JP4433933B2 - Radiation-sensitive composition and hard mask forming material - Google Patents
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Description
本発明は、側鎖にエポキシ基を有するアクリル酸エステル系繰り返し単位とアセナフチレン系繰り返し単位とを有する共重合体および感放射線性酸発生剤を含有し、放射線の照射により架橋構造を形成し、加工後の架橋被膜が基板から容易に剥離できる感放射線性組成物、並びに当該感放射線性組成物を含有し、各種の放射線を用いるリソグラフィープロセスによる微細加工、特に高集積回路素子の製造に好適なハードマスク形成材料に関する。 The present invention contains a copolymer having an acrylic ester-based repeating unit having an epoxy group in the side chain and an acenaphthylene-based repeating unit and a radiation-sensitive acid generator, and forms a crosslinked structure by irradiation with radiation. A radiation-sensitive composition in which a later cross-linked coating can be easily peeled off from a substrate, and a hardware suitable for microfabrication by a lithography process using various types of radiation, particularly for manufacturing highly integrated circuit elements, containing the radiation-sensitive composition The present invention relates to a mask forming material.
加熱処理あるいは放射線照射により架橋構造を形成して溶剤に不溶になる架橋性高分子は、これまでに極めて多くの種類が開発され、画像形成材料、光造形材料、硬化型接着剤、塗料などとして広範囲な分野で用いられているが、これらの架橋性高分子の分子設計においては、それぞれの用途において必要とされる物性(架橋物の熱特性、耐溶剤性、耐アルカリ性、硬化速度、感光波長域など)に重点が置かれている。
ところで、リソグラフィープロセスによる微細加工などで基板上の下地層をエッチングしてパターンを形成する際に、エッチング選択比が下地層と大きく異なるパターン形成層を形成し、これをマスクとして下地層のエッチングを行って、下地層にパターンを形成する方法が提案されているが、この下地層とエッチング選択比が大きく異なるパターン形成層をハードマスクといい、このハードマスクを用いることにより、下地層の下に位置する基板などにダメージを与えることなく、下地層のみにパターンを形成することができるという利点がある。
しかし、恒久的な塗膜として用いる場合は別にして、このハードマスクを用いる方法では、使用後に架橋樹脂を除去する操作が必要な場合や使用後に除去できれば好都合な場合が多いが、一般に架橋樹脂を除去するのは困難である。即ち、基板上に形成されたハードマスクの除去法として従来から行われている方法には、強アルカリや強酸を用いて化学反応により分解する方法、酸素プラズマ処理を用いる灰化法や、有機溶剤で膨潤させて機械的に除去する方法などがあるが、これらの方法では処理環境が過酷で、基板にダメージを与えることなく除去するのが困難である。
A wide variety of cross-linkable polymers that have become insoluble in solvents by forming a cross-linked structure by heat treatment or radiation irradiation have been developed so far as image forming materials, stereolithography materials, curable adhesives, paints, etc. Although it is used in a wide range of fields, in the molecular design of these crosslinkable polymers, physical properties required for each application (thermal properties of crosslinked products, solvent resistance, alkali resistance, curing speed, photosensitive wavelength, etc.) , Etc.).
By the way, when forming a pattern by etching the underlying layer on the substrate by microfabrication by a lithography process, a pattern forming layer having an etching selectivity greatly different from that of the underlying layer is formed, and the underlying layer is etched using this as a mask. Although a method for forming a pattern on the underlayer has been proposed, a pattern forming layer having a significantly different etching selectivity from the underlayer is called a hard mask. By using this hard mask, a pattern is formed under the underlayer. There is an advantage that a pattern can be formed only on the base layer without damaging the substrate or the like positioned.
However, apart from the case where it is used as a permanent coating film, the method using this hard mask is often convenient if an operation for removing the crosslinked resin is necessary after use or if it can be removed after use. Is difficult to remove. That is, conventional methods for removing a hard mask formed on a substrate include a method of decomposing by a chemical reaction using a strong alkali or strong acid, an ashing method using oxygen plasma treatment, an organic solvent, There is a method of mechanically removing it by swelling, but with these methods, the processing environment is harsh and it is difficult to remove without damaging the substrate.
一方、特許文献1に、後述する式(1−1)で表される繰り返し単位に含まれる繰り返し単位のみからなるホモ重合体あるいは該繰り返し単位と(メタ)アクリル酸エステル系単位、(メタ)アクリルアミド系単位、N−ビニルピロリドン系単位あるいはスチレン系単位とを有する共重合体を光酸発生剤(即ち、感放射線性酸発生剤)と組み合わせた感光性樹脂組成物が光架橋性を有し、架橋後に比較的低温での加熱により除去容易であり、レジストや接着剤などに利用可能であることが開示され、また非特許文献1および非特許文献2にも、架橋後に熱分解可能な類縁の光架橋性共重合体が記載されている。しかし、使用後の除去、回収や処理を考慮し、その観点から特に、架橋後の樹脂を穏やかな条件でも容易に分解可能な放射線架橋型の樹脂ないし組成物に関する研究は極めて少ないのが現状である。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a homopolymer consisting of only a repeating unit contained in a repeating unit represented by the formula (1-1) described later, or the repeating unit and a (meth) acrylate ester unit, (meth) acrylamide. A photosensitive resin composition in which a copolymer having a system unit, an N-vinylpyrrolidone unit or a styrene unit is combined with a photoacid generator (that is, a radiation-sensitive acid generator) has photocrosslinkability, It is disclosed that it can be easily removed by heating at a relatively low temperature after crosslinking, and can be used for resists, adhesives, and the like. Photocrosslinkable copolymers are described. However, considering the removal, recovery and treatment after use, there is very little research on radiation-crosslinked resins or compositions that can easily decompose the crosslinked resin even under mild conditions. is there.
本発明の課題は、前記従来の諸問題を克服し、放射線照射により架橋構造を形成し、架橋後に比較的低温での加熱により分解して低分子化され、基板にダメージを与えることなく容易に剥離でき、しかも定在波防止効果が高く、レジスト被膜とのインターミキシングを生じることがなく、解像度、パターン形状等に優れたレジストパターンを形成しうるハードマスクに形成に有用な感放射線性組成物を提供することにある。 The object of the present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, form a crosslinked structure by irradiation with radiation, decompose by heating at a relatively low temperature after crosslinking, and reduce the molecular weight, without easily damaging the substrate. A radiation-sensitive composition useful for forming a hard mask that can be peeled, has a high standing wave prevention effect, does not cause intermixing with a resist film, and can form a resist pattern excellent in resolution, pattern shape, etc. Is to provide.
本発明者らは、前記課題を解決すべき鋭意検討を重ねた結果、そのエステル部分にエポキシ基を有するアクリル酸エステル系繰返し単位とエキシマレーザーなどの放射線に対する高い吸光度をもつアセナフチレン系繰返し単位とを有する共重合体から形成された被膜が、ハードマスクとしての前記課題を有効に解決でき、基板加工後に加熱処理および/または放射線照射により分解して低分子化されて、アルカリ水溶液などで簡単に剥離でき、従来の塗布型のハードマスクと比較して剥離性に優れたハードマスクが得られることを見出して、本発明を成すに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention obtained an acrylate-based repeating unit having an epoxy group in its ester portion and an acenaphthylene-based repeating unit having high absorbance to radiation such as an excimer laser. The film formed from the copolymer can effectively solve the above-mentioned problems as a hard mask. After processing the substrate, it is decomposed by heat treatment and / or radiation irradiation to reduce the molecular weight, and can be easily peeled off with an alkaline aqueous solution. It has been found that a hard mask superior in peelability compared to a conventional coating type hard mask can be obtained, and the present invention has been achieved.
本発明は、第一に、
(A)下記一般式(1)で表される繰り返し単位と下記一般式(2)で表される繰り返し単位とを有する共重合体、(B)感放射線性酸発生剤および(C)溶剤を含有することを特徴とする感放射線性組成物、からなる。
The present invention, first,
(A) a copolymer having a repeating unit represented by the following general formula (1) and a repeating unit represented by the following general formula (2), (B) a radiation sensitive acid generator, and (C) a solvent. It consists of a radiation sensitive composition characterized by containing.
本発明は、第二に、
前記感放射線性組成物を含有することを特徴とするハードマスク形成材料、からなる。
The present invention secondly,
A hard mask forming material comprising the radiation-sensitive composition.
以下、本発明について詳細に説明する。
感放射線性組成物
−共重合体〔I〕−
本発明の感放射線性組成物における(A)成分は、前記一般式(1)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(1)」という。)と前記一般式(2)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(2)」という。)とを有する共重合体(以下、「共重合体〔I〕」という。)からなる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Radiation sensitive composition -Copolymer [I]-
The component (A) in the radiation-sensitive composition of the present invention is represented by the repeating unit represented by the general formula (1) (hereinafter referred to as “repeating unit (1)”) and the general formula (2). And a repeating unit (hereinafter referred to as “repeating unit (2)”) (hereinafter referred to as “copolymer [I]”).
一般式(1)において、R1 の1価の有機基としては、炭素数1〜10の基が好ましく、好ましい1価の有機基の例としては、フェニル基、アルキル基、アルケニル基、アシル基や、これらのフェニル基、アルキル基またはアルケニル基をハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルコキシル基、アシロキシ基、フェノキシ基、ビニルオキシ基、メルカプト基、カルボキシル基、ニトロ基、スルホン酸基等の置換基の1個以上ないし1種以上で置換した基等を挙げることができる。 In the general formula (1), the monovalent organic group represented by R 1 is preferably a group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of preferable monovalent organic groups include a phenyl group, an alkyl group, an alkenyl group, and an acyl group. Or a phenyl group, an alkyl group or an alkenyl group as one of substituents such as a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxyl group, an acyloxy group, a phenoxy group, a vinyloxy group, a mercapto group, a carboxyl group, a nitro group, and a sulfonic acid group. Examples include groups substituted with one or more of the above.
前記アルキル基としては、炭素数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましく、さらに好ましくは、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、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等である。
また、前記アルケニル基としては、炭素数2〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基が好ましく、さらに好ましくは、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基等である。
また、前記アシル基としては、炭素数2〜6の脂肪族または芳香族のアシル基が好ましく、さらに好ましくは、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ベンゾイル基等である。
As said alkyl group, a C1-C6 linear or branched alkyl group is preferable, More preferably, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i -Butyl group, sec-butyl group, t-butyl group and the like.
The alkenyl group is preferably a linear or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, more preferably a vinyl group, an allyl group, a methallyl group, a 1-butenyl group, a 2-butenyl group, or the like. is there.
Moreover, as said acyl group, a C2-C6 aliphatic or aromatic acyl group is preferable, More preferably, they are an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, a benzoyl group etc.
