be used, and the spin coating method is preferable.
[工程C]
工程Cは、レジストプレパターン2上に現像液不溶性層3aを形成する工程である。
工程Bでレジストプレパターン2上に形成されたポリマー膜3には、第1実施形態のポリマー組成物を用いた場合であれば、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体が含まれ、第2実施形態のポリマー組成物を用いた場合であれば、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体が含まれている。
ポリマー膜3が形成した後、前記共重合体と、レジストプレパターン2と、が相互に作用して現像液不溶性層3a(厚肉化部分)が形成する。
[Step C]
Step C is a step of forming the developer
If the polymer composition of the first embodiment is used for the
After the
工程Cでは、レジストプレパターン2及びこれを被覆するポリマー膜3を加熱(シュリンクベーク)することが好ましい。かかる加熱により、ポリマー膜3中の前記共重合体が有する第1又は第4の構成単位部分と、レジストプレパターン2の表面2aに露出した極性基と、の作用がより強められ、レジストプレパターン2の表面2aに現像液不溶性層3a(厚肉化部分)が形成しやすくなる。加えて、レジストプレパターン2及びポリマー膜3中の残留溶剤が除去される。
In step C, it is preferable to heat (shrink bake) the resist
加熱の温度及び時間は、用いるレジスト材料の種類、ポリマー組成物中の共重合体の種類、又は必要な厚肉化部分の幅(シュリンクボリューム:S.V.)に応じて、適宜設定することができる。
加熱の温度は、0〜200℃が好ましく、より好ましくは50〜170℃、さらに好ましくは70〜160℃、特に好ましくは80〜150℃である。加熱の温度が、好ましい下限値以上であれば、S.V.をより高められる。好ましい上限値以下であれば、レジストパターン形状が良好に維持されやすい。
加熱時間は、30〜300秒間が好ましく、50〜120秒間がより好ましく、50〜80秒間が特に好ましい。
The heating temperature and time are appropriately set according to the type of resist material to be used, the type of copolymer in the polymer composition, or the required width of the thickened portion (shrink volume: SV). Can do.
The heating temperature is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 170 ° C, still more preferably 70 to 160 ° C, and particularly preferably 80 to 150 ° C. If the heating temperature is equal to or higher than the preferred lower limit, S.P. V. Can be further enhanced. If it is less than or equal to the preferable upper limit value, the resist pattern shape is easily maintained favorably.
The heating time is preferably 30 to 300 seconds, more preferably 50 to 120 seconds, and particularly preferably 50 to 80 seconds.
工程Cにおいては、前記共重合体が有するる第1又は第4の構成単位が、レジストプレパターン2の表面2aに露出した極性基と中和し得る中和性基を有し、かかる第1又は第4の構成単位が有する中和性基と、レジストプレパターン2の表面2aに露出した極性基と、が中和して、表面2aに現像液不溶性層3aを形成する実施形態が好ましい。
レジストプレパターン2の表面2aは、工程Aでレジスト組成物が含有する基材成分の脱保護等によりカルボン酸等の極性基が露出した状態である。ここに、ポリマー組成物を被覆すると、ポリマー組成物がレジストプレパターン2に接触し、レジストプレパターン2の表面2aに露出した極性基と、ポリマー組成物中の共重合体が有する中和性基と、が中和して、後の工程Dにおける現像時の現像液に対して不溶性を示す現像液不溶性層3aがより安定に形成される。
工程Cにおいては、好ましくは加熱することにより、残留溶剤等が除去され、レジストプレパターン表面での中和がより良好に進行する。
In Step C, the first or fourth constituent unit of the copolymer has a neutral group that can be neutralized with the polar group exposed on the
The
In step C, the residual solvent and the like are removed preferably by heating, and the neutralization on the resist prepattern surface proceeds better.
[工程D]
工程Dは、現像液不溶性層3aが表面に形成されたレジストプレパターン2及びこれを被覆するポリマー膜3を現像して、レジストプレパターン2を厚肉化したレジストパターン4を形成する工程である。工程Dでの現像により、現像液不溶性層3a以外のポリマー膜3部分と、余剰の又は未反応であったポリマー組成物と、が除去される。
[Step D]
Step D is a step of developing the resist
現像処理は、アルカリ現像プロセスにより行ってもよいし溶剤現像プロセスにより行ってもよい。アルカリ現像プロセスの場合は、アルカリ現像液を用い、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)用いて行う。中でも、現像処理は、ポリマー組成物の除去効率の観点から、溶剤現像プロセスにより行うことが好ましい。 The development treatment may be performed by an alkali development process or a solvent development process. In the case of an alkali development process, an alkali developer is used, and in the case of a solvent development process, a developer containing an organic solvent (organic developer) is used. Among these, the development treatment is preferably performed by a solvent development process from the viewpoint of the removal efficiency of the polymer composition.
現像処理の後、好ましくはリンス処理を行う。リンス処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、純水を用いた水リンスが好ましく、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
溶剤現像プロセスの場合、前記現像処理またはリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。
現像処理後又はリンス処理後、乾燥を行う。また、場合によっては、上記現像処理後にベーク処理(ポストベーク)を行ってもよい。
このようにして、レジストプレパターンを厚肉化した目的のレジストパターンを得ることができる。
After the development process, a rinse process is preferably performed. The rinse treatment is preferably a water rinse using pure water in the case of an alkali development process, and is preferably a rinse solution containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
In the case of a solvent development process, after the development process or the rinse process, a process of removing the developer or rinse liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid may be performed.
Drying is performed after development or rinsing. In some cases, a baking process (post-bake) may be performed after the development process.
In this way, a target resist pattern in which the resist prepattern is thickened can be obtained.
本実施形態のレジストパターン形成方法によれば、図1(d)に示すように、レジストプレパターン2が厚肉化したことにより、ホール直径T1がホール直径T2に縮小された微細なパターン4を容易に形成できる。
In the resist pattern forming method of this embodiment, as shown in FIG. 1 (d), by the resist
上述したように、本実施形態のレジストパターン形成方法においては、特定のポリマー組成物、すなわち、後述の第1実施形態又は第2実施形態のパターン厚肉化用ポリマー組成物が用いられているため、シュリンクボリューム(S.V.)が高められ、より微細なパターンを良好な形状で形成できる。
レジストプレパターンの厚肉化には、レジストプレパターンのパターン寸法を忠実に縮小する場合や、例えば楕円形状のパターンを厚肉化して真円形状に近いパターンとする場合などが包含される。本実施形態のレジストパターン形成方法は、楕円形状のパターンを厚肉化して真円形状に近いパターンを形成するのに特に好適に用いることができる。
As described above, in the resist pattern forming method of this embodiment, a specific polymer composition, that is, the pattern thickening polymer composition of the first embodiment or the second embodiment described later is used. The shrink volume (SV) can be increased and a finer pattern can be formed in a good shape.
The thickening of the resist prepattern includes a case where the pattern size of the resist prepattern is faithfully reduced, and a case where, for example, an elliptical pattern is thickened to obtain a pattern close to a perfect circle. The resist pattern forming method of the present embodiment can be particularly suitably used for forming a pattern close to a perfect circle by thickening an elliptical pattern.
上述の実施形態では、レジストプレパターンをホールパターンとしているが、これに限定されず、例えばラインアンドスペースパターン(以下「LSパターン」という。)としてもよい。レジストプレパターンをLSパターンとした場合、本実施形態のレジストパターン形成方法によれば、スペース幅が充分に縮小され、かつ、良好な形状の微細なパターンを容易に形成でき、LSパターンの微細化もより図られる。 In the above-described embodiment, the resist pre-pattern is a hole pattern, but is not limited to this. For example, a line-and-space pattern (hereinafter referred to as “LS pattern”) may be used. When the resist pre-pattern is an LS pattern, according to the resist pattern forming method of the present embodiment, the space width is sufficiently reduced, and a fine pattern with a good shape can be easily formed. Is more planned.
(パターン厚肉化用ポリマー組成物)
第2の態様に係るパターン厚肉化用ポリマー組成物(ポリマー組成物)は、表面に極性基が露出したレジストプレパターンを厚肉化するために用いられるものであり、樹脂成分(X)(以下「(X)成分」ともいう。)を含有する。
かかるポリマー組成物は、上述のレジストプレパターン形成方法において、工程Aで形成されるレジストプレパターンを厚肉化するために、工程Bで好適に用いられる。
(Polymer composition for pattern thickening)
The pattern thickening polymer composition (polymer composition) according to the second embodiment is used for thickening a resist prepattern having a polar group exposed on the surface, and is composed of a resin component (X) ( (Hereinafter also referred to as “component (X)”).
Such a polymer composition is suitably used in Step B in order to increase the thickness of the resist prepattern formed in Step A in the above-described resist prepattern forming method.
本発明において、「レジストプレパターンを厚肉化する」とは、先に形成されたパターンの寸法を変化させること(シュリンク)を意味し、パターンの厚肉化によって、例えばホールパターンであれば開口しているホール部分が狭くなり(ホール直径が小さくなり);ラインアンドスペースパターンであればライン幅が広がりスペース幅が狭くなる。
レジストプレパターンの厚肉化には、レジストプレパターンのパターン寸法を忠実に縮小する場合や、例えば楕円形状のパターンを厚肉化して真円形状に近いパターンとする場合などが包含される。本態様のレジストパターン形成方法は、楕円形状のパターンを厚肉化して真円形状に近いパターンを形成するのに特に好適に用いることができる。
In the present invention, “thickening the resist pre-pattern” means changing the dimension of the previously formed pattern (shrink). By increasing the thickness of the pattern, for example, if it is a hole pattern, an opening is formed. In the case of a line and space pattern, the line width increases and the space width decreases.
The thickening of the resist prepattern includes a case where the pattern size of the resist prepattern is faithfully reduced, and a case where, for example, an elliptical pattern is thickened to obtain a pattern close to a perfect circle. The resist pattern forming method of this aspect can be particularly suitably used for forming a pattern close to a perfect circle by thickening an elliptical pattern.
かかるポリマー組成物としては、以下に示す実施形態が挙げられる。
第1実施形態:第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体(X1)(以下これを「(X1)成分」ともいう。)を含有するポリマー組成物。
第2実施形態:第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体(X2)(以下これを「(X2)成分」ともいう。)を含有するポリマー組成物。
Examples of such a polymer composition include the following embodiments.
First Embodiment: Polymer composition containing a copolymer (X1) (hereinafter also referred to as “component (X1)”) having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit. object.
Second Embodiment: A polymer composition containing a copolymer (X2) having a fourth structural unit and a fifth structural unit (hereinafter also referred to as “component (X2)”).
[第1実施形態のポリマー組成物]
第1実施形態のポリマー組成物は樹脂成分(X)を含有し、この(X)成分は、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体((X1)成分)を含む。
[Polymer Composition of First Embodiment]
The polymer composition of the first embodiment contains a resin component (X), and this (X) component is a copolymer having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit (( X1) component).
<共重合体(X1)>
(X1)成分は、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体である。ポリマー組成物が(X1)成分を含有することで、レジストプレパターンの厚肉化がより図られ、かつ、良好な形状のレジストパターンが形成される。
<Copolymer (X1)>
The component (X1) is a copolymer having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit. When the polymer composition contains the component (X1), the resist pre-pattern is made thicker and a resist pattern with a good shape is formed.
第1の構成単位:
第1の構成単位は、レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位である。
First structural unit:
The first structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist prepattern.
本発明において、「レジストプレパターンの厚肉化機能を有する」とは、レジストプレパターンと相互に作用して、レジストプレパターン表面にあらたにパターンの一部(現像液不溶性層)を形成する働きをもつことを意味する。 In the present invention, “having a resist prepattern thickening function” means that it interacts with the resist prepattern to form a part of the pattern (developer insoluble layer) on the resist prepattern surface. It means having.
例えば、第1の構成単位としては、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と作用する官能基を含む構成単位が挙げられる。
第1の構成単位としては、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と中和反応する中和性基を含む構成単位(u1−1)が挙げられる。
又は、第1の構成単位としては、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と架橋反応する架橋性基を含む構成単位(u1−2)が挙げられる。
For example, the first structural unit includes a structural unit containing a functional group that acts on a polar group exposed on the surface of the resist prepattern.
Examples of the first structural unit include a structural unit (u1-1) including a neutralizing group that neutralizes with a polar group exposed on the surface of the resist prepattern.
Or as a 1st structural unit, the structural unit (u1-2) containing the crosslinkable group which carries out a crosslinking reaction with the polar group exposed on the surface of the resist pre pattern is mentioned.
構成単位(u1−1):
構成単位(u1−1)は、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と中和反応する中和性基を含む構成単位である。
中和性基を含む構成単位(u1−1)を(X1)成分が有していることで、工程Cにおいて、当該中和性基と、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と、が中和して、レジストプレパターン表面に現像液不溶性層が容易に形成される。
構成単位(u1−1)中の中和性基は、工程Aで形成されるレジストプレパターンの種類を勘案して適宜選択される。例えば、工程Aが、酸の作用により有機溶剤に対する溶解性が減少する樹脂成分を含有するレジスト組成物を用いて支持体上にレジスト膜を形成する操作と、該レジスト膜を有機溶剤現像してレジストプレパターンを形成する操作と、を含む場合、構成単位(u1−1)中の中和性基は塩基性基とされる。
塩基性基としては、後述する一般式(u1−1−1)中のRx1についての説明の中で例示する「窒素原子を有する有機基」が好ましい。
Structural unit (u1-1):
The structural unit (u1-1) is a structural unit containing a neutralizing group that neutralizes with a polar group exposed on the surface of the resist prepattern.
Since the (X1) component has the structural unit (u1-1) containing a neutralizing group, in Step C, the neutralizing group and the polar group exposed on the surface of the resist prepattern are By neutralization, a developer-insoluble layer is easily formed on the resist prepattern surface.
The neutralizing group in the structural unit (u1-1) is appropriately selected in consideration of the type of resist prepattern formed in step A. For example, the step A includes an operation of forming a resist film on a support using a resist composition containing a resin component whose solubility in an organic solvent is reduced by the action of an acid, and developing the resist film with an organic solvent. Including the operation of forming a resist prepattern, the neutralizing group in the structural unit (u1-1) is a basic group.
As the basic group, an “organic group having a nitrogen atom” exemplified in the description of Rx 1 in the general formula (u1-1-1) described later is preferable.
好ましい構成単位(u1−1)としては、例えば、下記一般式(u1−1−1)で表される構成単位が挙げられる。 As a preferable structural unit (u1-1), the structural unit represented by the following general formula (u1-1-1) is mentioned, for example.
〔R〕
前記式(u1−1−1)中、Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。
Rにおける炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。Rにおける炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子又はメチル基が特に好ましい。
[R]
In said formula (u1-1-1), R is a hydrogen atom, a C1-C5 alkyl group, or a C1-C5 halogenated alkyl group.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n- Examples thereof include a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
As R, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable from the viewpoint of industrial availability.
〔Vx01〕
前記式(u1−1−1)中、Vx01は、エーテル結合若しくはアミド結合を有する2価の炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基又は単結合であり、好ましくは単結合である。
[Vx 01 ]
In the formula (u1-1-1), Vx 01 is a divalent hydrocarbon group having a ether bond or an amide bond, a divalent aromatic hydrocarbon group, or a single bond, and preferably a single bond.
Vx01の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。
Vx01としては、上記2価の炭化水素基がエーテル結合又はアミド結合を有するものが挙げられる。
The hydrocarbon group of Vx 01 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity.
Examples of Vx 01 include those in which the divalent hydrocarbon group has an ether bond or an amide bond.
・脂肪族炭化水素基
Vx01における脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
· Aliphatic hydrocarbon group in the aliphatic hydrocarbon radical Vx 01 may be saturated, may be unsaturated, but is preferably saturated.
More specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.
・・直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基
前記直鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
前記分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜10であることが好ましく、3〜6がより好ましく、3又は4がさらに好ましく、3が最も好ましい。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
.. Linear or branched aliphatic hydrocarbon group The linear aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and 1 to 4 carbon atoms. More preferably, 1 to 3 is most preferable.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
The branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6, still more preferably 3 or 4, and most preferably 3.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (
・・構造中に環を含む脂肪族炭化水素基
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、前記と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては、炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては、炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
.. Aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, an alicyclic hydrocarbon group (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring) A group in which an alicyclic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, or an alicyclic hydrocarbon group in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group And a group intervening in the group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms. Adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
・芳香族炭化水素基
芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
前記Vx01における芳香族炭化水素基は、炭素数が3〜30が好ましく、5〜30がより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜10が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基、好ましくはフェニレン基、ナフチレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
Aromatic hydrocarbon group An aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic hydrocarbon group in Vx 01 preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30, more preferably 5 to 20, particularly preferably 6 to 15, and most preferably 6 to 10. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring possessed by the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are heterogeneous. Aromatic heterocycles substituted with atoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group, preferably phenylene group, naphthylene group); a hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring. Groups in which one hydrogen atom of the group (aryl group) except one is substituted with an alkylene group (for example, benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, 2 A group obtained by further removing one hydrogen atom from an aryl group in an arylalkyl group such as a naphthylethyl group; The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
〔Yx01〕
前記式(u1−1−1)中、Yx01は、単結合又は2価の連結基である。
Yx01における2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。
[Yx 01]
In the formula (u1-1-1), Yx 01 is a single bond or a divalent linking group.
Examples of the divalent linking group for Yx 01, but are not limited to, divalent hydrocarbon group which may have a substituent group, and a divalent linking group containing a hetero atom as preferred.
・置換基を有していてもよい2価の炭化水素基
2価の連結基としての炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
-Divalent hydrocarbon group which may have a substituent The hydrocarbon group as the divalent linking group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.
Yx01における直鎖状の脂肪族炭化水素基、分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、前記Vx01における直鎖状の脂肪族炭化水素基、分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基とそれぞれ同様のものが挙げられる。 Examples of the linear aliphatic hydrocarbon group, branched aliphatic hydrocarbon group, and aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure of Yx 01 include the linear aliphatic hydrocarbon group of Vx 01 , Branched chain aliphatic hydrocarbon groups, and aliphatic hydrocarbon groups containing a ring in the structure.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、カルボニル基等が挙げられる。 The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and a carbonyl group.
前記の環を含む脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環を含む脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、−O−、−C(=O)−O−、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−が好ましい。
The aliphatic hydrocarbon group containing the said ring may have a substituent and does not need to have it. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and a carbonyl group.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group or a tert-butoxy group. Most preferred is an ethoxy group.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
In the aliphatic hydrocarbon group containing a ring, a part of carbon atoms constituting the ring structure may be substituted with a substituent containing a hetero atom. As the substituent containing the hetero atom, —O—, —C (═O) —O—, —S—, —S (═O) 2 —, and —S (═O) 2 —O— are preferable.
Yx01における芳香族炭化水素基としては、前記Vx01における芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
前記芳香族炭化水素基は、当該芳香族炭化水素基が有する水素原子が置換基で置換されていてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基中の芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基、ハロゲン原子およびハロゲン化アルキル基としては、前記環状の脂肪族炭化水素基が有する水素原子を置換する置換基として例示したものが挙げられる。
The aromatic hydrocarbon group for Yx 01, include the same aromatic hydrocarbon group in the Vx 01.
In the aromatic hydrocarbon group, a hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. For example, a hydrogen atom bonded to an aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, and a hydroxyl group.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
Examples of the alkoxy group, the halogen atom and the halogenated alkyl group as the substituent include those exemplified as the substituent for substituting the hydrogen atom of the cyclic aliphatic hydrocarbon group.
・ヘテロ原子を含む2価の連結基
ヘテロ原子を含む2価の連結基におけるヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外の原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。
-A divalent linking group containing a hetero atom A hetero atom in a divalent linking group containing a hetero atom is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom. For example, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a halogen atom, Can be mentioned.
Yx01がヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、好ましい該連結基としては、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−、一般式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−Y21−、[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0〜3の整数である。]等が挙げられる。
前記へテロ原子を含む2価の連結基が−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−の場合、そのHはアルキル基、アシル等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8であることがさらに好ましく、1〜5であることが特に好ましい。
式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−Y21−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−中、Y21およびY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記2価の連結基についての説明で挙げた「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」と同様のものが挙げられる。
Y21としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜10の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数1〜8の直鎖状のアルキレン基が特に好ましく、炭素数2〜6の直鎖状のアルキレン基が最も好ましい。
Y22としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基がより好ましく、メチル基が最も好ましい。
式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基としては、式−Y21−C(=O)−O−Y22−で表される基が特に好ましい。なかでも、式−(CH2)a’−C(=O)−O−(CH2)b’−で表される基が好ましい。該式中、a’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
When Yx 01 is a divalent linking group containing a hetero atom, preferred examples of the linking group include —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —, —O—C ( = O) -O-, -C (= O) -NH-, -NH-, -NH-C (= NH)-(H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group. ), - S -, - S (= O) 2 -, - S (= O) 2 -O-, the formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 -C (═O) —O—, —C (═O) —O—Y 21 —, [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —O—C (═O ) -Y 22 - group represented by wherein, Y 21 and Y 22 are each independently a divalent which may have a substituent hydrocarbon group, O is an oxygen atom, m 'Is an integer from 0 to 3. ] Etc. are mentioned.
When the divalent linking group containing a hetero atom is —C (═O) —NH—, —NH—, —NH—C (═NH) —, H is a substituent such as an alkyl group or acyl. May be substituted. The substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
Formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 -C (= O) -O -, - C (= O) -O-Y 21 -, - [Y 21 -C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —O—C (═O) —Y 22 —, wherein Y 21 and Y 22 each independently have a substituent. It is also a good divalent hydrocarbon group. Examples of the divalent hydrocarbon group include those similar to the “divalent hydrocarbon group optionally having substituent (s)” mentioned in the description of the divalent linking group.
Y 21 is preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, more preferably a linear alkylene group, still more preferably a linear alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and a straight chain having 1 to 8 carbon atoms. A chain alkylene group is particularly preferable, and a linear alkylene group having 2 to 6 carbon atoms is most preferable.
Y 22 is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 —, m ′ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. That is, the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — is represented by the formula —Y 21 —C (═O) —O—Y 22 —. The group is particularly preferred. Among these, a group represented by the formula — (CH 2 ) a ′ —C (═O) —O— (CH 2 ) b ′ — is preferable. In the formula, a ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, further preferably 1 or 2, and most preferably 1. b ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
なかでも、Yx01としては、2価の連結基が好ましく、ヘテロ原子を含む2価の連結基がより好ましく、エステル結合[−C(=O)−O−]、エーテル結合(−O−)、−C(=O)−O−Y21−、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又はこれらの組合せであることが特に好ましい。 Among these, Yx 01 is preferably a divalent linking group, more preferably a divalent linking group containing a hetero atom, an ester bond [—C (═O) —O—], an ether bond (—O—). , —C (═O) —O—Y 21 —, a linear or branched alkylene group, or a combination thereof is particularly preferable.
〔Rx1〕
前記式(u1−1−1)中、Rx1は、中和性基を含む有機基である。
中和性基を含む有機基としては、レジストプレパターン表面に露出した極性基と中和により結合して、前記レジストプレパターン表面に現像液不溶性層を形成し得るものであれば特に限定されない。
中和性基を含む有機基としては、例えば、窒素原子を有する有機基が好ましい。
[Rx 1 ]
In the formula (u1-1-1), Rx 1 is an organic group containing a neutralizing group.
The organic group containing a neutralizing group is not particularly limited as long as it can bind to a polar group exposed on the resist prepattern surface by neutralization to form a developer insoluble layer on the resist prepattern surface.
As the organic group containing a neutralizing group, for example, an organic group having a nitrogen atom is preferable.
