JP2021107939A - Production method for composition for upper layer film formation, production method for photosensitive resin composition, pattern formation method, and manufacturing method for electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上層膜形成用組成物の製造方法、感光性樹脂組成物の製造方法、パターン形成方法、および、電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a composition for forming an upper layer film, a method for producing a photosensitive resin composition, a method for forming a pattern, and a method for producing an electronic device.
レジストの画像形成方法として化学増幅という画像形成方法が用いられている。ポジ型の化学増幅の画像形成方法を例に挙げて説明すると、露光で露光部の光酸発生剤が分解し酸を生成させ、露光後のベーク(PEB:Post Exposure Bake)でその発生酸を反応触媒として利用してアルカリ不溶の基をアルカリ可溶基に変化させ、アルカリ現像により露光部を除去する画像形成方法である。 An image forming method called chemical amplification is used as an image forming method of a resist. To explain the image formation method of positive chemical amplification as an example, the photoacid generator in the exposed area decomposes to generate acid in the exposure, and the generated acid is generated in the post-exposure bake (PEB: Post Exposure Bake). This is an image forming method in which an alkali-insoluble group is changed to an alkali-soluble group by using it as a reaction catalyst, and an exposed portion is removed by alkaline development.
化学増幅レジストを液浸露光に適用するにあたって、レジスト膜とレンズの間に上層膜を設ける方法が知られている。例えば、特許文献1では、所定の成分を含む上層膜形成用組成物を用いたパターン形成方法が開示されている。 When applying a chemically amplified resist to immersion exposure, a method of providing an upper layer film between the resist film and the lens is known. For example, Patent Document 1 discloses a pattern forming method using a composition for forming an upper layer film containing a predetermined component.
スキャン式の液浸露光においては、レンズの移動に追随して液浸液も移動する必要がある。しかし、スループット向上のためにスキャン速度の高速化を進めていくと、液浸液がレンズの移動に追随できなくなることがある。そのような問題に対して、所定の繰り返し単位を有するフッ素含有樹脂を含む、上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物を用いて、上層膜またはレジスト膜を形成する場合、液浸液のレンズへの追随可能速度を向上できることが提案されている。
一方で、本発明者らは、上記上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の塗布性について改善の余地があることを見出した。具体的には、上記上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物を基板上に塗布して形成された膜は、膜厚がばらつきやすい傾向にあることを知見した。特に、膜の外周部付近でこのような傾向は顕著だった。
In the scan type immersion exposure, it is necessary to move the immersion liquid in accordance with the movement of the lens. However, if the scanning speed is increased in order to improve the throughput, the immersion liquid may not be able to follow the movement of the lens. In order to solve such a problem, when an upper layer film or a resist film is formed by using a composition for forming an upper layer film or a photosensitive resin composition containing a fluorine-containing resin having a predetermined repeating unit, the immersion liquid is used. It has been proposed that the speed at which the lens can be followed can be improved.
On the other hand, the present inventors have found that there is room for improvement in the coatability of the upper layer film forming composition or the photosensitive resin composition. Specifically, it was found that the film thickness formed by applying the above-mentioned upper layer film forming composition or photosensitive resin composition onto a substrate tends to vary. In particular, such a tendency was remarkable near the outer peripheral portion of the film.
本発明は、優れた塗布性を有する上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の製造方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、パターン形成方法、および、電子デバイスの製造方法を提供することも課題とする。
An object of the present invention is to provide a method for producing a composition for forming an upper layer film or a photosensitive resin composition having excellent coatability.
Another object of the present invention is to provide a pattern forming method and a method for manufacturing an electronic device.
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、所定のろ過処理を実施することにより、所望の効果が得られることを見出した。
すなわち、以下に示す手段により上記課題を解決し得る。
As a result of diligent studies on the above problems, the present inventor has found that a desired effect can be obtained by carrying out a predetermined filtration treatment.
That is, the above problem can be solved by the means shown below.
(1) フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する第一のろ過工程、上記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて感光性樹脂組成物を調製する工程、および、上記感光性樹脂組成物をろ過する第二のろ過工程を含む感光性樹脂組成物の製造方法であって、上記フッ素含有樹脂が、後述する一般式(1)で表される繰り返し単位および一般式(2)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する、感光性樹脂組成物の製造方法。
(2) 上記フッ素含有樹脂が、後述する一般式(3)で表される繰り返し単位および一般式(4)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する、(1)に記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
(3) 上記第一のろ過工程において、ろ過に用いられるフィルタの孔径が0.5μm以下である、(1)または(2)に記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
(4) 上記第一のろ過工程が、第一のフィルタを用いて上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程1、および、第二のフィルタを用いて上記工程1を経た上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程2を含む、(1)〜(3)のいずれかに記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
(5) 上記第一のろ過工程が、さらに、第三のフィルタを用いて上記工程2を経た上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程3を含む、(4)に記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
(6) 上記第一のろ過工程が、フィルタを通過したフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに同じフィルタに導き、系内で循環させる循環ろ過工程を含む、(1)〜(5)のいずれかに記載の感光性樹脂組成物の製造方法。
(7) (1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法により得られた感光性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、上記レジスト膜を露光する工程、および、上記露光されたレジスト膜を現像する工程を含む、パターン形成方法。
(8) (7)に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
(9) フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する第一のろ過工程、上記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて上層膜形成用組成物を調製する工程、および、上記上層膜形成用組成物をろ過する第二のろ過工程を含む上層膜形成用組成物の製造方法であって、上記フッ素含有樹脂が、後述する一般式(1)で表される繰り返し単位および一般式(2)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する、上層膜形成用組成物の製造方法。
(10) 上記フッ素含有樹脂が、後述する一般式(3)で表される繰り返し単位および一般式(4)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する、(9)に記載の上層膜形成用組成物の製造方法。
(11) 上記第一のろ過工程において、ろ過に用いられるフィルタの孔径が0.5μm以下である、(9)または(10)に記載の上層膜形成用組成物の製造方法。
(12) 上記第一のろ過工程が、第一のフィルタを用いて上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程1、および、第二のフィルタを用いて上記工程1を経た上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程2を含む、(9)〜(11)のいずれかに記載の上層膜形成用組成物の製造方法。
(13) 上記第一のろ過工程が、さらに、第三のフィルタを用いて上記工程2を経た上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程3を含む、(12)に記載の上層膜形成用組成物の製造方法。
(14) 上記第一のろ過工程が、フィルタを通過したフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに同じフィルタに導き、系内で循環させる循環ろ過工程を含む、(9)〜(13)のいずれかに記載の上層膜形成用組成物の製造方法。
(15) レジスト膜の上に、(9)〜(14)のいずれかに記載の製造方法により得られた上層膜形成用組成物を用いて上層膜を形成する工程、上記レジスト膜を露光する工程、および、上記露光されたレジスト膜を現像する工程を含む、パターン形成方法。
(16) (15)に記載のパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法。
(1) A first filtration step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin, a step of preparing a photosensitive resin composition using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step, and the above-mentioned photosensitive. A method for producing a photosensitive resin composition, which comprises a second filtration step of filtering the resin composition, wherein the fluorine-containing resin is a repeating unit represented by the general formula (1) described later and the general formula (2). A method for producing a photosensitive resin composition, which comprises at least one selected from the group consisting of repeating units represented by.
(2) The fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (3) described later and a repeating unit represented by the general formula (4) (1). The method for producing a photosensitive resin composition according to.
(3) The method for producing a photosensitive resin composition according to (1) or (2), wherein the pore size of the filter used for filtration in the first filtration step is 0.5 μm or less.
(4) The first filtration step is a step 1 in which the solution containing the fluorine-containing resin is filtered using the first filter, and the fluorine-containing resin that has undergone the step 1 using the second filter. The method for producing a photosensitive resin composition according to any one of (1) to (3), which comprises the
(5) The photosensitive resin composition according to (4), wherein the first filtration step further comprises a
(6) Any of (1) to (5), wherein the first filtration step includes a circulation filtration step in which a solution containing a fluorine-containing resin that has passed through the filter is further guided to the same filter and circulated in the system. The method for producing a photosensitive resin composition according to.
(7) A step of forming a resist film using the photosensitive resin composition obtained by the production method according to any one of (1) to (6), a step of exposing the resist film, and a step of exposing the resist film. A pattern forming method including a step of developing a resist film.
(8) A method for manufacturing an electronic device, including the pattern forming method according to (7).
(9) A first filtration step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin, a step of preparing a composition for forming an upper layer film using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step, and the upper layer. A method for producing an upper layer film-forming composition, which comprises a second filtration step of filtering the film-forming composition, wherein the fluorine-containing resin is a repeating unit and a general formula represented by the general formula (1) described later. A method for producing a composition for forming an upper layer film, which comprises at least one selected from the group consisting of the repeating units represented by (2).
(10) The fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (3) described later and a repeating unit represented by the general formula (4) (9). The method for producing a composition for forming an upper layer film according to.
(11) The method for producing an upper layer film forming composition according to (9) or (10), wherein the pore size of the filter used for filtration in the first filtration step is 0.5 μm or less.
(12) In the first filtration step, the first filter is used to filter the solution containing the fluorine-containing resin, and the second filter is used to filter the fluorine-containing resin that has undergone the first step. The method for producing an upper layer film forming composition according to any one of (9) to (11), which comprises
(13) The upper layer film forming according to (12), wherein the first filtration step further includes a
(14) Any of (9) to (13), wherein the first filtration step includes a circulation filtration step in which the solution containing the fluorine-containing resin that has passed through the filter is further guided to the same filter and circulated in the system. The method for producing an upper layer film forming composition according to.
(15) A step of forming an upper layer film on a resist film using the composition for forming an upper layer film obtained by the production method according to any one of (9) to (14), exposing the resist film. A pattern forming method comprising a step and a step of developing the exposed resist film.
(16) A method for manufacturing an electronic device, including the pattern forming method according to (15).
本発明によれば、優れた塗布性を有する上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の製造方法を提供できる。
また、本発明によれば、パターン形成方法、および、電子デバイスの製造方法を提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a composition for forming an upper layer film or a photosensitive resin composition having excellent coatability.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a pattern forming method and a method for manufacturing an electronic device.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
なお、本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基とともに置換基を有する基をも含む。例えば、「アルキル基」は、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも含む。
本明細書中における「活性光線」または「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、または、電子線等を意味する。また、本明細書中における光とは、活性光線または放射線を意味する。また、本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、または、EUV光等による露光のみならず、電子線、または、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
本明細書中における、フィルタの「孔径」とは、メーカーの公称径値、または、それに基づく値である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および分散度(Mw/Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)装置(東ソー製HLC−8120GPC)によるGPC測定(溶媒:THF(テトラヒドロフラン)、流量(サンプル注入量):10μl、カラム:東ソー社製TSK gel Multipore HXL−M(×4本)、カラム温度:40℃、流速:1.0mL/分、検出器:示差屈折率(RI)検出器)によるポリスチレン換算値として定義される。
本明細書において表記される二価の基(例えば、−COO−)の結合方向は特に制限されない。例えば、後述する一般式(1)中のLが−COO−である場合、R2側に結合している位置を*1、R3側に結合している位置を*2とすると、Lは*1−O−CO−*2であってもよく、*1−CO−O−*2であってもよい。
本明細書において、「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
In addition, in the notation of a group (atomic group) in this specification, the notation which does not describe substitution and non-substitution includes a group having a substituent as well as a group having no substituent. For example, the "alkyl group" includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
As used herein, the term "active ray" or "radiation" means, for example, the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams, or the like. .. Further, the term "light" as used herein means an active ray or radiation. Further, unless otherwise specified, the term "exposure" in the present specification means not only exposure with far ultraviolet rays, X-rays, EUV light, etc. represented by mercury lamps and excimer lasers, but also electron beams or ion beams. Drawing with particle beams such as, etc. is also included in the exposure.
In the present specification, the "hole diameter" of the filter is the manufacturer's nominal diameter value or a value based on the nominal diameter value.
In the present specification, the weight average molecular weight (Mw), the number average molecular weight (Mn), and the degree of dispersion (Mw / Mn) are measured by GPC (solvent: THF) by a GPC (Gel Permeation Chromatography) apparatus (HLC-8120 GPC manufactured by Toso). (Tetrahydrofuran), flow rate (sample injection amount): 10 μl, column: TSK gel multipore HXL-M (× 4) manufactured by Toso Co., Ltd., column temperature: 40 ° C., flow velocity: 1.0 mL / min, detector: differential refractometer It is defined as a polystyrene conversion value by (RI) detector).
The binding direction of the divalent group (for example, -COO-) described in the present specification is not particularly limited. For example, when L in the general formula (1) described later is -COO-, if the position bonded to the R 2 side is * 1 and the position bonded to the R 3 side is * 2, L is It may be * 1-O-CO- * 2 or * 1-CO-O- * 2.
In the present specification, "~" is used to mean that the numerical values described before and after it are included as the lower limit value and the upper limit value.
本発明の製造方法によって得られた、後述する一般式(1)または(2)で表される繰り返し単位を有するフッ素含有樹脂(以下、単に「フッ素含有樹脂」ともいう)を含む上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の塗布性が良好である。
本発明者は、上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の塗布性は、上記フッ素含有樹脂に大きく影響されることを知見した。具体的には、上記フッ素含有樹脂は凝集力が高いため高分子凝集体が生じやすく、このような高分子凝集体が、上記上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の塗布性に影響を及ぼしていると本発明者は知見している。そこで本発明者は、上記高分子凝集体の含有量が少ない上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の調製を試みた。
本発明者は、上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物を調製する前段階に、フッ素含有樹脂を含む溶液を第一のろ過工程に供し、得られたろ液を用いて上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物を調製する本発明の製造方法を見出した。上記方法によれば、単に調製後の上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物をろ過する方法よりも、より効果的に高分子凝集体を除去できると考えられている。結果として、上記方法を用いて得られた上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物は、塗布性が優れている。
つまり、本発明の製造方法は、上述したように所定のフッ素含有樹脂を用いた場合の問題点を把握し、ろ過すべき対象としてそのフッ素含有樹脂を選択したことにより、より効率的に塗布性に優れた上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物を得ることを可能としている。
For forming an upper layer film containing a fluorine-containing resin (hereinafter, also simply referred to as “fluorine-containing resin”) having a repeating unit represented by the general formula (1) or (2) described later, which is obtained by the production method of the present invention. The coating property of the composition or the photosensitive resin composition is good.
The present inventor has found that the coatability of the upper layer film forming composition or the photosensitive resin composition is greatly affected by the fluorine-containing resin. Specifically, since the fluorine-containing resin has a high cohesive force, polymer aggregates are likely to be generated, and such polymer aggregates affect the coatability of the upper layer film forming composition or the photosensitive resin composition. The present inventor knows that this is caused by. Therefore, the present inventor has attempted to prepare a composition for forming an upper layer film or a photosensitive resin composition having a small content of the polymer aggregates.
The present inventor applies a solution containing a fluorine-containing resin to a first filtration step before preparing a composition for forming an upper layer film or a photosensitive resin composition, and uses the obtained filtrate for forming an upper layer film. We have found a production method of the present invention for preparing a composition or a photosensitive resin composition. According to the above method, it is considered that the polymer aggregates can be removed more effectively than the method of simply filtering the prepared upper layer film forming composition or the photosensitive resin composition. As a result, the upper layer film forming composition or the photosensitive resin composition obtained by using the above method has excellent coatability.
That is, the production method of the present invention grasps the problems when a predetermined fluorine-containing resin is used as described above, and selects the fluorine-containing resin as the target to be filtered, so that the coating property can be applied more efficiently. It is possible to obtain an excellent composition for forming an upper layer film or a photosensitive resin composition.
〔第一実施形態(上層膜形成用組成物の製造方法)〕
本発明の第一実施形態は、上層膜形成用組成物の製造方法に関する。
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法は、以下の工程を含む。
第一のろ過工程:フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する第一のろ過工程
調製工程:第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて上層膜形成用組成物を調製する工程
第二のろ過工程:上記上層膜形成用組成物をろ過する第二のろ過工程
以下、各工程について詳述する。
[First Embodiment (Method for producing a composition for forming an upper layer film)]
The first embodiment of the present invention relates to a method for producing a composition for forming an upper layer film.
The method for producing the composition for forming an upper layer film of the present invention includes the following steps.
First filtration step: First filtration step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin Preparation step: A step of preparing a composition for forming an upper layer film using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step. Second Filtration Step: Second Filtration Step for Filtering the Upper Layer Film Forming Composition Each step will be described in detail below.
<第一のろ過工程>
第一のろ過工程は、フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程である。上記フッ素含有樹脂は、後述する一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する。フッ素含有樹脂、ならびに、一般式(1)および(2)の詳細については後段にまとめて示す。
<First filtration process>
The first filtration step is a step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin. The fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of repeating units represented by the general formulas (1) and (2) described later. The details of the fluorine-containing resin and the general formulas (1) and (2) are shown in the latter part.
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法において用いられるフィルタの孔径は、ろ過に要する時間、および、高分子凝集体を溶液中から除去する能力の兼ね合いを考慮した上で効率が優れる(以下、「ろ過効率が優れる」ともいう)点から、0.5μm以下が好ましく、0.001〜0.5μmがより好ましく、0.001〜0.2μmがさらに好ましい。 The pore size of the filter used in the method for producing the composition for forming an upper layer film of the present invention is excellent in efficiency in consideration of the balance between the time required for filtration and the ability to remove polymer aggregates from the solution (hereinafter,). From the viewpoint of "excellent filtration efficiency"), 0.5 μm or less is preferable, 0.001 to 0.5 μm is more preferable, and 0.001 to 0.2 μm is further preferable.
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法において用いられるフィルタの材質は、特に制限されず、具体例としては、ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン、および、ポリプロピレン等)、ポリアミド樹脂(ナイロン等)、および、含フッ素樹脂が挙げられる。中でも、フィルタの材質としては、ポリエチレン、または、ナイロンが好ましい。 The material of the filter used in the method for producing the composition for forming an upper layer film of the present invention is not particularly limited, and specific examples thereof include polyolefin resin (polyethylene and polypropylene, etc.), polyamide resin (nylon, etc.), and Fluororesin-containing resin can be mentioned. Among them, polyethylene or nylon is preferable as the material of the filter.
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法における第一のろ過工程は、ろ過効率が優れる点から、工程1および工程2を含むのが好ましく、工程1〜工程3を含むのがより好ましい。
工程1:第一のフィルタを用いてフッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程
工程2:第二のフィルタを用いて上記工程1を経たフッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程
工程3:第三のフィルタを用いて上記工程2を経たフッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程
また、工程3以降に、さらに異なるフィルタを用いて、さらにフッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程を実施してもよい。
The first filtration step in the method for producing the composition for forming an upper layer film of the present invention preferably includes
Step 1: A step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin using a first filter Step 2: A step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the above step 1 using a second filter Step 3:
上記工程1は、第一のフィルタを用いて、フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程である。第一フィルタは、上述したようなフィルタを好適に用いることができる。 The step 1 is a step of filtering the solution containing the fluorine-containing resin using the first filter. As the first filter, the filter as described above can be preferably used.
上記工程2は、第一のフィルタを用いてろ過されたフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに、第一のフィルタとは異なる第二のフィルタを用いてろ過する工程である。
ここで、第二のフィルタは、第一のフィルタと孔径が異なってもよいし、第一のフィルタと材質が異なってもよい。
The
Here, the second filter may have a different pore diameter from the first filter, or may have a different material from the first filter.
ろ過効率が優れる点から、第二のフィルタの孔径は、第一のフィルタの孔径よりも小さいことが好ましい。
具体的には、第二のフィルタの孔径は、ろ過効率が優れる点から、0.001〜0.2μmが好ましく、0.001〜0.1μmがより好ましい。
また、第二のフィルタの孔径と、第一のフィルタの孔径との差は、0.001〜0.1μmが好ましい。
From the viewpoint of excellent filtration efficiency, the pore size of the second filter is preferably smaller than the pore size of the first filter.
Specifically, the pore size of the second filter is preferably 0.001 to 0.2 μm, more preferably 0.001 to 0.1 μm, from the viewpoint of excellent filtration efficiency.
The difference between the pore diameter of the second filter and the pore diameter of the first filter is preferably 0.001 to 0.1 μm.
第二のフィルタの材質は、第一のフィルタと異なる材質であることが好ましい。例えば、第一のフィルタがポリオレフィン樹脂製であり、第二のフィルタがポリアミド樹脂製であることが好ましい。
ポリオレフィン樹脂製フィルタは、通常その孔径により不純物を除去する。一方、ポリアミド樹脂製フィルタは、その樹脂のアミド部分に吸着作用を有し、上記吸着作用も不純物除去に寄与すると言われている。異なる特性のフィルタを併用することで、より効率よく高分子凝集体を除去できる。
The material of the second filter is preferably a material different from that of the first filter. For example, it is preferable that the first filter is made of a polyolefin resin and the second filter is made of a polyamide resin.
Polyolefin resin filters usually remove impurities by their pore size. On the other hand, the polyamide resin filter has an adsorption action on the amide portion of the resin, and it is said that the adsorption action also contributes to the removal of impurities. By using filters with different characteristics together, polymer aggregates can be removed more efficiently.
上記工程3は、第一のフィルタおよび第二のフィルタを用いてろ過されたフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに、第一のフィルタおよび第二のフィルタとは異なる第三のフィルタを用いてろ過する工程である。
ここで、第三のフィルタは、第一のフィルタおよび第二のフィルタと孔径が異なってもよいし、第一のフィルタおよび第二のフィルタと材質が異なってもよい。
In
Here, the third filter may have a different pore diameter from the first filter and the second filter, or may have a different material from the first filter and the second filter.
ろ過効率が優れる点から、第三のフィルタの孔径は、第一のフィルタの孔径より小さいことが好ましく、第一のフィルタおよび第二のフィルタのいずれの孔径よりも小さいことがより好ましい。
具体的には、第三のフィルタの孔径は、0.001〜0.2μmが好ましく、0.001〜0.1μmがより好ましい。
また、第三のフィルタの孔径と、第一のフィルタの孔径との差は、0.001〜0.1μmが好ましい。
第三のフィルタの材質は、例えば、第一のフィルタの材質と同じであってよい。
上述の通り、工程3以降に、さらに異なるフィルタを用いて、さらにフッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程を実施してもよい。
From the viewpoint of excellent filtration efficiency, the pore size of the third filter is preferably smaller than the pore size of the first filter, and more preferably smaller than the pore size of either the first filter or the second filter.
Specifically, the pore size of the third filter is preferably 0.001 to 0.2 μm, more preferably 0.001 to 0.1 μm.
The difference between the pore diameter of the third filter and the pore diameter of the first filter is preferably 0.001 to 0.1 μm.
The material of the third filter may be, for example, the same as the material of the first filter.
As described above, after
第一のろ過工程は、フィルタを通過したフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに同じフィルタに導き、系内で循環させる循環ろ過工程を含むことも好ましい。
具体的には、例えば、第一のろ過工程は、工程1を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに同じ第一のフィルタに導き、系内を循環させる循環ろ過工程を含んでもよい。また、第一のろ過工程は、工程2を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに第一のフィルタまたは第二のフィルタに導き、系内を循環させる循環ろ過工程を含んでもよい。第一のろ過工程は、工程3を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに第一のフィルタ、第二のフィルタ、または、第三のフィルタに導き、系内を循環させる循環ろ過工程を含んでもよい。
第一のろ過工程中に複数の循環ろ過工程を併用してもよい。例えば、工程3を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに第一のフィルタに導き、系内を循環させる循環ろ過工程の中に、同時に、工程2を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を、さらに第二のフィルタに導き、系内を循環させる循環ろ過工程を有していてもよい。
循環回数は、高分子凝集体の除去率と生産性の観点から適宜調整でき、特に制限はないが、2〜20が好ましく、3〜15がより好ましく、4〜10がさらに好ましい。
なお、循環ろ過工程を実施する場合における、循環回数は、[フッ素含有樹脂を含む溶液の循環ろ過工程に供されたフィルタのうちの任意の1つのフィルタによるろ過積算量/循環ろ過工程に供したフッ素含有樹脂を含む溶液の量]を意味する。
It is also preferable that the first filtration step includes a circulation filtration step in which the solution containing the fluorine-containing resin that has passed through the filter is further guided to the same filter and circulated in the system.
Specifically, for example, the first filtration step may include a circulation filtration step in which the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone step 1 is further guided to the same first filter and circulated in the system. Further, the first filtration step may include a circulation filtration step in which the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the
A plurality of circulation filtration steps may be used in combination during the first filtration step. For example, the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone
The number of circulations can be appropriately adjusted from the viewpoint of the removal rate of polymer aggregates and productivity, and is not particularly limited, but is preferably 2 to 20, more preferably 3 to 15, and even more preferably 4 to 10.
In addition, in the case of carrying out the circulation filtration step, the number of circulations is [the total amount of filtration by any one of the filters used in the circulation filtration step of the solution containing fluorine-containing resin / the circulation filtration step. Amount of solution containing a fluorine-containing resin].
以下に、第一のろ過工程の実施形態の例について図面を参照して説明する。図1〜4は、第一のろ過工程に用いられる装置の概略図である。 Hereinafter, an example of the embodiment of the first filtration step will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are schematic views of the apparatus used in the first filtration step.
図1の装置は、工程1のみを実施し、循環ろ過工程を実施しない態様の第一のろ過工程に用いられる装置である。
図1の装置では、タンク1、ポンプ2、および、第一のフィルタが設置されたカラム100が、流路5〜7で接続されている。さらに、流路7に、流量計3、および、充填口8が設置されている。ポンプ2を駆動させることにより、タンク1に充填されたフッ素含有樹脂を含む溶液は第一のフィルタが設置されたカラム100を通過し、カラム100を通過したフッ素含有樹脂を含む溶液が処理液充填容器4に充填されるようになっている。
The apparatus of FIG. 1 is an apparatus used for the first filtration step of the embodiment in which only step 1 is carried out and the circulation filtration step is not carried out.
In the device of FIG. 1, the tank 1, the
図2の装置は、工程1〜3を実施し、循環ろ過工程を実施しない態様の第一のろ過工程に用いられる装置である。
図2の装置では、タンク1、ポンプ2、第一のフィルタが設置されたカラム100、第二のフィルタが設置されたカラム200、および、第三のフィルタが設置されたカラム300が、流路5、6、7、9、および、10で接続されている。さらに、流路7に、流量計3、および、充填口8が設置されている。ポンプ2を駆動させることにより、タンク1に充填されたフッ素含有樹脂を含む溶液はカラム100、カラム200、および、カラム300を通過し、カラム300を通過したフッ素含有樹脂を含む溶液が処理液充填容器4に充填されるようになっている。
The apparatus of FIG. 2 is an apparatus used for the first filtration step of the embodiment in which steps 1 to 3 are carried out and the circulation filtration step is not carried out.
In the apparatus of FIG. 2, the tank 1, the
図3の装置は、工程1を実施し、かつ、循環ろ過工程を実施する態様の第一のろ過工程に用いられる装置である。
図3の装置では、タンク1、ポンプ2、および、第一のフィルタが設置されたカラム100が、流路5〜7で接続されている。
また、流路7は、タンク1にも接続されており、ポンプ2を駆動させることにより、タンク1内に収容されたフッ素含有樹脂を含む溶液が、系内で循環されるようになっている。さらに、流路7に、充填口8が設置されており、所定の循環ろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液が処理液充填容器4に充填されるようになっている。
ここで、所定の循環回数を達成できるように、ポンプの駆動開始時点では充填口8は閉じられていることが多い。
循環回数は流路7に設置された流量計3を用いて計算できる。
The apparatus of FIG. 3 is an apparatus used for the first filtration step of the embodiment in which the step 1 is carried out and the circulation filtration step is carried out.
In the device of FIG. 3, the tank 1, the
Further, the flow path 7 is also connected to the tank 1, and by driving the
Here, the filling
The number of circulations can be calculated using the
図4の装置は、工程1〜3を実施し、かつ、循環ろ過工程を実施する態様の第一のろ過工程に用いられる装置である。
図4の装置では、タンク1、ポンプ2、第一のフィルタが設置されたカラム100、第二のフィルタが設置されたカラム200、および、第三のフィルタが設置されたカラム300が、流路5、6、7、9、および、10で接続されている。
また、流路7は、タンク1にも接続されており、ポンプ2を駆動させることにより、タンク1内に収容されたフッ素含有樹脂を含む溶液が、系内で循環されるようになっている。さらに、流路7に、充填口8が設置されており、所定の循環ろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液が処理液充填容器4に充填されるようになっている。
ここで、所定の循環回数を達成できるように、ポンプの駆動開始時点では充填口8は閉じられていることが多い。
循環回数は流路7に設置された流量計3を用いて計算できる。
The apparatus of FIG. 4 is an apparatus used for the first filtration step of the embodiment in which steps 1 to 3 are carried out and the circulation filtration step is carried out.
In the apparatus of FIG. 4, the tank 1, the
Further, the flow path 7 is also connected to the tank 1, and by driving the
Here, the filling
The number of circulations can be calculated using the
フッ素含有樹脂を含む溶液に含まれる溶剤は、フッ素含有樹脂を溶解できる溶剤であれば特に制限はないが、上層膜形成用組成物に用いられる溶剤が好ましい。中でも、ジイソアミルエーテルがより好ましい。上層膜形成用組成物に使用される溶剤については後述する。
第一のろ過工程に供されるフッ素含有樹脂を含む溶液中の、フッ素含有樹脂の含有量は、ろ過効率が優れる点から、フッ素含有樹脂を含む溶液全質量に対して、0.1〜30質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましい。
The solvent contained in the solution containing the fluorine-containing resin is not particularly limited as long as it can dissolve the fluorine-containing resin, but the solvent used in the composition for forming the upper layer film is preferable. Of these, diisoamyl ether is more preferable. The solvent used in the composition for forming the upper layer film will be described later.
The content of the fluorine-containing resin in the solution containing the fluorine-containing resin used in the first filtration step is 0.1 to 30 with respect to the total mass of the solution containing the fluorine-containing resin from the viewpoint of excellent filtration efficiency. It is preferably by mass%, more preferably 1 to 20% by mass.
<調製工程>
上記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて、上層膜形成用組成物を調製する。
上層膜形成用組成物の調製方法は、第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いれば特に制限されず、第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液と所定の成分を混合することにより上層膜形成用組成物が調製される。
上層膜形成用組成物の詳細については後述する。
<Preparation process>
A composition for forming an upper layer film is prepared using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step.
The method for preparing the composition for forming an upper layer film is not particularly limited as long as a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step is used, and a solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step and a predetermined component are used. By mixing, a composition for forming an upper layer film is prepared.
Details of the composition for forming an upper layer film will be described later.
<第二のろ過工程>
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法は、調製された上層膜形成用組成物を、さらにろ過する第二のろ過工程を含む。
第二のろ過工程でも、第一のろ過工程に使用可能なフィルタと、同様のフィルタを好適に使用できる。
第二のろ過工程でも、第一のろ過工程と同様に、複数のフィルタを用いた、複数の工程を含んでもよいし、循環ろ過工程を含んでもよい。
第二のろ過工程で用いられるフィルタの孔径は、ろ過効率が優れる点で、0.5μm以下が好ましく、0.001〜0.5μmがより好ましく、0.001〜0.1μmがさらに好ましい。
<Second filtration process>
The method for producing an upper layer film forming composition of the present invention includes a second filtration step of further filtering the prepared upper layer film forming composition.
Also in the second filtration step, a filter similar to the filter that can be used in the first filtration step can be preferably used.
Similar to the first filtration step, the second filtration step may include a plurality of steps using a plurality of filters, or may include a circulation filtration step.
The pore size of the filter used in the second filtration step is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.001 to 0.5 μm, and even more preferably 0.001 to 0.1 μm in terms of excellent filtration efficiency.
なお、各工程において、フッ素含有樹脂を含む溶液または上層膜形成用組成物がろ過に供される前および/または後に、フッ素含有樹脂を含む溶液または上層膜形成用組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法を用いて製造された上層膜形成用組成物は、塗布性に優れ、均一な膜厚を有する上層膜を形成できる。
In each step, the solution containing the fluorine-containing resin or the composition for forming the upper layer film is degassed before and / or after the solution containing the fluorine-containing resin or the composition for forming the upper layer film is subjected to filtration. Etc. may be performed.
The upper layer film forming composition produced by using the method for producing an upper layer film forming composition of the present invention has excellent coatability and can form an upper layer film having a uniform film thickness.
〔第二実施形態(感光性樹脂組成物の製造方法)〕
本発明の第二実施形態は、感光性樹脂組成物の製造方法に関する。
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法は、以下の工程を含む。
第一のろ過工程:フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する第一のろ過工程
調製工程:第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて感光性樹脂組成物を調製する工程
第二のろ過工程:上記感光性樹脂組成物をろ過する第二のろ過工程
以下、各工程について詳述する。
[Second embodiment (method for producing a photosensitive resin composition)]
The second embodiment of the present invention relates to a method for producing a photosensitive resin composition.
The method for producing a photosensitive resin composition of the present invention includes the following steps.
First filtration step: First filtration step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin Preparation step: A step of preparing a photosensitive resin composition using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step. Filtration step: Second filtration step for filtering the photosensitive resin composition The following describes each step in detail.
<第一のろ過工程>
第一のろ過工程は、フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程である。上記フッ素含有樹脂は、後述する一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する。フッ素含有樹脂、ならびに、一般式(1)および(2)の詳細については後段にまとめて示す。
<First filtration process>
The first filtration step is a step of filtering a solution containing a fluorine-containing resin. The fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of repeating units represented by the general formulas (1) and (2) described later. The details of the fluorine-containing resin and the general formulas (1) and (2) are shown in the latter part.