一般式(1)において、R1 としては、特に、水素原子、メチル基が好ましい。 In general formula (1), R 1 is particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
また、R2 の1価の有機基としては、炭素数1〜10の基が好ましく、好ましい1価の有機基の例としては、R1 の好ましい1価の有機基について例示した基と同様のもの挙げることができる。 In addition, the monovalent organic group for R 2 is preferably a group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the preferred monovalent organic group are the same as those exemplified for the preferred monovalent organic group for R 1 . You can list things.
一般式(1)において、各R2 としては、水素原子、メチル基、エチル基等が好ましく、特にメチル基が好ましい。 In general formula (1), each R 2 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or the like, and particularly preferably a methyl group.
一般式(1)において、R3 のエポキシ基を有する1価の有機基としては、炭素数2〜10の基が好ましく、好ましいエポキシ基を有する1価の有機基の例としては、1,2−エポキシエチル基、グリシジル基、2,3−エポキシブチル基、3,4−エポキシブチル基、3,4−エポキシシクロペンチル基、3,4−エポキシ−3−メチルシクロペンチル基、3,4−エポキシシクロヘキシル基、3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキシル基、3,4−エポキシ−4−メチルシクロヘキシル基等を挙げることができ、特に好ましくは3,4−エポキシ−4−メチルシクロヘキシル基である。 In the general formula (1), the monovalent organic group having an epoxy group of R 3 is preferably a group having 2 to 10 carbon atoms. Examples of the monovalent organic group having a preferable epoxy group include 1, 2 -Epoxyethyl group, glycidyl group, 2,3-epoxybutyl group, 3,4-epoxybutyl group, 3,4-epoxycyclopentyl group, 3,4-epoxy-3-methylcyclopentyl group, 3,4-epoxycyclohexyl Group, a 3,4-epoxy-3-methylcyclohexyl group, a 3,4-epoxy-4-methylcyclohexyl group, and the like, and a 3,4-epoxy-4-methylcyclohexyl group is particularly preferable.
本発明における特に好ましい繰り返し単位(1)の具体例としては、下記式(1−1)で表される繰り返し単位を挙げることができる。 Specific examples of the particularly preferred repeating unit (1) in the present invention include a repeating unit represented by the following formula (1-1).
共重合体〔I〕において、繰り返し単位(1)は、単独でまたは2種以上が存在することができる。
In the copolymer [I], the repeating unit (1) may be present alone or in combination of two or more.
一般式(2)において、各R4 の1価の有機基としては、炭素数1〜10の基が好ましく、好ましい1価の有機基の例としては、一般式(1)におけるR1 の好ましい1価の有機基について例示した基と同様のもの挙げることができる。
一般式(2)において、各R4 としては、特に水素原子が好ましい。
In the general formula (2), the monovalent organic group for each R 4 is preferably a group having 1 to 10 carbon atoms, and a preferable monovalent organic group is preferably R 1 in the general formula (1). The thing similar to the group illustrated about the monovalent organic group can be mentioned.
In general formula (2), each R 4 is particularly preferably a hydrogen atom.
繰り返し単位(2)としては、例えば、
アセナフチレン;
3−メチルアセナフチレン、4−メチルアセナフチレン、5−メチルアセナフチレン、1,3−ジメチルアセナフチレン、1,4−ジメチルアセナフチレン、1,5−ジメチルアセナフチレン、1,6−ジメチルアセナフチレン、1,7−ジメチルアセナフチレン、1,8−ジメチルアセナフチレン、1,2,3−トリメチルアセナフチレン、1,2,4−トリメチルアセナフチレン、1,2,5−トリメチルアセナフチレン、1−フェニル−3メチルアセナフチレン、1−フェニル−4−メチルアセナフチレン、1−フェニル−5−メチルアセナフチレン、1−フェニル−6−メチルアセナフチレン、1−フェニル−7−メチルアセナフチレン、1−フェニル−8−メチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−3−メチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−4−メチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−5−メチルアセナフチレン等のメチル基置換アセナフチレン類;
As the repeating unit (2), for example,
Acenaphthylene;
3-methylacenaphthylene, 4-methylacenaphthylene, 5-methylacenaphthylene, 1,3-dimethylacenaphthylene, 1,4-dimethylacenaphthylene, 1,5-dimethylacenaphthylene, 1, 6-dimethylacenaphthylene, 1,7-dimethylacenaphthylene, 1,8-dimethylacenaphthylene, 1,2,3-trimethylacenaphthylene, 1,2,4-trimethylacenaphthylene, 1,2 , 5-trimethylacenaphthylene, 1-phenyl-3-methylacenaphthylene, 1-phenyl-4-methylacenaphthylene, 1-phenyl-5-methylacenaphthylene, 1-phenyl-6-methylacenaphthylene 1-phenyl-7-methylacenaphthylene, 1-phenyl-8-methylacenaphthylene, 1,2-diphenyl-3-methylacenaphthylene 1,2-diphenyl-4-methyl-acenaphthylene, 1,2-diphenyl-5-methyl-substituted acenaphthylene such as methyl acenaphthylene;
3−ヒドロキシメチルアセナフチレン、4−ヒドロキシメチルアセナフチレン、5−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−メチル−3−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−メチル−4−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−メチル−5−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−メチル−6−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−メチル−7−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−メチル−8−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−3−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−4−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−5−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−3−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−4−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−5−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−6−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−7−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−8−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−3−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−4−ヒドロキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−5−ヒドロキシメチルアセナフチレン等のヒドロキシメチル基置換アセナフチレン類; 3-hydroxymethylacenaphthylene, 4-hydroxymethylacenaphthylene, 5-hydroxymethylacenaphthylene, 1-methyl-3-hydroxymethylacenaphthylene, 1-methyl-4-hydroxymethylacenaphthylene, 1- Methyl-5-hydroxymethylacenaphthylene, 1-methyl-6-hydroxymethylacenaphthylene, 1-methyl-7-hydroxymethylacenaphthylene, 1-methyl-8-hydroxymethylacenaphthylene, 1,2- Dimethyl-3-hydroxymethylacenaphthylene, 1,2-dimethyl-4-hydroxymethylacenaphthylene, 1,2-dimethyl-5-hydroxymethylacenaphthylene, 1-phenyl-3-hydroxymethylacenaphthylene, 1-phenyl-4-hydroxymethylacenaphthylene, 1-phen 5-hydroxymethylacenaphthylene, 1-phenyl-6-hydroxymethylacenaphthylene, 1-phenyl-7-hydroxymethylacenaphthylene, 1-phenyl-8-hydroxymethylacenaphthylene, 1,2- Hydroxymethyl group-substituted acenaphthylenes such as diphenyl-3-hydroxymethylacenaphthylene, 1,2-diphenyl-4-hydroxymethylacenaphthylene, 1,2-diphenyl-5-hydroxymethylacenaphthylene;
3−メトキシメチルアセナフチレン、4−メトキシメチルアセナフチレン、5−メトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−3−メトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−4−メトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−5−メトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−6−メトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−7−メトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−8−メトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−3−メトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−4−メトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−5−メトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−3−メトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−4−メトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−5−メトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−6−メトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−7−メトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−8−メトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−3−メトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−4−メトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−5−メトキシメチルアセナフチレン等のメトキシメチル基置換アセナフチレン類: 3-methoxymethylacenaphthylene, 4-methoxymethylacenaphthylene, 5-methoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-3-methoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-4-methoxymethylacenaphthylene, 1- Methyl-5-methoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-6-methoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-7-methoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-8-methoxymethylacenaphthylene, 1,2- Dimethyl-3-methoxymethyl acenaphthylene, 1,2-dimethyl-4-methoxymethyl acenaphthylene, 1,2-dimethyl-5-methoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-3-methoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-4-methoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-5-methoxymethyl aceto 1-phenyl-6-methoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-7-methoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-8-methoxymethyl acenaphthylene, 1,2-diphenyl-3-methoxymethyl acenaphthylene Methoxymethyl-substituted acenaphthylenes such as len, 1,2-diphenyl-4-methoxymethylacenaphthylene, 1,2-diphenyl-5-methoxymethylacenaphthylene, etc .:
3−アセトキシメチルアセナフチレン、4−アセトキシメチルアセナフチレン、5−アセトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−3−アセトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−4−アセトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−5−アセトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−6−アセトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−7−アセトキシメチルアセナフチレン、1−メチル−8−アセトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−3−アセトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−4−アセトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジメチル−5−アセトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−3−アセトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−4−アセトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−5−アセトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−6−アセトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−7−アセトキシメチルアセナフチレン、1−フェニル−8−アセトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−3−アセトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−4−アセトキシメチルアセナフチレン、1,2−ジフェニル−5−アセトキシメチルアセナフチレン等のアセトキシメチル基置換アセナフチレン類や、 3-acetoxymethyl acenaphthylene, 4-acetoxymethyl acenaphthylene, 5-acetoxymethyl acenaphthylene, 1-methyl-3-acetoxymethyl acenaphthylene, 1-methyl-4-acetoxymethyl acenaphthylene, 1- Methyl-5-acetoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-6-acetoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-7-acetoxymethylacenaphthylene, 1-methyl-8-acetoxymethylacenaphthylene, 1,2- Dimethyl-3-acetoxymethyl acenaphthylene, 1,2-dimethyl-4-acetoxymethyl acenaphthylene, 1,2-dimethyl-5-acetoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-3-acetoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-4-acetoxymethylacenaphthylene, 1-phen 5-5-acetoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-6-acetoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-7-acetoxymethyl acenaphthylene, 1-phenyl-8-acetoxymethyl acenaphthylene, 1,2- Acetoxymethyl group-substituted acenaphthylenes such as diphenyl-3-acetoxymethylacenaphthylene, 1,2-diphenyl-4-acetoxymethylacenaphthylene, 1,2-diphenyl-5-acetoxymethylacenaphthylene,
3−フェノキシメチルアセナフチレン、4−フェノキシメチルアセナフチレン、5−フェノキシメチルアセナフチレン、3−ビニルオキシメチルアセナフチレン、4−ビニルオキシメチルアセナフチレン、5−ビニルオキシメチルアセナフチレン
等の1,2−不飽和結合が開裂した繰り返し単位を挙げることができる。
3-phenoxymethyl acenaphthylene, 4-phenoxymethyl acenaphthylene, 5-phenoxymethyl acenaphthylene, 3-vinyloxymethyl acenaphthylene, 4-vinyloxymethyl acenaphthylene, 5-vinyloxymethyl acenaphthylene Examples thereof include a repeating unit in which a 1,2-unsaturated bond is cleaved.