窒素原子を有する有機基としては、例えば、第一級の脂肪族アミン類、第二級の脂肪族アミン類、第三級の脂肪族アミン類、芳香族アミン類又は複素環アミン類が好適なものとして挙げられる。 As the organic group having a nitrogen atom, for example, primary aliphatic amines, secondary aliphatic amines, tertiary aliphatic amines, aromatic amines or heterocyclic amines are suitable. It is mentioned as a thing.
脂肪族アミン類としては、エチルアミン、n−プロピルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、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、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジドデシルアミン、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、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、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、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、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン、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−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、2,2,6,6,テトラメチルピペリジン、2,2,6,6,ペンタメチルピペリジン等が挙げられる。 Aliphatic amines include ethylamine, n-propylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, hexylamine, cyclohexylamine, octylamine, dodecylamine, ethylenediamine, tetraethylenepentamine, dimethylamine, diethylamine, di-n- Propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, diisobutylamine, di-sec-butylamine, dipentylamine, dihexylamine, dicyclohexylamine, dioctylamine, didodecylamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyltetra Ethylenepentamine, trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, tri-n-butylamine, triisobutylamine Tri-sec-butylamine, tripentylamine, trihexylamine, tricyclohexylamine, triheptylamine, trioctylamine, tridecylamine, tridodecylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylmethylenediamine, N , N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyltetraethylenepentamine, dimethylethylamine, methylethylpropylamine, benzylamine, phenethylamine, benzyldimethylamine, monoethanolamine , Diethanolamine, triethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triisopropanolamine, 2-aminoethanol, 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butyl Nord, 2,2,6,6 tetramethylpiperidine, 2,2,6,6, pentamethyl piperidine, and the like.
芳香族アミン類又は複素環アミン類としては、アニリン、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、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、フラザン、ピロリン、ピロリジン、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピリジン(好ましくは2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン)、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピラゾリン、ピラゾリジン、ピペリジン、ピペラジン(好ましくは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、モルホリン(好ましくは4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン)、インドール、イソインドール、1H−インダゾール、インドリン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナジン、1,10−フェナントロリン、アデニン、アデノシン、グアニン、グアノシン、ウラシル、ウリジン等が挙げられる。
これらの芳香族アミン類又は複素環アミン類は、置換基を有していてもよい。好ましい置換基としては、水酸基、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、ラクトン基などが挙げられる。
Aromatic amines or heterocyclic amines include aniline, diphenyl (p-tolyl) amine, methyldiphenylamine, triphenylamine, phenylenediamine, naphthylamine, diaminonaphthalene, pyrrole, oxazole, thiazole, imidazole, pyrazole, furazane, pyrroline. , Pyrrolidine, imidazoline, imidazolidine, pyridine (preferably 2- (2-hydroxyethyl) pyridine), pyridazine, pyrimidine, pyrazine, pyrazoline, pyrazolidine, piperidine, piperazine (preferably 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1 -[2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] piperazine, morpholine (preferably 4- (2-hydroxyethyl) morpholine), indole, isoindole, 1H-indazo , Indoline, quinoline, isoquinoline, cinnoline, quinazoline, quinoxaline, phthalazine, purine, pteridine, carbazole, phenanthridine, acridine, phenazine, 1,10-phenanthroline, adenine, adenosine, guanine, guanosine, uracil, uridine, etc. .
These aromatic amines or heterocyclic amines may have a substituent. Preferred examples of the substituent include a hydroxyl group, amino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, cyano group, ester group, and lactone group.
なかでも、Rx1は、下記一般式(Rx−1)又は(Rx−2)のいずれかで表される基であることが好ましい。 Among them, Rx 1 is preferably a group represented by any one of the following general formula (Rx-1) or (Rx-2).
前記式中、Rx01〜Rx04の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく;具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジエチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,2,−ジメチルブチル基等が挙げられる。
中でも、メチル基又はエチル基が好ましい。
n0は、0〜8の整数であり、2又は4であることが好ましい。
In the above formula, the linear or branched alkyl group of Rx 01 to Rx 04 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group N-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1,1-diethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 2,2 , -Dimethylbutyl group and the like.
Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable.
n 0 is an integer of 0 to 8, and is preferably 2 or 4.
以下に一般式(Rx−1)で表される基の具体例を示す。以下の具体例中、*は結合手を示す。 Specific examples of the group represented by the general formula (Rx-1) are shown below. In the following specific examples, * indicates a bond.
前記式(Rx−2)で表される基は、環式アミンを意味している。
一般式(Rx−2)で表される基としては、下記一般式(Rx−2−1)で表される基が好ましい。下記一般式(Rx−2−1)で表される基の中でも、一般式(Rx−2−1−1)で表される基が特に好ましい。
The group represented by the formula (Rx-2) means a cyclic amine.
The group represented by the general formula (Rx-2) is preferably a group represented by the following general formula (Rx-2-1). Of the groups represented by the following general formula (Rx-2-1), the group represented by the general formula (Rx-2-1) is particularly preferable.
Rx05〜Rx06、Rx061〜Rx064の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、前記Rx01〜Rx04の説明と同様である。n1は0〜8の整数である。 The linear or branched alkyl groups of Rx 05 to Rx 06 and Rx 061 to Rx 064 are the same as those described above for Rx 01 to Rx 04 . n1 is an integer of 0-8.
以下に一般式(Rx−2)で表される基の具体例を示す。以下の具体例中、*は結合手を示す。 Specific examples of the group represented by the general formula (Rx-2) are shown below. In the following specific examples, * indicates a bond.
構成単位(u1−1)としては、下記の一般式(u1−11)〜(u1−13)のいずれかで表される構成単位が好ましい。 As the structural unit (u1-1), structural units represented by any of the following general formulas (u1-11) to (u1-13) are preferable.
前記式(u1−11)〜(u1−13)中、R、Yx01及びRx1についての説明は前記同様である。Yx01’における2価の炭化水素基は、Yx01における2価の炭化水素基についての説明と同様である。 In the formula (u1-11) ~ (u1-13), R, a description of the Yx 01 and Rx 1 is the same as defined above. The divalent hydrocarbon group in Yx 01 ′ is the same as described for the divalent hydrocarbon group in Yx 01 .
以下に、構成単位(u1−1)の具体例を記載する。下記の具体例中、R及びRstはそれぞれ前記同様である。 Specific examples of the structural unit (u1-1) will be described below. In the following specific examples, R and R st are the same as described above.
構成単位(u1−2):
構成単位(u1−2)は、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と架橋反応する架橋性基を含む構成単位である。
架橋性基を含む構成単位(u1−2)を(X1)成分が有していることで、当該架橋性基とレジストプレパターンの表面に露出した極性基とが架橋して、レジストプレパターン表面に現像液不溶性層が容易に形成され、レジストプレパターンの厚肉化が図られる。
構成単位(u1−2)中の架橋性基は、レジストプレパターンの種類を勘案して適宜選択される。この架橋性基としては、例えば、イソシアナート保護剤の残基、グリシジル基、オキセチル基、ヒドロキシフェニル基等が挙げられる。
Structural unit (u1-2):
The structural unit (u1-2) is a structural unit containing a crosslinkable group that undergoes a crosslinking reaction with a polar group exposed on the surface of the resist prepattern.
Since the component (X1) has the structural unit (u1-2) containing a crosslinkable group, the crosslinkable group and the polar group exposed on the surface of the resist prepattern are crosslinked to form a resist prepattern surface. Thus, a developer-insoluble layer can be easily formed, and the resist prepattern can be thickened.
The crosslinkable group in the structural unit (u1-2) is appropriately selected in consideration of the type of the resist prepattern. Examples of the crosslinkable group include a residue of an isocyanate protecting agent, a glycidyl group, an oxetyl group, and a hydroxyphenyl group.
好ましい構成単位(u1−2)としては、例えば、下記一般式(u1−2−1)で表される構成単位が挙げられる。 As a preferable structural unit (u1-2), the structural unit represented by the following general formula (u1-2-1) is mentioned, for example.
前記式(u1−2−1)中、Rについての説明は、前記一般式(u1−1−1)中のRに関する説明と同様である。 In the formula (u1-2-1), description of R is the same as the description of R in the general formula (u1-1-1).
前記式(u1−2−1)中、Ys01は、単結合又は2価の連結基である。Ys01における2価の連結基の説明は、前記一般式(u1−1−1)中のYx01で説明した2価の連結基の説明と同様である。
前記Yx01で説明した2価の連結基の中でも、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜10の直鎖状の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3〜10の分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましい。
In the formula (u1-2-1), Ys 01 is a single bond or a divalent linking group. The description of the divalent linking group in Ys 01 is the same as the description of the divalent linking group described for Yx 01 in the general formula (u1-1-1).
Among the divalent linking groups as those described above for Yx 01, preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent group, straight-chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or carbon A branched aliphatic hydrocarbon group of several 3 to 10 is preferable.
前記直鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
前記分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜10であることが好ましく、3〜6がより好ましく、3又は4がさらに好ましく、3が最も好ましい。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
The linear aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, still more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
The branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6, still more preferably 3 or 4, and most preferably 3.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (
前記式(u1−2−1)中、Rs01は、イソシアナート保護剤の残基を示す。
保護剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、o−イソプロピルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール、p−tert−オクチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール、スチレン化フェノール、オキシ安息香酸エステル、チモール、p−ナフトール、p−ニトロフェノール、p−クロロフェノール等のフェノール系;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ベンジルアルコール、フェニルセロソルブ、フルフリルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール系;マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系;ブチルメルカプタン、チオフェノール、tert−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン系;ジフェニルアミン、フェニルナフチルアミン、アニリン、カルバゾール等のアミン系;アセトアニリド、アセトアニシジド、酢酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド系;ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピオラクタム等のラクタム系;コハク酸イミド、マレイン酸イミド等の酸イミド系;イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール系;ピラゾール、3、5−ジメチル−1H−ピラゾール等のピラゾール系;尿素、チオ尿素、エチレン尿素等の尿素系;N−フェニルカルバミン酸フェニル、2−オキサゾリドン等のカルバミド酸塩系;エチレンイミン、ポリエチレンイミン、プロパン―2−イミン等のイミン系;ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、メチルイソブチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム系;重亜硫酸ソーダ、重亜硫酸カリウム等の重亜硫酸塩系等が挙げられる。
これらの保護剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In the formula (u1-2-1), Rs 01 represents a residue of an isocyanate protecting agent.
Examples of the protecting agent include phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, o-isopropylphenol, butylphenol such as p-tert-butylphenol, p-tert-octylphenol, nonylphenol, dinonylphenol, styrenated phenol, oxybenzoate, Phenols such as thymol, p-naphthol, p-nitrophenol, p-chlorophenol; methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, methyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl carbitol, benzyl alcohol, phenyl cellosolve, furfuryl alcohol, Alcohols such as cyclohexanol; dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetyl Active methylenes such as acetone; mercaptans such as butyl mercaptan, thiophenol, tert-dodecyl mercaptan; amines such as diphenylamine, phenylnaphthylamine, aniline, carbazole; acid amides such as acetanilide, acetanisidide, acetic acid amide, benzamide; -Lactams such as caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, β-propiolactam; acid imides such as succinimide and maleic imide; imidazoles such as imidazole, 2-methylimidazole and 2-ethylimidazole Pyrazoles such as pyrazole and 3,5-dimethyl-1H-pyrazole; ureas such as urea, thiourea and ethyleneurea; carbamates such as phenyl N-phenylcarbamate and 2-oxazolidone; Imines such as ethyleneimine, polyethyleneimine, propane-2-imine; oximes such as formaldoxime, acetoaldoxime, acetoxime, methylethylketoxime, methylisobutylketoxime, cyclohexanone oxime; sodium bisulfite, potassium bisulfite, etc. And the bisulfite system.
These protective agents may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、フェノール系、ラクタム系、アルコール系、オキシム系、ピラゾール系、イミン系が好ましく、ノニルフェノール、スチレン化フェノール、オキシ安息香酸エステル、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、ε−カプロラクタム、ピラゾール、3、5−ジメチル−1H−ピラゾール、プロパン―2−イミンが特に好ましい。
「イソシアナート保護剤の残基」とは、上記の保護剤から水素原子を除去した基である。
Among these, phenol type, lactam type, alcohol type, oxime type, pyrazole type and imine type are preferable, and nonylphenol, styrenated phenol, oxybenzoic acid ester, acetoxime, methyl ethyl ketoxime, ε-caprolactam, pyrazole, 3, 5 -Dimethyl-1H-pyrazole and propane-2-imine are particularly preferred.
The “residue of the isocyanate protecting agent” is a group obtained by removing a hydrogen atom from the above protecting agent.
Rs01におけるイソシアネート保護剤の残基として、より具体的には、含窒素環式基が好適な基として挙げられる。
Rs01における含窒素環式基としては、例えば、下記の一般式(bc−r−1)〜(bc−r−8)のいずれかで表される基が挙げられる。
More specifically, the residue of the isocyanate protecting agent in Rs 01 includes a nitrogen-containing cyclic group as a suitable group.
Examples of the nitrogen-containing cyclic group in Rs 01 include groups represented by any of the following general formulas (bc-r-1) to (bc-r-8).
Rs001の炭素数1〜5のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基が挙げられ、メチル基又はエチル基であることが好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rs 001 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group, and a methyl group or an ethyl group is preferable.
以下に構成単位(u1−2)の具体例を記載する。下記の具体例中、Rは前記同様である。 Specific examples of the structural unit (u1-2) are described below. In the following specific examples, R is the same as described above.
後述の工程Dで、レジストプレパターンを被覆するポリマー膜を解離温度以上に加熱すると、(X1)成分が有する構成単位(u1−2)中の保護基が脱離して、イソシアネート基が生成する。このイソシアネート基が、レジストプレパターン表面の極性基と作用して架橋反応が進行するため、レジストプレパターンを厚肉化することができる。 When the polymer film that covers the resist pre-pattern is heated to the dissociation temperature or higher in Step D to be described later, the protecting group in the structural unit (u1-2) of the component (X1) is eliminated and an isocyanate group is generated. Since this isocyanate group acts on the polar group on the resist prepattern surface and the crosslinking reaction proceeds, the resist prepattern can be thickened.
(X1)成分が有する第1の構成単位は1種でも2種以上でもよい。
第1の構成単位の中でも、レジストプレパターンの厚肉化効果がより得られやすいことから、構成単位(u1−1)が特に好ましい。
(X1)成分中の第1の構成単位の割合は、(X1)成分を構成する全構成単位(100モル%)に対して、1モル%以上が好ましく、1〜50モル%がより好ましく、2〜25モル%がさらに好ましく、2〜10モル%が特に好ましい。
第1の構成単位の割合が前記の好ましい範囲の下限値以上であると、レジストプレパターンの厚肉化効果がより得られやすくなる。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The first structural unit contained in the component (X1) may be one type or two or more types.
Among the first structural units, the structural unit (u1-1) is particularly preferable because the thickening effect of the resist prepattern can be easily obtained.
The proportion of the first structural unit in the component (X1) is preferably 1 mol% or more, more preferably 1 to 50 mol%, based on all structural units (100 mol%) constituting the component (X1). 2 to 25 mol% is more preferable, and 2 to 10 mol% is particularly preferable.
When the proportion of the first structural unit is not less than the lower limit of the above preferable range, the effect of increasing the thickness of the resist prepattern is more easily obtained. On the other hand, when it is not more than the upper limit value of the preferred range, it becomes easy to balance with other structural units.
第2の構成単位及び第3の構成単位:
(X1)成分において、第2の構成単位及び第3の構成単位は、下式(α)を満たす。
ガラス転移温度(Tg2)<ガラス転移温度(Tg3)・・・(α)
Tg2:前記第2の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
Tg3:前記第3の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
Second structural unit and third structural unit:
In the component (X1), the second structural unit and the third structural unit satisfy the following formula (α).
Glass transition temperature (Tg 2 ) <Glass transition temperature (Tg 3 ) (α)
Tg 2 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the second structural unit Tg 3 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the third structural unit
本発明において、ポリマーのガラス転移温度(Tg(℃))は、分子構造を計算してシミュレートする分子モデリング・ソフトCACheによるシミュレーション値を示す。
例えば、ポリマーのガラス転移温度は、CAChe Worksystem Pro.Version 6.1.12.33を用いて、MM geometry(MM2)、PM3 geometryにより構造最適化を行うことで決定される。
In the present invention, the glass transition temperature (Tg (° C.)) of a polymer indicates a simulation value by molecular modeling software CAChe that calculates and simulates the molecular structure.
For example, the glass transition temperature of the polymer can be obtained from CAChe Worksystem Pro. It is determined by performing structure optimization using MM geometry (MM2) and PM3 geometry using Version 6.1.1.12.33.
第2の構成単位と第3の構成単位とは、上記の式(α)を満たす関係であればよく、それぞれの構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーについて、各ガラス転移温度の好適な範囲は例えば以下の通りである。
第3の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度(Tg3)は、109℃以上が好ましく、より好ましくは109〜220℃、さらに好ましくは109〜180℃である。
第2の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度(Tg2)は、109℃未満が好ましく、より好ましくは20〜100℃、さらに好ましくは20〜85℃である。
Tg3とTg2との差の絶対値は、例えば2℃以上が好ましく、より好ましくは20〜100℃、さらに好ましくは25〜80℃である。
The second constitutional unit and the third constitutional unit need only have a relationship satisfying the above formula (α). For a homopolymer composed of a repeating structure of each constitutional unit, the preferred range of each glass transition temperature is For example:
The glass transition temperature (Tg 3 ) of the homopolymer composed of the repeating structure of the third structural unit is preferably 109 ° C. or higher, more preferably 109 to 220 ° C., further preferably 109 to 180 ° C.
The glass transition temperature (Tg 2 ) of the homopolymer composed of the repeating structure of the second structural unit is preferably less than 109 ° C, more preferably 20 to 100 ° C, still more preferably 20 to 85 ° C.
The absolute value of the difference between Tg 3 and Tg 2 is, for example, preferably 2 ° C. or more, more preferably 20 to 100 ° C., still more preferably 25 to 80 ° C.
第2の構成単位:
第2の構成単位を(X1)成分が有していることで、例えば楕円形状のパターンを厚肉化して真円形状に近いパターンへの微細加工が容易となる。
第2の構成単位としては、例えば、下記一般式(u2−1)で表される構成単位が好適に挙げられる。
Second structural unit:
Since the (X1) component has the second structural unit, for example, an elliptical pattern is thickened, and microfabrication into a pattern close to a perfect circle is facilitated.
As a 2nd structural unit, the structural unit represented by the following general formula (u2-1) is mentioned suitably, for example.
前記式(u2−1)中、Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。このRとしては、前記式(u1−1−1)中のRと同様のものが挙げられる。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子又はメチル基が特に好ましい。
In said formula (u2-1), R is a hydrogen atom, a C1-C5 alkyl group, or a C1-C5 halogenated alkyl group. Examples of R include those similar to R in the formula (u1-1-1).
As R, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable from the viewpoint of industrial availability.
前記式(u2−1)中、Vx02は、2価の連結基、又は単結合である。
Vx02における2価の連結基は、上記一般式(u1−1−1)中のYx01における2価の連結基(置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基など)と同様のものが挙げられる。
中でも、Vx02としては、2価の連結基が好ましく、ヘテロ原子を含む2価の連結基がより好ましい。この中でも、エステル結合[−C(=O)−O−]、−C(=O)−、エーテル結合(−O−)、アミド結合[−C(=O)−NH−]、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、又はこれらの組合せが好ましく、エステル結合、アミド結合がより好ましく、エステル結合が特に好ましい。
In the formula (u2-1), Vx 02 is a divalent linking group or a single bond.
The divalent linking group in Vx 02 is a divalent linking group in Yx 01 in the general formula (u1-1-1) (a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, a hetero atom. And a divalent linking group to be included).
Among them, as the Vx 02, a divalent linking group is preferably a divalent linking group containing a hetero atom is more preferable. Among these, ester bonds [—C (═O) —O—], —C (═O) —, ether bonds (—O—), amide bonds [—C (═O) —NH—], linear Alternatively, a branched alkylene group or a combination thereof is preferable, an ester bond or an amide bond is more preferable, and an ester bond is particularly preferable.
前記式(u2−1)中、Rx2は、置換基を有してもよい炭化水素基である。
Rx2における炭化水素基としては、鎖状の炭化水素基、環状の炭化水素基が挙げられる。
Rx2における、鎖状の炭化水素基は、直鎖状の炭化水素基でも分岐鎖状の炭化水素基でもよく、該炭化水素基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジエチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,2,−ジメチルブチル基等が挙げられる。
In the formula (u2-1), Rx 2 is a hydrocarbon group that may have a substituent.
Examples of the hydrocarbon group in Rx 2 include a chain hydrocarbon group and a cyclic hydrocarbon group.
The chain hydrocarbon group in Rx 2 may be a straight chain hydrocarbon group or a branched chain hydrocarbon group, and the hydrocarbon group is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. 1-10 alkyl groups are more preferred. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1,1 -Diethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 2,2, -dimethylbutyl group and the like.
Rx2における、鎖状の炭化水素基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、オキソ基(=O)等が挙げられる。 Examples of the substituent that the chain hydrocarbon group in Rx 2 may have include a halogen atom and an oxo group (═O).
Rx2における、環状の炭化水素基は、、脂肪族でも芳香族でもよく、また、多環式であってもよく、単環式であってもよい。
単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜8のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等が挙げられる。
多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
芳香族炭化水素基となる場合、含まれる芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基);前記アリール基の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
The cyclic hydrocarbon group in Rx 2 may be aliphatic or aromatic, may be polycyclic, or may be monocyclic.
The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 8 carbon atoms, and specific examples include cyclopentane, cyclohexane and cyclooctane.
The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a polycycloalkane, and the polycycloalkane is preferably one having 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
In the case of an aromatic hydrocarbon group, specific examples of the aromatic ring contained include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, phenanthrene; carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring An aromatic heterocycle partially substituted with a heteroatom; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group); a group in which one of the hydrogen atoms of the aryl group is substituted with an alkylene group (for example, Benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, arylalkyl group such as 2-naphthylethyl group); and the like. The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
Rx2における、環状の炭化水素基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、オキソ基(=O)、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等が挙げられる。 Examples of the substituent that the cyclic hydrocarbon group in Rx 2 may have include a halogen atom, an oxo group (═O), an alkyl group, and a halogenated alkyl group.
また、前記式(u2−1)中、Vx02に結合するRx2は、レジストプレパターンの厚肉化の点から、酸解離性を有する基でもよい。かかる場合のRx2としては、例えば、下記一般式(a1−r−2)で表される酸解離性基が好適に挙げられる。 Further, in the above formula (U2-1), Rx 2, which binds to Vx 02, from the viewpoint of thickening of the resist prepattern may be a group having an acid-dissociable. As Rx 2 in this case, for example, an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-2) is preferably exemplified.
Ra’4〜Ra’6の炭化水素基としては、前記Rx2と同様のものが挙げられる。
Ra’4は、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。
Ra’5とRa’6とが互いに結合して環を形成する場合、下記一般式(a1−r2−1)で表される基が挙げられる。一方、Ra’4〜Ra’6が互いに結合せず、独立した炭化水素基である場合、下記一般式(a1−r2−2)で表される基が挙げられる。
As the hydrocarbon group for Ra ′ 4 to Ra ′ 6, the same groups as those described above for Rx 2 can be mentioned.
Ra ′ 4 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
When Ra ′ 5 and Ra ′ 6 are bonded to each other to form a ring, a group represented by general formula (a1-r2-1) shown below can be given. On the other hand, when Ra ′ 4 to Ra ′ 6 are not bonded to each other and are independent hydrocarbon groups, groups represented by the following general formula (a1-r2-2) are exemplified.