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法において用いられるフィルタの好適な孔径は、上記上層膜形成用組成物の製造方法において用いられるフィルタの孔径の好適な範囲と同様である。
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法において用いられるフィルタの好適な材質は、上記上層膜形成用組成物の製造方法において用いられるフィルタの好適な材質と同様である。
The suitable pore size of the filter used in the method for producing the photosensitive resin composition of the present invention is the same as the preferable range of the pore size of the filter used in the method for producing the composition for forming an upper layer film.
The suitable material of the filter used in the method for producing the photosensitive resin composition of the present invention is the same as the suitable material for the filter used in the method for producing the composition for forming an upper layer film.
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法における第一のろ過工程は、ろ過効率が優れる点から、工程1および工程2を含むのが好ましく、工程1〜工程3を含むのがより好ましい。
工程1:第一のフィルタを用いて上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程
工程2:第二のフィルタを用いて上記工程1を経た上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程
工程3:第三のフィルタを用いて上記工程2を経た上記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程
また、工程3以降に、さらに異なるフィルタを用いて、さらにフッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程を実施してもよい。
The first filtration step in the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention preferably includes
Step 1: Filter the solution containing the fluorine-containing resin using the first filter Step 2: Filter the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the step 1 using the second filter Step 3: Step of filtering the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法が含む第一のろ過工程における工程1〜3は、上述した上層膜形成用組成物の製造方法が含む第一のろ過工程における工程1〜3と同様に実施でき、好適な条件も同様である。
また、本発明の上層膜形成用組成物の製造方法が含む第一のろ過工程における循環ろ過工程と同様に、本発明の感光性樹脂組成物の製造方法が含む第一のろ過工程においても循環ろ過工程を実施してもよい。
Steps 1 to 3 in the first filtration step included in the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention are the same as steps 1 to 3 in the first filtration step included in the method for producing a composition for forming an upper layer film described above. The same applies to suitable conditions.
Further, as in the circulation filtration step in the first filtration step included in the method for producing the composition for forming an upper layer film of the present invention, the circulation is also carried out in the first filtration step included in the method for producing the photosensitive resin composition of the present invention. A filtration step may be performed.
フッ素含有樹脂を含む溶液に含まれる溶剤は、フッ素含有樹脂を溶解できる溶剤であれば特に制限はないが、感光性樹脂組成物に用いられる溶剤が好ましい。中でも、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)がより好ましい。感光性樹脂組成物に使用される溶剤については後述する。
第一のろ過工程に供されるフッ素含有樹脂を含む溶液中の、フッ素含有樹脂の含有量は、ろ過効率が優れる点から、フッ素含有樹脂を含む溶液全質量に対して0.1〜30質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましい。
The solvent contained in the solution containing the fluorine-containing resin is not particularly limited as long as it can dissolve the fluorine-containing resin, but the solvent used in the photosensitive resin composition is preferable. Of these, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) is more preferable. The solvent used in the photosensitive resin composition will be described later.
The content of the fluorine-containing resin in the solution containing the fluorine-containing resin used in the first filtration step is 0.1 to 30 mass with respect to the total mass of the solution containing the fluorine-containing resin from the viewpoint of excellent filtration efficiency. % Is preferable, and 1 to 20% by mass is more preferable.
<調製工程>
上記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて、感光性樹脂組成物を調製する。
感光性樹脂組成物の調製方法は、第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いれば特に制限されず、第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液と所定の成分を混合することにより感光性樹脂組成物が調製される。
感光性樹脂組成物の詳細については後述する。
<Preparation process>
A photosensitive resin composition is prepared using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step.
The method for preparing the photosensitive resin composition is not particularly limited as long as a solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step is used, and the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step and a predetermined component are mixed. The photosensitive resin composition is prepared by the above.
Details of the photosensitive resin composition will be described later.
<第二のろ過工程>
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法は、調製された感光性樹脂組成物を、さらにろ過する第二のろ過工程を含む。
第二のろ過工程でも、第一のろ過工程に使用可能なフィルタと、同様のフィルタを好適に使用できる。
第二のろ過工程でも、第一のろ過工程と同様に、複数のフィルタを用いた、複数の工程を含んでもよいし、循環ろ過工程を含んでもよい。
第二のろ過工程で用いられるフィルタの孔径は、ろ過効率が優れる点で、0.5μm以下が好ましく、0.001〜0.5μmがより好ましく、0.001〜0.1μmがさらに好ましい。
<Second filtration process>
The method for producing a photosensitive resin composition of the present invention includes a second filtration step of further filtering the prepared photosensitive resin composition.
Also in the second filtration step, a filter similar to the filter that can be used in the first filtration step can be preferably used.
Similar to the first filtration step, the second filtration step may include a plurality of steps using a plurality of filters, or may include a circulation filtration step.
The pore size of the filter used in the second filtration step is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.001 to 0.5 μm, and even more preferably 0.001 to 0.1 μm in terms of excellent filtration efficiency.
なお、各工程において、フッ素含有樹脂を含む溶液または感光性樹脂組成物がろ過に供される前および/または後に、フッ素含有樹脂を含む溶液または感光性樹脂組成物に対して脱気処理等を行ってもよい。
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法を用いて製造された感光性樹脂組成物は、塗布性に優れ、均一な膜厚を有するレジスト膜を形成できる。
In each step, the solution containing the fluorine-containing resin or the photosensitive resin composition is degassed before and / or after the solution containing the fluorine-containing resin or the photosensitive resin composition is subjected to filtration. You may go.
The photosensitive resin composition produced by using the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention has excellent coatability and can form a resist film having a uniform film thickness.
〔フッ素含有樹脂を含む溶液〕
次に、上述したフッ素含有樹脂を含む溶液(以後、単に「特定溶液」ともいう。)について説明する。
以下では、まず、フッ素含有樹脂について詳述する。
[Solution containing fluorine-containing resin]
Next, the above-mentioned solution containing the fluorine-containing resin (hereinafter, also simply referred to as “specific solution”) will be described.
In the following, first, the fluorine-containing resin will be described in detail.
<一般式(1)または(2)で表される繰り返し単位を有するフッ素含有樹脂>
フッ素含有樹脂は、下記一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する。下記一般式(1)または(2)で表される繰り返し単位は、フッ素含有樹脂を含む上層膜形成用組成物を用いて形成される上層膜を用いて液浸露光した場合、および、フッ素含有樹脂を含む感光性樹脂組成物を用いて形成されるレジスト膜を用いて液浸露光した場合において、スキャン速度の向上および現像欠陥の抑制に寄与する。
なお、以下の一般式(1)または(2)についての説明で言及される好適条件は、特筆なき限り、スキャン速度および現像欠陥の抑制性に優れる点から定められている。
<Fluorine-containing resin having a repeating unit represented by the general formula (1) or (2)>
The fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of repeating units represented by the following general formulas (1) and (2). The repeating unit represented by the following general formula (1) or (2) is a case of immersion exposure using an upper layer film formed by using a composition for forming an upper layer film containing a fluorine-containing resin, and a fluorine-containing repeating unit. When a resist film formed by using a photosensitive resin composition containing a resin is used for immersion exposure, it contributes to improvement of scanning speed and suppression of development defects.
Unless otherwise specified, the preferable conditions referred to in the description of the following general formula (1) or (2) are defined from the viewpoint of excellent scanning speed and ability to suppress development defects.
一般式(1)中、R1は、水素原子、ハロゲン原子、または、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜5のアルキル基を表す。中でも、R1としては、単量体の共重合性の観点から、ハロゲン原子、または、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、フッ素原子、または、メチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a halogen atom. Among them, as R 1 , from the viewpoint of the copolymerizability of the monomer, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, a fluorine atom or a methyl group is more preferable, and a methyl group is further preferable. ..
一般式(1)中、R2は、フッ素原子、および、酸素原子からなる群から選択される1種以上を有していてもよいアルキレン基を表す。
R2で表されるアルキレン基の炭素数は、1〜15が好ましく、1〜10がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。
R2で表されるアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよく、多環構造が好ましい。なお、環構造の一部が酸素原子で置換されて−COO−を有するのも好ましい。
中でも、R2で表されるアルキレン基は、直鎖状、または、分岐鎖状が好ましい。
R2で表されるアルキレン基は、酸素原子を有していてもよく、アルキレン基中に、−COO−を有するのも好ましい。
R2で表されるアルキレン基は、置換基として、フッ素原子を有するのが好ましい。アルキレン基がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の数は、1〜10が好ましく、2〜5がより好ましい。
なお、R2としては、例えば、−CH2−、−C(C2H5)H−、−C(C4H9)HCH2C(CF3)2−、−C(CH3)2C(CF3)2−、−C(CH2OCOC2F5)HCH2−などが挙げられる。
In the general formula (1), R 2 represents an alkylene group which may have one or more selected from the group consisting of a fluorine atom and an oxygen atom.
R number of carbon atoms of the alkylene group represented by 2, preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, 2 to 4 is more preferred.
Alkylene group represented by R 2 may be linear, may be branched, or may have a cyclic structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure, and a polycyclic structure is preferable. It is also preferable that a part of the ring structure is substituted with an oxygen atom to have -COO-.
Among them, an alkylene group represented by R 2 is a linear or branched chain is preferred.
Alkylene group represented by R 2 may have an oxygen atom, the alkylene group, also preferred to have a -COO-.
Alkylene group represented by R 2, as a substituent group, preferably has a fluorine atom. When the alkylene group has a fluorine atom, the number of fluorine atoms is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 5.
As R 2 , for example, -CH 2- , -C (C 2 H 5 ) H-, -C (C 4 H 9 ) HCH 2 C (CF 3 ) 2- , -C (CH 3 ) 2 Examples thereof include C (CF 3 ) 2- , -C (CH 2 OCOC 2 F 5 ) HCH 2-.
一般式(1)中、R3は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。なお、R3が水素原子の場合、−L−R3は、−OH、または、−COOHを表す。
R3としては、アルキル基が好ましい。
R3で表されるアルキル基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜2がさらに好ましい。
R3で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
中でも、R3で表されるアルキル基は、直鎖状、または、分岐鎖状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
R3で表されるアルキル基は、置換基として、フッ素原子を有するのも好ましい。アルキル基が有するフッ素原子を有する場合、フッ素原子の数は、1〜8が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3がさらに好ましい。
In the general formula (1), R 3 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom. When R 3 is a hydrogen atom, -L-R 3 represents -OH or -COOH.
The R 3, an alkyl group is preferable.
The number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 3 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and even more preferably 1 to 2.
The alkyl group represented by R 3 may be linear or branched, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
Among them, the alkyl group represented by R 3, linear or branched are preferred, linear is preferred.
The alkyl group represented by R 3 preferably has a fluorine atom as a substituent. When the alkyl group has a fluorine atom, the number of fluorine atoms is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 3.
一般式(1)中、Lは、−O−、または、−COO−を表す。
中でも、Lとしては、−COO−が好ましい。
Lが−COO−を表す場合、R3としては、アルキル基が好ましい。Lが−O−を表す場合、R3としては水素原子が好ましい。
In the general formula (1), L represents −O− or −COO−.
Above all, -COO- is preferable as L.
When L represents a -COO-, as the R 3, an alkyl group is preferable. If L represents -O-, preferably a hydrogen atom R 3.
一般式(1)中、R2およびR3のうち、少なくとも1つは、フッ素原子を有する。 In the general formula (1), at least one of R 2 and R 3 has a fluorine atom.
一般式(2)中、R4は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。
R4としては、アルキル基が好ましい。
R4で表されるアルキル基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、2がさらに好ましい。
R4で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
中でも、R4で表されるアルキル基は、直鎖状が好ましい。
R4で表されるアルキル基は、置換基として、フッ素原子を有するのも好ましい。
In the general formula (2), R 4 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom.
As R 4 , an alkyl group is preferable.
R number of the alkyl group represented by 4 carbon is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, 2 is more preferable.
The alkyl group represented by R 4 may be linear or branched, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
Among them, the alkyl group represented by R 4, and is preferably linear.
The alkyl group represented by R 4 preferably has a fluorine atom as a substituent.
一般式(2)中、R5は、フッ素原子、および、酸素原子からなる群から選択される1種以上を有していてもよいアルキレン基を表す。
R5で表されるアルキレン基の炭素数は、1〜10が好ましく、3〜8がより好ましく、5〜6がさらに好ましい。
R5で表されるアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
中でも、R5で表されるアルキレン基は、分岐鎖状が好ましい。
R5で表されるアルキレン基は、酸素原子を有していてもよく、アルキレン基中に、−O−を有するのが好ましい。
R5で表されるアルキレン基は、置換基として、フッ素原子を有するのが好ましい。アルキレン基がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の数は、1〜10が好ましく、2〜8がより好ましく、6がさらに好ましい。
In the general formula (2), R 5 represents an alkylene group which may have one or more selected from the group consisting of a fluorine atom and an oxygen atom.
The alkylene group represented by R 5 is 1 to 10, more preferably 3 to 8, 5 to 6 is more preferred.
The alkylene group represented by R 5 may be linear, branched or chain-like, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
Among them, an alkylene group represented by R 5 is a branched chain is preferred.
The alkylene group represented by R 5 may have an oxygen atom, and preferably has —O— in the alkylene group.
The alkylene group represented by R 5 preferably has a fluorine atom as a substituent. When the alkylene group has a fluorine atom, the number of fluorine atoms is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 8, and even more preferably 6.
一般式(2)中、R6は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。
中でも、R6としては、現像液への溶解性の観点から、水素原子が好ましい。
R6で表されるアルキル基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜2がさらに好ましい。
R6で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
R6で表されるアルキル基は、置換基として、フッ素原子を有するのも好ましい。
In the general formula (2), R 6 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom.
Among them, as R 6, from the viewpoint of solubility in a developing solution is preferably a hydrogen atom.
The number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 6 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and even more preferably 1 to 2.
The alkyl group represented by R 6 may be linear or branched, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
The alkyl group represented by R 6 preferably has a fluorine atom as a substituent.
一般式(2)中、Lは、−O−、または、−COO−を表す。
中でも、Lとしては、−O−が好ましい。
In the general formula (2), L represents −O− or −COO−.
Above all, -O- is preferable as L.
R4〜R6のうち、少なくとも1つは、フッ素原子を有する。 At least one of R 4 to R 6 has a fluorine atom.
<一般式(3)または(4)で表される繰り返し単位を有するフッ素含有樹脂>
フッ素含有樹脂は、下記一般式(3)および(4)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有することが好ましい。
なお、以下の一般式(3)および(4)についての説明で言及される好適条件は、特筆なき限り、スキャン速度および現像欠陥の抑制性に優れる点から定められている。
<Fluorine-containing resin having a repeating unit represented by the general formula (3) or (4)>
The fluorine-containing resin preferably has at least one selected from the group consisting of repeating units represented by the following general formulas (3) and (4).
Unless otherwise specified, the preferable conditions referred to in the description of the following general formulas (3) and (4) are defined from the viewpoint of excellent scanning speed and ability to suppress development defects.
一般式(3)で表される繰り返し単位は、一般式(1)で表される繰り返し単位の好適な一態様である。 The repeating unit represented by the general formula (3) is a preferred embodiment of the repeating unit represented by the general formula (1).
一般式(3)中、R1は、水素原子、ハロゲン原子、または、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜5のアルキル基を表す。
一般式(3)中のR1は、一般式(1)中のR1に相当し、好適な条件も同様である。
In the general formula (3), R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a halogen atom.
R 1 in the general formula (3), corresponds to R 1 in the general formula (1), the preferred conditions are also the same.
一般式(3)中、R7は、酸素原子を有していてもよい、フッ素原子を有するアルキレン基を表す。
R7で表されるアルキレン基の炭素数は、1〜15が好ましく、1〜10がより好ましく、2〜4がさらに好ましく、4が特に好ましい。
R7で表されるアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
中でも、R7で表されるアルキレン基は、直鎖状、または、分岐鎖状が好ましく、分岐鎖状がより好ましい。
R7で表されるアルキレン基が有するフッ素原子の数は、1〜10が好ましく、2〜3がより好ましく、2がさらに好ましい。
In the general formula (3), R 7 represents an alkylene group having a fluorine atom, which may have an oxygen atom.
The carbon number of the alkylene group represented by R 7 is preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, further preferably 2 to 4, and particularly preferably 4.
The alkylene group represented by R 7 may be linear, branched or chain-like, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
Among them, the alkylene group represented by R 7 is preferably linear or branched, and more preferably branched.
The number of fluorine atoms contained in the alkylene group represented by R 7 is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 3, and even more preferably 2.
一般式(3)中、R3は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。
R3としては、アルキル基が好ましい。
R3で表されるアルキル基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜2がさらに好ましい。
R3で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
中でも、R3で表されるアルキル基は、直鎖状、または、分岐鎖状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
R3で表されるアルキル基は、置換基として、フッ素原子を有していてもよい。アルキル基がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の数は、1〜8が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3がさらに好ましい。
In the general formula (3), R 3 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom.
The R 3, an alkyl group is preferable.
The number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 3 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and even more preferably 1 to 2.
The alkyl group represented by R 3 may be linear or branched, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
Among them, the alkyl group represented by R 3, linear or branched are preferred, linear is preferred.
The alkyl group represented by R 3 may have a fluorine atom as a substituent. When the alkyl group has a fluorine atom, the number of fluorine atoms is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 3.
一般式(4)で表される繰り返し単位は、一般式(2)で表される繰り返し単位の好適な一態様である。 The repeating unit represented by the general formula (4) is a preferred embodiment of the repeating unit represented by the general formula (2).
一般式(4)中、R4は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。
一般式(4)中のR4は、一般式(2)中のR4に相当し、好適な条件も同様である。
In the general formula (4), R 4 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom.
R 4 in the general formula (4) in the general formula (2) corresponds to the R 4 in a suitable condition as well.
一般式(4)中、R8は、酸素原子を有していてもよいアルキレン基を表す。
R8で表されるアルキレン基の炭素数は、1〜7が好ましく、1〜5がより好ましく、3がさらに好ましい。
R8で表されるアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
中でも、R8で表されるアルキレン基は、直鎖状が好ましい。
R8で表されるアルキレン基は、酸素原子を有していてもよく、アルキレン基中に、−O−を有するのが好ましい。
In the general formula (4), R 8 represents an alkylene group which may have an oxygen atom.
The carbon number of the alkylene group represented by R 8 is preferably 1 to 7, more preferably 1 to 5, and even more preferably 3.
The alkylene group represented by R 8 may be linear, branched or chain-like, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
Among them, the alkylene group represented by R 8 is preferably linear.
The alkylene group represented by R 8 may have an oxygen atom, and preferably has —O— in the alkylene group.
R9およびR10は、それぞれ独立に、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。
R9およびR10で表されるアルキル基の炭素数は、1〜5が好ましく、1〜3がより好ましく、1がさらに好ましい。
R9およびR10で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
中でも、R9およびR10で表されるアルキル基は、直鎖状が好ましい。
R9およびR10で表されるアルキル基は、置換基として、フッ素原子を有するのが好ましい。アルキル基がフッ素原子を有する場合、フッ素原子の数は、1〜10が好ましく、2〜3がより好ましく、3がさらに好ましい。
なお、R9およびR10のうち、少なくとも1つは、フッ素原子を有する。
R 9 and R 10 each independently represent an alkyl group which may have a fluorine atom.
The number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 9 and R 10 is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1.
The alkyl groups represented by R 9 and R 10 may be linear, branched, or have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
Of these, the alkyl groups represented by R 9 and R 10 are preferably linear.
The alkyl group represented by R 9 and R 10 preferably has a fluorine atom as a substituent. When the alkyl group has a fluorine atom, the number of fluorine atoms is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 3, and even more preferably 3.
At least one of R 9 and R 10 has a fluorine atom.
一般式(4)中、R11は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。
中でも、R11としては、現像液への溶解性の観点から水素原子が好ましい。
R11で表されるアルキル基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜2がさらに好ましい。
R11で表されるアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、環構造を有していてもよい。環構造は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
R11で表されるアルキル基は、置換基として、フッ素原子を有するのも好ましい。
In the general formula (4), R 11 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom.
Among them, as R 11, a hydrogen atom is preferred from the viewpoint of solubility in a developing solution.
The number of carbon atoms of the alkyl group represented by R 11 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, and even more preferably 1 to 2.
The alkyl group represented by R 11 may be linear or branched, and may have a ring structure. The ring structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure.
The alkyl group represented by R 11 preferably has a fluorine atom as a substituent.
フッ素含有樹脂は、上述した一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を1種のみ有していてもよいし、2種以上有していてもよい。
フッ素含有樹脂中の、一般式(1)(一般式(3)を含む)、および、一般式(2)(一般式(4)を含む)で表される繰り返し単位の合計含有量は、フッ素含有樹脂の全繰り返し単位に対して、45〜100モル%が好ましく、60〜100モル%がより好ましく、80〜100モル%がさらに好ましい。
The fluorine-containing resin may have only one type of repeating units represented by the above-mentioned general formulas (1) to (4), or may have two or more types.
The total content of the repeating units represented by the general formula (1) (including the general formula (3)) and the general formula (2) (including the general formula (4)) in the fluorine-containing resin is fluorine. It is preferably 45 to 100 mol%, more preferably 60 to 100 mol%, still more preferably 80 to 100 mol%, based on all the repeating units of the contained resin.
フッ素含有樹脂は、上述した一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位以外の他の繰り返し単位を有していてもよい。
以下に、他の繰り返し単位について詳述する。
The fluorine-containing resin may have a repeating unit other than the repeating units represented by the above-mentioned general formulas (1) to (4).
The other repeating units will be described in detail below.
フッ素含有樹脂は、側鎖部分にCH3部分構造を有する繰り返し単位を有していてもよい。具体的には、一般式(II)で表される繰り返し単位、および、下記一般式(III)で表される繰り返し単位が挙げられる。 The fluorine-containing resin may have a repeating unit having a CH 3-part structure in the side chain portion. Specific examples thereof include a repeating unit represented by the general formula (II) and a repeating unit represented by the following general formula (III).
以下、一般式(II)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。 Hereinafter, the repeating unit represented by the general formula (II) will be described in detail.
上記一般式(II)中、Xb1は水素原子、アルキル基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表し、R2は1つ以上のCH3部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表す。ここで、酸に対して安定な有機基は、より具体的には、“酸の作用により分解して極性基を生じる基”を有さない有機基であることが好ましい。 In the above general formula (II), X b1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom, and R 2 is an organic group stable to an acid having one or more CH 3 partial structures. show. Here, more specifically, the organic group stable to an acid is preferably an organic group having no "group decomposed by the action of an acid to produce a polar group".
Xb1のアルキル基は、炭素数1〜4が好ましく、具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基、および、トリフルオロメチル基が挙げられる。
Xb1は、水素原子またはメチル基であることが好ましい。
The alkyl group of X b1 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group.
X b1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
R2としては、1つ以上のCH3部分構造を有する、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、および、アラルキル基が挙げられる。上記のシクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、および、アラルキル基は、さらに、置換基としてアルキル基を有していてもよい。
R2は、1つ以上のCH3部分構造を有する、アルキル基またはアルキル置換シクロアルキル基が好ましい。
R2としての1つ以上のCH3部分構造を有する酸に安定な有機基が有するCH3部分構造の数は2〜10が好ましく、2〜8がより好ましい。
The R 2, has one or more CH 3 moiety, alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, aryl group, and aralkyl group. The cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, aryl group, and aralkyl group described above may further have an alkyl group as a substituent.
R 2 has one or more CH 3 moiety, the alkyl group or alkyl-substituted cycloalkyl groups are preferred.
The number is preferably 2 to 10 CH 3 partial structure having a stable organic radical in the acid having one or more CH 3 partial structure as
R2における、1以上のCH3部分構造を有するアルキル基としては、炭素数3〜20の分岐鎖状のアルキル基が好ましい。アルキル基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、3−ペンチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、または、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基が好ましく、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、または、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基がより好ましい。 As the alkyl group having one or more CH 3 partial structures in R 2 , a branched-chain alkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferable. Specific examples of the alkyl group include an isopropyl group, an isobutyl group, a 3-pentyl group, a 2-methyl-3-butyl group, a 3-hexyl group, a 2-methyl-3-pentyl group, and a 3-methyl-4- Hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, isooctyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group , Or 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group is preferable, isobutyl group, t-butyl group, 2-methyl-3-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl -4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group , Or 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group is more preferable.
R2における、1つ以上のCH3部分構造を有するシクロアルキル基は、単環でも、多環でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ構造、ビシクロ構造、トリシクロ構造、および、テトラシクロ構造等を有する基が挙げられる。シクロアルキル基の炭素数は6〜30が好ましく、7〜25がより好ましい。シクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、または、シクロドデカニル基が好ましく、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、または、トリシクロデカニル基がより好ましく、ノルボルニル基、シクロペンチル基、または、シクロヘキシル基がさらに好ましい。
R2における、1つ以上のCH3部分構造を有するアルケニル基としては、炭素数1〜20の直鎖状または分岐鎖状のアルケニル基が好ましく、分岐鎖状のアルケニル基がより好ましい。
R2における、1つ以上のCH3部分構造を有するアリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、および、ナフチル基を挙げられる。中でも、フェニル基が好ましい。
R2における、1つ以上のCH3部分構造を有するアラルキル基としては、炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、および、ナフチルメチル基が挙げられる。
In R 2, a cycloalkyl group having one or more CH 3 partial structure, may be monocyclic or polycyclic. Specific examples thereof include groups having a monocyclo structure, a bicyclo structure, a tricyclo structure, a tetracyclo structure and the like having 5 or more carbon atoms. The cycloalkyl group preferably has 6 to 30 carbon atoms, more preferably 7 to 25 carbon atoms. Examples of the cycloalkyl group include an adamantyl group, a noradamantyl group, a decalin residue, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, a sedrol group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group and a cyclodecanyl group. A group or cyclododecanyl group is preferable, and an adamantyl group, norbornyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, tetracyclododecanyl group or tricyclodecanyl group is more preferable, and a norbornyl group, cyclopentyl group or cyclohexyl group is preferable. Is even more preferable.
In R 2, the alkenyl group having one or more CH 3 partial structure is preferably a linear or branched alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, branched-chain alkenyl group is more preferable.
In R 2, the aryl group having one or more CH 3 partial structure is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, for example, a phenyl group, and, like naphthyl groups. Of these, a phenyl group is preferable.
In R 2, the aralkyl group having one or more CH 3 partial structure, preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, for example, benzyl group, phenethyl group, and include naphthylmethyl group.
R2における、2つ以上のCH3部分構造を有する炭化水素基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2,3−ジメチル−2−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−t−ブチルシクロヘキシル基、および、イソボルニル基が挙げられる。中でも、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2,3−ジメチル−2−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、3,5−ジtert−ブチルシクロヘキシル基、4−イソプロピルシクロヘキシル基、4−t−ブチルシクロヘキシル基、または、イソボルニル基が好ましい。 In R 2, examples of the hydrocarbon group having two or more CH 3 partial structure include an isopropyl group, an isobutyl group, t- butyl group, 3-pentyl, 2-methyl-3-butyl group, 3-hexyl group, 2,3-dimethyl-2-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, isooctyl group, 2, 4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group, 3, Examples thereof include a 5-dimethylcyclohexyl group, a 4-isopropylcyclohexyl group, a 4-t-butylcyclohexyl group, and an isobornyl group. Among them, isobutyl group, t-butyl group, 2-methyl-3-butyl group, 2,3-dimethyl-2-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-hexyl group, 3, 5-Dimethyl-4-pentyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7 -Tetramethyl-4-heptyl group, 3,5-dimethylcyclohexyl group, 3,5-ditert-butylcyclohexyl group, 4-isopropylcyclohexyl group, 4-t-butylcyclohexyl group, or isobornyl group are preferable.
以下に、一般式(II)で表される繰り返し単位の具体例を示す。 A specific example of the repeating unit represented by the general formula (II) is shown below.
一般式(II)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。 The repeating unit represented by the general formula (II) is preferably an acid-stable (non-acid-degradable) repeating unit, and specifically, a group that is decomposed by the action of an acid to produce a polar group. It is preferable that the repeating unit does not have.
以下、一般式(III)で表される繰り返し単位について詳細に説明する。 Hereinafter, the repeating unit represented by the general formula (III) will be described in detail.
上記一般式(III)中、Xb2は水素原子、アルキル基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表し、R3は1つ以上のCH3部分構造を有する、酸に対して安定な有機基を表す。nは、1〜5の整数を表す。 In the above general formula (III), X b2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cyano group, or a halogen atom, and R 3 is an organic group stable to an acid having one or more CH 3 partial structures. show. n represents an integer of 1 to 5.
Xb2としては、水素原子が好ましい。
Xb2がアルキル基である場合、アルキル基は炭素数1〜4が好ましく、具体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ヒドロキシメチル基、および、トリフルオロメチル基が挙げられる。
A hydrogen atom is preferable as X b2.
When X b2 is an alkyl group, the alkyl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hydroxymethyl group, and a trifluoromethyl group.
R3は、後述する樹脂(A)において説明する“酸の作用により分解して極性基を生じる基”を有さない有機基であることが好ましい。 R 3 is preferably an organic group that does not have the "group that decomposes by the action of an acid to produce a polar group" described in the resin (A) described later.
R3としては、1つ以上のCH3部分構造を有する、アルキル基が挙げられる。
R3としての1つ以上のCH3部分構造を有する酸に安定な有機基が有するCH3部分構造の数は1〜10が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜4がさらに好ましい。
Examples of R 3 include alkyl groups having one or more CH 3 partial structures.
The number 1 to 10 are preferable CH 3 partial structure having a stable organic radical in the acid having one or more CH 3 partial structure as R 3, and more preferably 1 to 8, 1 to 4 is more preferred.
R3における、1つ以上のCH3部分構造を有するアルキル基としては、炭素数3〜20の分岐鎖状のアルキル基が好ましい。アルキル基としては、具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、3−ペンチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、または、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基が好ましく、イソブチル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、または、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基がより好ましい。 In R 3, the alkyl group having one or more CH 3 partial structure, preferably a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group include an isopropyl group, an isobutyl group, a 3-pentyl group, a 2-methyl-3-butyl group, a 3-hexyl group, a 2-methyl-3-pentyl group, and a 3-methyl-4- Hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, isooctyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group , Or 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group is preferable, isobutyl group, t-butyl group, 2-methyl-3-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl -4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group , Or 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group is more preferable.
R3における、2つ以上のCH3部分構造を有するアルキル基の具体例としては、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、3−ペンチル基、2,3−ジメチルブチル基、2−メチル−3−ブチル基、3−ヘキシル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、イソオクチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、および、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基が挙げられる。中でも、イソプロピル基、t−ブチル基、2−メチル−3−ブチル基、2−メチル−3−ペンチル基、3−メチル−4−ヘキシル基、3,5−ジメチル−4−ペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,6−ジメチルヘプチル基、1,5−ジメチル−3−ヘプチル基、2,3,5,7−テトラメチル−4−ヘプチル基、または、2,6−ジメチルヘプチル基が好ましい。2つ以上のCH3部分構造を有するアルキル基の炭素数が5〜20であることも好ましい。
In R 3, specific examples of the alkyl group having two or more CH 3 partial structure, an isopropyl group, an isobutyl group, t- butyl group, 3-pentyl, 2,3-dimethylbutyl group, 2-methyl - 3-Butyl group, 3-Hexyl group, 2-Methyl-3-pentyl group, 3-Methyl-4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, Isooctyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group Groups include 2-ethylhexyl groups, 2,6-dimethylheptyl groups, 1,5-dimethyl-3-heptyl groups, and 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl groups. Among them, isopropyl group, t-butyl group, 2-methyl-3-butyl group, 2-methyl-3-pentyl group, 3-methyl-4-hexyl group, 3,5-dimethyl-4-pentyl group, 2, 4,4-trimethylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2,6-dimethylheptyl group, 1,5-dimethyl-3-heptyl group, 2,3,5,7-tetramethyl-4-heptyl group, or
nは、1〜5の整数を表し、1〜3が好ましく、1または2がより好ましい。 n represents an integer of 1 to 5, preferably 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
以下に、一般式(III)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を示す。 Hereinafter, preferred specific examples of the repeating unit represented by the general formula (III) will be shown.
一般式(III)で表される繰り返し単位は、酸に安定な(非酸分解性の)繰り返し単位であることが好ましく、具体的には、酸の作用により分解して、極性基を生じる基を有さない繰り返し単位であることが好ましい。 The repeating unit represented by the general formula (III) is preferably an acid-stable (non-acid-degradable) repeating unit, and specifically, a group that is decomposed by the action of an acid to produce a polar group. It is preferable that the repeating unit does not have.
一般式(II)で表される繰り返し単位の含有量は特に制限されないが、フッ素含有樹脂の全繰り返し単位に対して、1〜50モル%が好ましく、1〜30モル%がより好ましい。
一般式(III)で表される繰り返し単位の含有量は特に制限されないが、フッ素含有樹脂の全繰り返し単位に対して、1〜50モル%が好ましく、1〜30モル%がより好ましい。
The content of the repeating unit represented by the general formula (II) is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 mol%, more preferably 1 to 30 mol%, based on all the repeating units of the fluorine-containing resin.
The content of the repeating unit represented by the general formula (III) is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 mol%, more preferably 1 to 30 mol%, based on all the repeating units of the fluorine-containing resin.
フッ素含有樹脂は、さらに、下記一般式(III)で表される繰り返し単位を有していてもよい。 The fluorine-containing resin may further have a repeating unit represented by the following general formula (III).
一般式(III)において、
R4は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、トリアルキルシリル基、または、環状シロキサン構造を有する基を表す。
L6は、単結合、または、2価の連結基を表す。
In general formula (III)
R 4 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, a trialkylsilyl group, or a group having a cyclic siloxane structure.
L 6 represents a single bond or a divalent linking group.