これらの繰り返し単位(2)のうち、アセナフチレン、3−ヒドロキシメチルアセナフチレン、4−ヒドロキシメチルアセナフチレン、5−ヒドロキシメチルアセナフチレン、3−メトキシメチルアセナフチレン、4−メトキシメチルアセナフチレン、5−メトキシメチルアセナフチレン、3−アセトキシメチルアセナフチレン、4−アセトキシメチルアセナフチレン、5−アセトキシメチルアセナフチレン等の1,2−不飽和結合が開裂した繰り返し単位が好ましく、特に、下記式(2−1)で表される繰り返し単位が好ましい。 Among these repeating units (2), acenaphthylene, 3-hydroxymethyl acenaphthylene, 4-hydroxymethyl acenaphthylene, 5-hydroxymethyl acenaphthylene, 3-methoxymethyl acenaphthylene, 4-methoxymethyl acenaphthylene Preferred is a repeating unit in which a 1,2-unsaturated bond is cleaved, such as len, 5-methoxymethyl acenaphthylene, 3-acetoxymethyl acenaphthylene, 4-acetoxymethyl acenaphthylene, 5-acetoxymethyl acenaphthylene, In particular, a repeating unit represented by the following formula (2-1) is preferable.
共重合体〔I〕は、繰り返し単位(1)および繰り返し単位(2)以外の繰り返し単位(以下、「他の繰り返し単位」という。)を有することができる。
他の繰り返し単位としては、例えば、
4−ヒドロキシメチル−1−ビニルナフタレン、7−ヒドロキシメチル−1−ビニルナフタレン、8−ヒドロキシメチル−1−ビニルナフタレン、2−ヒドロキシメチル−6−ビニルナフタレン等のヒドロキシメチル基・ビニル基置換ナフタレン系化合物;
4−メトキシメチル−1−ビニルナフタレン、7−メトキシメチル−1−ビニルナフタレン、8−メトキシメチル−1−ビニルナフタレン、4−メトキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン、7−メトキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン、8−メトキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン等のメトキシメチル基・ビニル基置換ナフタレン系化合物;
4−アセトキシメチル−1−ビニルナフタレン、4−フェノキシメチル−1−ビニルナフタレン、4−ビニルオキシメチル−1−ビニルナフタレン、4−アセトキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン、4−フェノキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン、4−ビニルオキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン等の他のビニル基置換ナフタレン系化合物;
The copolymer [I] can have a repeating unit other than the repeating unit (1) and the repeating unit (2) (hereinafter referred to as “other repeating unit”).
Examples of other repeating units include:
4-hydroxymethyl-1-vinylnaphthalene, 7-hydroxymethyl-1-vinylnaphthalene, 8-hydroxymethyl-1-vinylnaphthalene, 2-hydroxymethyl-6-vinylnaphthalene, etc. Compound;
4-methoxymethyl-1-vinylnaphthalene, 7-methoxymethyl-1-vinylnaphthalene, 8-methoxymethyl-1-vinylnaphthalene, 4-methoxymethyl-1-isopropenylnaphthalene, 7-methoxymethyl-1-isopropenyl Methoxymethyl group / vinyl group substituted naphthalene compounds such as naphthalene and 8-methoxymethyl-1-isopropenylnaphthalene;
4-acetoxymethyl-1-vinylnaphthalene, 4-phenoxymethyl-1-vinylnaphthalene, 4-vinyloxymethyl-1-vinylnaphthalene, 4-acetoxymethyl-1-isopropenylnaphthalene, 4-phenoxymethyl-1-iso Other vinyl group-substituted naphthalene compounds such as propenylnaphthalene and 4-vinyloxymethyl-1-isopropenylnaphthalene;
スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−ヒドロキシメチルスチレン、3−ヒドロキシメチルスチレン、4−ヒドロキシメチルスチレン、2−メトキシメチルスチレン、3−メトキシメチルスチレン、4−メトキシメチルスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、9−ビニルアントラセン、9−ビニルカルバゾール等の他の芳香族ビニル系化合物;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル系化合物;
(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデン等のシアン化ビニル系化合物;
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の不飽和カルボン酸エステル系化合物;
Styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-hydroxymethylstyrene, 3-hydroxymethylstyrene, 4-hydroxymethylstyrene, 2-methoxymethylstyrene, 3-methoxymethyl Other aromatic vinyl compounds such as styrene, 4-methoxymethylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 9-vinylanthracene, 9-vinylcarbazole;
Vinyl ester compounds such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl caproate;
Vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, vinylidene cyanide;
Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) Unsaturated carboxylic acid ester compounds such as acrylate and glycidyl (meth) acrylate;
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸ビニル、ジメチル・ビニル・(メタ)アクリロイルオキシメチルシラン等の不飽和基含有不飽和カルボン酸エステル系化合物;
2−クロロエチルビニルエーテル、クロロ酢酸ビニル、クロロ酢酸アリル等のハロゲン含有ビニル系化合物;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール等の水酸基含有ビニル系化合物;
(メタ)アクリルアミド、クロトン酸アミド等のアミド基含有ビニル系化合物;
コハク酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、マレイン酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、フタル酸モノ〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等のカルボキシル基含有ビニル系化合物
等の重合性不飽和結合が開裂した繰り返し単位を挙げることができる。
Unsaturated group-containing unsaturated carboxylic acid ester-based compounds such as ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, vinyl (meth) acrylate, dimethyl vinyl (meth) acryloyloxymethylsilane;
Halogen-containing vinyl compounds such as 2-chloroethyl vinyl ether, vinyl chloroacetate, and allyl chloroacetate;
Hydroxyl group-containing vinyl compounds such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate and (meth) allyl alcohol;
Amide group-containing vinyl compounds such as (meth) acrylamide and crotonic acid amide;
Carboxyl group-containing vinyl compounds such as succinic acid mono [2- (meth) acryloyloxyethyl], maleic acid mono [2- (meth) acryloyloxyethyl], phthalic acid mono [2- (meth) acryloyloxyethyl], etc. And a repeating unit in which the polymerizable unsaturated bond is cleaved.
これらの他の繰り返し単位のうち、2−ヒドロキシメチル−6−ビニルナフタレン、4−ヒドロキシメチルスチレン、4−メトキシメチルスチレン等の重合性不飽和結合が開裂した繰り返し単位が好ましい。
共重合体〔I〕において、他の繰り返し単位は、単独でまたは2種以上が存在することができる。
Among these other repeating units, a repeating unit in which a polymerizable unsaturated bond is cleaved such as 2-hydroxymethyl-6-vinylnaphthalene, 4-hydroxymethylstyrene, 4-methoxymethylstyrene and the like is preferable.
In the copolymer [I], other repeating units may be present alone or in combination of two or more.
共重合体〔I〕において、繰り返し単位(1)の含有率は、全繰り返し単位に対して、好ましくは10〜90モル%、さらに好ましくは20〜80モル%、特に好ましくは30〜70モル%であり、繰り返し単位(2)の含有率は、全繰り返し単位に対して、好ましくは10〜90モル%、さらに好ましくは20〜80モル%、特に好ましくは30〜70モル%であり、他の繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位に対して、好ましくは80モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下である。
この場合、繰り返し単位(1)の含有率が10モル%未満では、十分架橋させることが困難となり、レジスト塗布時のインターミキシング防止効果が低下する傾向があり、一方90モル%を超えると、基板加工時のマスク性能(エッチング耐性ともいう。)が損なわれたり、吸光度が不足して十分な反射防止性能が得られなくなるおそれがある。また、繰り返し単位(2)の含有率が10モル%未満では、基板加工時のマスク性能が損なわれたり、吸光度が不足して十分な反射防止性能が得られなくなるおそれがあり、一方90モル%を超えると、十分架橋させることが困難となり、レジスト塗布時のインターミキシング防止効果が低下する傾向がある。また、他の繰り返し単位の含有率が80モル%を超えると、剥離性能が低下する傾向がある。
In the copolymer [I], the content of the repeating unit (1) is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, particularly preferably 30 to 70 mol%, based on all repeating units. The content of the repeating unit (2) is preferably from 10 to 90 mol%, more preferably from 20 to 80 mol%, particularly preferably from 30 to 70 mol%, based on all repeating units. The content of repeating units is preferably 80 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, based on all repeating units.
In this case, if the content of the repeating unit (1) is less than 10 mol%, it is difficult to sufficiently crosslink, and the effect of preventing intermixing at the time of resist coating tends to be reduced, whereas if it exceeds 90 mol%, the substrate There is a possibility that the mask performance (also referred to as etching resistance) at the time of processing may be impaired, or sufficient antireflection performance may not be obtained due to insufficient absorbance. On the other hand, if the content of the repeating unit (2) is less than 10 mol%, the mask performance during substrate processing may be impaired, or the absorbance may be insufficient, and sufficient antireflection performance may not be obtained. If it exceeds 1, it is difficult to sufficiently crosslink, and the effect of preventing intermixing at the time of resist coating tends to be reduced. Moreover, when the content rate of another repeating unit exceeds 80 mol%, there exists a tendency for peeling performance to fall.
共重合体〔I〕のゲルパーミエーションクロマトグラフィにより測定したポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」という。)は、好ましくは500〜10,000である。 The polystyrene-converted weight average molecular weight (hereinafter referred to as “Mw”) of the copolymer [I] measured by gel permeation chromatography is preferably 500 to 10,000.
共重合体〔I〕は、例えば、繰り返し単位(1)に対応するアクリル酸エステル系モノマーと繰り返し単位(2)に対応する対応するアセナフチレン類とを、場合により、他の繰り返し単位を与える重合性不飽和化合物と共に、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等により、塊状重合、溶液重合等の適宜の重合形態で重合することにより製造することができる。 The copolymer [I] is, for example, a polymerizability that gives an acrylic ester monomer corresponding to the repeating unit (1) and an acenaphthylene corresponding to the repeating unit (2), optionally giving another repeating unit. Along with the unsaturated compound, it can be produced by polymerization in an appropriate polymerization form such as bulk polymerization or solution polymerization by radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization or the like.
共重合体〔I〕は、放射線照射により架橋構造を形成するとともに、加熱処理および/または放射線照射により分解して低分子化される特性を有し、特に、塗布型ハードマスクの形成に有用な感放射線性組成物の構成成分として極めて好適に使用することができるほか、それ単独であるいは他の硬化性樹脂や硬化性ゴムと混合して、塗料、接着剤、絶縁材、光造形材料、成形品等にも使用することができる。 The copolymer [I] has a property of forming a crosslinked structure by irradiation and being decomposed by heat treatment and / or irradiation to reduce the molecular weight, and is particularly useful for forming a coating type hard mask. In addition to being able to be used very suitably as a component of radiation-sensitive compositions, it can be used alone, or mixed with other curable resins and curable rubbers, to form paints, adhesives, insulating materials, stereolithography materials, and moldings. It can also be used for goods.
−感放射線性酸発生剤−
本発明の感放射線性組成物における(B)成分は、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等の放射線の照射(以下、「露光」という。)により酸を発生する感放射線性酸発生剤からなる。
-Radiosensitive acid generator-
The component (B) in the radiation-sensitive composition of the present invention is a radiation-sensitive material that generates an acid upon irradiation with radiation such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, electron beam, and X-ray (hereinafter referred to as “exposure”). It consists of an acid generator.