式(a1−r2−1)中、Ra’10の炭素数1〜10のアルキル基のアルキル基は、式(u2−1)におけるRx2の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基として挙げた基が好ましい。式(a1−r2−1)中、Ra’11が構成する脂肪族環式基は、式(u2−1)におけるRx2の環状のアルキル基として挙げた基が好ましい。 Alkyl group of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms of formula (a1-r2-1) in, Ra '10 is mentioned as a straight-chain or branched hydrocarbon group of Rx 2 in the formula (U2-1) Are preferred. In formula (a1-r2-1), the aliphatic cyclic group constituted by Ra ′ 11 is preferably the group exemplified as the cyclic alkyl group for Rx 2 in formula (u2-1).
式(a1−r2−2)中、Ra’12及びRa’14は、それぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、該アルキル基は、式(u2−1)におけるRx2の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基として挙げた基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基であることがさらに好ましく、メチル基またはエチル基であることが特に好ましい。
式(a1−r2−2)中、Ra’13は、式(u2−1)におけるRx2の炭化水素基として例示された直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭化水素基であることが好ましい。これらの中でも、Rx2の環状の炭化水素基として挙げられた基であることがより好ましい。
In formula (a1-r2-2), Ra ′ 12 and Ra ′ 14 are preferably each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the alkyl group is Rx 2 in formula (u2-1). Are more preferable, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and a methyl group or an ethyl group is particularly preferable.
In formula (a1-r2-2), Ra ′ 13 is preferably a linear, branched or cyclic hydrocarbon group exemplified as the hydrocarbon group for Rx 2 in formula (u2-1). . Among these, a group exemplified as the cyclic hydrocarbon group of Rx 2 is more preferable.
前記式(a1−r2−1)で表される基の具体例を以下に挙げる。以下の式中、「*」は結合手を示す。 Specific examples of the group represented by the formula (a1-r2-1) are given below. In the following formula, “*” indicates a bond.
前記式(a1−r2−2)で表される基の具体例を以下に挙げる。 Specific examples of the group represented by the formula (a1-r2-2) are given below.
上記の中でも、前記式(u2−1)中のRx2は、鎖状の炭化水素基が好ましい。
Rx2が酸解離性を有する基である場合、前記の一般式(a1−r2−2)で表される基が好ましく、化学式(r−pr−c1)、(r−pr−c2)又は(r−pr−c3)で表される基がより好ましい。
Among the above, Rx 2 in the formula (u2-1) is preferably a chain hydrocarbon group.
If rx 2 is a group having an acid dissociable, preferably a group represented by the formula (a1-r2-2), the formula (r-pr-c1), (r-pr-c2) or ( The group represented by r-pr-c3) is more preferable.
以下に、第2の構成単位の具体例を記載する。下記の具体例中、Rはそれぞれ前記同様である。例示の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度(Tg2)を併記した。 Below, the specific example of a 2nd structural unit is described. In the following specific examples, R is the same as defined above. The glass transition temperature (Tg 2 ) of a homopolymer comprising a repeating structure of the exemplified structural unit is also shown.
(X1)成分が有する第2の構成単位は1種でも2種以上でもよい。
(X1)成分中の第2の構成単位の割合は、(X1)成分を構成する全構成単位(100モル%)に対し、1モル%以上が好ましく、1〜60モル%がより好ましく、5〜20モル%がさらに好ましい。
第2の構成単位の割合が前記の好ましい範囲の下限値以上であると、シュリンクボリューム(S.V.)が高められやすくなる。加えて、レジストパターン形状がより向上する。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The second structural unit contained in the component (X1) may be one type or two or more types.
The proportion of the second structural unit in the component (X1) is preferably 1 mol% or more, more preferably 1 to 60 mol%, based on all structural units (100 mol%) constituting the component (X1). More preferred is ˜20 mol%.
When the ratio of the second structural unit is equal to or higher than the lower limit value of the preferable range, the shrink volume (SV) is easily increased. In addition, the resist pattern shape is further improved. On the other hand, when it is not more than the upper limit value of the preferred range, it becomes easy to balance with other structural units.
(X1)成分中、第1の構成単位と第2の構成単位とのモル比率(以下「(u2)/(u1)」とも表記する。)は、(u2)/(u1)=50/50〜90/10が好ましく、60/40〜85/15がより好ましく、70/30〜80/20がさらに好ましい。
かかるモル比率(u2)/(u1)が、前記の好ましい範囲の上限値以下であれば、レジストプレパターン表面に厚肉化部分がより形成されやすくなる。一方、前記の好ましい範囲の下限値以上であれば、シュリンクボリューム(S.V.)が高められやすくなる。加えて、レジストパターン形状がより向上する。
In the component (X1), the molar ratio of the first structural unit to the second structural unit (hereinafter also referred to as “(u2) / (u1)”) is (u2) / (u1) = 50/50. -90/10 are preferable, 60 / 40-85 / 15 are more preferable, and 70 / 30-80 / 20 are still more preferable.
When the molar ratio (u2) / (u1) is not more than the upper limit of the above preferable range, a thickened portion is more easily formed on the resist prepattern surface. On the other hand, if it is more than the lower limit value of the preferable range, the shrink volume (SV) is easily increased. In addition, the resist pattern shape is further improved.
第3の構成単位:
第3の構成単位を(X1)成分が有していることで、レジストプレパターンをより効率的に厚肉化できる。
第3の構成単位としては、例えば、スチレン骨格を有する構成単位(以下これを「構成単位(u3−1)」ともいう。)が好適に挙げられる。
構成単位(u3−1)としては、ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体又はスチレンから誘導される構成単位が挙げられる。
ヒドロキシスチレンのベンゼン環に結合した水酸基の数は、1、2又は3であることが好ましく、1であることがより好ましい。
Third structural unit:
Since the (X1) component has the third structural unit, the resist prepattern can be thickened more efficiently.
Suitable examples of the third structural unit include a structural unit having a styrene skeleton (hereinafter also referred to as “structural unit (u3-1)”).
As the structural unit (u3-1), a structural unit derived from hydroxystyrene, a hydroxystyrene derivative, or styrene can be given.
The number of hydroxyl groups bonded to the benzene ring of hydroxystyrene is preferably 1, 2 or 3, and more preferably 1.
構成単位(u3−1)としては、例えば、下記一般式(u3−11)で表される構成単位、又は下記一般式(u3−12)で表される構成単位が挙げられる。 As a structural unit (u3-1), the structural unit represented by the following general formula (u3-11) or the structural unit represented by the following general formula (u3-12) is mentioned, for example.
前記式(u3−11)中、Rstは、水素原子又はメチル基であり、水素原子であることが好ましい。
m01は、1〜3の整数であり、1であることが好ましい。
水酸基の置換位置は、o−位、m−位、p−位のいずれでもよい。容易に入手可能で低価格であることから、m01が1であり、かつ、p−位に水酸基を有するものが好ましい。m01が2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
In the formula (u3-11), R st is a hydrogen atom or a methyl group, and preferably a hydrogen atom.
m 01 is an integer of 1 to 3, and is preferably 1.
The substitution position of the hydroxyl group may be any of the o-position, m-position and p-position. From the viewpoint of easy availability and low price, it is preferable that m 01 is 1 and has a hydroxyl group at the p-position. When m 01 is 2 or 3, any substitution position can be combined.
前記式(u3−12)中、Rstは、水素原子又はメチル基であり、水素原子であることが好ましい。
上記R01は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的には、メチル基又はエチル基が好ましい。
In the formula (u3-12), R st is a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a hydrogen atom.
R 01 is a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, or pentyl. Group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group or an ethyl group is preferable.
上記m02は、0または1〜3の整数である。これらのうち、m02は0または1であることが好ましく、特に工業上0であることが好ましい。
なお、m02が1である場合には、R01の置換位置は、o−位、m−位、p−位のいずれでもよく、さらに、m02が2または3の場合には、任意の置換位置を組み合わせることができる。
M02 is 0 or an integer of 1 to 3. Among these, m02 is preferably 0 or 1, and particularly preferably 0 industrially.
When m 02 is 1, R 01 may be substituted at any of the o-position, m-position, and p-position, and when m 02 is 2 or 3, any position The substitution positions can be combined.
上述した構成単位(u3−1)の中でも、前記一般式(u3−12)で表される構成単位が好ましい。 Among the structural units (u3-1) described above, the structural unit represented by the general formula (u3-12) is preferable.
以下に、第3の構成単位の具体例を記載する。下記の具体例中、Rstはそれぞれ前記同様である。例示の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度(Tg3)を併記した。 A specific example of the third structural unit is described below. In the following specific examples, R st is the same as described above. The glass transition temperature (Tg 3 ) of a homopolymer having a repeating structure of the exemplified structural unit is also shown.
(X1)成分が有する第3の構成単位は1種でも2種以上でもよい。
(X1)成分が第3の構成単位を有する場合、(X1)成分中の第3の構成単位の割合は、(X1)成分を構成する全構成単位(100モル%)に対し、1モル%以上が好ましく、1〜98モル%がより好ましく、75〜90モル%がさらに好ましい。
第3の構成単位の割合が、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、他の構成単位とのバランスをとりやすくなり、シュリンクボリューム(S.V.)が高められやすくなる。加えて、レジストパターン形状がより向上する。一方、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、レジストプレパターンをより効率的に厚肉化できる。
The third structural unit contained in the component (X1) may be one type or two or more types.
When the component (X1) has the third structural unit, the proportion of the third structural unit in the component (X1) is 1 mol% with respect to all the structural units (100 mol%) constituting the component (X1). The above is preferable, 1 to 98 mol% is more preferable, and 75 to 90 mol% is more preferable.
When the proportion of the third structural unit is less than or equal to the upper limit value of the preferable range, it is easy to balance with other structural units, and the shrink volume (SV) is easily increased. In addition, the resist pattern shape is further improved. On the other hand, if it is at least the lower limit value of the above preferred range, the resist prepattern can be more efficiently thickened.
(X1)成分中、第2の構成単位と第3の構成単位とのモル比率(以下「(u3)/(u2)」と表記する。)は、
(u3)/(u2)=70/25〜90/5が好ましく、75/20〜90/5がより好ましく、75/20〜80/15がさらに好ましい。
かかるモル比率(u3)/(u2)が、前記の好ましい範囲の上限値以下であれば、シュリンクボリューム(S.V.)が高められやすくなる。加えて、レジストパターン形状がより向上する。一方、前記の好ましい範囲の下限値以上であれば、レジストプレパターンをより効率的に厚肉化できる。
In the component (X1), the molar ratio between the second structural unit and the third structural unit (hereinafter referred to as “(u3) / (u2)”) is:
(U3) / (u2) = 70/25 to 90/5 is preferable, 75/20 to 90/5 is more preferable, and 75/20 to 80/15 is further preferable.
When the molar ratio (u3) / (u2) is equal to or less than the upper limit of the preferable range, the shrink volume (SV) is easily increased. In addition, the resist pattern shape is further improved. On the other hand, if it is more than the lower limit of the preferable range, the resist pre-pattern can be made thicker more efficiently.
第1実施形態のポリマー組成物において、(X1)成分は、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体であり、この中でも、構成単位(u1−1)と、一般式(u2−1)で表される構成単位と、構成単位(u3−1)と、の繰り返し構造からなる共重合体が好適に挙げられる。 In the polymer composition of the first embodiment, the component (X1) is a copolymer having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit, and among these, the structural unit (u1- A copolymer having a repeating structure of 1), a structural unit represented by the general formula (u2-1), and a structural unit (u3-1) is preferably exemplified.
(X1)成分は、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。シュリンク量が多く、プレパターンをより厚肉化し得る観点から、ブロック共重合体であることが好ましい。
ブロック共重合体とは、同種の構成単位が繰り返し結合した部分構成成分(ブロック鎖)の複数が結合した高分子化合物をいう。
The component (X1) may be a random copolymer or a block copolymer. A block copolymer is preferable from the viewpoint of a large amount of shrink and a thicker pre-pattern.
The block copolymer refers to a polymer compound in which a plurality of partial constituent components (block chains) in which the same type of structural units are repeatedly bonded are bonded.
(X1)成分がランダム共重合体である場合、かかる(X1)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソ酪酸ジメチルのようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって得ることができる。
(X1)成分がブロック共重合体である場合、かかる(X1)成分は、狭分散化が図れて、レジストプレパターンを厚肉化する効果がより高められることから、リビング重合によって得られるものが好ましい。好ましいリビング重合の方法としては、リビングアニオン重合、リビングラジカル重合が挙げられ、レジストプレパターンを厚肉化する効果がさらに高められることから、リビングアニオン重合が好ましい。
When the component (X1) is a random copolymer, the component (X1) is a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or dimethyl azobisisobutyrate. It can be obtained by known radical polymerization using
When the component (X1) is a block copolymer, the component (X1) can be obtained by living polymerization because the effect of increasing the thickness of the resist prepattern can be increased by narrowing the dispersion. preferable. Living anionic polymerization and living radical polymerization are preferred as living polymerization methods, and living anionic polymerization is preferred because the effect of thickening the resist prepattern is further enhanced.
(X1)成分のガラス転移温度(Tg)は105℃以下が好ましく、より好ましくは70〜105℃、さらに好ましくは80〜105℃である。
(X1)成分のガラス転移温度が、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、より微細なパターンが、所望とする良好な形状で形成されやすくなる。前記の好ましい範囲の下限値以上であると、パターンの耐熱性が維持されやすい。
The glass transition temperature (Tg) of the component (X1) is preferably 105 ° C. or lower, more preferably 70 to 105 ° C., and further preferably 80 to 105 ° C.
When the glass transition temperature of the component (X1) is equal to or lower than the upper limit value of the preferable range, a finer pattern is easily formed in a desired good shape. When it is at least the lower limit value of the preferable range, the heat resistance of the pattern is easily maintained.
(X1)成分の重量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、1000〜200000が好ましく、より好ましくは1000〜100000、さらに好ましくは1000〜50000である。(X1)成分のMwが高いほど、厚肉化部分の幅(シュリンクボリューム:S.V.)をより大きく調整でき、厚肉化の効果が得られやすくなる。
(X1)成分の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、2.0以下が好ましく、1.9以下がより好ましく、1.8以下がさらに好ましく、1.7以下が特に好ましい。
The weight average molecular weight (Mw) of the component (X1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is preferably 1000 to 200000, more preferably 1000 to 100,000, and still more preferably 1000 to 50000. The higher the Mw of the component (X1), the larger the width of the thickened portion (shrink volume: SV) can be adjusted, and the thickening effect can be easily obtained.
The dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) of the component (X1) is preferably 2.0 or less, more preferably 1.9 or less, still more preferably 1.8 or less, and particularly preferably 1.7 or less.
パターン厚肉化用ポリマー組成物中、かかる(X1)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(X)成分に占める(X1)成分の割合は、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、100質量%であってもよく、100質量%が特に好ましい。
In the pattern thickening polymer composition, the component (X1) may be used alone or in combination of two or more.
The proportion of the component (X1) in the component (X) is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass, or 100% by mass. Particularly preferred.
パターン厚肉化用ポリマー組成物が含有する(X)成分は、レジストプレパターンの厚肉化の前後におけるパターン形状を制御する点から、(X1)成分及び(X2)成分以外の共重合体(以下これを「(X3)成分」という。)を併用してもよい。 The (X) component contained in the pattern thickening polymer composition is a copolymer other than the (X1) component and the (X2) component from the viewpoint of controlling the pattern shape before and after the resist prepattern is thickened. Hereinafter, this may be referred to as “(X3) component”).
(X3)成分としては、特に限定されず、例えば、レジストプレパターンの厚肉化機能を有しないもの(上述の工程Cにおいて、レジストプレパターン表面に現像液不溶性層を形成し得ないポリマー)が挙げられる。
(X3)成分としては、後述の構成単位(a1)、構成単位(a2)、構成単位(a3)及び構成単位(a4)からなる群より選択される少なくとも一種を有するものが挙げられる。
パターン厚肉化用ポリマー組成物中、(X3)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The component (X3) is not particularly limited, and examples thereof include those that do not have a resist prepattern thickening function (a polymer that cannot form a developer-insoluble layer on the resist prepattern surface in Step C above). Can be mentioned.
Examples of the component (X3) include those having at least one selected from the group consisting of a structural unit (a1), a structural unit (a2), a structural unit (a3), and a structural unit (a4) described later.
In the polymer composition for pattern thickening, the component (X3) may be used alone or in combination of two or more.
<溶媒>
第1実施形態のポリマー組成物は、(X)成分と溶媒とを混合して調製することができる。
かかるポリマー組成物が含有する溶媒は、水であっても有機溶剤であってもよく、好ましくはレジストプレパターンを溶解しないものであり、用いるポリマー組成物材料又はレジスト組成物に応じて適宜選択することができる。かかる溶媒には、有機溶剤を用いることが好ましい。
溶媒として水を用いる場合には純水が好ましく、有機溶剤を用いる場合には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の1種単独又は2種以上の混合溶剤を用いることが好ましい。
これらの中でも、レジストプレパターンを溶解しないという観点から、エステル系溶剤を用いることがさらに好ましく、酢酸ブチルを用いることが特に好ましい。
パターン厚肉化用ポリマー組成物の全固形分濃度(溶媒を除く総質量)は、パターン厚肉化用ポリマー組成物の総量(100質量%)に対して、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。
<Solvent>
The polymer composition of the first embodiment can be prepared by mixing the component (X) and a solvent.
The solvent contained in such a polymer composition may be water or an organic solvent, and is preferably one that does not dissolve the resist prepattern, and is appropriately selected according to the polymer composition material or resist composition to be used. be able to. As such a solvent, an organic solvent is preferably used.
When water is used as the solvent, pure water is preferred, and when an organic solvent is used, one or more of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, etc. are used. It is preferable to use a mixed solvent.
Among these, from the viewpoint of not dissolving the resist prepattern, it is more preferable to use an ester solvent, and it is particularly preferable to use butyl acetate.
The total solid concentration (total mass excluding the solvent) of the polymer composition for pattern thickening is preferably 0.1 to 20% by mass with respect to the total amount (100% by mass) of the polymer composition for pattern thickening. More preferably, it is 0.1-10 mass%, More preferably, it is 0.1-5 mass%.
<その他成分>
第1実施形態のポリマー組成物は、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて、上述の(X)成分、溶媒以外のその他成分を含有してもよい。
その他成分としては、例えば可塑剤、界面活性剤、光反応性物質等が挙げられる。
<Other ingredients>
As long as the effect of this invention is not impaired, the polymer composition of 1st Embodiment may contain other components other than the above-mentioned (X) component and a solvent as needed.
Examples of other components include a plasticizer, a surfactant, and a photoreactive substance.
上述したように、第1実施形態のポリマー組成物は、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体((X1)成分)を含有する。かかる(X1)成分を含有するポリマー組成物を、上述したレジストパターン形成方法に用いることで、第1の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体(ただし、第2の構成単位を有しない)を含有するポリマー組成物を用いる場合に比べて、シュリンクボリューム(S.V.)がより高められ、より微細なパターンを、所望とする良好な形状で形成できる。
この効果が得られる理由は定かではないが、(X1)成分においては、次式(α)
ガラス転移温度(Tg2)<ガラス転移温度(Tg3)・・・(α)
を満たすように構成単位が選択されているため、(X1)成分のガラス転移温度が、第1の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体(ただし、第2の構成単位を有しない)のガラス転移温度よりも低く制御されているため、と推測される。
As described above, the polymer composition of the first embodiment contains a copolymer (component (X1)) having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit. By using the polymer composition containing the component (X1) in the resist pattern forming method described above, a copolymer having the first structural unit and the third structural unit (however, the second structural unit is included). As compared with the case of using a polymer composition containing no), the shrink volume (SV) is further increased, and a finer pattern can be formed in a desired good shape.
The reason why this effect is obtained is not clear, but in the component (X1), the following formula (α)
Glass transition temperature (Tg 2 ) <Glass transition temperature (Tg 3 ) (α)
Is selected so that the glass transition temperature of the component (X1) is a copolymer having the first structural unit and the third structural unit (however, the second structural unit is present). This is presumed to be lower than the glass transition temperature.
[第2実施形態のポリマー組成物]
第2実施形態のポリマー組成物は樹脂成分(X)を含有し、この(X)成分は、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体((X2)成分)を含む。
[Polymer Composition of Second Embodiment]
The polymer composition of the second embodiment contains a resin component (X), and this (X) component contains a copolymer ((X2) component) having a fourth structural unit and a fifth structural unit. .
<共重合体(X2)>
(X2)成分は、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体である。ポリマー組成物が(X2)成分を含有することで、レジストプレパターンの厚肉化がより図られ、かつ、良好な形状のレジストパターンが形成される。
<Copolymer (X2)>
The component (X2) is a copolymer having a fourth structural unit and a fifth structural unit. When the polymer composition contains the component (X2), the resist pre-pattern is made thicker and a resist pattern with a good shape is formed.
第4の構成単位:
第4の構成単位は、レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位である。第4の構成単位についての説明は、上述した第1の構成単位と同様である。
すなわち、第4の構成単位としては、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と作用する官能基を含む構成単位が挙げられ、例えば、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と中和反応する中和性基を含む構成単位(u1−1)、又は、レジストプレパターンの表面に露出した極性基と架橋反応する架橋性基を含む構成単位(u1−2)が挙げられる。
Fourth structural unit:
The fourth structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist prepattern. The description of the fourth structural unit is the same as that of the first structural unit described above.
That is, examples of the fourth structural unit include a structural unit containing a functional group that acts on a polar group exposed on the surface of the resist prepattern. For example, the fourth structural unit neutralizes with a polar group exposed on the surface of the resist prepattern. Examples thereof include a structural unit (u1-1) containing a neutralizing group or a structural unit (u1-2) containing a crosslinkable group that undergoes a crosslinking reaction with a polar group exposed on the surface of the resist prepattern.
(X2)成分が有する第4の構成単位は1種でも2種以上でもよい。
第4の構成単位の中でも、レジストプレパターンの厚肉化効果がより得られやすいことから、構成単位(u1−1)が特に好ましい。
(X2)成分中の第4の構成単位の割合は、(X2)成分を構成する全構成単位(100モル%)に対して、1〜98モル%が好ましく、5〜60モル%がより好ましく、5〜50モル%がさらに好ましい。
第4の構成単位の割合が前記の好ましい範囲の下限値以上であると、レジストプレパターンの厚肉化効果がより得られやすくなる。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The fourth structural unit contained in the component (X2) may be one type or two or more types.
Among the fourth structural units, the structural unit (u1-1) is particularly preferable because the thickening effect of the resist pre-pattern can be easily obtained.
The proportion of the fourth structural unit in the component (X2) is preferably from 1 to 98 mol%, more preferably from 5 to 60 mol%, based on all structural units (100 mol%) constituting the component (X2). 5 to 50 mol% is more preferable.
When the ratio of the fourth structural unit is equal to or more than the lower limit value of the preferable range, the effect of increasing the thickness of the resist prepattern is more easily obtained. On the other hand, when it is not more than the upper limit value of the preferred range, it becomes easy to balance with other structural units.
第5の構成単位:
第5の構成単位は、その繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度が109℃未満となる構成単位である。
第5の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度(Tg5)は、109℃未満であり、好ましくは5〜100℃、より好ましくは20〜85℃である。
Fifth structural unit:
The fifth structural unit is a structural unit in which the glass transition temperature of the homopolymer having the repeating structure is less than 109 ° C.
The glass transition temperature (Tg 5 ) of the homopolymer comprising the repeating structure of the fifth structural unit is less than 109 ° C., preferably 5 to 100 ° C., more preferably 20 to 85 ° C.
第5の構成単位としては、上述した第2の構成単位と同様のものが挙げられる。すなわち、第5の構成単位としては、上記一般式(u2−1)で表される構成単位が好適に挙げられる。 Examples of the fifth structural unit include the same structural units as those described above. That is, as the fifth structural unit, a structural unit represented by the general formula (u2-1) can be suitably exemplified.