一般式(III)における、R4のアルキル基は、炭素数3〜20の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましい。
シクロアルキル基は、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。
アルケニル基は、炭素数3〜20のアルケニル基が好ましい。
シクロアルケニル基は、炭素数3〜20のシクロアルケニル基が好ましい。
トリアルキルシリル基は、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基が好ましい。
環状シロキサン構造を有する基は、炭素数3〜20の環状シロキサン構造を有する基が好ましい。
L6の2価の連結基は、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜5)、または、オキシ基が好ましい。
In the formula (III), the alkyl group of R 4 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The cycloalkenyl group is preferably a cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The trialkylsilyl group is preferably a trialkylsilyl group having 3 to 20 carbon atoms.
The group having a cyclic siloxane structure is preferably a group having a cyclic siloxane structure having 3 to 20 carbon atoms.
The divalent linking group of L 6 is preferably an alkylene group (preferably 1 to 5 carbon atoms) or an oxy group.
フッ素含有樹脂は、ラクトン基、エステル基、酸無水物、または、後述する樹脂(A)における酸分解性基と同様の基を有していてもよい。
フッ素含有樹脂は、さらに、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有してもよい。
The fluorine-containing resin may have a lactone group, an ester group, an acid anhydride, or a group similar to the acid-degradable group in the resin (A) described later.
The fluorine-containing resin may further have a repeating unit represented by the following general formula (VIII).
上記一般式(VIII)において、
Z2は、−O−または−N(R41)−を表す。R41は、水素原子、水酸基、アルキル基、または、−OSO2−R42を表す。R42は、アルキル基、シクロアルキル基、または、樟脳残基を表す。R41およびR42のアルキル基は、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)等で置換されていてもよい。
In the above general formula (VIII)
Z 2 represents −O− or −N (R 41 ) −. R 41 represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, or -OSO 2- R 42 . R 42 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a camphor residue. The alkyl groups of R 41 and R 42 may be substituted with a halogen atom (preferably a fluorine atom) or the like.
以下に、上記一般式(VIII)で表される繰り返し単位の具体例を示す。 A specific example of the repeating unit represented by the above general formula (VIII) is shown below.
フッ素含有樹脂は、アルカリ可溶性基を有するモノマーに由来する繰り返し単位(d)を含むことが好ましい。これにより、液浸水への溶解性および塗布溶剤に対する溶解性を制御できる。アルカリ可溶性基の例としては、フェノール性水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、または、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基が挙げられる。
アルカリ可溶性基を有するモノマーとしては、酸解離指数pKaが4以上のモノマーが好ましく、pKaが4〜13のモノマーがより好ましく、pKaが8〜13のモノマーがさらに好ましい。pKaが4以上のモノマーを含むことで、ネガ型およびポジ型の現像時の膨潤が抑制され、有機系現像液に対する良好な現像性のみならず、アルカリ現像液を使用した場合においても良好な現像性が得られる。
The fluorine-containing resin preferably contains a repeating unit (d) derived from a monomer having an alkali-soluble group. Thereby, the solubility in liquid immersion and the solubility in the coating solvent can be controlled. Examples of alkali-soluble groups include phenolic hydroxyl groups, carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, sulfonylamide groups, sulfonylimide groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene groups, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide groups, Bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) imide group, tris (alkylcarbonyl) methylene group, or tris (alkylsulfonyl) methylene group Examples include groups having.
As the monomer having an alkali-soluble group, a monomer having an acid dissociation constant pKa of 4 or more is preferable, a monomer having a pKa of 4 to 13 is more preferable, and a monomer having a pKa of 8 to 13 is further preferable. By containing a monomer having a pKa of 4 or more, swelling during negative and positive development is suppressed, and not only good developability for an organic developer but also good development even when an alkaline developer is used. Sex is obtained.
酸解離定数pKaは、化学便覧(II)(改訂4版、1993年、日本化学会編、丸善株式会社)に記載の通りであり、アルカリ可溶性基を含むモノマーのpKaの値は、例えば、無限希釈溶媒を用いて25℃で測定することができ、また、下記ソフトウェアパッケージ1を用いて、ハメットの置換基定数および公知文献値のデータベースに基づいた値を、計算により求めることもできる。本明細書中に記載したpKaの値は、全て、このソフトウェアパッケージを用いて計算により求めた値を示している。 The acid dissociation constant pKa is as described in Chemical Handbook (II) (Revised 4th Edition, 1993, edited by Japan Chemical Society, Maruzen Co., Ltd.), and the value of pKa of the monomer containing an alkali-soluble group is, for example, infinite. It can be measured at 25 ° C. using a diluting solvent, and Hammett's substituent constant and values based on a database of known literature values can also be calculated by using the following software package 1. All the pKa values described herein indicate values calculated using this software package.
ソフトウェアパッケージ1:AdvancedChemistryDevelopment(ACD/Labs)SoftwareV8.14forSolaris(1994−2007ACD/Labs) Software Package 1: AdvancedChemistryDevelopment (ACD / Labs) Software V8.14forSolaris (1994-2007ACD / Labs)
pKaが4以上のモノマーは、特に限定されず、例としては、フェノール性水酸基、スルホンアミド基、−COCH2CO−、カルボン酸基等の酸基(アルカリ可溶性基)を有するモノマーが挙げられる。 The monomer having a pKa of 4 or more is not particularly limited, and examples thereof include a monomer having an acid group (alkali-soluble group) such as a phenolic hydroxyl group, a sulfonamide group, -COCH 2 CO-, and a carboxylic acid group.
フッ素含有樹脂中のアルカリ可溶性基を有するモノマーに由来する繰り返し単位の総量は、フッ素含有樹脂の全繰り返し単位に対して、0〜90モル%が好ましく、0〜80モル%がより好ましく、0〜70モル%がさらに好ましい。 The total amount of repeating units derived from the monomer having an alkali-soluble group in the fluorine-containing resin is preferably 0 to 90 mol%, more preferably 0 to 80 mol%, and 0 to 0, based on all the repeating units of the fluorine-containing resin. 70 mol% is more preferred.
アルカリ可溶性基を有するモノマーは、酸基を1つだけ含んでいても2つ以上含んでいてもよい。このモノマーに由来する繰り返し単位は、繰り返し単位1つあたり2以上の酸基を有していることが好ましく、酸基を2〜5有することがより好ましく、酸基を2〜3有することがさらに好ましい。 The monomer having an alkali-soluble group may contain only one acid group or two or more acid groups. The repeating unit derived from this monomer preferably has 2 or more acid groups per repeating unit, more preferably 2 to 5 acid groups, and further preferably 2 to 3 acid groups. preferable.
アルカリ可溶性基を有するモノマーに由来する繰り返し単位の具体例としては、特開2008−309878号公報の段落[0278]〜[0287]に記載の例が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of the repeating unit derived from the monomer having an alkali-soluble group include, but are not limited to, the examples described in paragraphs [0278] to [0287] of JP-A-2008-309878.
フッ素含有樹脂は、常温(25℃)において、固体であることが好ましい。フッ素含有樹脂のガラス転移温度(Tg)は50〜250℃が好ましく、70〜250℃がより好ましく、80〜250℃がさらに好ましく、90〜250℃が特に好ましく、100〜250℃が最も好ましい。
フッ素含有樹脂は、単環または多環のシクロアルキル基を有する繰り返し単位を有することが好ましい。単環または多環のシクロアルキル基は、繰り返し単位の主鎖および側鎖のいずれに含まれていてもよい。中でも、単環または多環のシクロアルキル基およびCH3部分構造の両方を有する繰り返し単位が好ましく、単環または多環のシクロアルキル基およびCH3部分構造の両方を側鎖に有する繰り返し単位がより好ましい。
The fluorine-containing resin is preferably solid at room temperature (25 ° C.). The glass transition temperature (Tg) of the fluorine-containing resin is preferably 50 to 250 ° C., more preferably 70 to 250 ° C., further preferably 80 to 250 ° C., particularly preferably 90 to 250 ° C., and most preferably 100 to 250 ° C.
The fluorine-containing resin preferably has a repeating unit having a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group. The monocyclic or polycyclic cycloalkyl group may be contained in either the main chain or the side chain of the repeating unit. Of these, a repeating unit having both a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group and a CH 3- part structure is preferable, and a repeating unit having both a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group and a CH 3- part structure in the side chain is more preferable. preferable.
なお、25℃において固体であるとは、融点が25℃以上であることをいう。
ガラス転移温度(Tg)は、走査カロリメトリー(Differential Scanning Calorimeter)により測定することができ、例えば、試料を一度昇温、冷却後、再度5℃/分にて昇温したときの比容積が変化した値を解析することにより測定することができる。
The term "solid" at 25 ° C means that the melting point is 25 ° C or higher.
The glass transition temperature (Tg) can be measured by differential scanning calorimetry. For example, the specific volume of the sample changed when the sample was heated once, cooled, and then heated again at 5 ° C./min. It can be measured by analyzing the value.
フッ素含有樹脂は、液浸液(好ましくは水)に対して不溶で、有機系現像液に対して可溶であることが好ましい。アルカリ現像液を用いて現像剥離できるといった観点からは、フッ素含有樹脂はアルカリ現像液に対しても可溶であることが好ましい。 The fluorine-containing resin is preferably insoluble in an immersion liquid (preferably water) and soluble in an organic developer. From the viewpoint that development and peeling can be performed using an alkaline developer, the fluorine-containing resin is preferably soluble in the alkaline developer.
フッ素含有樹脂中におけるフッ素原子の含有量は、フッ素含有樹脂の分子量に対し、5〜80質量%が好ましく、10〜80質量%がより好ましい。 The content of fluorine atoms in the fluorine-containing resin is preferably 5 to 80% by mass, more preferably 10 to 80% by mass, based on the molecular weight of the fluorine-containing resin.
フッ素含有樹脂のGPCによる標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、2000〜20000が好ましく、2000〜12000がより好ましい。また、フッ素含有樹脂の分散度(Mw/Mn、分子量分布ともいう)は、1〜5が好ましく、1〜3がより好ましく、1〜1.95がさらに好ましい。 The weight average molecular weight of the fluorine-containing resin in terms of standard polystyrene by GPC is preferably 2000 to 20000, more preferably 2000 to 12000. The dispersity (Mw / Mn, also referred to as molecular weight distribution) of the fluorine-containing resin is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 to 1.95.
フッ素含有樹脂の液浸液への溶出低減の観点から、残存モノマー量は、0〜10質量%が好ましく、0〜5質量%がより好ましく、0〜1質量%がさらに好ましい。 From the viewpoint of reducing elution of the fluorine-containing resin into the liquid immersion liquid, the amount of residual monomer is preferably 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, still more preferably 0 to 1% by mass.
特定溶液中のフッ素含有樹脂の配合量は、全固形分に対して、50〜100質量%が好ましく、60〜100質量%がより好ましい。 The blending amount of the fluorine-containing resin in the specific solution is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 100% by mass, based on the total solid content.
フッ素含有樹脂の合成方法は特に制限されず、公知の方法が採用される。例えば、重合性モノマーを含むモノマー溶液(以下、「モノマー溶液」ともいう)、および、重合開始剤を含む溶液(以下、「開始剤溶液」ともいう)を、それぞれ独立した貯槽に保持して重合系に連続的または断続的に供給してラジカル重合させて製造する方法が好ましい。
モノマー溶液のモノマー以外に含み得る成分としては、例えば、溶剤、重合禁止剤、酸素、および、連鎖移動剤が挙げられる。開始剤溶液の開始剤以外に含み得る成分としては、例えば、溶剤が挙げられる。
The method for synthesizing the fluorine-containing resin is not particularly limited, and a known method is adopted. For example, a monomer solution containing a polymerizable monomer (hereinafter, also referred to as “monomer solution”) and a solution containing a polymerization initiator (hereinafter, also referred to as “initiator solution”) are held in independent storage tanks for polymerization. A method of continuously or intermittently supplying the system to radical polymerization is preferable.
Examples of components that can be contained in the monomer solution other than the monomer include a solvent, a polymerization inhibitor, oxygen, and a chain transfer agent. Examples of the components that can be contained in the initiator solution other than the initiator include a solvent.
特定溶液は、フッ素含有樹脂以外の成分を含んでいてもよい。
例えば、特定溶液は、溶剤を含んでいてもよい。溶剤としては、例えば、後述する上層膜形成用組成物が含み得る溶剤が挙げられる。
The specific solution may contain components other than the fluorine-containing resin.
For example, the specific solution may contain a solvent. Examples of the solvent include a solvent that can be contained in the composition for forming an upper layer film described later.
特定溶液の調製方法は特に制限されず、公知の方法が採用される。
例えば、溶剤中で所定のモノマーを重合させてフッ素含有樹脂を製造して、得られた含フッ素含有樹脂を含む溶液を特定溶液として用いてもよいし、別途製造したフッ素含有樹脂を所定の溶剤に溶解させて特定溶液を調製してもよい。
The method for preparing the specific solution is not particularly limited, and a known method is adopted.
For example, a fluorine-containing resin may be produced by polymerizing a predetermined monomer in a solvent, and the obtained solution containing the fluorine-containing resin may be used as a specific solution, or a separately produced fluorine-containing resin may be used as a predetermined solvent. A specific solution may be prepared by dissolving in.
〔上層膜形成用組成物〕
次に、上述した第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて調製される、上層膜形成用組成物について説明する。
本発明の製造方法で製造される上層膜形成用組成物は、フッ素含有樹脂を含む、フォトレジスト用の上層膜形成用組成物である。
フッ素含有樹脂は、上述した通りである。
上層膜形成用組成物中におけるフッ素含有樹脂の含有量は特に制限されないが、全固形分に対して、50〜100質量%が好ましく、80〜100質量%がより好ましい。
[Composition for forming upper layer film]
Next, a composition for forming an upper layer film, which is prepared by using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the above-mentioned first filtration step, will be described.
The composition for forming an upper layer film produced by the production method of the present invention is a composition for forming an upper layer film for a photoresist, which contains a fluorine-containing resin.
The fluorine-containing resin is as described above.
The content of the fluorine-containing resin in the composition for forming the upper layer film is not particularly limited, but is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 80 to 100% by mass, based on the total solid content.
<溶剤>
上層膜形成用組成物は、溶剤を含んでいてもよい。
レジスト膜を溶解せずに良好なパターンを形成するために、本発明の上層膜形成用組成物の製造方法で製造される上層膜形成用組成物は、レジスト膜を溶解しない溶剤を用いることが好ましく、有機溶剤を含む現像液(有機系現像液)とは異なる成分の溶剤を用いることがより好ましい。
上層膜を均一に塗布する観点から、上層膜形成用組成物の固形分濃度は0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜15質量%がより好ましく、1〜10質量%がさらに好ましい。
<Solvent>
The composition for forming an upper layer film may contain a solvent.
In order to form a good pattern without dissolving the resist film, the upper layer film forming composition produced by the method for producing the upper layer film forming composition of the present invention may use a solvent that does not dissolve the resist film. It is preferable to use a solvent having a component different from that of the developer containing an organic solvent (organic developer).
From the viewpoint of uniformly applying the upper layer film, the solid content concentration of the upper layer film forming composition is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, still more preferably 1 to 10% by mass. ..
使用しうる溶剤としては、フッ素含有樹脂を溶解し、レジスト膜を溶解しない限りは特に制限はないが、例えば、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、フッ素系溶剤、または、炭化水素系溶剤等が好ましく、非フッ素系のアルコール系溶剤がより好ましい。これにより、レジスト膜に対する非溶解性がさらに向上し、上層膜形成用組成物をレジスト膜上に塗布した際に、レジスト膜を溶解することなく、より均一に、上層膜を形成できる。溶剤の粘度としては、5mPa・s以下が好ましく、3mPa・s以下がより好ましく、2mPa・s以下がさらに好ましく、1mPa・s以下が特に好ましい。 The solvent that can be used is not particularly limited as long as the fluorine-containing resin is not dissolved and the resist film is not dissolved. For example, an alcohol solvent, an ether solvent, an ester solvent, a fluorine solvent, or a hydrocarbon solvent is used. Solvents and the like are preferable, and non-fluorine-based alcohol-based solvents are more preferable. As a result, the insolubility with respect to the resist film is further improved, and when the composition for forming an upper layer film is applied onto the resist film, the upper layer film can be formed more uniformly without dissolving the resist film. The viscosity of the solvent is preferably 5 mPa · s or less, more preferably 3 mPa · s or less, further preferably 2 mPa · s or less, and particularly preferably 1 mPa · s or less.
アルコール系溶剤としては、塗布性の観点から、1価のアルコールが好ましく、炭素数4〜8の1価アルコールがより好ましい。炭素数4〜8の1価アルコールとしては、直鎖状、分岐鎖状、または、環状のアルコールが挙げられ、中でも、直鎖状または分岐鎖状のアルコールが好ましい。このようなアルコール系溶剤の具体例としては、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、イソブチルアルコール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、3−ヘキサノール、3−ヘプタノール、3−オクタノール、および、4−オクタノール等のアルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、および、トリエチレングリコール等のグリコール;ならびに、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、および、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテルが挙げられる。中でも、アルコール、または、グリコールエーテルが好ましく、1−ブタノール、1−ヘキサノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、4−メチル−1−ペンタノール、または、4−メチル−2−ペンタノールがより好ましい。
エーテル系溶剤の具体例としては、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、テトラヒドロフラン、および、ジイソアミルエーテルが挙げられる。エーテル系溶剤の中でも、分岐構造を有するエーテル系溶剤が好ましく、ジイソアミルエーテルがより好ましい。
エステル系溶剤の具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル(酢酸n−ブチル)、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル(プロピオン酸n−ブチル)、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ブタン酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、イソ酪酸イソブチル、および、プロピオン酸ブチルが挙げられる。エステル系溶剤の中でも、分岐構造を有するエステル系溶剤が好ましい。
As the alcohol solvent, a monohydric alcohol is preferable from the viewpoint of coatability, and a monohydric alcohol having 4 to 8 carbon atoms is more preferable. Examples of the monohydric alcohol having 4 to 8 carbon atoms include linear, branched or cyclic alcohols, and among them, linear or branched alcohols are preferable. Specific examples of such alcoholic solvents include 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-butanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2. -Pentanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 3-hexanol, Alcohols such as 3-heptanol, 3-octanol, and 4-octanol; glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol; and ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, Examples thereof include triethylene glycol monoethyl ether and glycol ethers such as methoxymethylbutanol. Of these, alcohol or glycol ether is preferable, and 1-butanol, 1-hexanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-butanol, 4-methyl-1-pentanol, or , 4-Methyl-2-pentanol is more preferred.
Specific examples of the ether solvent include dioxane, tetrahydrofuran, and diisoamyl ether in addition to the glycol ether solvent. Among the ether solvents, an ether solvent having a branched structure is preferable, and diisoamyl ether is more preferable.
Specific examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate (n-butyl acetate), pentyl acetate, hexyl acetate, isoamyl acetate, butyl propionate (n-butyl propionate), butyl butylate, and the like. Isobutyl butylate, butyl butylate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl- 3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate. Can be mentioned. Among the ester-based solvents, an ester-based solvent having a branched structure is preferable.
フッ素系溶剤の具体例としては、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロ−1−ブタノール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1−ペンタノール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−1−ヘキサノール、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロ−1,8−オクタンジオール、2−フルオロアニソール、2,3−ジフルオロアニソール、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタン、パーフルオロ−2−ペンタノン、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロテトラヒドロフラン、パーフルオロトリブチルアミン、および、パーフルオロテトラペンチルアミン等が挙げられる。フッ素系溶剤の中でも、フッ化アルコールまたはフッ化炭化水素系溶剤が好ましい。
炭化水素系溶剤の具体例としては、トルエン、キシレン、および、アニソール等の芳香族炭化水素系溶剤;ならびに、n−ヘプタン、n−ノナン、n−オクタン、n−デカン、2−メチルヘプタン、3−メチルヘプタン、3,3−ジメチルヘキサン、および、2,3,4−トリメチルペンタン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
Specific examples of the fluorosolvent include 2,2,3,3,4,4-hexafluoro-1-butanol, 2,2,3,3,4,5,5-octafluoro-1-pen. Tanol, 2,2,3,3,4,5,5,6,6-decafluoro-1-hexanol, 2,2,3,3,4,4-hexafluoro-1,5-pentanediol , 2,2,3,3,4,5,5-octafluoro-1,6-hexanediol, 2,2,3,3,4,5,5,6,6,7,7 -Dodecafluoro-1,8-octanediol, 2-fluoroanisole, 2,3-difluoroanisole, perfluorohexane, perfluoroheptane, perfluoro-2-pentanol, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, perfluorotetrahydrofuran, Examples thereof include perfluorotributylamine and perfluorotetrapentylamine. Among the fluorinated solvents, fluorinated alcohol or fluorinated hydrocarbon solvent is preferable.
Specific examples of hydrocarbon solvents include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, and anisole; and n-heptane, n-nonane, n-octane, n-decane, 2-methylheptane, 3 Examples include aliphatic hydrocarbon solvents such as −methylheptane, 3,3-dimethylhexane, and 2,3,4-trimethylpentane.
これらの溶剤は一種単独でまたは複数を混合して用いてもよい。
また、上述の通り、上記特定溶液に含まれる溶剤と、同一の溶剤を用いることも好ましい。
上記以外の溶剤を混合する場合、その混合比は、上層膜形成用組成物の全溶剤量に対して、0〜30質量%が好ましく、0〜20質量%がより好ましく、0〜10質量%がさらに好ましい。上記以外の溶剤を混合することで、レジスト膜に対する溶解性、上層膜形成用組成物中の重合体の溶解性、および、レジスト膜からの溶出特性、等を適宜調整することができる。
These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Further, as described above, it is also preferable to use the same solvent as the solvent contained in the specific solution.
When a solvent other than the above is mixed, the mixing ratio is preferably 0 to 30% by mass, more preferably 0 to 20% by mass, and 0 to 10% by mass with respect to the total amount of the solvent for forming the upper layer film. Is even more preferable. By mixing a solvent other than the above, the solubility in the resist film, the solubility of the polymer in the composition for forming the upper layer film, the dissolution characteristics from the resist film, and the like can be appropriately adjusted.
上層膜形成用組成物は、さらに、(A1)塩基性化合物または塩基発生剤、および、(A2)エーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合および、エステル結合からなる群より選択される結合または基を有する化合物、からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。 The composition for forming an upper layer film is further selected from the group consisting of (A1) a basic compound or a base generator, and (A2) an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond, and an ester bond. It is preferable to contain at least one compound selected from the group consisting of compounds having a bond or a group.
<(A1)塩基性化合物または塩基発生剤>
上層膜形成用組成物は、さらに、塩基性化合物および塩基発生剤の少なくともいずれか(以下、これらをまとめて「添加剤」または「化合物(A1)」ともいう)を含むことも好ましい。
<(A1) Basic compound or base generator>
It is also preferable that the composition for forming an upper layer film further contains at least one of a basic compound and a base generator (hereinafter, these are also collectively referred to as “additive” or “compound (A1)”).
(塩基性化合物)
上層膜形成用組成物が含む塩基性化合物としては、有機塩基性化合物であることが好ましく、含窒素塩基性化合物であることがより好ましい。また、感光性樹脂組成物が含む塩基性化合物を同様に使用できる。
また、例えば、以下の(1)〜(7)に分類される化合物を用いることができる。
(Basic compound)
The basic compound contained in the composition for forming an upper layer film is preferably an organic basic compound, and more preferably a nitrogen-containing basic compound. Further, the basic compound contained in the photosensitive resin composition can be used in the same manner.
Further, for example, compounds classified into the following (1) to (7) can be used.
(1)一般式(BS−1)により表される化合物 (1) Compound represented by the general formula (BS-1)
一般式(BS−1)中、
Rは、それぞれ独立に、水素原子または有機基を表す。ただし、3つのRのうち少なくとも1つは有機基である。この有機基は、直鎖状もしくは分岐鎖のアルキル基、単環もしくは多環のシクロアルキル基、アリール基、または、アラルキル基である。
In the general formula (BS-1),
R independently represents a hydrogen atom or an organic group. However, at least one of the three Rs is an organic group. The organic group is a linear or branched alkyl group, a monocyclic or polycyclic cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
Rとしてのアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、1〜20が好ましく、1〜12がより好ましい。
Rとしてのシクロアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、3〜20が好ましく、5〜15がより好ましい。
The number of carbon atoms of the alkyl group as R is not particularly limited, but is preferably 1 to 20, and more preferably 1 to 12.
The number of carbon atoms of the cycloalkyl group as R is not particularly limited, but is preferably 3 to 20, and more preferably 5 to 15.
Rとしてのアリール基の炭素数は、特に限定されないが、6〜20が好ましく、6〜10がより好ましい。具体的には、フェニル基、および、ナフチル基等が挙げられる。
Rとしてのアラルキル基の炭素数は、特に限定されないが、7〜20が好ましく、7〜11がより好ましい。具体的には、ベンジル基等が挙げられる。
The number of carbon atoms of the aryl group as R is not particularly limited, but is preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 10. Specific examples thereof include a phenyl group and a naphthyl group.
The carbon number of the aralkyl group as R is not particularly limited, but is preferably 7 to 20, and more preferably 7 to 11. Specific examples thereof include a benzyl group.
Rとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、および、アラルキル基は、水素原子が置換基により置換されていてもよい。この置換基の具体例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、および、アルキルオキシカルボニル基が挙げられる。 The hydrogen atom of the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group as R may be substituted with a substituent. Specific examples of this substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, a hydroxy group, a carboxy group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylcarbonyloxy group, and an alkyloxycarbonyl group.
なお、一般式(BS−1)により表される化合物では、Rのうち少なくとも2つが有機基であることが好ましい。 In the compound represented by the general formula (BS-1), it is preferable that at least two of R are organic groups.
一般式(BS−1)により表される化合物の具体例としては、トリ−n−ブチルアミン、トリ−イソプロピルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−デシルアミン、トリイソデシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ジデシルアミン、メチルオクタデシルアミン、ジメチルウンデシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、メチルジオクタデシルアミン、N,N−ジブチルアニリン、N,N−ジヘキシルアニリン、2,6−ジイソプロピルアニリン、および2,4,6−トリ(t−ブチル)アニリンが挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (BS-1) include tri-n-butylamine, tri-isopropylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-octylamine, tri-n-decylamine, and tri. Isodecylamine, dicyclohexylmethylamine, tetradecylamine, pentadecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, didecylamine, methyloctadecylamine, dimethylundecylamine, N, N-dimethyldodecylamine, methyldioctadecylamine, N, N Included are −dibutylaniline, N, N-dihexylaniline, 2,6-diisopropylaniline, and 2,4,6-tri (t-butyl) aniline.
また、一般式(BS−1)により表される好ましい塩基性化合物として、少なくとも1つのRがヒドロキシ基で置換されたアルキル基である塩基性化合物が挙げられる。具体的には、トリエタノールアミン、および、N,N−ジヒドロキシエチルアニリンが挙げられる。 Moreover, as a preferable basic compound represented by the general formula (BS-1), a basic compound which is an alkyl group in which at least one R is substituted with a hydroxy group can be mentioned. Specific examples thereof include triethanolamine and N, N-dihydroxyethylaniline.
なお、Rとしてのアルキル基は、アルキル鎖中に酸素原子を有していてもよい。つまり、Rとしてのアルキル基中に、オキシアルキレン鎖が形成されていてもよい。オキシアルキレン鎖としては、−CH2CH2O−が好ましい。具体例としては、トリス(メトキシエトキシエチル)アミン、および、US6040112号のカラム3の60行目以降に例示されている化合物が挙げられる。
The alkyl group as R may have an oxygen atom in the alkyl chain. That is, an oxyalkylene chain may be formed in the alkyl group as R. As the oxyalkylene chain, −CH 2 CH 2 O− is preferable. Specific examples include tris (methoxyethoxyethyl) amine and the compounds exemplified in
以下に、一般式(BS−1)で表される塩基性化合物の具体例を示す。 Specific examples of the basic compound represented by the general formula (BS-1) are shown below.
(2)含窒素複素環構造を有する化合物
この含窒素複素環は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。また、窒素原子を複数有していてもよい。さらに、窒素以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。具体例としては、イミダゾール構造を有する化合物(2−フェニルベンゾイミダゾール、および、2,4,5−トリフェニルイミダゾール等)、ピペリジン構造を有する化合物〔N−ヒドロキシエチルピペリジンおよびビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート等〕、ピリジン構造を有する化合物(4−ジメチルアミノピリジン等)、ならびに、アンチピリン構造を有する化合物(アンチピリンおよびヒドロキシアンチピリン等)が挙げられる。
(2) Compound having a nitrogen-containing heterocyclic structure This nitrogen-containing heterocycle may or may not have aromaticity. Moreover, it may have a plurality of nitrogen atoms. Furthermore, it may contain a heteroatom other than nitrogen. Specific examples include compounds having an imidazole structure (2-phenylbenzimidazole and 2,4,5-triphenylimidazole, etc.), compounds having a piperidine structure [N-hydroxyethylpiperidine and bis (1,2,2). , 6,6-Pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, etc.], compounds having a pyridine structure (4-dimethylaminopyridine, etc.), and compounds having an antipyrine structure (antipyrine, hydroxyantipyrine, etc.) can be mentioned.
また、環を2つ以上有する化合物も好適に用いられる。具体例としては、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、および、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−ウンデカ−7−エンが挙げられる。 Further, a compound having two or more rings is also preferably used. Specific examples include 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene and 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -undeca-7-ene.
(3)フェノキシ基を有するアミン化合物
フェノキシ基を有するアミン化合物とは、アミン化合物が含んでいるアルキル基のN原子と反対側の末端にフェノキシ基を備えた化合物である。フェノキシ基は、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、スルホン酸エステル基、アリール基、アラルキル基、アシロキシ基、および、アリールオキシ基等の置換基を有していてもよい。
(3) Amine Compound Having a Phenoxy Group The amine compound having a phenoxy group is a compound having a phenoxy group at the terminal opposite to the N atom of the alkyl group contained in the amine compound. The phenoxy group includes, for example, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a carboxy group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid ester group, an aryl group, an aralkyl group, an asyloxy group, an aryloxy group and the like. It may have a substituent.
この化合物は、フェノキシ基と窒素原子との間に、少なくとも1つのオキシアルキレン鎖を有しているのが好ましい。1分子中のオキシアルキレン鎖の数は、3〜9が好ましく、4〜6がより好ましい。オキシアルキレン鎖の中でも−CH2CH2O−が好ましい。 This compound preferably has at least one oxyalkylene chain between the phenoxy group and the nitrogen atom. The number of oxyalkylene chains in one molecule is preferably 3 to 9, and more preferably 4 to 6. Among the oxyalkylene chains, -CH 2 CH 2 O- is preferable.
具体例としては、2−[2−{2―(2,2―ジメトキシ−フェノキシエトキシ)エチル}−ビス−(2−メトキシエチル)]−アミン、および、US2007/0224539A1号の段落[0066]に例示されている化合物(C1−1)〜(C3−3)が挙げられる。 Specific examples include 2- [2- {2- (2,2-dimethoxy-phenoxyethoxy) ethyl} -bis- (2-methoxyethyl)]-amine, and paragraph [0066] of US2007 / 0224539A1. Examples of the compounds (C1-1) to (C3-3) can be mentioned.
フェノキシ基を有するアミン化合物は、例えば、フェノキシ基を有する1級または2級アミンとハロアルキルエーテルとを加熱して反応させ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、または、テトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル、または、クロロホルム等の有機溶剤で抽出することにより得られる。また、フェノキシ基を有するアミン化合物は、1級または2級アミンと、末端にフェノキシ基を有するハロアルキルエーテルとを加熱して反応させ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、または、テトラアルキルアンモニウム等の強塩基の水溶液を添加した後、酢酸エチル、または、クロロホルム等の有機溶剤で抽出することによって得ることもできる。 The amine compound having a phenoxy group is, for example, an aqueous solution of a strong base such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or tetraalkylammonium by heating and reacting a primary or secondary amine having a phenoxy group with a haloalkyl ether. Is added and then extracted with an organic solvent such as ethyl acetate or chloroform. Further, the amine compound having a phenoxy group is obtained by heating and reacting a primary or secondary amine with a haloalkyl ether having a phenoxy group at the terminal to make a strong reaction such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or tetraalkylammonium. It can also be obtained by adding an aqueous solution of the base and then extracting with an organic solvent such as ethyl acetate or chloroform.
(4)アンモニウム塩
塩基性化合物として、アンモニウム塩も適宜用いることができる。アンモニウム塩のアニオンの具体例としては、ハライド、スルホネート、ボレート、および、フォスフェートが挙げられる。中でも、ハライド、または、スルホネートが好ましい。
(4) Ammonium salt As the basic compound, an ammonium salt can also be appropriately used. Specific examples of ammonium salt anions include halides, sulfonates, borates, and phosphates. Of these, halides or sulfonates are preferable.
ハライドとしては、クロライド、ブロマイド、または、アイオダイドが好ましい。
スルホネートとしては、炭素数1〜20の有機スルホネートが好ましい。有機スルホネートの例としては、炭素数1〜20のアルキルスルホネートおよびアリールスルホネートが挙げられる。
As the halide, chloride, bromide, or iodide is preferable.
As the sulfonate, an organic sulfonate having 1 to 20 carbon atoms is preferable. Examples of organic sulfonates include alkyl sulfonates and aryl sulfonates having 1 to 20 carbon atoms.
アルキルスルホネートに含まれるアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アルコキシ基、アシル基、および、アリール基が挙げられる。アルキルスルホネートの具体例としては、メタンスルホネート、エタンスルホネート、ブタンスルホネート、ヘキサンスルホネート、オクタンスルホネート、ベンジルスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ペンタフルオロエタンスルホネート、および、ノナフルオロブタンスルホネートが挙げられる。 The alkyl group contained in the alkyl sulfonate may have a substituent. Specific examples of this substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an alkoxy group, an acyl group, and an aryl group. Specific examples of alkyl sulfonates include methane sulphonate, ethane sulphonate, butane sulphonate, hexane sulphonate, octane sulphonate, benzyl sulphonate, trifluoromethane sulphonate, pentafluoroethane sulphonate, and nonafluorobutane sulphonate.