このような感放射線性酸発生剤としては、例えば、
ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムn−ドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウムナフタレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、
ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムn−ドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムナフタレンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、
As such a radiation sensitive acid generator, for example,
Diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-n-octanesulfonate, diphenyliodoniumpyrenesulfonate, diphenyliodonium n-dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodoniumnaphthalenesulfonate Diphenyliodonium hexafluoroantimonate,
Bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium perfluoro-n-octanesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium n-dodecylbenzenesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium naphthalenesulfonate, bis (4-t- Butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate,
トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−n−オクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムn−ドデシルベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムナフタレンスルホネート、トリフェニルスルホニウム10−カンファースルホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、
4−ヒドロキシフェニル・フェニル・メチルスルホニウムp−トルエンスルホネート、4−ヒドロキシフェニル・ベンジル・メチルスルホニウムp−トルエンスルホネート、
シクロヘキシル・メチル・2−オキソシクロヘキシルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、2−オキソシクロヘキシルジシクロヘキシルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、2−オキソシクロヘキシルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、
Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium perfluoro-n-octanesulfonate, triphenylsulfonium n-dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium naphthalenesulfonate, triphenylsulfonium 10-camphor Sulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate,
4-hydroxyphenyl phenyl methylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-hydroxyphenyl benzyl methylsulfonium p-toluenesulfonate,
Cyclohexyl methyl 2-oxocyclohexylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 2-oxocyclohexyldicyclohexylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 2-oxocyclohexyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate,
1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シアノ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−シアノ−1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ニトロ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ニトロ−1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メチル−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メチル−1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルジエチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、 1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyano-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-cyano-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-nitro-1- Naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-nitro-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methyl-1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methyl-1-naphthyldiethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-hydroxy- 1-naphthyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4 Hydroxy-1-naphthyl diethyl sulfonium trifluoromethane sulfonate,
1−(4−ヒドロキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−メトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−エトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−メトキシメトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−エトキシメトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、
1−〔4−(1−メトキシエトキシ)ナフタレン−1−イル〕テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−〔4−(2−メトキシエトキシ)ナフタレン−1−イル〕テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−メトキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−エトキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、
1- (4-hydroxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-methoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-ethoxynaphthalene-1- Yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-methoxymethoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-ethoxymethoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethane Sulfonate,
1- [4- (1-methoxyethoxy) naphthalen-1-yl] tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- [4- (2-methoxyethoxy) naphthalen-1-yl] tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-methoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-ethoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate,
1−(4−n−プロポキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−i−プロポキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−n−ブトキカルボニルオキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4−t−ブトキシカルボニルオキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−〔4−(2−テトラヒドロフラニルオキシ)ナフタレン−1−イル〕テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−〔4−(2−テトラヒドロピラニルオキシ)ナフタレン−1−イル〕テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、
1−(4−ベンジルオキシ)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(1−ナフチルアセトメチル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート
等のオニウム塩化合物;
1- (4-n-propoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-i-propoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, (4-n-butoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4-t-butoxycarbonyloxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- [ 4- (2-tetrahydrofuranyloxy) naphthalen-1-yl] tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- [4- (2-tetrahydropyranyloxy) naphthalen-1-yl] te La hydro thiophenium trifluoromethanesulfonate,
Onium salt compounds such as 1- (4-benzyloxy) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (1-naphthylacetomethyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate;
フェニルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、4−メトキシフェニルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、1−ナフチルビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロゲン含有化合物;
1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホニルクロリド、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロリド、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステルまたは1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等のジアゾケトン化合物;
4−トリスフェナシルスルホン、メシチルフェナシルスルホン、ビス(フェニルスルホニル)メタン等のスルホン化合物;
ベンゾイントシレート、ピロガロールのトリス(トリフルオロメタンスルホネート)、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、トリフルオロメタンスルホニルビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボジイミド、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホネート、1,8−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメタンスルホネート等のスルホン酸化合物
等を挙げることができる。
Halogen-containing compounds such as phenylbis (trichloromethyl) -s-triazine, 4-methoxyphenylbis (trichloromethyl) -s-triazine, 1-naphthylbis (trichloromethyl) -s-triazine;
1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, 1,2, naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester of 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone or Diazo ketone compounds such as 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester;
Sulfone compounds such as 4-trisphenacylsulfone, mesitylphenacylsulfone, bis (phenylsulfonyl) methane;
Benzoin tosylate, pyrogallol tris (trifluoromethanesulfonate), nitrobenzyl-9,10-diethoxyanthracene-2-sulfonate, trifluoromethanesulfonylbicyclo [2,2,1] hept-5-ene-2,3-di Examples thereof include sulfonic acid compounds such as carbodiimide, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, and 1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide trifluoromethanesulfonate.
これらの感放射線性酸発生剤のうち、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムピレンスルホネート、ジフェニルヨードニウムn−ドデシルベンゼンスルホネート、ジフェニルヨードニウム10−カンファースルホネート、ジフェニルヨードニウムナフタレンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムn−ドデシルベンゼンスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムナフタレンスルホネート等が好ましい。
前記感放射線性酸発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
Among these radiation-sensitive acid generators, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, diphenyliodonium pyrenesulfonate, diphenyliodonium n-dodecylbenzenesulfonate, diphenyliodonium 10-camphorsulfonate, diphenyliodonium naphthalene Sulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium n-dodecylbenzenesulfonate, Bis (4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, bis (4-t-butyl) Eniru) such iodonium naphthalene sulfonate is preferred.
The said radiation sensitive acid generator can be used individually or in mixture of 2 or more types.
本発明の感放射線性組成物は、感放射線性酸発生剤を含有することにより、常温を含む比較的低温で共重合体〔I〕の分子鎖間に有効に架橋構造を形成させることが可能となる。
感放射線性酸発生剤の配合量は、感放射線性組成物の固形分100重量部当たり、通常、50重量部以下、好ましくは0.1〜30重量部、さらに好ましくは0.1〜15重量部である。
The radiation-sensitive composition of the present invention can effectively form a crosslinked structure between the molecular chains of the copolymer [I] at a relatively low temperature including normal temperature by containing a radiation-sensitive acid generator. It becomes.
The amount of the radiation-sensitive acid generator is usually 50 parts by weight or less, preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 0.1 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the solid content of the radiation-sensitive composition. Part.
−溶剤−
本発明の感放射線性組成物における(C)成分である溶剤としては、前記共重合体〔I〕、前記感放射線性酸発生剤および後述する添加剤成分を溶解でき、かつ適度の揮発性を有する限り、特に限定されるものではなく、例えば、
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;
エチ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、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテル類;
トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル等のトリエチレングリコールジアルキルエーテル類;
-Solvent-
As the solvent which is the component (C) in the radiation-sensitive composition of the present invention, the copolymer [I], the radiation-sensitive acid generator and the additive component described later can be dissolved, and have an appropriate volatility. As long as it has, it is not particularly limited, for example,
Ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether;
Ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-propyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate;
Diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether;
Triethylene glycol dialkyl ethers such as triethylene glycol dimethyl ether and triethylene glycol diethyl ether;
プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエテルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
Propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether;
Propylene glycol dialkyl ethers such as propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol di-n-butyl ether;
Propylene glycol monoalkyl ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoether ether acetate, propylene glycol mono-n-propyl ether acetate, propylene glycol mono-n-butyl ether acetate;
乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸i−プロピル、乳酸n−ブチル、乳酸i−ブチル等の乳酸エステル類;
ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸n−プロピル、ギ酸i−プロピル、ギ酸n−ブチル、ギ酸i−ブチル、ギ酸n−アミル、ギ酸i−アミル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸n−アミル、酢酸i−アミル、酢酸n−ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−プロピル、プロピオン酸i−プロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、酪酸i−ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;
Lactic acid esters such as methyl lactate, ethyl lactate, n-propyl lactate, i-propyl lactate, n-butyl lactate, i-butyl lactate;
Methyl formate, ethyl formate, n-propyl formate, i-propyl formate, n-butyl formate, i-butyl formate, n-amyl formate, i-amyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-acetate Propyl, n-butyl acetate, i-butyl acetate, n-amyl acetate, i-amyl acetate, n-hexyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, i-propyl propionate, n propionate -Aliphatic carboxylic acid esters such as butyl, i-butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, n-propyl butyrate, i-propyl butyrate, n-butyl butyrate, i-butyl butyrate;
ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピルアセテート、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、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;
メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;
γ−ブチロラクトン等のラクトン類
等を挙げることができる。
Ethyl hydroxyacetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 3-methoxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutyrate, ethyl methoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, methyl 3-methoxypropionate , Ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-methoxypropyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutylpropionate, 3 -Other esters such as methyl-3-methoxybutyl butyrate, methyl acetoacetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate;
Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene;
Ketones such as methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, cyclohexanone;
Amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone;
Examples include lactones such as γ-butyrolactone.
これらの溶剤のうち、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、酢酸n−ブチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン等が好ましい。
前記溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
Of these solvents, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, n-butyl acetate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, 2-heptanone, cyclohexanone and the like are preferable.
The said solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types.
溶剤の使用量は、感放射線性組成物の固形分濃度が、通常、0.01〜70重量%、好ましくは0.05〜60重量%、さらに好ましくは0.1〜50重量%となる範囲である。 The amount of the solvent used is such that the solid content concentration of the radiation-sensitive composition is usually 0.01 to 70% by weight, preferably 0.05 to 60% by weight, more preferably 0.1 to 50% by weight. It is.
−添加剤−
本発明の感放射線性組成物には、本発明における所期の効果を損なわない限り、必要に応じて、架橋剤、熱酸発生剤、バインダー樹脂、放射線吸収剤、界面活性剤等の各種の添加剤を配合することができる。
-Additives-
In the radiation-sensitive composition of the present invention, various kinds of agents such as a cross-linking agent, a thermal acid generator, a binder resin, a radiation absorber, and a surfactant are used as necessary as long as the intended effect in the present invention is not impaired. Additives can be blended.