(X2)成分が有する第5の構成単位は1種でも2種以上でもよい。
(X2)成分中の第5の構成単位の割合は、(X2)成分を構成する全構成単位(100モル%)に対して、1〜98モル%が好ましく、20〜90モル%がより好ましく、30〜60モル%がさらに好ましい。
第5の構成単位の割合が前記の好ましい範囲の下限値以上であると、シュリンクボリューム(S.V.)が高められやすくなる。加えて、レジストパターン形状がより向上する。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
(X2) The 5th structural unit which a component has may be 1 type, or 2 or more types.
The proportion of the fifth structural unit in the component (X2) is preferably from 1 to 98 mol%, more preferably from 20 to 90 mol%, based on all the structural units (100 mol%) constituting the component (X2). 30 to 60 mol% is more preferable.
When the ratio of the fifth structural unit is equal to or higher than the lower limit value of the preferable range, the shrink volume (SV) is easily increased. In addition, the resist pattern shape is further improved. On the other hand, when it is not more than the upper limit value of the preferred range, it becomes easy to balance with other structural units.
(X2)成分は、第4の構成単位及び第5の構成単位の他、その他構成単位を有してもよい。 The component (X2) may have other structural units in addition to the fourth structural unit and the fifth structural unit.
第2実施形態のポリマー組成物において、(X2)成分は、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体であり、この中でも、構成単位(u1−1)と、一般式(u2−1)で表される構成単位と、の繰り返し構造からなる共重合体が好適に挙げられる。 In the polymer composition of the second embodiment, the component (X2) is a copolymer having a fourth structural unit and a fifth structural unit. Among these, the structural unit (u1-1) and the general formula A copolymer having a repeating structure of the structural unit represented by (u2-1) is preferable.
(X2)成分は、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。シュリンク量が多く、プレパターンをより厚肉化し得る観点から、ブロック共重合体であることが好ましい。 The component (X2) may be a random copolymer or a block copolymer. A block copolymer is preferable from the viewpoint of a large amount of shrink and a thicker pre-pattern.
(X2)成分がランダム共重合体である場合、かかる(X2)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソ酪酸ジメチルのようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって得ることができる。
(X2)成分がブロック共重合体である場合、かかる(X2)成分は、狭分散化が図れて、レジストプレパターンを厚肉化する効果がより高められることから、リビング重合によって得られるものが好ましい。好ましいリビング重合の方法としては、リビングアニオン重合、リビングラジカル重合が挙げられ、レジストプレパターンを厚肉化する効果がさらに高められることから、リビングアニオン重合が好ましい。
When the component (X2) is a random copolymer, the component (X2) is a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or dimethyl azobisisobutyrate. It can be obtained by known radical polymerization using
When the component (X2) is a block copolymer, the component (X2) can be obtained by living polymerization because the effect of thickening the resist prepattern can be further improved by narrowing the dispersion. preferable. Living anionic polymerization and living radical polymerization are preferred as living polymerization methods, and living anionic polymerization is preferred because the effect of thickening the resist prepattern is further enhanced.
(X2)成分のガラス転移温度(Tg)は、120℃以下が好ましく、より好ましくは30〜100℃、さらに好ましくは50〜90℃である。
(X2)成分のガラス転移温度が、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、より微細なパターンが、所望とする良好な形状で形成されやすくなる。前記の好ましい範囲の下限値以上であると、パターンの耐熱性が維持されやすい。
The glass transition temperature (Tg) of the component (X2) is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 30 to 100 ° C., still more preferably 50 to 90 ° C.
When the glass transition temperature of the component (X2) is not more than the upper limit of the above preferred range, a finer pattern can be easily formed in a desired good shape. When it is at least the lower limit value of the preferable range, the heat resistance of the pattern is easily maintained.
(X2)成分の重量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、1000〜200000が好ましく、より好ましくは1000〜100000、さらに好ましくは1000〜50000である。(X2)成分のMwが高いほど、厚肉化部分の幅(シュリンクボリューム:S.V.)をより大きく調整でき、厚肉化の効果が得られやすくなる。
(X2)成分の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、2.0以下が好ましく、1.9以下がより好ましく、1.8以下がさらに好ましく、1.7以下が特に好ましく、1.2〜1.7が最も好ましい。
The weight average molecular weight (Mw) of the component (X2) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is preferably 1000 to 200000, more preferably 1000 to 100,000, and still more preferably 1000 to 50000. As the Mw of the component (X2) is higher, the width of the thickened portion (shrink volume: SV) can be adjusted larger, and the effect of thickening can be easily obtained.
The dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) of the component (X2) is preferably 2.0 or less, more preferably 1.9 or less, further preferably 1.8 or less, particularly preferably 1.7 or less. .2 to 1.7 is most preferred.
パターン厚肉化用ポリマー組成物中、かかる(X2)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(X)成分に占める(X2)成分の割合は、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、100質量%であってもよく、100質量%が特に好ましい。
In the polymer composition for pattern thickening, such (X2) component may be used alone or in combination of two or more.
The proportion of the component (X2) in the component (X) is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass, or 100% by mass. Particularly preferred.
パターン厚肉化用ポリマー組成物が含有する(X)成分は、レジストプレパターンの厚肉化の前後におけるパターン形状を制御する点から、(X2)成分に加えて、さらに前記(X3)成分を併用してもよい。
パターン厚肉化用ポリマー組成物中、(X3)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The component (X) contained in the polymer composition for pattern thickening is not only the component (X2) but also the component (X3) from the viewpoint of controlling the pattern shape before and after the resist prepattern is thickened. You may use together.
In the polymer composition for pattern thickening, the component (X3) may be used alone or in combination of two or more.
<溶媒>
第2実施形態のポリマー組成物は、(X)成分と溶媒とを混合して調製することができる。
かかるポリマー組成物が含有する溶媒は、水であっても有機溶剤であってもよく、好ましくはレジストプレパターンを溶解しないものであり、用いるポリマー組成物材料又はレジスト組成物に応じて適宜選択することができる。かかる溶媒には、有機溶剤を用いることが好ましい。
溶媒として水を用いる場合には純水が好ましく、有機溶剤を用いる場合には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の1種単独又は2種以上の混合溶剤を用いることが好ましい。
これらの中でも、レジストプレパターンを溶解しないという観点から、エステル系溶剤を用いることがさらに好ましく、酢酸ブチルを用いることが特に好ましい。
パターン厚肉化用ポリマー組成物の全固形分濃度(溶媒を除く総質量)は、パターン厚肉化用ポリマー組成物の総量(100質量%)に対して、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。
<Solvent>
The polymer composition of the second embodiment can be prepared by mixing the component (X) and a solvent.
The solvent contained in such a polymer composition may be water or an organic solvent, and is preferably one that does not dissolve the resist prepattern, and is appropriately selected according to the polymer composition material or resist composition to be used. be able to. As such a solvent, an organic solvent is preferably used.
When water is used as the solvent, pure water is preferred, and when an organic solvent is used, one or more of ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, etc. are used. It is preferable to use a mixed solvent.
Among these, from the viewpoint of not dissolving the resist prepattern, it is more preferable to use an ester solvent, and it is particularly preferable to use butyl acetate.
The total solid concentration (total mass excluding the solvent) of the polymer composition for pattern thickening is preferably 0.1 to 20% by mass with respect to the total amount (100% by mass) of the polymer composition for pattern thickening. More preferably, it is 0.1-10 mass%, More preferably, it is 0.1-5 mass%.
<その他成分>
第2実施形態のポリマー組成物は、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて、上述の(X)成分、溶媒以外のその他成分を含有してもよい。
その他成分としては、例えば可塑剤、界面活性剤、光反応性物質等が挙げられる。
<Other ingredients>
As long as the effect of this invention is not impaired, the polymer composition of 2nd Embodiment may contain other components other than the above-mentioned (X) component and a solvent as needed.
Examples of other components include a plasticizer, a surfactant, and a photoreactive substance.
上述したように、第2実施形態のポリマー組成物は、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体((X2)成分)を含有する。かかる(X2)成分を含有するポリマー組成物を、上述したレジストパターン形成方法に用いることで、例えば、スチレン骨格を有する構成単位(構成単位(u3−1))と第4の構成単位とを有する共重合体を含有するポリマー組成物を用いる場合に比べて、シュリンクボリューム(S.V.)がより高められ、より微細なパターンを、所望とする良好な形状で形成できる。
この効果が得られる理由は定かではないが、(X2)成分においては、ホモポリマーのガラス転移温度が109℃以下を満たすように構成単位(第5の構成単位)が選択されている。これにより、(X2)成分のガラス転移温度が、構成単位(u3−1))と第4の構成単位とを有する共重合体のガラス転移温度よりも低く制御されているため、と推測される。
As described above, the polymer composition of the second embodiment contains a copolymer (component (X2)) having a fourth structural unit and a fifth structural unit. By using the polymer composition containing the component (X2) in the above-described resist pattern forming method, for example, it has a structural unit (structural unit (u3-1)) having a styrene skeleton and a fourth structural unit. Compared with the case of using a polymer composition containing a copolymer, the shrink volume (SV) is further increased, and a finer pattern can be formed in a desired good shape.
The reason why this effect is obtained is not clear, but in the component (X2), a structural unit (fifth structural unit) is selected so that the glass transition temperature of the homopolymer satisfies 109 ° C. or lower. Thereby, it is estimated that the glass transition temperature of the component (X2) is controlled to be lower than the glass transition temperature of the copolymer having the structural unit (u3-1)) and the fourth structural unit. .
以上説明した第1実施形態又は第2実施形態のポリマー組成物を用いてレジストプレパターンを厚肉化した場合、短軸方向(X方向)の厚肉化量と、長軸方向(Y方向)の厚肉化量と、の割合(Y方向/X方向)は1を超えて、Y方向の厚肉化量を、X方向の厚肉化量より多くできる。つまり、第1実施形態又は第2実施形態のポリマー組成物を用いることで、ターゲットとするパターンの形状に依らず、X方向もY方向も充分に厚肉化でき、微細化が図られ、かつ、所望とする形状のレジストパターンを形成できる。例えば、楕円形状のパターンを厚肉化して、真円形状に近いパターンへの微細加工が容易となる。 When the resist pre-pattern is thickened using the polymer composition of the first embodiment or the second embodiment described above, the amount of thickening in the minor axis direction (X direction) and the major axis direction (Y direction) The ratio of the thickening amount (Y direction / X direction) exceeds 1 and the thickening amount in the Y direction can be made larger than the thickening amount in the X direction. That is, by using the polymer composition of the first embodiment or the second embodiment, regardless of the shape of the target pattern, the X direction and the Y direction can be sufficiently thickened, miniaturization is achieved, and A resist pattern having a desired shape can be formed. For example, an elliptical pattern is thickened, and fine processing into a pattern close to a perfect circle is facilitated.
(レジスト組成物)
本実施形態のレジストパターン形成方法における工程Aで用いることが可能なレジスト組成物は、露光により酸を発生し、かつ、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化するレジスト組成物であることが好ましい。
レジスト組成物は、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分(A)(以下「(A)成分」ともいう。)を含有していることが好ましい。
かかるレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部では酸が発生し、該酸の作用により(A)成分の現像液に対する溶解性が変化する一方で、未露光部では(A)成分の現像液に対する溶解性が変化しないため、露光部と未露光部との間で現像液に対する溶解性の差が生じる。そのため、該レジスト膜を現像すると、当該レジスト組成物がポジ型の場合は露光部が溶解除去されてポジ型のレジストパターンが形成され、当該レジスト組成物がネガ型の場合は未露光部が溶解除去されてネガ型のレジストパターンが形成される。
本明細書においては、露光部が溶解除去されてポジ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をポジ型レジスト組成物といい、未露光部が溶解除去されるネガ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をネガ型レジスト組成物という。
本実施形態において、レジスト組成物は、ポジ型レジスト組成物であってもよく、ネガ型レジスト組成物であってもよい。
また、本実施形態において、レジスト組成物は、レジストパターン形成時の現像処理にアルカリ現像液を用いるアルカリ現像プロセス用であってもよく、該現像処理に有機溶剤を含む現像液(有機系現像液)を用いる溶剤現像プロセス用であってもよいが、溶剤現像プロセス用であることが好ましい。
(Resist composition)
The resist composition that can be used in Step A in the resist pattern forming method of the present embodiment is a resist composition that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer due to the action of the acid. preferable.
The resist composition preferably contains a base component (A) (hereinafter also referred to as “component (A)”) whose solubility in a developer is changed by the action of an acid.
When a resist film is formed using such a resist composition and the resist film is selectively exposed, an acid is generated in the exposed portion, and the action of the acid causes the solubility of the component (A) in the developer. On the other hand, since the solubility of the component (A) in the developer does not change in the unexposed area, a difference in solubility in the developer occurs between the exposed area and the unexposed area. Therefore, when the resist film is developed, when the resist composition is positive, the exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern, and when the resist composition is negative, the unexposed portion is dissolved. This is removed to form a negative resist pattern.
In this specification, a resist composition in which an exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern is referred to as a positive resist composition, and a resist composition that forms a negative resist pattern in which an unexposed portion is dissolved and removed. Is referred to as a negative resist composition.
In the present embodiment, the resist composition may be a positive resist composition or a negative resist composition.
In the present embodiment, the resist composition may be used for an alkali development process that uses an alkali developer for the development process at the time of forming a resist pattern. The developer composition contains an organic solvent in the development process (an organic developer). ) May be used for a solvent development process, but is preferably used for a solvent development process.
前記のレジスト組成物は、露光により酸を発生する酸発生能を有するものであり、(A)成分が露光により酸を発生してもよく、(A)成分とは別に配合された添加剤成分が露光により酸を発生してもよい。
具体的には、本実施形態において、レジスト組成物は、
(1)露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」という。)を含有するものであってもよく;
(2)(A)成分が露光により酸を発生する成分であってもよく;
(3)(A)成分が露光により酸を発生する成分であり、かつ、さらに(B)成分を含有するものであってもよい。
すなわち、上記(2)及び(3)の場合、(A)成分は、「露光により酸を発生し、かつ、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分」となる。(A)成分が露光により酸を発生し、かつ、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分である場合、後述する(A1)成分が、露光により酸を発生し、かつ、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する高分子化合物であることが好ましい。このような高分子化合物としては、露光により酸を発生する構成単位を有する樹脂を用いることができる。露光により酸を発生する構成単位としては、公知のものを用いることができる。
本実施形態において、レジスト組成物は、上記(1)の場合のものが特に好ましい。
The resist composition has an acid generating ability to generate an acid upon exposure, and the (A) component may generate an acid upon exposure, and the additive component blended separately from the (A) component May generate an acid upon exposure.
Specifically, in the present embodiment, the resist composition is
(1) It may contain an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as “component (B)”);
(2) The component (A) may be a component that generates an acid upon exposure;
(3) The component (A) is a component that generates an acid upon exposure, and may further contain a component (B).
That is, in the case of the above (2) and (3), the component (A) is a “base material component that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer due to the action of the acid”. When the component (A) is a base material component that generates an acid upon exposure and changes its solubility in a developer due to the action of the acid, the component (A1) described later generates an acid upon exposure, and A polymer compound whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid is preferable. As such a polymer compound, a resin having a structural unit that generates an acid upon exposure can be used. A well-known thing can be used as a structural unit which generates an acid by exposure.
In the present embodiment, the resist composition is particularly preferably the above (1).
≪(A)成分≫
本実施形態において、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物であり、好ましくは分子量が500以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が500以上であることにより、膜形成能が向上し、加えて、ナノレベルの感光性樹脂パターンを形成しやすい。
基材成分として用いられる有機化合物は、非重合体と重合体とに大別される。
非重合体としては、通常、分子量が500以上4000未満のものが用いられる。以下、「低分子化合物」という場合は、分子量が500以上4000未満の非重合体を示す。
重合体としては、通常、分子量が1000以上のものが用いられる。以下、「樹脂」という場合は、分子量が1000以上の重合体を示す。
重合体の分子量としては、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の重量平均分子量を用いるものとする。
(A)成分としては、樹脂を用いてもよく、低分子化合物を用いてもよく、これらを併用してもよい。
(A)成分は、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化するものである。
また、本実施形態において(A)成分は、露光により酸を発生するものでもよい。
≪ (A) component≫
In the present embodiment, the “base component” is an organic compound having a film forming ability, and preferably an organic compound having a molecular weight of 500 or more is used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film forming ability is improved, and in addition, a nano-level photosensitive resin pattern is easily formed.
Organic compounds used as the base material component are roughly classified into non-polymers and polymers.
As the non-polymer, those having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 are usually used. Hereinafter, the “low molecular compound” refers to a non-polymer having a molecular weight of 500 or more and less than 4000.
As the polymer, those having a molecular weight of 1000 or more are usually used. Hereinafter, the term “resin” refers to a polymer having a molecular weight of 1000 or more.
As the molecular weight of the polymer, a polystyrene-reduced weight average molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) is used.
As the component (A), a resin may be used, a low molecular compound may be used, or these may be used in combination.
The component (A) has a change in solubility in a developer due to the action of an acid.
In the present embodiment, the component (A) may generate an acid upon exposure.
本実施形態において、(A)成分は、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(以下「構成単位(a1)」ともいう。)を有する高分子化合物(A1)((A1)成分)を含んでいることが好ましい。
(A1)成分は、構成単位(a1)に加えて、ラクトン含有環式基、−SO2−含有環式基又はカーボネート含有環式基を含む構成単位(以下「構成単位(a2)」ともいう。)、極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(以下「構成単位(a3)」ともいう。)を有してもよい。
In the present embodiment, the component (A) is a polymer compound (A1) having a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid (hereinafter also referred to as “structural unit (a1)”) (( A1) component) is preferably included.
In addition to the structural unit (a1), the component (A1) includes a structural unit containing a lactone-containing cyclic group, an —SO 2 — containing cyclic group, or a carbonate-containing cyclic group (hereinafter also referred to as “structural unit (a2)”). And a structural unit containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (hereinafter also referred to as “structural unit (a3)”).
構成単位(a1):
構成単位(a1)は、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位である。
「酸分解性基」は、酸の作用により、当該酸分解性基の構造中の少なくとも一部の結合が開裂し得る酸分解性を有する基である。
酸の作用により極性が増大する酸分解性基としては、たとえば、酸の作用により分解して極性基を生じる基が挙げられる。ここで生じる極性基が、工程Aで形成されるレジストプレパターンの表面に露出する極性基となる。
極性基としては、たとえばカルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基(−SO3H)等が挙げられる。これらのなかでも、スルホ基または構造中に−OHを含有する極性基(以下「OH含有極性基」ということがある。)が好ましく、スルホ基、カルボキシ基または水酸基が好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
酸分解性基としてより具体的には、前記極性基が酸解離性基で保護された基(たとえばOH含有極性基の水素原子を、酸解離性基で保護した基)が挙げられる。
ここで「酸解離性基」とは、
(i)酸の作用により、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る酸解離性を有する基、又は、
(ii)酸の作用により一部の結合が開裂した後、さらに脱炭酸反応が生じることにより、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る基、
の双方をいう。
酸分解性基を構成する酸解離性基は、当該酸解離性基の解離により生成する極性基よりも極性の低い基であることが必要で、これにより、酸の作用により該酸解離性基が解離した際に、該酸解離性基よりも極性の高い極性基が生じて極性が増大する。その結果、(A1)成分全体の極性が増大する。極性が増大することにより、相対的に、現像液に対する溶解性が変化し、現像液が有機系現像液の場合には溶解性が減少する。
Structural unit (a1):
The structural unit (a1) is a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid.
The “acid-decomposable group” is an acid-decomposable group that can cleave at least part of bonds in the structure of the acid-decomposable group by the action of an acid.
Examples of the acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid include a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group. The polar group generated here becomes a polar group exposed on the surface of the resist prepattern formed in step A.
Examples of the polar group include a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group (—SO 3 H), and the like. Among these, a sulfo group or a polar group containing —OH in the structure (hereinafter sometimes referred to as “OH-containing polar group”) is preferable, a sulfo group, a carboxy group or a hydroxyl group is preferable, and a carboxy group is particularly preferable. .
More specifically, examples of the acid-decomposable group include groups in which the polar group is protected with an acid-dissociable group (for example, a group in which a hydrogen atom of an OH-containing polar group is protected with an acid-dissociable group).
Here, “acid-dissociable group” means
(I) an acid-dissociable group capable of cleaving a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by the action of an acid, or
(Ii) a group capable of cleaving a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by further decarboxylation reaction after partial bond cleavage by the action of an acid ,
Both.
The acid-dissociable group constituting the acid-decomposable group must be a group having a lower polarity than the polar group generated by dissociation of the acid-dissociable group. Is dissociated, a polar group having a polarity higher than that of the acid dissociable group is generated to increase the polarity. As a result, the polarity of the entire component (A1) increases. As the polarity increases, the solubility in the developer changes relatively, and when the developer is an organic developer, the solubility decreases.
酸解離性基としては、特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性基として提案されているものを使用することができる。
上記極性基のうち、カルボキシ基または水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−1)で表される酸解離性基(以下、便宜上「アセタール型酸解離性基」ということがある)が挙げられる。
The acid-dissociable group is not particularly limited, and those that have been proposed as acid-dissociable groups for base resins for chemically amplified resists can be used.
Among the polar groups, examples of the acid dissociable group that protects a carboxy group or a hydroxyl group include an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-1) (hereinafter referred to as “acetal acid dissociable for convenience”). Group ”).
式(a1−r−1)中、Ra’1、Ra’2のアルキル基としては、上記α置換アクリル酸エステルについての説明で、α位の炭素原子に結合してもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。 In formula (a1-r-1), Ra ′ 1 and Ra ′ 2 are exemplified as substituents that may be bonded to the α-position carbon atom in the description of the α-substituted acrylate ester described above. Examples thereof include the same as the alkyl group, preferably a methyl group or an ethyl group, and most preferably a methyl group.
Ra’3の炭化水素基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく;直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジエチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,2,−ジメチルブチル基等が挙げられる。
The hydrocarbon group for Ra ′ 3 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; a linear or branched alkyl group is preferable, specifically , Methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1,1-
Ra’3が環状の炭化水素基となる場合、脂肪族でも芳香族でもよく、また多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜8のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。 When Ra ′ 3 is a cyclic hydrocarbon group, it may be aliphatic or aromatic, may be polycyclic, or may be monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 8 carbon atoms, and specific examples include cyclopentane, cyclohexane and cyclooctane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom from a polycycloalkane, and the polycycloalkane is preferably one having 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
芳香族炭化水素基となる場合、含まれる芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基);前記アリール基の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
In the case of an aromatic hydrocarbon group, specific examples of the aromatic ring contained include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, phenanthrene; carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring An aromatic heterocycle partially substituted with a heteroatom; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group); a group in which one of the hydrogen atoms of the aryl group is substituted with an alkylene group (for example, Benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, arylalkyl group such as 2-naphthylethyl group); and the like. The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
Ra’3が、Ra’1、Ra’2のいずれかと結合して環を形成する場合、該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。 When Ra ′ 3 is bonded to either Ra ′ 1 or Ra ′ 2 to form a ring, the cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.
上記極性基のうち、カルボキシ基を保護する酸解離性基としては、たとえば、上記の一般式(a1−r−2)で表される酸解離性基が挙げられる(かかる式(a1−r−2)で表される酸解離性基のうち、アルキル基により構成されるものを、以下、便宜上「第3級アルキルエステル型酸解離性基」ということがある)。 Among the polar groups, examples of the acid dissociable group that protects the carboxy group include acid dissociable groups represented by the above general formula (a1-r-2) (the formula (a1-r- Among the acid dissociable groups represented by 2), those composed of an alkyl group may be hereinafter referred to as “tertiary alkyl ester type acid dissociable groups” for convenience).
また、上記極性基のうち水酸基を保護する酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(a1−r−3)で表される酸解離性基(以下、便宜上「第3級アルキルオキシカルボニル酸解離性基」ということがある)が挙げられる。 Examples of the acid dissociable group for protecting the hydroxyl group among the polar groups include, for example, an acid dissociable group represented by the following general formula (a1-r-3) (hereinafter referred to as “tertiary alkyloxycarbonyl acid for convenience”). Sometimes referred to as a “dissociable group”).