アリールスルホネートに含まれるアリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、および、アントリル基が挙げられる。これらアリール基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、炭素数1〜6の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキル基、または、炭素数3〜6のシクロアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、または、シクロヘキシル基が好ましい。他の置換基としては、炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、および、アシロキシ基が挙げられる。 Specific examples of the aryl group contained in the aryl sulfonate include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group. These aryl groups may have a substituent. As the substituent, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms is preferable. Specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, an n-hexyl group, or a cyclohexyl group is preferable. Examples of other substituents include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an acyl group, and an acyloxy group.
このアンモニウム塩は、ヒドロキシドまたはカルボキシレートであってもよい。この場合、このアンモニウム塩は、炭素数1〜8のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド(例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、または、テトラ−(n−ブチル)アンモニウムヒドロキシド)であることが好ましい。 The ammonium salt may be hydroxyd or carboxylate. In this case, the ammonium salt may be a tetraalkylammonium hydroxide having 1 to 8 carbon atoms (for example, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, or tetra- (n-butyl) ammonium hydroxide). preferable.
好ましい塩基性化合物の例としては、グアニジン、アミノピリジン、アミノアルキルピリジン、アミノピロリジン、インダゾール、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、プリン、イミダゾリン、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルフォリン、および、アミノアルキルモルフォリンが挙げられる。これらは、置換基をさらに有していてもよい。
好ましい置換基の具体例としては、アミノ基、アミノアルキル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリールアミノ基、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、水酸基およびシアノ基が挙げられる。
Examples of preferred basic compounds include guanidine, aminopyridine, aminoalkylpyridine, aminopyrrolidine, indazole, imidazole, pyrazole, pyrazine, pyrimidine, purine, imidazoline, pyrazoline, piperazine, aminomorpholin, and aminoalkylmorpholin. Can be mentioned. These may have additional substituents.
Specific examples of the preferred substituent include an amino group, an aminoalkyl group, an alkylamino group, an aminoaryl group, an arylamino group, an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, an aryl group, an aryloxy group and a nitro group. Examples include hydroxyl groups and cyano groups.
特に好ましい塩基性化合物の具体例としては、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3,−テトラメチルグアニジン、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、N−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4,5−ジフェニルイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、および、N−(2−アミノエチル)モルフォリンが挙げられる。 Specific examples of particularly preferable basic compounds include guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, imidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, N-methylimidazole, and the like. 2-Phenylimidazole, 4,5-diphenylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-aminopyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2 -Diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino5-methylpyridine, 2-amino-6-methylpyridine, 3-amino Ethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidin, piperazin, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2,6,6 tetramethylpiperidin , 4-Piperidinopiperidin, 2-iminopiperidin, 1- (2-aminoethyl) pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine , 2- (Aminomethyl) -5 methylpyrazine, pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyrimidine, 2-pyrazolin, 3-pyrazolin, N-aminomorpholine, and N- (2-amino Ethyl) morpholine can be mentioned.
(5)プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線または放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、または、プロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物(PA)
上層膜形成用組成物は、塩基性化合物として、プロトンアクセプター性官能基を有し、かつ、活性光線または放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、または、プロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する化合物(以下、化合物(PA)ともいう)をさらに含んでいてもよい。
(5) A compound having a proton-accepting functional group and decomposing by irradiation with active light or radiation to reduce or eliminate the proton-accepting property, or to generate a compound in which the proton-accepting property is changed to acidic. (PA)
The composition for forming an upper layer film has a proton-accepting functional group as a basic compound, and is decomposed by irradiation with active light or radiation to reduce, eliminate, or have a proton-accepting property. It may further contain a compound (hereinafter, also referred to as compound (PA)) that generates a compound that has changed from to acidic to acidic.
プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基または電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基、または、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記一般式に示す部分構造を有する窒素原子である。 A proton-accepting functional group is a functional group having a group or an electron capable of electrostatically interacting with a proton, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as a cyclic polyether, or a π-conjugated group. It means a functional group having a nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to. The nitrogen atom having an unshared electron pair that does not contribute to π conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure shown in the following general formula.
プロトンアクセプター性官能基の好ましい部分構造の例としては、クラウンエーテル構造、アザクラウンエーテル構造、1〜3級アミン構造、ピリジン構造、イミダゾール構造、ピラジン構造が挙げられる。 Examples of preferable partial structures of the proton acceptor functional group include a crown ether structure, an aza-crown ether structure, a 1-3-grade amine structure, a pyridine structure, an imidazole structure, and a pyrazine structure.
化合物(PA)は、活性光線または放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失、または、プロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここで、プロトンアクセプター性の低下、消失、または、プロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化であり、具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(PA)とプロトンからプロトン付加体が生成する時、その化学平衡における平衡定数が減少することを意味する。 The compound (PA) is decomposed by irradiation with active light or radiation to generate a compound whose proton acceptor property is reduced or eliminated, or whose proton acceptor property is changed to acidic. Here, the decrease or disappearance of the proton acceptor property or the change from the proton acceptor property to the acidity is a change in the proton acceptor property due to the addition of a proton to the proton acceptor property functional group. Specifically, it means that when a proton adduct is formed from a compound (PA) having a proton-accepting functional group and a proton, the equilibrium constant in its chemical equilibrium decreases.
プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認できる。活性光線または放射線の照射により化合物(PA)が分解して発生する化合物の酸解離定数pKaは、pKa<−1が好ましく、−13<pKa<−1がより好ましく、−13<pKa<−3がさらに好ましい。 Proton acceptability can be confirmed by measuring pH. The acid dissociation constant pKa of the compound generated by decomposing the compound (PA) by irradiation with active light or radiation is preferably pKa <-1, more preferably -13 <pKa <-1, and -13 <pKa <-3. Is even more preferable.
化合物(PA)は、活性光線または放射線の照射により分解して発生する上記プロトン付加体として、例えば、下記一般式(PA−1)で表される化合物を発生する。一般式(PA−1)で表される化合物は、プロトンアクセプター性官能基とともに酸性基を有することにより、化合物(PA)に比べてプロトンアクセプター性が低下、消失、または、プロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物である。 The compound (PA) generates, for example, a compound represented by the following general formula (PA-1) as the proton adduct generated by decomposition by irradiation with active light or radiation. Since the compound represented by the general formula (PA-1) has an acidic group together with a proton-accepting functional group, the proton-accepting property is reduced, eliminated, or proton-accepting property as compared with the compound (PA). It is a compound that has changed from to acidic.
一般式(PA−1)中、
Qは、−SO3H、−CO2H、または、−X1NHX2Rfを表す。ここで、Rfは、アルキル基、シクロアルキル基、または、アリール基を表し、X1およびX2はそれぞれ独立に、−SO2−、または、−CO−を表す。
Aは、単結合、または、2価の連結基を表す。
Xは、−SO2−、または、−CO−を表す。
nは、0または1を表す。
Bは、単結合、酸素原子、または、−N(Rx)Ry−を表す。Rxは、水素原子または1価の有機基を表し、Ryは単結合または2価の有機基を表す。RxとRyは互いに結合して環を形成してもよく、また、RxとRは互いに結合して環を形成してもよい。
Rは、プロトンアクセプター性官能基を有する1価の有機基を表す。
In the general formula (PA-1),
Q represents -SO 3 H, -CO 2 H, or -X 1 NHX 2 Rf. Here, Rf represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group, and X 1 and X 2 independently represent -SO 2- or -CO-, respectively.
A represents a single bond or a divalent linking group.
X represents −SO 2- or −CO−.
n represents 0 or 1.
B represents a single bond, an oxygen atom, or -N (Rx) Ry-. Rx represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and Ry represents a single bond or a divalent organic group. Rx and Ry may be bonded to each other to form a ring, and Rx and R may be bonded to each other to form a ring.
R represents a monovalent organic group having a proton acceptor functional group.
一般式(PA−1)についてさらに詳細に説明する。
Aにおける2価の連結基としては、炭素数2〜12の2価の連結基が好ましく、例えば、アルキレン基、および、フェニレン基が挙げられる。中でも、少なくとも1つのフッ素原子を有するアルキレン基が好ましく、炭素数は2〜6が好ましく、2〜4がより好ましい。アルキレン基は、酸素原子、硫黄原子等の連結基を有していてもよい。アルキレン基としては、水素原子数の30〜100%がフッ素原子で置換されたアルキレン基が好ましく、Q部位と結合した炭素原子がフッ素原子を有することがより好ましく、パーフルオロアルキレン基がさらに好ましく、パーフロロエチレン基、パーフロロプロピレン基、または、パーフロロブチレン基が特に好ましい。
The general formula (PA-1) will be described in more detail.
The divalent linking group in A is preferably a divalent linking group having 2 to 12 carbon atoms, and examples thereof include an alkylene group and a phenylene group. Among them, an alkylene group having at least one fluorine atom is preferable, the number of carbon atoms is preferably 2 to 6, and more preferably 2 to 4. The alkylene group may have a linking group such as an oxygen atom or a sulfur atom. As the alkylene group, an alkylene group in which 30 to 100% of the number of hydrogen atoms is substituted with a fluorine atom is preferable, a carbon atom bonded to the Q moiety preferably has a fluorine atom, and a perfluoroalkylene group is further preferable. A perfluoroethylene group, a perfluoropropylene group, or a perfluorobutylene group is particularly preferable.
Rxにおける1価の有機基としては、炭素数1〜30が好ましく、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、および、アルケニル基を挙げられる。これら基はさらに置換基を有していてもよい。 The monovalent organic group in Rx preferably has 1 to 30 carbon atoms, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group. These groups may further have a substituent.
Rxにおけるアルキル基としては、置換基を有していてもよい。中でも、炭素数1〜20の直鎖状および分岐鎖状のアルキル基が好ましく、アルキル鎖中に酸素原子、硫黄原子、または、窒素原子を有していてもよい。 The alkyl group in Rx may have a substituent. Of these, linear and branched alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms are preferable, and the alkyl chain may have an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom.
Ryにおける2価の有機基としては、アルキレン基が好ましい。
RxとRyとが互いに結合して形成してもよい環としては、窒素原子を含む5〜10員環が好ましく、6員環がより好ましい。
As the divalent organic group in Ry, an alkylene group is preferable.
As the ring in which Rx and Ry may be bonded to each other, a 5- to 10-membered ring containing a nitrogen atom is preferable, and a 6-membered ring is more preferable.
なお、置換基を有するアルキル基の例としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基にシクロアルキル基が置換した基(例えば、アダマンチルメチル基、アダマンチルエチル基、シクロヘキシルエチル基、および、カンファー残基等)が挙げられる。 Examples of the alkyl group having a substituent include a linear or branched alkyl group substituted with a cycloalkyl group (for example, an adamantyl methyl group, an adamantyl ethyl group, a cyclohexyl ethyl group, and a camphor residue. (Basics, etc.).
Rxにおけるシクロアルキル基としては、炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましい。シクロアルキル基は環内に酸素原子を有していてもよい。
Rxにおけるアリール基としては、炭素数6〜14のアリール基が好ましい。
As the cycloalkyl group in Rx, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferable. The cycloalkyl group may have an oxygen atom in the ring.
As the aryl group in Rx, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms is preferable.
Rxにおけるアラルキル基としては、炭素数7〜20のアラルキル基が好ましい。
Rxにおけるアルケニル基の例としては、Rxとして挙げたアルキル基の任意の位置に2重結合を有する基が挙げられる。
As the aralkyl group in Rx, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is preferable.
Examples of alkenyl groups in Rx include groups having a double bond at any position of the alkyl group listed as Rx.
Rにおけるプロトンアクセプター性官能基とは、上述の通りであり、アザクラウンエーテル基、1〜3級アミン基、ならびに、ピリジンおよびイミダゾールといった窒素を含む複素環式芳香族構造等を有する基が挙げられる。 The proton-accepting functional group in R is as described above, and includes groups having an aza-crown ether group, a 1-3-amine group, and a heterocyclic aromatic structure containing nitrogen such as pyridine and imidazole. Be done.
Rにおけるプロトンアクセプター性官能基またはアンモニウム基を含むアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基におけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、および、アルケニル基は、上記Rxとして挙げたアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、および、アルケニル基と同様の基である。 The alkyl group containing a proton acceptor functional group or an ammonium group in R, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkyl group in the alkenyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, and the alkenyl group are the above Rx. It is a group similar to the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl group, and alkenyl group mentioned above.
上記各基が有してもよい置換基の例としては、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10)、アシル基(好ましくは炭素数2〜20)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜10)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20)、および、アミノアシル基(好ましくは炭素数2〜20)が挙げられる。アリール基およびシクロアルキル基等における環状構造、ならびに、アミノアシル基については、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜20)が挙げられる。 Examples of the substituent that each of the above groups may have include a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), and an aryl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms). 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms), an acyloxy group (preferably 2 to 10 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 10 carbon atoms). Examples thereof include 2 to 20 carbon atoms) and an aminoacyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms). As for the cyclic structure of the aryl group, the cycloalkyl group and the like, and the aminoacyl group, an alkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms) can be further mentioned as the substituent.
Bが−N(Rx)Ry−の場合、RとRxが互いに結合して環を形成していることが好ましい。環を形成することによって、安定性が向上し、これを用いた組成物の保存安定性が向上する。環を形成する炭素数は4〜20が好ましく、単環でも多環でもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、または、窒素原子を含んでいてもよい。 When B is −N (Rx) Ry−, it is preferable that R and Rx are bonded to each other to form a ring. By forming a ring, the stability is improved, and the storage stability of the composition using the ring is improved. The number of carbon atoms forming the ring is preferably 4 to 20, and it may be a single ring or a polycycle, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom.
単環の例としては、窒素原子を含む4員環、5員環、6員環、7員環、および、8員環が挙げられる。多環の例としては、2または3以上の単環構造の組み合わせから成る構造が挙げられる。単環または多環は、置換基を有していてもよく、例えば、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、カルボニル基、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜14)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10)、アシル基(好ましくは炭素数2〜15)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜15)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜15)、または、アミノアシル基(好ましくは炭素数2〜20)が好ましい。アリール基またはシクロアルキル基等における環状構造は、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を有していてもよい。アミノアシル基は、置換基としてさらにアルキル基(好ましくは炭素数1〜15)を有していてもよい。 Examples of monocycles include 4-membered rings, 5-membered rings, 6-membered rings, 7-membered rings, and 8-membered rings containing a nitrogen atom. Examples of polycycles include structures consisting of a combination of two or three or more monocyclic structures. The monocyclic or polycyclic ring may have a substituent, for example, a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, a carbonyl group, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably having 3 to 10 carbon atoms). 6 to 14 carbon atoms), an alkoxy group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an acyl group (preferably 2 to 15 carbon atoms), an acyloxy group (preferably 2 to 15 carbon atoms), an alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 15 carbon atoms). 2 to 15 carbon atoms) or an aminoacyl group (preferably 2 to 20 carbon atoms) is preferable. The cyclic structure of an aryl group, a cycloalkyl group, or the like may further have an alkyl group (preferably 1 to 15 carbon atoms) as a substituent. The aminoacyl group may further have an alkyl group (preferably 1 to 15 carbon atoms) as a substituent.
Qにより表される−X1NHX2RfにおけるRfとしては、炭素数1〜6のフッ素原子を有してもよいアルキル基が好ましく、炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基がより好ましい。また、X1およびX2としては、少なくとも一方が−SO2−であることが好ましく、X1およびX2の両方が−SO2−であることがより好ましい。 As Rf in −X 1 NHX 2 Rf represented by Q, an alkyl group which may have a fluorine atom having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable. Further, as X 1 and X 2 , it is preferable that at least one of them is −SO 2 −, and it is more preferable that both X 1 and X 2 are − SO 2 −.
一般式(PA−1)で表される化合物のうち、Q部位がスルホン酸である化合物は、一般的なスルホンアミド化反応を用いることで合成できる。例えば、ビススルホニルハライド化合物の一方のスルホニルハライド部を選択的にアミン化合物と反応させて、スルホンアミド結合を形成した後、もう一方のスルホニルハライド部分を加水分解する方法、または、環状スルホン酸無水物をアミン化合物と反応させ開環させる方法により得ることができる。 Among the compounds represented by the general formula (PA-1), a compound having a Q-site of sulfonic acid can be synthesized by using a general sulfonamide reaction. For example, a method in which one sulfonyl halide portion of a bissulfonyl halide compound is selectively reacted with an amine compound to form a sulfonamide bond, and then the other sulfonyl halide moiety is hydrolyzed, or a cyclic sulfonic acid anhydride. Can be obtained by reacting with an amine compound to open the ring.
化合物(PA)は、イオン性化合物であることが好ましい。プロトンアクセプター性官能基はアニオン部およびカチオン部のいずれに含まれていてもよいが、アニオン部位に含まれていることが好ましい。
化合物(PA)としては、下記一般式(4)〜(6)で表される化合物が好ましい。
The compound (PA) is preferably an ionic compound. The proton acceptor functional group may be contained in either the anion portion or the cation portion, but is preferably contained in the anion moiety.
As the compound (PA), compounds represented by the following general formulas (4) to (6) are preferable.
一般式(4)〜(6)において、A、X、n、B、R、Rf、X1およびX2は、一般式(PA−1)におけるそれぞれと同義である。
C+はカウンターカチオンを示す。
In the general formulas (4) to (6), A, X, n, B, R, Rf, X 1 and X 2 are synonymous with each of the general formulas (PA-1).
C + indicates a counter cation.
カウンターカチオンとしては、オニウムカチオンが好ましい。より詳しくは、後述の光酸発生剤において説明する、一般式(ZI)におけるS+(R201)(R202)(R203)として説明するスルホニウムカチオン、および、一般式(ZII)におけるI+(R204)(R205)として説明するヨードニウムカチオン等が好ましい例として挙げられる。 As the counter cation, an onium cation is preferable. More specifically, the sulfonium cation described as S + (R 201 ) (R 202 ) (R 203 ) in the general formula (ZI) and I + in the general formula (ZII) described in the photoacid generator described later. Preferred examples include the iodonium cation described as (R 204 ) and (R 205).
化合物(PA)の具体例としては、特開2013−83966号公報の段落[0743]〜[0750]に記載の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of the compound (PA) include, but are not limited to, the compounds described in paragraphs [0743] to [0750] of JP2013-83966A.
また、一般式(PA−1)で表される化合物を発生する化合物以外の化合物(PA)も適宜選択可能である。例えば、イオン性化合物であって、カチオン部にプロトンアクセプター部位を有する化合物を用いてもよい。より具体的には、下記一般式(7)で表される化合物が挙げられる。 Further, a compound (PA) other than the compound that generates the compound represented by the general formula (PA-1) can be appropriately selected. For example, an ionic compound having a proton acceptor moiety in the cation portion may be used. More specifically, a compound represented by the following general formula (7) can be mentioned.
式中、Aは硫黄原子またはヨウ素原子を表す。
mは1または2を表し、nは1または2を表す。ただし、Aが硫黄原子の時、m+n=3、Aがヨウ素原子の時、m+n=2である。
Rは、アリール基を表す。
RNは、プロトンアクセプター性官能基で置換されたアリール基を表す。
X−は、対アニオンを表す。
In the formula, A represents a sulfur atom or an iodine atom.
m represents 1 or 2 and n represents 1 or 2. However, when A is a sulfur atom, m + n = 3, and when A is an iodine atom, m + n = 2.
R represents an aryl group.
R N represents an aryl group substituted with a proton acceptor functional group.
X − represents a counter anion.
X−としては、後述する一般式(ZI)におけるX−と同様の具体例が挙げられる。
RおよびRNのアリール基としては、フェニル基が好ましい。
As X − , a specific example similar to X − in the general formula (ZI) described later can be mentioned.
The aryl group of R and R N, is preferably a phenyl group.
RNが有するプロトンアクセプター性官能基は、前述の式(PA−1)で説明したプロトンアクセプター性官能基と同様である。 Proton acceptor functional group R N are the same as those of the proton acceptor functional group described in the foregoing formula (PA-1).
上層膜形成用組成物において、化合物(PA)の配合量は、全固形分に対して0.1〜10質量%が好ましく、1〜8質量%がより好ましい。 In the composition for forming an upper layer film, the blending amount of the compound (PA) is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 1 to 8% by mass, based on the total solid content.
(6)グアニジン化合物
上層膜形成用組成物は、下式で表される構造を有するグアニジン化合物(以下、「グアニジン化合物(A)」ともいう)をさらに含んでいてもよい。
(6) Guanidine Compound The composition for forming an upper layer film may further contain a guanidine compound having a structure represented by the following formula (hereinafter, also referred to as “guanidine compound (A)”).
グアニジン化合物は3つの窒素によって共役酸のプラスの電荷が分散安定化されるため、強い塩基性を示す。
グアニジン化合物(A)の塩基性としては、共役酸のpKaが6.0以上であることが好ましく、酸との中和反応性が高く、ラフネス性に優れる点で、7.0〜20.0であることが好ましく、8.0〜16.0であることがより好ましい。
The guanidine compound exhibits strong basicity because the positive charge of the conjugate acid is dispersed and stabilized by the three nitrogens.
The basicity of the guanidine compound (A) is preferably 7.0 to 20.0 in that the pKa of the conjugate acid is 6.0 or more, the neutralization reactivity with the acid is high, and the roughness property is excellent. It is preferably 8.0 to 16.0, and more preferably 8.0 to 16.0.
このような強い塩基性のため、酸の拡散性を抑制し、優れたパターン形状の形成に寄与できる。 Due to such strong basicity, it is possible to suppress the diffusivity of acid and contribute to the formation of an excellent pattern shape.
本明細書において、logPとは、n−オクタノール/水分配係数(P)の対数値であり、広範囲の化合物に対し、その親水性/疎水性を特徴づけることのできる有効なパラメータである。一般的には実験によらず計算によって分配係数は求められ、本明細書においては、CSChemDrawUltraVer.8.0softwarepackage(Crippen’sfragmentationmethod)により計算された値を示す。 As used herein, logP is a logarithmic value of n-octanol / water partition coefficient (P) and is an effective parameter capable of characterizing the hydrophilicity / hydrophobicity of a wide range of compounds. Generally, the partition coefficient is obtained by calculation regardless of the experiment, and in the present specification, CSChemDrawUltraVer. The value calculated by 8.0 softpackage (Crippen's fragmentation method) is shown.
また、グアニジン化合物(A)のlogPが10以下であることが好ましい。上記値以下であることによりレジスト膜中に均一に含ませることができる。 Further, the logP of the guanidine compound (A) is preferably 10 or less. When it is equal to or less than the above value, it can be uniformly contained in the resist film.
グアニジン化合物(A)のlogPは2〜10が好ましく、3〜8がより好ましく、4〜8がさらに好ましい。 The logP of the guanidine compound (A) is preferably 2 to 10, more preferably 3 to 8, and even more preferably 4 to 8.
また、グアニジン化合物(A)はグアニジン構造以外に窒素原子を有さないことが好ましい。 Further, the guanidine compound (A) preferably has no nitrogen atom other than the guanidine structure.
グアニジン化合物の具体例としては、特開2013−83966号公報の段落[0765]〜[0768]に記載の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of the guanidine compound include, but are not limited to, the compounds described in paragraphs [0765] to [0768] of JP2013-83966A.
(7) 窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物
上層膜形成用組成物は、窒素原子を有し、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(以下、「低分子化合物(D)」または「化合物(D)」ともいう)を含むことができる。低分子化合物(D)は、酸の作用により脱離する基が脱離した後は、塩基性を有することが好ましい。
(7) Low-molecular-weight compound having a nitrogen atom and having a group desorbed by the action of an acid The composition for forming an upper layer film is a low-molecular-weight compound having a nitrogen atom and having a group desorbed by the action of an acid (7). Hereinafter, it may also include "low molecular weight compound (D)" or "compound (D)"). The small molecule compound (D) preferably has basicity after the group to be eliminated by the action of an acid is eliminated.
酸の作用により脱離する基としては特に限定されないが、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、または、ヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、または、ヘミアミナールエーテル基がより好ましい。 The group desorbed by the action of an acid is not particularly limited, but an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group, or a hemiaminol ether group is preferable, and a carbamate group or a hemiami. A nal ether group is more preferred.
酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(D)の分子量は、100〜1000が好ましく、100〜700がより好ましく、100〜500がさらに好ましい。 The molecular weight of the small molecule compound (D) having a group eliminated by the action of an acid is preferably 100 to 1000, more preferably 100 to 700, and even more preferably 100 to 500.
化合物(D)としては、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体が好ましい。 As the compound (D), an amine derivative having a group eliminated by the action of an acid on a nitrogen atom is preferable.
化合物(D)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。カルバメート基を構成する保護基としては、下記一般式(d−1)で表すことができる。 Compound (D) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom. The protecting group constituting the carbamate group can be represented by the following general formula (d-1).
一般式(d−1)において、
R’は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、または、アルコキシアルキル基を表す。R’は相互に結合して環を形成していてもよい。
In the general formula (d-1)
R'independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkoxyalkyl group. R'may be coupled to each other to form a ring.
R’としては、それぞれ独立に、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、または、アリール基が好ましく、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、または、シクロアルキル基がより好ましい。
以下に、一般式(d−1)で表される構造の具体例を示す。
As R', a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group is preferable, and a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group is more preferable. ..
A specific example of the structure represented by the general formula (d-1) is shown below.
化合物(D)は、上述の塩基性化合物と一般式(d−1)で表される構造を任意に組み合わせることで構成できる。 The compound (D) can be configured by arbitrarily combining the above-mentioned basic compound and the structure represented by the general formula (d-1).
化合物(D)は、下記一般式(A)で表される構造を有することが特に好ましい。 It is particularly preferable that the compound (D) has a structure represented by the following general formula (A).
なお、化合物(D)は、酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物であるかぎり、上述の塩基性化合物に相当する化合物であってもよい。 The compound (D) may be a compound corresponding to the above-mentioned basic compound as long as it is a small molecule compound having a group desorbed by the action of an acid.
一般式(A)において、Raは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、または、アラルキル基を表す。また、n=2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に結合して、2価の複素環式炭化水素基(好ましくは炭素数20以下)、または、その誘導体を形成していてもよい。 In the general formula (A), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group. Also, when n = 2, the two R a may be the same or different, two R a attached to each other to form a divalent heterocyclic hydrocarbon group (preferably 20 or less carbon atoms), Alternatively, the derivative may be formed.
Rbは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、または、アルコキシアルキル基を表す。ただし、−C(Rb)(Rb)(Rb)において、1つ以上のRbが水素原子のとき、残りのRbの少なくとも1つはシクロプロピル基、1−アルコキシアルキル基、または、アリール基である。 R b independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkoxyalkyl group. However, in -C (R b ) (R b ) (R b ), when one or more R b is a hydrogen atom , at least one of the remaining R b is a cyclopropyl group, a 1-alkoxyalkyl group, or , Aryl group.
少なくとも2つのRbが結合して脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環式炭化水素基、または、その誘導体を形成していてもよい。 At least two R bs may be bonded to form an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic hydrocarbon group, or a derivative thereof.
nは0〜2の整数を表し、mは1〜3の整数を表し、n+m=3である。 n represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 3, and n + m = 3.
一般式(A)において、RaおよびRbが表すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、または、アラルキル基は、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、または、ハロゲン原子で置換されていてもよい。Rbが表すアルコキシアルキル基についても同様である。 In the general formula (A), the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, or aralkyl group represented by Ra and R b is a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, or an oxo group. It may be substituted with a functional group such as, an alkoxy group, or a halogen atom. The same applies to the alkoxyalkyl group represented by R b.
上記Raおよび/またはRbのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、または、アラルキル基(これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、または、アラルキル基は、上記官能基、アルコキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい)としては、
例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、および、ドデカン等の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルカンに由来する基、ならびに、これらのアルカンに由来する基を、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、または、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基の1種以上で置換した基、
シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、ノルボルナン、アダマンタン、および、ノラダマンタン等のシクロアルカンに由来する基、ならびに、これらのシクロアルカンに由来する基を、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、または、t−ブチル基等の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基の1種以上で置換した基、
ベンゼン、ナフタレン、および、アントラセン等の芳香族化合物に由来する基、ならびに、これらの芳香族化合物に由来する基を、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、または、t−ブチル基等の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基の1種以上で置換した基、
ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、インドール、インドリン、キノリン、パーヒドロキノリン、インダゾール、および、ベンズイミダゾール等の複素環化合物に由来する基、ならびに、これらの複素環化合物に由来する基を、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基または芳香族化合物に由来する基の1種以上で置換した基、
直鎖状または分岐鎖状のアルカンに由来する基、ならびに、シクロアルカンに由来する基を、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の芳香族化合物に由来する基の1種以上で置換した基
ならびに、上記置換基がヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、または、オキソ基等の官能基で置換された基が挙げられる。
The alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, or aralkyl group of Ra and / or R b (these alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, or aralkyl group is the functional group, alkoxy group, halogen. It may be replaced with an atom)
For example, groups derived from linear or branched alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, and dodecane, and derived from these alkanes. A group in which the group to be used is substituted with one or more cycloalkyl groups such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, or a cyclohexyl group.
Groups derived from cycloalkanes such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptan, cyclooctane, norbornan, adamantan, and noradamantan, and groups derived from these cycloalkanes are, for example, methyl group, ethyl group, n. Substituted with one or more of linear or branched alkyl groups such as -propyl group, i-propyl group, n-butyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylpropyl group, or t-butyl group. Butyl group
Groups derived from aromatic compounds such as benzene, naphthalene, and anthracene, and groups derived from these aromatic compounds are, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-. A group substituted with one or more of linear or branched alkyl groups such as a butyl group, a 2-methylpropyl group, a 1-methylpropyl group, or a t-butyl group.
Groups derived from heterocyclic compounds such as pyrrolidine, piperidine, morpholine, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, indole, indole, quinoline, perhydroquinoline, indazole, and benzimidazole, and groups derived from these heterocyclic compounds. A group substituted with one or more of a linear or branched alkyl group or a group derived from an aromatic compound,
A group derived from a linear or branched alcan, and a group obtained by substituting one or more of a group derived from an aromatic compound such as a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group with a group derived from a cycloalcan, and a group. Examples thereof include groups in which the above-mentioned substituent is substituted with a functional group such as a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a pyrrolidino group, a piperidino group, a morpholino group, or an oxo group.
また、上記Raが相互に結合して、形成する2価の複素環式炭化水素基(好ましくは炭素数1〜20)、または、その誘導体としては、例えば、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン、ホモピペラジン、4−アザベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、5−アザベンゾトリアゾール、1H−1,2,3−トリアゾール、1,4,7−トリアザシクロノナン、テトラゾール、7−アザインドール、インダゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾ[1,2−a]ピリジン、(1S,4S)−(+)−2,5−ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デック−5−エン、インドール、インドリン、1,2,3,4−テトラヒドロキノキサリン、パーヒドロキノリン、および、1,5,9−トリアザシクロドデカン等の複素環式化合物に由来する基、ならびに、これらの複素環式化合物に由来する基を、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルカンに由来する基、シクロアルカンに由来する基、芳香族化合物に由来する基、複素環化合物に由来する基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、または、オキソ基等の官能基の1種以上で置換した基が挙げられる。
Further, examples of the divalent heterocyclic hydrocarbon group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) formed by
化合物(D)の具体例としては、例えば、特開2013−83966号公報の段落[0786]〜[0788]に記載の化合物が挙げられるが、これに限定されない。 Specific examples of the compound (D) include, but are not limited to, the compounds described in paragraphs [0786] to [0788] of JP2013-83966A.
一般式(A)で表される化合物は、特開2007−298569号公報、または、特開2009−199021号公報等に基づき合成できる。
化合物(D)は、1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The compound represented by the general formula (A) can be synthesized based on JP-A-2007-298569, JP-A-2009-199021, and the like.
Compound (D) may be used alone or in combination of two or more.
その他、使用可能な化合物として、特開2002−363146号公報の実施例で合成されている化合物、および、特開2007−298569号公報の段落0108に記載の化合物等が挙げられる。
塩基性化合物として、感光性の塩基性化合物を用いてもよい。感光性の塩基性化合物としては、例えば、特表2003−524799号公報、および、J.Photopolym.Sci&Tech.Vol.8,P.543−553(1995)等に記載の化合物を用いることができる。
塩基性化合物として、いわゆる光崩壊性塩基と呼ばれる化合物を使用してもよい。光崩壊性塩基としては、例えば、カルボン酸のオニウム塩、および、α位がフッ素化されていないスルホン酸のオニウム塩が挙げられる。光崩壊性塩基の具体例は、WO2014/133048A1の段落0145、特開2008−158339号公報、および、特許399146号に記載の基が挙げられる。
Other usable compounds include compounds synthesized in Examples of JP-A-2002-363146, compounds described in paragraph 0108 of JP-A-2007-298569, and the like.
As the basic compound, a photosensitive basic compound may be used. Examples of the photosensitive basic compound include JP-A-2003-524799 and J. Am. Photopolym. Sci & Tech. Vol. 8, P.I. The compounds described in 543-553 (1995) and the like can be used.
As the basic compound, a compound called a so-called photodisintegrating base may be used. Examples of the photodisintegrating base include an onium salt of a carboxylic acid and an onium salt of a sulfonic acid whose α-position is not fluorinated. Specific examples of the photodisintegrating base include the groups described in paragraph 0145 of WO2014 / 133048A1, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-158339, and Japanese Patent No. 399146.