前記架橋剤は、例えば、感放射線性組成物から得られるハードマスク被膜と、その上に形成されるレジスト被膜との間のインターミキシングをさらに有効に防止し、またハードマスクのクラックを防止する作用を有する成分である。
このような架橋剤としては、多核フェノール類や、種々の市販の硬化剤を使用することができる。
前記多核フェノール類としては、例えば、4,4’−ビフェニルジオール、4,4’−メチレンビスフェノール、4,4’−エチリデンビスフェノール、ビスフェノールA等の2核フェノール類;4,4’,4''−メチリデントリスフェノール、4,4’−〔1−{4−(1−[ 4−ヒドロキシフェニル ]−1−メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノール等の3核フェノール類;ノボラック等のポリフェノール類等を挙げることができる。
これらの多核フェノール類のうち、4,4’−〔1−{4−(1−[ 4−ヒドロキシフェニル ]−1−メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノール、ノボラックが好ましい。
前記多核フェノール類は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
The crosslinking agent, for example, more effectively prevents intermixing between a hard mask film obtained from a radiation-sensitive composition and a resist film formed thereon, and also prevents cracks in the hard mask. It is a component having
As such a crosslinking agent, polynuclear phenols and various commercially available curing agents can be used.
Examples of the polynuclear phenols include binuclear phenols such as 4,4′-biphenyldiol, 4,4′-methylene bisphenol, 4,4′-ethylidene bisphenol, and bisphenol A; 4,4 ′, 4 ″. -Trinuclear phenols such as methylidenetrisphenol, 4,4 '-[1- {4- (1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl) phenyl} ethylidene] bisphenol; polyphenols such as novolak Can be mentioned.
Among these polynuclear phenols, 4,4 ′-[1- {4- (1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl) phenyl} ethylidene] bisphenol and novolak are preferable.
The polynuclear phenols can be used alone or in admixture of two or more.
また、前記硬化剤としては、例えば、2,3−トリレンジイソシアナート、2,4−トリレンジイソシアナート、3,4−トリレンジイソシアナート、3,5−トリレンジイソシアナート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、1,4−シクロヘキサンジイソシアナート等のジイソシアナート類や、以下商品名で、エピコート812、同815、同826、同828、同834、同836、同871、同1001、同1004、同1007、同1009、同1031(以上、油化シェルエポキシ(株)製)、アラルダイト6600、同6700、同6800、同502、同6071、同6084、同6097、同6099(以上、チバガイギー社製)、DER331、同332、同333、同661、同644、同667(以上、ダウケミカル社製)等のエポキシ化合物;サイメル300、同301、同303、同350、同370、同771、同325、同327、同703、同712、同701、同272、同202、マイコート506、同508(以上、三井サイアナミッド(株)製)等のメラミン系硬化剤;サイメル1123、同1123−10、同1128、マイコート102、同105、同106、同130(以上、三井サイアナミッド(株)製)等のベンゾグアナミン系硬化剤;サイメル1170、同1172(以上、三井サイアナミッド(株)製)、ニカラックN―2702(三和ケミカル(株)製)等のグリコールウリル系硬化剤等を挙げることができる。
これらの硬化剤のうち、メラミン系硬化剤、グリコールウリル系硬化剤等が好ましい。 前記硬化剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、架橋剤として、多核フェノール類と硬化剤とを併用することもできる。
Examples of the curing agent include 2,3-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 3,4-tolylene diisocyanate, 3,5-tolylene diisocyanate, and 4,4 ′. -Diisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, and the following trade names: Epicoat 812, 815, 826, 828, 834, 834 871, 1001, 1004, 1007, 1007, 1009, 1031 (Oilized Shell Epoxy), Araldite 6600, 6700, 6800, 502, 6071, 6084, 6097, 6099 (above, manufactured by Ciba Geigy), DER331, 332, 333, 66 1, epoxy compound such as 644, 667 (manufactured by Dow Chemical Co.); Cymel 300, 301, 303, 350, 370, 771, 325, 327, 703, 712, Melting agents such as 701, 272, 202, My Coat 506, 508 (above, manufactured by Mitsui Cyanamid Co., Ltd.); Cymel 1123, 1123-10, 1128, My Coat 102, 105, Benzoguanamine type curing agents such as 106, 130 (above, Mitsui Cyanamid Co., Ltd.), etc .; Cymel 1170, 1172 (above, Mitsui Cyanamid Co., Ltd.), Nicarak N-2702 (Sanwa Chemical Co., Ltd.) ) And the like.
Of these curing agents, melamine curing agents, glycoluril curing agents and the like are preferable. The said hardening | curing agent can be used individually or in mixture of 2 or more types.
Moreover, polynuclear phenols and a hardening | curing agent can also be used together as a crosslinking agent.
架橋剤の配合量は、感放射線性組成物の固形分100重量部当たり、通常、50重量部以下、好ましくは30重量部以下である。 The amount of the crosslinking agent is usually 50 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less per 100 parts by weight of the solid content of the radiation-sensitive composition.
また、前記熱酸発生剤としては、例えば、2,4,4,6−テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、2−ニトロベンジルトシレート、アルキルスルホネート類等を挙げることができる。
これらの熱酸発生剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
Examples of the thermal acid generator include 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and alkyl sulfonates.
These thermal acid generators can be used alone or in admixture of two or more.
また、前記バインダー樹脂としては、種々の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を使用することができる。
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−1−ペンテン、ポリ−1−ヘキセン、ポリ−1−ヘプテン、ポリ−1−オクテン、ポリ−1−デセン、ポリ−1−ドデセン、ポリ−1−テトラデセン、ポリ−1−ヘキサデセン、ポリ−1−オクダデセン、ポリビニルシクロアルカン等のα−オレフイン系重合体類;ポリ−1,4−ペンタジエン、ポリ−1,4−ヘキサジエン、ポリ−1,5−ヘキサジエン等の非共役ジエン系重合体類;
α,β−不飽和アルデヒド系重合体類;ポリ(メチルビニルケトン)、ポリ(芳香族ビニルケトン)、ポリ(環状ビニルケトン)等のα,β−不飽和ケトン系重合体類;(メタ)アクリル酸、α−クロルアクリル酸、(メタ)アクリル酸塩、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸ハロゲン化物等のα,β−不飽和カルボン酸またはその誘導体の重合体類;ポリ(メタ)アクリル酸無水物、無水マレイン酸の共重合体等のα,β−不飽和カルボン酸無水物の重合体類;メチレンマロン酸ジエステル、イタコン酸ジエステル等の不飽和多塩基性カルボン酸エステルの重合体類;
As the binder resin, various thermoplastic resins and thermosetting resins can be used.
As the thermoplastic resin, for example,
Polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-1-pentene, poly-1-hexene, poly-1-heptene, poly-1-octene, poly-1-decene, poly-1-dodecene, poly-1- Α-Olefin polymers such as tetradecene, poly-1-hexadecene, poly-1-octadecene, and polyvinylcycloalkane; poly-1,4-pentadiene, poly-1,4-hexadiene, poly-1,5-hexadiene Non-conjugated diene polymers such as
α, β-unsaturated aldehyde polymers; α, β-unsaturated ketone polymers such as poly (methyl vinyl ketone), poly (aromatic vinyl ketone), poly (cyclic vinyl ketone); (meth) acrylic acid Polymers of α, β-unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof such as, α-chloroacrylic acid, (meth) acrylate, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylic acid halide; Polymers of α, β-unsaturated carboxylic acid anhydrides such as copolymers of acrylic acid anhydride and maleic anhydride; Polymers of unsaturated polybasic carboxylic acid esters such as methylenemalonic acid diester and itaconic acid diester Kind;
ソルビン酸エステル、ムコン酸エステル等のジオレフィンカルボン酸エステルの重合体類;(メタ)アクリル酸チオエステル、α−クロルアクリル酸チオエステル等のα,β−不飽和カルボン酸チオエステルの重合体類;(メタ)アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル等の(メタ)アクリロニトリルまたはその誘導体の重合体類;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミドまたはその誘導体の重合体類;スチリル金属化合物の重合体類;ビニルオキシ金属化合物の重合体類;
ポリイミン類;ポリフェニレンオキシド、ポリ−1,3−ジオキソラン、ポリオキシラン、ポリテトラヒドロフラン、ポリテトラヒドロピラン等のポリエーテル類;ポリスルフィド類;ポリスルホンアミド類;ポリペプチド類;ナイロン66、ナイロン1〜ナイロン12等のポリアミド類;脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、脂環族ポリエステル、ポリ炭酸エステル等のポリエステル類;ポリ尿素類;ポリスルホン類;ポリアジン類;ポリアミン類;ポリ芳香族ケトン類;ポリイミド類;ポリベンゾイミダゾール類;ポリベンゾオキサゾール類;ポリベンゾチアゾール類;ポリアミノトリアゾール類;ポリオキサジアゾール類;ポリピラゾール類;ポリテトラゾール類;ポリキノキサリン類;ポリトリアジン類;ポリベンゾオキサジノン類;ポリキノリン類;ポリアントラゾリン類
等を挙げることができる。
Polymers of diolefin carboxylic acid esters such as sorbic acid ester and muconic acid ester; Polymers of α, β-unsaturated carboxylic acid thioesters such as (meth) acrylic acid thioester and α-chloroacrylic acid thioester; ) Polymers of (meth) acrylonitrile such as acrylonitrile and α-chloroacrylonitrile or derivatives thereof; Polymers of (meth) acrylamide or derivatives thereof such as (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide; Polymers of metal compounds; Polymers of vinyloxy metal compounds;
Polyimines; polyethers such as polyphenylene oxide, poly-1,3-dioxolane, polyoxirane, polytetrahydrofuran, polytetrahydropyran; polysulfides; polysulfonamides; polypeptides; nylon 66, nylon 1 to nylon 12, etc. Polyamides; Polyesters such as aliphatic polyesters, aromatic polyesters, alicyclic polyesters and polycarbonates; Polyureas; Polysulfones; Polyazines; Polyamines; Polyaromatic ketones; Polyimides; Polybenzoxazoles; polybenzothiazoles; polyaminotriazoles; polyoxadiazoles; polypyrazoles; polytetrazoles; polyquinoxalines; polytriazines; Down like; quinoline compounds; mention may be made of a poly-Anne tiger gelsolin, and the like.
また、前記熱硬化性樹脂は、加熱により硬化して溶剤に不溶となり、感放射線性組成物から得られるハードマスク被膜と、その上に形成されるレジスト被膜との間のインターミキシングをさらに有効に防止する作用を有する成分であり、バインダー樹脂として好ましく使用することができる。
このような熱硬化性樹脂としては、例えば、熱硬化性アクリル系樹脂類、フェノール樹脂類、尿素樹脂類、メラミン樹脂類、アミノ系樹脂類、芳香族炭化水素樹脂類、エポキシ樹脂類、アルキド樹脂類等を挙げることができる。
これらの熱硬化性樹脂のうち、尿素樹脂類、メラミン樹脂類、芳香族炭化水素樹脂類等が好ましい。
前記バインダー樹脂は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
バインダー樹脂の配合量は、共重合体〔I〕100重量部当たり、通常、20重量部以下、好ましくは10重量部以下である。
In addition, the thermosetting resin is cured by heating and becomes insoluble in a solvent, and the intermixing between the hard mask film obtained from the radiation-sensitive composition and the resist film formed thereon is further effectively performed. It is a component having an action to prevent, and can be preferably used as a binder resin.