式(a1−r−3)中、Ra’7〜Ra’9は炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、1〜3がより好ましい。
また、各アルキル基の合計の炭素数は、3〜7であることが好ましく、3〜5であることがより好ましく、3〜4であることが最も好ましい。
In formula (a1-r-3), Ra ′ 7 to Ra ′ 9 are preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 groups.
Moreover, it is preferable that the total carbon number of each alkyl group is 3-7, it is more preferable that it is 3-5, and it is most preferable that it is 3-4.
構成単位(a1)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位;ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位の水酸基における水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位;ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位の−C(=O)−OHにおける水素原子の少なくとも一部が前記酸分解性基を含む置換基により保護された構成単位等が挙げられる。 The structural unit (a1) is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and an acid whose polarity is increased by the action of an acid. A structural unit containing a decomposable group; a structural unit in which at least a part of hydrogen atoms in the hydroxyl group of a structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group; vinylbenzoic acid or Examples include a structural unit in which at least a part of hydrogen atoms in —C (═O) —OH of a structural unit derived from a vinylbenzoic acid derivative is protected by a substituent containing the acid-decomposable group.
構成単位(a1)としては、上記のなかでも、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位が好ましい。
構成単位(a1)として、下記一般式(a1−1)又は(a1−2)で表される構成単位が好ましい。
Among the above, the structural unit (a1) is preferably a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent.
As the structural unit (a1), structural units represented by general formula (a1-1) or (a1-2) shown below are preferred.
前記一般式(a1−1)中、炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
In the general formula (a1-1), the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, Examples include propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.
前記式(a1−1)中、Va1は、エーテル結合、ウレタン結合、又はアミド結合を有していてもよい2価の炭化水素基である。
Va1の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。
In the formula (a1-1), Va 1 is a divalent hydrocarbon group which may have an ether bond, a urethane bond, or an amide bond.
The hydrocarbon group for Va 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity.
・脂肪族炭化水素基
Va1における2価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
Va1としては、上記2価の炭化水素基がエーテル結合又はアミド結合を有するものが挙げられる。
Aliphatic hydrocarbon group The aliphatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Va 1 may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
More specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.
Examples of Va 1 include those in which the divalent hydrocarbon group has an ether bond or an amide bond.
・・直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基
前記直鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
前記分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜10であることが好ましく、3〜6がより好ましく、3又は4がさらに好ましく、3が最も好ましい。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
.. Linear or branched aliphatic hydrocarbon group The linear aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and 1 to 4 carbon atoms. More preferably, 1 to 3 is most preferable.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
The branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6, still more preferably 3 or 4, and most preferably 3.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (
・・構造中に環を含む脂肪族炭化水素基
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、前記と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
.. Aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, an alicyclic hydrocarbon group (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring) A group in which an alicyclic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, or an alicyclic hydrocarbon group in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group And a group intervening in the group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
・芳香族炭化水素基
芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
前記Va1における2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、炭素数が3〜30が好ましく、5〜30がより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜10が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基、好ましくはフェニレン基、ナフチレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
Aromatic hydrocarbon group An aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Va 1 preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30 carbon atoms, still more preferably 5 to 20 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 15 carbon atoms. Is most preferred. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring possessed by the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are heterogeneous. Aromatic heterocycles substituted with atoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group, preferably phenylene group, naphthylene group); a hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring. Groups in which one hydrogen atom of the group (aryl group) except one is substituted with an alkylene group (for example, benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, 2 A group obtained by further removing one hydrogen atom from an aryl group in an arylalkyl group such as a naphthylethyl group; The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
前記式(a1−2)中、Wa1におけるna2+1価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。該脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味し、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。前記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基、或いは直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基と構造中に環を含む脂肪族炭化水素基とを組み合わせた基が挙げられ、具体的には、上述の式(a1−1)中のVa1と同じ基が挙げられる。
前記na2+1価は、2〜4価が好ましく、2又は3価がより好ましい。
In the formula (a1-2), the n a2 +1 valent hydrocarbon group in Wa 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity, may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group including a ring in the structure, or a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. It includes a group formed by combining an aliphatic hydrocarbon group in the structure containing a ring, and specific examples thereof include the same groups as Va 1 in the aforementioned formula (a1-1).
The n a2 +1 valence is preferably 2 to 4, and more preferably 2 or 3.
前記式(a1−2)としては、特に、下記一般式(a1−2−01)で表される構成単位が好ましい。 As the formula (a1-2), a structural unit represented by general formula (a1-2-01) shown below is particularly desirable.
式(a1−2−01)中、Ra2は上記式(a1−r−1)または(a1−r−3)で表される酸解離性基である。na2は1〜3の整数であり、1又は2であることが好ましく、1であることがより好ましい。cは0〜3の整数であり、0又は1であることが好ましく、1であることがより好ましい。Rは前記と同じである。 In formula (a1-2-01), Ra 2 is an acid dissociable group represented by the above formula (a1-r-1) or (a1-r-3). n a2 is an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2, and more preferably 1. c is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1, and more preferably 1. R is the same as described above.
以下に上記式(a1−1)、(a1−2)の具体例を示す。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。 Specific examples of the above formulas (a1-1) and (a1-2) are shown below. In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
(A1)成分中の構成単位(a1)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位に対し、20〜80モル%が好ましく、20〜75モル%がより好ましく、25〜70モル%がさらに好ましい。構成単位(a1)の割合を下限値以上とすることによって、感度、解像性、LWR等のリソグラフィー特性も向上する。また、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。 The proportion of the structural unit (a1) in the component (A1) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 20 to 75 mol%, more preferably 25 to 70 mol%, based on all structural units constituting the component (A1). Is more preferable. By setting the proportion of the structural unit (a1) to be equal to or higher than the lower limit value, lithography properties such as sensitivity, resolution, and LWR are also improved. Moreover, the balance with another structural unit can be taken by making it below an upper limit.
構成単位(a2):
構成単位(a2)は、ラクトン含有環式基、−SO2−含有環式基又はカーボネート含有環式基を含む構成単位である。
構成単位(a2)のラクトン含有環式基、−SO2−含有環式基又はカーボネート含有環式基は、(A1)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高める上で有効なものである。
本実施形態において、(A1)成分は、構成単位(a2)を有していることが好ましい。
なお、前記構成単位(a1)がその構造中にラクトン含有環式基、−SO2−含有環式基又はカーボネート含有環式基を含むものである場合、該構成単位は構成単位(a2)にも該当するが、このような構成単位は構成単位(a1)に該当し、構成単位(a2)には該当しないものとする。
Structural unit (a2):
The structural unit (a2) is a structural unit including a lactone-containing cyclic group, an —SO 2 -containing cyclic group, or a carbonate-containing cyclic group.
The lactone-containing cyclic group, -SO 2 -containing cyclic group or carbonate-containing cyclic group of the structural unit (a2) can be used to adhere the resist film to the substrate when the component (A1) is used for forming the resist film. It is effective in enhancing the sex.
In the present embodiment, the component (A1) preferably has the structural unit (a2).
In addition, when the structural unit (a1) includes a lactone-containing cyclic group, an —SO 2 -containing cyclic group, or a carbonate-containing cyclic group in the structure, the structural unit also corresponds to the structural unit (a2). However, such a structural unit corresponds to the structural unit (a1) and does not correspond to the structural unit (a2).
構成単位(a2)は、下記一般式(a2−1)で表される構成単位であることが好ましい。 The structural unit (a2) is preferably a structural unit represented by the following general formula (a2-1).
Ya21の2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。Ya21における置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、上記式(a1−1)中のVa1における置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基と同様のものが挙げられる。
本実施形態において、Ya21としては、単結合、又はエステル結合[−C(=O)−O−]、エーテル結合(−O−)、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基若しくはこれらの組合せであることが好ましい。
The divalent linking group of Ya 21 is not particularly limited, and preferred examples thereof include a divalent hydrocarbon group which may have a substituent and a divalent linking group containing a hetero atom. The divalent hydrocarbon group which may have a substituent in Ya 21 and the divalent linking group containing a hetero atom have a substituent in Va 1 in the above formula (a1-1). Examples thereof include the same divalent hydrocarbon groups and divalent linking groups containing a hetero atom.
In this embodiment, Ya 21 is a single bond, an ester bond [—C (═O) —O—], an ether bond (—O—), a linear or branched alkylene group, or a combination thereof. It is preferable that
「ラクトン含有環式基」とは、その環骨格中に−O−C(=O)−を含む環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。ラクトン含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
ラクトン含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、下記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)で表される基が挙げられる。以下、「*」は結合手を表す。
The “lactone-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (lactone ring) containing —O—C (═O) — in the ring skeleton. The lactone ring is counted as the first ring. When only the lactone ring is present, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The lactone-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
Any lactone-containing cyclic group can be used without any particular limitation. Specific examples include groups represented by the following general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7). Hereinafter, “*” represents a bond.
前記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中、A”は、酸素原子(−O−)もしくは硫黄原子(−S−)を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子または硫黄原子である。A”における炭素数1〜5のアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。該アルキレン基が酸素原子または硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に−O−または−S−が介在する基が挙げられ、たとえば−O−CH2−、−CH2−O−CH2−、−S−CH2−、−CH2−S−CH2−等が挙げられる。A”としては、炭素数1〜5のアルキレン基または−O−が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。Ra’21はそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基又はシアノ基である。
Ra’21におけるアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。
Ra’21におけるアルコキシ基としては、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましい。該アルコキシ基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、前記Ra’21におけるアルキル基として挙げたアルキル基と酸素原子(−O−)とが連結した基が挙げられる。
Ra’21におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
Ra’21におけるハロゲン化アルキル基としては、前記Ra’21におけるアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としては、フッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
In general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7), A ″ represents an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—), and may have 1 to 5 carbon atoms. The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A ″ is preferably a linear or branched alkylene group, a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, An isopropylene group etc. are mentioned. When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include a group in which —O— or —S— is interposed between the terminal or carbon atoms of the alkylene group, such as —O—CH 2. -, - CH 2 -O-CH 2 -, - S-CH 2 -, - CH 2 -S-CH 2 - , and the like. A ″ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group. Ra ′ 21 independently represents an alkyl group or an alkoxy group. A group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, a hydroxyalkyl group or a cyano group.
The alkyl group in ra '21, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The alkoxy group in the ra '21, preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. The alkoxy group is preferably linear or branched. Specifically, groups of the the Ra 'group and an oxygen atom mentioned as the alkyl group in 21 (-O-) are linked and the like.
Examples of the halogen atom in Ra ′ 21 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
'Examples of the halogenated alkyl group for 21, the Ra' Ra part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group in 21 can be mentioned it has been substituted with the aforementioned halogen atoms. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.
下記に一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)でそれぞれ表される基の具体例を挙げる。 Specific examples of groups represented by general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7) are given below.
「−SO2−含有環式基」とは、その環骨格中に−SO2−を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、−SO2−における硫黄原子(S)が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。その環骨格中に−SO2−を含む環をひとつ目の環として数え、該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。−SO2−含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
−SO2−含有環式基は、特に、その環骨格中に−O−SO2−を含む環式基、すなわち−O−SO2−中の−O−S−が環骨格の一部を形成するスルトン(sultone)環を含有する環式基であることが好ましい。−SO2−含有環式基として、より具体的には、下記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される基が挙げられる。
The “—SO 2 -containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring containing —SO 2 — in the ring skeleton, specifically, the sulfur atom (S) in —SO 2 — is It is a cyclic group that forms part of the ring skeleton of the cyclic group. The ring containing —SO 2 — in the ring skeleton is counted as the first ring, and when it is only the ring, it is a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is a polycyclic group regardless of the structure. Called. The —SO 2 — containing cyclic group may be monocyclic or polycyclic.
-SO 2 - containing cyclic group, in particular, -O-SO 2 - within the ring skeleton cyclic group containing, i.e. -O-SO 2 - -O-S- medium is a part of the ring skeleton A cyclic group containing a sultone ring to be formed is preferable. More specifically, examples of the —SO 2 -containing cyclic group include groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) shown below.
前記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)中、A”は上述の一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中のA”と同様である。Ra’51におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、上述の一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中のRa’21と同様である。 In the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), A ″ is the same as A ″ in the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7). . Examples of the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group in Ra ′ 51 include the above-described general formulas (a2-r-1) to ( It is the same as Ra ′ 21 in a2-r-7).
下記に一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される基の具体例を挙げる。式中の「Ac」は、アセチル基を示す。 Specific examples of groups represented by general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4) are given below. “Ac” in the formula represents an acetyl group.
「カーボネート含有環式基」とは、その環骨格中に−O−C(=O)−O−を含む環(カーボネート環)を含有する環式基を示す。カーボネート環をひとつ目の環として数え、カーボネート環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。カーボネート含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
カーボネート環含有環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、下記一般式(ax3−r−1)〜(ax3−r−3)でそれぞれ表される基が挙げられる。
The “carbonate-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (carbonate ring) containing —O—C (═O) —O— in the ring skeleton. When the carbonate ring is counted as the first ring, the carbonate ring alone is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The carbonate-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
Any carbonate ring-containing cyclic group can be used without any particular limitation. Specific examples include groups represented by the following general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3).
前記一般式(ax3−r−1)〜(ax3−r−3)中のA”は、前記一般式(a2−r−1)中のA”と同様である。
Ra’x31におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ前記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)中のRa’21の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
A ″ in the general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) is the same as A ″ in the general formula (a2-r-1).
As the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group in Ra ′ x31 , the above general formulas (a2-r-1) to ( a2-r-7) as in the same as those exemplified in the description of the Ra '21 of the like.
下記に一般式(ax3−r−1)〜(ax3−r−3)でそれぞれ表される基の具体例を挙げる。 Specific examples of groups represented by general formulas (ax3-r-1) to (ax3-r-3) are given below.
(A1)成分が有する構成単位(a2)は1種でも2種以上でもよい。
(A1)成分が構成単位(a2)を有する場合、構成単位(a2)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜80モル%であることが好ましく、5〜70モル%であることがより好ましく、10〜65モル%であることがさらに好ましく、10〜60モル%が特に好ましい。
構成単位(a2)の割合を下限値以上とすることにより、構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができ、DOF、CDU等の種々のリソグラフィー特性及びパターン形状が良好となる。
The structural unit (a2) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
When the component (A1) has the structural unit (a2), the proportion of the structural unit (a2) is preferably 1 to 80 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). It is more preferably 5 to 70 mol%, further preferably 10 to 65 mol%, and particularly preferably 10 to 60 mol%.
By making the proportion of the structural unit (a2) equal to or higher than the lower limit value, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by making the ratio lower than the upper limit value, balance with other structural units is achieved. Therefore, various lithography characteristics such as DOF and CDU and pattern shapes are improved.
構成単位(a3):
構成単位(a3)は、極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位(ただし、上述した構成単位(a1)、(a2)に該当するものを除く)である。
(A1)成分が構成単位(a3)を有することにより、(A)成分の親水性が高まり、解像性の向上に寄与すると考えられる。
構成単位(a3)における極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、環状の脂肪族炭化水素基(環式基)が挙げられる。該環式基としては、単環式基でも多環式基でもよく、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該環式基としては多環式基であることが好ましく、炭素数は7〜30であることがより好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
Structural unit (a3):
The structural unit (a3) is a structural unit containing a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group (except for those corresponding to the structural units (a1) and (a2) described above).
It is considered that when the component (A1) has the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A) is increased and the resolution is improved.
Examples of the polar group in the structural unit (a3) include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which part of the hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom. A hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a cyclic aliphatic hydrocarbon group (cyclic group). The cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group. For example, a resin for a resist composition for an ArF excimer laser can be appropriately selected from those proposed. The cyclic group is preferably a polycyclic group, and more preferably 7 to 30 carbon atoms.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.
構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基を含むものであれば特に限定されることなく任意のものが使用可能である。
構成単位(a3)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位が好ましい。
構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記の式(a3−1)で表される構成単位、式(a3−2)で表される構成単位、式(a3−3)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。
The structural unit (a3) is not particularly limited as long as it contains a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group, and any structural unit can be used.
The structural unit (a3) is a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and includes a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group A structural unit is preferred.
The structural unit (a3) is derived from a hydroxyethyl ester of acrylic acid when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, the structural unit represented by the following formula (a3-1), the structural unit represented by the formula (a3-2), the formula ( The structural unit represented by a3-3) is preferred.
式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and it is particularly preferred that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基は、ノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらは、アクリル酸のカルボキシ基の末端に、2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールは、ノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. In these, a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group is preferably bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
(A1)成分が有する構成単位(a3)は1種でも2種以上でもよい。
(A1)成分が構成単位(a3)を有する場合、構成単位(a3)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。
構成単位(a3)の割合を下限値以上とすることにより、構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
The structural unit (a3) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
When the component (A1) has the structural unit (a3), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). 5-40 mol% is more preferable, and 5-25 mol% is further more preferable.
By setting the proportion of the structural unit (a3) to the lower limit value or more, the effect of including the structural unit (a3) can be sufficiently obtained, and by setting the proportion of the structural unit (a3) to the upper limit value or less, balance with other structural units can be obtained. It becomes easy.
(A1)成分は、上記の構成単位(a1)、構成単位(a2)、構成単位(a3)のほかに、以下の構成単位(a4)を有していてもよい。 The component (A1) may have the following structural unit (a4) in addition to the structural unit (a1), structural unit (a2), and structural unit (a3).
構成単位(a4):
構成単位(a4)は、酸非解離性環式基を含む構成単位である。(A1)成分が構成単位(a4)を有することにより、形成されるレジストパターンのドライエッチング耐性が向上する。また、(A1)成分の疎水性が高まる。疎水性の向上は、特に有機溶剤現像の場合に、解像性、レジストパターン形状等の向上に寄与すると考えられる。
構成単位(a4)における「酸非解離性環式基」は、露光により後述の(B)成分から酸が発生した際に、該酸が作用しても解離することなくそのまま当該構成単位中に残る環式基である。
構成単位(a4)としては、例えば酸非解離性の脂肪族環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位等が好ましい。該環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデシル基、アダマンチル基、テトラシクロドデシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−7)でそれぞれ表されるものを例示することができる。
Structural unit (a4):
The structural unit (a4) is a structural unit containing an acid non-dissociable cyclic group. When the component (A1) has the structural unit (a4), the dry etching resistance of the formed resist pattern is improved. Moreover, the hydrophobicity of (A1) component increases. The improvement in hydrophobicity is thought to contribute to the improvement of resolution, resist pattern shape, etc., particularly in the case of organic solvent development.
The “acid non-dissociable cyclic group” in the structural unit (a4) means that when an acid is generated from the later-described component (B) by exposure, it is not dissociated even if the acid acts on the structural unit. The remaining cyclic group.
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester containing a non-acid-dissociable aliphatic cyclic group is preferable. Examples of the cyclic group include those similar to those exemplified for the structural unit (a1), for ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser), etc. A number of hitherto known materials can be used as the resin component of the resist composition.
In particular, at least one selected from a tricyclodecyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by general formulas (a4-1) to (a4-7) shown below.
(A1)成分が有する構成単位(a4)は1種でも2種以上でもよい。
(A1)成分が構成単位(a4)を有する場合、構成単位(a4)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜30モル%であることが好ましく、10〜20モル%であることがより好ましい。
The structural unit (a4) contained in the component (A1) may be one type or two or more types.
When the component (A1) has the structural unit (a4), the proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 30 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). More preferably, it is -20 mol%.
(A1)成分は、構成単位(a1)を有する重合体であることが好ましく、中でも、構成単位(a1)、構成単位(a2)及び構成単位(a3)を有する共重合体であることが特に好ましい。 The component (A1) is preferably a polymer having the structural unit (a1), and particularly preferably a copolymer having the structural unit (a1), the structural unit (a2), and the structural unit (a3). preferable.
(A1)成分は、各構成単位を誘導するモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソ酪酸ジメチルのようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等により重合させることによって得ることができる。
また、(A1)成分には、上記重合の際に、たとえばHS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OHのような連鎖移動剤を併用して用いることにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
The component (A1) is obtained by polymerizing a monomer that derives each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or dimethyl azobisisobutyrate. be able to.
Further, for the component (A1), in the polymerization, a chain transfer agent such as HS—CH 2 —CH 2 —CH 2 —C (CF 3 ) 2 —OH is used in combination, so that the terminal A —C (CF 3 ) 2 —OH group may be introduced into the. As described above, a copolymer introduced with a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a fluorine atom reduces development defects and LER (line edge roughness: uneven unevenness of line side walls). It is effective in reducing
本実施形態において、(A1)成分の重量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定されるものではなく、1000〜50000が好ましく、1500〜30000がより好ましく、2000〜20000が最も好ましい。
この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストプレパターン断面形状が良好である。
In this embodiment, the weight average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of the component (A1) is not particularly limited, preferably 1000 to 50000, more preferably 1500 to 30000, 2000-20000 is most preferable.
When it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and when it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pre-pattern cross-sectional shape are good. .
レジスト組成物中、(A1)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
基材成分(A)中の(A1)成分の割合は、基材成分(A)の総質量に対し、25質量%以上が好ましく、50質量%がより好ましく、75質量%がさらに好ましく、100質量%であってもよい。該割合が25質量%以上であると、リソグラフィー特性がより向上する。
In the resist composition, as the component (A1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the component (A1) in the substrate component (A) is preferably 25% by mass or more, more preferably 50% by mass, further preferably 75% by mass, based on the total mass of the substrate component (A). It may be mass%. When the proportion is 25% by mass or more, the lithography properties are further improved.
レジスト組成物において、(A)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態において、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。
In the resist composition, as the component (A), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In the present embodiment, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
≪酸発生剤成分;(B)成分≫
本実施形態においてレジスト組成物は、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」という。)を含有していてもよい。
(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。
このような酸発生剤としては、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが挙げられる。なかでも、オニウム塩系酸発生剤を用いるのが好ましい。
≪Acid generator component; (B) ingredient≫
In the present embodiment, the resist composition may contain an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as “component (B)”).
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used.
Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, and diazomethanes such as poly (bissulfonyl) diazomethanes. Examples include an acid generator, a nitrobenzyl sulfonate acid generator, an imino sulfonate acid generator, and a disulfone acid generator. Of these, it is preferable to use an onium salt acid generator.
オニウム塩系酸発生剤としては、例えば、下記の一般式(b−1)で表される化合物(以下「(b−1)成分」ともいう)、一般式(b−2)で表される化合物(以下「(b−2)成分」ともいう)、又は一般式(b−3)で表される化合物(以下「(b−3)成分」ともいう)を用いることができる。 Examples of the onium salt-based acid generator include a compound represented by the following general formula (b-1) (hereinafter also referred to as “(b-1) component”) and a general formula (b-2). A compound (hereinafter also referred to as “(b-2) component”) or a compound represented by the general formula (b-3) (hereinafter also referred to as “(b-3) component”) can be used.
{アニオン部}
・(b−1)成分のアニオン部
式(b−1)中、R101は、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基である。
{Anion part}
-Anion moiety of component (b-1) In formula (b-1), R 101 represents a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, Alternatively, a chain alkenyl group which may have a substituent.