(塩基性化合物の含有量)
上層膜形成用組成物における塩基性化合物の含有量は、上層膜形成用組成物の全固形分に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%がさらに好ましい。
(Content of basic compound)
The content of the basic compound in the upper layer film forming composition is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total solid content of the upper layer film forming composition. 1 to 5% by mass is more preferable.
(塩基発生剤)
塩基発生剤(光塩基発生剤)としては、例えば、特開平4−151156号公報、特開平4−162040号公報、特開平5−197148号公報、特開平5−5995号公報、特開平6−194834号公報、特開平8−146608号公報、特開平10−83079号公報、および、欧州特許622682号に記載の化合物が挙げられる。
また、特開2010−243773号公報に記載の化合物も適宜用いられる。
光塩基発生剤としては、具体的には、例えば、2−ニトロベンジルカルバメート、2,5−ジニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、N−シクロヘキシル−4−メチルフェニルスルホンアミド、および、1,1−ジメチル−2−フェニルエチル−N−イソプロピルカーバメートが挙げられる。
(Base generator)
Examples of the base generator (photobase generator) include JP-A-4-151156, JP-A-4-162040, JP-A-5-197148, JP-A-5-5995, and JP-A-6-. Examples thereof include the compounds described in JP-A-194834, JP-A-8-146608, JP-A-10-83079, and European Patent No. 622682.
Further, the compounds described in JP-A-2010-243773 are also used as appropriate.
Specific examples of the photobase generator include 2-nitrobenzyl carbamate, 2,5-dinitrobenzylcyclohexylcarbamate, N-cyclohexyl-4-methylphenylsulfonamide, and 1,1-dimethyl-2-. Phenylethyl-N-isopropylcarbamate can be mentioned.
(塩基発生剤の含有量)
上層膜形成用組成物における塩基発生剤の含有量は、上層膜形成用組成物の全固形分に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%がさらに好ましい。
(Content of base generator)
The content of the base generator in the upper layer film forming composition is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total solid content of the upper layer film forming composition. 1 to 5% by mass is more preferable.
<(A2)エーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合およびエステル結合からなる群より選択される結合または基を有する化合物>
エーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合、および、エステル結合からなる群より選択される結合または基を少なくとも1つ有する化合物(以下、化合物(A2)とも呼ぶ)について、以下に説明する。
<(A2) Compound having a bond or group selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond and an ester bond>
A compound having at least one bond or group selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond, and an ester bond (hereinafter, also referred to as compound (A2)) will be described below. do.
上記の通り、化合物(A2)は、エーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合、および、エステル結合からなる群より選択される結合または基を少なくとも1つ含む化合物である。これら結合または基に含まれる酸素原子または硫黄原子は、非共有電子対を有するため、レジスト膜から拡散してきた酸との相互作用により、酸をトラップすることができる。 As described above, the compound (A2) is a compound containing at least one bond or group selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a carbonyl bond, and an ester bond. Since the oxygen atom or sulfur atom contained in these bonds or groups has an unshared electron pair, the acid can be trapped by the interaction with the acid diffused from the resist film.
化合物(A2)は、上記群から選択される結合または基を2以上有することが好ましく、3以上有することがより好ましく、4以上有することがさらに好ましい。この場合、化合物(A2)に複数含まれるエーテル結合、チオエーテル結合、ヒドロキシル基、チオール基、カルボニル結合、および、エステル結合から選択される結合または基は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。 The compound (A2) preferably has two or more bonds or groups selected from the above group, more preferably three or more, and even more preferably four or more. In this case, the bond or group selected from the ether bond, the thioether bond, the hydroxyl group, the thiol group, the carbonyl bond, and the ester bond contained in the compound (A2) may be the same or different from each other. You may.
化合物(A2)の分子量は、3000以下が好ましく、2500以下がより好ましく、2000以下がさらに好ましく、1500以下が特に好ましい。 The molecular weight of compound (A2) is preferably 3000 or less, more preferably 2500 or less, further preferably 2000 or less, and particularly preferably 1500 or less.
また、化合物(A2)に含まれる炭素数は、8以上が好ましく、9以上がより好ましく、10以上がさらに好ましい。
また、化合物(A2)に含まれる炭素数は、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。
The number of carbon atoms contained in the compound (A2) is preferably 8 or more, more preferably 9 or more, and even more preferably 10 or more.
The number of carbon atoms contained in the compound (A2) is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and even more preferably 15 or less.
また、化合物(A2)の沸点は、200℃以上が好ましく、220℃以上がより好ましく、240℃以上がさらに好ましい。 The boiling point of compound (A2) is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 220 ° C. or higher, and even more preferably 240 ° C. or higher.
また、化合物(A2)は、エーテル結合を有する化合物であることが好ましく、エーテル結合を2以上有することが好ましく、3以上有することがより好ましく、4以上有することがさらに好ましい。
中でも、化合物(A2)は、下記一般式(1)で表されるオキシアルキレン構造を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。
Further, the compound (A2) is preferably a compound having an ether bond, preferably having 2 or more ether bonds, more preferably 3 or more, and further preferably 4 or more.
Among them, the compound (A2) preferably contains a repeating unit having an oxyalkylene structure represented by the following general formula (1).
式中、
R11は、置換基を有してもよいアルキレン基を表し、
nは、2以上の整数を表し、
*は、結合部位を表す。
During the ceremony
R 11 represents an alkylene group which may have a substituent and represents
n represents an integer of 2 or more
* Represents the binding site.
一般式(1)中のR11により表されるアルキレン基の炭素数は特に制限されないが、1〜15が好ましく、1〜5がより好ましく、2または3がさらに好ましく、2が特に好ましい。このアルキレン基が置換基を有する場合、置換基は特に制限されないが、例えばアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)が好ましい。
nは、2〜20が好ましく、その中でも、フォーカス余裕度(DOF:Depth of Focus)がより大きくなる理由から、10以下がより好ましい。
nの平均値は、DOFがより大きくなる理由から、20以下が好ましく、2〜10がより好ましく、2〜8がさらに好ましく、4〜6が特に好ましい。ここで、「nの平均値」とは、化合物(A2)の重量平均分子量をGPCによって測定し、得られた重量平均分子量と一般式が整合するように決定されるnの値を意味する。nが整数でない場合は、四捨五入した値とする。
複数あるR11は同一であっても異なってもよい。
The number of carbon atoms of the alkylene group represented by R 11 in the general formula (1) is not particularly limited, but 1 to 15 is preferable, 1 to 5 is more preferable, 2 or 3 is further preferable, and 2 is particularly preferable. When this alkylene group has a substituent, the substituent is not particularly limited, but for example, an alkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms) is preferable.
n is preferably 2 to 20, and more preferably 10 or less because the focus margin (DOF: Depth of Focus) becomes larger.
The average value of n is preferably 20 or less, more preferably 2 to 10, further preferably 2 to 8, and particularly preferably 4 to 6 because the DOF becomes larger. Here, the "average value of n" means a value of n determined by measuring the weight average molecular weight of the compound (A2) by GPC and making the obtained weight average molecular weight consistent with the general formula. If n is not an integer, it shall be rounded off.
The plurality of R 11s may be the same or different.
また、上記一般式(1)で表される部分構造を有する化合物は、DOFがより大きくなる理由から、下記一般式(1−1)で表される化合物であることが好ましい。 Further, the compound having a partial structure represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (1-1) because the DOF becomes larger.
式中、
R11は、上述した一般式(1)中のR11と同様である。
R12およびR13は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。アルキル基の炭素数は特に制限されないが、1〜15が好ましい。R12およびR13は、互いに結合して環を形成してもよい。
mは、1以上の整数を表す。mは、1〜20の整数が好ましく、中でも、DOFがより大きくなる理由から、10以下がより好ましい。
mの平均値は、DOFがより大きくなる理由から、20以下が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜8がさらに好ましく、4〜6が特に好ましい。ここで、「mの平均値」は、上述した「nの平均値」と同義である。
mが2以上である場合、複数あるR11は同一であっても異なってもよい。
During the ceremony
R 11 is the same as R 11 in general formula (1).
R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. The number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but 1 to 15 is preferable. R 12 and R 13 may be combined with each other to form a ring.
m represents an integer of 1 or more. m is preferably an integer of 1 to 20, and more preferably 10 or less because the DOF becomes larger.
The average value of m is preferably 20 or less, more preferably 1 to 10, further preferably 1 to 8, and particularly preferably 4 to 6 because the DOF becomes larger. Here, the "average value of m" is synonymous with the above-mentioned "average value of n".
When m is 2 or more, a plurality of R 11s may be the same or different.
一般式(1)で表される部分構造を有する化合物は、少なくとも2つのエーテル結合を含むアルキレングリコールであることが好ましい。 The compound having a partial structure represented by the general formula (1) is preferably an alkylene glycol containing at least two ether bonds.
化合物(A2)は、市販品を使用してもよく、公知の方法によって合成してもよい。 The compound (A2) may be a commercially available product or may be synthesized by a known method.
以下に、化合物(A2)の具体例を示す。 Specific examples of compound (A2) are shown below.
上層膜形成用組成物における化合物(A2)の含有量は、上層膜形成用組成物の全固形分に対して、0.1〜30質量%が好ましく、1〜25質量%がより好ましく、2〜20質量%がさらに好ましく、3〜18質量%が特に好ましい。 The content of the compound (A2) in the composition for forming an upper layer film is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 1 to 25% by mass, based on the total solid content of the composition for forming an upper layer film. -20% by mass is more preferable, and 3 to 18% by mass is particularly preferable.
<界面活性剤>
上層膜形成用組成物は、さらに界面活性剤を含んでもよい。
界面活性剤としては特に制限はなく、上層膜形成用組成物を均一に成膜でき、かつ、上層膜形成用組成物の溶剤に溶解できれば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、および、ノニオン性界面活性剤のいずれも用いることができる。
界面活性剤の添加量は、上層膜形成用組成物全質量に対して、0.001〜20質量%が好ましく、0.01〜10質量%がより好ましい。
界面活性剤は、1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Surfactant>
The composition for forming an upper layer film may further contain a surfactant.
The surfactant is not particularly limited, and if the composition for forming an upper layer film can be uniformly formed and dissolved in the solvent of the composition for forming an upper layer film, an anionic surfactant, a cationic surfactant, and , Nonionic surfactants can be used.
The amount of the surfactant added is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, based on the total mass of the composition for forming the upper layer film.
The surfactant may be used alone or in combination of two or more.
上記界面活性剤としては、例えば、アルキルカチオン系界面活性剤、アミド型4級カチオン系界面活性剤、エステル型4級カチオン系界面活性剤、アミンオキサイド系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤、アルコキシレート系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤、アミド系界面活性剤、アルコール系界面活性剤、エチレンジアミン系界面活性剤、ならびに、フッ素系および/またはシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、および、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)が好ましい。
界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、および、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、および、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、および、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、および、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等の界面活性剤;ならびに、下記に挙げる市販の界面活性剤が挙げられる。
使用できる市販の界面活性剤としては、例えば、エフトップEF301、および、EF303(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、および、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、および、R08(大日本インキ化学工業(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、103、104、105、および、106(旭硝子(株)製)、トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)製)、GF−300、および、GF−150(東亜合成化学(株)製)、サーフロンS−393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、352、EF801、EF802、および、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、および、PF6520(OMNOVA社製)、ならびに、FTX−204D、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218、および、222D((株)ネオス製)等のフッ素系界面活性剤またはシリコン系界面活性剤が挙げられる。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
Examples of the surfactant include alkyl cationic surfactants, amide-type quaternary cationic surfactants, ester-type quaternary cationic surfactants, amine oxide-based surfactants, betaine-based surfactants, and alkoxys. Rate-based surfactants, fatty acid ester-based surfactants, amide-based surfactants, alcohol-based surfactants, ethylenediamine-based surfactants, and fluorine-based and / or silicon-based surfactants (fluorine-based surfactants, Silicon-based surfactants and surfactants having both a fluorine atom and a silicon atom) are preferable.
Specific examples of surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octylphenol ether, and , Polyoxyethylene alkylallyl ethers such as polyoxyethylene nonylphenol ethers; polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers; sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate. , And sorbitan fatty acid esters such as sorbitan tristearate; polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, and poly. Surfactants such as oxyethylene sorbitan tristearate; and the commercially available surfactants listed below can be mentioned.
Examples of commercially available surfactants that can be used include Ftop EF301, EF303 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431, and 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Megafuck F171. F173, F176, F189, F113, F110, F177, F120, and R08 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd.), Surfron S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, and 106 (Asahi Glass (Asahi Glass) (Manufactured by Toa Synthetic Chemical Co., Ltd.), Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, and GF-150 (manufactured by Toa Synthetic Chemical Co., Ltd.), Surfron S-393 (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.), EFtop EF121, EF122A, EF122B, RF122C, EF125M, EF135M, EF351,352, EF801, EF802, and EF601 (manufactured by Gemco Co., Ltd.), PF636, PF656, PF6320, and PF6520 (manufactured by OMNOVA) Fluorescent surfactants such as FTX-204D, 208G, 218G, 230G, 204D, 208D, 212D, 218, and 222D (manufactured by Neos Co., Ltd.) or silicon-based surfactants can be mentioned. Further, the polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicon-based surfactant.
<上層膜形成用組成物の調製方法>
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法で製造される上層膜形成用組成物は、上記の成分を溶剤に溶解して調製されるのが好ましい。上述の通り、フッ素含有樹脂の供給源としては、上記上層膜形成用組成物の製造方法における第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いる。調製された上層膜形成用組成物は、上述した第二のろ過工程に供される。
上層膜形成用組成物は、金属等の不純物を含まないことが好ましい。これら材料に含まれる金属成分の含有量としては、1ppm以下が好ましく、100ppt以下がより好ましく、10ppt以下がさらに好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。
<Method of preparing composition for forming upper layer film>
The upper layer film forming composition produced by the method for producing an upper layer film forming composition of the present invention is preferably prepared by dissolving the above components in a solvent. As described above, as the source of the fluorine-containing resin, a solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step in the method for producing the composition for forming an upper layer film is used. The prepared upper layer film forming composition is subjected to the second filtration step described above.
The composition for forming an upper layer film preferably does not contain impurities such as metals. The content of the metal component contained in these materials is preferably 1 ppm or less, more preferably 100 ppt or less, further preferably 10 ppt or less, and particularly preferably not substantially contained (below the detection limit of the measuring device). ..
〔感光性樹脂組成物〕
次に、本発明の感光性樹脂組成物の製造方法で製造される感光性樹脂組成物について説明する。
上述したように、感光性樹脂組成物は、上記感光性樹脂組成物の製造方法における第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて調製される。つまり、感光性樹脂組成物は、フッ素含有樹脂を含む。フッ素含有樹脂の定義は、上述した通りである。
感光性樹脂組成物中におけるフッ素含有樹脂の含有量は特に制限されないが、全固形分に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。
以下、感光性樹脂組成物に含まれていてもよい他の成分について詳述する。
[Photosensitive resin composition]
Next, the photosensitive resin composition produced by the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention will be described.
As described above, the photosensitive resin composition is prepared by using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step in the method for producing the photosensitive resin composition. That is, the photosensitive resin composition contains a fluorine-containing resin. The definition of the fluorine-containing resin is as described above.
The content of the fluorine-containing resin in the photosensitive resin composition is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total solid content.
Hereinafter, other components that may be contained in the photosensitive resin composition will be described in detail.
<樹脂>
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法で製造される感光性樹脂組成物は、ネガ型感光性樹脂組成物であっても、ポジ型感光性樹脂組成物であってもよい。本発明の感光性樹脂組成物の製造方法で製造される感光性樹脂組成物は、典型的には、酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解度が減少する樹脂を含む。
酸の作用により極性が増大して有機溶剤を含む現像液に対する溶解度が減少する樹脂(以下、「樹脂(A)」ともいう)は、樹脂の主鎖もしくは側鎖、または、主鎖および側鎖の両方に、酸の作用により分解し、極性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する樹脂(以下、「酸分解性樹脂」ともいう)であることが好ましい。
さらに、樹脂(A)は、単環または多環の脂環炭化水素構造を有する樹脂(以下、「脂環炭化水素系酸分解性樹脂」ともいう)であることがより好ましい。単環または多環の脂環炭化水素構造を有する樹脂は、高い疎水性を有し、有機系現像液によりレジスト膜の光照射強度の弱い領域を現像する場合の現像性が向上すると考えられる。
<Resin>
The photosensitive resin composition produced by the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention may be a negative type photosensitive resin composition or a positive type photosensitive resin composition. The photosensitive resin composition produced by the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention typically contains a resin whose polarity is increased by the action of an acid and its solubility in a developing solution containing an organic solvent is reduced. ..
A resin whose polarity is increased by the action of an acid and whose solubility in a developing solution containing an organic solvent is reduced (hereinafter, also referred to as “resin (A)”) is a main chain or side chain of the resin, or a main chain and a side chain. A resin having a group (hereinafter, also referred to as “acid-degradable group”) that decomposes by the action of an acid to generate a polar group (hereinafter, also referred to as “acid-degradable resin”) is preferable.
Further, the resin (A) is more preferably a resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure (hereinafter, also referred to as "alicyclic hydrocarbon-based acid-degradable resin"). A resin having a monocyclic or polycyclic alicyclic hydrocarbon structure has high hydrophobicity, and it is considered that the developability when developing a region of a resist film having a weak light irradiation intensity with an organic developer is improved.
樹脂(A)を含む感光性樹脂組成物は、ArFエキシマレーザー光を照射する場合に好適に使用できる。 The photosensitive resin composition containing the resin (A) can be suitably used when irradiating ArF excimer laser light.
酸分解性基における極性基としては、代表的には酸基が挙げられ、具体的には、フェノール性水酸基、カルボン酸基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、および、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基を有する基等が挙げられる。
好ましい極性基としては、カルボン酸基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール)、および、スルホン酸基等が挙げられる。
酸で分解し得る基(酸分解性基)として好ましい基は、これらの極性基の水素原子を酸で脱離する基で置換した基である。
酸で脱離する基としては、例えば、−C(R36)(R37)(R38)、−C(R36)(R37)(OR39)、および、−C(R01)(R02)(OR39)等が挙げられる。
式中、R36〜R39は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、または、アルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
R01〜R02は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、または、アルケニル基を表す。
酸分解性基としては、クミルエステル基、エノールエステル基、アセタールエステル基、または、第3級のアルキルエステル基が好ましく、第3級アルキルエステル基がより好ましい。
Typical examples of the polar group in the acid-degradable group include an acid group, specifically, a phenolic hydroxyl group, a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, and the like. (Alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylcarbonyl) methylene group, bis (alkylcarbonyl) imide group, bis (alkylsulfonyl) methylene group, bis (alkylsulfonyl) ) An imide group, a tris (alkylcarbonyl) methylene group, a group having a tris (alkylsulfonyl) methylene group, and the like can be mentioned.
Preferred polar groups include a carboxylic acid group, a fluorinated alcohol group (preferably hexafluoroisopropanol), a sulfonic acid group and the like.
A preferred group as a group that can be decomposed by an acid (acid-decomposable group) is a group in which the hydrogen atom of these polar groups is replaced with a group that desorbs an acid.
The groups eliminated with an acid include, for example, -C (R 36 ) (R 37 ) (R 38 ), -C (R 36 ) (R 37 ) (OR 39 ), and -C (R 01 ) ( R 02 ) (OR 39 ) and the like can be mentioned.
In the formula, R 36 to R 39 independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group. R 36 and R 37 may be combined with each other to form a ring.
R 01 to R 02 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group.
As the acid-degradable group, a cumyl ester group, an enol ester group, an acetal ester group, or a tertiary alkyl ester group is preferable, and a tertiary alkyl ester group is more preferable.
樹脂(A)は、下記一般式(pI)〜一般式(pV)で示される部分構造を有する繰り返し単位、および、下記一般式(II−AB)で示される繰り返し単位の群から選択される少なくとも1種を有する樹脂であることが好ましい。 The resin (A) is selected from at least a group of repeating units having a partial structure represented by the following general formulas (pI) to (pV) and repeating units represented by the following general formulas (II-AB). It is preferable that the resin has one type.
一般式(pI)〜(pV)中、
R11は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、または、sec−ブチル基を表し、Zは、炭素原子とともにシクロアルキル基を形成するのに必要な原子団を表す。
R12〜R16は、それぞれ独立に、炭素数1〜4の、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、または、シクロアルキル基を表す。ただし、R12〜R14のうち少なくとも1つ、または、R15およびR16のいずれかはシクロアルキル基を表す。
R17〜R21は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4の、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、または、シクロアルキル基を表す。ただし、R17〜R21のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R19およびR21のいずれかは炭素数1〜4の、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、または、シクロアルキル基を表す。
R22〜R25は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4の、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、または、シクロアルキル基を表す。ただし、R22〜R25のうち少なくとも1つはシクロアルキル基を表す。また、R23とR24は、互いに結合して環を形成していてもよい。
In the general formulas (pI) to (pV),
R 11 represents a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a sec-butyl group, and Z is required to form a cycloalkyl group with a carbon atom. Represents a group of atomic groups.
R 12 to R 16 independently represent a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. However, at least one of R 12 to R 14 , or any of R 15 and R 16 represents a cycloalkyl group.
R 17 to R 21 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl group. However, at least one of R 17 to R 21 represents a cycloalkyl group. Further, either R 19 or R 21 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cycloalkyl group.
R 22 to R 25 independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl group. However, at least one of R 22 to R 25 represents a cycloalkyl group. Further, R 23 and R 24 may be coupled to each other to form a ring.
一般式(II−AB)中、
R11´およびR12´は、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、ハロゲン原子、または、アルキル基を表す。
Z´は、結合した2つの炭素原子(C−C)を含み、脂環式構造を形成するための原子団を表す。
In the general formula (II-AB),
R 11 ′ and R 12 ′ independently represent a hydrogen atom, a cyano group, a halogen atom, or an alkyl group.
Z'contains two bonded carbon atoms (CC) and represents an atomic group for forming an alicyclic structure.
また、上記一般式(II−AB)は、下記一般式(II−AB1)または一般式(II−AB2)であることが好ましい。 Further, the general formula (II-AB) is preferably the following general formula (II-AB1) or general formula (II-AB2).
式(II−AB1)および(II−AB2)中、
R13´〜R16´は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、−COOH、−COOR5、酸の作用により分解する基、−C(=O)−X−A´−R17´、アルキル基、または、シクロアルキル基を表す。Rl3´〜R16´のうち少なくとも2つが結合して環を形成してもよい。
ここで、R5は、アルキル基、シクロアルキル基、または、ラクトン構造を有する基を表す。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−NH−、−NHSO2−、または、−NHSO2NH−を表す。
A´は、単結合、または、2価の連結基を表す。
R17´は、−COOH、−COOR5、−CN、水酸基、アルコキシ基、−CO−NH−R6、−CO−NH−SO2−R6、または、ラクトン構造を有する基を表す。
R6は、アルキル基、または、シクロアルキル基を表す。
nは、0または1を表す。
In formulas (II-AB1) and (II-AB2),
R 13'~R 16 'are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, -COOH, -COOR 5, group decomposable by the action of an acid, -C (= O) -X- A'-R Represents 17 ', an alkyl group, or a cycloalkyl group. R l3'~R 16 may form a ring of at least two members to one of '.
Here, R 5 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, or a group having a lactone structure.
X represents an oxygen atom, a sulfur atom, -NH -, - NHSO 2 - , or represents -NHSO 2 NH-.
A'represents a single bond or a divalent linking group.
R 17 ′ represents -COOH, -COOR 5 , -CN, hydroxyl group, alkoxy group, -CO-NH-R 6 , -CO-NH-SO 2- R 6 , or a group having a lactone structure.
R 6 represents an alkyl group or a cycloalkyl group.
n represents 0 or 1.
一般式(pI)〜(pV)において、R12〜R25におけるアルキル基としては、炭素数1〜4の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を表す。 In the general formulas (pI) to (pV), the alkyl group in R 12 to R 25 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
R11〜R25におけるシクロアルキル基またはZと炭素原子が形成するシクロアルキル基は、単環でも、多環でもよい。具体的には、炭素数5以上のモノシクロ構造、ビシクロ構造、トリシクロ構造、および、テトラシクロ構造等を有する基が挙げられる。シクロアルキル基の炭素数は、6〜30が好ましく、7〜25がより好ましい。これらのシクロアルキル基は置換基を有していてもよい。 The cycloalkyl group in R 11 to R 25 or the cycloalkyl group formed by Z and a carbon atom may be monocyclic or polycyclic. Specific examples thereof include groups having a monocyclo structure, a bicyclo structure, a tricyclo structure, a tetracyclo structure and the like having 5 or more carbon atoms. The cycloalkyl group preferably has 6 to 30 carbon atoms, more preferably 7 to 25 carbon atoms. These cycloalkyl groups may have substituents.
シクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、デカリン残基、トリシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、セドロール基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデカニル基、または、シクロドデカニル基が好ましく、アダマンチル基、ノルボルニル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、テトラシクロドデカニル基、または、トリシクロデカニル基がより好ましい。 Examples of the cycloalkyl group include an adamantyl group, a noradamantyl group, a decalin residue, a tricyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a norbornyl group, a sedrol group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group and a cyclodecanyl group. A group or a cyclododecanyl group is preferable, and an adamantyl group, a norbornyl group, a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, a tetracyclododecanyl group, or a tricyclodecanyl group is more preferable.
これらのアルキル基、シクロアルキル基の更なる置換基としては、アルキル基(炭素数1〜4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1〜4)、カルボキシル基、および、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6)が挙げられる。上記のアルキル基、アルコキシ基、または、アルコキシカルボニル基等が、さらに有していてもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、および、アルコキシ基が挙げられる。 Further substituents of these alkyl groups and cycloalkyl groups include alkyl groups (1 to 4 carbon atoms), halogen atoms, hydroxyl groups, alkoxy groups (1 to 4 carbon atoms), carboxyl groups, and alkoxycarbonyl groups (1 to 4 carbon atoms). The number of carbon atoms is 2 to 6). Examples of the substituent that the above-mentioned alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group and the like may further have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an alkoxy group.
上記樹脂における一般式(pI)〜(pV)で示される構造は、極性基の保護に使用できる。極性基としては、この技術分野において公知の種々の基が挙げられる。 The structures represented by the general formulas (pI) to (pV) in the above resin can be used for protection of polar groups. Examples of the polar group include various groups known in the art.
具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、フェノール基、および、チオール基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造等が挙げられる。中でも、カルボン酸基またはスルホン酸基の水素原子が一般式(pI)〜(pV)で表される構造で置換された構造が好ましい。 Specific examples thereof include a structure in which a hydrogen atom of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phenol group, and a thiol group is substituted with a structure represented by the general formulas (pI) to (pV). Of these, a structure in which the hydrogen atom of the carboxylic acid group or the sulfonic acid group is replaced with a structure represented by the general formulas (pI) to (pV) is preferable.
一般式(pI)〜(pV)で示される構造で保護された極性基を有する繰り返し単位としては、下記一般式(pA)で示される繰り返し単位が好ましい。 As the repeating unit having a polar group protected by the structures represented by the general formulas (pI) to (pV), the repeating unit represented by the following general formula (pA) is preferable.
ここで、Rは、水素原子、ハロゲン原子、または、炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基を表す。複数のRは、それぞれ同じでも異なっていてもよい。
Aは、単結合、アルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホンアミド基、ウレタン基、または、ウレア基よりなる群から選択される単独あるいは2つ以上の基の組み合わせを表す。中でも、単結合が好ましい。
Rp1は、上記式(pI)〜(pV)のいずれかの基を表す。
Here, R represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The plurality of Rs may be the same or different.
A is a single group or two or more groups selected from the group consisting of a single bond, an alkylene group, an ether group, a thioether group, a carbonyl group, an ester group, an amide group, a sulfonamide group, a urethane group, or a urea group. Represents a combination. Above all, a single bond is preferable.
Rp 1 represents any group of the above formulas (pI) to (pV).
一般式(pA)で表される繰り返し単位は、2−アルキル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、または、ジアルキル(1−アダマンチル)メチル(メタ)アクリレートによる繰り返し単位が好ましい。 The repeating unit represented by the general formula (pA) is preferably a repeating unit made of 2-alkyl-2-adamantyl (meth) acrylate or dialkyl (1-adamantyl) methyl (meth) acrylate.
以下に、一般式(pA)で示される繰り返し単位の具体例を示す A specific example of the repeating unit represented by the general formula (pA) is shown below.
上記一般式(II−AB)、R11´およびR12´におけるハロゲン原子としては、それぞれ独立に、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、および、ヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the halogen atom in the above general formula (II-AB), R 11 ′ and R 12 ′ include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, an iodine atom and the like independently.
上記R11´およびR12´におけるアルキル基としては、それぞれ独立に、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。 Examples of the alkyl group in R 11 ′ and R 12 ′ are independent linear or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms.
上記Z’の脂環式構造を形成するための原子団は、置換基を有していてもよい脂環式炭化水素の繰り返し単位を樹脂に形成する原子団であり、中でも有橋式の脂環式炭化水素の繰り返し単位を形成する有橋式脂環式構造を形成するための原子団が好ましい。 The alicyclic structure of Z'is formed by forming a repeating unit of an alicyclic hydrocarbon which may have a substituent on a resin, and among them, an alicyclic fat. A group of atoms for forming a bridge-type alicyclic structure that forms a repeating unit of a ring-type hydrocarbon is preferable.
形成される脂環式炭化水素の骨格としては、一般式(pI)〜(pV)におけるR12〜R25の脂環式炭化水素基と同様の骨格が挙げられる。 As the skeleton of alicyclic hydrocarbon formed include the same skeletons as the alicyclic hydrocarbon group R 12 to R 25 in the general formula (pI) ~ (pV).
上記脂環式炭化水素の骨格には置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、上記一般式(II−AB1)または(II−AB2)中のR13´〜R16´が挙げられる。 The skeleton of the alicyclic hydrocarbon may have a substituent. Examples of such a substituent include R 13 ′ to R 16 ′ in the above general formula (II-AB1) or (II-AB2).
樹脂(A)は、酸分解性基を有する繰り返し単位を有する樹脂であることが好ましく、酸分解性基は、例えば、上記一般式(pI)〜(pV)で示される部分構造を有する繰り返し単位、および/または、一般式(II−AB)で表される繰り返し単位に含まれ得る。酸分解性基は、一般式(pI)〜(pV)で示される部分構造を有する繰り返し単位に含まれることが好ましい。 The resin (A) is preferably a resin having a repeating unit having an acid-degradable group, and the acid-degradable group is, for example, a repeating unit having a partial structure represented by the above general formulas (pI) to (pV). , And / or may be included in the repeating unit represented by the general formula (II-AB). The acid-degradable group is preferably contained in a repeating unit having a partial structure represented by the general formulas (pI) to (pV).
樹脂(A)が有する酸分解性基を有する繰り返し単位は、1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The repeating unit having an acid-degradable group of the resin (A) may be used alone or in combination of two or more.
樹脂(A)は、ラクトン構造またはスルトン(環状スルホン酸エステル)構造を有する繰り返し単位を有することが好ましい。
ラクトン基またはスルトン基としては、ラクトン構造またはスルトン構造を有していればいずれでも用いることができる。中でも、5〜7員環のラクトン構造またはスルトン構造が好ましく、5〜7員環のラクトン構造またはスルトン構造にビシクロ構造またはスピロ構造を形成する形で他の環構造が縮環している基がより好ましい。下記一般式(LC1−1)〜(LC1−17)、一般式(SL1−1)および一般式(SL1−2)のいずれかで表されるラクトン構造またはスルトン構造を有する繰り返し単位を有することがより好ましい。また、ラクトン構造またはスルトン構造が主鎖に直接結合していてもよい。ラクトン構造またはスルトン構造としては一般式(LC1−1)、一般式(LC1−4)、一般式(LC1−5)、または、一般式(LC1−8)が好ましく、一般式(LC1−4)がより好ましい。特定のラクトン構造またはスルトン構造を用いることでLWR(Line Width Roughness、パターン線幅の揺らぎ)、および、現像欠陥が改善できる。
The resin (A) preferably has a repeating unit having a lactone structure or a sultone (cyclic sulfonic acid ester) structure.
As the lactone group or sultone group, any one having a lactone structure or a sultone structure can be used. Among them, a 5- to 7-membered lactone structure or a sultone structure is preferable, and a group in which another ring structure is condensed in a form of forming a bicyclo structure or a spiro structure in the 5 to 7-membered ring lactone structure or sultone structure is used. More preferred. Having a repeating unit having a lactone structure or a sultone structure represented by any of the following general formulas (LC1-1) to (LC1-17), general formula (SL1-1) and general formula (SL1-2). More preferred. Further, the lactone structure or the sultone structure may be directly bonded to the main chain. As the lactone structure or sultone structure, the general formula (LC1-1), the general formula (LC1-4), the general formula (LC1-5), or the general formula (LC1-8) is preferable, and the general formula (LC1-4) Is more preferable. LWR (Line Width Roughness, fluctuation of pattern line width) and development defects can be improved by using a specific lactone structure or sultone structure.
ラクトン構造部分またはスルトン構造部分は、置換基(Rb2)を有していても有していなくてもよい。置換基(Rb2)としては、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数4〜7のシクロアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、または、酸分解性基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基、シアノ基、または、酸分解性基がより好ましい。n2は、0〜4の整数を表す。n2が2以上の時、複数存在する置換基(Rb2)は、同一でも異なっていてもよく、また、複数存在する置換基(Rb2)同士が結合して環を形成してもよい。 The lactone-structured portion or sultone-structured portion may or may not have a substituent (Rb 2). Examples of the substituent (Rb 2 ) include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 7 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 8 carbon atoms, and a carboxyl group. A halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, or an acid-degradable group is preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cyano group, or an acid-degradable group is more preferable. n 2 represents an integer from 0 to 4. When n 2 is 2 or more, the plurality of substituents (Rb 2 ) may be the same or different, or the plurality of substituents (Rb 2 ) may be bonded to each other to form a ring. ..