Examples of such thermosetting resins include thermosetting acrylic resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, amino resins, aromatic hydrocarbon resins, epoxy resins, alkyd resins. And the like.
Of these thermosetting resins, urea resins, melamine resins, aromatic hydrocarbon resins and the like are preferable.
The said binder resin can be used individually or in mixture of 2 or more types.
The blending amount of the binder resin is usually 20 parts by weight or less, preferably 10 parts by weight or less per 100 parts by weight of the copolymer [I].
また、前記放射線吸収剤としては、例えば、油溶性染料、分散染料、塩基性染料、メチン系染料、ピラゾール系染料、イミダゾール系染料、ヒドロキシアゾ系染料等の染料類;ビクシン誘導体、ノルビクシン、スチルベン、4,4’−ジアミノスチルベン誘導体、クマリン誘導体、ピラゾリン誘導体等の蛍光増白剤類;ヒドロキシアゾ系染料、チヌビン234(商品名、チバガイギー社製)、チヌビン1130(商品名、チバガイギー社製)等の紫外線吸収剤類;アントラセン誘導体、アントラキノン誘導体等の芳香族化合物等を挙げることができる。
これらの放射線吸収剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
放射線吸収剤の配合量は、感放射線性組成物の固形分100重量部当たり、通常、100重量部以下、好ましくは50重量部以下である。
Examples of the radiation absorber include oil-soluble dyes, disperse dyes, basic dyes, methine dyes, pyrazole dyes, imidazole dyes, hydroxyazo dyes, and the like; bixin derivatives, norbixine, stilbene, Fluorescent brighteners such as 4,4′-diaminostilbene derivatives, coumarin derivatives, pyrazoline derivatives; hydroxyazo dyes, tinuvin 234 (trade name, manufactured by Ciba Geigy), tinuvin 1130 (trade name, manufactured by Ciba Geigy), etc. Ultraviolet absorbers; aromatic compounds such as anthracene derivatives and anthraquinone derivatives.
These radiation absorbers can be used alone or in admixture of two or more.
The blending amount of the radiation absorber is usually 100 parts by weight or less, preferably 50 parts by weight or less, per 100 parts by weight of the solid content of the radiation-sensitive composition.
また、前記界面活性剤は、塗布性、ストリエーション、ぬれ性、現像性等を改良する作用を有する成分である。
このような界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン−n−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−n−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のノニオン系界面活性剤や、以下商品名で、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社油脂化学工業(株)製)、エフトップEF101、同EF204、同EF303、同EF352(以上、トーケムプロダクツ社製)、メガファックF171、同F172、同F173(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC135、同FC93(以上、住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS382、同SC101、同SC102、同SC103、同SC104、同SC105、同SC106(以上、旭硝子(株)製)等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
界面活性剤の配合量は、感放射線性組成物の固形分100重量部当たり、通常、15重量部以下、好ましくは10重量部以下である。
さらに、前記以外の添加剤としては、例えば、保存安定剤、消泡剤、接着助剤等を挙げることができる。
The surfactant is a component having an effect of improving coatability, striation, wettability, developability and the like.
Examples of such surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene-n-octylphenyl ether, polyoxyethylene-n-nonylphenyl ether, and polyethylene. Nonionic surfactants such as glycol dilaurate and polyethylene glycol distearate, and KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 75, no. 95 (above, manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.), Ftop EF101, EF204, EF303, EF352 (above, manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F172, F173 (above, Dainippon) Ink Chemical Industry Co., Ltd.), Florard FC430, FC431, FC135, FC135, FC93 (above, manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and the like.
These surfactants can be used alone or in admixture of two or more.
The compounding amount of the surfactant is usually 15 parts by weight or less, preferably 10 parts by weight or less per 100 parts by weight of the solid content of the radiation-sensitive composition.
Furthermore, examples of additives other than those described above include storage stabilizers, antifoaming agents, and adhesion aids.
本発明の感放射線性組成物は、特に、後述するハードマスク形成材料として極めて好適に使用することができるほか、塗料、接着剤、絶縁材、光造形材料、成形品等にも使用することができる。 The radiation-sensitive composition of the present invention can be used particularly suitably as a hard mask forming material to be described later, and can also be used for paints, adhesives, insulating materials, stereolithographic materials, molded articles, and the like. it can.
ハードマスク形成材料
本発明のハードマスク形成材料は、前記感放射線性組成物を含有するものである。
本発明のハードマスク形成材料から形成されたハードマスクの利用形態としては、例えば、下記1)〜7)の工程を含むものを挙げることができる。
1)基板上にハードマスク形成材料を塗布し、得られた塗膜を硬化させてハードマスク被膜を形成する工程、
2)該ハードマスク被膜上にレジスト組成物を塗布し、得られた塗膜をプレベークしてレジスト被膜を形成する工程、
3)該レジスト被膜にフォトマスクを介して選択的に露光する工程、
4)露光したレジスト被膜を現像して、レジストパターンを形成する工程、
5)ハードマスク被膜をエッチングすることにより、ハードマスクを形成する工程、
6)形成されたハードマスクを介して基板を加工する工程、および
7)ハードマスクに加熱処理および/または露光を行ったのち、アルカリ水溶液などで処理して、ハードマスクを基板から剥離する工程。
Hard mask forming material The hard mask forming material of the present invention contains the radiation-sensitive composition.
As a utilization form of the hard mask formed from the hard mask formation material of this invention, what includes the process of following 1) -7) can be mentioned, for example.
1) A step of applying a hard mask forming material on a substrate and curing the obtained coating film to form a hard mask coating;
2) A step of applying a resist composition on the hard mask film and pre-baking the obtained coating film to form a resist film;
3) a step of selectively exposing the resist film through a photomask;
4) developing the exposed resist film to form a resist pattern;
5) forming a hard mask by etching the hard mask film;
6) A step of processing the substrate through the formed hard mask, and 7) A step of heat-treating and / or exposing the hard mask and then treating the substrate with an alkaline aqueous solution to peel off the hard mask from the substrate.
以下、この利用形態についてさらに具体的に説明する。
1)工程において、基板としては、例えば、シリコンウエハー、アルミニウムで被覆したウエハー等を使用することができる。
ハードマスク形成材料の塗布は、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の適宜の方法で実施することができる。
その後、塗膜を加熱したのち、さらに露光して、塗膜中の共重合体〔I〕の分子鎖間に架橋構造を形成させることにより、塗膜を硬化させて、ハードマスク被膜を形成する。
露光される放射線は、使用される感放射線性酸発生剤の種類に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等から適宜選定することができるが、光エネルギーを利用する場合には、波長が157〜365nmの範囲、好ましくは157〜248nmの範囲にある光が適当である。
露光量は、通常、5〜100J/m2 程度、好ましくは10〜50J/m2 程度である。
本発明のハードマスク形成材料は、このような露光により、常温でも有効に架橋構造を形成することができるが、露光時および/または露光後に加熱処理を行ってもよい。
露光前の加熱処理および露光時および/または露光後の加熱処理時の加熱温度は、通常、90〜350℃程度、好ましくは200〜300℃程度であるが、感放射線性組成物が熱酸発生剤を含有する場合は、例えば、90〜150℃程度の比較的低温でも十分である。
1)工程で形成されるハードマスク被膜の膜厚は、通常、0.1〜5μm、好ましくは0.1〜2.0μmである。
Hereinafter, this usage pattern will be described more specifically.
In step 1), for example, a silicon wafer, a wafer coated with aluminum, or the like can be used as the substrate.
The hard mask forming material can be applied by an appropriate method such as spin coating, cast coating or roll coating.
Then, after heating the coating film, it is further exposed to form a crosslinked structure between the molecular chains of the copolymer [I] in the coating film, thereby curing the coating film and forming a hard mask film. .
The radiation to be exposed may be appropriately selected from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, γ-ray, molecular beam, ion beam, etc., depending on the type of radiation-sensitive acid generator used. However, when light energy is used, light having a wavelength in the range of 157 to 365 nm, preferably in the range of 157 to 248 nm is suitable.
The exposure amount is usually about 5 to 100 J / m 2 , preferably about 10 to 50 J / m 2 .
The hard mask forming material of the present invention can effectively form a crosslinked structure even at room temperature by such exposure, but may be subjected to heat treatment during and / or after exposure.
The heating temperature during the heat treatment before exposure and at the time of exposure and / or heat treatment after the exposure is usually about 90 to 350 ° C., preferably about 200 to 300 ° C., but the radiation sensitive composition generates thermal acid. When an agent is contained, for example, a relatively low temperature of about 90 to 150 ° C. is sufficient.
1) The film thickness of the hard mask film formed in the step is usually 0.1 to 5 μm, preferably 0.1 to 2.0 μm.
次いで、2)工程において、ハードマスク被膜上に、得られるレジスト被膜が所定の膜厚となるようにレジスト組成物を溶液として塗布したのちプレベークすることにより、レジスト被膜を形成する。
この際のプレベークの温度は、使用されるレジスト組成物の種類等に応じて適宜調整されるが、通常、30〜200℃程度、好ましくは50〜150℃である。
前記レジスト組成物としては、例えば、感放射線性酸発生剤を含有するポジ型またはネガ型の化学増幅型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド系感光剤とからなるポジ型レジスト組成物、アルカリ可溶性樹脂と架橋剤とからなるネガ型レジスト組成物等を挙げることができる。
溶液としてのレジスト組成物の固形分濃度は、通常、5〜50重量%程度であり、一般に、例えば孔径0.2μm程度のフィルターでろ過して、レジスト被膜の形成に供される。なお、この工程では、市販のレジスト組成物溶液をそのまま使用することもできる。
Next, in step 2), the resist composition is applied as a solution on the hard mask film so that the resulting resist film has a predetermined thickness, and then prebaked to form a resist film.
The prebaking temperature at this time is appropriately adjusted according to the type of the resist composition to be used, and is usually about 30 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C.
Examples of the resist composition include a positive or negative chemically amplified resist composition containing a radiation sensitive acid generator, a positive resist composition comprising an alkali-soluble resin and a quinonediazide-based photosensitizer, and an alkali-soluble composition. Examples thereof include a negative resist composition composed of a resin and a crosslinking agent.
The solid content concentration of the resist composition as a solution is usually about 5 to 50% by weight. In general, the resist composition is filtered through a filter having a pore diameter of about 0.2 μm and provided for forming a resist film. In this step, a commercially available resist composition solution can be used as it is.