・・R101における置換基を有していてもよい環式基
前記環式基は、環状の炭化水素基であることが好ましく、該環状の炭化水素基は、芳香族炭化水素基であってもよく、脂肪族炭化水素基であってもよい。
R101における芳香族炭化水素基は、前記式(a1−1)中のVa1における2価の芳香族炭化水素基で挙げた芳香族炭化水素環、または2以上の芳香環を含む芳香族化合物から水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R101における環状の脂肪族炭化水素基は、前記式(a1−1)中のVa1における2価の脂肪族炭化水素基で挙げたモノシクロアルカンまたはポリシクロアルカンから水素原子を1つ除いた基が挙げられ、アダマンチル基、ノルボルニル基が好ましい。
また、R101における環状の炭化水素基は、複素環等のようにヘテロ原子を含んでもよく、具体的には上記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)でそれぞれ表されるラクトン含有環式基、上記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される−SO2−含有環式基、下記化学式(r−hr−1)〜(r−hr−16)でそれぞれ表される複素環式基が挙げられる。
.. A cyclic group which may have a substituent in R 101 The cyclic group is preferably a cyclic hydrocarbon group, and the cyclic hydrocarbon group is an aromatic hydrocarbon group, Or an aliphatic hydrocarbon group.
The aromatic hydrocarbon group for R 101 is the aromatic hydrocarbon ring mentioned for the divalent aromatic hydrocarbon group for Va 1 in the formula (a1-1), or an aromatic compound containing two or more aromatic rings. An aryl group in which one hydrogen atom is removed from the aryl group, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group in R 101 is obtained by removing one hydrogen atom from the monocycloalkane or polycycloalkane mentioned as the divalent aliphatic hydrocarbon group in Va 1 in the formula (a1-1). Group, and an adamantyl group and a norbornyl group are preferable.
In addition, the cyclic hydrocarbon group in R 101 may contain a hetero atom such as a heterocycle, and is specifically represented by the general formulas (a2-r-1) to (a2-r-7). Lactone-containing cyclic groups, —SO 2 -containing cyclic groups represented by the above general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), and the following chemical formulas (r-hr-1) to And heterocyclic groups each represented by (r-hr-16).
R101の環状の炭化水素基における置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
Examples of the substituent in the cyclic hydrocarbon group of R 101 include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, and a nitro group.
The alkyl group as a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as a substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, or a tert-butoxy group. Most preferred is an ethoxy group.
Examples of the halogen atom as a substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
As the halogenated alkyl group as a substituent, a part or all of hydrogen atoms such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, n-butyl group, tert-butyl group, and the like And a group substituted with a halogen atom.
・・R101における置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基
R101の鎖状のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましく、1〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましく、3〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。
· The chain alkyl group of the alkyl group R 101 may be chain substituted in R 101, may be either linear or branched.
The linear alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group Group, pentadecyl group, hexadecyl group, isohexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, heicosyl group, docosyl group and the like.
The branched alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.
・・R101における置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基
R101の鎖状のアルケニル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、炭素数が2〜10であることが好ましく、2〜5がより好ましく、2〜4がさらに好ましく、3が特に好ましい。直鎖状のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。分岐鎖状のアルケニル基としては、例えば、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基などが挙げられる。
鎖状のアルケニル基としては、上記の中でも、特にプロペニル基が好ましい。
The chain alkenyl group of alkenyl group R 101 may be chain substituted in · · R 101, may be either linear or branched, is 2-10 carbon atoms 2-5 are more preferable, 2-4 are more preferable, and 3 is particularly preferable. Examples of the linear alkenyl group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), and a butynyl group. Examples of the branched alkenyl group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
Among the above, the chain alkenyl group is particularly preferably a propenyl group.
R101の鎖状のアルキル基またはアルケニル基における置換基としては、たとえば、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、上記R101における環式基等が挙げられる。 Examples of the substituent in the chain alkyl group or alkenyl group of R 101 include an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, an amino group, and the cyclic group in R 101 described above. Can be mentioned.
なかでも、R101は、置換基を有していてもよい環式基が好ましく、置換基を有していてもよい環状の炭化水素基であることがより好ましい。より具体的には、フェニル基、ナフチル基、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、上記一般式(a2−r−1)〜(a2−r−7)でそれぞれ表されるラクトン含有環式基、上記一般式(a5−r−1)〜(a5−r−4)でそれぞれ表される−SO2−含有環式基等が好ましい。 Among these, R 101 is preferably a cyclic group which may have a substituent, and more preferably a cyclic hydrocarbon group which may have a substituent. More specifically, each group is represented by a general formula (a2-r-1) to (a2-r-7) obtained by removing one or more hydrogen atoms from a phenyl group, a naphthyl group, or a polycycloalkane. Lactone-containing cyclic groups, —SO 2 -containing cyclic groups represented by the general formulas (a5-r-1) to (a5-r-4), respectively, and the like are preferable.
式(b−1)中、Y101は、単結合または酸素原子を含む2価の連結基である。
Y101が酸素原子を含む2価の連結基である場合、該Y101は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、たとえば炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む2価の連結基としては、たとえば、酸素原子(エーテル結合:−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)、オキシカルボニル基(−O−C(=O)−)、アミド結合(−C(=O)−NH−)、カルボニル基(−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)等の非炭化水素系の酸素原子含有連結基;該非炭化水素系の酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。当該組み合わせに、さらにスルホニル基(−SO2−)が連結されていてもよい。当該組み合わせとしては、たとえば下記式(y−al−1)〜(y−al−7)でそれぞれ表される連結基が挙げられる。
In formula (b-1), Y 101 represents a single bond or a divalent linking group containing an oxygen atom.
When Y 101 is a divalent linking group containing an oxygen atom, Y 101 may contain an atom other than an oxygen atom. Examples of atoms other than oxygen atoms include carbon atoms, hydrogen atoms, sulfur atoms, and nitrogen atoms.
Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom include an oxygen atom (ether bond: —O—), an ester bond (—C (═O) —O—), and an oxycarbonyl group (—O—C (═O). )-), Amide bond (—C (═O) —NH—), carbonyl group (—C (═O) —), carbonate bond (—O—C (═O) —O—), etc. A combination of a non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking group and an alkylene group; and the like. A sulfonyl group (—SO 2 —) may be further linked to the combination. Examples of the combination include linking groups represented by the following formulas (y-al-1) to (y-al-7), respectively.
V’102における2価の飽和炭化水素基は、炭素数1〜30のアルキレン基であることが好ましい。 The divalent saturated hydrocarbon group for V ′ 102 is preferably an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.
V’101およびV’102におけるアルキレン基としては、直鎖状のアルキレン基でもよく分岐鎖状のアルキレン基でもよく、直鎖状のアルキレン基が好ましい。
V’101およびV’102におけるアルキレン基として、具体的には、メチレン基[−CH2−];−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;エチレン基[−CH2CH2−];−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−等のアルキルエチレン基;トリメチレン基(n−プロピレン基)[−CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;テトラメチレン基[−CH2CH2CH2CH2−];−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基;ペンタメチレン基[−CH2CH2CH2CH2CH2−]等が挙げられる。
また、V’101又はV’102における前記アルキレン基における一部のメチレン基が、炭素数5〜10の2価の脂肪族環式基で置換されていてもよい。当該脂肪族環式基は、前記式(a1−r−1)中のRa’3の環状の脂肪族炭化水素基から水素原子をさらに1つ除いた2価の基が好ましく、シクロへキシレン基、1,5−アダマンチレン基または2,6−アダマンチレン基がより好ましい。
The alkylene group for V ′ 101 and V ′ 102 may be a linear alkylene group or a branched alkylene group, and a linear alkylene group is preferred.
Specific examples of the alkylene group in V ′ 101 and V ′ 102 include a methylene group [—CH 2 —]; —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (
Moreover, some methylene groups in the alkylene group in V ′ 101 or V ′ 102 may be substituted with a C 5-10 divalent aliphatic cyclic group. The aliphatic cyclic group is preferably a divalent group obtained by further removing one hydrogen atom from the cyclic aliphatic hydrocarbon group of Ra ′ 3 in the formula (a1-r-1). 1,5-adamantylene group or 2,6-adamantylene group is more preferable.
Y101としては、エステル結合またはエーテル結合を含む2価の連結基が好ましく、上記式(y−al−1)〜(y−al−5)でそれぞれ表される連結基が好ましい。 Y 101 is preferably a divalent linking group containing an ester bond or an ether bond, and linking groups represented by the above formulas (y-al-1) to (y-al-5) are preferred.
式(b−1)中、V101は、単結合、アルキレン基、またはフッ素化アルキレン基である。V101におけるアルキレン基、フッ素化アルキレン基は、炭素数1〜4であることが好ましい。V101におけるフッ素化アルキレン基としては、V101におけるアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。なかでも、V101は、単結合、又は炭素数1〜4のフッ素化アルキレン基であることが好ましい。 In formula (b-1), V 101 represents a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group. The alkylene group and fluorinated alkylene group for V 101 preferably have 1 to 4 carbon atoms. Examples of the fluorinated alkylene group for V 101 include groups in which some or all of the hydrogen atoms of the alkylene group for V 101 have been substituted with fluorine atoms. Among them, V 101 is preferably a single bond, or a fluorinated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
式(b−1)中、R102は、フッ素原子または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基である。R102は、フッ素原子または炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基であることが好ましく、フッ素原子であることがより好ましい。 In formula (b-1), R 102 represents a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 102 is preferably a fluorine atom or a C 1-5 perfluoroalkyl group, and more preferably a fluorine atom.
(b−1)成分のアニオン部の具体例としては、たとえば、Y101が単結合となる場合、トリフルオロメタンスルホネートアニオンやパーフルオロブタンスルホネートアニオン等のフッ素化アルキルスルホネートアニオンが挙げられ;Y101が酸素原子を含む2価の連結基である場合、下記式(an−1)〜(an−3)のいずれかで表されるアニオンが挙げられる。 (B-1) Specific examples of the anion moiety of the component, for example, if the Y 101 is a single bond, fluorinated alkyl sulfonate anions such as trifluoromethane sulfonate anion or perfluorobutane sulfonate anion can be exemplified; Y 101 is In the case of a divalent linking group containing an oxygen atom, anions represented by any one of the following formulas (an-1) to (an-3) can be mentioned.
R”101、R”102およびR”103の置換基を有していてもよい脂肪族環式基は、前記R101における環状の脂肪族炭化水素基として例示した基であることが好ましい。前記置換基としては、R101における環状の脂肪族炭化水素基を置換してもよい置換基と同様のものが挙げられる。 The aliphatic cyclic group which may have a substituent of R ″ 101 , R ″ 102 and R ″ 103 is preferably a group exemplified as the cyclic aliphatic hydrocarbon group in R 101 . Examples of the substituent include the same substituents that may be substituted for the cyclic aliphatic hydrocarbon group in R 101 .
R”103における置換基を有していてもよい芳香族環式基は、前記R101における環状の炭化水素基における芳香族炭化水素基として例示した基であることが好ましい。前記置換基としては、R101における該芳香族炭化水素基を置換してもよい置換基と同様のものが挙げられる。 The aromatic cyclic group which may have a substituent in R ″ 103 is preferably the group exemplified as the aromatic hydrocarbon group in the cyclic hydrocarbon group in R 101 . , R 101 and the same substituents that may be substituted for the aromatic hydrocarbon group.
R”101における置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基は、前記R101における鎖状のアルキル基として例示した基であることが好ましい。R”103における置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基は、前記R101における鎖状のアルケニル基として例示した基であることが好ましい。V”101は、好ましくは炭素数1〜3のフッ素化アルキレン基であり、特に好ましくは、−CF2−、−CF2CF2−、−CHFCF2−、−CF(CF3)CF2−、−CH(CF3)CF2−である。 The chain alkyl group which may have a substituent in R ″ 101 is preferably the group exemplified as the chain alkyl group in R 101. The chain in R ″ 103 has a substituent. The good chain alkenyl group is preferably the group exemplified as the chain alkenyl group in R 101 . V ″ 101 is preferably a fluorinated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably —CF 2 —, —CF 2 CF 2 —, —CHFCF 2 —, —CF (CF 3 ) CF 2 —. , —CH (CF 3 ) CF 2 —.
・(b−2)成分のアニオン部
式(b−2)中、R104、R105は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、それぞれ、式(b−1)中のR101と同様のものが挙げられる。ただし、R104、R105は、相互に結合して環を形成していてもよい。
R104、R105は、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基が好ましく、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は直鎖状若しくは分岐鎖状のフッ素化アルキル基であることがより好ましい。
該鎖状のアルキル基の炭素数は1〜10であることが好ましく、より好ましくは炭素数1〜7、さらに好ましくは炭素数1〜3である。R104、R105の鎖状のアルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。また、R104、R105の鎖状のアルキル基においては、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また、200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。前記鎖状のアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基である。
式(b−2)中、V102、V103は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、またはフッ素化アルキレン基であり、それぞれ、式(b−1)中のV101と同様のものが挙げられる。
式(b−2)中、L101〜L102は、それぞれ独立に単結合又は酸素原子である。
-Anion part of component (b-2) In formula (b-2), R 104 and R 105 may each independently have a cyclic group which may have a substituent or a substituent. Examples thereof include a good chain alkyl group or a chain alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same as those described above for R 101 in formula (b-1). However, R 104 and R 105 may be bonded to each other to form a ring.
R 104 and R 105 are preferably a chain alkyl group which may have a substituent, and are a linear or branched alkyl group, or a linear or branched fluorinated alkyl group. It is more preferable.
The chain alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 7 carbon atoms, and still more preferably 1 to 3 carbon atoms. The carbon number of the chain alkyl group of R 104 and R 105 is preferably as small as possible for reasons such as good solubility in a resist solvent within the above carbon number range. In addition, in the chain alkyl group of R 104 and R 105, the greater the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the stronger the acid strength, and against high-energy light and electron beams of 200 nm or less Since transparency improves, it is preferable. The proportion of fluorine atoms in the chain alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Perfluoroalkyl group.
In formula (b-2), V 102 and V 103 are each independently a single bond, an alkylene group, or a fluorinated alkylene group, and each of them is the same as V 101 in formula (b-1). Can be mentioned.
In formula (b-2), L 101 to L 102 each independently represents a single bond or an oxygen atom.
・(b−3)成分のアニオン部
式(b−3)中、R106〜R108は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、それぞれ、式(b−1)中のR101と同様のものが挙げられる。
L103〜L105は、それぞれ独立に、単結合、−CO−又は−SO2−である。
-Anion part of (b-3) component In formula (b-3), R < 106 > -R < 108 > may have the cyclic group which may have a substituent, and a substituent each independently. Examples thereof include a good chain alkyl group or a chain alkenyl group which may have a substituent, and examples thereof include the same as those described above for R 101 in formula (b-1).
L 103 to L 105 are each independently a single bond, —CO— or —SO 2 —.
{カチオン部}
式(b−1)、(b−2)及び(b−3)中、M’m+は、m価の有機カチオンであり、なかでもスルホニウムカチオンまたはヨードニウムカチオンであることが好ましく、下記の一般式(ca−1)〜(ca−4)でそれぞれ表されるカチオンが特に好ましい。
{Cation part}
In formulas (b-1), (b-2) and (b-3), M ′ m + is an m-valent organic cation, preferably a sulfonium cation or an iodonium cation. The cations represented by (ca-1) to (ca-4) are particularly preferred.
R201〜R207、およびR211〜R212におけるアリール基としては、炭素数6〜20の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R201〜R207、およびR211〜R212におけるアルキル基としては、鎖状又は環状のアルキル基であって、炭素数1〜30のものが好ましい。
R201〜R207、およびR211〜R212におけるアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましい。
R201〜R207、およびR210〜R212が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基、アリール基、アリールチオ基、下記式(ca−r−1)〜(ca−r−7)でそれぞれ表される基が挙げられる。
置換基としてのアリールチオ基におけるアリール基としては、R101で挙げたものと同様であり、具体的にフェニルチオ基又はビフェニルチオ基が挙げられる。
Examples of the aryl group in R 201 to R 207 and R 211 to R 212 include an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The alkyl group in R 201 to R 207 and R 211 to R 212 is a chain or cyclic alkyl group and preferably has 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group in R 201 to R 207 and R 211 to R 212 preferably has 2 to 10 carbon atoms.
Examples of the substituent that R 201 to R 207 and R 210 to R 212 may have include an alkyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a cyano group, an amino group, an aryl group, and an arylthio group. And groups represented by the following formulas (ca-r-1) to (ca-r-7).
The aryl group in the arylthio group as a substituent is the same as that described for R 101 , and specifically includes a phenylthio group or a biphenylthio group.
R’201の置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基は、上記式(b−1)中のR101と同様のものが挙げられる他、置換基を有していてもよい環式基又は置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基として上記式(a1−r−2)で表される酸解離性基と同様のものも挙げられる。 The cyclic group which may have a substituent of R ′ 201, a chain alkyl group which may have a substituent, or a chain alkenyl group which may have a substituent are as described above. In addition to the same groups as those described above for R 101 in formula (b-1), a cyclic group which may have a substituent or a chain alkyl group which may have a substituent may have the above formula ( Examples thereof include the same acid dissociable groups represented by a1-r-2).
R201〜R203、R206〜R207、R211〜R212は、相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、硫黄原子、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子や、カルボニル基、−SO−、−SO2−、−SO3−、−COO−、−CONH−または−N(RN)−(該RNは炭素数1〜5のアルキル基である。)等の官能基を介して結合してもよい。形成される環としては、式中のイオウ原子をその環骨格に含む1つの環が、イオウ原子を含めて、3〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることが特に好ましい。形成される環の具体例としては、たとえばチオフェン環、チアゾール環、ベンゾチオフェン環、チアントレン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、9H−チオキサンテン環、チオキサントン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、テトラヒドロチオフェニウム環、テトラヒドロチオピラニウム環等が挙げられる。 R 201 ~R 203, R 206 ~R 207, R 211 ~R 212 , when bonded to each other to form a ring with the sulfur atom, a sulfur atom, an oxygen atom, or a hetero atom such as nitrogen atom, carbonyl group, -SO -, - SO 2 - , - SO 3 -, - COO -, - CONH- , or -N (R N) - (. the R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), etc. You may couple | bond through the functional group of. As the ring to be formed, one ring containing a sulfur atom in the ring skeleton in the formula is preferably a 3- to 10-membered ring, particularly a 5- to 7-membered ring, including the sulfur atom. preferable. Specific examples of the ring formed include, for example, thiophene ring, thiazole ring, benzothiophene ring, thianthrene ring, benzothiophene ring, dibenzothiophene ring, 9H-thioxanthene ring, thioxanthone ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, tetrahydro A thiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, etc. are mentioned.
R208〜R209は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を表し、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、アルキル基となる場合相互に結合して環を形成してもよい。 R 208 to R 209 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and when formed into an alkyl group, they are bonded to each other to form a ring. May be formed.
R210は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、又は置換基を有していてもよい−SO2−含有環式基である。
R210におけるアリール基としては、炭素数6〜20の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R210におけるアルキル基としては、鎖状又は環状のアルキル基であって、炭素数1〜30のものが好ましい。
R210におけるアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましい。
R210における、置換基を有していてもよい−SO2−含有環式基としては、上述の「−SO2−含有環式基」と同様のものが挙げられ、上記一般式(a5−r−1)で表される基が好ましい。
R 210 may have an aryl group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or a substituent. -SO 2 - containing cyclic group.
The aryl group in R 210, include unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group.
The alkyl group for R 210 is preferably a chain or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group for R 210 preferably has 2 to 10 carbon atoms.
Examples of the —SO 2 — containing cyclic group which may have a substituent in R 210 include those similar to the above-mentioned “—SO 2 — containing cyclic group”, and the general formula (a5- The group represented by r-1) is preferred.
Y201は、それぞれ独立に、アリーレン基、アルキレン基又はアルケニレン基を表す。
Y201におけるアリーレン基は、上記式(b−1)中のR101における芳香族炭化水素基として例示したアリール基から水素原子を1つ除いた基が挙げられる。
Y201におけるアルキレン基、アルケニレン基は、上記一般式(a1−1)中のVa1における2価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
Y 201 each independently represents an arylene group, an alkylene group or an alkenylene group.
Examples of the arylene group for Y 201 include a group in which one hydrogen atom has been removed from the aryl group exemplified as the aromatic hydrocarbon group for R 101 in the above formula (b-1).
Examples of the alkylene group and alkenylene group for Y 201 include the same aliphatic hydrocarbon groups as the divalent hydrocarbon group for Va 1 in the general formula (a1-1).
前記式(ca−4)中、xは、1または2である。
W201は、(x+1)価、すなわち2価または3価の連結基である。
W201における2価の連結基としては、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基が好ましく、前記一般式(a2−1)におけるYa21と同様の炭化水素基が例示できる。W201における2価の連結基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、環状であることが好ましい。なかでも、アリーレン基の両端に2個のカルボニル基が組み合わされた基が好ましい。アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、フェニレン基が特に好ましい。
W201における3価の連結基としては、前記W201における2価の連結基から水素原子を1個除いた基、前記2価の連結基にさらに前記2価の連結基が結合した基などが挙げられる。W201における3価の連結基としては、アリーレン基に2個のカルボニル基が結合した基が好ましい。
In the formula (ca-4), x is 1 or 2.
W 201 is a (x + 1) valent, that is, a divalent or trivalent linking group.
The divalent linking group in W 201 is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and examples thereof include the same hydrocarbon groups as Ya 21 in the general formula (a2-1). The divalent linking group in W 201 may be linear, branched or cyclic, and is preferably cyclic. Of these, a group in which two carbonyl groups are combined at both ends of the arylene group is preferable. Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthylene group, and a phenylene group is particularly preferable.
Examples of the trivalent linking group in W 201 include a group obtained by removing one hydrogen atom from the divalent linking group in W 201 , a group in which the divalent linking group is further bonded to the divalent linking group, and the like. Can be mentioned. The trivalent linking group in W 201 is preferably a group in which two carbonyl groups are bonded to an arylene group.
式(ca−1)で表される好適なカチオンとして具体的には、下記式(ca−1−1)〜(ca−1−63)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations represented by the formula (ca-1) include cations represented by the following formulas (ca-1-1) to (ca-1-63), respectively.
前記式(ca−3)で表される好適なカチオンとして具体的には、下記式(ca−3−1)〜(ca−3−6)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations represented by the formula (ca-3) include cations represented by the following formulas (ca-3-1) to (ca-3-6).
前記式(ca−4)で表される好適なカチオンとして具体的には、下記式(ca−4−1)〜(ca−4−2)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations represented by the formula (ca-4) include cations represented by the following formulas (ca-4-1) to (ca-4-2).
(B)成分は、上述した酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態においてレジスト組成物が(B)成分を含有する場合、(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.5〜60質量部が好ましく、1〜50質量部がより好ましく、1〜40質量部がさらに好ましい。
(B)成分の含有量を上記範囲とすることで、パターン形成が充分に行われる。また、レジスト組成物の各成分を有機溶剤に溶解した際、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
As the component (B), one type of acid generator described above may be used alone, or two or more types may be used in combination.
In this embodiment, when a resist composition contains (B) component, 0.5-60 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of (A) component, and, as for content of (B) component, 1-50 masses. Part is more preferable, and 1 to 40 parts by mass is further preferable.
By forming the content of the component (B) within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, when each component of a resist composition is melt | dissolved in the organic solvent, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
≪その他成分≫
本実施形態において、レジスト組成物は、(A)成分に加えて、又は、(A)成分及び(B)成分に加えて、その他成分をさらに含有していてもよい。
その他成分としては、例えば、後述の(D)成分、(E)成分、(F)成分、(S)成分などが挙げられる。
≪Other ingredients≫
In this embodiment, the resist composition may further contain other components in addition to the component (A) or in addition to the components (A) and (B).
Examples of the other components include (D) component, (E) component, (F) component, and (S) component described later.
(D)成分:
本実施形態において、レジスト組成物は、さらに、酸拡散制御剤成分(以下「(D)成分」ともいう。)を含有してもよい。
(D)成分は、前記(B)成分等から露光により発生する酸をトラップするクエンチャー(酸拡散制御剤)として作用するものである。
本実施形態における(D)成分は、露光により分解して酸拡散制御性を失う光崩壊性塩基(D1)(以下「(D1)成分」という。)であってもよく、該(D1)成分に該当しない含窒素有機化合物(D2)(以下「(D2)成分」という。)であってもよい。
(D) component:
In the present embodiment, the resist composition may further contain an acid diffusion controller component (hereinafter also referred to as “component (D)”).