樹脂(A)は、極性基を有する有機基を有する繰り返し単位を有していることが好ましく、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を有していることがより好ましい。これにより基板密着性、および、現像液親和性が向上する。極性基で置換された脂環炭化水素構造の脂環炭化水素構造としてはアダマンチル基、ジアマンチル基、または、ノルボルナン基が好ましい。極性基としては水酸基、または、シアノ基が好ましい。
極性基で置換された脂環炭化水素構造としては、下記一般式(VIIa)〜(VIId)で表される部分構造が好ましい。
The resin (A) preferably has a repeating unit having an organic group having a polar group, and more preferably has a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. This improves substrate adhesion and developer affinity. As the alicyclic hydrocarbon structure of the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group, an adamantyl group, a diamantyl group, or a norbornane group is preferable. As the polar group, a hydroxyl group or a cyano group is preferable.
As the alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group, a partial structure represented by the following general formulas (VIIa) to (VIId) is preferable.
一般式(VIIa)〜(VIIc)中、
R2c〜R4cは、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、または、シアノ基を表す。ただし、R2c〜R4cのうち少なくとも1つは水酸基、または、シアノ基を表す。中でも、R2c〜R4cのうち1つまたは2つが水酸基で残りが水素原子であることが好ましい。
また、一般式(VIIa)において、R2c〜R4cのうち2つが水酸基で残りが水素原子であることがより好ましい。
In the general formulas (VIIa) to (VIIc),
R 2c to R 4c independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a cyano group. However, at least one of R 2c to R 4c represents a hydroxyl group or a cyano group. Of these, it is preferable that one or two of R 2c to R 4c are hydroxyl groups and the rest are hydrogen atoms.
Further, in the general formula (VIIa), it is more preferable that two of R 2c to R 4c are hydroxyl groups and the rest are hydrogen atoms.
一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を有する繰り返し単位の例としては、上記一般式(II−AB1)または(II−AB2)中のR13´〜R16´のうち少なくとも1つが上記一般式(VII)で表される基を有する繰り返し単位(例えば、−COOR5におけるR5が一般式(VIIa)〜(VIId)で表される基を表す)、および、下記一般式(AIIa)〜(AIId)で表される繰り返し単位が挙げられる。 An example of a repeating unit having a group represented by the general formulas (VIIa) to (VIId) is at least one of R 13 ′ to R 16 ′ in the general formula (II-AB1) or (II-AB2). One has repeating units (e.g., represents a group R 5 in -COOR 5 is a represented by the general formula (VIIa) ~ (VIId)) having a group represented by the general formula (VII), and the following general formula ( Repeat units represented by AIIA) to (AIID) can be mentioned.
一般式(AIIa)〜(AIId)中、
R1cは、水素原子、メチル基、トリフロロメチル基、または、ヒドロキメチル基を表す。
R2c〜R4cは、一般式(VIIa)〜(VIIc)におけるR2c〜R4cと同義である。
In the general formulas (AIIA) to (AIID),
R 1c represents a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a hydrochimethyl group.
R 2c to R 4c have the same meanings as R 2c to R 4c in formulas (VIIa) ~ (VIIc).
以下に、一般式(AIIa)〜(AIId)で表される構造を有する繰り返し単位の具体例を示す。 Specific examples of repeating units having structures represented by the general formulas (AIIA) to (AIID) are shown below.
樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC法によりポリスチレン換算値として、1000〜200000が好ましく、1000〜20000がより好ましく、1000〜15000がさらに好ましい。重量平均分子量を、1000〜200000とすることにより、耐熱性またはドライエッチング耐性の劣化を防ぐことができ、かつ、現像性が劣化したり、粘度が高くなって成膜性が劣化したりすることを防ぐことができる。
分散度は、1〜5が好ましく、1〜3がより好ましく、1.2〜3.0がさらに好ましく、1.2〜2.0が特に好ましい。分散度の小さいほど、解像度およびレジスト形状が優れ、かつ、パターンの側壁がスムーズであり、ラフネス性に優れる。
The weight average molecular weight of the resin (A) is preferably 1000 to 200,000, more preferably 1000 to 20000, and even more preferably 1000 to 15000 in terms of polystyrene by the GPC method. By setting the weight average molecular weight to 1000 to 200,000, it is possible to prevent deterioration of heat resistance or dry etching resistance, and the developability is deteriorated, the viscosity is increased, and the film forming property is deteriorated. Can be prevented.
The dispersity is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, further preferably 1.2 to 3.0, and particularly preferably 1.2 to 2.0. The smaller the degree of dispersion, the better the resolution and resist shape, the smoother the side wall of the pattern, and the better the roughness.
樹脂(A)の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、50〜99.9質量%が好ましく、60〜99.0質量%がより好ましい。
また、樹脂(A)は、1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The content of the resin (A) is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.0% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition.
Further, the resin (A) may be used alone or in combination of two or more.
樹脂(A)は、上層膜形成用組成物との相溶性の観点から、フッ素原子および珪素原子を有さないことが好ましい。 The resin (A) preferably does not have a fluorine atom and a silicon atom from the viewpoint of compatibility with the composition for forming an upper layer film.
<活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物>
感光性樹脂組成物は、典型的には、活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物(「光酸発生剤」または「化合物(B)」ともいう)を含む。
化合物(B)は、低分子化合物の形態であってもよく、重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。また、低分子化合物の形態と重合体の一部に組み込まれた形態を併用してもよい。
化合物(B)が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましい。
化合物(B)が、重合体の一部に組み込まれた形態である場合、前述した酸分解性樹脂の一部に組み込まれてもよく、酸分解性樹脂とは異なる樹脂に組み込まれてもよい。
化合物(B)は、低分子化合物であることが好ましい。
化合物(B)としては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、マイクロレジスト等に使用されている活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生する公知の化合物、および、これらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
<Compounds that generate acid when irradiated with active light or radiation>
The photosensitive resin composition typically comprises a compound that generates an acid upon irradiation with active light or radiation (also referred to as a "photoacid generator" or "compound (B)").
Compound (B) may be in the form of a small molecule compound or may be incorporated in a part of the polymer. Further, the form of the small molecule compound and the form incorporated in a part of the polymer may be used in combination.
When the compound (B) is in the form of a small molecule compound, the molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and even more preferably 1000 or less.
When the compound (B) is in a form incorporated in a part of the polymer, it may be incorporated in a part of the above-mentioned acid-degradable resin, or may be incorporated in a resin different from the acid-degradable resin. ..
Compound (B) is preferably a small molecule compound.
The compound (B) may be subjected to irradiation with active light or radiation used in a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photochromic agent for pigments, a photocoloring agent, a microresist, or the like. Known compounds that generate acids and mixtures thereof can be appropriately selected and used.
例えば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、および、o−ニトロベンジルスルホネートが挙げられる。 For example, diazonium salt, phosphonium salt, sulfonium salt, iodonium salt, imide sulfonate, oxime sulfonate, diazodisulfone, disulfone, and o-nitrobenzyl sulfonate can be mentioned.
また、これらの活性光線または放射線の照射により酸を発生する基または化合物を、ポリマーの主鎖または側鎖に導入した化合物、例えば、米国特許第3849137号、独国特許第3914407号、特開昭63−26653号公報、特開昭55−164824号公報、特開昭62−69263号公報、特開昭63−146038号公報、特開昭63−163452号公報、特開昭62−153853号公報、または、特開昭63−146029号公報に記載の化合物を用いることができる。 Further, a compound in which a group or compound that generates an acid by irradiation with these active rays or radiation is introduced into the main chain or side chain of a polymer, for example, US Pat. No. 3,849,137, German Patent No. 3914407, JP-A. 63-26653, 55-164824, 62-69263, 63-146038, 63-163452, 62-153853. Alternatively, the compound described in JP-A-63-146029 can be used.
さらに米国特許第3779778号、または、欧州特許第126712号等に記載の光により酸を発生する化合物も使用することができる。 Further, compounds that generate acid by light as described in US Pat. No. 3,779,778, European Patent No. 126712, etc. can also be used.
化合物(B)としては、活性光線または放射線の照射により環状構造を有する酸を発生する化合物が好ましい。環状構造としては、単環または多環の脂環基が好ましく、多環の脂環基がより好ましい。脂環基の環骨格を構成する炭素原子としては、カルボニル炭素を含まないことが好ましい。
化合物(B)としては、例えば、下記一般式(3)で表される活性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物(特定酸発生剤)が好ましい。
As the compound (B), a compound that generates an acid having a cyclic structure by irradiation with active light or radiation is preferable. As the cyclic structure, a monocyclic or polycyclic alicyclic group is preferable, and a polycyclic alicyclic group is more preferable. It is preferable that the carbon atom constituting the ring skeleton of the alicyclic group does not contain carbonyl carbon.
As the compound (B), for example, a compound (specific acid generator) that generates an acid by irradiation with an active ray or radiation represented by the following general formula (3) is preferable.
(アニオン)
一般式(3)中、
Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、または、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。
R4およびR5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、または、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR4、R5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
Wは、環状構造を含む有機基を表す。
oは、1〜3の整数を表す。pは、0〜10の整数を表す。qは、0〜10の整数を表す。
(Anion)
In general formula (3),
Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of them, R 4 and R 5 are the same, respectively. But it can be different.
L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
W represents an organic group containing a cyclic structure.
o represents an integer of 1-3. p represents an integer from 0 to 10. q represents an integer from 0 to 10.
Xfは、フッ素原子、または、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。このアルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。また、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基は、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
Xfは、フッ素原子または炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基が好ましく、フッ素原子またはCF3がより好ましい。中でも、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
Xf represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom. The number of carbon atoms of this alkyl group is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4. Further, the alkyl group substituted with at least one fluorine atom is preferably a perfluoroalkyl group.
Xf is preferably a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a fluorine atom or CF 3 . Above all, it is preferable that both Xf are fluorine atoms.
R4およびR5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、または、少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表し、複数存在する場合のR4およびR5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
R4およびR5としてのアルキル基は、置換基を有していてもよく、炭素数1〜4が好ましい。R4およびR5は、水素原子が好ましい。
少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基の具体例および好適な態様は一般式(3)中のXfの具体例および好適な態様と同じである。
R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and when there are a plurality of them, R 4 and R 5 are the same, respectively. But it can be different.
The alkyl group as R 4 and R 5 may have a substituent, and preferably has 1 to 4 carbon atoms. R 4 and R 5 are preferably hydrogen atoms.
Specific examples and preferred embodiments of the alkyl group substituted with at least one fluorine atom are the same as the specific examples and preferred embodiments of Xf in the general formula (3).
Lは、2価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。
2価の連結基としては、例えば、−COO−(−C(=O)−O−)、−CONH−、−CO−、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜6)、および、これらの複数を組み合わせた2価の連結基等が挙げられる。中でも、−COO−、−CONH−、−CO−、−O−、−SO2−、−COO−アルキレン基−、−OCO−アルキレン基−、−CONH−アルキレン基−、または、−NHCO−アルキレン基−が好ましく、−COO−、−OCO−、−CONH−、−SO2−、−COO−アルキレン基−、または、−OCO−アルキレン基−がより好ましい。
L represents a divalent linking group, and when there are a plurality of L, L may be the same or different.
Examples of the divalent linking group include -COO- (-C (= O) -O-), -CONH-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , An alkylene group (preferably 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably 3 to 10 carbon atoms), an alkenylene group (preferably 2 to 6 carbon atoms), and a divalent linking group combining a plurality of these groups. And so on. Among them, -COO -, - CONH -, - CO -, - O -, - SO 2 -, - COO- alkylene group -, - OCO- alkylene group -, - CONH- alkylene group -, or, -NHCO- alkylene group - are preferred, -COO -, - OCO -, - CONH -, - SO 2 -, - COO- alkylene group -, or, -OCO- alkylene group - is more preferable.
Wは、環状構造を含む有機基を表す。中でも環状の有機基であることが好ましい。
環状の有機基としては、例えば、脂環基、アリール基、および、複素環基が挙げられる。
脂環基は、単環であってもよく、多環であってもよい。単環の脂環基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、および、シクロオクチル基等の単環のシクロアルキル基が挙げられる。多環の脂環基としては、例えば、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、および、アダマンチル基等の多環のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、ノルボルニル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、ジアマンチル基、または、アダマンチル基等の炭素数7以上のかさ高い構造を有する脂環基が、PEBでの膜中拡散性の抑制およびMEEF(Mask Error Enhancement Factor)の向上の観点から好ましい。
W represents an organic group containing a cyclic structure. Of these, it is preferably a cyclic organic group.
Examples of the cyclic organic group include an alicyclic group, an aryl group, and a heterocyclic group.
The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the monocyclic alicyclic group include a monocyclic cycloalkyl group such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Examples of the polycyclic alicyclic group include a polycyclic cycloalkyl group such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, and an adamantyl group. Among them, an alicyclic group having a bulky structure having 7 or more carbon atoms, such as a norbornyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a tetracyclododecanyl group, a diamantyl group, or an adamantyl group, is used in PEB. It is preferable from the viewpoint of suppressing the diffusivity in the membrane and improving the MEEF (Mask Error Enhancement Factor).
アリール基は、単環であってもよく、多環であってもよい。このアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、および、アントリル基が挙げられる。中でも、193nmにおける光吸光度が比較的低いナフチル基が好ましい。
複素環基は、単環であってもよく、多環であってもよいが、多環の方がより酸の拡散を抑制可能である。また、複素環基は、芳香族性を有していてもよく、芳香族性を有していなくてもよい。芳香族性を有している複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、および、ピリジン環が挙げられる。芳香族性を有していない複素環としては、例えば、テトラヒドロピラン環、ラクトン環、スルトン環、および、デカヒドロイソキノリン環が挙げられる。複素環基における複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、または、デカヒドロイソキノリン環が好ましい。また、ラクトン環およびスルトン環の例としては、前述の樹脂において例示したラクトン構造およびスルトン構造が挙げられる。
The aryl group may be monocyclic or polycyclic. Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, and an anthryl group. Of these, a naphthyl group having a relatively low photoabsorbance at 193 nm is preferable.
The heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic, but the polycyclic group can suppress the diffusion of acid more. Further, the heterocyclic group may or may not have aromaticity. Examples of the aromatic heterocycle include a furan ring, a thiophene ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, and a pyridine ring. Examples of the non-aromatic heterocycle include a tetrahydropyran ring, a lactone ring, a sultone ring, and a decahydroisoquinoline ring. As the heterocycle in the heterocyclic group, a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, or a decahydroisoquinoline ring is preferable. Further, examples of the lactone ring and the sultone ring include the lactone structure and the sultone structure exemplified in the above-mentioned resin.
上記環状の有機基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(直鎖状および分岐鎖状のいずれであってもよく、炭素数1〜12が好ましい)、シクロアルキル基(単環および多環のいずれであってもよく、炭素数3〜20が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、水酸基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、ならびに、スルホン酸エステル基が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であってもよい。 The cyclic organic group may have a substituent. The substituent may be, for example, an alkyl group (either linear or branched, preferably 1 to 12 carbon atoms) or a cycloalkyl group (either monocyclic or polycyclic). Often, 3 to 20 carbon atoms are preferable), an aryl group (preferably 6 to 14 carbon atoms), a hydroxyl group, an alkoxy group, an ester group, an amide group, a urethane group, a ureido group, a thioether group, a sulfonamide group, and a sulfone. Examples include acid ester groups. The carbon constituting the cyclic organic group (carbon that contributes to ring formation) may be a carbonyl carbon.
oは、1〜3の整数を表す。pは、0〜10の整数を表す。qは、0〜10の整数を表す。
一態様において、一般式(3)中のoが1〜3の整数であり、pが1〜10の整数であり、qが0であることが好ましい。Xfは、フッ素原子であることが好ましく、R4およびR5は共に水素原子であることが好ましく、Wは多環の炭化水素基であることが好ましい。oは1または2であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。pが1〜3の整数であることがより好ましく、1または2であることがさらに好ましく、1が特に好ましい。Wは多環のシクロアルキル基であることがより好ましく、アダマンチル基またはジアマンチル基であることがさらに好ましい。
o represents an integer of 1-3. p represents an integer from 0 to 10. q represents an integer from 0 to 10.
In one embodiment, it is preferable that o in the general formula (3) is an integer of 1 to 3, p is an integer of 1 to 10, and q is 0. Xf is preferably a fluorine is atomic, preferably R 4 and R 5 are both hydrogen atoms, W is preferably a hydrocarbon group of polycyclic. o is more preferably 1 or 2, and even more preferably 1. p is more preferably an integer of 1-3, even more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1. W is more preferably a polycyclic cycloalkyl group, even more preferably an adamantyl group or a diamantyl group.
(カチオン)
一般式(3)中、X+は、カチオンを表す。
X+は、カチオンであれば特に制限されないが、好適な態様としては、例えば、後述する一般式(ZI)、(ZII)および(ZIII)中のカチオン(Z−以外の部分)が挙げられる。
(Cation)
In the general formula (3), X + represents a cation.
X + is not particularly limited as long as it is a cation, but preferred embodiments include cations (parts other than Z −) in the general formulas (ZI), (ZII) and (ZIII) described later.
(好適な態様)
特定酸発生剤の好適な態様としては、例えば、下記一般式(ZI)、(ZII)および(ZIII)で表される化合物が挙げられる。
(Preferable aspect)
Preferable embodiments of the specific acid generator include, for example, compounds represented by the following general formulas (ZI), (ZII) and (ZIII).
上記一般式(ZI)において、
R201、R202およびR203は、それぞれ独立に、有機基を表す。
R201、R202およびR203としての有機基の炭素数は、1〜30が好ましく、1〜20がより好ましい。
また、R201〜R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、または、カルボニル基を含んでいてもよい。R201〜R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、および、ペンチレン基)が挙げられる。
Z−は、一般式(3)中のアニオンを表し、具体的には、下記のアニオンを表す。
In the above general formula (ZI)
R 201 , R 202 and R 203 each independently represent an organic group.
The number of carbon atoms of the organic group as R 201 , R 202 and R 203 is preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 20.
Further, two of R 201 to R 203 may be bonded to form a ring structure, and the ring may contain an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, or a carbonyl group. Examples of the group formed by bonding two of R 201 to R 203 include an alkylene group (for example, a butylene group and a pentylene group).
Z − represents an anion in the general formula (3), and specifically represents the following anion.
なお、一般式(ZI)で表される構造を複数有する化合物であってもよい。例えば、一般式(ZI)で表される化合物のR201〜R203の少なくとも1つが、一般式(ZI)で表されるもうひとつの化合物のR201〜R203の少なくとも1つと、単結合または連結基を介して結合した構造を有する化合物であってもよい。
化合物(B)は、1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
化合物(B)の感光性樹脂組成物中の含有量(複数種存在する場合はその合計)は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1〜30質量%が好ましく、0.5〜25質量%がより好ましく、3〜20質量%がさらに好ましく、3〜15質量%が特に好ましい。
In addition, it may be a compound having a plurality of structures represented by the general formula (ZI). For example, the general formula at least one of R 201 to R 203 of a compound represented by (ZI), at least one of R 201 to R 203 of another compound represented by formula (ZI), a single bond or It may be a compound having a structure bonded via a linking group.
Compound (B) may be used alone or in combination of two or more.
The content of compound (B) in the photosensitive resin composition (the total of a plurality of types if present) is preferably 0.1 to 30% by mass, preferably 0, based on the total solid content of the photosensitive resin composition. .5 to 25% by mass is more preferable, 3 to 20% by mass is further preferable, and 3 to 15% by mass is particularly preferable.
<溶剤>
感光性樹脂組成物は、溶剤を含んでいてもよい。溶剤としては、例えば、アルキレングリコールモノアルキルエーテルカルボキシレート(PGMEA等)、アルキレングリコールモノアルキルエーテル(PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)等)、乳酸アルキルエステル、アルコキシプロピオン酸アルキル、炭素数4〜10の環状ラクトン(γ−ブチロラクトン等)、炭素数4〜10の、環を有していてもよいモノケトン化合物(シクロヘキサノン等)、アルキレンカーボネート、アルコキシ酢酸アルキル、および、ピルビン酸アルキル等の有機溶剤が挙げられる。
また、上述の通り、上記感光性樹脂組成物の製造方法における第一のろ過工程に供したフッ素含有樹脂を含む溶液に含まれる溶剤と、同一の溶剤を用いることも好ましい。
<Solvent>
The photosensitive resin composition may contain a solvent. Examples of the solvent include alkylene glycol monoalkyl ether carboxylate (PGMEA, etc.), alkylene glycol monoalkyl ether (PGME (propylene glycol monomethyl ether), etc.), lactic acid alkyl ester, alkyl alkoxypropionate, and a cyclic ring having 4 to 10 carbon atoms. Examples thereof include lactones (γ-butyrolactone and the like), monoketone compounds having 4 to 10 carbon atoms which may have a ring (cyclohexanone and the like), alkylene carbonates, alkyl alkoxyacetates, and organic solvents such as alkyl pyruvate.
Further, as described above, it is also preferable to use the same solvent as the solvent contained in the solution containing the fluorine-containing resin used in the first filtration step in the method for producing the photosensitive resin composition.
<塩基性化合物>
感光性樹脂組成物は、露光から加熱までの経時による性能変化を低減するために、塩基性化合物を含むことが好ましい。
塩基性化合物としては、下記式(A)〜(E)で示される構造を有する化合物が好ましい。
<Basic compound>
The photosensitive resin composition preferably contains a basic compound in order to reduce the change in performance with time from exposure to heating.
As the basic compound, compounds having a structure represented by the following formulas (A) to (E) are preferable.
一般式(A)〜(E)中、
R200、R201およびR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20)、または、アリール基(炭素数6〜20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。
In the general formulas (A) to (E),
R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and may be a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 20 carbon atoms), a cycloalkyl group (preferably 3 to 20 carbon atoms), or an aryl group (preferably 3 to 20 carbon atoms). It represents 6 to 20 carbon atoms), where R 201 and R 202 may be bonded to each other to form a ring.
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1〜20のアミノアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、または、炭素数1〜20のシアノアルキル基が好ましい。
R203、R204、R205およびR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1〜20のアルキル基を表す。
これら一般式(A)〜(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
Regarding the above alkyl group, as the alkyl group having a substituent, an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable.
R 203 , R 204 , R 205 and R 206 may be the same or different and represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
It is more preferable that the alkyl groups in these general formulas (A) to (E) are unsubstituted.
塩基性化合物としては、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、または、ピペリジンが好ましく、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造もしくは、ピリジン構造を有する化合物、水酸基および/またはエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、または、水酸基および/またはエーテル結合を有するアニリン誘導体がより好ましい。 As the basic compound, guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkylmorpholin, or piperidine are preferable, and imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate structure, and trialkylamine. A compound having a structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, or an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond is more preferable.
イミダゾール構造を有する化合物の具体例としては、イミダゾール、2、4、5−トリフェニルイミダゾール、および、ベンズイミダゾールが挙げられる。ジアザビシクロ構造を有する化合物の具体例としては、1、4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1、5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、および、1、8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エンが挙げられる。オニウムヒドロキシド構造を有する化合物としては、トリアリールスルホニウムヒドロキシド、フェナシルスルホニウムヒドロキシド、および、2−オキソアルキル基を有するスルホニウムヒドロキシドが挙げられ、具体例としては、トリフェニルスルホニウムヒドロキシド、トリス(t−ブチルフェニル)スルホニウムヒドロキシド、ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムヒドロキシド、フェナシルチオフェニウムヒドロキシド、および、2−オキソプロピルチオフェニウムヒドロキシドが挙げられる。オニウムカルボキシレート構造を有する化合物はオニウムヒドロキシド構造を有する化合物のアニオン部がカルボキシレートになった化合物であり、例としては、アセテート、アダマンタン−1−カルボキシレート、および、パーフロロアルキルカルボキシレートが挙げられる。トリアルキルアミン構造を有する化合物の具体例としては、トリ(n−ブチル)アミン、および、トリ(n−オクチル)アミンが挙げられる。アニリン化合物の具体例としては、2,6−ジイソプロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジブチルアニリン、および、N,N−ジヘキシルアニリンが挙げられる。水酸基および/またはエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体の具体例としては、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、および、トリス(メトキシエトキシエチル)アミンが挙げられる。水酸基および/またはエーテル結合を有するアニリン誘導体の具体例としては、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アニリンが挙げられる。 Specific examples of the compound having an imidazole structure include imidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, and benzimidazole. Specific examples of compounds having a diazabicyclo structure include 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] nona-5-ene, and 1,8-diazabicyclo. [5,4,0] Undec-7-en can be mentioned. Examples of the compound having an onium hydroxide structure include triarylsulfonium hydroxide, phenacylsulfonium hydroxide, and sulfonium hydroxide having a 2-oxoalkyl group. Specific examples thereof include triphenylsulfonium hydroxide and tris. Examples thereof include (t-butylphenyl) sulfonium hydroxide, bis (t-butylphenyl) iodonium hydroxide, phenacylthiophenium hydroxide, and 2-oxopropylthiophenium hydroxide. The compound having an onium carboxylate structure is a compound in which the anion portion of the compound having an onium hydroxide structure is carboxylated, and examples thereof include acetate, adamantane-1-carboxylate, and perfluoroalkyl carboxylate. Be done. Specific examples of the compound having a trialkylamine structure include tri (n-butyl) amine and tri (n-octyl) amine. Specific examples of the aniline compound include 2,6-diisopropylaniline, N, N-dimethylaniline, N, N-dibutylaniline, and N, N-dihexylaniline. Specific examples of alkylamine derivatives having a hydroxyl group and / or an ether bond include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and tris (methoxyethoxyethyl) amine. Specific examples of the aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond include N, N-bis (hydroxyethyl) aniline.
また、塩基性化合物としては、前述した上層膜形成用組成物が含んでもよい塩基性化合物も好適に用いることができる。 Further, as the basic compound, a basic compound which may be contained in the above-mentioned composition for forming an upper layer film can also be preferably used.
これらの塩基性化合物は、1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
塩基性化合物の使用量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.001〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がより好ましい。
These basic compounds may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the basic compound used is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition.
感光性樹脂組成物中の光酸発生剤と塩基性化合物との使用割合は、光酸発生剤/塩基性化合物(モル比率)=2.5〜300であることが好ましい。感度および解像度の点からモル比率は2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時でのパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。中でも、光酸発生剤/塩基性化合物(モル比率)は、5.0〜200がより好ましく、7.0〜150がさらに好ましい。 The ratio of the photoacid generator to the basic compound in the photosensitive resin composition is preferably photoacid generator / basic compound (molar ratio) = 2.5 to 300. The molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppressing a decrease in resolution due to pattern thickening over time from exposure to heat treatment. Among them, the photoacid generator / basic compound (molar ratio) is more preferably 5.0 to 200, and even more preferably 7.0 to 150.
<界面活性剤>
感光性樹脂組成物は、さらに界面活性剤を含むことが好ましく、フッ素系および/またはシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、および、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含むことがより好ましい。
<Surfactant>
The photosensitive resin composition preferably further contains a surfactant, and contains fluorine-based and / or silicon-based surfactants (fluorine-based surfactant, silicon-based surfactant, and both fluorine atom and silicon atom. It is more preferable to contain any one of the surfactants) or two or more of them.
感光性樹脂組成物が上記界面活性剤を含むことにより、250nm以下、特に220nm以下の露光光源の使用時に、良好な感度および解像度で、密着性および現像欠陥の少ないパターンを与えることが可能となる。
フッ素系および/またはシリコン系界面活性剤としては、例えば、特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、特開2002−277862号公報、米国特許第5405720号、米国特許第5360692号、米国特許第5529881号、米国特許第5296330号、米国特許第5436098号、米国特許第5576143号、米国特許第5294511号、および、米国特許第5824451号に記載の界面活性剤が挙げられ、市販の界面活性剤をそのまま用いることもできる。
When the photosensitive resin composition contains the above-mentioned surfactant, it is possible to provide a pattern with good sensitivity and resolution, with few adhesions and development defects, when using an exposure light source of 250 nm or less, particularly 220 nm or less. ..
Examples of the fluorine-based and / or silicon-based surfactant include JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, and JP-A-62-170950. , Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-34540, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-230165, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-62834, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54432, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-5988, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-277682, In U.S. Patent No. 5405720, U.S. Patent No. 5360692, U.S. Pat. Examples of the above-mentioned surfactants can be mentioned, and commercially available surfactants can be used as they are.
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、いくつかの組み合わせで使用してもよい。 These surfactants may be used alone or in combination of several.
界面活性剤の使用量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。 The amount of the surfactant used is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition.
<カルボン酸オニウム塩>
感光性樹脂組成物は、カルボン酸オニウム塩を含んでもよい。カルボン酸オニウム塩としては、カルボン酸スルホニウム塩、カルボン酸ヨードニウム塩、および、カルボン酸アンモニウム塩等が挙げられる。中でも、カルボン酸オニウム塩としては、ヨードニウム塩、または、スルホニウム塩が好ましい。さらに、カルボン酸オニウム塩のカルボキシレート残基が芳香族基、または、炭素−炭素2重結合を有さないことが好ましい。アニオン部としては、炭素数1〜30の直鎖状、分岐鎖状、単環、または、多環のアルキルカルボン酸アニオンが好ましい。中でも、アルキル基の一部または全てがフッ素置換されたカルボン酸のアニオンが好ましい。アルキル鎖中に酸素原子を含んでいてもよい。これにより220nm以下の光に対する透明性が確保され、感度および解像力が向上し、疎密依存性および露光マージンが改良される。
<Carboxylic acid onium salt>
The photosensitive resin composition may contain an onium carboxylic acid salt. Examples of the onium carboxylic acid salt include a sulfonium carboxylic acid salt, an iodonium carboxylic acid salt, and an ammonium carboxylic acid salt. Among them, as the onium carboxylic acid salt, an iodonium salt or a sulfonium salt is preferable. Further, it is preferable that the carboxylate residue of the onium carboxylic acid salt does not have an aromatic group or a carbon-carbon double bond. As the anion portion, a linear, branched chain, monocyclic or polycyclic alkylcarboxylic acid anion having 1 to 30 carbon atoms is preferable. Of these, an anion of a carboxylic acid in which a part or all of the alkyl group is substituted with fluorine is preferable. An oxygen atom may be contained in the alkyl chain. This ensures transparency to light of 220 nm or less, improves sensitivity and resolution, and improves sparse density dependence and exposure margin.
フッ素置換されたカルボン酸のアニオンの具体例としては、フロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフロロ酢酸、ペンタフロロプロピオン酸、ヘプタフロロ酪酸、ノナフロロペンタン酸、パーフロロドデカン酸、パーフロロトリデカン酸、パーフロロシクロヘキサンカルボン酸、および、2,2−ビストリフロロメチルプロピオン酸のアニオンが挙げられる。 Specific examples of fluorine-substituted carboxylic acid anions include fluoroacetic acid, difluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, pentafluoropropionic acid, heptafluorobutyric acid, nonafluoropentanoic acid, perfluorododecanoic acid, perfluorotridecanoic acid, and perfluorocyclohexanecarboxylic acid. Acids and anions of 2,2-bistrifluoromethylpropionic acid can be mentioned.
これらのカルボン酸オニウム塩は、スルホニウムヒドロキシド、ヨードニウムヒドロキシド、または、アンモニウムヒドロキシドとカルボン酸を適当な溶剤中酸化銀と反応させることによって合成できる。 These onium carboxylic acid salts can be synthesized by reacting a sulfonium hydroxide, an iodonium hydroxide, or an ammonium hydroxide with a carboxylic acid in a suitable solvent with silver oxide.
カルボン酸オニウム塩の組成物中の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1〜7質量%がさらに好ましい。 The content of the carboxylic acid onium salt in the composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and 1 to 7 with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition. Mass% is more preferred.
<その他の添加剤>
感光性樹脂組成物は、必要に応じてさらに染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤、および、現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、または、カルボキシル基を有する脂環族もしくは脂肪族化合物)等を含むことができる。
<Other additives>
The photosensitive resin composition further comprises a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, and a compound (for example, a molecular weight of 1000) that promotes solubility in a developing solution, if necessary. The following phenol compounds, or alicyclic or aliphatic compounds having a carboxyl group) and the like can be included.
このような分子量1000以下のフェノール化合物は、例えば、特開平4−122938号公報、特開平2−28531号公報、米国特許第4916210号、または、欧州特許第219294号等に記載の方法を参考にして、当業者において容易に合成できる。
カルボキシル基を有する脂環族または脂肪族化合物の具体例としては、コール酸、デオキシコール酸、リトコール酸等のステロイド構造を有するカルボン酸誘導体、アダマンタンカルボン酸誘導体、アダマンタンジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、および、シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
For such a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, refer to, for example, the methods described in JP-A-4-122938, JP-A-2-28531, US Pat. No. 4,916,210, European Patent No. 2192294, and the like. Therefore, it can be easily synthesized by those skilled in the art.
Specific examples of the alicyclic or aliphatic compound having a carboxyl group include a carboxylic acid derivative having a steroid structure such as cholic acid, deoxycholic acid, and lithocholic acid, an adamantancarboxylic acid derivative, an adamantandicarboxylic acid, and a cyclohexanecarboxylic acid. , Cyclohexanedicarboxylic acid.