次いで、3)工程において、露光に用いられる放射線としては、レジスト組成物の種類に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等から適宜選定することができるが、好ましくは遠紫外線であり、特に、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2 エキシマレーザー(波長157nm)、Kr2 エキシマレーザー(波長147nm)、ArKrエキシマレーザー(波長134nm)、極紫外線(波長13nm等)等が好ましい。
露光量は、レジスト組成物の種類や目的とするレジストパターンのサイズ等に応じて適宜選定される。
Next, in step 3), the radiation used for exposure is appropriately selected from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, gamma rays, molecular beams, ion beams, etc., depending on the type of resist composition. Preferably, it is far ultraviolet rays, and in particular, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 excimer laser (wavelength 157 nm), Kr 2 excimer laser (wavelength 147 nm), ArKr excimer laser (Wavelength 134 nm), extreme ultraviolet light (wavelength 13 nm, etc.) and the like are preferable.
The exposure amount is appropriately selected according to the type of resist composition, the size of the intended resist pattern, and the like.
次いで、4)工程において、露光後のレジスト被膜を現像したのち、洗浄し、乾燥することにより、レジストパターンを形成する。この工程では、解像度、パターン形状、現像性等を向上させるため、露光したのち現像前に、ポストベークを行うことができる。
この工程で用いられる現像液は、使用されるレジスト組成物の種類に応じて適宜選択されるが、ポジ型化学増幅型レジスト組成物やアルカリ可溶性樹脂を含有するポジ型レジスト組成物の場合の現像液としては、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、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチル・エタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等のアルカリ性化合物の水溶液を挙げることができる。また、これらのアルカリ性化合物の水溶液には、水溶性有機溶剤、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類や、界面活性剤を適量添加することもできる。
Next, in step 4), the resist film after exposure is developed, washed, and dried to form a resist pattern. In this step, post-baking can be performed after exposure and before development in order to improve resolution, pattern shape, developability, and the like.
The developer used in this step is appropriately selected according to the type of resist composition used, but development in the case of a positive chemically amplified resist composition or a positive resist composition containing an alkali-soluble resin. Examples of the liquid include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethyl / ethanol. Amine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4.3. 0] -5-none Aqueous solution of an alkaline compounds such can be mentioned. In addition, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent, for example, an alcohol such as methanol or ethanol, or a surfactant can be added to the aqueous solution of these alkaline compounds.
次いで、5)工程において、形成されたレジストパターンをマスクとし、例えば酸素プラズマ等のガスプラズマを用いて、ハードマスク被膜のドライエッチングを行うことにより、レジストパターンを除去するとともに、所定形状のハードマスクを形成する。 Next, in step 5), the resist pattern is removed by performing dry etching of the hard mask film using, for example, gas plasma such as oxygen plasma, using the formed resist pattern as a mask, and a hard mask having a predetermined shape is obtained. Form.
次いで、6)工程において、得られたハードマスクをマスクとし、例えばCF4 /O2 /Ar等のガスプラズマを用いてドライエッチングを行うことにより、基板に所定のパターンを形成する。 Next, in step 6), using the obtained hard mask as a mask, a predetermined pattern is formed on the substrate by performing dry etching using gas plasma such as CF4 / O2 / Ar.
次いで、7)工程において、ハードマスクに加熱処理および/または露光を行って、ハードマスク中の共重合体〔I〕を分解して低分子化したのち、アルカリ水溶液などで処理することにより、基板にダメージを与えることなく、ハードマスクを剥離することができる。
前記加熱処理における処理条件は、通常、100〜300℃で1〜10分間程度、好ましくは100〜200℃で1〜3分間程度である。
また、前記露光に使用される放射線としては、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等から適宜選定することができるが、好ましくは紫外線、遠紫外線である。
露光量は、通常、5〜100mJ/m2 程度、好ましくは10〜50mJ/m2 程度である。但し、加熱処理と露光とを組み合わせて実施する場合には、加熱温度を下げたり加熱時間を短縮することも、また露光量を下げることも可能である。
この工程で用いられるアルカリ水溶液としては、特に限定されるものではないが、前記4)工程で挙げたアルカリ性化合物の水溶液と同様のものを使用することができ、その濃度は、通常、1〜90規定、好ましくは1〜4規定である。
また、ハードマスクの剥離に際しては、アルカリ水溶液以外にも、純水、有機溶媒等により処理してもよい。後者の有機溶媒としては、例えば、本発明の感放射線性組成物における(C)成分として例示したものを使用することができる。
Next, in step 7), the hard mask is subjected to heat treatment and / or exposure to decompose the copolymer [I] in the hard mask to lower the molecular weight, and then the substrate is treated with an alkaline aqueous solution or the like. The hard mask can be removed without damaging the substrate.
The treatment conditions in the heat treatment are usually about 100 to 300 ° C. for about 1 to 10 minutes, preferably about 100 to 200 ° C. for about 1 to 3 minutes.
The radiation used for the exposure can be appropriately selected from visible rays, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, electron beams, γ rays, molecular beams, ion beams, etc., preferably ultraviolet rays, far ultraviolet rays. It is.
The exposure amount is usually about 5 to 100 mJ / m 2 , preferably about 10 to 50 mJ / m 2 . However, in the case where the heat treatment and exposure are combined, it is possible to lower the heating temperature, shorten the heating time, or reduce the exposure amount.
Although it does not specifically limit as aqueous alkali solution used at this process, The thing similar to the aqueous solution of the alkaline compound quoted at the said 4) process can be used, The density | concentration is 1-90 normally. Normal, preferably 1 to 4 normal.
Further, when removing the hard mask, it may be treated with pure water, an organic solvent or the like in addition to the alkaline aqueous solution. As the latter organic solvent, for example, those exemplified as the component (C) in the radiation-sensitive composition of the present invention can be used.
本発明の感放射線性組成物は、特に、本発明のハードマスク形成材料の主体成分として極めて好適に使用することができる。
本発明のハードマスク形成材料から形成されるハードマスクは、剥離性に優れ、基板加工後のハードマスクに加熱処理および/または露光を行うことにより、基板にダメージを与えることなくハードマスクを容易に剥離することができる。しかも、当該ハードマスクは、定在波防止効果が高く、かつレジスト被膜とのインターミキシングを生じることがないため、ポジ型およびネガ型の各種のレジスト組成物と協働して、解像度、パターン形状等に優れたレジストパターンをもたらすことができる。さらに、当該ハードマスクは、その主体成分をなす共重合体〔I〕がアセナフチレン系の繰り返し単位を有するため、ドライエッチング耐性も良好である。
したがって、本発明の感放射線性組成物およびハードマスク形成材料は、特に、高集積度の集積回路の製造に寄与するところが大である。
The radiation-sensitive composition of the present invention can be used particularly suitably as a main component of the hard mask forming material of the present invention.
The hard mask formed from the hard mask forming material of the present invention has excellent releasability, and the hard mask can be easily processed without damaging the substrate by performing heat treatment and / or exposure to the hard mask after processing the substrate. Can be peeled off. In addition, the hard mask has a high effect of preventing standing waves and does not cause intermixing with the resist film. Therefore, in cooperation with various positive and negative resist compositions, the resolution and pattern shape It is possible to provide an excellent resist pattern. Further, the hard mask has good dry etching resistance because the copolymer [I] as the main component has an acenaphthylene-based repeating unit.
Therefore, the radiation-sensitive composition and hard mask forming material of the present invention largely contributes to the production of highly integrated circuits.
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に何ら制約されるものではない。以下において、「部」は特記しない限り重量基準である。
以下の調製例1で得た樹脂および合成例1で得た共重合体〔I〕のMwは、東ソー(株)製GPCカラム(G2000HXL:2本、G3000HXL:1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶出溶剤テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィにより、示差屈折計で検出して測定した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. In the following, “part” is based on weight unless otherwise specified.
Mw of the resin obtained in the following Preparation Example 1 and the copolymer [I] obtained in Synthesis Example 1 uses a GPC column (G2000HXL: 2 pieces, G3000HXL: 1 piece) manufactured by Tosoh Corporation. Measurement was carried out by detecting with a differential refractometer by gel permeation chromatography using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of 0 ml / min, elution solvent tetrahydrofuran, and column temperature of 40 ° C.
ハードマスクの性能評価は、下記の要領で行った。
ハードマスク被膜の形成:
直径8インチのシリコンウエハー上に、ハードマスク形成材料をスピンコートしたのち、345℃のホットプレート上で120秒間加熱して、膜厚0.1μmのハードマスク被膜を形成した。
The performance evaluation of the hard mask was performed as follows.
Hard mask film formation:
A hard mask forming material was spin-coated on a silicon wafer having a diameter of 8 inches, and then heated on a hot plate at 345 ° C. for 120 seconds to form a hard mask film having a thickness of 0.1 μm.
KrFエキシマレーザーによるポジ型レジストパターンの形成:
直径8インチのシリコンウエハー上に、ハードマスク形成材料をスピンコートしたのち、345℃のホットプレート上で120秒間加熱して、膜厚0.6μmのハードマスク被膜を形成した。その後、このハードマスク被膜上に、KrFエキシマレーザー用レジスト組成物(商品名KRFM20G、JSR(株)製)をスピンコートし、140℃のホットプレート上で60秒間プレベークして、膜厚0.61μmのレジスト被膜を形成した。その後、(株)ニコン製ステッパーNSR2005EX12B(波長248nm)を用い、マスクパターンを介して、KrFエキシマレーザーにより、線幅0.22μmのラインアンドスペースパターンを1対1の線幅で形成する露光時間(以下「最適露光時間」という。)だけ露光した。その後、140℃のホットプレート上で90秒間ポストベークしたのち、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、23℃で30秒間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型レジストパターンを形成した。
Formation of positive resist pattern by KrF excimer laser:
A hard mask forming material was spin-coated on a silicon wafer having a diameter of 8 inches, and then heated on a hot plate at 345 ° C. for 120 seconds to form a hard mask film having a thickness of 0.6 μm. Thereafter, a resist composition for KrF excimer laser (trade name: KRFM20G, manufactured by JSR Corporation) is spin-coated on this hard mask film, prebaked on a hot plate at 140 ° C. for 60 seconds, and a film thickness of 0.61 μm. The resist film was formed. Then, using a Nikon stepper NSR2005EX12B (wavelength of 248 nm), an exposure time for forming a line-and-space pattern with a line width of 0.22 μm with a KrF excimer laser through the mask pattern with a one-to-one line width ( Hereinafter, only the “optimum exposure time” was exposed). Then, after post-baking on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds, using a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, developing at 23 ° C. for 30 seconds, washing with water and drying, a positive resist pattern is formed. Formed.