The component (D) acts as a quencher (acid diffusion controller) that traps acid generated by exposure from the component (B) and the like.
The component (D) in the present embodiment may be a photodegradable base (D1) (hereinafter referred to as “(D1) component”) that is decomposed by exposure and loses acid diffusion controllability, and the component (D1). It may be a nitrogen-containing organic compound (D2) (hereinafter referred to as “component (D2)”) that does not fall under.
・(D1)成分
(D1)成分を含有するレジスト組成物とすることで、レジストパターンを形成する際に、露光部と非露光部のコントラストを向上させることができる。
(D1)成分としては、露光により分解して酸拡散制御性を失うものであれば特に限定されず、下記一般式(d1−1)で表される化合物(以下「(d1−1)成分」という。)、下記一般式(d1−2)で表される化合物(以下「(d1−2)成分」という。)及び下記一般式(d1−3)で表される化合物(以下「(d1−3)成分」という。)からなる群より選ばれる1種以上の化合物が好ましい。
(d1−1)〜(d1−3)成分は、露光部においては分解して酸拡散制御性(塩基性)を失うためクエンチャーとして作用せず、未露光部においてクエンチャーとして作用する。
-(D1) component By making it the resist composition containing (D1) component, when forming a resist pattern, the contrast of an exposure part and a non-exposure part can be improved.
The component (D1) is not particularly limited as long as it is decomposed by exposure and loses acid diffusion controllability, and is a compound represented by the following general formula (d1-1) (hereinafter referred to as “(d1-1) component”). ), A compound represented by the following general formula (d1-2) (hereinafter referred to as “(d1-2) component”) and a compound represented by the following general formula (d1-3) (hereinafter referred to as “(d1- One or more compounds selected from the group consisting of “3) component”) are preferred.
The components (d1-1) to (d1-3) are decomposed in the exposed portion and lose acid diffusion controllability (basicity), and thus do not act as a quencher, and act as a quencher in an unexposed portion.
{(d1−1)成分}
・・アニオン部
式(d1−1)中、Rd1は置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられる。
これらのなかでも、Rd1としては、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい脂肪族環式基、又は置換基を有していてもよい鎖状の炭化水素基が好ましい。これらの基が有していてもよい置換基としては水酸基、フッ素原子又はフッ素化アルキル基が好ましい。
前記芳香族炭化水素基としてはフェニル基もしくはナフチル基がより好ましい。
前記脂肪族環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
前記鎖状の炭化水素基としては、鎖状のアルキル基が好ましい。鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜10であることが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状のアルキル基;1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基等の分岐鎖状のアルキル基;が挙げられる。
{(D1-1) component}
.. Anion moiety In formula (d1-1), Rd 1 has a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a substituent. A chain alkenyl group which may be the same as R 101 .
Among these, Rd 1 may have an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aliphatic cyclic group which may have a substituent, or a substituent. A chain hydrocarbon group is preferred. The substituent that these groups may have is preferably a hydroxyl group, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
The aromatic hydrocarbon group is more preferably a phenyl group or a naphthyl group.
The aliphatic cyclic group is more preferably a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane.
As the chain hydrocarbon group, a chain alkyl group is preferable. The chain alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a nonyl group. A linear alkyl group such as a group or decyl group; 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group And branched chain alkyl groups such as 2-ethylbutyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group, and the like.
前記鎖状のアルキル基が置換基としてフッ素原子又はフッ素化アルキル基を有するフッ素化アルキル基である場合、フッ素化アルキル基の炭素数は、1〜11が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜4がさらに好ましい該フッ素化アルキル基は、フッ素原子以外の原子を含有してもよい。フッ素原子以外の原子としては、たとえば酸素原子、炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
Rd1としては、直鎖状のアルキル基を構成する一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換されたフッ素化アルキル基であることが好ましく、直鎖状のアルキル基を構成する水素原子の全てがフッ素原子で置換されたフッ素化アルキル基(直鎖状のパーフルオロアルキル基)であることが好ましい。
When the chain alkyl group is a fluorinated alkyl group having a fluorine atom or a fluorinated alkyl group as a substituent, the fluorinated alkyl group preferably has 1 to 11 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms. The fluorinated alkyl group, which is more preferably ˜4, may contain an atom other than a fluorine atom. Examples of atoms other than fluorine atoms include oxygen atoms, carbon atoms, hydrogen atoms, sulfur atoms, and nitrogen atoms.
Rd 1 is preferably a fluorinated alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms constituting the linear alkyl group are substituted by fluorine atoms, and the hydrogen atom constituting the linear alkyl group It is preferable that all are fluorinated alkyl groups (linear perfluoroalkyl groups) substituted with fluorine atoms.
以下に(d1−1)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。 Preferred specific examples of the anion moiety of the component (d1-1) are shown below.
・・カチオン部
式(d1−1)中、Mm+は、m価の有機カチオンである。
Mm+の有機カチオンとしては、特に限定されず、例えば、前記一般式(ca−1)〜(ca−4)でそれぞれ表されるカチオンと同様のものが挙げられ、前記式(ca−1−1)〜(ca−1−63)でそれぞれ表されるカチオンが好ましい。
(d1−1)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
..Cation part In the formula (d1-1), M m + is an m-valent organic cation.
The organic cation of M m + is not particularly limited, and examples thereof include those similar to the cations represented by the general formulas (ca-1) to (ca-4), respectively, and the formula (ca-1- Cations represented by 1) to (ca-1-63) are preferable.
As the component (d1-1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
{(d1−2)成分}
・・アニオン部
式(d1−2)中、Rd2は、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられる。
ただし、Rd2における、S原子に隣接する炭素原子にはフッ素原子は結合していない(フッ素置換されていない)ものとする。これにより、(d1−2)成分のアニオンが適度な弱酸アニオンとなり、(D)成分のクエンチング能が向上する。
Rd2としては、置換基を有していてもよい脂肪族環式基であることが好ましく、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等から1個以上の水素原子を除いた基(置換基を有していてもよい);カンファー等から1個以上の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
Rd2の炭化水素基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、前記式(d1−1)のRd1における炭化水素基(芳香族炭化水素基、脂肪族炭化水素基)が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
{(D1-2) component}
.. Anion moiety In formula (d1-2), Rd 2 has a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a substituent. A chain-like alkenyl group which may be present, and the same groups as those for R 101 may be mentioned.
However, a fluorine atom is not bonded to a carbon atom adjacent to the S atom in Rd 2 (not fluorine-substituted). Thereby, the anion of (d1-2) component turns into a moderate weak acid anion, and the quenching ability of (D) component improves.
Rd 2 is preferably an aliphatic cyclic group which may have a substituent, and a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane or the like. (It may have a substituent); it is more preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from camphor or the like.
The hydrocarbon group of Rd 2 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydrocarbon group (aromatic hydrocarbon group, aliphatic hydrocarbon group) in Rd 1 of the formula (d1-1). The same thing as the substituent which may have is mentioned.
以下に(d1−2)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。 Preferred specific examples of the anion moiety of the component (d1-2) are shown below.
・・カチオン部
式(d1−2)中、Mm+は、m価の有機カチオンであり、前記式(d1−1)中のMm+と同様である。
(d1−2)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
..Cation part In the formula (d1-2), M m + is an m-valent organic cation, which is the same as M m + in the formula (d1-1).
As the component (d1-2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
{(d1−3)成分}
・・アニオン部
式(d1−3)中、Rd3は置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられ、フッ素原子を含む環式基、鎖状のアルキル基、又は鎖状のアルケニル基であることが好ましい。中でも、フッ素化アルキル基が好ましく、前記Rd1のフッ素化アルキル基と同様のものがより好ましい。
{(D1-3) component}
.. Anion moiety In formula (d1-3), Rd 3 has a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a substituent. A chain alkenyl group which may be the same as R 101, and is preferably a cyclic group containing a fluorine atom, a chain alkyl group, or a chain alkenyl group. Among them, a fluorinated alkyl group is preferable, and the same as the fluorinated alkyl group for Rd 1 is more preferable.
式(d1−3)中、Rd4は、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基であり、R101と同様のものが挙げられる。
中でも、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、環式基であることが好ましい。
Rd4におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。Rd4のアルキル基の水素原子の一部が水酸基、シアノ基等で置換されていてもよい。
Rd4におけるアルコキシ基は、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜5のアルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が挙げられる。なかでも、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
In formula (d1-3), Rd 4 may have a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a substituent. Examples of the chain alkenyl group include those similar to R 101 .
Among these, an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, or a cyclic group which may have a substituent is preferable.
The alkyl group in Rd 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group. Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. A part of the hydrogen atoms of the alkyl group of Rd 4 may be substituted with a hydroxyl group, a cyano group, or the like.
The alkoxy group in Rd 4 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n- Examples include butoxy group and tert-butoxy group. Of these, a methoxy group and an ethoxy group are preferable.
Rd4におけるアルケニル基は、上記R101と同様のものが挙げられ、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基が好ましい。これらの基はさらに置換基として、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基を有していてもよい。 Examples of the alkenyl group in Rd 4 include those similar to R 101 described above, and a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a 1-methylpropenyl group, and a 2-methylpropenyl group are preferable. These groups may further have, as a substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Rd4における環式基は、上記R101と同様のものが挙げられ、シクロペンタン、シクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた脂環式基、又は、フェニル基、ナフチル基等の芳香族基が好ましい。Rd4が脂環式基である場合、レジスト組成物が有機溶剤に良好に溶解することにより、リソグラフィー特性が良好となる。また、Rd4が芳香族基である場合、EUV等を露光光源とするリソグラフィーにおいて、該レジスト組成物が光吸収効率に優れ、感度やリソグラフィー特性が良好となる。 Examples of the cyclic group for Rd 4 include the same groups as those described above for R 101, and one or more hydrogen atoms are removed from a cycloalkane such as cyclopentane, cyclohexane, adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. An alicyclic group or an aromatic group such as a phenyl group or a naphthyl group is preferred. When Rd 4 is an alicyclic group, the resist composition is well dissolved in an organic solvent, whereby the lithography properties are improved. In addition, when Rd 4 is an aromatic group, in lithography using EUV or the like as an exposure light source, the resist composition is excellent in light absorption efficiency, and sensitivity and lithography characteristics are good.
式(d1−3)中、Yd1は、単結合、または2価の連結基である。
Yd1における2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基(脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基)、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が挙げられる。これらはそれぞれ、前記式(a2−1)におけるYa21の2価の連結基の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
Yd1としては、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、アルキレン基又はこれらの組み合わせであることが好ましい。アルキレン基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であることがより好ましく、メチレン基又はエチレン基であることがさらに好ましい。
In formula (d1-3), Yd 1 represents a single bond or a divalent linking group.
The divalent linking group in Yd 1 is not particularly limited, but may be a divalent hydrocarbon group (aliphatic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group) which may have a substituent, or a hetero atom containing 2 Valent linking groups and the like. These may be the same as those exemplified in the description of the divalent linking group of Ya 21 in the formula (a2-1).
Yd 1 is preferably a carbonyl group, an ester bond, an amide bond, an alkylene group, or a combination thereof. The alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group, and more preferably a methylene group or an ethylene group.
以下に(d1−3)成分のアニオン部の好ましい具体例を示す。 Preferred specific examples of the anion moiety of the component (d1-3) are shown below.
・・カチオン部
式(d1−3)中、Mm+は、m価の有機カチオンであり、前記式(d1−1)中のMm+と同様である。
(d1−3)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
..Cation part In the formula (d1-3), M m + is an m-valent organic cation, and is the same as M m + in the formula (d1-1).
As the component (d1-3), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(D1)成分は、上記(d1−1)〜(d1−3)成分のいずれか1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5〜10質量部であることが好ましく、0.5〜8質量部であることがより好ましく、1〜8質量部であることがさらに好ましい。
(D1)成分の含有量が好ましい下限値以上であると、特に良好なリソグラフィー特性及びレジストパターン形状が得られる。一方、上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。
As the component (D1), only one of the above components (d1-1) to (d1-3) may be used, or two or more may be used in combination.
The content of the component (D1) is preferably 0.5 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 8 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the component (A). More preferably, it is part by mass.
When the content of the component (D1) is not less than the preferable lower limit value, particularly good lithography characteristics and a resist pattern shape are obtained. On the other hand, when it is not more than the upper limit value, the sensitivity can be maintained well and the throughput is also excellent.
前記の(d1−1)成分、(d1−2)成分の製造方法は、特に限定されず、公知の方法により製造することができる。 The manufacturing method of said (d1-1) component and (d1-2) component is not specifically limited, It can manufacture by a well-known method.
(D1)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.5〜10.0質量部であることが好ましく、0.5〜8.0質量部であることがより好ましく、1.0〜8.0質量部であることがさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であると、特に良好なリソグラフィー特性及びレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。 The content of the component (D1) is preferably 0.5 to 10.0 parts by mass and more preferably 0.5 to 8.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). 1.0 to 8.0 parts by mass is even more preferable. When it is at least the lower limit of the above range, particularly good lithography properties and resist pattern shape can be obtained. When the amount is not more than the upper limit of the above range, the sensitivity can be maintained satisfactorily and the throughput is excellent.
・(D2)成分
(D)成分は、上記(D1)成分に該当しない含窒素有機化合物成分(以下「(D2)成分」という。)を含有していてもよい。
(D2)成分としては、酸拡散制御剤として作用するものであり、かつ、(D1)成分に該当しないものであれば特に限定されず、公知のものから任意に用いればよい。なかでも、脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜12であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNH3の水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキルアミンおよびアルキルアルコールアミンの具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;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−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デシルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミンが挙げられる。これらの中でも、炭素数5〜10のトリアルキルアミンがさらに好ましく、トリ−n−ペンチルアミン又はトリ−n−オクチルアミンが特に好ましい。
-(D2) component (D) component may contain the nitrogen-containing organic compound component (henceforth "(D2) component") which does not correspond to the said (D1) component.
The component (D2) is not particularly limited as long as it functions as an acid diffusion controller and does not correspond to the component (D1), and any known component may be used. Of these, aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred.
An aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include an amine (alkyl amine or alkyl alcohol amine) or a cyclic amine in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms.
Specific examples of alkylamines and alkyl alcohol amines include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di- -Dialkylamines such as n-heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine , Trialkylamines such as tri-n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, Li isopropanolamine, di -n- octanol amines, alkyl alcohol amines tri -n- octanol amine. Among these, a trialkylamine having 5 to 10 carbon atoms is more preferable, and tri-n-pentylamine or tri-n-octylamine is particularly preferable.
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
Examples of the cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
その他の脂肪族アミンとしては、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、トリエタノールアミントリアセテート等が挙げられ、トリエタノールアミントリアセテートが好ましい。 Other aliphatic amines include tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (2-methoxyethoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2 -(1-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, tris [2- {2- (2-hydroxy Ethoxy) ethoxy} ethyl] amine, triethanolamine triacetate and the like, and triethanolamine triacetate is preferable.
また、(D2)成分としては、芳香族アミンを用いてもよい。
芳香族アミンとしては、アニリン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾールまたはこれらの誘導体、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、2,6−ジイソプロピルアニリン、N−tert−ブトキシカルボニルピロリジン等が挙げられる。
As the component (D2), an aromatic amine may be used.
Aromatic amines include aniline, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, diphenylamine, triphenylamine, tribenzylamine, 2,6-diisopropylaniline, N-tert-butoxy. And carbonylpyrrolidine.
(D2)成分は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D2)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
(D2) A component may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
(D2) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component. By setting the content in the above range, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are improved.
(D)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態においてレジスト組成物が(D)成分を含有する場合、(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、0.1〜15質量部であることが好ましく、0.3〜12質量部であることがより好ましく、0.5〜12質量部であることがさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、レジスト組成物とした際、LWR等のリソグラフィー特性がより向上する。また、より良好なレジストパターン形状が得られる。前記範囲の上限値以下であると、感度を良好に維持でき、スループットにも優れる。
(D) A component may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
In this embodiment, when a resist composition contains (D) component, it is preferable that (D) component is 0.1-15 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, and 0.3 More preferably, it is -12 mass parts, and it is further more preferable that it is 0.5-12 mass parts.
When it is at least the lower limit of the above range, lithography properties such as LWR are further improved when a resist composition is used. Further, a better resist pattern shape can be obtained. When it is not more than the upper limit of the above range, the sensitivity can be maintained satisfactorily and the throughput is excellent.
(E)成分:
本実施形態において、レジスト組成物には、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下「(E)成分」という。)を含有させることができる。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、ホスフィン酸エステルやフェニルホスフィン酸などが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
(E) component:
In the present embodiment, the resist composition includes an organic carboxylic acid, a phosphorus oxo acid, and derivatives thereof as optional components for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape, retention stability over time, and the like. At least one compound (E) selected from the group consisting of (hereinafter referred to as “component (E)”) can be contained.
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid. Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of phosphinic acid derivatives include phosphinic acid esters and phenylphosphinic acid.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
(F)成分:
本実施形態において、レジスト組成物は、レジスト膜に撥水性を付与するため、フッ素添加剤(以下「(F)成分」という。)を含有していてもよい。
(F)成分としては、例えば、特開2010−002870号公報、特開2010−032994号公報、特開2010−277043号公報、特開2011−13569号公報、特開2011−128226号公報、に記載の含フッ素高分子化合物を用いることができる。
(F)成分としてより具体的には、下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)を有する重合体が挙げられる。前記重合体としては、下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)のみからなる重合体(ホモポリマー);下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と前記構成単位(a1)との共重合体;下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と、アクリル酸又はメタクリル酸から誘導される構成単位と、前記構成単位(a1)との共重合体;下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と前記構成単位(a4)との共重合体であることが好ましい。
ここで、下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と共重合される前記構成単位(a1)としては、1−エチル−1−シクロオクチル(メタ)アクリレート、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレートまたは前記式(a1−2−01)で表される構成単位が好ましい。
下記式(f1−1)で表される構成単位(f1)と共重合される前記構成単位(a4)としては、前記一般式(a4−1)〜(a4−5)でそれぞれ表される構成単位が好ましい。
(F) component:
In the present embodiment, the resist composition may contain a fluorine additive (hereinafter referred to as “component (F)”) in order to impart water repellency to the resist film.
Examples of the component (F) include JP 2010-002870 A, JP 2010-032994 A, JP 2010-277043 A, JP 2011-13569 A, and JP 2011-128226 A. The described fluorine-containing polymer compound can be used.
More specifically, examples of the component (F) include a polymer having a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1). As the polymer, a polymer (homopolymer) consisting only of the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1); the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1) and the above A copolymer with the structural unit (a1); a structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1); a structural unit derived from acrylic acid or methacrylic acid; and the structural unit (a1). Copolymer; a copolymer of the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1) and the structural unit (a4) is preferable.
Here, as the structural unit (a1) copolymerized with the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1), 1-ethyl-1-cyclooctyl (meth) acrylate, 2-methyl- 2-adamantyl (meth) acrylate or the structural unit represented by the formula (a1-2-01) is preferred.
The structural unit (a4) copolymerized with the structural unit (f1) represented by the following formula (f1-1) is a structure represented by each of the general formulas (a4-1) to (a4-5). Units are preferred.
式(f1−1)中、Rは前記同様である。Rとしては、水素原子またはメチル基が好ましい。
式(f1−1)中、Rf102およびRf103のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。Rf102およびRf103の炭素数1〜5のアルキル基としては、上記Rの炭素数1〜5のアルキル基と同様のものが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましい。Rf102およびRf103の炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基として、具体的には、上記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部が、ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。なかでもRf102およびRf103としては、水素原子、フッ素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、水素原子、フッ素原子、メチル基、またはエチル基が好ましい。
式(f1−1)中、nf1は1〜5の整数であって、1〜3の整数が好ましく、1又は2であることがより好ましい。
In formula (f1-1), R is the same as described above. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
In formula (f1-1), examples of the halogen atom for Rf 102 and Rf 103 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 include the same as the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R, and a methyl group or an ethyl group is preferable. Specific examples of the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of Rf 102 and Rf 103 include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with a halogen atom. Can be mentioned. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable. The inter alia Rf 102 and Rf 103, a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group of 1 to 5 carbon atoms is preferable, a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group or an ethyl group, preferred.
In formula (f1-1), nf 1 is an integer of 1 to 5, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
式(f1−1)中、Rf101はフッ素原子を含む有機基であって、フッ素原子を含む炭化水素基であることが好ましい。
フッ素原子を含む炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれであってもよく、炭素数は1〜20であることが好ましく、炭素数1〜15であることがより好ましく、炭素数1〜10が特に好ましい。
また、フッ素原子を含む炭化水素基は、当該炭化水素基における水素原子の25%以上がフッ素化されていることが好ましく、50%以上がフッ素化されていることがより好ましく、60%以上がフッ素化されていることが、浸漬露光時のレジスト膜の疎水性が高まることから、特に好ましい。
なかでも、Rf101としては、炭素数1〜6のフッ素化炭化水素基が特に好ましく、メチル基、−CH2−CF3、−CH2−CF2−CF3、−CH(CF3)2、−CH2−CH2−CF3、−CH2−CH2−CF2−CF2−CF2−CF3が最も好ましい。
In formula (f1-1), Rf 101 is an organic group containing a fluorine atom, and is preferably a hydrocarbon group containing a fluorine atom.
The hydrocarbon group containing a fluorine atom may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms. The carbon number of 1 to 10 is particularly preferable.
The hydrocarbon group containing a fluorine atom preferably has 25% or more of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group fluorinated, more preferably 50% or more fluorinated, and 60% or more. Fluorination is particularly preferable because the hydrophobicity of the resist film during immersion exposure is increased.
Among these, as Rf 101, particularly preferably a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a methyl group, -CH 2 -CF 3, -CH 2 -CF 2 -
(F)成分の重量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、1000〜50000が好ましく、5000〜40000がより好ましく、10000〜30000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
(F)成分の分散度(Mw/Mn)は、1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。
(F) As for the weight average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion reference | standard by a gel permeation chromatography), 1000-50000 are preferable, 5000-40000 are more preferable, and 10000-30000 are the most preferable. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
The dispersity (Mw / Mn) of the component (F) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.2 to 2.5.
(F)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(F)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.5〜10質量部の割合で用いられる。
(F) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(F) A component is normally used in the ratio of 0.5-10 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
本実施形態において、レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 In this embodiment, the resist composition further contains miscible additives as desired, such as additional resins for improving the performance of the resist film, dissolution inhibitors, plasticizers, stabilizers, colorants, and antihalation. Agents, dyes and the like can be added and contained as appropriate.
(S)成分:
本実施形態において、レジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下「(S)成分」ともいうことがある)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
たとえば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン(2−ヘプタノン)、メチルイソペンチルケトン、などのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤、ジメチルスルホキシド(DMSO)などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
なかでも、PGMEA、PGME、γ−ブチロラクトン、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶剤も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてEL又はシクロヘキサノンを配合する場合は、PGMEA:EL又はシクロヘキサノンの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は特に限定されず、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定される。一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が1〜20質量%、好ましくは2〜15質量%の範囲内となるように用いられる。
(S) component:
In the present embodiment, the resist composition can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as “(S) component”).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone (2-heptanone), methyl isopentyl ketone; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, di- Polyhydric alcohols such as propylene glycol; compounds having an ester bond such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, the polyhydric alcohols or compounds having the ester bond Monoalkyl ethers such as monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having an ether bond such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol monomethyl ether (PGME) among these; cyclic ethers such as dioxane, , Methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, etc .; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl Ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetole, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene And aromatic organic solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO).
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Of these, PGMEA, PGME, γ-butyrolactone, and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is also preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL or cyclohexanone is blended as the polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL or cyclohexanone is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. . Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3.