<感光性樹脂組成物の調製方法>
感光性樹脂組成物の固形分濃度は、1.0〜10質量%が好ましく、2.0〜5.7質量%がより好ましく、2.0〜5.3質量%がさらに好ましい。固形分濃度を上記範囲とすることで、感光性樹脂組成物を基板上に均一に塗布でき、さらにはLWRに優れたパターンを形成することが可能になる。その理由は明らかではないが、恐らく、固形分濃度を10質量%以下(好ましくは5.7質量%以下)とすることで、感光性樹脂組成物中での素材、特には光酸発生剤の凝集が抑制され、その結果として、均一なレジスト膜が形成できると考えられる。
固形分濃度とは、感光性樹脂組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の感光性樹脂組成物の質量の質量百分率である。
<Method of preparing photosensitive resin composition>
The solid content concentration of the photosensitive resin composition is preferably 1.0 to 10% by mass, more preferably 2.0 to 5.7% by mass, and even more preferably 2.0 to 5.3% by mass. By setting the solid content concentration in the above range, the photosensitive resin composition can be uniformly applied on the substrate, and a pattern excellent in LWR can be formed. The reason is not clear, but probably, by setting the solid content concentration to 10% by mass or less (preferably 5.7% by mass or less), the material in the photosensitive resin composition, particularly the photoacid generator, is used. It is considered that aggregation is suppressed, and as a result, a uniform resist film can be formed.
The solid content concentration is the mass percentage of the mass of other photosensitive resin compositions excluding the solvent with respect to the total mass of the photosensitive resin composition.
本発明の感光性樹脂組成物の製造方法で製造される感光性樹脂組成物は、上記の成分を所定の溶剤に溶解して調製される。感光性樹脂組成物に含まれるフッ素含有樹脂の供給源としては、上記感光性樹脂組成物の製造方法における第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いるのが好ましい。調製された感光性樹脂組成物は、上述した第二のろ過工程に供され、所定の支持体(基板)上に塗布して用いることができる。 The photosensitive resin composition produced by the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention is prepared by dissolving the above-mentioned components in a predetermined solvent. As a source of the fluorine-containing resin contained in the photosensitive resin composition, it is preferable to use a solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step in the method for producing the photosensitive resin composition. The prepared photosensitive resin composition is subjected to the above-mentioned second filtration step, and can be applied and used on a predetermined support (substrate).
〔パターン形成方法〕
本発明の上層膜形成用組成物の製造方法で製造された上層膜形成用組成物を用いるパターン形成方法、または、本発明の感光性樹脂組成物の製造方法で製造された感光性樹脂組成物を用いるパターン形成方法について説明する。
[Pattern formation method]
A pattern forming method using the upper layer film forming composition produced by the method for producing an upper layer film forming composition of the present invention, or a photosensitive resin composition produced by the method for producing a photosensitive resin composition of the present invention. The pattern forming method using the above will be described.
上述した上層膜形成用組成物を用いるパターン形成方法は、以下の工程a1〜工程c1を含むことが好ましい。
工程a1:レジスト膜の上に、上記上層膜形成用組成物を用いて上層膜を形成する工程
工程b1:レジスト膜を露光する工程
工程c1:露光されたレジスト膜を現像する工程
以下、各工程について詳述する。
The pattern forming method using the above-mentioned upper layer film forming composition preferably includes the following steps a1 to c1.
Step a1: A step of forming an upper layer film on the resist film using the above composition for forming an upper layer film Step b1: A step of exposing the resist film Step c1: A step of developing the exposed resist film Each step below Will be described in detail.
<工程a1>
工程a1は、レジスト膜の上に、上記上層膜形成用組成物を用いて上層膜を形成する工程である。
レジスト膜としては、公知のレジスト膜が使用できる。例えば、上述した感光性樹脂組成物が含んでいてもよい樹脂(A)、および、光酸発生剤などを含む組成物を用いて形成されたレジスト膜が挙げられる。より具体的には、樹脂(A)、および、光酸発生剤などを含む組成物を、所定の基板上に塗布してレジスト膜を形成することが好ましい。
上記組成物を基板上に塗布する方法としては、特に限定されず、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、および、浸漬法等が挙げられ、スピンコート法が好ましい。
上記組成物を塗布後、必要に応じて基板を加熱(プリベーク(PB:Prebake))してもよい。これにより、不溶な残留溶剤の除去されたレジスト膜を均一に形成できる。プリベークの温度は特に限定されないが、50〜160℃が好ましく、60〜140℃がより好ましい。
レジスト膜の膜厚は、20〜200nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。
<Step a1>
Step a1 is a step of forming an upper layer film on the resist film by using the above-mentioned upper layer film forming composition.
As the resist film, a known resist film can be used. For example, a resin (A) which may be contained in the above-mentioned photosensitive resin composition, and a resist film formed by using a composition containing a photoacid generator or the like can be mentioned. More specifically, it is preferable to apply a composition containing the resin (A), a photoacid generator, and the like onto a predetermined substrate to form a resist film.
The method of applying the composition onto the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a conventionally known spin coating method, spray method, roller coating method, dipping method, and the like, and the spin coating method is preferable.
After applying the above composition, the substrate may be heated (prebaked (PB)) if necessary. As a result, a resist film from which the insoluble residual solvent has been removed can be uniformly formed. The temperature of the prebake is not particularly limited, but is preferably 50 to 160 ° C, more preferably 60 to 140 ° C.
The film thickness of the resist film is preferably 20 to 200 nm, more preferably 30 to 100 nm.
レジスト膜を形成する基板は特に限定されず、具体的には、シリコン、SiN、SiO2およびSiN等の無機基板;SOG(Spin on Glass)等の塗布系無機基板等;ならびに、IC(Integrated Circuit)等の半導体製造工程、液晶およびサーマルヘッド等の回路基板の製造工程、および、その他のフォトアプリケーションのリソグラフィー工程で一般的に用いられる基板が挙げられる。 The substrate on which the resist film is formed is not particularly limited, and specifically, an inorganic substrate such as silicon, SiN, SiO 2 and SiN; a coating-based inorganic substrate such as SOG (Spin on Glass); and an IC (Integrated Circuit). ), Etc., circuit boards such as liquid crystal and thermal heads, and substrates commonly used in lithography processes for other photo applications.
レジスト膜を形成する前に、基板上に予め反射防止膜を塗設してもよい。
反射防止膜としては、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、アモルファスシリコン等の無機膜型、および、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜型のいずれも用いることができる。また、使用可能な有機反射防止膜の具体例としては、ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズ、および、DUV−40シリーズ、シプレー社製のAR−2、AR−3、および、AR−5、ならびに、日産化学社製のARC29A等のARCシリーズ等の市販の有機反射防止膜が挙げられる。
An antireflection film may be applied on the substrate in advance before forming the resist film.
As the antireflection film, any of an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, and amorphous silicon, and an organic film type composed of a light absorber and a polymer material can be used. Specific examples of the organic antireflection coatings that can be used include DUV30 series and DUV-40 series manufactured by Brewer Science, AR-2, AR-3, and AR-5 manufactured by Chypre, and others. Examples thereof include commercially available organic antireflection films such as the ARC series such as ARC29A manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
レジスト膜の上に、上記上層膜形成用組成物を用いて上層膜を形成する方法は特に制限されないが、例えば、レジスト膜上に、上層膜形成用組成物を塗布し、その後、必要に応じて加熱(プリベーク)することにより、レジスト膜上に上層膜を形成できる。
上層膜形成用組成物の塗布方法は、特に限定されず、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、および、浸漬法等が挙げられる。
プリベークの温度(以下、「PB温度」ともいう)は、100℃以上が好ましく、105℃以上がより好ましく、110℃以上がさらに好ましく、120℃以上が特に好ましく、120℃超が最も好ましい。
PB温度の上限値は、特に限定されないが、200℃以下が好ましく、170℃以下がより好ましく、160℃以下がさらに好ましく、150℃以下が特に好ましい。
The method for forming the upper layer film on the resist film by using the above-mentioned upper layer film forming composition is not particularly limited, but for example, the upper layer film forming composition is applied on the resist film, and then, if necessary. By heating (prebaking), an upper layer film can be formed on the resist film.
The method for applying the composition for forming an upper layer film is not particularly limited, and examples thereof include a conventionally known spin coating method, a spray method, a roller coating method, and a dipping method.
The prebake temperature (hereinafter, also referred to as “PB temperature”) is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 105 ° C. or higher, further preferably 110 ° C. or higher, particularly preferably 120 ° C. or higher, and most preferably over 120 ° C.
The upper limit of the PB temperature is not particularly limited, but is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 170 ° C. or lower, further preferably 160 ° C. or lower, and particularly preferably 150 ° C. or lower.
後述する工程b1の露光を液浸露光とする場合、上層膜は、レジスト膜と液浸液との間に配置され、レジスト膜を直接、液浸液に接触させない層として機能する。この場合、上層膜が有することが好ましい特性としては、放射線(特に波長;193nm)に対する透明性、および、液浸液(好ましくは水)に対する難溶性である。また、上層膜形成用組成物は、レジスト膜と混合せず、かつ、レジスト膜の表面において塗布性に優れ、上層膜形成用組成物を均一に塗布できることが好ましい。
なお、上層膜形成用組成物を、レジスト膜の表面に、レジスト膜を溶解せずに均一に塗布するために、上層膜形成用組成物は、レジスト膜を溶解しない溶剤を含むことが好ましい。レジスト膜を溶解しない溶剤としては、後述する有機系現像液とは異なる成分の溶剤を用いることがさらに好ましい。
上層膜形成用組成物の詳細は、上述の通りである。
When the exposure in step b1 described later is an immersion exposure, the upper layer film is arranged between the resist film and the immersion liquid, and functions as a layer that does not directly contact the resist film with the immersion liquid. In this case, the preferable properties of the upper layer film are transparency to radiation (particularly wavelength; 193 nm) and poor solubility to immersion liquid (preferably water). Further, it is preferable that the composition for forming an upper layer film is not mixed with the resist film, has excellent coatability on the surface of the resist film, and can uniformly apply the composition for forming an upper layer film.
In order to uniformly apply the upper layer film forming composition to the surface of the resist film without dissolving the resist film, it is preferable that the upper layer film forming composition contains a solvent that does not dissolve the resist film. As the solvent that does not dissolve the resist film, it is more preferable to use a solvent having a component different from that of the organic developer described later.
The details of the composition for forming the upper layer film are as described above.
上層膜の膜厚は特に制限されないが、露光光源に対する透明性の観点から、5〜300nmが好ましく、10〜300nmがより好ましく、20〜200nmがさらに好ましく、30〜100nmが特に好ましい。
上層膜を形成後、必要に応じて基板を加熱する。
上層膜の屈折率は、解像性の観点から、レジスト膜の屈折率に近いことが好ましい。
上層膜の後退接触角は、液浸液追随性の観点から、上層膜に対する液浸液の後退接触角(23℃)が50〜100度であることが好ましく、80〜100度であることがより好ましい。
液浸露光においては、レンズが高速で基板上をスキャンし露光パターンを形成していく動きに追随して、液浸液が基板上を動く必要があることから、動的な状態におけるレジスト膜に対する液浸液の接触角が重要になり、より良好なレジスト性能を得るためには、上記範囲の後退接触角を有することが好ましい。
The film thickness of the upper layer film is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 nm, more preferably 10 to 300 nm, further preferably 20 to 200 nm, and particularly preferably 30 to 100 nm from the viewpoint of transparency to an exposure light source.
After forming the upper layer film, the substrate is heated as needed.
From the viewpoint of resolvability, the refractive index of the upper layer film is preferably close to the refractive index of the resist film.
From the viewpoint of immersion liquid followability, the receding contact angle (23 ° C.) of the immersion liquid with respect to the upper layer membrane is preferably 50 to 100 degrees, and is preferably 80 to 100 degrees. More preferred.
In immersion exposure, the immersion liquid needs to move on the substrate following the movement of the lens scanning on the substrate at high speed to form an exposure pattern. The contact angle of the immersion liquid is important, and in order to obtain better resist performance, it is preferable to have a receding contact angle in the above range.
上層膜を剥離する際は、後述する有機系現像液を使用してもよいし、別途剥離剤を使用してもよい。剥離剤としては、レジスト膜への浸透が小さい溶剤が好ましい。上層膜の剥離がレジスト膜の現像と同時にできるという点では、上層膜は、有機系現像液により剥離できることが好ましい。剥離に用いる有機系現像液としては、レジスト膜の低露光部を溶解除去できれば特に制限されず、後述するケトン系溶剤、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、または、炭化水素系溶剤を含む現像液の中から選択でき、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、または、エーテル系溶剤を含む現像液が好ましく、エステル系溶剤を含む現像液がより好ましく、酢酸ブチルを含む現像液がさらに好ましい。 When peeling the upper layer film, an organic developer described later may be used, or a peeling agent may be used separately. As the release agent, a solvent having a small penetration into the resist film is preferable. In that the upper layer film can be peeled off at the same time as the resist film is developed, it is preferable that the upper layer film can be peeled off with an organic developer. The organic developer used for peeling is not particularly limited as long as it can dissolve and remove the low-exposed portion of the resist film, and is a polar solvent such as a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, or an ether solvent, which will be described later. , Or a developing solution containing a hydrocarbon solvent can be selected, and a developing solution containing a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, or an ether solvent is preferable, and a developing solution containing an ester solvent is more preferable. A developing solution containing butyl acetate is preferable, and a developing solution containing butyl acetate is more preferable.
有機系現像液で剥離するという観点からは、上層膜は有機系現像液に対する溶解速度が1〜300nm/secが好ましく、10〜100nm/secがより好ましい。
ここで、上層膜の有機系現像液に対する溶解速度とは、上層膜を成膜した後に現像液に暴露した際の膜厚減少速度であり、本明細書においては23℃の酢酸ブチル溶液に浸漬させた際の速度とする。
上層膜の有機系現像液に対する溶解速度を1nm/sec秒以上(好ましくは10nm/sec以上)とすることによって、レジスト膜を現像した後の現像欠陥発生が低減する効果がある。また、300nm/sec以下(好ましくは100nm/sec以下)とすることによって、おそらくは、液浸露光時の露光ムラが低減した影響で、レジスト膜を現像した後のパターンのラインエッジラフネスがより良好になるという効果がある。
上層膜はその他の公知の現像液、例えば、アルカリ水溶液等を用いて除去してもよい。使用できるアルカリ水溶液として具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液が挙げられる。
From the viewpoint of peeling with an organic developer, the upper film preferably has a dissolution rate in an organic developer of 1 to 300 nm / sec, more preferably 10 to 100 nm / sec.
Here, the dissolution rate of the upper layer film in an organic developer is the rate of decrease in film thickness when the upper layer film is exposed to the developer after being formed, and in the present specification, it is immersed in a butyl acetate solution at 23 ° C. Let it be the speed when it is made to.
By setting the dissolution rate of the upper layer film in an organic developer to 1 nm / sec or more (preferably 10 nm / sec or more), there is an effect of reducing the occurrence of development defects after developing the resist film. Further, by setting it to 300 nm / sec or less (preferably 100 nm / sec or less), the line edge roughness of the pattern after developing the resist film is better, probably due to the effect of reducing the exposure unevenness during immersion exposure. It has the effect of becoming.
The upper film may be removed by using another known developer, for example, an alkaline aqueous solution. Specific examples of the alkaline aqueous solution that can be used include an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
<工程b1>
工程b1は、レジスト膜を露光する工程である。
工程b1における露光は、一般的に知られている方法により行うことができ、例えば、上層膜が形成されたレジスト膜に対して、所定のマスクを通して、活性光線または放射線を照射する。このとき、活性光線または放射線を、液浸液を介して照射することが好ましいが、これに限定されない。露光量は適宜設定できるが、1〜100mJ/cm2が好ましい。
露光装置に用いられる光源の波長は、特に限定されないが、250nm以下の波長の光を用いることが好ましく、その例としては、KrFエキシマレーザー光(248nm)、ArFエキシマレーザー光(193nm)、F2エキシマレーザー光(157nm)、EUV光(13.5nm)、および、電子線等が挙げられる。この中でも、ArFエキシマレーザー光(193nm)を用いることが好ましい。
<Step b1>
Step b1 is a step of exposing the resist film.
The exposure in step b1 can be performed by a generally known method. For example, the resist film on which the upper layer film is formed is irradiated with active light rays or radiation through a predetermined mask. At this time, it is preferable to irradiate the active light beam or radiation through the immersion liquid, but the present invention is not limited to this. The exposure amount can be set as appropriate, but 1 to 100 mJ / cm 2 is preferable.
Wavelength of the light source used for the exposure apparatus is not particularly limited, it is preferable to use a light of a wavelength 250 nm, and examples thereof, KrF excimer laser light (248 nm), ArF excimer laser light (193 nm), F 2 Excimer laser light (157 nm), EUV light (13.5 nm), electron beam and the like can be mentioned. Among these, it is preferable to use ArF excimer laser light (193 nm).
液浸露光を行う場合、露光の前に、および/または、露光の後、後述する加熱を行う前に、膜の表面を、水系の薬液で洗浄してもよい。
液浸液は、露光波長に対して透明であり、かつ膜上に投影される光学像の歪みを最小限に留めるよう、屈折率の温度係数ができる限り小さい液体が好ましいが、特に露光光源がArFエキシマレーザー光(波長:193nm)である場合には、上述の観点に加えて、入手の容易さ、取り扱いのしやすさといった点から水を用いるのが好ましい。
水を用いる場合、水の表面張力を減少させるとともに、界面活性力を増大させる添加剤(液体)を僅かな割合で添加してもよい。この添加剤は基板上のレジスト膜を溶解させず、かつ、レンズ素子の下面の光学コートに対する影響が無視できる添加剤が好ましい。使用する水としては、蒸留水が好ましい。さらにイオン交換フィルタ等を通してろ過を行った純水を用いてもよい。これにより、不純物の混入による、レジスト膜上に投影される光学像の歪みを抑制することができる。
また、さらに屈折率が向上できるという点で屈折率1.5以上の媒体を用いることもできる。この媒体は、水溶液でもよく有機溶剤でもよい。
When the immersion exposure is performed, the surface of the film may be washed with an aqueous chemical solution before the exposure and / or after the exposure and before the heating described later.
The immersion liquid is preferably a liquid that is transparent to the exposure wavelength and has a refractive index as small as possible so as to minimize the distortion of the optical image projected on the film, but the exposure light source is particularly suitable. In the case of ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm), it is preferable to use water from the viewpoints of availability and handling in addition to the above viewpoints.
When water is used, an additive (liquid) that reduces the surface tension of water and increases the surface activity may be added in a small proportion. This additive is preferably an additive that does not dissolve the resist film on the substrate and whose influence on the optical coating on the lower surface of the lens element can be ignored. Distilled water is preferable as the water to be used. Further, pure water filtered through an ion exchange filter or the like may be used. This makes it possible to suppress distortion of the optical image projected on the resist film due to the mixing of impurities.
Further, a medium having a refractive index of 1.5 or more can be used in that the refractive index can be further improved. This medium may be an aqueous solution or an organic solvent.
パターン形成方法は、工程b1(露光工程)を複数回有していてもよい。その場合の、複数回の露光は同じ光源を用いても、異なる光源を用いてもよいが、1回目の露光には、ArFエキシマレーザー光(波長;193nm)を用いることが好ましい。 The pattern forming method may include step b1 (exposure step) a plurality of times. In that case, the same light source or different light sources may be used for the plurality of exposures, but it is preferable to use ArF excimer laser light (wavelength; 193 nm) for the first exposure.
露光の後、さらに加熱(PEB)を行い、現像(好ましくはさらにリンス)をするのが好ましい。これにより良好なパターンを得ることができる。PEBの温度は、良好なパターンが得られる限り特に限定されないが、40〜160℃が好ましい。PEBは、1回でも複数回であってもよい。 After the exposure, it is preferable to further heat (PEB) and develop (preferably further rinse). This makes it possible to obtain a good pattern. The temperature of PEB is not particularly limited as long as a good pattern can be obtained, but is preferably 40 to 160 ° C. The PEB may be performed once or multiple times.
<工程c1>
工程c1は、露光されたレジスト膜を現像する工程である。
工程c1において使用される現像液は、アルカリ現像液であってもよく、有機溶剤を含む現像液であってもよいが、有機溶剤を含む現像液が好ましい。アルカリ現像液による現像工程と有機溶剤を含む現像液による現像工程を組み合わせてもよい。
アルカリ現像液としては、通常、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表される4級アンモニウム塩が用いられるが、これ以外にも、例えば、無機アルカリ、1〜3級アミン、アルコールアミン、または、環状アミン等のアルカリ水溶液も使用可能である。
具体的には、アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、および、アンモニア水等の無機アルカリ類;エチルアミン、および、n−プロピルアミン等の第一アミン類;ジエチルアミン、および、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類;トリエチルアミン、および、メチルジエチルアミン等の第三アミン類;ジメチルエタノールアミン、および、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、および、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩;ならびに、ピロール、および、ピペリジン等の環状アミン類、等のアルカリ性水溶液を使用することができる。中でもテトラエチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液を用いることが好ましい。
さらに、上記アルカリ現像液にアルコール類、および/または、界面活性剤を適当量添加してもよい。アルカリ現像液のアルカリ濃度は、0.1〜20質量%が好ましい。アルカリ現像液のpHは、10.0〜15.0が好ましい。
アルカリ現像液を用いて現像を行う時間は、10〜300秒が好ましい。
アルカリ現像液のアルカリ濃度(およびpH)および現像時間は、形成するパターンに応じて、適宜調整することができる。
アルカリ現像液を用いた現像の後にリンス液を用いて洗浄してもよく、そのリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用できる。
また、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うことができる。
さらに、リンス処理または超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する水分を除去するために加熱処理を行うことができる。
<Step c1>
Step c1 is a step of developing the exposed resist film.
The developer used in step c1 may be an alkaline developer or a developer containing an organic solvent, but a developer containing an organic solvent is preferable. A developing step using an alkaline developer and a developing step using a developing solution containing an organic solvent may be combined.
As the alkaline developer, a quaternary ammonium salt typified by tetramethylammonium hydroxide is usually used, but in addition to this, for example, an inorganic alkali, a 1st to 3rd amine, an alcohol amine, a cyclic amine or the like is used. Alkaline aqueous solution of can also be used.
Specifically, the alkaline developing solution includes, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and inorganic alkalis such as aqueous ammonia; ethylamine and n-propylamine. Primary amines such as diethylamine and secondary amines such as di-n-butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine Alkaline aqueous solutions such as tetramethylammonium hydroxide and quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium hydroxide; and cyclic amines such as pyrrole and piperidine can be used. Above all, it is preferable to use an aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide.
Further, alcohols and / or a surfactant may be added in an appropriate amount to the alkaline developer. The alkali concentration of the alkaline developer is preferably 0.1 to 20% by mass. The pH of the alkaline developer is preferably 10.0 to 15.0.
The time for developing with an alkaline developer is preferably 10 to 300 seconds.
The alkali concentration (and pH) and development time of the alkaline developer can be appropriately adjusted according to the pattern to be formed.
After development with an alkaline developer, it may be washed with a rinse solution, and pure water may be used as the rinse solution, and an appropriate amount of a surfactant may be added and used.
Further, after the developing treatment or the rinsing treatment, a treatment of removing the developing solution or the rinsing solution adhering to the pattern with a supercritical fluid can be performed.
Further, after the rinsing treatment or the treatment with the supercritical fluid, a heat treatment can be performed to remove the water remaining in the pattern.
有機溶剤を含む現像液(以下、有機系現像液ともいう)としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤、および、炭化水素系溶剤を含む現像液が挙げられる。
ケトン系溶剤の具体例としては、1−オクタノン、2−オクタノン、1−ノナノン、2−ノナノン、アセトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、1−ヘキサノン、2−ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、および、プロピレンカーボネートが挙げられる。
エステル系溶剤の具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル(酢酸n−ブチル)、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル(プロピオン酸n−ブチル)、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ブタン酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、イソ酪酸イソブチル、および、プロピオン酸ブチルが挙げられる。
アルコール系溶剤の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、および、n−デカノール等のアルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、および、トリエチレングリコール等のグリコール系溶剤;ならびに、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、および、メトキシメチルブタノール等のグリコールエーテル系溶剤が挙げられる。
エーテル系溶剤の具体例としては、上記グリコールエーテル系溶剤の他、ジオキサン、および、テトラヒドロフランが挙げられる。
アミド系溶剤の具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、および、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが挙げられる。
炭化水素系溶剤の具体例としては、トルエン、および、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;ならびに、ペンタン、ヘキサン、オクタン、および、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
上記の溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤および/または水と混合し使用してもよい。ただし、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含まないことがより好ましい。
具体的には、有機系現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90〜100質量%が好ましく、95〜100質量%がより好ましい。
As the developing solution containing an organic solvent (hereinafter, also referred to as an organic developing solution), a polar solvent such as a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, an ether solvent, and a hydrocarbon solvent are used. Examples include a developing solution containing.
Specific examples of the ketone solvent include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanone, 2-nonanone, acetone, 2-heptanone, 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutylketone, cyclohexanone, and methylcyclohexanone. , Phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
Specific examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate (n-butyl acetate), pentyl acetate, hexyl acetate, isoamyl acetate, butyl propionate (n-butyl propionate), butyl butylate, and the like. Isobutyl butylate, butyl butylate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl- 3-methoxybutyl acetate, methyl formate, ethyl formate, butyl formate, propyl formate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, methyl 2-hydroxyisobutyrate, isobutyl isobutyrate, and butyl propionate. Can be mentioned.
Specific examples of alcohol-based solvents include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-hexyl alcohol, and n-heptyl alcohol. , N-octyl alcohol, and alcohols such as n-decanol; glycol-based solvents such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol; and ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, Examples thereof include triethylene glycol monoethyl ether and glycol ether-based solvents such as methoxymethylbutanol.
Specific examples of the ether solvent include dioxane and tetrahydrofuran in addition to the above glycol ether solvent.
Specific examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidi. Non is mentioned.
Specific examples of the hydrocarbon solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane, and decane.
A plurality of the above solvents may be mixed, or a solvent other than the above and / or water may be mixed and used. However, the water content of the developer as a whole is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially free of water.
Specifically, the amount of the organic solvent used with respect to the organic developer is preferably 90 to 100% by mass, more preferably 95 to 100% by mass, based on the total amount of the developer.
これらのうち、有機系現像液としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、および、エーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含む現像液が好ましく、ケトン系溶剤、または、エステル系溶剤を含む現像液がより好ましく、酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、または、2−ヘプタノンを含む現像液がさらに好ましい。 Among these, as the organic developer, a developer containing at least one organic solvent selected from the group consisting of a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, an amide solvent, and an ether solvent is used. A developing solution containing a ketone solvent or an ester solvent is more preferable, and a developing solution containing butyl acetate, butyl propionate, or 2-heptanone is further preferable.
有機系現像液の蒸気圧は、20℃において、5kPa以下が好ましく、3kPa以下がより好ましく、2kPa以下がさらに好ましい。有機系現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の基板上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、基板面内の温度均一性が向上し、結果として基板面内の寸法均一性が良化する。
5kPa以下(または2kPa以下)の蒸気圧を有する溶剤の具体例としては、特開2014−71304号公報の段落[0165]に記載の溶剤が挙げられる。
The vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and even more preferably 2 kPa or less at 20 ° C. By reducing the vapor pressure of the organic developer to 5 kPa or less, evaporation of the developer on the substrate or in the developing cup is suppressed, temperature uniformity in the substrate surface is improved, and as a result, dimensional uniformity in the substrate surface is improved. The sex improves.
Specific examples of the solvent having a vapor pressure of 5 kPa or less (or 2 kPa or less) include the solvent described in paragraph [0165] of JP2014-71304A.
有機系現像液は、必要に応じて界面活性剤を適当量含んでいてもよい。
界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、イオン性または非イオン性のフッ素系および/またはシリコン系界面活性剤等が挙げられる。これらのフッ素および/またはシリコン系界面活性剤として、例えば、特開昭62−36663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−34540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−62834号公報、特開平9−54432号公報、特開平9−5988号公報、米国特許第5405720号、米国特許第5360692号、米国特許第5529881号、米国特許第5296330号、米国特許第5436098号、米国特許第5576143号、米国特許第5294511号、および、米国特許第5824451号に記載の界面活性剤が挙げられ、非イオン性の界面活性剤が好ましい。非イオン性の界面活性剤としては特に限定されないが、フッ素系界面活性剤またはシリコン系界面活性剤を用いることが好ましい。
界面活性剤の使用量は現像液の全量に対して、0.001〜5質量%が好ましく、0.005〜2質量%がより好ましく、0.01〜0.5質量%がさらに好ましい。
有機系現像液は、塩基性化合物を含んでいてもよい。有機系現像液が含みうる塩基性化合物の具体例および好ましい例としては、感光性樹脂組成物が含みうる塩基性化合物と同様である。
The organic developer may contain an appropriate amount of a surfactant, if necessary.
The surfactant is not particularly limited, and examples thereof include ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants. Examples of these fluorine and / or silicon-based surfactants include Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-36663, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-226746, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-226745, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-170950. , Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-34540, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-230165, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-62834, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54432, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-5988, US Patent No. 5405720, US Patent The surfactants described in No. 5360692, US Pat. No. 5,259881, US Pat. No. 5,296,330, US Pat. No. 5,436,098, US Pat. No. 5,576,143, US Pat. No. 5,294,511, and US Pat. No. 5,824,451. , Non-ionic surfactants are preferred. The nonionic surfactant is not particularly limited, but it is preferable to use a fluorine-based surfactant or a silicon-based surfactant.
The amount of the surfactant used is preferably 0.001 to 5% by mass, more preferably 0.005 to 2% by mass, still more preferably 0.01 to 0.5% by mass, based on the total amount of the developing solution.
The organic developer may contain a basic compound. Specific examples and preferable examples of the basic compound that can be contained in the organic developer are the same as those of the basic compound that can be contained in the photosensitive resin composition.
現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、および、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。 Examples of the developing method include a method of immersing the substrate in a tank filled with a developing solution for a certain period of time (dip method), and a method of developing by raising the developing solution on the surface of the substrate by surface tension and allowing it to stand still for a certain period of time (paddle). Method), a method of spraying the developer on the surface of the substrate (spray method), and a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic discharge). Law) etc.
また、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、他の溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を有していてもよい。 Further, after the step of developing with a developing solution containing an organic solvent, there may be a step of stopping the development while substituting with another solvent.
有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後には、リンス液を用いて洗浄する工程を含んでいてもよい。
リンス液としては、パターンを溶解しなければ特に制限はなく、一般的な有機溶剤を含む溶液を使用することができる。上記リンス液としては、例えば、有機系現像液に含まれる有機溶剤として前掲した、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、および、エーテル系溶剤から選択される少なくとも1種の有機溶剤を含むリンス液が好ましく、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、および、アミド系溶剤から選択される少なくとも1種の有機溶剤を含むリンス液がより好ましく、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、または、エステル系溶剤を含むリンス液がさらに好ましく、1価アルコールを含むリンス液が特に好ましい。
After the step of developing with a developing solution containing an organic solvent, a step of cleaning with a rinsing solution may be included.
The rinsing solution is not particularly limited as long as the pattern is not dissolved, and a solution containing a general organic solvent can be used. The rinsing solution is selected from, for example, the above-mentioned hydrocarbon-based solvent, ketone-based solvent, ester-based solvent, alcohol-based solvent, amide-based solvent, and ether-based solvent as the organic solvent contained in the organic-based developing solution. A rinse solution containing at least one organic solvent is preferable, and a rinse solution containing at least one organic solvent selected from a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ester solvent, an alcohol solvent, and an amide solvent. Is more preferable, and a rinsing solution containing a hydrocarbon solvent, an alcohol solvent, or an ester solvent is more preferable, and a rinsing solution containing a monovalent alcohol is particularly preferable.
ここで、リンス工程で用いられる1価アルコールとしては、直鎖状、分岐鎖状および環状の1価アルコールが挙げられる。具体例としては、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、tert―ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、4−メチル−2−ヘキサノール、5−メチル−2−ヘキサノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、4−メチル−2−ヘプタノール、5−メチル−2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、4−メチル−2−オクタノール、5−メチル−2−オクタノール、6−メチル−2−オクタノール、2−ノナノール、4−メチル−2−ノナノール、5−メチル−2−ノナノール、6−メチル−2−ノナノール、7−メチル−2−ノナノール、および、2−デカノールが挙げられる。中でも、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、または、4−メチル−2−ヘプタノールが好ましい。 Here, examples of the monohydric alcohol used in the rinsing step include linear, branched and cyclic monohydric alcohols. Specific examples include 1-butanol, 2-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-2-butanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-. Pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 4-methyl-2-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3- Heptanol, 4-methyl-2-heptanol, 5-methyl-2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, 4-octanol, 4-methyl-2-octanol, 5-methyl-2-octanol, 6-Methyl-2-octanol, 2-nonanol, 4-methyl-2-nonanol, 5-methyl-2-nonanol, 6-methyl-2-nonanol, 7-methyl-2-nonanol, and 2-decanol Can be mentioned. Of these, 1-hexanol, 2-hexanol, 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, or 4-methyl-2-heptanol is preferable.
また、リンス工程で用いられる炭化水素系溶剤の具体例としては、トルエン、および、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;ならびに、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン(n−デカン)、および、ウンデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
リンス液としてエステル系溶剤を用いる場合には、エステル系溶剤(1種または2種以上)に加えて、グリコールエーテル系溶剤を用いてもよい。この場合の具体例としては、エステル系溶剤(好ましくは、酢酸ブチル)を主成分として、グリコールエーテル系溶剤(好ましくは、PGME)を副成分として用いることが挙げられる。これにより、残渣欠陥が抑制される。
Specific examples of the hydrocarbon solvent used in the rinsing step include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; and pentane, hexane, octane, decane (n-decane), undecane and the like. An aliphatic hydrocarbon solvent of the above can be mentioned.
When an ester solvent is used as the rinsing liquid, a glycol ether solvent may be used in addition to the ester solvent (1 type or 2 or more types). Specific examples in this case include using an ester solvent (preferably butyl acetate) as a main component and a glycol ether solvent (preferably PGME) as a sub component. As a result, residual defects are suppressed.