ArFエキシマレーザーによるポジ型レジストパターンの形成:
直径8インチのシリコーンウエハー上に、ハードマスク材料をスピンコートしたのち、345℃のホットプレート上で120秒間ベークして、膜厚0.6μmのハードマスク被膜を形成した。その後、こハードマスク被膜上に、後述する調製例1で得たArFエキシマレーザー用レジスト組成物をスピンコートし、130℃のホットプレート上で90秒間プレベークして、膜厚0.5μmのレジスト被膜を形成した。その後、ISI社製ArFエキシマレーザー露光装置(レンズ開口数0.60、露光波長193nm)を用い、マスクパターンを介して、最適露光時間だけ露光した。その後、130℃のホットプレート上で90秒間ポストベークしたのち、2.38重量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、25℃で1分間現像し、水洗し、乾燥して、ポジ型レジストパターンを形成した。
Formation of positive resist pattern by ArF excimer laser:
A hard mask material was spin-coated on a silicone wafer having a diameter of 8 inches and then baked on a hot plate at 345 ° C. for 120 seconds to form a hard mask film having a thickness of 0.6 μm. Thereafter, the ArF excimer laser resist composition obtained in Preparation Example 1 described later is spin-coated on this hard mask film, and pre-baked on a 130 ° C. hot plate for 90 seconds to form a 0.5 μm-thick resist film. Formed. Thereafter, using an ArF excimer laser exposure apparatus (lens numerical aperture 0.60, exposure wavelength 193 nm) manufactured by ISI, exposure was performed for an optimal exposure time through a mask pattern. Then, after post-baking on a hot plate at 130 ° C. for 90 seconds, using a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, developing at 25 ° C. for 1 minute, washing with water and drying, a positive resist A pattern was formed.
剥離性の評価:
前記した要領で形成したハードマスク被膜を、200℃で2分間加熱したのち、2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に晒したとき、ハードマスク被膜が完全に剥離できる場合を「○」、ハードマスク被膜の剥離時に残膜が認められる場合を「×」として評価した。
Evaluation of peelability:
When the hard mask film formed as described above is heated at 200 ° C. for 2 minutes and then exposed to a 2.38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, the case where the hard mask film can be completely peeled is indicated with “◯”. The case where a residual film was observed when the hard mask film was peeled off was evaluated as “x”.
定在波防止効果の評価:
前記した要領でポジ型レジストパターンを形成して、走査型電子顕微鏡により観察し、レジスト被膜に対する定在波防止効果の有無を評価した。
Evaluation of standing wave prevention effect:
A positive resist pattern was formed as described above, and observed with a scanning electron microscope, and the presence or absence of a standing wave preventing effect on the resist film was evaluated.
インターミキシング防止効果の評価:
前記した要領で形成したハードマスク被膜を、室温で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1分間浸漬して、浸漬前後の膜厚変化を、KLA-TENCOR社製分光エリプソメーターUV-1280Eを用いて測定し、膜厚変化が認められない場合を「○」、膜厚変化が認められる場合を「×」として評価した。
Evaluation of the effect of preventing intermixing:
The hard mask film formed as described above was immersed in propylene glycol monomethyl ether acetate for 1 minute at room temperature, and the change in film thickness before and after immersion was measured using a spectroscopic ellipsometer UV-1280E manufactured by KLA-TENCOR. A case where no change in film thickness was observed was evaluated as “◯”, and a case where a film thickness change was observed was evaluated as “x”.
調製例1(ArFエキシマレーザー用レジスト組成物の調製)
還流管を装着したセパラブルフラスコに、窒素気流下で、8−メチル−8−t−ブトキシカルボニルメトキシカルボニルテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .17,10 ]ドデカ−3−エン29部、8−メチル−8−ヒドロキシテトラシクロ[ 4.4.0.12,5 .
17,10 ]ドデカ−3−エン10部、無水マレイン酸18部、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオールジアクリレート4部、t−ドデシルメルカプタン1部、アゾビスイソブチロニトリル4部および1,2−ジエトキシエタン60部を仕込み、攪拌しつつ70℃で6時間重合した。その後、反応溶液を大量のn−ヘキサン/i−プロピルアルコール(重量比=1/1)混合溶媒中に注いで、樹脂を凝固させ、凝固した樹脂を該混合溶媒で数回洗浄したのち、真空乾燥して、下記式(a)、式(b)または式(c)で表される各繰り返し単位の含有率がそれぞれ64モル%、18モル%および18モル%であり、Mwが27,000の樹脂を収率60重量%で得た。
Preparation Example 1 (Preparation of resist composition for ArF excimer laser)
In a separable flask equipped with a reflux tube, 8-methyl-8-t-butoxycarbonylmethoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] 29 parts dodec-3-ene, 8-methyl-8-hydroxytetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
[1 7,10 ] 10 parts dodec-3-ene, 18 parts maleic anhydride, 4 parts 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol diacrylate, 1 part t-dodecyl mercaptan, 4 azobisisobutyronitrile And 60 parts of 1,2-diethoxyethane were charged and polymerized at 70 ° C. for 6 hours with stirring. Thereafter, the reaction solution is poured into a large amount of a mixed solvent of n-hexane / i-propyl alcohol (weight ratio = 1/1) to solidify the resin, and the solidified resin is washed several times with the mixed solvent, and then vacuumed. After drying, the content of each repeating unit represented by the following formula (a), formula (b) or formula (c) is 64 mol%, 18 mol% and 18 mol%, respectively, and Mw is 27,000. Of 60% by weight was obtained.
次いで、得られた樹脂80部、1−(4−メトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート1.5部およびトリ−n−オクチルアミン0.04部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート533部に溶解して、ArFエキシマレーザー用レジスト組成物を調製した。 Next, 80 parts of the obtained resin, 1.5 parts of 1- (4-methoxynaphthalen-1-yl) tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate and 0.04 part of tri-n-octylamine were added to propylene glycol. An ArF excimer laser resist composition was prepared by dissolving in 533 parts of monomethyl ether acetate.
合成例1(共重合体〔I〕の合成)
温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下で、メタクリル酸α―テルピネオールエポキシドエステル(前記式(1−1)でR5 がメチル基である繰り返し単位に対応)4部、アセナフチレン5部、酢酸n−ブチル50部およびアゾビスイソブチロニトリル4部を仕込み、攪拌しつつ80℃で7時間重合した。その後、反応溶液を酢酸n−ブチル100部で希釈し、多量の水/メタノール(重量比=1/2)混合溶媒で有機層を洗浄したのち、溶媒を留去して、Mwが1,000の共重合体〔I〕を収率80重量%で得た。
Synthesis Example 1 (Synthesis of copolymer [I])
In a separable flask equipped with a thermometer, in a nitrogen atmosphere, 4 parts of methacrylic acid α-terpineol epoxide ester (corresponding to the repeating unit in which R 5 is a methyl group in the formula (1-1)), 5 parts of acenaphthylene, 50 parts of n-butyl acetate and 4 parts of azobisisobutyronitrile were charged and polymerized at 80 ° C. for 7 hours with stirring. Thereafter, the reaction solution was diluted with 100 parts of n-butyl acetate, and the organic layer was washed with a large amount of a mixed solvent of water / methanol (weight ratio = 1/2), and then the solvent was distilled off to obtain an Mw of 1,000. The copolymer [I] was obtained at a yield of 80% by weight.
実施例1(ハードマスク形成材料の評価)
合成例1で得た共重合体〔I〕10部、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム10−カンファースルホネート0.5部および4,4’−〔1−{4−(1−[ 4−ヒドロキシフェニル ]−1−メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノール0.5部を、乳酸エチル89部に溶解したのち、溶液を孔径0.1μmのメンブランフィルターでろ過して、ハードマスク形成材料を調製した。
次いで、このハードマスク形成材料を用い、前記した要領でKrFエキシマレーザーあるいはArFエキシマレーザーを用いてポジ型レジストパターンを形成して、性能評価を行った。評価結果を表1に示す。
Example 1 (Evaluation of hard mask forming material)
10 parts of the copolymer [I] obtained in Synthesis Example 1, 0.5 part of bis (4-t-butylphenyl) iodonium 10-camphorsulfonate, and 4,4 ′-[1- {4- (1- [4 -Hydroxyphenyl] -1-methylethyl) phenyl} ethylidene] bisphenol 0.5 part is dissolved in 89 parts of ethyl lactate, and the solution is filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a hard mask forming material. did.
Next, using this hard mask forming material, a positive resist pattern was formed using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser in the manner described above, and performance evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
実施例2(ハードマスク形成材料の評価)
合成例1で得た共重合体〔I〕10部、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ−n−ブタンスルホネート0.5部および4,4’−〔1−{4−(1−[ 4−ヒドロキシフェニル ]−1−メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノール0.5部を、乳酸エチル89部に溶解したのち、溶液を孔径0.1μmのメンブランフィルターでろ過して、ハードマスク形成材料を調製した。
次いで、このハードマスク形成材料を用い、前記した要領でKrFエキシマレーザーあるいはArFエキシマレーザーを用いてポジ型レジストパターンを形成して、性能評価を行った。評価結果を表1に示す。
Example 2 (Evaluation of hard mask forming material)
10 parts of the copolymer [I] obtained in Synthesis Example 1, 0.5 parts of bis (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluoro-n-butanesulfonate and 4,4 ′-[1- {4- (1 -[4-Hydroxyphenyl] -1-methylethyl) phenyl} ethylidene] bisphenol 0.5 part was dissolved in 89 parts ethyl lactate, and the solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm to form a hard mask. The material was prepared.
Next, using this hard mask forming material, a positive resist pattern was formed using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser in the manner described above, and performance evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
比較例1
ハードマスク形成材料を用いない以外は、前記した要領と同様にして、KrFエキシマレーザーあるいはArFエキシマレーザーを用いてポジ型レジストパターンを形成して、性能評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 1
A positive resist pattern was formed using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser in the same manner as described above except that no hard mask forming material was used, and performance evaluation was performed. The evaluation results are shown in Table 1.
比較例2
本発明のハードマスク形成材料から得られるハードマスク被膜の代わりに、JSR(株)製下層反射防止膜B200(商品名)を直径8インチのシリコーンウエハー上に形成し、200℃で2分間加熱処理したのち、2.38重量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にさらして、剥離性を評価した。また、直径8インチのシリコンウエハー上に、本発明のハードマスク形成材料から得られるハードマスク被膜の代わりに、前記した手順で下層反射防止膜B200を形成した以外は、前記した要領と同様にして、KrFエキシマレーザーあるいはArFエキシマレーザーを用いてポジ型レジストパターンを形成して、性能評価を行った。評価結果を表1に示す。
Comparative Example 2
Instead of the hard mask coating obtained from the hard mask forming material of the present invention, a lower antireflection film B200 (trade name) manufactured by JSR Corporation is formed on a silicone wafer having a diameter of 8 inches and heat-treated at 200 ° C. for 2 minutes. Thereafter, the film was exposed to an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution having a concentration of 2.38% by weight to evaluate the peelability. Further, the same procedure as described above was performed except that a lower antireflection film B200 was formed on a silicon wafer having a diameter of 8 inches instead of the hard mask film obtained from the hard mask forming material of the present invention by the above-described procedure. A positive resist pattern was formed using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser, and the performance was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
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