In addition, as the component (S), a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
(S) The usage-amount of a component is not specifically limited, It is a density | concentration which can be apply | coated to a board | substrate etc., and is suitably set according to a coating film thickness. Generally, it is used so that the solid content concentration of the resist composition is in the range of 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to a following example.
<樹脂成分の製造>
[共重合体(3)の合成]
シュレンク管に、アルゴン雰囲気下で0.194g(4.58mmol)のLiClと178gのテトラヒドロフラン(THF)を入れ、−78℃に冷却した。管内を脱水・脱気した後、アルゴン雰囲気下で、アニオン重合開始剤としてsec−BuLiを0.92mL(1.00mol/Lヘキサン・シクロヘキサン混合溶液,0.92mmol)、続いてモノマー(m31)(スチレン)18.76mL(163.23mmol)を投入後、−78℃で30分間撹拌を行った。撹拌後、ジフェニルエチレン(DPE)0.19mL(1.10mmol)を投入し、−78℃で30分間撹拌を行った。さらにモノマー(m21)(tert−ブチルメタクリレート)3.10mL(19.20mmol)を投入し、−78℃で180分間撹拌を行った。続いて、モノマー(m11)2.25mL(9.60mmol)を投入し、−78℃で180分間撹拌を行った。
撹拌後、−78℃で重合停止剤としてメタノール1.11mL(27.6mmol)を投入して反応を停止させた。
得られた反応重合液を、大量のメタノールに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体を大量のメタノールにて洗浄し、大量の純水にて洗浄後に乾燥して、目的物である共重合体(3)20.3g(収率93.2%)を得た。
<Manufacture of resin components>
[Synthesis of Copolymer (3)]
A Schlenk tube was charged with 0.194 g (4.58 mmol) of LiCl and 178 g of tetrahydrofuran (THF) under an argon atmosphere and cooled to -78 ° C. After dehydrating and degassing the inside of the tube, 0.92 mL (1.00 mol / L hexane / cyclohexane mixed solution, 0.92 mmol) of sec-BuLi as an anionic polymerization initiator in an argon atmosphere, followed by monomer (m31) ( Styrene) (18.76 mL, 163.23 mmol) was added, followed by stirring at −78 ° C. for 30 minutes. After stirring, 0.19 mL (1.10 mmol) of diphenylethylene (DPE) was added, and stirring was performed at −78 ° C. for 30 minutes. Further, 3.10 mL (19.20 mmol) of monomer (m21) (tert-butyl methacrylate) was added, and the mixture was stirred at −78 ° C. for 180 minutes. Subsequently, 2.25 mL (9.60 mmol) of monomer (m11) was added, and the mixture was stirred at −78 ° C. for 180 minutes.
After stirring, 1.11 mL (27.6 mmol) of methanol was added as a polymerization terminator at −78 ° C. to stop the reaction.
The obtained reaction polymerization liquid was dropped into a large amount of methanol to perform the operation of precipitating the polymer, the precipitated white powder was washed with a large amount of methanol, washed with a large amount of pure water and dried. 20.3 g (yield 93.2%) of the target copolymer (3) was obtained.
得られた共重合体(3)について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は27000であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.06であった。
カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=85/10/5であった。
また、共重合体(3)のガラス転移温度(Tg)を、CACheによるシミュレーションの計算値として求めた。具体的には、CAChe Work System Pro Version6.1.12.33により、MM geometry(MM2)、PM3 geometryを用いて構造最適化を行うことにより求めた。
About the obtained copolymer (3), the weight average molecular weight (Mw) of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 27000, and molecular weight dispersion degree (Mw / Mn) was 1.06.
The copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 85/10/5. It was.
Further, the glass transition temperature (Tg) of the copolymer (3) was determined as a calculated value of the simulation by CAChe. Specifically, it was determined by performing structural optimization using MM geometry (MM2) and PM3 geometry according to CAChe Work System Pro Version 6.1.2.33.
[共重合体(6)の合成]
シュレンク管に、アルゴン雰囲気下で0.239g(5.63mmol)のLiClと190gのテトラヒドロフラン(THF)を入れ、−78℃に冷却した。管内を脱水・脱気した後、アルゴン雰囲気下で、アニオン重合開始剤としてsec−BuLiを0.56mL(1.00mol/Lヘキサン・シクロヘキサン混合溶液,0.56mmol)、続いてモノマー(m31)(スチレン)10.2mL(88.91mmol)を投入後、−78℃で30分間撹拌を行った。撹拌後、ジフェニルエチレン(DPE)0.12mL(0.675mmol)を投入し、−78℃で30分間撹拌を行った。さらにモノマー(m12)0.79mL(4.68mmol)を投入し、0℃で180分間撹拌を行った。
撹拌後、−78℃で重合停止剤としてメタノール2.28mL(56.2mmol)を投入して反応を停止させた。
得られた反応重合液を、大量のメタノールに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体を大量のメタノールにて洗浄し、大量の純水にて洗浄後に乾燥して、目的物である共重合体(6)8.34g(収率83%)を得た。
[Synthesis of Copolymer (6)]
A Schlenk tube was charged with 0.239 g (5.63 mmol) of LiCl and 190 g of tetrahydrofuran (THF) under an argon atmosphere and cooled to -78 ° C. After dehydrating and degassing the inside of the tube, under an argon atmosphere, 0.56 mL (1.00 mol / L hexane / cyclohexane mixed solution, 0.56 mmol) of sec-BuLi as an anionic polymerization initiator, followed by monomer (m31) ( Styrene) 10.2 mL (88.91 mmol) was added, followed by stirring at −78 ° C. for 30 minutes. After stirring, 0.12 mL (0.675 mmol) of diphenylethylene (DPE) was added, and stirring was performed at −78 ° C. for 30 minutes. Further, 0.79 mL (4.68 mmol) of monomer (m12) was added and stirred at 0 ° C. for 180 minutes.
After stirring, 2.28 mL (56.2 mmol) of methanol was added as a polymerization terminator at −78 ° C. to stop the reaction.
The obtained reaction polymerization liquid was dropped into a large amount of methanol to perform the operation of precipitating the polymer, the precipitated white powder was washed with a large amount of methanol, washed with a large amount of pure water and dried. 8.34 g (yield 83%) of the target copolymer (6) was obtained.
得られた共重合体(6)について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は24000であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.08であった。
カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m=95/5であった。
また、共重合体(6)のガラス転移温度(Tg)を、CACheによるシミュレーションの計算値として求めた。具体的には、CAChe Work System Pro Version6.1.12.33により、MM geometry(MM2)、PM3 geometryを用いて構造最適化を行うことにより求めた。
About the obtained copolymer (6), the weight average molecular weight (Mw) of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 24000, and molecular weight dispersion degree (Mw / Mn) was 1.08.
The copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m = 95/5.
Further, the glass transition temperature (Tg) of the copolymer (6) was determined as a calculated value of simulation by CAChe. Specifically, it was determined by performing structural optimization using MM geometry (MM2) and PM3 geometry according to CAChe Work System Pro Version 6.1.2.33.
[共重合体(1)、(2)、(4)、(5)、(7)の合成]
共重合体(1)は、共重合体を構成する構成単位を提供する下記モノマーを、所定のモル比で用いた以外は、上記の[共重合体(6)の合成]と同様にして得た。
共重合体(2)、(4)、(5)及び(7)は、それぞれ、各共重合体を構成する構成単位を提供する下記モノマーを、所定のモル比で用いた以外は、上記の[共重合体(3)の合成]と同様にして得た。
尚、共重合体(1)〜(7)は、ブロック共重合体として得られた。
[Synthesis of Copolymers (1), (2), (4), (5), (7)]
The copolymer (1) was obtained in the same manner as in [Synthesis of the copolymer (6)] except that the following monomers providing the constituent units constituting the copolymer were used in a predetermined molar ratio. It was.
Copolymers (2), (4), (5) and (7) are the same as those described above except that the following monomers providing the constituent units constituting each copolymer were used in a predetermined molar ratio. It was obtained in the same manner as in [Synthesis of copolymer (3)].
Copolymers (1) to (7) were obtained as block copolymers.
[共重合体(8)、(9)の合成]
共重合体(8)、(9)は、それぞれ、各共重合体を構成する構成単位を提供する下記モノマーを所定のモル比で用い、重合開始剤としてアゾビスイソ酪酸ジメチル(V−601)を添加して、公知のラジカル重合を行うことにより得た。
共重合体(8)、(9)は、ランダム共重合体として得られた。
[Synthesis of Copolymers (8) and (9)]
Copolymers (8) and (9) are prepared by using the following monomers that provide constituent units constituting each copolymer in a predetermined molar ratio, and adding dimethyl azobisisobutyrate (V-601) as a polymerization initiator. Then, it was obtained by performing known radical polymerization.
Copolymers (8) and (9) were obtained as random copolymers.
得られた共重合体(1)〜(9)について、それぞれ、重量平均分子量(Mw)及び分子量分散度(Mw/Mn)を、GPC測定(標準ポリスチレン換算)により求めた。
また、得られた共重合体(1)〜(9)について、それぞれ、共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))を、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求めた。
About the obtained copolymers (1)-(9), the weight average molecular weight (Mw) and the molecular weight dispersion degree (Mw / Mn) were calculated | required by GPC measurement (standard polystyrene conversion), respectively.
In addition, for the obtained copolymers (1) to (9), the copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) was determined using the carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C). -NMR).
また得られた共重合体(1)〜(9)について、それぞれ、ガラス転移温度(Tg)を、CACheによるシミュレーションの計算値として求めた。具体的には、CAChe Work System Pro Version6.1.12.33により、MM geometry(MM2)、PM3 geometryを用いて構造最適化を行うことにより求めた。これらの結果を表1に併記した。 Moreover, about the obtained copolymers (1)-(9), the glass transition temperature (Tg) was calculated | required as a calculated value of the simulation by CAChe, respectively. Specifically, it was determined by performing structural optimization using MM geometry (MM2) and PM3 geometry according to CAChe Work System Pro Version 6.1.2.33. These results are also shown in Table 1.
<パターン厚肉化用ポリマー組成物の調製>
表2に示す各成分を混合して溶解し、パターン厚肉化用ポリマー組成物(以下単に「ポリマー組成物」とも表記する。)を調製した。いずれのポリマー組成物も、全固形分濃度(溶媒を除く総質量)を1.5質量%として調製した。
<Preparation of pattern thickening polymer composition>
Each component shown in Table 2 was mixed and dissolved to prepare a pattern thickening polymer composition (hereinafter also simply referred to as “polymer composition”). All polymer compositions were prepared with a total solid content concentration (total mass excluding solvent) of 1.5% by mass.
表2中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(X)−1〜(X)−9:上記の共重合体(1)〜(9)にそれぞれ対応。
(S)−1:酢酸ブチル/ガンマブチロラクトン=99.5/0.5(質量比)の混合溶剤。
(S)−2:酢酸ブチル。
Each abbreviation in Table 2 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(X) -1 to (X) -9: Corresponding to the copolymers (1) to (9), respectively.
(S) -1: Mixed solvent of butyl acetate / gamma butyrolactone = 99.5 / 0.5 (mass ratio).
(S) -2: butyl acetate.
<レジスト組成物の調製>
表3に示す各成分を混合して溶解し、化学増幅型レジスト組成物を調製した。
<Preparation of resist composition>
Each component shown in Table 3 was mixed and dissolved to prepare a chemically amplified resist composition.
表2中の各略号は以下の意味を有する。また、[ ]内の数値は配合量(質量部)である。
(A)−1:下記化学式(A)−1で表される高分子化合物。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は10000、分子量分散度(Mw/Mn)は1.56。13C−NMRにより求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n/o/p=30/10/20/30/10。
Each abbreviation in Table 2 has the following meaning. Moreover, the numerical value in [] is a compounding quantity (mass part).
(A) -1: a polymer compound represented by the following chemical formula (A) -1. The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement is 10,000, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) is 1.56. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by 13 C-NMR is 1 / m / n / o / p = 30/10/20/30/10.
(B)−1:下記化学式(B)−1で表される化合物からなる酸発生剤。
(D)−1:下記化学式(D)−1で表される化合物からなる酸拡散制御剤。
(F)−1:下記化学式(F)−1で表される含フッ素高分子化合物。GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は15000、分子量分散度(Mw/Mn)は1.78。13C−NMRにより求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m=50/50。
(S)−3:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート/プロピレングリコールモノメチルエーテル/シクロヘキサノン=45/30/25(質量比)の混合溶剤。
(B) -1: An acid generator composed of a compound represented by the following chemical formula (B) -1.
(D) -1: An acid diffusion controller comprising a compound represented by the following chemical formula (D) -1.
(F) -1: A fluorine-containing polymer compound represented by the following chemical formula (F) -1. The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement is 15000, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) is 1.78. The copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by 13 C-NMR is 1 / m = 50/50.
(S) -3: A mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether / cyclohexanone = 45/30/25 (mass ratio).
<レジストパターンの形成>
以下の一連の工程A、工程B、工程C及び工程Dにより、レジストプレパターンを厚肉化したレジストパターンを形成した。
<Formation of resist pattern>
By the following series of steps A, B, C, and D, a resist pattern having a thick resist pre-pattern was formed.
[工程A]
12インチのシリコンウェーハ上に、有機系反射防止膜組成物「ARC−29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚89nmの有機系反射防止膜を形成し、支持体を作製した。
次いで、該有機系反射防止膜上に、上記の化学増幅型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、温度110℃、60秒間の条件でプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。
次いで、該レジスト膜に、露光装置NSRX609B(ニコン社製;NA1.07,Annular)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、下記ターゲット(1)のマスクパターン(6%ハーフトーン)を介して選択的に照射した。
ターゲット(1):楕円形のホールパターン
楕円形のホール径 短軸方向(X方向)65nm(Pitch:110nm)
長軸方向(Y方向)174nm(Pitch:330nm)
次いで、温度85℃、60秒間の条件で露光後加熱(PEB)処理を行った。
次いで、酢酸ブチルを用いて13秒間の溶剤現像を行い、振り切り乾燥を行った。
その後、温度110℃で60秒間のベーク処理(ポストベーク)を行った。
その結果、レジストプレパターンとしてホールパターン(表面にカルボキシ基が露出した溶剤現像ネガ型レジストプレパターン)が形成された。
[Step A]
An organic antireflection film composition “ARC-29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) was applied onto a 12-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds. By drying, an organic antireflection film having a film thickness of 89 nm was formed, and a support was produced.
Next, the chemical amplification resist composition is applied onto the organic antireflection film using a spinner, and prebaked (PAB) is performed on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 60 seconds. By drying, a resist film having a thickness of 90 nm was formed.
Next, an ArF excimer laser (193 nm) is selectively applied to the resist film via the mask pattern (6% halftone) of the following target (1) using an exposure apparatus NSRX609B (Nikon Corporation; NA 1.07, Annular). Irradiated.
Target (1): elliptical hole pattern elliptical hole diameter minor axis direction (X direction) 65 nm (Pitch: 110 nm)
Long axis direction (Y direction) 174 nm (Pitch: 330 nm)
Subsequently, a post-exposure heating (PEB) treatment was performed under conditions of a temperature of 85 ° C. and 60 seconds.
Subsequently, the solvent development for 13 seconds was performed using butyl acetate, and it sprinkled off and dried.
Then, the baking process (post-baking) for 60 second was performed at the temperature of 110 degreeC.
As a result, a hole pattern (a solvent-developed negative resist prepattern with a carboxy group exposed on the surface) was formed as a resist prepattern.
[工程B]
次に、前記レジストプレパターンが形成された支持体上に、前記レジストプレパターンの全体を被覆するように、各例のポリマー組成物をそれぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ポリマー膜を形成した。このポリマー膜の塗布膜厚を平均60nmとした。
[Step B]
Next, the polymer composition of each example was apply | coated using the spinner so that the whole said resist pre pattern might be coat | covered on the support body in which the said resist pre pattern was formed, and the polymer film was formed. The coating thickness of this polymer film was an average of 60 nm.
[工程C]
次に、前記レジストプレパターン及びこれを被覆するポリマー膜を、温度(シュリンクベーク温度)100℃で60秒間加熱した。
[Step C]
Next, the resist prepattern and the polymer film covering the resist prepattern were heated at a temperature (shrink bake temperature) of 100 ° C. for 60 seconds.
[工程D]
次に、酢酸ブチルを用いて13秒間の溶剤現像を行った。
これにより、レジストプレパターンが厚肉化した、ホール径が縮小された微細なホールパターンが形成された。
[Step D]
Next, solvent development was performed for 13 seconds using butyl acetate.
As a result, a fine hole pattern in which the resist pre-pattern was thickened and the hole diameter was reduced was formed.
<厚肉化部分の幅(シュリンクボリューム:S.V.)の評価>
各レジストプレパターンと、工程D後の各ホールパターンと、について、測長SEM(走査型電子顕微鏡、加速電圧500V、商品名:CG5000、日立ハイテクノロジーズ社製)により、パターン上空から観察し、ターゲット(1)のパターンにおけるホール直径を測定した。
<Evaluation of the width of the thickened portion (shrink volume: SV)>
Each resist pre-pattern and each hole pattern after step D are observed from above the pattern with a length measurement SEM (scanning electron microscope, acceleration voltage 500 V, trade name: CG5000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) The hole diameter in the pattern of (1) was measured.
各ホールパターンにおける楕円形のホール部分について、X方向のシュリンクボリュームとY方向のシュリンクボリュームとの比(Y方向/X方向)を求めた。この結果を表4に示した。 The ratio of the shrink volume in the X direction to the shrink volume in the Y direction (Y direction / X direction) was determined for the elliptical hole portion in each hole pattern. The results are shown in Table 4.
表4において、実施例1〜4と比較例1との対比、実施例5と比較例2との対比、実施例6と比較例3との対比から、本発明を適用したレジストパターン形成方法によれば、より微細なパターンを良好な形状で形成できることが確認できる。 In Table 4, from the comparison between Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the comparison between Example 5 and Comparative Example 2, and the comparison between Example 6 and Comparative Example 3, the resist pattern forming method to which the present invention was applied was used. According to this, it can be confirmed that a finer pattern can be formed in a good shape.
1…支持体、
2…レジストプレパターン、
3…ポリマー膜、
3a…現像液不溶性層、
4…レジストパターン
1 ... support,
2 ... resist pre-pattern,
3 ... polymer film,
3a: developer insoluble layer,
4 ... resist pattern
Claims (8)
支持体上に、表面に極性基が露出したレジストプレパターンを形成する工程Aと、
前記レジストプレパターンを被覆するように、前記レジストプレパターンが形成された支持体上に、パターン厚肉化用ポリマー組成物を塗布してポリマー膜を形成する工程Bと、
前記レジストプレパターンの表面に現像液不溶性層を形成する工程Cと、
前記現像液不溶性層が表面に形成されたレジストプレパターン及びこれを被覆する前記ポリマー膜を現像して、前記レジストプレパターンを厚肉化したレジストパターンを形成する工程Dと、
を有し、
前記パターン厚肉化用ポリマー組成物は、第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体を含有し、
前記第1の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、
前記第2の構成単位及び前記第3の構成単位は、下式(α)を満たすことを特徴とする、レジストパターン形成方法。
ガラス転移温度(Tg2)<ガラス転移温度(Tg3)・・・(α)
Tg2:前記第2の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
Tg3:前記第3の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度 A method of forming a resist pattern with a thickened resist pre-pattern,
Forming a resist prepattern having a polar group exposed on the surface thereof on the support; and
Step B for forming a polymer film by applying a polymer composition for pattern thickening on a support on which the resist prepattern is formed so as to cover the resist prepattern;
Forming a developer insoluble layer on the surface of the resist prepattern; and
Developing the resist prepattern having the developer-insoluble layer formed on its surface and the polymer film covering the resist prepattern to form a resist pattern having a thickened resist prepattern; and
Have
The pattern thickening polymer composition contains a copolymer having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit,
The first structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist pre-pattern,
The resist pattern forming method, wherein the second structural unit and the third structural unit satisfy the following formula (α).
Glass transition temperature (Tg 2 ) <Glass transition temperature (Tg 3 ) (α)
Tg 2 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the second structural unit Tg 3 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the third structural unit
前記工程Cにおいて、前記第1の構成単位が有する中和性基と、前記レジストプレパターンの表面に露出した極性基と、が中和して、前記レジストプレパターン表面に現像液不溶性層を形成する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレジストパターン形成方法。 The first structural unit has a neutralizing group;
In the step C, the neutralizing group of the first structural unit and the polar group exposed on the surface of the resist prepattern are neutralized to form a developer insoluble layer on the resist prepattern surface. The resist pattern formation method as described in any one of Claims 1-3.
第1の構成単位と第2の構成単位と第3の構成単位とを有する共重合体を含有し、
前記第1の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、
前記第2の構成単位及び前記第3の構成単位は、下式(α)を満たすことを特徴とする、パターン厚肉化用ポリマー組成物。
ガラス転移温度(Tg2)<ガラス転移温度(Tg3)・・・(α)
Tg2:前記第2の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度
Tg3:前記第3の構成単位の繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度 A polymer composition for pattern thickening used to thicken a resist pre-pattern with exposed polar groups on the surface,
Containing a copolymer having a first structural unit, a second structural unit, and a third structural unit;
The first structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist pre-pattern,
The pattern-thickening polymer composition, wherein the second structural unit and the third structural unit satisfy the following formula (α).
Glass transition temperature (Tg 2 ) <Glass transition temperature (Tg 3 ) (α)
Tg 2 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the second structural unit Tg 3 : Glass transition temperature of homopolymer consisting of repeating structure of the third structural unit
支持体上に、表面に極性基が露出したレジストプレパターンを形成する工程Aと、
前記レジストプレパターンを被覆するように、前記レジストプレパターンが形成された支持体上に、パターン厚肉化用ポリマー組成物を塗布してポリマー膜を形成する工程Bと、
前記レジストプレパターンの表面に現像液不溶性層を形成する工程Cと、
前記現像液不溶性層が表面に形成されたレジストプレパターン及びこれを被覆する前記ポリマー膜を現像して、前記レジストプレパターンを厚肉化したレジストパターンを形成する工程Dと、
を有し、
前記パターン厚肉化用ポリマー組成物は、第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体を含有し、
前記第4の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、
前記第5の構成単位は、その繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度が109℃未満となることを特徴とする、レジストパターン形成方法。 A method of forming a resist pattern with a thickened resist pre-pattern,
Forming a resist prepattern having a polar group exposed on the surface thereof on the support; and
Step B for forming a polymer film by applying a polymer composition for pattern thickening on a support on which the resist prepattern is formed so as to cover the resist prepattern;
Forming a developer insoluble layer on the surface of the resist prepattern; and
Developing the resist prepattern having the developer-insoluble layer formed on its surface and the polymer film covering the resist prepattern to form a resist pattern having a thickened resist prepattern; and
Have
The pattern thickening polymer composition contains a copolymer having a fourth structural unit and a fifth structural unit,
The fourth structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist pre-pattern,
The method of forming a resist pattern, wherein the fifth structural unit has a glass transition temperature of a homopolymer having a repeating structure of less than 109 ° C.
第4の構成単位と第5の構成単位とを有する共重合体を含有し、
前記第4の構成単位は、前記レジストプレパターンの厚肉化機能を有する構成単位であり、
前記第5の構成単位は、その繰り返し構造からなるホモポリマーのガラス転移温度が109℃未満となることを特徴とする、パターン厚肉化用ポリマー組成物。 A polymer composition for pattern thickening used to thicken a resist pre-pattern with exposed polar groups on the surface,
Containing a copolymer having a fourth structural unit and a fifth structural unit;
The fourth structural unit is a structural unit having a thickening function of the resist pre-pattern,
The fifth constituent unit is a polymer composition for pattern thickening, characterized in that the homopolymer having the repeating structure has a glass transition temperature of less than 109 ° C.
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