上記各成分は、複数混合してもよいし、上記以外の有機溶剤と混合し使用してもよい。
リンス液中の含水率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。含水率を10質量%以下にすることで、良好な現像性を得ることができる。
リンス液の蒸気圧は、20℃において0.05〜5kPaが好ましく、0.1〜5kPaがより好ましく、0.12〜3kPaがさらに好ましい。リンス液の蒸気圧を0.05〜5kPaにすることにより、基板面内の温度均一性が向上し、さらにはリンス液の浸透に起因した膨潤が抑制され、基板面内の寸法均一性が良化する。
リンス液には、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。
A plurality of each of the above components may be mixed, or may be mixed and used with an organic solvent other than the above.
The water content in the rinsing liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. Good developability can be obtained by setting the water content to 10% by mass or less.
The vapor pressure of the rinsing liquid is preferably 0.05 to 5 kPa, more preferably 0.1 to 5 kPa, and even more preferably 0.1 to 3 kPa at 20 ° C. By setting the vapor pressure of the rinsing liquid to 0.05 to 5 kPa, the temperature uniformity in the substrate surface is improved, swelling due to the permeation of the rinsing liquid is suppressed, and the dimensional uniformity in the substrate surface is good. To become.
An appropriate amount of a surfactant may be added to the rinse solution before use.
リンス工程においては、有機溶剤を含む現像液を用いる現像を行った基板を上記の有機溶剤を含むリンス液を用いて洗浄処理する。洗浄処理の方法は特に限定されないが、例えば、一定速度で回転している基板上にリンス液を吐出し続ける方法(回転塗布法)、リンス液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、または、基板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、この中でも回転塗布方法で洗浄処理を行い、洗浄後に基板を2000rpm〜4000rpmの回転数で回転させ、リンス液を基板上から除去することが好ましい。また、リンス工程の後に加熱工程(PostBake)を含むことも好ましい。加熱によりパターン間およびパターン内部に残留した、現像液およびリンス液が除去される。リンス工程の後の加熱工程の過熱温度は、40〜160℃が好ましく、70〜95℃がより好ましい。リンス工程の後の加熱工程の過熱時間は10秒〜3分が好ましく、30〜90秒がより好ましい。 In the rinsing step, the substrate developed using the developer containing an organic solvent is washed with the above-mentioned rinse solution containing an organic solvent. The cleaning treatment method is not particularly limited, but for example, a method of continuously discharging the rinse liquid onto a substrate rotating at a constant speed (rotary coating method), or a method of immersing the substrate in a tank filled with the rinse liquid for a certain period of time. Examples include a method (dip method) and a method of spraying a rinse liquid on the surface of the substrate (spray method). Among these methods, a cleaning treatment is performed by a rotary coating method, and after cleaning, the substrate is rotated at a rotation speed of 2000 rpm to 4000 rpm. , It is preferable to remove the rinse liquid from the substrate. It is also preferable to include a heating step (PostBake) after the rinsing step. Heating removes the developer and rinse solutions that remain between and inside the patterns. The superheating temperature of the heating step after the rinsing step is preferably 40 to 160 ° C, more preferably 70 to 95 ° C. The overheating time of the heating step after the rinsing step is preferably 10 seconds to 3 minutes, more preferably 30 to 90 seconds.
また、パターン形成方法は、有機系現像液を用いた現像工程、および、アルカリ現像液を用いた現像工程を有していてもよい。有機系現像液を用いた現像によって露光強度の弱い部分が除去され、アルカリ現像液を用いた現像を行うことによって露光強度の強い部分も除去される。このように現像を複数回行う多重現像プロセスにより、中間的な露光強度の領域のみを溶解させずにパターン形成が行えるので、通常より微細なパターンを形成できる(特開2008−292975号公報の段落[0077]と同様のメカニズム)。 Further, the pattern forming method may include a developing step using an organic developer and a developing step using an alkaline developer. A portion having a weak exposure intensity is removed by development using an organic developer, and a portion having a strong exposure intensity is also removed by development using an alkaline developer. By the multiple development process in which the development is performed a plurality of times in this way, the pattern can be formed without dissolving only the region of the intermediate exposure intensity, so that a finer pattern than usual can be formed (paragraph of JP-A-2008-292975). Mechanism similar to [0077]).
上述した特定溶液を用いて得られた感光性樹脂組成物を用いるパターン形成方法は、以下の工程a2〜工程c2を含むことが好ましい。
工程a2:上記感光性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する工程
工程b2:レジスト膜を露光する工程
工程c2:露光されたレジスト膜を現像する工程
工程b2および工程c2の手順は、上述した工程b1および工程c1と同じであるため、説明を省略する。
以下、工程a2について詳述する。
The pattern forming method using the photosensitive resin composition obtained by using the above-mentioned specific solution preferably includes the following steps a2 and c2.
Step a2: A step of forming a resist film using the photosensitive resin composition Step b2: A step of exposing the resist film Step c2: A step of developing the exposed resist film The procedures of the step b2 and the step c2 are described above. Since it is the same as step b1 and step c1, the description thereof will be omitted.
Hereinafter, step a2 will be described in detail.
<工程a2>
工程a2は、上記感光性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する工程である。
上記感光性樹脂組成物を用いてレジスト膜を形成する方法は特に制限されないが、基板上に感光性樹脂組成物を塗布して、レジスト膜を形成する方法が好ましい。
感光性樹脂組成物の塗布方法は、特に限定されず、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、および、浸漬法等が挙げられ、スピンコート法が好ましい。
感光性樹脂組成物を塗布後、必要に応じて基板を加熱(プリベーク(PB:Prebake))してもよい。これにより、不溶な残留溶剤の除去された膜を均一に形成することができる。プリベークの温度は特に限定されないが、50〜160℃が好ましく、60〜140℃がより好ましい。
レジスト膜の膜厚は、20〜200nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。
<Step a2>
Step a2 is a step of forming a resist film using the photosensitive resin composition.
The method of forming a resist film using the above-mentioned photosensitive resin composition is not particularly limited, but a method of applying the photosensitive resin composition on a substrate to form a resist film is preferable.
The method for applying the photosensitive resin composition is not particularly limited, and examples thereof include a conventionally known spin coating method, a spray method, a roller coating method, and a dipping method, and the spin coating method is preferable.
After applying the photosensitive resin composition, the substrate may be heated (prebaked (PB)) if necessary. As a result, a film from which the insoluble residual solvent has been removed can be uniformly formed. The temperature of the prebake is not particularly limited, but is preferably 50 to 160 ° C, more preferably 60 to 140 ° C.
The film thickness of the resist film is preferably 20 to 200 nm, more preferably 30 to 100 nm.
レジスト膜を形成する基板の種類は、工程a1で上述した通りである。 The type of substrate on which the resist film is formed is as described above in step a1.
上層膜形成用組成物、感光性樹脂組成物、および、パターン形成方法において使用される各種材料(例えば、溶剤、現像液、リンス液、反射防止膜形成用組成物、および、上層膜形成用組成物等)は、金属等の不純物を含まないことが好ましい。これら材料に含まれる不純物の含有量としては、1ppm以下が好ましく、100ppt以下がより好ましく、10ppt以下がさらに好ましく、実質的に含まないこと(測定装置の検出限界以下であること)が特に好ましい。 An upper layer film forming composition, a photosensitive resin composition, and various materials used in a pattern forming method (for example, a solvent, a developing solution, a rinsing solution, an antireflection film forming composition, and an upper layer film forming composition). (Things, etc.) preferably do not contain impurities such as metals. The content of impurities contained in these materials is preferably 1 ppm or less, more preferably 100 ppt or less, further preferably 10 ppt or less, and particularly preferably not substantially contained (below the detection limit of the measuring device).
〔電子デバイスの製造方法〕
本発明は、上述したパターン形成方法を含む、電子デバイスの製造方法、および、この製造方法により製造された電子デバイスにも関する。
製造された電子デバイスは、電気電子機器(家電、OA・メディア関連機器、光学用機器および通信機器等)に、好適に、搭載される。
[Manufacturing method of electronic device]
The present invention also relates to a method for manufacturing an electronic device including the above-mentioned pattern forming method, and an electronic device manufactured by this manufacturing method.
The manufactured electronic device is suitably mounted on an electric / electronic device (home appliance, OA / media-related device, optical device, communication device, etc.).
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。 Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
<フッ素含有樹脂>
実施例または比較例で用いたフッ素含有樹脂の、繰り返し単位に相当するモノマー、および、フッ素含有樹脂に対する各繰り返し単位のモル比率を下記表1に示す。
<Fluorine-containing resin>
The monomer corresponding to the repeating unit of the fluorine-containing resin used in the examples or comparative examples, and the molar ratio of each repeating unit to the fluorine-containing resin are shown in Table 1 below.
<フッ素含有樹脂を含む溶液の第一のろ過(感光性樹脂組成物用)>
フッ素含有樹脂を、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)に溶解させて、フッ素含有樹脂を含む溶液(固形分濃度10質量%)を調製した。得られたフッ素含有樹脂を含む溶液を、第一のろ過工程に供した。得られたろ液を後述する感光性樹脂組成物の調製に用いた(実施例1〜6、8〜10、および、13〜18)。
<First filtration of a solution containing a fluorine-containing resin (for photosensitive resin composition)>
The fluorine-containing resin was dissolved in PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) to prepare a solution containing the fluorine-containing resin (solid content concentration: 10% by mass). The obtained solution containing the fluorine-containing resin was subjected to the first filtration step. The obtained filtrate was used for the preparation of the photosensitive resin composition described later (Examples 1 to 6, 8 to 10 and 13 to 18).
<フッ素含有樹脂を含む溶液の第一のろ過(上層膜形成用組成物用)>
フッ素含有樹脂を、ジイソアミルエーテルに溶解させて、フッ素含有樹脂を含む溶液(固形分濃度20質量%)を調製した。得られたフッ素含有樹脂を含む溶液を、第一のろ過工程に供した。得られたろ液を後述する上層膜形成用組成物の調製に用いた(実施例7、11、および、12)。
<First filtration of a solution containing a fluorine-containing resin (for a composition for forming an upper layer film)>
The fluorine-containing resin was dissolved in diisoamyl ether to prepare a solution containing the fluorine-containing resin (solid content concentration: 20% by mass). The obtained solution containing the fluorine-containing resin was subjected to the first filtration step. The obtained filtrate was used for preparing a composition for forming an upper layer film, which will be described later (Examples 7, 11 and 12).
各実施例における、フッ素含有樹脂を含む溶液の第一のろ過工程の内容、ならびに、フィルタの種類および孔径を次の表2に示す
表2中、各フィルタの下欄の記載は、フィルタの材質および孔径を示す。未記入は、各フィルタによるろ過を経ないことを示す。
表2中、循環ろ過工程を実施した場合において記載した循環回数の欄の記載は、[フッ素含有樹脂を含む溶液の第三のフィルタによるろ過積算量/循環ろ過工程に供したフッ素含有樹脂を含む溶液の量]を意味する。
なお、上述のように、実施例7、11、および、12において、フッ素含有樹脂を含む溶液の溶剤はジイソアミルエーテルである。その他の実施例において、フッ素含有樹脂を含む溶液の溶剤はPGMEAである。
また、実施例6において用いられる2種のフッ素含有樹脂については、それぞれ別々にフッ素含有樹脂を含む溶液に調製された上で、上記2種のフッ素含有樹脂を含む溶液それぞれ別々に第一のろ過工程に供した。
In each example, the content of the first filtration step of the solution containing the fluorine-containing resin, and the types and pore diameters of the filters are shown in Table 2 below. In Table 2, the description in the lower column of each filter is the material of the filter. And the hole diameter. Blank indicates that filtration by each filter is not performed.
In Table 2, the description in the column of the number of circulations described when the circulation filtration step is carried out is [Integrated filtration amount of the solution containing the fluorine-containing resin by the third filter / the fluorine-containing resin used in the circulation filtration step is included. Amount of solution].
As described above, in Examples 7, 11 and 12, the solvent of the solution containing the fluorine-containing resin is diisoamyl ether. In other examples, the solvent for the solution containing the fluorine-containing resin is PGMEA.
Further, the two types of fluorine-containing resins used in Example 6 are separately prepared into solutions containing the fluorine-containing resins, and then the solutions containing the above two types of fluorine-containing resins are separately first filtered. Used in the process.
<感光性樹脂組成物の調製>
樹脂(A)、および、その他の成分を混合し、固形分濃度4.3質量%で、かつ、下記表3に示す固形分成分内の比および溶剤成分内の比を満たす溶液を調製した。得られた溶液を、第二のろ過工程として、0.03μmの孔径を有するポリエチレンフィルタでろ過した。得られたろ液を感光性樹脂組成物とした。
また、実施例として使用した感光性樹脂組成物がフッ素含有樹脂を含む場合は、上記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液をフッ素含有樹脂の供給源とした。つまり、表3に示す、実施例1〜6、8〜10、および、13〜18においては、上記表2に示す第1のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて、感光性樹脂組成物を製造した。
また、比較例として使用した感光性樹脂組成物がフッ素含有樹脂を含む場合は、上記第一のろ過工程を経ていないフッ素含有樹脂をフッ素含有樹脂の供給源とした。つまり、比較例1、2、および、5においては、第一のろ過工程を実施していないフッ素含有樹脂を用いて感光性樹脂組成物を製造し、第二のろ過工程のみを実施している。
なお、比較例5の感光性樹脂組成物に対しては上記第二のろ過工程を2回実施した。
また、実施例7、11、および、12、ならびに、比較例3、4、および、6における感光性樹脂組成物はフッ素含有樹脂を含まないため、第一のろ過工程を実施せずに、第二のろ過工程のみを実施した。
<Preparation of photosensitive resin composition>
The resin (A) and other components were mixed to prepare a solution having a solid content concentration of 4.3% by mass and satisfying the ratio in the solid content component and the ratio in the solvent component shown in Table 3 below. The obtained solution was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 μm as a second filtration step. The obtained filtrate was used as a photosensitive resin composition.
When the photosensitive resin composition used as an example contains a fluorine-containing resin, the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step is used as the source of the fluorine-containing resin. That is, in Examples 1 to 6, 8 to 10 and 13 to 18 shown in Table 3, the photosensitive resin was used by using the solution containing the fluorine-containing resin that had undergone the first filtration step shown in Table 2 above. The composition was produced.
When the photosensitive resin composition used as a comparative example contains a fluorine-containing resin, the fluorine-containing resin that has not undergone the first filtration step is used as the source of the fluorine-containing resin. That is, in Comparative Examples 1, 2, and 5, a photosensitive resin composition is produced using a fluorine-containing resin that has not been subjected to the first filtration step, and only the second filtration step is carried out. ..
The second filtration step was carried out twice for the photosensitive resin composition of Comparative Example 5.
Further, since the photosensitive resin compositions in Examples 7, 11, and 12, and Comparative Examples 3, 4, and 6, do not contain a fluorine-containing resin, the first filtration step is not carried out. Only the second filtration step was carried out.
実施例および比較例で使用した感光性樹脂組成物の配合を下記表3に示す。 The formulations of the photosensitive resin compositions used in Examples and Comparative Examples are shown in Table 3 below.
感光性樹脂組成物の調製に用いた樹脂(A)の、繰り返し単位、および、樹脂(A)に対する各繰り返し単位のモル比率(左から順に対応)を下記表4に示す。 The repeating unit of the resin (A) used for preparing the photosensitive resin composition and the molar ratio of each repeating unit to the resin (A) (corresponding in order from the left) are shown in Table 4 below.
感光性樹脂組成物の調製に用いた光酸発生剤を以下に示す。 The photoacid generator used to prepare the photosensitive resin composition is shown below.
感光性樹脂組成物の調製に用いた塩基性化合物を以下に示す。 The basic compounds used in the preparation of the photosensitive resin composition are shown below.
感光性樹脂組成物および後述する上層膜形成用組成物の調製に用いた溶剤を以下に示す。
SL−1: PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
SL−2: シクロヘキサノン
SL−3: PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
SL−4: γ−ブチロラクトン
SL−5: 4−メチル−2−ペンタノール
SL−6: 2−メチル−1−ブタノール
SL−7: ジイソアミルエーテル
The solvents used to prepare the photosensitive resin composition and the composition for forming an upper layer film, which will be described later, are shown below.
SL-1: PGMEA (Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)
SL-2: Cyclohexanone SL-3: PGME (propylene glycol monomethyl ether)
SL-4: γ-Butyrolactone SL-5: 4-Methyl-2-pentanol SL-6: 2-Methyl-1-butanol SL-7: Diisoamyl ether
<上層膜形成用組成物の調製>
実施例7、11、および、12において用いた上層膜形成用組成物を次のように調製した。
まず、上記表2で示した上記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を、固形分濃度4.3質量%で、かつ、溶剤成分が下記表5に示す溶剤成分内の比となるように調製した。得られた溶液を、第二のろ過工程として、0.03μmの孔径を有するポリエチレンフィルタでろ過した。得られたろ液を上層膜形成用組成物とした。
また、比較例3、4、および、6において用いた上層膜形成用組成物を次のように調製した。
まず、上記第一のろ過工程を経ていないフッ素含有樹脂を、固形分濃度4.3質量%で、かつ、溶剤成分が下記表5に示す溶剤成分内の比となるように調製した。得られた溶液を、第二のろ過工程として、0.03μmの孔径を有するポリエチレンフィルタでろ過した。得られたろ液を上層膜形成用組成物とした。
つまり、比較例3、4、および、6において用いた上層膜形成用組成物の製造においては、第一のろ過工程は実施せずに、第二のろ過工程のみを実施している。
なお、比較例6の上層膜形成用組成物に対しては上記第二のろ過工程を2回実施した。
表5中、実施例または比較例の添加形態の欄に「TC」と記載されている場合、後述する塗布性の評価において、フッ素含有樹脂を含む上層膜形成用組成物を用いて上層膜を形成したことを示す。
表5中、実施例または比較例の添加形態の欄に「添加」と記載されている場合、感光性樹脂組成物中にフッ素含有樹脂が含まれることを示す。添加形態が「添加」である場合、後述する塗布性の評価において上層膜は形成していない。
<Preparation of composition for forming upper layer film>
The upper film forming compositions used in Examples 7, 11 and 12 were prepared as follows.
First, the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step shown in Table 2 above has a solid content concentration of 4.3% by mass, and the solvent component is the ratio within the solvent component shown in Table 5 below. It was prepared to be. The obtained solution was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 μm as a second filtration step. The obtained filtrate was used as a composition for forming an upper layer film.
Moreover, the composition for forming an upper layer film used in Comparative Examples 3, 4, and 6 was prepared as follows.
First, the fluorine-containing resin that did not undergo the first filtration step was prepared so that the solid content concentration was 4.3% by mass and the solvent component had a ratio within the solvent component shown in Table 5 below. The obtained solution was filtered through a polyethylene filter having a pore size of 0.03 μm as a second filtration step. The obtained filtrate was used as a composition for forming an upper layer film.
That is, in the production of the upper layer film forming composition used in Comparative Examples 3, 4, and 6, only the second filtration step is carried out without carrying out the first filtration step.
The second filtration step was carried out twice for the composition for forming an upper layer film of Comparative Example 6.
When "TC" is described in the column of the addition form of Examples or Comparative Examples in Table 5, the upper layer film is formed by using the upper layer film forming composition containing a fluorine-containing resin in the evaluation of coatability described later. Indicates that it has been formed.
In Table 5, when "addition" is described in the column of the addition form of Examples or Comparative Examples, it indicates that the photosensitive resin composition contains a fluorine-containing resin. When the addition form is "addition", the upper layer film is not formed in the evaluation of coatability described later.
各実施例または比較例における、感光性樹脂組成物および上層膜形成用組成物に対して実施した第二のろ過工程の内容、ならびに、第二のろ過工程で使用したフィルタの種類および孔径を次の表6に示す。
表6中、実施例または比較例の添加形態の欄に「TC」と記載されている場合、後述する塗布性の評価において、フッ素含有樹脂を含む上層膜形成用組成物を用いて上層膜を形成したことを示す。
表6中、実施例または比較例の添加形態の欄に「添加」と記載されている場合、感光性樹脂組成物中にフッ素含有樹脂が含まれることを示す。添加形態が「添加」である場合、後述する塗布性の評価において上層膜は形成していない。
表6中、フィルタの下欄の記載は、フィルタの材質および孔径を示す。
表6中、ろ過回数はそれぞれの感光性樹脂組成物および上層膜形成用組成物に対して第二のろ過工程を実施した回数を示す。
なお、上述の通り、比較例1、2、および、5の感光性樹脂組成物においては、第一のろ過工程を実施していないフッ素含有樹脂を用いて感光性樹脂組成物を製造し、第二のろ過工程のみを実施した。
実施例7、11、および、12、ならびに、比較例3、4、および、6の感光性樹脂組成物においては、感光性樹脂組成物がフッ素含有樹脂を含まないため、第一のろ過工程を実施せずに、第二のろ過工程のみを実施した。
比較例3、4、および、6の上層膜形成用組成物においては、第一のろ過工程を実施していないフッ素含有樹脂を用いて上層膜形成用組成物を製造し、第二のろ過工程のみを実施した。
The contents of the second filtration step performed on the photosensitive resin composition and the composition for forming the upper layer film in each Example or Comparative Example, and the type and pore size of the filter used in the second filtration step are as follows. It is shown in Table 6 of.
In Table 6, when "TC" is described in the column of the addition form of Examples or Comparative Examples, the upper layer film is formed by using the upper layer film forming composition containing a fluorine-containing resin in the evaluation of coatability described later. Indicates that it has been formed.
In Table 6, when "addition" is described in the column of the addition form of Examples or Comparative Examples, it indicates that the photosensitive resin composition contains a fluorine-containing resin. When the addition form is "addition", the upper layer film is not formed in the evaluation of coatability described later.
In Table 6, the description in the lower column of the filter indicates the material and pore diameter of the filter.
In Table 6, the number of times of filtration indicates the number of times that the second filtration step was performed on each of the photosensitive resin composition and the composition for forming the upper layer film.
As described above, in the photosensitive resin compositions of Comparative Examples 1, 2, and 5, a photosensitive resin composition was produced using a fluorine-containing resin that had not been subjected to the first filtration step. Only the second filtration step was carried out.
In the photosensitive resin compositions of Examples 7, 11, and 12, and Comparative Examples 3, 4, and 6, since the photosensitive resin composition does not contain a fluorine-containing resin, the first filtration step is performed. Only the second filtration step was carried out without carrying out.
In the upper layer film forming compositions of Comparative Examples 3, 4, and 6, an upper layer film forming composition is produced using a fluorine-containing resin that has not been subjected to the first filtration step, and a second filtration step is performed. Only carried out.
<塗布性の評価>
円盤状のシリコンウエハ上に感光性樹脂組成物をスピン塗布した。塗布された感光性樹脂組成物に対し、ホットプレートを用いて100℃で、60秒間加熱を行い、それぞれ平均膜厚が97.0〜103.0nmであるレジスト膜を形成した。
さらに、上層膜を形成する実施例および比較例においては、形成された上記レジスト膜上に、上層膜形成用組成物をスピン塗布した。塗布された上層膜形成用組成物に対し、ホットプレートを用いて、120℃で、60秒間加熱を行い、それぞれ平均膜厚が97.0〜103.0nmである上層膜を形成した。
なお、レジスト膜および上層膜の上記平均膜厚は、膜厚測定装置(VM−3110、大日本スクリーン製造(株)製)を用いて、各シリコンウエハ面内における膜厚を13点測定した際の平均値である。
さらに、上記膜厚測定装置を用いて、シリコンウエハ外周部における各膜厚を96点測定し、標準偏差(3σ)を算出した。
ここで、上層膜を形成しなかった実施例および比較例においては、レジスト膜の膜厚を測定して3σを算出した。上層膜を形成した実施例および比較例においては、上層膜の膜厚を測定して3σを算出した。
また、シリコンウエハ外周部とは、半径200mmの円盤状のシリコンウエハの面上のうち、シリコンウエハの縁部から中心方向に向かって5mmの環状の領域を意図する。
評価結果を表7に示す。表中の膜厚の3σの値が小さいほど膜厚が均一で、膜を形成した上層膜形成用組成物または感光性樹脂組成物の塗布性が優れることを示す。値が1.0nm以下である場合に塗布性が良好と判断した。
<Evaluation of coatability>
The photosensitive resin composition was spin-coated on a disk-shaped silicon wafer. The applied photosensitive resin composition was heated at 100 ° C. for 60 seconds using a hot plate to form resist films having an average film thickness of 97.0 to 103.0 nm.
Further, in the examples and comparative examples of forming the upper layer film, the composition for forming the upper layer film was spin-coated on the formed resist film. The applied composition for forming an upper layer film was heated at 120 ° C. for 60 seconds using a hot plate to form an upper layer film having an average film thickness of 97.0 to 103.0 nm.
The average film thickness of the resist film and the upper layer film is obtained when the film thickness in each silicon wafer surface is measured at 13 points using a film thickness measuring device (VM-3110, manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.). Is the average value of.
Further, using the above-mentioned film thickness measuring device, each film thickness on the outer peripheral portion of the silicon wafer was measured at 96 points, and the standard deviation (3σ) was calculated.
Here, in the examples and comparative examples in which the upper layer film was not formed, the film thickness of the resist film was measured and 3σ was calculated. In the examples and comparative examples in which the upper layer film was formed, the film thickness of the upper layer film was measured and 3σ was calculated.
Further, the outer peripheral portion of the silicon wafer is intended to be an annular region of 5 mm from the edge portion of the silicon wafer toward the center on the surface of the disk-shaped silicon wafer having a radius of 200 mm.
The evaluation results are shown in Table 7. The smaller the value of 3σ of the film thickness in the table, the more uniform the film thickness, and it is shown that the coating property for forming the upper layer film or the photosensitive resin composition on which the film is formed is excellent. When the value was 1.0 nm or less, it was judged that the coatability was good.
表7に示すように、第一のろ過工程を経た上層膜形成用組成物および感光性樹脂組成物は、第一のろ過工程を経ない上層膜形成用組成物および感光性樹脂組成物よりも塗布性に優れることが確認された(実施例11および比較例3の比較。実施例12および比較例4の比較。実施例8および比較例1の比較。実施例10および比較例2の比較。)。
また、第一のろ過工程を経た上で第二のろ過工程を1回実施した組成物は、第一のろ過工程を経ずに第二のろ過工程のみを2回実施した組成物よりも、塗布性に優れることが確認された(実施例8および比較例5の比較。実施例11および比較例6の比較。)。
また、第一のろ過工程において、フッ素含有樹脂を含む溶液が、第一のフィルタによるろ過に加えて、さらに、第二、第三のフィルタでろ過される場合、より塗布性に優れる組成物を得られることが確認された(実施例8、13、および、15の比較。実施例10、14、および、16の比較。)。
第一のろ過工程において、循環ろ過を行うことで、さらに塗布性に優れる組成物を得られることが確認された(実施例15および17の比較。実施例16および18の比較。)。
As shown in Table 7, the upper layer film forming composition and the photosensitive resin composition that have undergone the first filtration step are more than the upper layer film forming composition and the photosensitive resin composition that have not undergone the first filtration step. It was confirmed that the coating property was excellent (comparison of Example 11 and Comparative Example 3. Comparison of Example 12 and Comparative Example 4. Comparison of Example 8 and Comparative Example 1. Comparison of Example 10 and Comparative Example 2. ).
Further, the composition obtained by performing the second filtration step once after passing through the first filtration step is more than the composition obtained by performing only the second filtration step twice without passing through the first filtration step. It was confirmed that the coating property was excellent (comparison of Example 8 and Comparative Example 5. Comparison of Example 11 and Comparative Example 6).
Further, in the first filtration step, when the solution containing the fluorine-containing resin is further filtered by the second and third filters in addition to the filtration by the first filter, a composition having more excellent coatability can be obtained. It was confirmed that it was obtained (comparison of Examples 8, 13, and 15; comparison of Examples 10, 14, and 16).
It was confirmed that a composition having further excellent coatability can be obtained by performing circulation filtration in the first filtration step (comparison of Examples 15 and 17; comparison of Examples 16 and 18).
1 タンク
2 ポンプ
3 流量計
4 処理液充填容器
5、6、7、9、10 流路
8 充填口
100 第一のフィルタが設置されたカラム
200 第二のフィルタが設置されたカラム
300 第三のフィルタが設置されたカラム
1
Claims (16)
前記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて感光性樹脂組成物を調製する工程、および、
前記感光性樹脂組成物をろ過する第二のろ過工程を含む感光性樹脂組成物の製造方法であって、
前記フッ素含有樹脂が、一般式(1)で表される繰り返し単位および一般式(2)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する、感光性樹脂組成物の製造方法。
一般式(2)中、R4は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。R5は、フッ素原子、および、酸素原子からなる群から選択される1種以上を有していてもよいアルキレン基を表す。R6は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。ただし、R4〜R6のうち、少なくとも1つは、フッ素原子を有する。Lは、−O−、または、−COO−を表す。 The first filtration step, which filters a solution containing a fluorine-containing resin,
A step of preparing a photosensitive resin composition using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step, and a step of preparing a photosensitive resin composition.
A method for producing a photosensitive resin composition, which comprises a second filtration step of filtering the photosensitive resin composition.
A method for producing a photosensitive resin composition, wherein the fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (1) and a repeating unit represented by the general formula (2). ..
In the general formula (2), R 4 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom. R 5 represents an alkylene group which may have one or more selected from the group consisting of a fluorine atom and an oxygen atom. R 6 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom. However, at least one of R 4 to R 6 has a fluorine atom. L represents -O- or -COO-.
一般式(4)中、R4は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。R8は、酸素原子を有していてもよいアルキレン基を表す。R9およびR10は、それぞれ独立に、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。ただし、R9およびR10のうち、少なくとも1つは、フッ素原子を有する。R11は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。 The photosensitive resin according to claim 1, wherein the fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (3) and a repeating unit represented by the general formula (4). A method for producing a resin composition.
In the general formula (4), R 4 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom. R 8 represents an alkylene group which may have an oxygen atom. R 9 and R 10 each independently represent an alkyl group which may have a fluorine atom. However, at least one of R 9 and R 10 has a fluorine atom. R 11 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom.
第二のフィルタを用いて前記工程1を経た前記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程2を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物の製造方法。 The first filtration step is the step 1 of filtering the solution containing the fluorine-containing resin using the first filter, and
The method for producing a photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3, which comprises a step 2 of filtering a solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the step 1 using a second filter.
前記レジスト膜を露光する工程、および、
前記露光されたレジスト膜を現像する工程を含む、パターン形成方法。 A step of forming a resist film using the photosensitive resin composition obtained by the production method according to any one of claims 1 to 6.
The step of exposing the resist film and
A pattern forming method including a step of developing the exposed resist film.
前記第一のろ過工程を経たフッ素含有樹脂を含む溶液を用いて上層膜形成用組成物を調製する工程、および、
前記上層膜形成用組成物をろ過する第二のろ過工程を含む上層膜形成用組成物の製造方法であって、
前記フッ素含有樹脂が、一般式(1)で表される繰り返し単位および一般式(2)で表される繰り返し単位からなる群から選択される少なくとも1種を有する、上層膜形成用組成物の製造方法。
一般式(2)中、R4は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。R5は、フッ素原子、および、酸素原子からなる群から選択される1種以上を有していてもよいアルキレン基を表す。R6は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。ただし、R4〜R6のうち、少なくとも1つは、フッ素原子を有する。Lは、−O−、または、−COO−を表す。 The first filtration step, which filters a solution containing a fluorine-containing resin,
A step of preparing a composition for forming an upper layer film using a solution containing a fluorine-containing resin that has undergone the first filtration step, and a step of preparing a composition for forming an upper layer film.
A method for producing an upper layer film forming composition, which comprises a second filtration step of filtering the upper layer film forming composition.
Production of a composition for forming an upper layer film, wherein the fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (1) and a repeating unit represented by the general formula (2). Method.
In the general formula (2), R 4 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom. R 5 represents an alkylene group which may have one or more selected from the group consisting of a fluorine atom and an oxygen atom. R 6 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom. However, at least one of R 4 to R 6 has a fluorine atom. L represents -O- or -COO-.
一般式(4)中、R4は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。R8は、酸素原子を有していてもよいアルキレン基を表す。R9およびR10は、それぞれ独立に、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。ただし、R9およびR10のうち、少なくとも1つは、フッ素原子を有する。R11は、水素原子、または、フッ素原子を有していてもよいアルキル基を表す。 The upper layer film according to claim 9, wherein the fluorine-containing resin has at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (3) and a repeating unit represented by the general formula (4). A method for producing a composition for forming.
In the general formula (4), R 4 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom. R 8 represents an alkylene group which may have an oxygen atom. R 9 and R 10 each independently represent an alkyl group which may have a fluorine atom. However, at least one of R 9 and R 10 has a fluorine atom. R 11 represents an alkyl group which may have a hydrogen atom or a fluorine atom.
第二のフィルタを用いて前記工程1を経た前記フッ素含有樹脂を含む溶液をろ過する工程2を含む、請求項9〜11のいずれか1項に記載の上層膜形成用組成物の製造方法。 The first filtration step is the step 1 of filtering the solution containing the fluorine-containing resin using the first filter, and
The method for producing an upper layer film forming composition according to any one of claims 9 to 11, further comprising a step 2 of filtering the solution containing the fluorine-containing resin that has undergone the step 1 using a second filter.
前記レジスト膜を露光する工程、および、
前記露光されたレジスト膜を現像する工程を含む、パターン形成方法。 A step of forming an upper layer film on a resist film using the upper layer film forming composition obtained by the production method according to any one of claims 9 to 14.
The step of exposing the resist film and
A pattern forming method including a step of developing the exposed resist film.
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